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De quantos megapixels você precisa? 5/5 (1)

Será que você realmente entende a questão, praticamente falando?

de Ben Pitt / DPreview (texto original)

Megapixels. Como um conceito tão simples tornou-se tão envolto em hipérbole, polêmica e confusão? Fabricantes de câmeras compactas agem como se todo mundo precisasse mais deles. Especialistas em fotografia em geral gostariam que houvesse menos. Fabricantes de smartphones são completamente incapazes de concordar onde estão sobre a questão. A atual geração de smartphones premium inclui um modelo de 4MP, da HTC, 8MP de Apple e Google, 13MP da Samsung e LG, Sony 20.7MP e 41MP da Nokia. Certamente eles não podem estar todos certos?

Então, quantos megapixels você realmente precisa? É uma pergunta simples, sem uma resposta simples, mas vamos começar por dividi-la em duas partes. Se tomarmos o pressuposto de que mais detalhes são geralmente bem-vindos, em que ponto é que não há benefício prático para o usuário? Depois, há a questão das limitações técnicas. Quantos megapixels pode entregar um smartphone antes que as desvantagens superem os benefícios?

Antes de abordar estas questões, vamos nos certificar de que estamos falando da mesma coisa. A classificação megapixel indica quantos pixels há em uma foto. Se ela mede 4.000 por 3.000 pixels, multiplicar os dois números para obter 12 milhões, por isso é uma foto de 12 megapixels.

É importante notar que uma foto 24MP não é duas vezes maior que uma foto de 12MP. Ele vai ter o dobro de pixels, mas isso significa que ela vai ser apenas 41% mais larga e 41% mais alta — neste caso, que é 5656 x 4242. Da mesma forma, se reduzir as dimensões de uma foto de 12MP para a metade, ou seja, 2.000 x 1.500, a número de megapixels cai para um quarto, ou 3MP. Como tal, as diferenças entre fotos de 4MP, 8MP, 13MP e 41MP talvez não sejam tão grandes quanto os números podem sugerir.

Resolução-Sensor

Este gráfico representa o tamanho relativo de resoluções de fotos de smartphones populares (nota: o Lumia Nokia 1020 tem um sensor de 41MP, mas suas fotos são 38MP na proporção padrão 4:3)

 

Quantos megapixels são suficientes para o usuário médio de smartphone?

Nos dias de hoje, a maioria das fotos é compartilhada em serviços de mídia social e visualizados em computadores, TVs, tablets e telefones. A resolução dessas telas varia de cerca de 1MP, para um smartphone típico, para pouco mais de 3MP, para o Retina Display no iPad. Um grande número de TVs são Full HD (também conhecido como 1080p), que funciona em 2MP. Um monte de monitores de computador e um número cada vez maior de celulares e tablets usam esta resolução, também. As maiores telas por aí são TVs 4K, o que equivale a 8MP. Elas são ridiculamente caras no momento, mas são obrigadas a tornarem-se mais acessíveis e comuns ao longo da próxima década.

Assim sendo, a maioria dos megapixels que são provavelmente necessários para você mostrar suas fotos no seu melhor em displays eletrônicos atuais são 3MP. Se você quer que elas fiquem muito bem para as próximas décadas, você pode querer clicá-las em 8MP.

Se você imprimir fotos, as exigências são semelhantes: 300 pixels por polegada (ppi) é amplamente aceito para ser tão nítido quanto o olho pode ver numa impressão de fotos. Uma foto 5×7 polegadas com 300 ppi pesa 3MP, enquanto que para uma impressão A4 salta para 9MP. Mesmo imprimir um cartaz A2 a 300 ppi é apenas 35MP — ainda menos do que as fotos 38MP do Lumia 1020.

O gráfico abaixo mostra como esses tamanhos ficam empilhados — vermelho para exposições, azul para tamanhos de impressão e verde para as resoluções de fotos dos quatro smartphones nos quais estamos nos concentrando neste artigo. Os valores são incluídos abaixo como referência, também. A imagem 4MP pode conter detalhes suficientes para preencher um monitor de iPad ou produzir impressões 5×7 polegadas nítidas. É só quando você começa a fazer ampliações A4 ou TVs 4K que resoluções mais altas se tornam necessárias. Mesmo assim, 8MP é perfeitamente suficiente.

