LEBIH DALAM TENTANG RESOLUSI SENSOR DAN PIKSEL

Meskipun perlombaan megapiksel telah berlangsung sejak kamera digital telah ditemukan, namun beberapa tahun terakhir kita telah melihat peningkatan besar pada resolusi sensor kamera. Saat ini sangat mudah untuk kita menemukan seperti 41 megapiksel pada kamera ponsel dan 50.6 megapiksel pada kamera DSLR full-frame. Sepertinya kita sudah mencapai teoritis maksimum untuk penanganan noise dari ISO tinggi dengan generasi teknologi sensor sekarang ini. Oleh karenanya banyak produsen kamera memfokuskan upaya mereka lebih dalam pada kemasan resolusi, sambil menjaga ukuran sensor yang sama untuk menarik lebih banyak pelanggan agar meng-upgrade ke perangkat yang terbaru dan terbaik. Pada artikel ini, saya akan mencoba untuk menjelaskan beberapa terminologi dasar dalam hal resolusi dan mudah-mudahan membantu pembaca untuk memahami resolusi kamera dengan lebih baik lagi.

1. Resolusi Kamera: Faktor yang Mempengaruhi

Dalam fotografi digital, resolusi kamera dikaitkan dengan sejumlah faktor yang berbeda, yaitu:

• Ukuran Cetak (Print) - biasanya ini menjadi faktor yang paling penting. Pada dasarnya, semakin  bertambah resolusi, semakin besar potensial ukuran cetak. Mencetak dari gambar digital dilakukan dengan memeras sejumlah Pixels Per Inch (PPI). Sebuah hasil cetak berkualitas tinggi dengan detail yang baik biasanya membutuhkah cetakan sekitar 300 PPI, sehingga ukuran potensi cetak dihitung dengan mengambil lebar dan tinggi gambar lalu dibagi dengan jumlah PPI. Misalnya, 12.1 MP resolusi gambar dari Nikon D700 memiliki dimensi gambar 4256 x 2832. Jika Anda ingin membuat hasil cetak berkualitas tinggi dengan banyak rincian pada 300 PPI, maka ukuran cetak akan terbatas pada sekitar 14.2" x 9.4" (4256/300 = 14.2 dan 2832/300 = 9.4). Cetakan yang lebih besar lagi bisa dumungkinkan, tetapi itu akan mengharuskan Anda menurunkan PPI pada angka yang lebih rendah, atau menggunakan alat khusus pihak ketiga yang menggunakan algoritma yang kompleks untuk "upscale" atau "up-sample" gambar untuk resolusi yang lebih tinggi. Tapi cara itu tidak selalu menghasilkan cetakan yang lebih baik. Singkatnya, resolusi yang lebih tinggi biasanya lebih dibutuhkan untuk kemampuan mencetak dengan ukuran yang lebih besar.
• Opsi Cropping - semakin tinggi resolusinya, akan lebih banyak ruang yang berpotensi untuk gambar dicropping. Meskipun banyak fotografer menghindari cropping besar-besaran, tapi terkadang kita perlu melakukan itu agar subjek yang jauh dan kecil dalam gambar bisa lebih dekat dengan ukurannya yang lebih besar setelah gambar dicrop. Misalnya, fotografiolahraga atau wildlife sering mengharuskan cropping, agar subjek lebih dekat atau barangkali untuk menghilangkan elemen pengganggu yang ada di sekitar subjek utama. Namun hal itu akan mengurangi resolusi.
• Down-Sampling -  manfaat dari sensor resolusi tinggi bahwa semakin tinggi resolusinya, maka semakin baik pilihan untuk mengubah ukuran (resize) atau "down-sampling" gambar. Seperti yang akan saya jelaskan lebih lanjut di bawah, kamera resolusi tinggi modern memiliki kinerja yang sama seperti kamera lainnya yang memiliki resolusi yang lebih rendah.Tetapi keuntungan utamanya adalah kemampuan untuk down-sampling ke resolusi yang lebih rendah dapat mengurangi sejumlah noise. Kemudian, ketika pengambilan gambar pada ISO rendah, sensor resolusi tinggi mampu menghasilkan cetakan yang lebih besar.
• Ukuran Tampilan - selama 10 tahun terakhir, kita telah melihat kemajuan yang signifikan pada teknologi layar. Contoh nyatanya adalah monitor, LCD, proyektor, ponsel, dan perangkat lainnya yang mengalami peningkatan besar dalam hal resolusi. Kemudian peningkatan ruang pada perangkat-perangkat secara alami menyebabkan kebutuhan untuk menampilkan resolusi gambar yang lebih tinggi dan lebih detail. Misalnya saja monitor dan TV 4K (lebih dari 8 megapiksel) yang semakin populer dan sudah menjadi umum saat ini, telah menjadi beban bagi pengguna kamera untuk menghasilkan gambar dengan detail yang cukup untuk tampil dengan baik pada perangkat resolusi tinggi tersebut.

