Golful Georgian - Peisaj de vară
Modificarea modului în care sunt realizate fotografiile
În ultimii ani, un număr de producători au produs camere care sunt capabile să producă imagini cu rezoluție mai mare prin ceva numit Tehnologia Sensor-Shift. Această tehnologie a fost posibilă odată cu apariția stabilizării imaginii corporale (IBIS). Designerii de camere au folosit IBIS ca o modalitate de a obține creșteri incredibile ale rezoluției imaginii sau de a îmbunătăți informațiile despre culoare pentru imaginile realizate.
Există o serie de nume pentru această tehnologie, inclusiv modul High-Resolution, Pixel Shifting Resolution System, Pixel Shift Multi Shooting Mode sau denumirile mai generice de pixel-shift / sensor-shift, dar în cele din urmă, conceptele din spatele acestei tehnologii sunt toate aceeași. Mai multe imagini din aceeași vedere sunt realizate în așa fel încât imaginile să fie stivuite și amestecate pentru a crea o singură imagine, de obicei mare, de înaltă rezoluție.
Există puncte tari și puncte slabe ale acestei noi tehnologii și înțelegerea modului în care funcționează vă poate ajuta să creați imagini mai bune dacă aveți o cameră care este capabilă să facă acest lucru.
NOTĂ: Deoarece site-urile web utilizează imagini cu rezoluție mai mică, imaginile utilizate în acest articol au fost reduse și modificate pentru a simula diferențele dintre imaginile de înaltă rezoluție și ieșirea standard de la camere. Când priviți imaginile în întregime, imaginile arată similar, dar când vă apropiați de detaliile din imagini, atunci începeți să vedeți diferențele.
Gerbera margarete în interior, rezoluție regulată (20 MP) Olympus OMD EM 1 Mark II
Gerbera margarete în interior, de înaltă rezoluție (50MP) Olympus OMD EM 1 Mark II
Multe abordări ale imaginilor Sensor-Shift
Capturarea imaginii prin schimbarea senzorilor a fost transformată din camerele de specialitate scumpe pentru a deveni o caracteristică din ce în ce mai disponibilă pe camerele mai noi, orientate spre rezoluție. Astăzi, pe lângă monstrul H6D-400c al lui Hasselblad (imagini de 400 megapixeli), există oferte de la Olympus, Pentax, Sony și Panasonic.
Aceste versiuni utilizează în general aceeași abordare conceptuală, dar la prețuri mult mai accesibile.
Mișcarea de schimbare a senzorului
Cine folosește Sensor-Shift?
Indiferent de producător, acțiunea de bază a captării imaginii prin schimbarea senzorului rămâne aceeași. Faceți mai multe imagini, dar mutați ușor senzorul camerei pentru fiecare imagine pentru a capta mai multe date despre imagine și apoi puneți-o împreună.
Prin deplasarea senzorului, datele culorilor imaginii se îmbunătățesc, permițând rezolvarea mai multor detalii prin depășirea problemelor inerente cu fotografiile specifice culorii. Ignorând Hasselblad, sistemele care utilizează această tehnologie includ camere precum Olympus OM-D E-M1 Mark II (Micro Four Thirds), Pentax K-1 Mark II DSLR, Sony a7R III și Panasonic Lumix DC-G9 (Micro Four Thirds) deși există și alții de la aceiași producători.
Trei dintre aceste linii sunt camere fără oglindă, Pentax fiind un senzor DSLR de cultură. Este interesant de menționat faptul că camerele Panasonic / Olympus adoptă o abordare, iar Pentax / Sony adoptă o abordare diferită față de aceleași concepte.
Sistemele Olympus / Panasonic utilizează o abordare care realizează imagini de înaltă rezoluție foarte mari, în timp ce sistemele Pentax și Sony utilizează schimbarea senzorilor pentru a îmbunătăți informațiile de culoare ale imaginilor de aceeași dimensiune. Ambele sisteme Pentax și Sony permit, de asemenea, separarea imaginilor individuale schimbate de senzori, în timp ce Olympus și Panasonic amestecă imaginile stivuite într-o singură fotografie.
Olympus OMD EM5 Mark II are tehnologia de schimbare a senzorilor.
Cum funcționează tehnologia senzorilor?
Pentru a înțelege cum funcționează tehnologia de schimbare a senzorilor, trebuie să înțelegeți și modul în care un senzor funcționează în general la o scară foarte mică. În vremurile bune ale fotografiei cu film, camerele foloseau film sensibil la lumină pentru a înregistra imagini. Camerele digitale utilizează o abordare foarte diferită pentru a înregistra lumina.
