יום רביעי, 13 ביולי 2011

הצצה אל העתיד

למרבה השמחה, מירוץ המגה-פיקסלים עומד לפני סיומו הבלתי נמנע. הסיבה לכך פשוטה: כאשר קוטרו הפיזי של כל פיקסל על החיישן מתקרב ל-5 מיקרון כושר ההפרדה של העדשות, אפילו המשובחות שבהן, מתחיל להגביל את מידת הפירוט שניתן לקבל בתצלומים. פיקסלים בקוטר גבולי שכזה אופייניים לחיישני 4/3 ברזולוציה של 12 מגה-פיקסלים, לחיישני APS-C ברזולוציה של 18-20 מגה-פיקסלים ולחיישני 35 מ"מ ברזולוציה של כ-45 מגה-פיקסלים. יש לזכור כי ככל שהיחס אורך/גובה גדול יותר כך המרחק הממוצע היחסי של הפיקסלים ממרכז היטל העדשה גדול יותר ואיבוד הפירוט בשולי הפריים בולט יותר. לכן מגבלת ההפרדה של העדשות מופיעה למעשה ברזולוציה נמוכה עוד יותר סמוך לשוליים (בעיקר בחיישני ה-APS-C וה-35 מ"מ). לא מאמינים? ובכן, השוו בין דוגמאות שצולמו במצלמות מיקרו 4/3 ברזולוציות של 12 ו-16 מגה-פיקסלים (למשל כאן - שני החלונות העליונים מייצגים שתי מצלמות כאלה). מידת הפירוט זהה. לפיקסלים הנוספים אין כל תרומה*.
אין ספק שמידת הפירוט המתקבלת ממצלמות חדישות בעלות רזולוציה של 12-18 מגה-פיקסלים מספיקה לרוב רובם של השימושים. ניתן להגדיל תצלומים כאלה למימדי ענק וגם, רחנא ליצלן, לגזור מתוכם כהוגן. יחד עם זאת, אפליקציות מסויימות כגון צילום נוף וצילום מדעי דורשות מידת פירוט נוספת. לא במקרה צלמים העוסקים בז'אנרים האלה מעדיפים מצלמות בעלות חיישנים גדולים יותר. חלקם אפילו משתמשים בפורמט בינוני. אבל מסתבר שיש פתרון לרזולוציה המוגבלת גם בחיישנים בעלי מימדים צנועים יחסית. הרעיון הוא כזה: אמנם אי אפשר לקבל אינפורמציה נוספת ע"י הוספת פיקסלים, אבל אפשר גם אפשר להפיק יותר אינפורמציה מכל פיקסל. במקום להשתמש ברשת של פילטרים צבעוניים המסננת את האור המגיע לכל פיקסל כדוגמת פילטר Bayer אפשר להשתמש בתכונת הבררנות הספקטראלית של הסיליקון. מסתבר שאור אדום חודר דרך סיליקון לעומק רב יותר מאשר אור ירוק וזה חודר לעומק רב יותר מאור כחול. אם נמדוד את עוצמת האור בעומקים שונים של החיישן נוכל להעריך את הבהירות והגוון של האור בכל נקודה ונקודה.

תיאור סכימאטי של דגם Bayer המשמש ברוב המצלמות הדיגיטליות
תיאור סכימאטי של הבררנות הספקטראלית של סיליקון ומבנה החיישן מטיפוס X3
חיישנים רב שכבתיים כאלה, המכונים חיישני X3, מיוצרים מזה קרוב לעשור ונמצאים בשימוש במצלמות מתוצרת חברת Sigma. הם מצטיינים במידת פירוט גבוהה ביחס לרזולוציה הנומינאלית שלהם ומציעים הפרדת צבע מצוינת. יתרון נוסף שלהם על פני החיישנים החד שכבתיים המצויידים במערך Bayer הוא חוסר הצורך בפילטר AA שתפקידו לטשטש את התמונה על מנת למנוע הופעת ארטיפקטים מסוג moiré. מובן שלחיישנים האלה יש גם חסרונות, ביניהם רעש דיגיטלי מוגבר בערכי ISO בינוניים וגבוהים וצורך בחישוב מסובך של הצבע, התלוי בין השאר בתאורה ובזווית הפגיעה של קרני האור בחיישן באזורים שונים שלו. יחד עם זאת, חיישנים רב שכבתיים מציעים כיום את הפתרון היחיד למגבלת הרזולוציה של הזכוכית.
לאחרונה יצאה לשוק מצלמת רפלקס מתוצרת Sigma, המכונה SD1. היא מצוידת בחיישן APS-C מטיפוס X3 בעל 15 מגה-פיקסלים, רזולוציה העולה בהרבה על זו של חיישני X3 קודמים אבל דומה לזו של המצלמות המקבילות בנות הדור הנוכחי. Sigma גרמה למורת רוח רבה כאשר הודיעה על מחיר המצלמה החדשה - 6,000 דולרים. מחיר זה מעמיד את המצלמה הזאת בשורה אחת עם המצלמות המקצועיות בעלות חיישני ה-35 מ"מ. Sigma איננה ידועה באיכות גבוהה. למעשה, רבות מהעדשות שהיא מייצרת סובלות מבקרת איכות לקויה ונחשבות לנחותות. המחיר של ה-SD1 גרם להרמת גבה של כל המעורבים בשוק המצלמות הדיגיטליות. הגדיל לעשות Michael Reichman, בעל הבלוג הפופולארי The Luminous Landscape, שהגיע למסקנה לפיה המנהלים ב-Sigma נגועים בשגעון גדלות. אבל אז הגיעה לידיו מצלמה כזאת והוא בדק אותה וניסה. ונראה שהיא מוצאת חן בעיניו. מאד.

* זה לא מדוייק לגמרי. ציפוף החיישן מעבר לכושר ההפרדה של העדשות מסייע להפחית את הרעש הדיגיטלי. מצד שני הוא פוגע בטווח הדינאמי של החיישן.

2 comments:

  1. כתבה מעניינת מאוד.
    תודה

    השבמחק
  2. מיכאל, אני שמח שנהנית.

    השבמחק

Google Analytics Alternative