מחבר gbrlgolan

אני בעל ניסיון של 47 שנה בתחום הצילום והוראת טכנולוגיה צילומית ומיומנויות צילום. בין היתר שימשתי 20 שנה כמרכז החוג לצילום ומדיה דיגיטלית ושבע שנים כמרכז מחשוב חזותי במכללה האקדמית הדסה בירושלים. שימשתי כמרצה בכיר ועסקתי רבות בפיתוח תכניות לימוד להנדסאי צילום ותכניות לימוד לתואר ראשון בתקשורת צילומית. כמו כן עסקתי בתכנון, הקמה ותפעול של מעבדות לימודיות בתחומי הצילום החל ממעבדות כימיות וכלה במעבדות מחשבים, הדפסה דיגיטלית ומולטימדיה. אני בעל תואר ראשון (B.Sc) בצילום (Rochester Institute of Technology) ותואר שני בתקשורת (Clark University).

57. צגי OLED

פוסט זה מסיים את סדרת הפוסטים העוסקים בטכנולוגיות תצוגה ובמרכזו הטכנולוגיה המתחרה ב-LCD הנקראת OLED: Organic Light Emitting Diode. המילה Organic המופיעה כחלק מראשי התיבות אין פירושה שיש כאן משהו מן החי אלא הכוונה לתרכובות המכילות פחמן ומימן.

באופן עקרוני, טכנולוגיה זו מבוססת על הנחת מספר שכבות אורגניות דקות בין שני מוליכים. כאשר מפעילים על השכבות מתח חשמלי נפלט אור חזק, כך שניתן להשתמש בטכנולוגיה זו לצורך ייצור צגים בכל הגדלים ולצורך תאורה. מכאן ברור אחד ההבדלים המשמעותיים ביותר בין כל טכנולוגיות התצוגה שסקרנו לבין טכנולוגיית OLED: מאחר וצג OLED פולט אור אין צורך במקור אור חיצוני כמו ב-LCD, DLP או LCoS. העדר הצורך במקור אור חיצוני מאפשר להקטין את עובי הצג ולהפחית את צריכת החשמל שלו, עובדה חשובה במיוחד לגבי מכשירים ניידים כמו טלפונים חכמים ומצלמות דיגיטליות.

הקטנת עובי הצג מאפשרת ייצור צגים גמישים שניתן לגלגלם FOLED: Flexible OLED וכן ייצור צגים שקופים.

הגמישות של צגי OLED מאפשרת את ישומם במערכות מחשוב ותקשורת לבישות, הצוברות פופולריות בשנים האחרונות. במצלמות חסרות מראה (Mirrorless) משתמשים במחפש אלקטרוני (EVF: Electronic View Finder) המבוסס על צג OLED זעיר ברזולוציה גבוהה:

ה-EVF ברזולוציה הגבוהה ביותר הקיים כיום במצלמה לשימוש אזרחי הינו בן כ- 4 מיליון פיקסלים, ברוב דגמי המצלמות חסרות המראה מותקנים EVF בעלי כמיליון או 2 מיליון פיקסלים.

לפני שנבדוק את היתרונות והחסרונות של צגי OLED (טכנולוגיה זו משמשת בצגים בלבד, לא להקרנה) לעומת LCD בואו נבין את עקרונות הפעולה של טכנולוגיית תצוגה זו. OLED פותחה במקור ע״י Kodak ו-Sanio, בעקבות עבודות מדעיות משנות ה- 50 של המאה ה-20. בהמשך מכרה Kodak את זכויותיה ל-Sanio שהמשיכה בפיתוח והעבירה חלק מן הזכויות ליצרנים נוספים שהמרכזיים בהם כיום הינם Samsung, LG ו-Sony.

מבנה סכמטי של פיקסל OLED:

באופן עקרוני, ניתן להשתמש בשלוש וריאציות של OLED שכל אחת מהן מפיקה אור בצבע אחר. באופן מעשי, משתמשים גם ב-OLED המפיק אור לבן ומוסיפים מסננים צבעוניים.

1. זרם חשמלי זורם מן הקתודה לאנודה דרך השכבות האורגניות, תוך מתן אלקטרונים לשכבה פולטת האור והסרת אלקטרונים מן השכבה המוליכה.

2. הסרת האלקטרונים מן השכבה המוליכה גורמת להיווצרות ״חורים״ שעליהם להתמלא באלקטרונים מן השכבה פולטת האור. ה״חורים״ קופצים לשכבה פולטת האור ומתאחדים עם האלקטרונים שם.

3. כאשר האלקטרונים נופלים ל״חורים״ הם משחררים אנרגיה עודפת בצורת אור בתחום הספקטרום הנראה. צבע האור ועצמתו תלויים בהרכב השכבה האורגנית ובעצמת המתח המופעל עליה.

צג OLED יכול לפלוט אור לכיוון אחד (כמו בצג של סמארטפון או של מצלמה דיגיטלית):

או לפלוט אור לשני הכיוונים ואז למעשה יש לנו צג שקוף:

ישומים:

טלוויזיות: כיום קיימות בשוק טלוויזיות OLED שטוחות וקעורות בגדלים של עד 65 אינצ׳ (165 ס״מ) וברזולוציות עד 4K. טלוויזיות אלו הינן דקות מאד וקלות יותר מאשר דגמי LCD מקבילים. הודגמו גם טלוויזיות גדולות יותר.

סמארטפונים, טאבלטים ומצלמות דיגיטליות: מוצרים רבים (בעיקר מתוצרת Samsung) כוללים צגי OLED.

צגים מקצועיים המיועדים להפקה ולעריכת וידאו.

יתרונות עיקריים של צגי OLED: שחור עמוק, תחום צבעים רחב וכתוצאה מכך רוויון צבעים גבוה, זווית צפייה רחבה, צריכת חשמל נמוכה.

השוואה בין טווח הצבעים של OLED לבין טווח הצבעים של הצופה התקני ושל טוום הצבעים בתקן HDTV.

לגבי צריכת החשמל בצגי OLED לעומת LCD, בהצגת דימוי שרובו שחור צג OLED יצרוך כ- 40% מצריכת החשמל של צג LCD באותו הגודל. בממוצע, יצרוך צג OLED 60-80% מצריכת החשמל של צג LCD מקביל אולם בהצגת דימוי שרובו לבן צריכת החשמל של צגי OLED גבוהה יותר מזו של צגי LCD.

חסרונות עיקריים:

מחיר גבוה יותר מאשר דגמי LCD מקבילים, קושי בצפייה באור חזק, אורך חיים לא ברור: בעבר אורך החיים של צגי OLED היה מוגבל, כיום כנראה שאורך החיים הצפוי אינו נופל מזה של צגי LCD אולם רק הזמן עצמו יוכיח זאת.

צריבה: צגי OLED מן הדורות הראשונים סובלים מבעיה של צריבה: אלמנטים המוצגים לאורך זמן יוצרים מעין צריבה על הצג שלא נעלמת גם לאחר שהתצוגה התחלפה.

חשוב לשים לב לסוג ה-OLED: קיימים שני סוגים, PMOLED, זול יותר ואיכותי פחות ו- AMOLED, איכותי יותר ויקר יותר.

תאורת OLED: רוב היצרנים המובילים של אמצעי תאורה משקיעים מאמץ רב בפיתוח מקורות אור מבוססי OLED. כיום ניתן לרכוש כמויות קטנות של משטחי תאורה מבוססי OLED אולם המחירים עדיין גבוהים יחסית לתאורת LED רגילה.

לסיכום, טכנולוגיית OLED כבר מתחרה באופן ברור עם LCD ובטווח הארוך יש לה יתרונות מרובים עליה. ניתן לראות זאת באופן ברור מן הגרף הבא שפירסמה Samsung:

טכנולוגיה נוספת, Quantum Dots עושה כיום את צעדיה הראשונים כמתחרה ל-OLED אולם בינתיים אין בשוק מוצרים המבוססים על טכנולוגיה זו.

56. טכנולוגיות תצוגה להקרנה: LCD, DLP, LCoS

בפוסט הקודם בסדרה העוסקת בטכנולוגיות תצוגה (מס׳ 54) דנתי בעקרונות הפעולה של צגי LCD. טכנולוגיה זו מיושמת גם להקרנה, והיא למעשה טכנולוגיית התצוגה היחידה המיושמת גם בצגים וגם להקרנה. המתחרה הישירה של טכנולוגיית LCD להקרנה היא טכנולוגיה מענינת המשמשת להקרנה בלבד ונקראת DLP: Digital Light Processing. קיימת גם טכנולוגיה שהינה מעין שילוב של LCD ו-DLP הנקראת LCoS. אלו הן ראשי התיבות של Liquid Crystal On Silicon.

מקרני LCD

למרות שישומה של טכנולוגיית LCD להקרנה מבוסס על אותם העקרונות של יישומה בצגים הרי שבפועל יש לא מעט הבדלים. בהקרנה לוקחים דימוי קטן ומגדילים אותו הגדלה אופטית באמצעות עדשה, כך שכל פיקסל מוגדל ביחס הגדלה גבוה, בהתאם למרחק המקרן מן האקרן (צג ההקרנה). בצגים, גודל הפיקסל קבוע ואיננו משתנה. ולכן מקרן LCD טיפוסי יהיה מורכב משלושה פנלים LCD קטנים: אחד מכוסה במסנן אדום, השני במסנן ירוק והשלישי במסנן כחול. כל צג מקרין רק את המידע הקשור לצבע המסנן שעליו ומקור אור חזק מאיר דרך שלושת הפנלים. שלושת הצבעים מתערבבים ועוברים יחד דרך עדשה המקרינה את הדימוי המשולב אל האקרן. מאפיין מרכזי של טכנולוגיית LCD להקרנה היא העובדה שהאור עובר דרך הפנלים ולכן חלק ממנו אובד. כמו כן, אין שחור מוחלט בהקרנה בטכנולוגיית LCD מאחר ותאי ה-LCD אינם אטומים לאור ב- 100% (בעיה זו קיימת גם בצגי LCD).