Camerele digitale utilizează fotodioduri sensibile la lumină pentru a înregistra lumina care lovește senzorul. În majoritatea camerelor digitale, fiecare fotodiodă are un filtru de culoare specific (roșu, verde sau albastru), formând un fotosite. Aceste site-uri sunt aranjate pentru a permite amestecarea luminii pentru a vedea culoarea imaginii care vine pe senzor.
Fotografiile roșii, verzi și albastre de pe un senzor sunt, în general, aranjate într-un model specific cunoscut sub numele de matrice Bayer (de exemplu, matrice Bayer, filtru). Există, de asemenea, alte configurații, cum ar fi senzorul Fuji X-Trans (utilizat pe mai multe dintre modelele lor de camere) sau Sigma care utilizează un senzor Foveon.
Cu un aranjament Bayer, există de două ori mai multe fotografii verzi decât roșu sau albastru, deoarece viziunea umană este mai adaptată rezolvării detaliilor în verde. Acest aranjament funcționează în general bine, dar dacă vă gândiți la asta, pe o imagine, se creează un pixel de culoare prin amestecarea acestor site-uri foto.
Senzorul nu știe cât de mult roșu există pe o locație verde sau pe o locație albastră, așa că este necesară interpolare. Acest lucru poate crea unele artefacte în fotografii dacă priviți foarte atent și tinde să însemne că imaginile RAW au o focalizare mereu ușoară. Toate imaginile RAW au nevoie de o anumită claritate în post-procesare (verde, roșu și albastru pentru un pixel sunt amestecate împreună).
Modelul Bayer al fotografiilor
Senzori statici
Într-o cameră obișnuită fără IBIS, fiecare sit de fotografiere înregistrează doar lumina dintr-o singură culoare în acel punct, astfel încât datele pe care le înregistrează sunt tehnic incomplete. Este ca o găleată care colectează doar lumina dintr-o anumită culoare. Un grup de găleți ușori în modelul Bayer este utilizat pentru a crea un singur pixel în imaginea digitală, dar în acel pixel există două găleți verzi, unul albastru și unul roșu.
Pentru a îmbina imaginea împreună și a pune o singură culoare în acel pixel, semnalele din grupul de fotodioduri sunt rezolvate împreună. Datele colectate sunt interpolate printr-un algoritm de de-mozaicizare fie în cameră (jpeg.webp), fie pe computer (dintr-o imagine RAW), un proces care atribuie valori pentru toate cele trei culori pentru fiecare fotosite pe baza valorilor colective înregistrate de site-urile vecine .
Culorile rezultate sunt apoi scoase ca o grilă de pixeli și se creează o fotografie digitală. Acesta este parțial motivul pentru care imaginile RAW au o focalizare ușor mai ușoară și trebuie clarificate în fluxul de lucru post-producție.
Senzori în mișcare
IBIS înseamnă că senzorii se mișcă acum atât de ușor, încât să se adapteze la mișcările subtile ale unei camere pentru a menține imaginea stabilă. Unii producători susțin că sistemele lor sunt capabile să stabilizeze combinația de senzori și / sau lentile pentru un echivalent de 6,5 opriri.
Mutarea senzorului permite tuturor site-urilor color să înregistreze datele pentru fiecare locație de pe senzor.
Această stabilizare se realizează prin micro-reglări ale poziției senzorului. Pentru imaginile de schimbare a senzorilor, aceleași micro-ajustări sunt folosite pentru ca fiecare fotosite să fie expus la lumina înregistrării unei singure imagini. În esență, senzorul este deplasat nu pentru a se adapta la perturbațiile externe, ci pentru ca fiecare porțiune a imaginii să conțină informații color.
Fotografii mai degrabă decât pixeli
Este posibil să fi observat termenul de site-uri foto în loc de pixeli. Camerele sunt adesea evaluate de megapixeli ca măsură a puterii lor de rezolvare, dar acest lucru este confuz, deoarece camerele nu au de fapt doar pixeli site-uri foto.
Pixelii sunt în imaginea produsă atunci când datele de la senzor sunt procesate. Chiar și termenul „pixel-shift”, care este uneori folosit, este înșelător. Pixelii nu se mișcă, senzorii care au fotografii pe ei se mișcă.
În captura cu o singură imagine, fiecare site înregistrează date pentru lumină roșie, verde sau albastră. Aceste date sunt interpolate de un computer, astfel încât fiecare pixel din fotografia digitală rezultată să aibă o valoare pentru toate cele trei culori.
Senzori de schimbare
Camerele de schimbare a senzorilor încearcă să reducă dependența de interpolare prin captarea datelor de culoare pentru roșu, verde și albastru pentru fiecare pixel rezultat prin mișcarea fizică a senzorului camerei. Luați în considerare un pătrat de 2 × 2 pixeli luat dintr-o fotografie digitală.
