GradientTop
PC
Vodeći IT časopis u Srbiji
PC #135 > Hardver
ARHIVA BROJEVA | O ČASOPISU | POSTANI SARADNIK | PRETRAGA
preview
Fotoaparati i zablude
Zoran Životić
Uz digitalne fotoaparate na svakom koraku, reklo bi se da svi znaju sve o ovoj oblasti. Tehnologija, međutim, često iznenadi čoveka - dobra fotografija nastane na "lošem" aparatu, a nažalost i obrnuto. Tek tada shvatimo neku od zabluda u kojima smo se nalazili...
- PC #135 u prodaji po ceni od 110 din
broj

Fotoaparati i zablude

Početnici u svetu digitalne fotografije (pa i fotografiji uopšte) se često zbune kod poređenja kompaktnih i SLR fotoparata. Važi uverenje da DSLR aparati, koji su značajno skuplji, zbog same te činjenice moraju davati „bolje“ fotografije. DSLR aparati zaista mogu dati tehnički kvalitetnije fotografije, ali i ne moraju – u praksi možete naići na fotografije napravljene aparatima koji koštaju 200 i 2.000 evra, a da pri tome niko ne bude u stanju da prepozna koja je napravljena kojim od njih. Pogledajte primere uz testove fotoaparata na boljim sajtovima (www.dpreview.com je jedan od najposećenijih) i naći ćete mnoštvo primera koji ovo potvrđuju.

Kompaktni ili SLR

Primeri gde se pokazuje razlika u kvalitetu su obično vezani za fotografije napravljene u slabijim svetlosnim uslovima i tu su DSLR aparati u prednosti, pošto fotografije imaju manje šuma. Ali, da li je to zaista dovoljan razlog da potrošite 10 puta više novca na fotoaparat? DSLR aparati imaju neke druge bitne prednosti. Značajno su brži kod automatskog fokusiranja, reakcije na okidač i broja snimaka koje možete napraviti u sekundi. Što je najvažnije, oni omogućavaju upotrebu objektiva koji odgovaraju kreativnoj zamisli. Svaka od prednosti utiče na neke aspekte fotografije.

Da se zadržimo na primeru čestog motiva amaterske fotografije – probajte da fotografišete dete koje trči po dvorištu nekim kompaktnim foto aparatom uz maksimalan zum koji aparat dozvoljava (tipično 3x) – šansa da dobijete kadar kakav želite i da se u njemu nalazi dobro fokusiran lik deteta je praktično stvar sreće. Uz DSLR aparat i njegovu brzinu reakcije i fokusiranja zadatak je značajno lakši. Zatim pokušajte da napravite portret deteta koje miruje – sa kompaktnim aparatom ćete sada dobiti fotografiju na kojoj će sve biti oštro – i lik i detalji u pozadini koji će odvlačiti pažnju. Uz DSLR aparat na kome je pravi portretni objektiv lako dobijate one fantastične slike dece gde je lik izdvojen, na prijatno zamućenoj pozadini.

Ukratko – razlika između kompaktnih i SLR fotoparata se retko vidi kada mehanički poredite tehnički kvalitet fotografija, pogotovo ako su napravljene pri dobrim svetlosnim uslovima. Razlika je ponekad u lakoći pa i prostoj mogućnosti da se dobiju određeni tipovi fotografija, ali pre svega u spektru tehničkih mogućnosti koje vam DSLR aparat nudi da zadovoljite svoju kreativnost. Da li su vam te mogućnosti zaista potrebne i da li umete da ih iskoristite – to su elementi o kojima treba da razmišljate kada birate fotoaparat. Sama činjenica da vam se mogućnosti nude takođe neće uraditi ništa za vašu fotografiju, ali to je već poznata priča – fotografiju ne stvara fotoaparat već onaj ko ga drži u rukama.

Više megapiksela je bolje?

Mogućnost da na fotografiji zabeležimo što više sitnih detalja je poželjna osobina (lako ih je ukloniti ako je potrebno) – fotografije deluje oštrije, možemo ih odštampati na papiru većih dimenzija, a amateri često cene i mogućnost da se iz fotografije izvadi neki detalj koji pri snimanju nije mogao biti „dohvaćen“ zumiranjem. Čak i gušće pakovanje piksela pogodnije – što više piksela na što manjoj površini je u stanju da registruje više detalja.

Situacija nije tako jednostavna. Više piksela na istoj površini ne registruje uvek više detalja zbog difrakcije – optičkog fenomena lomljenja svetlosnih zraka pri prolasku kroz mali otvor blende. Što je ćelija senzora manja, efekti difrakcije više utiču na rezoluciju, tako da fotografije gube oštrinu pre nego kod senzora sa ređim pakovanjem ćelija. Tako se na Nikon D2X aparatu sa 12.2 Mp na APS veličini senzora pad oštrine usled difrakcije može primetiti već kod otvora blende između f8 i f11, dok se ti efekti na ostalim DSLR aparatimo tipično primećuju tek kod f16 ili manjih otvora blende.

