יום שישי, 18 במרץ 2011

על תבונה ורגישות

הקריטריון העיקרי לפיו נבחנת מצלמה בימינו הוא ניקיון התמונה ב-ISO גבוה. כבר דנתי בכך. הרעש הדיגיטלי נולד מהצורך להגביר באופן מלאכותי את האותות האנלוגיים הנקלטים בחיישן התמונה, שנובע מחוסר האפשרות להחליף את המדיום הרגיש לאור במצלמות דיגיטליות. כפי שקורה בדרך כלל, הגדרת ה"בעיה" הביאה ל"מרוץ" אחר פתרונות. בכל שלב של מרוץ כזה היצרן שמציע את הפתרון הטוב ביותר מתוגמל בידי ציבור הקונים. המרוץ נפסק רק כאשר שיפורים נוספים שוב אינם תורמים להגדלת המכירות.
אם כן, באיזה שלב נמצא המרוץ אחר הניקיון ב-ISO גבוה? התשובה לשאלה הזאת סבוכה. כדי לענות עליה עלינו לברר עד כמה אפשר עוד להגביר את רגישות החיישנים לאור באמצעים טכנולוגיים שכבר פותחו. אבל יש לקחת בחשבון גם תפקודים אחרות של המצלמה והעדשות שתלויים בכמות האור. ctein, מהנדס אסטרופיזיקה מחונן בעל עניין בצילום, כתב בטור השבועי שלו בבלוג The Online Photographer על מספר טכנולוגיות זמינות שעשויות לשפר את ניקיון התמונה ב-ISO גבוה ושעדיין לא נעשה בהן שימוש במצלמות היקרות. הוא מזכיר שלוש כאלה:
  • חיישנים מוארים מאחור: החיישן, כמו העין האנושית, ניתן לתאור כשני משטחים מקבילים. המשטח הראשון מסנן את האור הפוגע בו והשני קולט את האור המסונן וממיר אותו לאות חשמלי. במקרה של העין עוברים בין שני המשטחים (העדשה והקרנית) נימי דם שמספקים את דרישות האנרגיה של המערכת. במקרה של חיישן התמונה עוברים בין שני המשטחים חוטים דקיקים בעלי פונקציה דומה ורכיבים אלקטרוניים שתפקידם להמיר את האות האנלוגי לדיגיטלי. הסטת מערכת העברת האותות אל הצד האחורי של החיישן תגדיל את כמות האור הנקלטת בשכבה הרגישה. לכאורה הרעיון הזה פשוט, אבל יישומו דורש דיוק מירבי בהרכבת החיישן ולכן מייקר את הייצור. רק בשנת 2009 יצאה לשוק המצלמה הדיגיטלית הראשונה (מצלמה קומפקטית מתוצרת Sony) שצויידה בחיישן כזה. הטכנולוגיה עדיין לא הוכנסה למצלמות בעלות חיישנים גדולים.
  • מטריצות סינון חדשות: מטריצת Bayer היתה ונותרה הנפוצה ביותר בתעשיית חיישני התמונה, אבל היא בשום אופן איננה היחידה. למשל, חברת Fuji פיתחה את חיישני ה-Super CCD וה-EXR שנסמכים על מטריצות יעילות יותר. חברת Kodak פיתחה חיישן המבוסס על מטריצה בת ארבעה ערוצי צבע, שמבטיחה שיפור של סטופ שלם ביחס האות לרעש.