לפניכם איור של מקרן LCD טיפוסי, מקרן כזה נקרא 3CCD מאחר והוא כולל שלושה פנלים LCD:

מכאן ברור כי כל המקרנים בטכנולוגיית LCD כוללים למעשה 3 פנלים של LCD, בניגוד לצגי LCD הכוללים פנל אחד שבו כל פיקסל מורכב משלושה תאי LCD, עם מסנני אדום, כחול וירוק בהתאמה. אחד היצרנים המובילים בתחום מקרני LCD היא חברת Epson המשתמשת בסימן המסחרי 3LCD בכל מוצריה:

מקרני DLP

טכנולוגיית DLP פותחה ע״י Texas Instruments בשנת 1987, נראית בתחילה כמדע בדיוני ומבוססת על היכולת לשלוט בו זמנית במליוני מראות זעירות העוברות במהירות ממצב בו הן מחזירות אור למצב בו אינן מחזירות אור. מספר המעברים בשניה ממצב החזרה (לבן) למצב אי החזרה (שחור) קובע את סה״כ בהירות האור שתחזיר כל מראה.

באופן זה ניתן ליצור דימוי מונוכרומטי בגווני אפור. את הצבע ניתן להוסיף בשני אופנים: במקרנים הפשוטים יותר קיים גלגל המורכב ממספר מסננים צבעוניים: כמינימום אדום, כחול וירוק ובדגמים מתקדמים יותר גם צהוב, שקוף ושחור (אטום). גלגל המסננים מסתובב במהירות גבוהה ומיקום המסננים בכל רגע מסונכרן עם הדימוי המוקרן על מערך המראות. וכך, כאשר המראות מקרינות את הערוץ הכולל את המידע האדום של הדימוי המוקרן נמצא מול מערך המראות המסנן האדום וחוזר חלילה. כך שלמעשה, מקרן DLP מקרין ברצף דימוי אדום, כחול וירוק בזה אחר זה ומערכת הראיה האנושית (עין+מוח) מחברים את רצף הדימויים לדימוי צבעוני אחד. לאחוז קטן מן הצופים גורמת שיטה זו אי נוחות וגם אפקט חזותי הנקרא Rainbow Effect. כל צבע מוקרן למשך 1/60 של שניה. בצילום: גלגל צבעים של מקרן DLP בעל מערך מראות אחד.

במקרנים מקצועיים ומסחריים חזקים ויקרים יותר קיימים שלושה מערכי מראות, אחד לכל צבע. באופן זה איכות ההקרנה גבוהה יותר. מקרני DLP בעלי 3 מערכי מראות אינם גורמים לתחושת אי נוחות אצל הצופים או לאפקט הקשת בענן.
מאפיין מרכזי של טכנולוגיית DLP היא העובדה שהאור מוחזר מן המראות ולכן ניצול האור גבוה יותר מאשר ב-LCD.

בסרטון המדגים את אופן הפעולה של DLP ומשווה טכנולוגיה זו ל-LCD ניתן לצפות כאן. סרטון זה הוכן ע״י חב׳ Christie המייצרת מקרנים בשתי הטכנולוגיות וממצבת את מקרני ה- DLP מתוצרתה גבוה יותר מאשר את מקרני ה- LCD.

צ׳יפ ה- DLP הכולל את מערך המראות DMD נראה כך:

לפניכם איור המדגים את מבנה המראות הזעירות בצ׳יפ DLP:

מערך המראות הזעירות מיוצר בטכנולוגיות של יצור מוליכים למחצה.

האיור הבא מתאר את המבנה הסכמטי של מקרן DLP בעל מערך מראות אחד:

מקרני LCos

טכנולוגיית Liquid Crystal on Silicon מתבססת על פנלים זעירים של LCD המצופים בחומר מחזיר אור כך שההקרנה מתבצעת ע״י החזרת אור ולא ע״י העברת אור כמו במקרני LCD רגילים. השליטה בגווני האפור מתבצעת ע״י שליטה בסיבוב מולקולות הגביש הנוזלי כמו ב-LCD רגיל. היצרנים המובילים של מקרנים בטכנולוגיה זו הם Sony ו-JVC.

מקרן LCoS טיפוסי נראה באופן סכמטי כך:

האור מוקרן מן המנורה על שלושת הפנלים ומוחזר מהם אל האקרן דרך העדשה.

הפנלים מיוצרים בטכנולוגיה של מוליכים למחצה ונראים כך:

הבנו באופן עקרוני את אופן הפעולה של שלושת הטכנולוגיות המשמשות ליצור מקרנים, כיצד נדע במה לבחור?

כמו תמיד, יש ויכוחים אין סופיים סביב השאלה איזו טכנולוגיה מוצלחת יותר. האמת, כמו תמיד, נמצאת באמצע: ישנם מקרני LCD מצויינים וישנם מקרני LCD גרועים. ישנם מקרני DLP מצויינים וישנם מקרני DLP גרועים, וכמובן שישנם מקרני LCoS מצויינים וגם מקרני LCoS גרועים. כך שעצם הטכנולוגיה עליה מבוסס מקרן מסויים איננה אומרת כמעט כלום על ביצועיו. כמובן, יצרן כמו Epson המתמחה במקרני LCD ישתדל למצב את הטכנולוגיה הזו כמוצלחת יותר ולהפך, יצרן המתמחה במקרני DLP ישתדל למצב את הטכנולוגיה הזו כמוצלחת יותר.

לפני שניגש להשוות בין איכות ההקרנה של שלושת הטכנולוגיות, כדאי לבדוק מספר גורמים אחרים, שלכל אחד מהם תהיה השפעה ניכרת על מחיר המקרן. כל ניסיון לחסוך באיכות המקרן יבוא לידי ביטוי באיכות הדימוי המוקרן. מומלץ להתייעץ עם מומחה בלתי תלוי שיוכל להמליץ על הדגם המתאים :

א. מהו מרחק ההקרנה הדרוש? גורם זה נגזר מגודל הדימוי המבוקש, מאורך המוקד של העדשה וממימדי החלל בו יותקן המקרן.

ב. ככל שמרחק ההקרנה עולה, כלומר ככל שגודל הדימוי המוקרן הדרוש גדול יותר דרוש מקרן בעצמה חזקה יותר. עצמת המקרן תלויה גם בעצמת האור שתהיה בחלל בזמן ההקרנה. אם אפשר להקרין בחושך מוחלט ניתן להסתפק במקרן חלש יותר. חשוב גם להבין שאם החלל איננו חשוך לחלוטין לא יהיה בדימוי המוקרן שחור עמוק ללא קשר לעצמת המקרן ולטכנולוגיה שבשימוש וגם רוויון הצבעים יהיה נמוך.

ג. מהי הרזולוציה הדרושה? כיום קיימים מקרנים המאפשרים הקרנה גם ברזולוציה גבוהה של 8K. עם זאת, כמעט שאין חומרים להקרנה באיכות זו כך שלהשקיע היום במקרן כזה יהיה, ברוב המקרים, בזבוז מוחלט. כן מקובל לצלם כיום הפקות רבות ב-4K כחומר גלם אולם רוב הגרסאות הסופיות של צילומים אלו מגיעות כ-HD. חשוב גם להבין שהרזולוציה הגבוהה ביותר שניתנת להקרנה במקרן מסויים תלויה גם במחשב המחובר אליו: חברו מחשב שאיננו מסוגל לספק HDMI באיכות 4K למקרן שמסוגל להציג 4K ולא תוכלו לנצל את מלוא היכולות של המקרן ולהפך: כדי להקרין חומר באיכות HD לא מספיק מחשב המסוגל לספק HDMI באיכות זו אלא נדרש גם מקרן מתאים. הדיון בנושא הרזולוציה הוא עולם ומלואו, אציין כאן רק שמומלץ מאד לבדוק האם הרזולוציה המצויינת של המקרן היא רזולוציה מלאה ואמיתית, לדוגמא Full HD 1980X1020 או שהמקרן הוא רק HD Ready המסוגל לקבל אות באיכות Full HD אולם להקרינו באיכות נמוכה יותר.

ד. האם המקרן יותקן באופן קבוע או יהיה נייד? האם יש צורך בהקרנה אחורית או קדמית? כאן יש חשיבות גם לגודל ומשקל המקרן.

ה. במקרה של התקנה קבועה, הנעשית בד״כ קרוב לתקרה, כלומר במקום החם ביותר בחלל חשוב לוודא שבטמפ׳ השוררת בגובה בו יותקן המקרן, כאשר האולם מלא בצופים ניתן להפעיל את המקרן לאורך זמן ללא שיכבה עקב טמפ׳ גבוהה מדי. בכל המקרנים יש נורות חזקות הפולטות חום רב ומחייבות אוורור טוב. יש גם לבדוק מה רמת הרעש של המאוורר שבמקרן כאשר הוא פועל במלוא עוצמתו.

ו. אילו חיבורים כולל המקרן וכמה חיבורים מכל סוג? בעיקר במקרנים תלויים המותקנים בהתקנה קבועה חשוב לוודא מראש שיש מספיק חיבורים לצורך חיבור כל המקורות אותם אנו מעונינים לחבר למקרן. ניתן גם להשתמש בקופסאות חיבורים למינהן אולם יש לוודא שהן אינן פוגעות באיכות הדימוי המוקרן.

נעבור כעת להשוואת איכות הדימוי המוקרן בין שלושת הטכנולוגיות שסקרתי, LCD, DLP, ו-LCoS.

יחס קונטרסט (Contrast Ratio): הגורם החשוב ביותר באיכות הדימוי המוקרן. זהו היחס בין השחור העמוק ביותר לבין הלבן הבהיר ביותר. יחס הקונטרסט הטוב ביותר מושג במקרנים בטכנולוגיית LCoS, עם LCD במקום השני ו-DLP במקום האחרון. ברוב המקרנים קיים צמצם אוטומטי (Auto Iris) הנסגר כאשר מוקרן דימוי כהה ונפתח כאשר מוקרן דימוי בהיר. שיטה זו עוזרת להתגבר על יחס קונטרסט נמוך אולם עדיין מקרן בעל יחס קונטרסט טוב יותר עדיף. פעולתו של הצמצם האוטומטי נראית לפעמים ע״י הצופים וניתנת לביטול.