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Comparação de resoluções: monitores estão em vermelho, tamanhos de impressão em azul e câmeras de smartphones em verde.

Resoluções de tela

  • iPhone 5: 1136 x 640 (0,7MP)
  • Full HD: 1920 x 1080 (2MP)
  • Retina Display do iPad: 2048 x 1536 (3MP)
  • TV 4K: 3840 x 2160 (8MP)

Os tamanhos de impressão

  • impressão 7x5in em 300ppi: 2100 x 1500 (3MP)
  • Impressão A4 em 300ppi: 3508 x 2480 (9MP)
  • Impressão A3 em 300ppi: 4960 x 35081 (18MP)
  • Impressão A2 em 300ppi: 7016 x 49603 (35MP)

Resoluções de câmeras de smartphone

  • HTC One: 2688 x 1520 (4MP)
  • Apple iPhone 5, 5c, 5s: 3264 x 2448 (8MP)
  • Samsung Galaxy S4: 4128 x 3096 (13MP)
  • Nokia Lumia 1020: 7136 x 5360 (38MP)

 

Nada é tão simples, no entanto. Por um lado, praticamente qualquer câmera de smartphone inclui um zoom óptico. O zoom digital tem o seu lugar, mas o melhor que pode fazer sempre é adivinhar com o que ficarão parecidos os detalhes extras. No entanto, se a resolução da foto é muito maior do que você precisa que ele seja, você pode cortar a foto e ainda ter megapixels suficientes para uma imagem detalhada.

Isso pode ser feito manualmente no software de edição, e é também a forma como a função de zoom no Nokia Lumia 1.020 trabalha. Ele pode tirar fotos 38MP, mas mudar para 5MP e você pode ampliar em até 2,7 vezes – ainda há um pixel no sensor para cada pixel na foto, por isso interpolação digital não é necessária (vide imagens e legendas abaixo).

É importante notar que a aplicação de um zoom digital 2x significa que você está usando apenas um quarto da área de superfície no centro do sensor – metade da sua largura e metade da altura. Assim, para uma câmera de 8MP aplicando um zoom digital de 2x significa que você está efetivamente capturando uma foto de 2MP. Na maioria dos casos, esta será elevada de volta para 8MP, com interpolação.

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O Nokia Lumia 1020 utiliza a área de 5MP central de seu sensor de 41MP para fornecer uma função de zoom 2,7x (acima). Ele também salva a foto a 38MP completos (abaixo), apenas no caso de você decidir reduzir novamente ou cortar para uma área diferente depois de tirar a foto.

 

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Os dois arquivos têm o mesmo tanto de detalhes por pixel (embora a versão de 5MP (esquerda) pareça ter maior nitidez digital aplicada). É que a versão 38MP captura uma cena de grande angular maior.

 

Recentemente examinamos a qualidade de imagem de zoom do Lumia 1020 em nossa análise de 11 páginas do dispositivo, consulte a seção sobre qualidade e desempenho de imagem [eng] para saber mais.

Outra razão para a escolha de uma resolução para além dos 3MP é que as câmeras digitais raramente capturam a imagem com os detalhes mais nítidos possíveis por pixel. No sensor de uma câmera de smartphone, cada pixel mede a luz em vermelho, verde ou azul. Estas cores são organizadas em um layout de mosaico, tipicamente com dois verdes, um vermelho e um azul em uma grade dois-por-dois (leia mais sobre isso aqui [eng]). O software da câmera deve, então, calcular um valor full-color para cada pixel, mas no final há sempre um pouco de adivinhação envolvida. Se você quisesse uma verdadeira medição full-color para cada pixel na imagem final, você precisa baixar a resolução para um quarto da original.

Detalhes também podem ser perdidos devido ao filtro anti-alias. Isso é para evitar artefatos como moiré e cor falsa, onde os detalhes da cena causam interferência com a grade regular de pixels no sensor (mais informações aqui [eng]). Em uma câmera digital, a filtragem anti-alias inplica essencialmente em desfocar suavemente a imagem para ocultar esses artefatos, e depois redefini-la de novo digitalmente.