  • פוטוסנסיטייזרים: הסיליקון, ממנו מיוצרים חיישני התמונה, איננו החומר הרגיש ביותר לאור הידוע לאדם. הוא נבחר בזכות מחירו הנמוך ותכונות ההולכה החשמלית שלו. לאחרונה פותחו פיגמנטים רגישים יותר לאור שידועים בשמם הכולל: פוטוסנסיטייזרים. החדרתם לתוך שכבת הסיליקון עשויה להגביר את רגישות החיישנים תוך כדי איזון היחסים בין אורכי הגל הנקלטים בחיישן (הסיליקון רגיש יותר לאור אדום מאשר לאור כחול, מה שגורם להופעת רעש דיגיטלי באזורים הכחולים של התמונה - כמו למשל בצללים).
  • עיבוד התמונה: אלגוריתמים מתוחכמים יותר ויותר ל"הפחתת" רעש דיגיטלי מוכנסים למעבדי המצלמות. במצלמה שלי, למשל, ההפרש בין רמות הגרעיניות ב-JPEG וב-RAW קרוב לשני סטופים.
ctein מעריך (לדבריו זו הערכה זהירה) כי שימוש בשלוש הטכנולוגיות הראשונות שהוזכרו עשוי להגדיל את יחס האות לרעש פי 10 (יותר משלושה סטופים). חשוב להדגיש שמדובר באמצעים שהם ברי יישום כבר כיום. קל לעשות את החשבון: אם המצלמה שלכם מפיקה תמונה שמישה ב-ISO3200, הרי שבעתיד הלא רחוק המצלמות יוכלו להפיק תמונה באיכות מקבילה ב-ISO32,000. באופן תיאורטי תוכלו לצלם לאור הירח, ללא שימוש בפלאש, תוך אחיזת המצלמה ביד.
אלא שלא תוכלו לעשות זאת: מנגנון הפוקוס האוטומטי יתייאש הרבה לפני שהחיישן יתחיל ליצור רעש דיגיטלי וגם על מיקוד ידני (באמצעות העינית) אין מה לדבר. אם כן, על מנת שהרגישות המוגברת של החיישן תועיל למשתמש, על היצרנים לפתח מערכות תומכות (במקרה זה, עדשות מתאימות ומערכות מיקוד אוטומטי חדשות). הסיפור הופך ליקר הרבה יותר.
שאלה אחרת נוגעת לשימושיות: האם מישהו באמת זקוק לתמונות נקיות המצולמות ב-ISO32,000? אין לי ספק שיש כאלה. למהירות תריס גבוהה בתאורה קלושה יהיו שימושים בצילום מדעי ואולי גם בצילום ספורט באולמות. יחד עם זאת, רוב רובם של הצלמים משתמש בפלאש כשרמת התאורה המצויה מקשה על הראיה. למעשה, הכפלת הרגישות השימושית מ-ISO400 ל-ISO800 לפני כ-5 שנים השפיעה על המכירות של מצלמות DSLR הרבה יותר מאשר הכפלת הרגישות השימושית מ-ISO3200 ל-ISO6400 בדור המצלמות האחרון. הרשו לי לנבא שרק צלמים מעטים, בעלי מקצוע וחובבים כאחד, ימהרו לרכוש מצלמה חדשה אם תציע הכפלה של הרגישות השימושית מ-ISO25,600 ל-ISO51,200. אחרי הכל, רובנו מצלמים בעיקר בטווח הרגישות שבין ISO100 ו-ISO400 ואפילו מחלקת השיווק האגרסיבית ביותר לא תשנה את העובדה הזאת. עבורי ISO1600 מספיק. ועבורכם?