Berdasarkan semua faktor di atas, tampak bahwa resolusi yang lebih tinggi akan selalu menjadi alasan untuk hasil yang lebih baik. Tapi tentu saja itu tidak terjadi, karena ini tidak hanya tentang jumlah piksel saja, tapi juga kualitasnya. Lebih jauh pada pembahasan di bawah ini, saya akan menjelaskan apa artinya semua itu dalam hal ukuran sensor, ukuran piksel, dan lensa untuk menjelaskan tentang power dan teknik.

2. Resolusi Kamera: X MP vs Y MP

Ketika Nikon pertama kali memperkenalkan kamera D800 / D800E dengan resolusi sensor 36.3 MPformat full-frame, saat itu banyak fotografer yang masih memotret dengan resolusi 12.1 MP kamera full-frame seperti Nikon D700 dan D3 / D3s. Dengan melakukan matematika sederhana, banyak yang mengklaim bahwa sensor 36.3 MP mewakili 3 kali resolusi 12.1 MP (12.1 MP x 3 = 36,3 MP) dan beberapa lainnya berasumsi bahwa upgrade ke DSLR seperti D800 dapat menghasilkan cetakan 3 kali lebih besar. Apakah benar seperti itu? Sementara jumlah total piksel efektif memang merupakan tiga kali lebih besar ketika membandingkan 36.3 MP vs 12.1 MP, namun perbedaan dalam resolusi linear sebenarnya jauh lebih kecil. Itu karena resolusi sensor dihitung dengan mengambil jumlah total piksel horizontal dan mengalikannya dengan jumlah total piksel vertikal, mirip dengan bagaimana Anda menghitung luas persegi panjang. Dalam kasus D700 yang memiliki ukuran gambar 4256 x 2832, resolusi sensor setara 12.052.992, yang dibulatkan sekitar 12.1 megapiksel. Tapi jika kita melihat Nikon D800, ukuran gambarnya adalah 7360 x 4912 dan karena resolusi sensornya 36.152.320, maka dibulatkan sekitar 36.15 megapiksel (perbedaan antara 36.15 vs 36.3 berasal dari fakta bahwa beberapa piksel seperti optikal hitam dan tiruan di sekitar tepi sensor yang digunakan untuk memberikan data tambahan).

Sekarang jika kita membandingkan jumlah piksel horizontal antara D700 dan D800, hasilnya adalah 4256 vs 7360. Ini meningkat hanya 73%, bukan 200% (3x lipat) seperti yang diasumsikan oleh banyak orang.Pada dasarnya jika Anda bisa mencetak 14.2" x 9.4" pada 300 PPI dari hasil D700, lalu untuk D800 akan berpotensi menghasilkan 24.5" x 16.4" pada 300 PPI. Oleh karena itu, bergerak naik dari 12 MP ke 36 MP akan menjelaskan asal angka 73% dan "bukan 3x cetakan yang lebih besar". Memang, sangat rentan untuk keliru antara menghitung luas seluruh area gambar dan hanya menghitung lebar horizontal, sehingga sangat penting untuk memahami perbedaan ini.