רמת השחור (Black Level): מהו השחור העמוק ביותר שהמקרן מסוגל להציג (תלוי גם ברמת התאורה בחלל ההקרנה). מקום ראשון: LCoS. מקום שני: LCD. מקום אחרון: DLP.

בהירות, עצמת האור (Brightness): כיום כמעט כל המקרנים הטובים מגיעים לבהירות טובה (בהתאם לדגם ולדרישות כמובן). עם זאת בהשוואה בין מקרנים דומים מקרני LCoS הינם בעלי רמת בהירות נמוכה מעט לעומת מקרני LCD ו-DLP.

דיוק צבע: אין הבדל. מקרנים בכל שלושת הטכנולוגיות מאפשרים קבלת דיוק צבע טוב. יש השפעה לאיכות וצבע האקרן וכן מומלץ לכייל מקרנים בדומה לתהליך כיול צגים.

טשטוש תנועה (Motion Blur): הכוונה כאן לריכוך הדימוי המוקרן בעת הקרנת וידאו. במקום הראשון: DLP, הקרנת וידאו הכולל תנועה מהירה תראה חדה וברורה יותר במקרני DLP לעומת מקרני LCD ו-LCoS. ניתן להקטין את טשטוש התנועה המהירה במקרני LCD ו-LCoS ע״י העלאת קצב הרענון (Refresh Rate).

אפקט הקשת בענן (Rainbow Effect): זוהי תופעת לוואי שלילית האפיינית למקרני DLP בעלי מערך מראות אחד וגלגל צבעים ואיננה קיימת במקרני LCD ו-LCoS ובמקרני DLP בעלי שלושה מערכי מראות (יקרים יותר). התופעה באה לידי ביטוי בשובל צבעוני בצבעי הקשת הנוצר בשולי אובייקטים בהירים המופיעים על רקע כהה. לא כל הצופים יגיבו באופן שלילי לאפקט זה: חלקם יבחינו בו אולם האפקט אינו מפריע להם וחלקם לא יבחינו בו כלל.

דיוק בחפיפת הצבעים (Convergence): במקרני LCD, LCoS ו-DLP עם שלושה מערכי מראות יתכן חוסר דיוק בהתאמת הדימויים בשלושת הצבעים, המתבטא בשוליים צבעוניים או בריכוך הדימוי המוקרן. ברוב המקרנים בעלי 3 מערכים קיימת מידה מסויימת של בקרה לחוסר החפיפה אולם יתכנו מצבים בהם עדיין התופעה תראה בזמן ההקרנה. גורם זה משתנה גם בין יחידות שונות מאותו הדגם כך שלא ניתן לומר באופן גורף שמקרן מסויים עדיף על מקרן אחר מבחינה זו.
מקרני DLP בעלי מערך מראות יחיד וגלגל צבעים הם היחידים שאינם סובלים מתופעה זו כלל.

לסיכום, רכישת מקרן איננה ענין פשוט כלל ועיקר. לא פעם, כאשר עמדתי לפני רכישת מקרנים במסגרת תפקידי במכללה האקדמית הדסה ירושלים הזמנתי מספר ספקים וערכנו מעין Shootout ע״י הקרנת אותם הדימויים באמצעות מספר דגמי מקרנים בו זמנית. חשוב מאד לבצע את הבדיקה במקום בו יעשה השימוש בפועל במקרן או במקום בעל מאפיינים דומים. חשוב גם לבצע את הבדיקה באמצעות הקרנת חמרים שלא היגיעו מספק המקרן. למרות כל אלו, לעיתים בכל זאת קשה מאד להחליט…

הצילום שלמעלה: http://paradiseofpaonia.com/digital-conversion

55. פוג׳י: כמה דברים מענינים שאולי לא ידעתם

חברת פוג׳י פילם היפנית נתפשת ע״י רוב הצלמים כחברה שעיקר עיסוקה בצילום. אולם מסתבר שלא כן הדבר.

מן הדוחו״ת הכספיים שפירסמה פוג׳י לרבעון השלישי לשנת 2015 עולים מספר נתונים מענינים. את הדו״ח המלא ניתן למצוא כאן. לעומת דו״חות כספיים של חברות אחרות מצטיין הדו״ח של פוג׳י בעיצוב הגרפי שלו ובהצגת מעולה של הנתונים באופן שגם מי שאין לו תואר בראיית חשבון יכול לקרוא ולהבין אותם, או במילים אחרות InfoGraphics ברמה גבוהה.

אבל כמובן שלא זאת הסיבה שהחלטתי להפסיק את רצף הפוסטים בנושא טכנולוגיות התצוגה לטובת נושא לכאורה לא מענין זה… (פוג׳י משווקת גם חומרי גלם ליצור צגי LCD)

הדו״ח של פוג׳י מאשש דו״חות קודמים שפרסמו קנון וסוני: שוק המצלמות הדיגיטליות מתכווץ, בעיקר עקב הירידה החדה במכירות של מצלמות דיגיטליות קומפקטיות: חלק ניכר מן הצרכנים מעדיפים כיום לצלם רק בסמארטפון. זו תופעה לא חדשה שממשיכה לפגוע ביצרניות ציוד הצילום המרכזיות ובהם גם פוג׳י.

בואו נראה מה מאפיין את פוג׳י: אני מביא כאן רק 2 שקפים מתוך העשרות שבדו״ח המלא, הנה הראשון:

אז הדבר הראשון שסביר להניח שיפתיע את רובכם היא העובדה שרק 15% מן המכירות של פוג׳י מגיעים מתחום הצילום! 47% מגיעים מתחום הציוד המשרדי ו- 38% מתחום המידע. כלומר, פוג׳י של היום כבר איננה חברת צילום. אגב, קוריוז מענין, בתוך תחום המידע, מתחבא לו (לא ברור לי מדוע דווקא שם) תחום מענין נוסף ולכאורה לא שייך: תחום הבריאות הכולל גם חטיבה העוסקת בקוסמטיקה…

חזרה לתחום הצילום, או כפי שההוא נקרא בדו״ח Imaging Solutions: מסתבר שתחום הצילום הדיגיטלי מהוה רק 5% ממכירות החברה! רוב המכירות בתחום ההדמייה מגיעות ממכירת סרטי צילום, ניירות צילום, ציוד למעבדות (שחלקו היום מבוסס על מדפסות דיגיטליות בטכנולוגיית התזת דיו Ink Jet) וההפתעה המרכזית: מצלמות Instant בטכנולוגיה הוותיקה של Polaroid! קו מוצרים זה הנקרא Instax זוכה לאחרונה לביקושים גבוהים בקרב נערות ונשים צעירות בדרום מזרח אסיה ונמצא בצמיחה חדה. המצלמה הוורודה המכוערת הזאת ($70 בארה״ב ) הנמכרת במגוון צבעים וגם בגרסת רטרו

היא משאת נפשן של נערות רבות… המצלמות הללו אנאלוגיות לחלוטין וכל צילום מודפס שהן מפיקות הוא מקורי, אחד ויחיד. מחיר החומרים המתכלים איננו זול (כ-$1 לצילום בארה״ב) אולם זה כנראה איננו מהווה מכשול והחברה צופה שתחום רווחי זה ימשיך לפרוח גם בשנים הקרובות.

מן השקף השני ברור כי תחום הצילום הדיגיטלי מהווה רק שליש מסה״כ המכירות בתחום ההדמייה, רוב המכירות מגיעות, כפי שציינתי לעיל, ממכירות של סרטי צילום, מצלמות אינסטנט, ציוד וחומרים למעבדות צילום.

בנוסף לכך, תחום הצילום הדיגיטלי ספג ירידה קשה במכירות של כמעט 24% לעומת השנה שעברה. גם אצל פוג׳י, הגורם העיקרי לירידה הוא היקפו המצטמצם והולך של תחום המצלמות הקומפקטיות יחד עם עליה מסויימת במכירות של מצלמות מקצועיות וכן עדשות למצלמות טלוויזיה מקצועיות. לעומת זאת, תחום הצילום הלא דיגיטלי אופיין בעליית מכירות של 11.5%.

מה כל זה אומר? האם המגמה של התכווצות תחום הצילום הדיגיטלי תימשך? סביר להניח שכן. תחום המצלמות הקומפקטיות ימשיך להתכווץ לטובת סמארטפונים בעלי יכולות צילום שהולכות ומשתפרות ולטובת שוק מצלמות ה- Mirrorless בעלות העדשות המתחלפות. וכמו תמיד, יהיה מענין!

עדכון 27.04.22: ניתוח מענין של מעורבות Fujifilm בשוק הצילום

עדכון 30.8.23: סרטון מענין המשווה בין Fujifilm ל-Kodak

עדכון 8.12.23: תחום הצילום המידי מהווה יותר מ-50% ממכירות חטיבת ההדמיה של Fujifilm

עדכון 9.8.25: סרט ארוך ומקיף המתאר את נפילתה של קודאק ועלייתה של פוג׳יפילם בעידן הדיגיטלי

54. טכנולוגיות תצוגה, חלק ב: LCD

הטכנולוגיה הנפוצה ביותר לתצוגת מידע דיגיטלי כיום, הן בהקרנה והן בצגים מבוססת על ראשי התיבות LCD: Liquid Crystal Display ובעברית: תצוגה מבוססת גביש נוזלי. ראשי התיבות הללו שגורים בפי כל כיום אולם דומה כי לא רבים אכן מבינים במה בדיוק המדובר וכיצד אפשרי בכלל גביש נוזלי, שהרי גביש הוא מוצק ונוזל הוא נוזל…

לפני שניגש לבדוק מהו LCD חשוב להבין שכמו לגבי כל טכנולוגיה מבוססת גם לטכנולוגיית LCD יש כבר יורשת שתחליף אותה, סביר להניח בשנים הקרובות. את הטכנולוגיה זו, הנקראת OLED, אסקור בפוסט מס׳ 56.

ואם חשבתם ש-LCD הינה טכנולוגיה חדשה אז טעיתם!

