המצלמה הדיגיטלית המסחרית הראשונה, ה-Mavica מתוצרת חברת סוני, יצאה לשוק כבר בשנת 1981. עם זאת, חלפו עוד שני עשורים עד שהמצלמה הדיגיטלית קנתה לה מקום של קבע בשוק הצילום המסחרי. בעשר השנים שחלפו מאז חלה התקדמות מטאורית בטכנולוגיית הצילום הדיגיטלי. נראה שכעת הוא זמן טוב לבחון מה הניע את ההתפתחות הטכנולוגית ואילו מגמות צפויות בצילום הדיגיטלי בעשור הקרוב. אינני מומחה לאופטיקה, לאלקטרוניקה או לפיזיקה ולכן הדברים שבהמשך הרשימה מוטלים בספק בבסיסם, אבל אפשר להגיע למשהו גם בעזרת שכל ישר. הנה:
רזולוציית החיישן
במשך העשור הראשון של הצילום הדיגיטלי היווה מניין המגה-פיקסלים כוח מניע עיקרי לתחרות בין היצרנים. סיבה אחת לכך היא הקלות היחסית שבה ניתן להבין את המדד הזה: ככל שהחיישן מכיל יותר פיקסלים כך התמונה תהיה ריאליסטית יותר (זו לפחות הסברה הנפוצה). סיבה אחרת, עמוקה יותר, היא התפיסה שהיתה נפוצה במחצית הראשונה של העשור הקודם לפיה הטכנולוגיה הדיגיטלית לא תצליח להשתוות לאמולסיית הכסף ברמת הפירוט של התמונה המודפסת. בכל אופן, נראה שהטכנולוגיה קרובה מאד לנקודה שבה כושר ההפרדה האופטי יגביל את מידת הפירוט של התמונה גם בחיישנים גדולים יחסית (זה כבר קרה בחיישני ה-4/3 ועד סוף השנה – גם ב-APS-C). מגבלה זו תביא לכך שמירוץ המגה-פיקסלים ייפסק כבר בשנה הקרובה, למעט בחיישנים הגדולים מאד שם תגיע התחרות לקיצה רק בעוד שנתיים או שלוש. כיוון התפתחות מעניין הוא החיישן הרב-שכבתי שמאפשר פירוט מוגבר מבלי להגדיל את רזולוציית החיישן. הטכנולוגיה הזאת כבר נמצאת בשימוש מסחרי מזה זמן מה, אבל לעת עתה היא סובלת ממספר "מחלות ילדות" שמונעות את כניסתה לזרם המרכזי של התעשיה. סביר להניח שבמהלך חמש השנים הקרובות יצרנים נוספים יאמצו את הרעיון הזה.
הרגישות לאור
ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית החיישן מוצאת את ביטויה יותר מכל בהגברת הרגישות לאור. בקצב הנוכחי, הרגישות לאור מוכפלת מידי שנתיים בערך. החיישנים החדשים מצליחים להפיק תמונות ראויות בערכי רגישות שנחשבו דמיוניים רק לפני חמש שנים. נראה כי הגבול התיאורטי של הרגישות לאור גדול בערך פי 10 (שלושה סטופים ועוד קצת) מזו שהושגה בחיישנים המתקדמים ביותר ב-2010. יחד עם זאת, סביר להניח שקצב ההתפתחות הטכנולוגית בתחום הזה יואט במידת מה בשנים הקרובות, כך שהרגישות לאור של החיישנים המסחריים תוכפל מידי 3-4 שנים ולא מידי שנתיים. שינוי רדיקלי בארכיטקטורת החיישנים (למשל מעבר לחיישנים רב-שכבתיים) צפוי להאט את ההתפתחות עוד יותר.