Na prática, todo esse processamento digital para criar fotos full-color s sem artefatos é muito sofisticado, e as melhores câmeras são perfeitamente capazes de capturar detalhes nítidos. No entanto, reduzindo a resolução, usando um algoritmo de redimensionamento de alta qualidade a tendência é ter detalhes mais nítidos por pixel. Assim sendo, clicando em 8MP e baixando à resolução de 4MP muitas vezes rende detalhes finos mais nítidos do que fotografar com uma câmera de 4MP.

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A imagem à esquerda é um corte 1:1 pixel de uma foto tirada com uma Olympus E-PM2. A nitidez de foco está a nível dos pixels, mas os detalhes não são tão precisos como a versão à direita. Para este clique, nós demos zoom de 14 para 42mm (uma ampliação de 3x) e depois redimensionamos a imagem no Photoshop para combinar os tamanhos.

Agora estamos prontos para responder à pergunta de quantos megapixels são úteis na prática. Para a maioria dos destinos de compartilhamento, 3MP é bom, enquanto 8MP é suficiente para impressões A4 e TVs 4K. No entanto, para atingir os detalhes o mais vivos possíveis, você pode querer expandir esses números um pouco. Se você quiser recortar as fotos – especialmente se sua câmera não tem um zoom óptico – não há limite para o número de megapixels que podem ser úteis.

Quantos megapixels pode, de fato, entregar um smartphone?

É super tranquilo querer algo, mas isso não significa que você pode tê-lo. Há uma razão pela qual as câmeras de 1.000 megapixels não existem, e não é porque ninguém quer elas (na verdade, fotos gigapixel são populares – elas são feitas por costura de centenas de fotos juntas).

Há três limitações técnicas para elevar o número de megapixels de uma câmera em um esforço para aumentar a qualidade. Um deles é simplesmente que uma resolução maior leva mais tempo para ser processada e consome mais espaço de armazenamento. Câmeras de ‘smartphones’ e processadores estão ficando mais poderosos e os cartões de memória estão ficando maiores e mais baratos, mas ainda precisa haver um equilíbrio entre a resolução e os aspectos práticos do salvamento das imagens.

Outra limitação é a nitidez da objetiva. Não vale a pena capturar mais pixels se tudo o que se está gravando é uma imagem borrada. Nas resoluções atuais oferecidas pela smartphones, já estamos vendo lentes que lutam para manter o foco nítido em todo o quadro. Os detalhes são geralmente bastante acentuados no centro, mas tendem a cair um pouco para as bordas. Isso não é necessariamente um desastre, já que o assunto principal é geralmente em algum lugar perto do centro. No entanto, é lógico que chegaria um ponto em que aumentar a resolução só capturaria os defeitos da lente em mais detalhes.

Depois, há a questão espinhosa do ruído do sensor. Isto é provocado por inexactidões nas medições para cada pixel, o que toma a forma de uma granulação salpicada pela imagem. As câmeras digitais tentar mascará-lo com o processamento de redução de ruído, mas é difícil para uma câmera distinguir entre o ruído indesejado e os detalhes finos da cena. Como resultado, a redução de ruído também remove alguns dos detalhes finos de uma foto. Em cenas com pouca iluminação, a câmera deve aumentar a exposição, e isso aumenta os níveis de ruído também. É por isso que fotos com pouca luz, muitas vezes parecem granuladas ou expõem manchas, detalhes xaroposos — os sinais indicadores de redução de ruído agressiva.

Isso é especialmente verdadeiro para smartphones e câmeras compactas de baixo orçamento, pois seus sensores são fisicamente muito pequenos. Um pequeno sensor tem uma pequena lente disposta em frente a ela, que capta menos luz do que um sensor maior e lentes idem. Sem encalhar na física, é claro que a lente de uma SLR reúne muito mais luz do que a pequena lente de um smartphone. Se ambas as câmaras têm a mesma resolução, cada pixel no sensor do smartphone tem uma pequena quantidade de luz para medir. É mais difícil de medir com precisão quando algo é muito pequeno, imprecisões — e os níveis de ruído — são mais elevados.

Se você dobrou o número de megapixels do sensor de uma câmera, você reduziu pela metade a quantidade de luz que cada pixel teria de medir, o que significa ainda mais ruído. Na verdade, ele poderia muito bem ser mais que o dobro, só que você teria que encontrar espaço também para todos os componentes extras auxiliares do sensor. Assim, enquanto o aumento da resolução parece que aumentaria a quantidade de detalhes capturados, há uma chance de que a redução de ruído mais forte resultante diminuiria os níveis de detalhes.