Jadi seandainya Anda ingin menghasilkan cetakan 2x lebih besar di PPI yang sama, Anda hanya perlu kalikan resolusi sensor kamera Anda dengan angka 4. Misalnya saja Anda memiliki Nikon D700 dan Anda bertanya-tanya apa jenis resolusi sensor yang Anda butuhkan untuk menghasilkan cetakan 2x lebih besar dari kamera Anda D700, maka caranya kalikan resolusi sensornya yaitu 12.1 MP x 4, dan jawabannya Anda membutuhkan kamera yang memiliki sensor 48.4 MP. Nah, apabila sewaktu-waktu Anda ingin mengupgrade DSLR Anda karena alasan ini, maka cari kamera yang memiliki sensor sekitar 48.4 MP seperti DSLR Canon 5DS yang memiliki sensor 50.6 MP. Untuk memahami perbedaan-perbedaan dalam resolusi, cara terbaik adalah dengan melihat ilustrasi perbandingan di bawah ini untuk perbedaan resolusi sensor terpopuler dari kamera digital modern, mulai dari 12.1 MP sampai 50.6 MP:

Seperti yang Anda lihat, meskipun fakta bahwa angka resolusi sensor meningkat secara signifikan ketika menghitung perbandingan 12.1 MP dan 50.6 MP, namun perbedaan yang sebenarnya hanya pada lebar horizontal. Tetapi jika Anda menghitung perbedaan total area, maka perbedaan memang akan terlihat signifikan. Coba lakukan riset sederhana dengan mengambil 4 gambar dari D700 lalu gabung menjadi 1 frame dan Anda akan lihat hasilnya bahkan masih pendek bila dibandingkan dengan gambar dari sensor 50.6 MP, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Ingat semua materi ini dalam pikiran Anda ketika mencoba membandingkan kamera dan pertimbangkan tentang perbedaan dalam resolusi.

3. Ukuran Sensor, Ukuran Piksel dan Perbedaan Dalam Resolusi

Resolusi sensor masih jauh untuk dianggap sebagai fitur kamera yang paling penting, karena masih ada yang harus dipertimbangkan yaitu ukuran fisik sensor dan ukuran fisik piksel dari kamera tersebut. Anda mungkin akan melihat dua kamera dengan resolusi yang sama, tapi salah satunya mungkin memiliki sensor yang secara signifikan lebih besar dari yang lainnya. Sebagai contoh, Nikon D7100 memiliki sensor 24.1 MP, sedangkan Nikon D750 memiliki sensor 24.3 MP, keduanya memiliki resolusi sensor yang sama. Namun jika Anda melihat ukuran fisik sensornya, D7100 memiliki ukuran sensor 23.5 x 15.6mm, sedangkan sensor pada D750 berukuran 35.9 x 24.0mm. Itu artinya Nikon D750 memiliki 52% lebih besar pada lebar linear atau sekitar 2x lebih besar pada total area sensor. Terlepas dari kenyataan bahwa kedua kamera menghasilkan lebar gambar yang sama yaitu 6000 x 4000 (D7100) dan 6016 x 4016 (D750), tapi ukuran fisik setiap piksel pada sensor D750 adalah 52% / 1.52x lebih besar dibandingkan D7100. Itulah bagaimana dua kamera dapat memiliki resolusi yang sama dan karenanya berpotensi dapat membuat ukuran cetak yang serupa.

Jika kita membagi lebar sensor kamera dengan lebar gambar yang dihasilkan dari kamera tersebut, kita dapat menghitung perkiraan ukuran tiap-tiap piksel. Dalam kasus D7100, mengambil lebar 23.5mm kemudian dibagi lebar gambar 6000 maka menghasilkan sekitar 3.92 µm. Sedangkan membagi 35.9mm pada Nikon D750 dengan 6016 akan menghasilkan sekitar 5.97 µm untuk ukuran pikselnya.

Jadi apa pengaruh ukuran piksel terhadap gambar? Pada dasarnya, piksel yang lebih besar dapat mengumpulkan lebih banyak cahaya daripada piksel yang lebih kecil, yang diartikan menjadi lebih baik untuk kualitas gambar dan penanganan noise per-piksel. Namun ada beberapa peringatan yang perlu diingat:

• Kualitas hampir sama pada tingkat ISO rendah - jika menembak dengan ISO rendah antara nilai 100 - 400, biasanya cuma ada sedikit perbedaan dalam hal penanganan noise antara piksel. Dalam kasus D7100 dan D750, keduanya menghasilkan gambar praktis bebas noise ketika menggunakan ISO 100 - 400. Namun, akan ada perbedaan nyata ketika menggunakan ISO tinggi mulai dari ISO 800, yang hasilnya tentu lebih unggul D750. Jadi piksel yang lebih besar cenderung lebih cocok untuk menembak dalam cahaya rendah yang mana Anda memerlukan tingkat ISO yang lebih tinggi. 
• Jika ukuran sensornya sama tetapi resolusi berbeda maka piksel yang lebih kecil tidak selalu menghasilkan lebih banyak noise - sensor dengan resolusi lebih besar berarti Anda bisa mencetak ukuran lebih besar. Sejak noise biasanya tidak dievaluasi pada basis per-piksel, tetapi lebih pada kesetaraan ukuran cetak, maka Anda harus mencetak pada ukuran yang sama untuk mengevaluasi noise dari dua resolusi sensor yang berbeda. Mari kita contoh kasus dari Nikon D750 yang sensornya 24.3 MP dan Nikon D810 terbaru yang sensornya 36.3 MP. Sejak D810 memiliki resolusi yang lebih besar, ukuran piksel-nya terasa lebih kecil dari pada D750 (4.88 µm vs 5.97 µm), yang berarti bahwa itu berpotensi lebih banyak noise jika Anda memperbesar ke tampilan 100%. Namun, jika kita membuat ukuran cetakan yang setara dari kedua kamera tersebut, dengan mengubah ukuran cetak dari D810 dan menyesuaikan dengan ukuran cetak D750, dengan mengurangi 36.3 MP menjadi 24.3 MP, maka Anda akan melihat hasilnya pada ukuran cetak yang sama akan menunjukkan kadar noise yang sama pula. Lihat gambar di bawah gambar ini yang merupakan hasil dari kedua kamera, tetapi untuk D810 ukurannya telah dikecilkan menjadi 24.3 MP:

Kiri: Nikon D750, kanan: Nikon D810 | ISO 1600

Seperti yang Anda lihat, kedua foto terlihat sangat mirip untuk masalah noise, meskipun D810 secara teknis seharusnya memiliki noise lebih kental karena memiliki ukuran piksel yang lebih kecil.

Sekarang saya ajak Anda untuk contoh kasus yang lebih menarik. Jika orang-orang bingung dan bertanya apakah hasil gambar dari 38 MP pada kamera ponsel Nokia 808 PureView bisa bersaing dengan hasil gambar dari 36.3 MP pada DSLR full-frame Nikon D810? Ini sama saja perbandingan antara sensor kecil berukuran 13.3 x 10.67mm pada kamera ponsel versus sensor berukuran 35.9 x 24mm pada DSLR full-frame. Maka diperoleh perbedaan 270% untuk lebar sensor atau 6x pada total area gambar.Jadi meskipun fakta bahwa Nokia 808 memiliki resolusi lebih tinggi dari Nikon D810, tapi ukuran pikselnya sangat lemah yaitu 1.4 µm, jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan 4.88 µm pada D810.Tentu saja hasil perbandingan akan membuat gambar dari kamera ponsel terlihat seperti lumpur bila dibandingkan dengan gambar dari Nikon D810. Meskipun Nokia 808 PureView berpotensi dapat membuat cetakan yang lebih besar, D810 jelas akan menghasilkan kualitas cetakan yang lebih baik dan lebih detail, karena sistem kamera secara keseluruhan mampu mengambil keuntungan dari 36.3 MP sensor full-frame. Adapun resolusi nyata dari kamera ponsel Nokia jauh lebih buruk bila Anda mencoba membandingkan dengan DSLR. Hal ini menunjukkan bahwa lebih banyak pengaruh dari resolusi untuk pencetakan daripada megapiksel. Sekarang mari kita melompat pada ketajaman lensa dan bagaimana sebuah lensa menyelesaikan kekuatan resolusi dan piksel dari sensor kamera.