Captura digitală convențională utilizând o matrice Bayer va înregistra date de pe patru site-uri: două verzi, unul albastru și unul roșu. Din punct de vedere tehnic, acest lucru înseamnă că lipsesc date pentru lumina albastră și roșie pe site-urile verzi, datele verzi și roșu pe site-urile albastre și albastru și verde pe site-urile roșii. Pentru a remedia această problemă, valorile de culoare lipsă pentru fiecare site vor fi determinate în timpul procesului de interpolare.
Dar dacă nu trebuie să ghiciți? Ce se întâmplă dacă ai putea avea culoarea reală (roșu, albastru și verde) pentru fiecare site? Acesta este conceptul din spatele tehnologiei de schimbare a senzorilor.
O imagine cu rezoluție normală.
Scufundări mai adânci
Luați în considerare un pătrat de 2 × 2 pixeli pe o fotografie digitală care este creată folosind tehnologia pixel-shift. Prima fotografie începe în mod normal cu datele înregistrate de pe cele patru site-uri foto. Cu toate acestea, acum camera schimbă senzorul pentru a deplasa fotografiile și face din nou aceeași fotografie, dar cu un alt site.
Repetați acest proces, astfel încât toate site-urile foto să aibă toată lumina pentru fiecare punct exact de pe senzor. În timpul acestui proces, au fost achiziționate date luminoase de la patru fotografii (două verzi, unul roșu, unul albastru) pentru fiecare pixel, rezultând valori mai bune ale culorilor pentru fiecare locație și o necesitate mai mică de interpolare (ghicire educată).
O imagine de înaltă rezoluție la același ISO, diafragmă și viteză de expunere.
Abordarea Sony și Pentax
Modul de fotografiere multiplu Sony Pixel Shift și sistemul de rezoluție Pixel Shifting Resolution funcționează în acest mod. Este important să rețineți că utilizarea acestor moduri nu mărește numărul total de pixeli din imaginea dvs. finală. Dimensiunile fișierelor rezultate rămân aceleași, dar precizia culorilor și detaliile sunt îmbunătățite.
Sony și Pentax realizează patru imagini mutate cu un singur site foto pentru fiecare imagine pentru a crea o singură imagine. Într-adevăr îmbunătățește pur și simplu informațiile despre culoare din imagine.
Abordarea Olympus și Panasonic
Modul de înaltă rezoluție al camerelor Panasonic și Olympus, care folosesc ambii senzori Micro Four Thirds, adoptă o abordare puțin mai nuanțată, combinând opt expuneri luate la distanță de ½ pixeli unul față de celălalt. Spre deosebire de Sony și Pentax, acest lucru crește semnificativ numărul de pixeli din imaginea rezultată.
De la un senzor de 20 megapixeli, obțineți o imagine RAW de 50-80 megapixeli. Există doar o singură imagine fără abilitatea de a accesa imaginile individuale ale unei secvențe.
Care sunt avantajele utilizării senzorului-schimbare?
Utilizarea tehnologiei de schimbare a senzorilor are mai multe avantaje. Prin realizarea mai multor imagini, cunoașterea informațiilor despre culoare pentru fiecare locație a site-ului și creșterea rezoluției, realizați trei lucruri principale. Reduceți zgomotul, reduceți moira și creșteți rezoluția generală a imaginilor.
Zgomot și rezoluție îmbunătățită
Prin realizarea mai multor imagini cu o schimbare subtilă a poziției senzorului, rezoluția imaginii crește, dar și informațiile despre culoare din imagini. Acest lucru permite imaginilor similare să permită o forare mai mare în imagine cu culori mai fine, mai puțin zgomot și detalii mai bune.
O imagine cu rezoluție normală.
O imagine de înaltă rezoluție.
Decupată strâns la imaginea cu rezoluție normală, începeți să vedeți zgomotul care apare ca variație de granulație și culoare.
Iată aceeași cultură pentru versiunea de înaltă rezoluție, culoarea și detaliile sunt mai bune cu zgomot mai mic.
Mai puțin Moire
Moire este apariția de modele de zgomot sau artefacte care apar în imagini cu modele regulate strânse. Senzorii mai noi tind să aibă mai puține probleme cu Moire decât în trecut, dar vor apărea în continuare în unele imagini.
Cauza moirului tinde să fie legată de tiparele strânse înregistrate și de aparatul foto cu probleme de rezolvare a modelului, deoarece are probleme cu modelele fotositei senzorului. Informațiile despre culoare pentru site-urile foto roșu, verde și albastru au probleme cu marginile în aceste modele strânse, deoarece nu se înregistrează toată culoarea pentru o singură locație.
Cu schimbarea senzorului, toată culoarea pentru fiecare locație este acolo, așa că moire tinde să dispară.
Imagine cu rezoluție normală.