Friedrich Reinitzer, בוטניקאי וכימאי אוסטרי גילה את תכונותיו היחודיות של הגביש הנוזלי כבר בשנת 1888. לצורך הבנת ההתנהגות היחודית של חומר זה שיתף Reinitzer פעולה עם הפיסיקאי הגרמני Otto Lehmann לו היתה גישה למיקרוסקופ שנחשב משוכלל באותה התקופה. היה זה Lehmann שטבע את המונח ״גביש נוזלי״ לאחר שצפה בחומר המוזר שגילה Reinitzer ואף גילה את ההסבר המדעי לתופעה. הוא היה מועמד לפרס נובל בפיסיקה אולם לא זכה בפרס.

הגביש הנוזלי לא זכה לענין רב מאז מאחר ולא היה ברור לאילו שימושים יתאים. מספר מדענים המשיכו לחקור את התופעה לאורך השנים מאז גילוייה ובשנת 1936 רשמה חברת הרדיו Marconi פטנט על שימוש בגביש הנוזלי כשסתום המסוגל להעביר או לחסום אור.

בשנות ה-60 של המאה העשרים נחקר הנושא במעבדות RCA בארה״ב שכבר בשנת 1958 הדגימו את הישום הראשון לשימוש בגביש נוזלי לצורך תצוגת מידע.

בשנת 1970 רשמה החברה השוויצרית Hoffmann LaRoche פטנט על Twisted Nematic Field Effect, התופעה שמאפשרת שימוש בגביש נוזלי לצורך תצוגת מידע כיום.

רק בשנת 1971 הודגם לראשונה אב טיפוס של צג מחשב מבוסס גביש נוזלי. בשנת 2007 עברו לראשונה המכירות של טלוויזיות מבוססות LCD את המכירות של טלוויזיות מבוססות CRT, הטכנולוגיה הוותיקה שקדמה ל- LCD. השימוש בצגי LCD לצרכים מקצועיים בצילום נתקל בתחילה בהתנגדות עזה, כמו כל טכנולוגיה חדשה. כיום, גם אם תתאמצו לא תוכלו לרכוש צגי CRT חדשים מאחר ואלו כבר אינם מיוצרים מספר שנים ואילו טכנולוגיית ה-LCD הביאה את אפשרויות התצוגה של מידע דיגיטלי לרמות חדשות הן מבחינת האיכות (ראו סקירה של גורמי איכות לתצוגה בפוסט מס׳ 53) והן מבחינת המחיר.

אז מה זה גביש נוזלי? אלו הם חומרים כמעט שקופים שהם פולימרים, כלומר מורכבים משרשראות ארוכות של מולקולות גדולות שלהן תכונות של נוזל ושל מוצק כאחד:

אור העובר דרך גביש נוזלי עוקב אחר סידור המולקולות המרכיבות את הגביש (תכונה של חומר מוצק).

טעינת גביש נוזלי בחשמל משנה את כיוון המולקולות ובהתאם לכך את התנהגותו של אור העובר דרך הגביש הנוזלי (תכונה של נוזל).

המולקולות בגביש נוזלי הן פולימרים: שרשראות ארוכות של אטומים, שקצה אחד שלהן טעון במטען חשמלי חיובי והשני במטען שלילי.

כאשר מניחים למולקולות אלו, הן מסתדרות כך שהשדות החשמליים יבטלו זה את זה והאנרגיה הכוללת של המערך תשאף למינימום.

התוצאה היא מבנה מסודר בו כל המולקולות שוכבות במקביל כמו גפרורים בקופסא.

מולקולות של גביש נוזלי נראות כך:

בניגוד ל- CRT, היוצרת דמות ע"י פליטת אור, טכנולוגיית ה- LCD יוצרת דמות ע"י העברה של אור ממקור קיים. זהו אחד החסרונות העיקריים של טכנולוגיה זו, בעיקר בכל הנוגע לישומה בהתקנים ניידים מאחר וצריכת החשמל של מקור האור גבוהה יחסית.

התצוגה מתאפשרת ע"י העברה של כמויות משתנות של אור (ממקור אור לבן בעצמה קבועה) דרך הגביש המשמש כמסנן פעיל (משתנה).

הצגת דמות צבעונית מושגת ע"י העברת האור דרך מסנני RGB פשוטים.

כלומר, הגביש הנוזלי משמש כשסתום או ברז הנפתח ונסגר ומעביר או חוסם אור.

כאמור לעיל, הגביש הנוזלי מורכב ממולקולות ארוכות בצורת מוט, המסודרות במצבן הטבעי כאשר הן כמעט מקבילות זו לזו.

ניתן לגרום למולקולות להיות מקבילות לחלוטין ע”י מגע עם משטח דק המחורץ בחריצים מיקרוסקופיים מקבילים: מולקולות הגביש הנוזלי מסתדרות עפ"י כיוון החריצים.

כאשר משתמשים בשני משטחים בעלי חריצים בכיוונים ניצבים זה לזה וביניהם שכבת גביש נוזלי, נוצרת במרכז ה"סנדוויץ'" שכבה של מולקולות המסובבות ב- 90 מעלות.

במצב זה עובר אור דרך הגביש.

כאשר מפעילים מתח חשמלי על הגביש סיבוב המולקולות מתבטל והאור נחסם. באמצעות מתח משתנה ניתן לשלוט במידת ההעברה ולהשיג בהירויות שונות.

על מנת לשפר את הביצועים מנצלים תכונה אופטית נוספת:

גביש נוזלי מעביר אור המקוטב בכיוון ציר האורך של המולקולות בלבד. לכן משתמשים במסננים מקטבים, העשויים מלוחות מחורצים: מציבים מסננים מקטבים בניצב זה לזה משני צידי צג ה- LCD. ע"י כך, הפעלת השדה החשמלי "מכבה" את ה- LCD והופכת אותו משקוף לאטום.

צג LCD מורכב ממספר גדול של תאים המכילים גביש נוזלי וטרנזיסטור המשמש כמתג לזרם החשמלי המוזרם אל התא. צג ה- LCD האיכותי ביותר כיום נקרא TFT-LCD
(Thin Film Transistor). בצג זה כל פיקסל נשלט ע"י טרנזיסטור זעיר שקוף, המשמש כמתג למתח המועבר דרך הגביש, לכל פיקסל בנפרד. הגביש משמש למעשה כ”ברז אופטי": העברת מתח בתא הגביש הנוזלי גורמת לכך שסיבוב המולקולות בהתאם לחריצי המקטב נפסק ולכן מעבר האור נחסם. כמות האור שתעבור תלויה בעצמת המתח החשמלי שיופעל על התא: מתח גבוה יגרום לחסימה כמעט מלאה של האור ואילו מתח נמוך יגרום לחסימה חלקית. כך ניתן לשלוט בכמות האור באמצעות עצמת המתח החשמלי:

צבע נוצר ע״י כך שמעל כל תא מונח מסנן צבעוני בצבעים אדום, כחול וירוק כך שלמעשה כל שלושה תאים (ומעליהם המסננים RGB) מהווים פיקסל אחד:

המערך הכולל נראה כך:

אם נסתכל על צג LCD מקרוב נראה את התמונה הבאה:

בצגים איכותיים מוסיפים מסנן צהוב על מנת לשפר את איכות הצבע:

קיימים כיום שלושה סוגים עיקריים של צגי LCD:

1. S-IPS: Super In Plane Switching סוג זה נחשב לאיכותי ביותר מבחינת איכות הדמות, דיוק הצבע וזווית הצפייה, אבל הינו גם היקר ביותר. מתאים לשימוש מקצועי בתחומי הגרפיקה והצילום.

2. PVA/MVA: Patterned Vertical Alignment, Multi Vertical Alignment: סוג זה
נחשב כטוב יותר מבחינת איכות הדמות לעומת TN (אולם נחות מה- S-IPS) אך זמני התגובה שלו ארוכים יותר. יחס הקונטרסט טוב יותר מ- S-IPS . מתאים לשימוש מקצועי.

3. TN: Twisted Nematic סוג זה הינו הנפוץ, הזול והמהיר ביותר אולם הנחות ביותר מבחינת דיוק הצבע, זווית הצפייה ויחס הקונטרסט. מתאים לשימוש ביתי ומשרדי רגיל.

דיון מפורט (מאד) בסוגי הפנלים השונים תוכלו למצוא כאן.

מקורות תאורה לצגי LCD: עד לפני מספר שנים מקור התאורה המקובל בצגי LCD היו שפופרות פלורסנטיות דקות. למקור אור זה איכות ספקטרלית שאינה אופטימלית (ראו פוסט מס׳ 49) וכן צריכת חשמל גבוהה יחסית. עקב כך, הוחלפו השפופרות הפלורסנטיות במקור אור LED (גם כאן, ראו פוסט מס׳ 49) שצורך פחות חשמל והאיכות הספקטרלית שלו דומה לאור יום. זה המקור לכינוי הלא מדוייק ״מסכי LED": הצג הוא עדיין מבוסס LCD אולם מקור התאורה הוא LED. ולכן מדוייק יותר לומר: צג LCD או טלוויזיה LCD עם תאורת LED ולא צג LED.

החלפת מקור התאורה מ-CCFL ל-LED גם אפשרה לייצר צגים דקים יותר.

למעלה: עקומה ספקטרלית של מקור אור LED. למטה: עקומה ספקטרלית של מקור אור CCFL (שפופרת פלורסנטית).

לפניכם מספר תקלות המופיעות לעיתים בצגי LCD: בכל המקרים הפתרון היחידי הוא החלפת הפנל (מערך תאי הגביש הנוזלי) מאחר והפנל אטום ולא ניתן לתקנו:

בפוסט הבא אסקור את ישום טכנולוגיית LCD להקרנה ואשווה אותה לטכנולגיית הקרנה נוספת, המתחרה איתה, DLP.

53. טכנולוגיות תצוגה, חלק א: מבוא

פוסט זה הינו הראשון בסדרה של פוסטים אותם אקדיש לדיון בטכנולוגיות השונות המשמשות אותנו לצורך הצגה של דימויים, בסטילס ובוידאו כאחד.