Difrakcija je manji problem. Svi digitalni fotoparati rade na istom principu – ćelija senzora pogođena fotonima oslobađa elektrone stvarajući naboj koji se može očitati. Senzori, zajedno sa procesom digitalizacije očitanih vrednosti, predstavljaju brojače fotona. Broj fotona koje će ćelija prebrojati zavisi od tri faktora – količine svetla koja se odbija od predmeta koji fotografišete (osvetljenost scene), od toga koliko dugo je senzor izložen svetlu (ekspozicija) i od fizičkih karakteristika senzora – površine same ćelije na koju svetlo pada. Smanjite površinu ćelije i automatski je stavljate na „dijetu“ što se tiče količine fotona koje će „pojesti“.

Posledice manje količine ne bi bile loše da ne postoje drugi faktori koji se mešaju – senzor je daleko od idealne komponente koja će sa dve ćelije na koje je pala ista količina svetla očitati iste vrednosti – postoje razni izvori šuma koji će uticati da vrednosti budu različite. Senzori na DSLR aparatima kao izlaz daju vrednosti u opsegu od 0 do oko 80.000 (preko toga dolazi do zasićenja i ćelija senzora – takozvani puni kapacitet ćelije) i pretpostavite da šum utiče sa ±10, jasno je da na fotografiju neće bitno uticati šum ako su očitane vrednosti velike. Ako je svetlo slabo, numeričke vrednosti koje senzor daje će biti znatno manje pa će i onih potencijalnih 20 razlike značajnije uticati na konačne vrednosti.

Posledica je da umesto ravnomerno osvetljenje površine na fotografiji vidimo šum – svetlije i tamnije tačke često i različitih boja, pošto se boja formira postavljanjem zelenog, crvenog i plavog filtera ispred ćelija, pa tako boju jedne tačke u suštini formira više ćelija senzora. Ovaj šum, ako je preteran, deluje ružno i posebno utiče na mogućnost prikaza finih detalja koji nestaju.

Najveći broj DSLR aparata koristi senzore u tzv. APS veličini (23.7×15.7 mm) i dimenzije jedne ćelije na aparatu sa 8 Mp su 5 do 6 mikrometara, dakle površina ćelije na koju pada svetlost je oko 30 µm2. Kod kompaktnih digitalnih fotoaparata dimenzije senzora su manje – Nikon Coolpix 8800 ima senzor dimenzija 8.8×6.6 mm, a na toj površini se i dalje nalazi 8 miliona ćelija. Skoro da i nije potrebno računati koliko je površina ćelije manja i koliko svetlosti pada na svaku ćeliju.

Ako se broj piksela povećava isključivo tako što se više manjih ćelija stavlja na istu površinu (a veličina senzora se kod određene klase fotoparata praktično ne menja), onda ima malo šanse da takav fotoaparat proizvede tehnički kvalitetniju fotografiju sa manje šuma. Ipak, proizvođači uspevaju da stave sve više megapiksela na senzor, a da pri tome koliko-toliko zadrže kvalitet. To se postiže na više načina – savremenije tehnologije omogućavaju da se poboljša odnos signal-šum kod očitavanja vrednosti sa senzora, da se poveća površina fotoosetljivog dela senzora na istoj dimenziji ćelije (površina svake ćelije ima okruženje koje nije fotoosetljivo), da se proizvede efikasniji niz mikroobjektiva koji se nalaze ispred svake ćelije sa zadatkom da sa veće površine fokusiraju svetlo na fotoosetljiv deo... Posebno napreduju algoritmi za softversku redukciju šuma, ali čuda ne postoje: aparat sa manjim senzorom i više piksela će uvek dati fotografiju sa više šuma.

Osetljivost senzora

Iz analogne filmske tehnike smo bez mnogo razmišljanja preuzeli terminologiju i ponašanje kada je u pitanju osetljivost filma/senzora. Digitalni aparati su nas spasli zaliha filmova različitih osetljivosti dajući nam mogućnost da osetljivost na svetlo podesimo izborom ISO vrednosti – opcija koja je u početku delovala kao magija.

Kako se senzor može navesti da pojača signal? Videli smo da senzor radi kao brojač fotona, pa ne postoji način da ga naterate da ih sada broji efikasnije i da ono malo što je na njega palo prebroji kao veću vrednost. Ali, zato postoji softver – ako treba da mračnu scenu prikažemo kao svetliju, to možemo postići množenjem vrednosti koje dobijamo sa senzora! Ako je očitana vrenost na primer 100 pa je zbog „povećane osetljivosti“ koju je fotograf podesio na aparatu pomnožimo sa 2 i dobijemo 200, tačka će na konačnoj fotografiji biti prikazana svetlije, baš kao da smo upotrebili film veće osetljivosti.