הטווח הדינאמי
בניגוד לרזולוציית החיישנים ולרגישות שלהם לאור, הטווח הדינאמי שלהם לא השתנה באורח דרמטי בעשר השנים האחרונות. הטווח הדינאמי תלוי בעיקר בשטח החיישן ופחות בתכונות החשמליות שלו, אם כי הגדלת הרזולוציה מקטינה אותו בגלל הקטנת השטח המוחלט המוקצה לקליטת אור (סיליקון חשוף). התגובה הליניארית של הסיליקון לאור מעמידה את החיישן הדיגיטלי בחיסרון מובהק מול הפילם בכל הקשור לטווח הדינאמי ולכן זהו מועמד טוב להחלפת הרזולוציה ככוח מניע עיקרי לתחרות בין היצרנים. הגדלת הטווח הדינאמי של החיישנים באורח ניכר תדרוש שינויים מפליגים בארכיטקטורת קליטת האור של המצלמה. באופן עקרוני, ניתן להשיג זאת באמצעות ריבוי חיישנים או באמצעות החדרת חומרים פוטוסנסיטיביים נוספים לחיישן, מלבד סיליקון (למשל פוטוסנסיטייזרים אורגניים). לדעתי הרחבה משמעותית של הטווח הדינאמי תופיע בחיישנים המסחריים רק בעוד 5-10 שנים, אם כי שיפור קל צפוי עוד לפני כן.
ארגונומיה, צורה וממשק
העשור הראשון של הצילום הדיגיטלי התאפיין בשמרנות רבה בכל מה שקשור למבנה הבסיסי של המצלמה. למעשה, התקבעו בו שלוש צורות עיקריות בלבד: ה-DSLR, מצלמת הכיס ומצלמת הטלפון הסלולארי. שתי הצורות הראשונות הן במידה רבה שריד מימי הפילם: מצלמת הכיס, המיועדת לשימוש אוטומטי, היא בעיקרה קופסה בגודל של קוביית סבון המצויידת באמצעי לצפיה מוקדמת, בעדשה קטנה ובמבזק. ה-DSLR הוא מצלמת רפלקס שתיבת המראה מכתיבה את המבנה שלה ואת אופן השימוש בה. רק בשלהי העשור הופיעו כמה מצלמות שונות, וגם הן לא הציעו מהפכה מחשבתית. טכנולוגיית ה-EVIL, שמאפשרת גמישות פונקציונאלית דומה לזו של מצלמות ה-DSLR תוך ניתוק הקשר הפיזי בין הצפיה המוקדמת למנגנון האופטי העיקרי, מציעה שינוי אמיתי באופן הפעלת המצלמה. ראשית, היא מאפשרת הקטנה ניכרת של המצלמה ושל העדשות מבלי להתפשר (בתאוריה) על האיכות הטכנית של התמונה המתקבלת. שנית, היא מאפשרת הסטה של העינית מן המסלול האופטי שבין העדשה והחיישן. אפשר לתכנן מצלמות בהן העינית ממוקמת בפינת הפאנל האחורי, מצלמות בהן העינית ניתנת לניתוק מגוף המצלמה ואף מצלמות בהן העינית מרוחקת מן המצלמה ומוזנת באמצעות קשר חוטי או אפילו אלחוטי. שלישית, היא מאפשרת שינוי רדיקלי במבנה המצלמה שיתאים אותה לשימושים ספציפיים (למשל מסרטת וידאו). ורביעית, האלגוריתם של המיקוד האוטומטי מאפשר קבלת מיקוד מדויק יותר מאשר במצלמת DSLR מקבילה. ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית ה-EVIL תגרום להכחדה כמעט מוחלטת של מצלמת הרפלקס תוך 7-10 שנים. זאת רק שאלה של זמן. מצד שני, מצלמות הטלפון הסלולארי יביאו להכחדה כמעט מוחלטת של מצלמות הכיס. המצלמות הקומפקטיות שישרדו יהיו מצלמות נישה בעלות פונקציונאליות ייחודית, מצלמות המצוידות בעדשות בעלות טווח אורכי מוקד גדול במיוחד ומצלמות בעלות חיישנים גדולים יחסית שיציעו יתרון אמיתי באיכות הטכנית של התמונה.
האופטיקה
למרבה הצער, כאן לא צפויות התפתחויות דרמטיות. העדשות ימשיכו להיבנות מצינורות ממולאים בזכוכית מלוטשת. ציפויים חדשים יפחיתו אולי עוד יותר את החזרי האור, אלגוריתמים ומנועים חדשים יזרזו עוד יותר את המיקוד האוטומטי ותהליכים מדויקים יותר לטיפול בזכוכית יסייעו בהקטנת-מה של אורכן ומשקלן של מקצת העדשות. אבל בסופו של דבר, עדשה שנבנתה לפני חמישים שנה לא תיפול בהרבה באיכות התמונה שתציע מאחותה החדשה.