מערכת התצוגה הינה אחת משתי מערכות הפלט, בעזרתן אנו ממירים את המידע הדיגיטלי הנוצר ומאוחסן במצלמה ובמחשב למידע חזותי הניתן לצפייה ע"י המשתמש.מערכת זו מוגדרת כ- Soft Copy לעומת המערכת השניה המיועדת להדפסה ומוגדרת כ- Hard Copy: הפקת הדפסות ש.ל או צבע על נייר או כל מצע הדפסה אחר. לביצועי מערכת התצוגה חשיבות רבה מאחר והיא משמשת להצגה חזותית של מידע שיופק גם כ- Hard Copy.
אי התאמה בין הדמות המוצגת לדמות המודפסת מהווה מקור לתסכול מתמיד של משתמשי המחשב.

בפוסט זה אסקור את גורמי האיכות העיקריים של צגים. בפוסטים הבאים ייסקרו טכנולוגיות התצוגה הנפוצות וגם הסיבות לאי ההתאמה בין ה- Soft Copy ל- Hard Copy. סדרת מאמרים טובה (באנגלית) בנושאים הקשורים לעקרונות הפעולה וגורמי האיכות של צגים ניתן למצוא כאן.

מערכת התצוגה כוללת למעשה שני חלקים עיקריים:

א. מתאם התצוגה (Display Adapter), ידוע גם בשם "מאיץ גרפי" (Graphic Accelerator): כרטיס אלקטרוני הנמצא בתוך המחשב ותפקידו להמיר את הקובץ למידע דיגיטלי בפורמט המתאים המועבר לצג. מתאם התצוגה מאפשר שליטה בצג באמצעות תוכנה המופעלת בד"כ מצלמית Display בלוח הבקרה (System Preferences, Control Panel) של מערכת ההפעלה.
ב. הצג (Monitor): מקבל את המידע הדיגיטלי ממתאם התצוגה וממיר אותו לאנרגיה של אור הניתנת לראיה ע"י המשתמש. אופן יצירת האור והצבע תלוי בטכנולוגיה עליה מבוסס הצג.

במחשבים ניידים (Laptops), במחשבי לוח (Tablets) ובמחשבים שולחניים מסוג Apple iMac מערכת התצוגה הינה סגורה: הן מתאם התצוגה והן הצג הינם קבועים ובלתי ניתנים להחלפה או שדרוג. במחשבים שולחניים רגילים ניתן לבחור במתאם תצוגה בהתאם לדרישות המשתמש (עיבוד תמונה, עריכת וידאו, 3D וכו׳) ולהצמיד לו צג בעל ביצועים מתאימים. חשוב להבין שללא מתאם תצוגה מתאים לא יהיה ניתן לנצל את מלוא היכולות של הצג.

הטכנולוגיה הנפוצה כיום היא (LCD (Liquid Crystal Display המיושמת גם בצגים וגם במקרנים. טכנולוגיות נוספות הן (DLP (Digital Light Processing המיושמת במקרנים בלבד ו-(OLED (Oragnic Light Emitting Diode המיושמת בצגים ובמחפשים אלקטרוניים (EVF) במצלמות.

לפני שנתחיל את הדיון בטכנולגיות התצוגה השונות מן הראוי לבדוק מהם גורמי האיכות המאפיינים את מערכת התצוגה:

גודל הצג: כיום נמצאים בשימוש צגים החל בגודל זעיר המשולבים ב-EVF, מחפשים אלקטרוניים במצלמות דיגיטליות מסוג Mirrorless, דרך צגים קטנים במצלמות ובסמארטפונים ועד צגי ענק בגדלים של עשרות מטרים המורכבים מפנלים רבים. גודל הצג נמדד בד״כ באמצעות אורך האלכסון שלו באינצ׳ים (1 אינצ׳ =2.54 ס״מ).לדוגמא, השוואה בין גודלי הצג של מספר סמארטפונים:
מספר הפיקסלים, לאורך ולרוחב הצג: לדוגמא, צג באיכות HD כולל 1920X1080פיקסלים
ואילו צג באיכות 4K כולל 4096X2304 פיקסלים. מקור: ExtremeTech.com
צפיפות הפיקסלים: Pixel Pitch זהו המרחק בין הפיקסלים במ״מ.מספר הפיקסלים והמרחק בינהם הם הגורמים העיקריים הקובעים את כושר ההפרדה של הצג. משתמשים גם בנתון המביא לידי ביטוי את שני הגורמים יחד: מספר הפיקסלים לאינצ׳: PPI.
יחס האורך לרוחב: Aspect Ratio: בעבר היה מקובל יחס אורך רוחב של 3:4. כיום היחס המקובל הוא 9:16.לפניכם טבלה המסכמת את הקשר שבין גודל הצג, מספר הפיקסלים, המרחק בין הפיקסלים, יחס האורך-רוחב ומספר הפיקסלים לאינצ׳. מקור: Eizo
תחום הצבעים של הצג: ככל שתחום הצבעים (Color Gamut) גדול יותר כך הוא איכותי יותר. רוב הצגים הפשוטים מסוגלים להציג את תחום הצבעים הקטן יחסית sRGB. צגים מקצועיים מסוגלים להציג את תחום הצבעים הרחב יותר Adobe RGB.

בשרטוט זה הפרסה מייצגת את תחום הצבעים של הצופה התקני, כלומר את תחום הצבעים שאדם ממוצע בעל ראיה תקינה מסוגל לראות. תחום הצבעים sRGB מיוצג כמשולש הכחול כהה שקודקדיו הם אדום, כחול וירוק. Adobe RGB מיוצג ע״י המשולש האדום, תחום הצבעים DCI-P3 מקובל בקולנוע הדיגיטלי ומיוצג כאן ע״י המשולש בצבע תכלת ואילו המשולש הצהוב מייצג את תחום הצבעים שמסוגל להציג צג חדיש מדגם CG318-4K מתוצרת חב׳ Eizo (למתענינים: צג מקצועי מעולה אולם יקר, מחירו בחו״ל כ-$6000).

5. מספר הגוונים (מעברי הצבע) שמסוגל הצג לייצג נקבע ע״י מספר הביטים בהם נעשה שימוש: ככל שמספר הביטים גבוה יותר התמונה שתוצג תהיה חלקה יותר ותכיל יותר מעברי צבע. בד״כ צגים פשוטים מייצגים צבע באמצעות 8 ביטים, צגים איכותיים יותר באמצעות 10 או 12 ביטים.

למעלה: 10-12 ביט. למטה: 6-8 ביט

6. יחס הקונטרסט (Contrast Ratio): זהו היחס בין הבהירות הגבוהה ביותר לבין הבהירות הנמוכה ביותר שמסוגל הצג להציג. ערך גבוה יותר הוא טוב יותר, אולם חשוב להבין שנתון זה לכשעצמו איננו מעיד על האיכות הכללית של הצג, מאחר ויש חשיבות רבה גם למספר גווני האפור ולא רק לניגוד.

7. אחידות התצוגה מבחינת בהירות וצבע על פני שטח הצג.

8. בהירות מירבית, נמדדת בנר/מ״ר.

9. קצב הרענון Refresh Rate של הפיקסלים, כלומר מהי המהירות בה פיקסל משנה את בהירותו כאשר התמונה משתנה. נמדד באלפיות השנייה mili seconds. זמן קצר יותר הוא טוב יותר, נתון זה חשוב מאד לצגים המשמשים לעריכת וידאו ולמשחקי מחשב.

10. אילו חיבורים כולל הצג: קיימים מספר תקנים לחיבור צגים למחשבים, ככל שלצג יותר אפשרויות בתחום זה כן ייטב. החיבורים הנפוצים כיום מסוכמים בטבלה הבאה:

מאמר מפורט בנושא זה ניתן למצוא כאן.

בפוסט הבא נסקור את טכנולוגיית התצוגה הנפוצה ביותר כיום, LCD.

עדכון 31.10.15: מסתבר כי הגרסא האחרונה של מערכת ההפעלה למק El Capitan 10.11.1 מאפשרת, במחשבי iMac ו- Mac Pro מן הדור האחרון שימוש ב- 10bit לצורך תצוגה. בשלב זה הדבר נתמך רק ע״י ישומים כמו Preview ו-Photos אולם תוך זמן קצר תתאפשר יכולת זו גם בישומים של Adobe ואחרים. לפרטים נוספים לחצו כאן.

52. מצלמה מענינת: Sony RX1R II ושאלת ה-OLPF

נתחיל מראשי התיבות שבסוף הכותרת לפוסט: (OLPF (Optical Low Pass Filter
הוא מסנן אופטי שקיים בחלק מן המצלמות הדיגיטליות בצמוד לחיישן התמונה ותפקידו למנוע או להקטין את תופעת ה-Moire. תופעה פיסיקלית זו נגרמת משתי סיבות עיקריות: א. הצטלבות שורות הפיקסלים בחיישן התמונה עם צורות מלאכותיות (מעשי ידי אדם) החוזרות על עצמן. כאשר כושר ההפרדה של החיישן נמוך מדי נוצרים ״פרטים״ שלא היו בנושא המקורי ב. טעויות בחישוב ערכי הצבע של הפיקסלים עקב העובדה שלא כל הפיקסלים רגישים לכל הצבעים: מערך Bayer עליו מבוססות כמעט כל המצלמות כולל 25% פיקסלים רגישים לאדום, 25% פיקסלים רגישים לכחול ו-50% פיקסלים רגישים לירוק.
האיור הבא ממחיש את אופן יצירת הצבע בשיטה המבוססת על מערך Bayer:

לפניכם דוגמא מאויירת להיווצרות Moire צבעוני בעת צילום בחיישן עם מערך Bayer:

הנושא המצולם היה שני ריבועים לבנים ובינהם ריבוע שחור, שעמדו מול שלישית פיקסלים ועליהם מסנן אדום, ירוק וכחול בהתאמה. במקום לקבל בצילום שעתוק נכון מבחינה צבעונית של המקור קיבלנו ריבוע אדום (לא נכון), ריבוע שחור (נכון) וריבוע כחול (לא נכון).
כיום קיימות מצלמות מתוצרת Sigma בהן הצבע נוצר באמצעות שיטת השכבות שפותחה במקור ע״י חב׳ Foveon ואלו המצלמות היחידות שאינן יוצרות Moire צבעוני כלל אולם הן סובלות ממגבלות אחרות ולכן לא הפכה שיטה זו לפופולרית.

