Miten digitaalikameran pikselimäärä vaikuttaa syntyvään kuvaan?

Periaatteessa suurempi määrä pikseleitä digikameran kennossa antaa suuremman määrän kuva-alkioita syntyvään kuvaan. Asiassa on kuitenkin monta puolta.

Kuvan laatu

Aiemmin suuremman pikselimäärän kamerat olivat myös uudempia. Tekniikan kehitys oli nopeaa ja uudemmissa kameroissa myös kuvan laatu kehittyi.

Viime vuosien aikana tilanne on tasaantunut. Todelliseen valokuvaukseen tarkoitetuissa kameroissa kennot ovat pääsääntöisesti hyviä ja pikselimäärä vaikuttaa lähinnä siihen, miten ison kuvan voi tulostaa valokuvalaatuisena paperille. Tästä löydät lisätietoa oheisesta linkistä Pikseleiden riittävyydestä.

Pikseleiden määrä voi välillisesti vaikuttaa kuvanlaatuun. Tällä hetkellä tilanne alkaa olla päinvastainen kuin aiemmin – suurempi määrä pikseleitä heikentää kuvaa. Kennojen kokoa on pidetty melko pienenä pokkareissa. Syynä on pienemmän kennon halvemmat tuotantokustannukset pikselimäärästä riippumatta. Mitä enemmän samankokoiseen kennoon luodaan pikseleitä, sitä helpommin kuvaan syntyy kohinaa, epäterävyyttä ja mahdollisesti värivirheitä.

Uusissa harrastelijatason kameroissa on käytetty 1/1.8" kennoa, joka on n. 7 mm leveä. Kun näihin sullotaan 10 tai jopa 14 miljoonaa pikseliä, kuvassa on esiintynyt paljon kohinaa ja ns. purppurakorostusta (vaalean ja tumman kohdan rajalla näkyy purppuraväriä).

Digijärjestelmäkameroissa on käytetty huomattavasti suurempia kennoja, jolloin kuvan laatu on hyvä vaikka pikseleitä on enemmänkin.

Ovatko pikselimäärät aitoja?

Joihinkin enemmän web-käyttöön tarkoitettujen halpojen kameroiden markkinoinnissa esitettyihin pikselimääriin tulee suhtautua varoen. Joskus kameroissa suurimmat kuvakoot tehdään laskemalla lisää (extrapoloimalla) pikseleitä todellisten väliin. Tällöin esim. sanotaan kameralla saatavan 6 megapikselin kuvia, vaikka kennossa onkin vain 3 miljoonaa pikseliä. Näin lasketut kuvat ovat yleensä hiukan pehmeitä.

Hiukan pienempiä lukueroja saadaan, jos ilmoitetaan kennon suurin pikselimäärä eikä todellista kuvassa käytettyä. Esim. 2.1 megapikselin kamerana voidaan myydä kameraa josta saa vain 1600x1200 pikselin kuvia. Todellinen pikselimäärä on siis 1.9 miljoonaa. Kennossa voi olla 2.1 miljoonaa pikseliä, mutta reunimmaisia ei käytetä.

Väreissä vähemmän

Kameran kennon anturit voivat mitata kukin vain yhtä värialuetta. Yleinen tapa on käyttää kolmea värialuetta aistivia antureita: punaista (R), vihreää (G) ja sinistä (B). Nämä voivat sijoittua ruudukoksi esimerkiksi seuraavasti:

GRGRGR
BGBGBG
GRGRGR
BGBGBG
GRGRGR
BGBGBG

Lopullinen kuva luodaan laskemalla kaikkiin pisteisiin täysi RGB-väri yhdistelemällä mukaan naapuriantureiden mittauksia. Menetelmää kutsutaan Bayer-interpoloinniksi. Periaatteessa tässä menetelmässä tumman ja vaalean erottelutarkkuus säilyy, mutta väriresoluutio ei ole sama kuin pikseliresolutio. Sinänsä tässä ei ole mitään 'huijausta', teknisesti asia on tehty näin kaikissa kameroissa, mutta asia on hyvä tietää.

Tilannetta olisi pitänyt muuttaa vuoden 2002 alussa esitetty uusi Foveon-kennotekniikka, jossa samassa CMOS-anturissa mitataan kaikki kolme osaväriä. Markkinoille tuli muutama Foveon-kennolla varustettu kamera, mutta ne eivät oikein saaneet tulta alleen. Toisaalta vanhoihin tekniikoihin oli panostettu paljon, eivätkä suuret valmistajat ottaneet Foveon-kennoja käyttöön. Toisaalta tekniikan kanssa oli ongelmia, värit piti edelleen laskea, koska kenno ei tuottanut kovin hyvää väri-informaatiota suoraan.

Foveon-kennojen markkinoinnissa on myös laskettu lopullisia pikseleitä hiukan erikoisesti. Kenno saattaa varsinaisesti tuottaa esimerkiksi 4 miljoonaa pikseli'. Kuitenkin koska näissä on kaikki värikanavat mukana, toisin kuin Bayer-kennoissa, on valmistaja verranut tulosta 12 miljoonan pikselin kennoon ja käyttänyt tätä määrää esittelyissään. Kuitenkin kuvassa on vain 4 miljoonaa pikseliä.

Ei pelkästään pikselimäärä

Pikselimäärä ei ole enää päätekijä kuvan laadussa. Niin kuin edellä jo todettiin kennon koko alkaa olla hyvin merkittävä tekijä. Kuva kestää huomattavasti paremmin käsittelyä ja suurennusta, kun suuremmalla kennolla kohina vähenee ja dynamiikka-alue kasvaa. Markkinoilla on jo useita ammattikäyttöön tarkoitettuja järjestelmäkameroita, joissa on kinofilmiruutua vastaava 35 mm kenno.

Toiseksi kameran linssistön pitää myös kyetä luomaan kuva kennolle ilman vääristymiä tai muuten kennon lisäpikseleistä ei ole hyötyä. Laadukas linssi on valovoimainen (ns. f-luku on pieni), eikä sillä otetuissa kuvissa ole epätarkkuutta tai värivirheitä (esim. värillisiä korostumia terävissä reunoissa).

Kolmas suuri tekijä kuvan laadulle on myös kameran sisäinen ohjelmisto. Se säätää kuvaa melkoisesti vielä ottamisen jälkeen. Kohina, värintoisto ja terävyys riippuvat pitkälti ohjelmistosta. Kannattaakin katsoa mielummin kameran tuottamia kuvia kuin esitteen numeroita.