מסקנות
- מצלמת החובבים המתקדמת בשנת 2021 לא תהיה מצלמת DSLR. סביר להניח שבעוד עשור יוצעו למכירה בשוק מספר קטן של דגמי DSLR, כולם בעלי חיישן 35 מ"מ ורזולוציית חיישן שתנוע סביב 50 מגה-פיקסלים. המצלמות האלה יהיו יקרות מאד והשוק שלהן יהיה קטן למדי - הרבה יותר קטן מכפי שהוא כיום.
- מצלמת החובבים המתקדמת בשנת 2021 תהיה "מצלמת מערכת", כלומר תתמוך בהחלפת עדשות. העדשות האלה יהיו קטנות וקלות מהעדשות המקבילות להן הנפוצות כיום, אבל ההבדלים לא יהיו דרמטיים. המצלמה הזאת תאפשר לעדשות הנוכחיות לתפקד באופן מלא, אם כי המיקוד האוטומטי של אלה החדשות יהיה מהיר ומדויק יותר.
- מצלמת החובבים המתקדמת בשנת 2021 תוצע במגוון צורות וגדלים. הגירסה הפופולארית ביותר עשויה להיות משהו שקרוב בגודלו ובצורתו למצלמות הרפלקס של שנות ה-80, אבל בין המוצרים יהיו כמה רדיקליים למדי (למשל מצלמה דמויית פנס ראש שמערכת הצפיה שלה מותקנת בהתקן דמוי משקפיים).
- מצלמת החובבים המתקדמת בשנת 2021 תתאפיין בתמונה נקיה מרעש ב-ISO12,000 לערך ובטווח דינאמי של כ-12 סטופים (ברגישות הבסיסית). רזולוציית החיישן תהיה דומה למה שמקובל כיום, אבל מידת הפירוט תגדל במידה משמעותית.
- מצלמת החובבים המתקדמת בשנת 2021 תצלם וידאו ברזולוציה ובמהירות גבוהות. ניתן יהיה לערוך את רצף הוידאו ולבחור מתוכו פריימים שיהיו מותאמים להצגה ולהדפסה גדולה. עקב משאבי הזמן הכרוכים בעריכה כזאת, התכונה הזאת תשמש בעיקר צלמי עיתונות וספורט.
- תצלומים תלת-מימדיים, תצלומי פנורמה ושאר גימיקים יישארו בגדר גימיקים.
- היצירתיות והראיה הצילומית יישארו בגדר יסודות גולמיים שאין להם תחליף.
 |
| האם כך תיראה המצלמה המתקדמת של העתיד? |
כמה הערות
השבמחקרזולוציית החיישן הייתה יעד של היצרנים כי זה הגביל את היכולת לבצע הגדלות איכותיות לעומת פילם וזה בעצם מה שגרם לכך שהתעשיה המקצוענית עברה אחרונה לצילום דיגיטלי. שוק החובבנים היווה קרקע לניסויים כשאר מחלקות שיווק ממולחות השתמשו בנתון הזה על מנת לקד מכירות. מכיוון שלאחרונה יש גם מעבר לחיישני FF בשוק המקצועי אני מעריך שהמירוץ יעצר כאשר חיישני ה FF יגיעו לרזולוציה של אזור ה 40MP עם יכולות ISO גבוהות. בהנחה שמצלמות חדשות מושקות כל שנתיים בערך בליינים המקצועיים אז אני מעריך שנראה את הסוף בין 4 ל 6 שנים (גם אם הטכנולוגיה קיימת כבר היום, יצרנים לא ממהרים להביא אותה לשוק כי א. המחיר יהיה גבוה יותר וב. שיווק מדורג מכניס יותר כסף לאורך זמן).
לגבי הטווח הדינמי, השיפור הרציני ניכר בשנים האחרונות עם המעבר של רוב היצרניות לחיישני CMOS מ חיישני CCD והתפתחות הטכנולוגית של החיישן הזה. בעצם מרגע שסוני התחילה להקיע לכיוון היה ברור שההתקדמות תגיע. אחד ההבדלים בין החיישנים הנ"ל הוא שבטכנוליית CMOS לכל פיקסל יש ממיר A/D משלו מה שמאפשר המרה טובה יותר גם בזכות דגימה של 14 ביט מול 12 ביט שמאפשר טווח דינמי גדול יותר. אני מעריך ששיפור הטווח הדשינמי יגיע גם בהתפתחות יכולת הדגימה של המידע מהפיקסל והמרתו לאות דיגיטלי.