4. Ketajaman Lensa dan Penyelesaian Detail

Fakta menarik berikutnya yang harus Anda ingat bahwa angka megapiksel yang besar dari sensor sebuah kamera menjadi tidak berguna apabila lensa yang digunakan terlalu lemah untuk menyelesaikan detail yang cukup untuk menyediakan data untuk setiap piksel. Seperti halnya Nokia 808 PureView yang memiliki resolusi 38 MP, tapi berapa banyak detail yang bisa ditampilkan jelas pada tingkat piksel? Bagaimana jika dibandingkan dengan hasil 36 MP dari Nikon D810 dengan sebuah lensa yang kuat? Faktanya kinerja nyata dalam hal resolusi sangat jauh kurang dari 38 MP, dan sebenarnya lebih dekat dengan 5 MP bahkan mungkin lebih kecil dari itu. Kadang saya heran pada seseorang yang sangat percaya diri mencoba membandingkan kamera sensor kecil bersama lensa yang kecil pula dengan DSLR full-frame bersama lensanya yang berkualitis tinggi. Kemudian masalah lainnya adalah difraksi, yang mana kamera sensor yang lebih kecil akan mengalami difraksi terbatas di lubang aperture yang lebih besar, yang juga akan sangat bisa mengurangi ketajaman dan resolusi efektif.

Ketika Anda melakukan komparasi terhadap ukuran sensor kamera yang sama dengan resolusi yang berbeda, Anda harus ingat bahwa kamera dengan resolusi yang lebih tinggi akan selalu menghasilkan lebih banyak tekanan pada lensa dalam hal menyelesaikan detail yang cukup untuk kualitas gambar.Misalnya saja "lensa A" mungkin melakukan cukup baik pada kamera 12 MP, namun gagal untuk menyelesaikan detail yang cukup pada 24 MP, yang mana ini membuat keunggulan resolusi tinggi menjadi tidak berguna lagi. 

Meskipun produsen besar Nikon dan Canon telah aktif merilis lensa khusus dirancang untuk resolusi sensor yang lebih tinggi, Anda mungkin harus tetap mengevaluasi ulang setiap lensa yang dibeli sebelumnya, untuk melihat mana yang bisa memberikan kekuatan untuk menyelesaikan detail dan mana yang perlu diganti. Dalam kasus lensa yang lebih tua, banyak yang memiliki kualitas yang lemah di pertengahan frame dan kinerja yang buruk di sudut frame. Dan itu mungkin tidak diinginkan untuk beberapa jenis fotografi seperti landscape dan arsitektur.

5. Keterampilan Teknis

Memiliki kamera kelas tinggi tidak secara otomatis bahwa Anda akan menghasilkan kualitas gambar yang selalu baik. Satu hal yang perlu dicatat di sini bahwa kamera adalah mesin yang perlu dioperasikan dengan benar agar bekerja dengan maksimal. Jika Anda memiliki kamera dengan resolusi tinggi ditambah sebuah lensa terbaik namun Anda masih menghasilkan gambar yang buruk, seperti kurang detail untuk membuat kualitas cetak yang baik, maka skill fotografi dan pengetahuan Anda dalam mengoperasikan kamera perlu dipertanyakan. Selain mampu memanfaatkan cahaya dengan baik dan teliti membingkai atau mengkomposisi adegan, Anda juga perlu memiliki keterampilan teknis yang cukup untuk menghasilkan gambar yang tajam. Kamera resolusi tinggi pada dasarnya "memperkuat" segala sesuatu menjadi lebih berpotensi, entah itu untuk masalah kamera shake yang disebabkan oleh teknik tangan yang salah ketika memegang kamera, getaran shutter yang berasal dari internal kamera,teknik fokus yang buruk, tripod tidak stabil, atau faktor lainnya yang menyebabkan gambar jadi buram atau blur yang tidak diinginkan.

Jadi jika suatu saat Anda memutuskan untuk upgrade ke kamera yang memiliki resolusi sensor yang lebih tinggi, sebaiknya pertimbangkan ketrampilan teknis Anda, dan meluangkan waktu untuk belajar teknik yang tepat dalam menangkap gambar. Banyak hal yang perlu dievaluasi dalam rangka menghasilkan gambar yang tajam, di antaranya yaitu mengevaluasi cara Anda mengontrol nafas dan tangan saat menggunakan shutter speed minimum, penggunaan tripod yang kokoh, penggunaan live view untuk fokus genting, penggunaan lensa pada bukaan aperture optimal dan masih banyak lagi. Karena jika tidak memiliki ketrampilan dan pengetahuan yang cukup, maka kamera kelas pro pun tidak akan bisa membantu Anda menghasilkan cetakan berkualitas tinggi.