לפניכם דוגמא ל-Moire צורני הנגרם עקב פרטים קטנים החוזרים על עצמם בנושא במשולב עם כושר הפרדה נמוך מדי של חיישן התמונה:

צילום זה צולם ע״י סטודנטים שלי בחוג לתקשורת צילומית במכללה האקדמית הדסה ירושלים במצלמה בפורמט בינוני עם גב דיגיטלי מדגם Leaf Aptus 65 בעל 28MP ללא OLPF. שימו לב ל-Moire שנוצר בחגורת הכובע ומתחת לברך של הדוגמנית:

והנה דוגמאות ל-Moire צבעוני המשולב ב-Moire צורני, שצולמו במצלמת Mirrorless מדגם Sony NEX 5N, עם חיישן בפורמט APS-C (חיישן Crop) בעל 16MP עם OLPF חלש שלא מנע את הופעת ה-Moire:

זוהי המסגרת המלאה של הצילום שצולם על ידי בעיירה Ronda שבדרום ספרד. כעת שימו לב ל- Moire שנוצר בו אפשר להבחין בקלות בהגדלה ל- 100%: כדי להבחין ב- Moire יש להקליק על הצילום ולצפות בהגדלה.

והנה דוגמא נוספת מאותה המצלמה, גם כאן יש להקליק על הצילום ולצפות בהגדלה:

והנה השוואה בין 2 מצלמות המבוססות על מערך Bayer ללא OLPF למצלמה המבוססת על חיישן 3X של Foveon וכמובן ללא OLPF: (הצילומים מאתר DPreview.com)

אז אם הבנו את הבעיה הבה נבדוק מה הפתרונות האפשריים לה:
א. לא לצלם נושאים הכוללים צורות מלאכותיות מעשי ידי אדם החוזרות על עצמן: זהו כמובן פתרון לא מעשי לרוב הצלמים פרט אולי לאלו המתרכזים בצילום נוף וטבע. לעומת זאת צלמי אופנה יהיו בבעיה קשה.

ב. כן לצלם כנ״ל ולטפל ב-Moire בעזרת הכלים הזמינים בתוכנות לעיבוד תמונה, ברמת הצלחה לא מלאה.

ג. לעבור לצלם במצלמות בעלות חיישני Foveon, לא יהיה Moire אבל יהיו שפע של בעיות אחרות כך שגם זה אינו פתרון לרוב הצלמים.

ד. להניח OLPF לפני החיישן, זהו למעשה מסנן שגורם (בהמשך אסביר כיצד) לטשטוש מסויים של הצילום, ה-Moire יעלם או לפחות יופחת אולם גם הרזולוציה תיפגע במידת מה.

ה. להשתמש במצלמות מתוצרת Fuji המבוססות על חיישן מסוג X Trans שהוא וריאציה של מערך Bayer עם פחות חזרה על המיקומים הקבועים של המסננים בצבעים אדום, כחול וירוק.

הסבר נוסף על הטכנולוגיה של Fuji תוכלו למצוא כאן.

ו. לבנות מצלמה עם OLPF משתנה, שניתן לבטלו לחלוטין או להפעילו במספר דרגות. אכן חזון אחרית הימים!

אבל אחרית הימים כבר כאן והנה, למי שתהה, הקשר לדגם המצלמה שהוזכר בכותרת הפוסט: Sony הכריזה השבוע על דגם חדש של מצלמה הכולל OLPF משתנה כזה. דגם זה נקרא RX1R II, כלומר זהו הדור השני של דגם ה- RX1 המקורי משנת 2012, שהיה סנסציה בזמנו לאור העובדה שהיתה זו המצלמה הקומפקטית הראשונה עם חיישן Full Frame. עד היום אף יצרן אחר לא הצליח לשחזר את היכולת הזאת. לדגם המקורי היה חיישן FF, עם OLPF ובעל 24MP במשולב עם עדשה קבועה איכותית 35/2.8 מ״מ. הדגם זכה לציונים גבוהים במדד DxO (ציון 93 למצלמה, ציון 33 לעדשה). בשנת 2013 היציגה Sony דגם נוסף RX1R שהיה זהה אולם ללא OLPF דבר שמצד אחד העלה במעט את הרזולוציה אולם מצד שני חשף את הצלם להופעת Moire.

כעת כל מי שהיה מוכן להוציא כ- $3000 מכיסו, ללא מחפש אלקטרוני בעלות נוספת של כ- $400 יכול היה להנות ממצלמה קומפקטית עם חיישן FF בעל 24MP ולבחור בדגם המתאים לו, עם OLPF או בלעדיו. ידיד שלי רכש את ה- RX1 המקורית, בחנתי צילומים שצילם בה והתוצאות בהחלט מצויינות, כולל בתנאי אור גרועים.

Sony RX1R II הינה מצלמה קומפקטית בעלת חיישן FF עם 42MP, אותו החיישן הנמצא גם ב-A7R II אבל עם OLPF משתנה (ב-A7R II אין OLPF כלל).

יצרנים נוספים כמו Nikon ו-Canon התמודדו עם אותה השאלה: עם OLPF או בלעדיו ונקטו באותה השיטה: דגם עם ודגם בלי, ראו Nikon D800, D800e ו-Canon 5DS, 5DSR.

היצרן הראשון שהיציע את שתי האפשרויות, עם OLPF ובלעדיו בדגם אחד היה: סביר להניח שלא תנחשו: בשנת 2006 Mamiya היציגה מצלמה דיגיטלית בפורמט בינוני בעלת 22MP עם אפשרות להכנסה והוצאה פיסית של OLPF. הזדמן לי להשתמש במצלמה זו מספר פעמים ואני חייב לומר שמאד נהניתי מן הצילום בה, חדות התוצאות מרשימה אותי גם כיום, 9 שנים מאוחר יותר.

היגיע הזמן להבין מה בדיוק עושה OLPF: הזכרתי כבר שמסנן זה מטשטש את הצילום. פעולה זו נעשית ע״י פיצול קרני האור כפי שניתן לראות באיור הבא: (מקור: Wikipedia)

כל קרן אור מתפצלת לשתיים כאשר ההיסט בין הקרניים קטן מאד וקרוב בגודלו לגודל הפיקסלים בחיישן. מסנן כזה יוצר שבירה הנקראת Birefringence והיא מתרחשת פעמיים, פעם לאורך ופעם לרוחב הדמות. ע״י כך נמנע מפרטים שגודלם מתקרב לגודל הפיקסלים להגיע לחיישן, ה-Moire נמנע או לפחות מופחת אולם המחיר הוא טשטוש קל וירידה ברזולוציה. הופעת ה-Moire תלויה בסוג הנושא, בכיוון האור ובמיקוד. בתרגילים בהם התבקשו סטודנטים שלי במכללת הדסה ליצור Moire במצלמות ללא OLPF התברר שדי קשה לקבל Moire כאשר מתאמצים ליצור אותו בסטודיו…

הגישה של Nikon ו-Canon היא להוציא דגמים מקבילים עם ובלי OLPF או להוציא דגמים נפרדים ללא OLPF או עם OLPF. לדוגמא, Nikon D800 עם OLPF, יחד עם D800e ללא OLPF.

למען הדיוק יש לציין, וזה נכון גם לגבי דגמי Canon 5DS, 5DSR שעקב העדפות של מתכנני המצלמות למעשה גם בדגמים שהם לכאורה ללא OLPF יש למעשה מסנן אלא שפעולתו מהופכת ומתבטלת ברובה באמצעות מסנן הפוך. לעומת זאת, בדגם Nikon D7200 אין OLPF כלל וגם ב-D810 כבר אין OLPF כלל.

Nikon רשמה פטנט על OLPF משתנה מבוסס LCD בשנת 2013 אולם Sony הקדימה והוציאה לשוק את המצלמה הראשונה בעלת OLPF משתנה מבוסס LCD, הלא היא RX1R II. הפעם כוללת המצלמה מחפש אלקטרוני איכותי Built-In.

הצלם יכול לבחור בין שלושה מצבים: OLPF Off, OLPF Normal, OLPF High בהתאם לרמת שיכוך ה-Moire הרצוייה לו. ניתן גם לבצע באופן אוטומטי שלוש חשיפות רצופות, כל אחת במצב OLPF שונה לצורך השוואה בין התוצאות ובחירת התוצאה המועדפת על הצלם!

לפניכם דוגמא מן האתר של Sony:

כאן מן הראוי לציין שדגם Pentax K3 כלל אפשרות כזו (שני מצבים: On, Off) כבר לפני שנתיים אולם היישום של Pentax היה מבוסס על הזזה מכנית של החיישן (תוך ניצול מערכת הייצוב של המצלמה) בעת החשיפה כדי ליצור טשטוש קל ולא על OLPF אמיתי. גם דגם K3 II שיצא לשוק השנה כולל אפשרות זו.

אופן הפעולה של ה-OLPF המשתנה שפיתחה Sony:

מקור: DPReview.com

כעת נותר לנו להמתין לתוצאות הבדיקות באתרי הצילום השונים כדי להבין מה טיבה של הקומפקטית החדשה FF עם 42MP ו-OLPF משתנה של Sony. כמו תמיד, יהיה מענין!

עדכון 23.12.15: אתר Imaging-resources בחר ב-Sony RX1R II
כ-New Technology of the Year לשנת 2015 בהתבסס על מערכת ה-OLPF המשתנה.

עדכון 21.1.16: Sony הכריזה על Recall לחלק מן המצלמות מדגם RX1R II עקב חדירת אור לגוף המצלמה.

עדכון 18.2.16: סקירה מענינת על ה- RX1R II במגזין Digital Photo Pro.

עדכון 20.2.16: סקירה מקיפה של ה-RX1R II באתר DPReview.com. ציון כללי: 82. גבוה, אם כי לא גבוה מאד ( Silver Award). יתרונות עיקריים: מצלמת Full Frame שכמעט נכנסת לכיס, חיישן איכותי המספק כושר הפרדה וטווח דינמי גבוהים ורעש נמוך, מבנה איכותי ועיצוב מושך, עדשה מהירה וחדה, מערכת מיקוד אוטומטי מעולה, מחפש אלקטרוני קופץ איכותי, צג אחורי מתכוונן, WiFi עם NFC, אפשרות לקבצי RAW לא דחוסים. חסרונות עיקריים: חיי סוללה קצרים מאד, הפעלת מצבי המיקוד השונים מסובכת מדי, לאחיזה יציבה דרוש אביזר נוסף שהינו יקר מדי, אין צג מגע, כפתורי ההפעלה רכים מדי, בעת צפייה בצילומים המצלמה איטית מדי, מערכת התפריטים זקוקה לרענון, אין אטימה למים ואבק.