Imagine de înaltă rezoluție cu zona de decupare evidențiată
Zona decupată de pe imaginea cu rezoluție standard - zgomotul începe să apară (zgârieturile de pe hârtie erau acolo înainte).
Imaginea cu rezoluție mai mare are mai puțin zgomot și mai multe detalii.
Deci, de ce să nu folosiți acest lucru pentru fiecare imagine?
Ei bine, principalul motiv este că trebuie să faci mai multe imagini ale unei singure scene. Aceasta înseamnă că acest lucru nu funcționează bine pentru subiecții în mișcare. Procesul necesită, cel puțin, de patru ori timpul de expunere al unei singure imagini. Acest lucru se traduce prin patru oportunități pentru o parte a compoziției și / sau a camerei dvs. de a se deplasa în timpul captării imaginii, degradând calitatea imaginii.
Astfel de constrângeri limitează aplicarea tehnologiei la fotografia de viață naturală și (statică) a peisajului. Orice mișcare din scena capturată va crea o zonă neclară sau pixelată. Aceasta este o problemă pentru fotografia peisajului dacă există un vânt care mișcă plante sau nori, precum și zone în care există apă curentă.
Acest lucru înseamnă, de asemenea, că, de obicei, trebuie să fiți foarte stabil și să utilizați un trepied, deși există câteva intenții clare din partea producătorilor de a pune la dispoziție versiuni care să permită fotografierea manuală a camerei (Pentax are această caracteristică).
Imagine de înaltă rezoluție fotografiată pe un trepied.
Artefactele mișcării sunt vizibile atunci când sunt privite mai atent.
Ciudățenii unor sisteme
Deoarece tehnologia de schimbare a senzorilor a fost implementată în moduri diferite și în funcție de sistemul utilizat, problemele sunt puțin diferite. Principalul ciudățenie este că, în general, aveți nevoie de un trepied, deci fără alergare și pistol.
Sistemul Sony are alte limitări prin care nu puteți vedea imaginea până când nu procesați cele patru imagini separate împreună. Aceasta înseamnă că nu puteți revizui imaginea rezolvată de pe cameră. În plus, datorită numărului mare de pixeli de pe marca A7R III, orice mișcare subtilă a trepiedului este deosebit de vizibilă pe imaginea rezultată. Pentru a edita imaginile, trebuie să utilizați, de asemenea, software-ul proprietar Sony pentru a îmbina imaginile împreună.
Pentax are câteva caracteristici interesante. Utilizarea aplicației software care vine cu camera permite abordarea mișcării utilizând un algoritm din software pentru eliminarea artefactelor de mișcare. Acest lucru funcționează mai bine decât software-ul utilizat în mod obișnuit pentru manipularea imaginilor, cum ar fi Adobe.
Sistemul Olympus a fost în jur de ceva timp și în cea mai recentă iterație de pe Olympus OMD EM1 Mark II, orice mișcare detectată va avea acei pixeli afectați înlocuiți cu părți ale uneia dintre imaginile cu rezoluție regulată unică în zonele de mișcare. Acest lucru creează o rezoluție inegală, dar face ca imaginea să arate mai bine pentru lucruri precum vântul. De asemenea, limitează în special dacă există multă mișcare. Adesea imaginile arată puțin pixelate.
Imagine cu rezoluție standard a unui copac - totul este clar.
O imagine de înaltă rezoluție a aceluiași copac, dar era vânt … Zona tăiată este afișată în caseta galbenă.
Zona tăiată s-a extins - mișcarea vântului a generat unele artefacte pe imagine.
Limitări
Cea mai mare provocare cu care se confruntă captura de imagine cu schimbarea senzorilor este subiecții în mișcare. În plus, încercarea de a împerechea un stroboscop cu o cameră utilizând captura de imagine cu schimbarea pixelilor poate fi complicată de viteza de captare a imaginii, limitările de reciclare a blițului și probleme generale de compatibilitate. Producătorii sunt conștienți de aceste probleme și lucrează pentru a le rezolva.
În ansamblu, tehnologia se va îmbunătăți doar
Din ce în ce mai multe sisteme folosesc algoritmi pentru a produce aceste imagini cu rezoluție mai mare. Pe măsură ce tehnologia se maturizează, implementările vor obține rezultate din ce în ce mai bune, potențial capabile să facă față condițiilor de mișcare și de handheld.
Avantajul producătorilor este că sunt produse imagini de o calitate mai bună fără a fi nevoie de senzori cu o densitate ridicată a pixelilor foarte scumpi (mai ieftini). Avantajele pentru utilizator sunt că imaginile pot avea informații mai bune despre zgomot și culoare pentru rezultate finale mai bune.
Vânătoare fericită pentru acea imagine perfectă de înaltă rezoluție!