Problem je u tome što kako intenzitet svetla pada, tako su vrednosti koje stižu sa senzora sve manje i sve neujednačenije (raste šum), pa se prostim množenjem ovih vrednosti šum na konačnoj fotografiji samo povećava. Efekat „povećanja osetljivosti“ nije beskoristan jer se, bez potrebe za obradom, ipak dobija rezultat koji „liči“ na ono što se očekuje. Senzori ipak imaju konstantnu osetljivost (kod DSLR aparata je to negde između 200 – 300 ISO), a sve ostalo se postiže softverom (uz primenu algoritama za redukciju šuma).

Na slici su prikazani isečci (u razmeri 1:1) sa dve fotografije napravljene u veoma lošim svetlosnim uslovima (ekspozicija 1/10 f4 pri ISO 200). Obe fotografije su nastale sa identičnim ekspozicijama (na senzor je puštena identična količina svetla) ali je na jednoj podešena osetljivost na aparatu ISO 800 da bi se dobila korektno eksponirana fotografija dok je druga snimljena sa ISO 200 (dakle podeksponirana za dve blende) i u programu za obradu slika „posvetljena“ tako da se dobije isti rezultat (za ovakve probe obavezna je upotreba RAW formata kako bi softver za obradu slika dobio istu polaznu osnovu za obradu kao i aparat). Dakle, na računaru smo obradom „povećali“ osetljivost senzora, što bi, da senzor zaista može da menja osetljivost, trebalo da bude lošije. Da li možete da pogodite koja je koja?

Podešavanja „osetljivosti“ na fotoaparatima je korisno jer bi bilo nepraktično da svaku fotografiju obrađujemo na računaru kad već to može da uradi aparat. Ipak treba biti svestan kako se ova povećana osetljivost postiže kao i da se pažljivom i veštom obradom na računaru često mogu dobiti bolji rezultati od internih algoritama koji su ugrađeni u sam fotoaparat.

Balans belog

Kad smo kod numeričke obrade signala koji stiže sa senzora – još jedna opcija koristi istu tehniku. Da bi fotografija dobro predstavila boje na sceni koju smo fotografisali, osnovni preduslov je da dobro „pogodimo“ balans belog, odnosno da aparat tačno odredi odnos mešavine crvenog, zelenog i plavog kanala, tako da nešto što je belo u stvarnosti bude belo i na fotografiji. Ova opcija (white balance) se može ostaviti na automatici ili podesiti prema tipu svetla (sunčano, oblačno, veštaško svetlo itd), a kod nekih aparata se slobodno postavlja temperatura svetla u Kelvinima.

Sva ova podešavanja, sa stanovišta senzora i postupka snimanja, ne rade baš ništa! Njihov jedini zadatak je da softveru u aparatu daju koeficijente kojima treba da množi svaki od kanala da bi postigao balans belog i to prema tabeli koju je proizvođač aparata napravio za tipične tipove osvetljenja. Dakle i ovde imamo istu situaciju kao i kad je osetljivost u pitanju – senzor ima nepromenjiv odziv a softver simulira efekat filtera. I opet sličan problem.

Ako recimo na Nikon-u D200 postavite balans belog na dnevno svetlo, koeficijent za crveni kanal će biti 1,8, za plavi 1,4 dok je zeleni uvek 1. Pošto su koeficijenti za plavi i crveni kanal veći, to znači da je osetljivost ovih kanala niža. Ovo je normalna posledica organizacije praktično svih senzora danas (jedini izuzetak je Faveon) gde četiri ćelije čine boju jedne tačke na fotografiji (algoritam je nešto složeniji), a iznad jedne ćelije je plavi filter, iznad druge na dijagonali crveni dok se iznad ostale dve ćelije nalazi zeleni filter – senzor je tako (zbog duplo veće površine koja registruje zelenu boju) na nju osetljiviji.

Množenje celobrojnih vrednosti koje stižu kao izlaz sa senzora ovakvim vrednostima deluje kao operacija koja će zbog zaokruživanja dati grešku koja se može tolerisati, ali pogledajte koeficijente koje D200 (slično je kod svih DSLR aparata) koristi kada snimate pri osvetljenju običnim sijalicama: crveni 1,15 a plavi 2,4! Dakle, pri snimanju pod ovakvim svetlom fiksan odziv senzora je takav da je plavi kanal potrebno značajno korigovati da bi belo na fotografiji bilo zaista belo. Dodajte još malo množenja koje je potrebno zbog slabog svetla i „povećane osetljivosti“ senzora i imaćete više razumevanja kada vaš aparat u takvim uslovima izbaci fotografiju punu šuma, sa flekama boje u najtamnijim delovima.

Način da se iz senzora izvuče maksimum jeste da se na objektiv, prema svetlosnim uslovima, postavi filter koji će korigovati svetlo tako da svi koeficijenti kojima je potrebno množiti kolor kanale budu 1 ili bliski tome. Ali staviti filter na objektiv digitalnog fotoaparata nije isto kao kad koristite film – površina senzora više reflektuje svetlo od emulzije filma...

SLEDEĆI TEKST U PC #135
preview
Duplo ili ništa
Voja Gašić


.

PC
Twitter Facebook Feed Newsletter