עדכון 10.3.16: חלק שני של סקירה מקיפה של ה- RX1R II באתר imagingresources.com.

עדכון 12.3.16: עוד סקירה של המצלמה. שורה תחתונה: טובה אבל יקרה מדי.

דעתי האישית: מצלמה נחמדה ואיכותית, פלא טכנולוגי יקר מדי.

עדכון 14.2.20: סרטון מענין העוסק בהשוואה בין מצלמה עם מסנן OLPF לבין מצלמה ללא המסנן

51. עוד מצלמת ״עתיד״?

אתרי החדשות העוסקים בטכנולוגיה כמו גם אתרי הצילום למינהם מלאים בימים האחרונים בכתבות המשדרות התרגשות רבה מעוד ״מצלמת עתיד״. מצלמת העתיד הנוכחית (חיבור קצת מוזר של מילים, יש להודות) נקראת L16 והיא מגיעה מחברת סטארט אפ שאינה מוכרת לרובנו בשם המקורי Light. לפני שאמשיך, אומר כבר כאן ועכשיו שאני לא צופה למצלמה זו עתיד מזהיר, לפחות לא בצורתה הנוכחית ובהמשך אסביר גם מדוע. סביר להניח שהיא תצטרף ל״מצלמות עתיד״ נוספות שהכרנו בעבר כמו זאת של Sigma Foveon או ה- Lytro Illum , כל אחת מענינת וחדשנית לכשעצמה אבל אין בעצם החדשנות הטכנולוגית עצמה דבר שיהפוך ״מצלמת עתיד״ למוצר שנמכר היטב.

אז על מה כל הרעש? מדובר בשילוב של מספר טכנולוגיות מענינות: למצלמה 16 עדשות שונות באורכי מוקד שונים ולפני כל אחת מהן נמצא חיישן קטן. כך שלמעשה מדובר על מארז קומפקטי הכולל 16 מצלמות, 10 מהן מצלמות בבת אחת בעת לחיצה על כפתור המחשף. החידוש הנוסף הוא תוכנה חדשנית התופרת את 10 הצילומים ויוצרת קובץ בעל רזולוציה מירבית של 52 מגפיקסלים.
Light מציגה את ה- L16 כ״מצלמה המאפשרת שליטה ובקרה נרחבות כמו של DSLR עם הנוחות של סמארטפון״. ובנוסח אחר: ״L16 הינה המצלמה החישובית מרובת המפתחים הראשונה המספקת איכות ויכולות של DSLR במכשיר הניתן לנשיאה בכיס. זוהי מצלמה קטנה יותר, זולה יותר המספקת איכות תמונה טובה יותר מאשר כל מצלמה אחרת בתחום המחיר שלה״.

סרטון קצר המתאר את המצלמה תוכלו לראות כאן.

סרטון נוסף המציג את מפתח המצלמה תוכלו לראות כאן.

Light L16, מתוך אתר היצרן

בדומה למצלמת ה- Light Field של Lytro גם ב- L16 ניתן לכוון את עומק השדה הרצוי לאחר הצילום. (הצילום מתוך אתר Light).

ה-Light L16 כוללת עדשת זום באורך מוקד של 35-150 מ״מ, ביצועים טובים בתנאי אור גרועים עם רעש נמוך, בקרת עומק שדה מדוייקת וצג מגע אחורי בגודל 5 אינץ׳.

גלריה של צילומים שצולמו ב- L16 ניתן למצוא כאן. הצילומים נראים יפה, חשופים היטב ורובם נראים כפי שנראים בד״כ צילומים באתרים של יצרני מצלמות… לאור הרזולוציה הנמוכה של הצילומים באתר קשה לעמוד על האיכות האמיתית שלהם. מאחר והמצלמה טרם יצאה לשוק אף אתר המבצע סקירות ובדיקות של מצלמות לא קיבל אותה לידיו וכל המידע והדוגמאות מגיעים מן היצרן.

מחיר המצלמה, שאמורה לצאת לשוק רק בסוף ספטמבר 2016 צפוי להיות $1699, כלומר תקבלו דולר אחד עודף (!) מ-$1700. זהו מחיר גבוה מאד למצלמה שלא תוכל (לפחות בקונפיגורציה הנוכחית שלה) להחליף מצלמות מקצועיות ומצד שני אני לא מכיר חובבי צילום רבים שיהיו מוכנים לשלם מחיר כזה בנוסף למה שכבר שילמו עבור הסמארטפון המתקדם שלהם הכולל מצלמה איכותית למדי, עם מגוון עצום של אפליקציות לצילום, עיבוד והפצה של צילומים המספקים את צרכי רוב המשתמשים.

אם תפותח היכולת לשלב את הטכנולוגיה של Light בסמארטפונים מבלי להגדיל אותם בהרבה לעומת המקובל כיום, ואם החברה תשכיל לשווק רישיונות שימוש בטכנולוגיה שלה ליצרני סמארטפונים כמו Apple ו-Samsung אזי אולי תהפוך לנפוצה. כיצרן עצמאי של מוצר שנראה כרגע לפחות כמוצר נישה יקר בעל שימושיות מוגבלת יקשה על Light להתחרות עם ענקים כמו Nikon, Canon Sony.

גם מצלמת ה-Lightfield של Lytro עשתה הרבה גלים בזמנו, עברה הסבה זריזה מדגם שהיה בגדר צעצוע לדגם ״מקצועי״ במחיר של $1300 שככל הידוע לי איננו מהוה להיט מכירות. נראה שהיכולת לשנות את עומק השדה לאחר הצילום אינו גורם איכות המושך את רוב המשתמשים, ואילו ביצועי המצלמה רחוקים מלספק את הדרישות של צלמים מקצועיים.

Lytro Illum , מתוך אתר היצרן

דוגמא נוספת ל״מצלמות עתיד״ שלא כל כך הפכו לכאלה הן מצלמות התוסף לסמראטפון כמו המצלמה של DxO אותה סקרתי בפוסט מס׳ 35 וכן פתרונות דומים של Sony ושל Olympus.

עוד על הקשר המענין בין טכנולוגיה לחברה תוכלו לקרוא בפוסטים מס׳ 22-23 בבלוג זה.

הדוגמא הטובה ביותר ל״מצלמת עתיד״ שהצליחה בגדול היא המצלמה הנמצאת בסמארטפון של כמעט כל אחת ואחד מאיתנו. רק מוצר שמספק פתרון איכותי במחיר הנתפש כהוגן ע״י רוב המשתמשים יצליח. ה-Light L16, עם כל הכבוד (ויש כבוד) לחדשנות הטכנולוגית הגלומה בה איננה מספקת תמורה אותה רוב הצרכנים יתפשו כמספקת.

עדכון 17.10.15: ראיון מענין שנערך עם מנכ״ל Light ובו נחשף המבנה הפנימי של המצלמה ניתן לראות כאן.

עדכון 8.12.16: בסרטון המתאר אתהתכונות היחודיות של L-16 אפשר לצפות כאן

עדכון 15.7.17: L-16 נמסרת ללקוחות הראשונים

עדכון 2.8.17: Light מאפשרים בפעם הראשונה הורדת קבצי JPG שצולמו ב-L-16.
פוסט מס׳ 104 שיפורסם בקרוב סוקר את התרשמותי מקבצים אלו.

עדכון 14.6.20: Light כבר לא בעסקי הצילום…

עדכון 27.1.23: שנים לאחר סגירת החברה, מישהו נזכר במצלמה המקורית של Lytro

עדכון 25.11.23: מאמר וסרטון הסוקרים את תולדותיה וקורותיה של חברת Light

הערות, הארות ושאלות יתקבלו בברכה!

50. טכנולוגיות תאורה לצילום חלק ג: המבזק האלקטרוני

הגענו לפוסט מס׳ 50, העוסק בעקרונות הפעולה ובישומים של מבזק אלקטרוני.

המבזק הראשון הומצא בשנת 1899 ע״י Joshua Cohen: הפטנט שלו תאר שיטה להצתת אבקת הבזקה מבוססת מגנזיום באמצעות חוט להט שחובר לסוללה. עוד קודם לכן השתמשו צלמים בשיטות שונות להצתת האבקה.בשנת 1905 החל השימוש בנורות הבזקה שכללו חוט מגנזיום בתוך שפופרת ממולאת בחמצן. היה צורך להחליף נורה לאחר כל הבזקה:בשנות ה- 60 של המאה ה-20 פיתחה Kodak את קוביית המבזק Flash Cube שאפשרה 4 הבזקות ללא צורך בהחלפת נורה:בהמשך פותח גם ה- Flip Flash שכלל יותר נורות:

צלמים מקצועיים המשיכו להשתמש במבזקי נורות שדרשו החלפת הנורה לאחר כל הבזקה:

כמובן שהעיסוק המתמיד בהחלפת הנורות היה לא נוח, לא איפשר צילום מהיר והיה כרוך בעלות גבוהה.

הממציא שמצא את הפתרון לבניית מבזק רב שימושי שאינו מצריך החלפת נורה היה

Prof. Herold (Dock) Edgerton מאוניברסיטת MIT בארה״ב בשנות ה-30 של המאה העשרים.

סרטון קצר המתאר את המצאתו אפשר לראות כאן.

דף מתוך בקשה לפטנט של Edgerton למבזק נייד, 1944 ודף מתוך יומן המעבדה שלו, 25.3.30.