אגב, כבר עכשיו יש חיישנים שנותנים טווח דינמי של 14 ביט ב ISO בסיסי כמו הניקו D7000 והפנטקס 5K, כך שטווח דינמי של 12 ביט זה דיי נחלת העבר. גם במצלמת חובבית כמו הניקון D5100 הטווח הדינמי עומד על כמעט 14 ביט ב ISO בסיסי.
ארגונומיה זה תחום מעניין, ככל שתחום הוידאו תופס יותר מקום מרכזי במצלמות סטילס אני מעריך שצורת המצלמות תשתנה יותר לכיוון שיאפשר צילום וידאו נוח יותר. המעבר למצלמות נטולות מראה רק יעשה את החיים נוחים יותר למעצבים של העתיד.
ואיך שכחת את יכולות הפוקוס שלאחר צילום.... ;-)
שגיא,
השבמחק1. הניתוח שלך בעניין הרזולוציה מדויק.
2. אין קשר בין "עומק הצבע" לטווח הדינאמי. הטווח הדינאמי מוגדר כיחס הבהירות בין ה"לבן" הבהיר ביותר שמכיל פרטים ל"שחור" הכהה ביותר שמכיל פרטים. הוא נמדד בסטופים, לא בביטים.
3. הפוקוס לאחר החשיפה הוא גימיק. המחיר שהוא גובה מבחינת הרזולוציה גדול מכדי שהטכנולוגיה הזאת תהיה שימושית עבור רוב הצלמים.
צודק התבלבתי לגבי המידות של הטווח הדינמי אבל המספרים עדיין אותם מספרים.
השבמחקעל פי DXO Mark לניקון D5100 יש טווח דינמי של 13.6 סטופים (EV) ול D7000 יש טווח דינמי של 13.9 (מראה גם את חשיבות המעבד כי מדובר באותו חיישן, שלא נגעת בו) ולפנטקס K5 שגם חולק את אותו חיישן יש טווח דינמי של 14.1 סטופים. רק לשם השוואה, ללייקה M9 יש חיישן CCD שנותן טווח דינמי של רק 11.7 סטופים למרות שהוא FF. על מגבלות ה ISO של החיישן הזה כבר אין צורך להרחיב...
לפני עידן ה CMOS הטווח הדינמי של המצלמות המקצועיות היה סביב ה 10EV.
אני שותף להרגשה שלך שהטווח הדינמי הולך להיות ה"דבר הבא" אבל גם עם יגיעו לרמות שלא ניתן להבחין בהן בעין האנושית עדיין יהיה לכך שימוש כמו ביצירת HDR וחילוץ פרטים מאזורים כהים ובהירים.
אגב, הנתון - עומק הצבע על פי המדידה של DXO Mark מתייחס רק לצילום עם פלאש.
אם כבר חיישנים אז נושא שלא נגעת בו הוא חיישני CMOS בטכנולוגיית global shutter שכנראה יכנסו חזק ברגע שיוכלו לייצר אותם בזול ולשמור על הביצועים על מנת לפתור את בעיית ה rolling shutter בצילום וידאו ב DSLR.
שגיא,
השבמחקמצלמות ה-EPIC של RED מרמזות על עתיד התריס. הדגם האחרון מייצר 120 קבצי RAW בשניה, כל אחד מהם ברזולוציה של 14 מגה-פיקסלים. ביצועים כאלה מייתרים למעשה את התריס האלקטרוני.
לגבי DXOMark, רבים טוענים שהנחות הבסיס בשיטת המדידה שלהם שגויות. למשל, במדידת הטווח הדינאמי הם לוקחים בחשבון את רצפת הרעש הדיגיטלי של החיישן. מדידות שנעשו בקבצי RAW מוכיחות שהטווח הדינאמי של חיישני ה-APS-C הטובים ביותר אינם עולים על 9 סטופים. החיישן בעל הטווח הדינאמי הרחב ביותר הוא דווקא CCD (של הלייקה S2). הוא נותן טווח דינאמי של כ-12 סטופים. מקובל שהטווח הטונאלי המירבי של סצנה המוארת באור השמש הוא כ-13 סטופים. לכן, ערכי טווח דינאמי של 14 סטופים נראים על פניו מצוצים מהאצבע.
יש למה לצפות, העולם הדיגיטלי רק מפתיע.
השבמחק