2 comments:

  1. המרוץ אחרי ה ISO
    צריך להבין גם שחיישן שנותן ניקיון ב 32000 יתן גם ניקיון גבוה יותר ב 400 לעומת מצלמה אחרת.
    אם נסתכל מקרוב, נראה שיש רעש כבר ברמה הבסיסית וכאמור הרעש מתחזק ככל שעולים בערך ה ISO.
    היום יש מצלמות שמפיקות תמונות יחסית נקיות עד 1600 אך עדיין מצריכות ניקוי על מנת להגיע לתוצאה טובה. ההגדרה של תוצאה טובה לא תמיד מוגדרת ע"י הצלמים אלא ע"י התעשיה שדורשת תמונות חדות ונקיות.
    לא ניכנס לדיון האם הדרישה הזאת סבירה, הגיונית או כל דבר אחר אבל כן נציין שרעש דיגיטלי זה לא אותו דבר כמו גרעיניות של פילם וברוב במקרים רעש פשוט נראה נורא.
    ניקוי רעש בתוכנה גם מוגבל ביכולת שלו ופוגע באיכות התמונה. היכולת לקבל תמונה נקיה ישירות מהחיישן מוסיפה לאיכות התמונה הסופית וגם חוסכת עבודת עיבוד.
    השימוש ב ISO גבוה שינה את הדרך שבה מצלמים היום, גם בצילום עם פלאש, עבודה ב ISO גבוה מאפשרת הארת הרקע בצורה טובה יותר ומאפשרת הבזקה חלשה יותר שחוסכת סוללה (לירוקים ביננו) וגם מקצרת את זמן הטעינה של הפלאש.
    היכולת לצלם תמונות נקיות ושמישות ב ISO 400 - 800 נותנת לצלם חופש פעולה שמאפשרת לו להתרכז במה שחשוב באמת, כמו חשיפה וקומפוזיציה במקום לדאוג כמה התמונה תהיה רועשת.

    בסקר כתבתי ש 6400 מספק אותי אבל אני לא יודע עם התכוונת ליכולת המצלמה להגיע לערך הזה או להפיק תמונה חלקה ונקיה מרעשים בערך הזה (שעוד לא קיימת כזאת מצלמה). בכל מקרה, האמת היא שאם הייתי עומד היום בפני קניית מצלמה חדשה והאופציות מאפשרות לקנות מצלמה שנותנת תמונה נקיה לגמרי ב 6400 מול נקיה לגמרי ב 1600, הייתי הולך על הראשונה גם אם היא תעלה כפול. אני מעדיף גמישות ויכולת על פני מוגבלות.

    השבמחק
  2. שגיא,
    כולנו מעדיפים גמישות ויכולת על פני מוגבלות, אבל לא כולנו מוכנים לשלם על כך מחיר כפול. דרישת "התעשיה" לתמונות מלוקקות מגוחכת, כמו גם הדרישה לקבצים ברזולוציה של 21 מגה-פיקסלים בעבודות שמיועדות להצגה בפורמט אלקטרוני. אני מבטיח לך שאילו היתה בשוק מצלמה ברזולוציה של 100 מגה-פיקסלים זה היה הופך לסטנדרט החדש. דרישות "התעשיה" מעניינות אותי כקליפת השום, אבל אני לא מצלם כדי למכור.
    טרוניה אחרת שלי נוגעת לחשיבות הניקיון. העניין הזה מנופח מעבר לכל פרופורציה הגיונית בעידודם הישיר של אתרי הביקורת למיניהם. הרעש הוא משתנה קל למדידה ולכן מתרכזים בו, אבל לאיכות הטכנית יש היבטים חשובים יותר כמו חדות התמונה, המיקרו-קונטרסט, הטווח הדינאמי והיעדר ארטיפקטים (כמו אותו מראה "דיגיטלי" מלוקק). קשה למדוד אותם, אבל זה לא מוריד מחשיבותם.
    הנקודה האחרונה מתייחסת לתרבות הצילומית: כל מי שצילם אי פעם בפילם יודע שהמרקם הוא חלק ממאפייני המדיום. תצלומים לא נועדו להיות חלקים, אולי למעט תצלומי נוף. נכון שגרעיניות כימית ורעש דיגיטלי הם בעלי מופע שונה, אבל ההעדפה של אחד על פני השני היא עניין תרבותי וסובייקטיבי. יבוא יום שבו הרעש הדיגיטלי יקבל הכרה כתכונה אינהרנטית של התמונה המצולמת, אבל זה יקרה רק לאחר שהרעש יהפוך ל-non-issue. ממש כפי שהיחס לטשטוש התנועה השתנה.

    השבמחק

Google Analytics Alternative