No entanto, é possível aumentar a resolução sem aumentar os níveis de ruído: se também aumentar o tamanho físico do sensor. Isso explica por que SLRs são capazes de oferecer 24MP e resoluções mais altas, mas ainda entregar menos ruído do que as câmeras compactas com seus sensores minúsculos.

Isso também explica por que o Nokia Lumia 1020 é capaz de capturar fotos de 38MP que não são completamente inundadas com ruído. Sua alta resolução é compensada por um sensor de 1/1.5 polegadas — que é o dobro de vezes da diagonal e quatro da área de superfície dos sensores de 1/3 de polegada que são comumente usados ​​em smartphones. É um pouco como pegar quatro sensores 10MP de smartphones convencionais e organizá-los em uma grade dois-por-dois.

O HTC One tem a abordagem oposta, com o seu sensor de 4MP. É um tamanho convencional de 1/3 de polegada, mas uma vez que cada pixel tem mais luz para medir, os seus níveis de ruído são significativamente mais baixos do que os de sensores com pixels mais densamente comprimidos. Daí, novamente, fusão de várias médias de pixels apaga níveis de ruído, de modo que redimensionamento da saída de um sensor de 12MP para 4MP também ajuda a reduzir o ruído.

Esta é uma lata de vermes que vamos rapidamente colocar a tampa de volta — debates sobre a densidade de pixels certamente vão durar para sempre. É o tamanho físico geral do sensor e a objetiva  que desempenham o papel mais importante na determinação da quantidade de ruído para uma determinada impressão ou tamanho da tela.

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Estes cortes foram obtidos a partir de nossa Cena de Estúdio em Baixa Luz. Não é uma comparação direta do desempenho dos sensores, visto que essas fotos estão em diferentes configurações de exposição e foram tiradas com lentes diferentes (saída relativamente ruidosa do Galaxy S4 é em grande parte devido à câmera escolher uma velocidade mais rápida do obturador, de 1/30s, o que a levou a subir o ISO para um valor maior do que os outros). Nós redimensionamos elas, assim são do mesmo tamanho de saída (4MP) do One HTC. A Nokia é a vencedora clara aqui, não tanto porque tem uma enorme resolução, mas porque o seu sensor é muito maior que os outros. Isso reduz o ruído e minimiza a necessidade de redução de ruído assassina de detalhes.

O ponto de partida

Então, de quantos megapixels você precisa? Aqui está a resposta mais curta que pude coletar: para a maioria dos fins de 3MP é muito, mas você pode querer clicar em torno de 8MP para detalhes o mais nítidos possíveis. 8MP é um mínimo razoável para grandes impressões e TVs 4K, e resoluções ainda maiores lhe permitem recortar fotos sem sacrificar muito a qualidade. No entanto, certifique-se de que resoluções muito altas são acompanhadas por um aumento equivalente ao tamanho do sensor.

Claro que, a qualidade da imagem é também definida pelo desenho do sensor, a qualidade da objetiva, a inteligência do sistema de medição e de exposição automática … a lista é longa. É um bom trabalho, porque se você poderia dizer a qualidade de uma câmera só pelo seu número de megapixels estaríamos desempregados.

Agradecimentos a Alessandro Veeck,
por compartilhar o texto

Sugestões para melhor tradução serão bem vindas!

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Alexandre Maia

Clico, viajo, olho, analiso, converso, e repito — em qualquer ordem!

Também estou no blog da D&M Photo.

6 Comentários

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  • É que a maioria esmagadora dos usuários pensa que quantidade de Megapixels é mais importante do que o tamanho do sensor. Daí as empresas socam Megapixels e conquista o consumidor pelo atributo errado…

  • Gostei muito da matéria. A minha posição é de que com a atual tecnologia, socar megapixels em sensores minúsculos não faz muito sentido. O uso mais popular das imagens feitas por usuários de câmeras compactas e celulares é o compartilhamento nas redes sociais. Por enquanto quem deseja imprimir em grandes formatos ou pensa em usar as imagens em tvs 4K não poderia pensar em usar um celular ou câmera compacta. Gostaria de ver esse esforço da indústria na corrida de megapixels canalizado para os processadores, baterias, flashes e cia.

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