אחד המאפיינים הבולטים של המבזק האלקטרוני הוא יכולתו להקפיא תנועה עקב זמן ההבזקה הקצר. Edgerton יצר צילומים רבים בתחום זה שהפכו לצילומים איקוניים :

המבזק האלקטרוני מבוסס על קבל הפורק אנרגיה חשמלית במתח גבוה לתוך שפופרת התפרקות בה נוצר הבזק אור בעוצמה גבוהה ובאיכות ספקטרלית של אור יום:

פריקת המטען מן הקבל לשפופרת ההבזקה יוצרת עוצמת אור שעוצמתה מגיעה לשיאה תוך זמן קצר ולאחר מכן דועכת לאורך זמן ארוך יותר:

T0.5 מוגדר כזמן, באלפיות השניה, בו המבזק מגיע ל-50% מהעוצמה המירבית. T0.1 מוגדר כזמן, באלפיות השניה, בו המבזק יורד ל10% מעוצמתו המירבית. נתונים אלו חשובים לצורך הבנת יכולתו של המבזק להקפיא תנועה.

עוצמה של מבזק אלקטרוני נמדדת ביחידות של הספק חשמלי: Watts/Sec או Joule. עם זאת חשוב להבין כי עצמת האור שתגיע לנושא קשורה גם לסוג השפופרת, לרפלקטור ואביזרים נוספים (כמו מטריה או כוורת) המורכבים לפניה.

ניתן להגדיר את עוצמת המבזק גם באמצעות הביטוי ״מספר מנחה״ Guide Number הקושר את ההספק החשמלי לצמצם ולמרחק הנושא מן המבזק:
GN=Distance X f Number

לדוגמא, הכפלת המספר המנחה משמעותה שניתן לצלם את הנושא במרחק כפול באותו הצמצם או מאותו המרחק בצמצם אחד סגור יותר או שניתן להוריד את רגישות החיישן (ISO) בהתאם.
הכפלת המספר המנחה דורשת X4 עוצמה מאחר ועוצמת האור נופלת עם המרחק בריבוע בהתאם לחוק הריבועים ההפוכים.
המספר המנחה קשור ליחידות המרחק (רגל Feet או מטר) וישתנה בהתאם ליחידות שבשימוש. כמו כן הוא קשור למהירות (רגישות) חיישן התמונה או סרט הצילום: כל מספר מנחה נכון למהירות ISO נתונה.
לדוגמא, מספר מנחה של 45 במטר ל- ISO 100 משמעותו שניתן לצלם נושא הנמצא במרחק של 10 מ׳ בצמצם 4.5 או לחילופין ניתן לצלם נושא במרחק של 5 מ׳ בצמצם 9.
המספר המנחה הוא הערכה בלבד מאחר ולמעשה תאורת המבזק ממוקדת ואיננה מתנהגת כמו מקור אור מפוזר. כמו כן, מערכות מדידת האור TTL (דרך העדשה) מייתרות למעשה את השימוש ב-GN.

סוגי מבזקים:

שיקולים בבחירת מבזקי אולפן:

Monolight או מרכזיה? מעבר לשיקולי עוצמה ומחיר כדי לכוון יחידות ML יש להגיע פיסית ליחידה בעוד שבמערכת מרכזיה השליטה בכל הראשים נעשית מן המרכזיה (למעט כיוון ומרחק). עם זאת, במצבים הדורשים מספר רב של ראשים ובמרחקים גדולים מן המצלמה אין תחליף ל-ML.
כמה ראשים? בד״כ אין צורך ביותר מ-4 ראשים. במצבים בהם יש להאיר אזורים נרחבים עשוי להתעורר צורך ביותר יחידות.
יקר או זול? You Get What You Pay For. מבזקים זולים אינם משתלמים בד״כ וביצועיהם נחותים.
איזו עוצמה? לאולפנים קטנים 200W/Sec יספיקו, לגדולים יותר 400-500. לחללים גדולים במיוחד עם תקרות גבוהות יהיה צורך בעוצמה גבוהה יותר.
יכולת הפחתת העוצמה: זו תכונה חשובה מאד להתאמת המבזק לעוצמת התאורה הקיימת.
משך ההבזקה: ככל שעוצמת המבזק גדולה יותר משך ההבזקה ארוך יותר. הבזקה ארוכה עשוייה להוות בעיה בצילום של נושאים הנעים במהירות, כמו רקדנים או מכונות.
זמן המחזור: זהו משך הזמן העובר בין סוף ההבזקה הראשונה לתחילת השנייה. כלומר, כמה מהר המבזק מוכן להבזיק שוב במלוא העוצמה. מבזקים איטיים הופכים את חיי הצלם לסיוט ועשויים לגרום לפספוס צילום טוב. האפשרות לקבלת חיווי חזותי וקולי למצב Ready הניתנים לכיבוי בנפרד חשובה.
אופן חיבור האביזרים למבזק, מגוון האביזרים ומחירם: אין תקן לענין זה ולכל יצרן שיטת חיבור שונה. מגוןן האבזירים, קלות הרכבתם, איכותם ומחירם משתנים מאד.
Modeling Light: תאורת טנגסטן המובנית לראש המבזק ומאפשרת סימולציה של התאורה לפני ההבזקה ולאורך זמן. הימצאות אפשרות זאת, עצמת הנורה, אורך חייה, מחירה והאפשרות לשלוט בעוצמתה כמו בנורת ההבזקה הם גורמים משמעותיים ביותר.
נורת ההבזקה: האם ניתן להחליפה לבד או יש צורך בטכנאי? אורך החיים ומחיר הנורה גם הן גורמים חשובים. מהי טמפ׳ הצבע של הנורה? האם היא קבועה בין הבזקות ולאורך זמן? האם יש סטייה בעצמת ההבזקה בין הבזקות ולאורך זמן?
מהן האפשרויות להפעלת המבזק: כבל Sync (סטנדרטי או מיוחד?) IR, רדיו?
התחממות: כמה הבזקות רצופות ניתן לבצע? תוך כמה זמן המבזק מתקרר? כיצד משפיעה התקנת אביזרים על התחממות המבזק?

תאום (Sync) בין סגר מישור המוקד לבין המבזק:

במצלמות עם סגר מישור המוקד, הנע, בד״כ מלמעלה למטה, חייב להיות סינכרון בין מהירות הסגר לבין הבזקת המבזק. אם המבזק מבזיק כאשר הסגר איננו פתוח לגמרי חלק מן המסגרת יוחשך ולא יחשף, כפי שניתן לראות בדוגמאות הבאות. הבעיה איננה קיימת במצלמות עם סגר עלים (או אם משתמשים בעדשה בעלת סגר עלים מובנה בתוכה ומנטרלים את סגר מישור המוקד שבמצלמה, כפי שניתן לעשות במצלמות בפורמט בינוני).

סרטון קצר בנושא זה תוכלו למצוא כאן.

קיימים בשוק אביזרים רבים להרכבה על מבזקים לצורך שינוי איכות האור, בד״כ כדי לרכך את האור הקשה של המבזק הישיר.

אחת התופעות האפייניות לשימוש במבזק ישיר היא תופעת העין האדומה (בבני אדם) או הכחולה (בכלבים) הנובעת מהחזרת אור מתוך העין כאשר המבזק מאיר ישירות לתוכה.

מדידת אור עם מבזק

קיימות 6 שיטות עיקריות למדידת אור בעבודה עם מבזק:

שיטת ניסוי וטעיה: חיפוש הצמצם הנכון ע״י ביצוע סדרת חשיפות באופן ידני
מדידה אוטומטית באמצעות חיישן הנמצא על המבזק – ללא קשר למצלמה
מדידת TTL: דרך העדשה, אפשרי עם מבזקים יעודיים. האור החוזר מן הנושא נמדד תוך כדי החשיפה. המצלמה תפסיק את החשיפה כאשר הושגה החשיפה האופטימאלית.
מדידת TTL מתקדמת (A-TTL): במצב זה מתבצעת חשיפה מוקדמת (Pre Flash) כדי לבדוק את מרחק הנושא מן המצלמה ולקבוע את הצמצם בהתאם. ההבזקה המוקדמת מתבצעת כאשר כפתור המחשף לחוץ למחצה. בשימוש במדידה זו במצב Program נעשית השוואה בין תוצאות מדידת האור של המבזק לאור הקיים והמצלמה בוחרת את הצמצם הסגור ביותר האפשרי כדי לקבל עומק שדה מירבי.
מדידת TTL מוערכת (Evaluative TTL): במדידה זו ההבזקה המוקדמת מתרחשת ממש לפני פתיחת הסגר ולא במצב חצי לחיצה ולא כאשר מתבצעת מדידת האור הקיים (Ambient). מדידה זו היא המדוייקת ביותר.
שימוש במד חשיפה למבזק (לא מקובל ולמעשה לא נחוץ בצילום דיגיטלי אלא לצורך בדיקת עצמת האור באזורים שונים בנושא).

אחד היתרונות של המבזק האקלטרוני היא היכולת לשלב אותו בקלות עם אור יום:

ניתן לשנות את סינכרון המבזק עם וילונות סגר מישור המוקד וליצור שילובים שונים של אור קיים ותאורת המבזק בחשיפה קצרה Fast (High Speed) Sync
ובחשיפה ארוכה Slow Sync.

סגר מישור המוקד כולל בד״כ שני וילונות, האחד מתחיל את החשיפה והשני מסיים אותה. במצלמות רבות קיימת האפשרות לבחור מתי יבזיק המבזק: בתחילת החשיפה או בסופה.

הבזקה לפני תחילת החשיפה נקראת Front (First) Curtain Sync

הבזקה בסוף החשיפה נקראת Rear (Second) Curtain Sync

זהו, תם ונשלם פוסט מס׳ 50. קצת ארוך, אבל אני מקווה שמועיל.

שאלות, הערות והארות יתקבלו בברכה.

עדכון 8.12.23: עם יציאתה הצפויה לשוק של המצלמה Sony A9 III, בעלת סגר גלובלי המגיע לזמן חשיפה פנומנלי של 1/80000 שניה חשוב להבין את המושג Flash Duration (משך ההבזקה) הנזכר לעיל. סקירה על הקשר של מושג זה ל- Sony A9 III ניתן לקרוא כאן

49. טכנולוגיות תאורה לצילום חלק ב: סוגי תאורה

בחלק ב של טכנולוגיות התאורה נדון בסוגים שונים של אמצעי תאורה, בהיסטוריה של התפתחות טכנולוגיות התאורה ונסקור את עקרונות הפעולה של נורות טנגסטן וטנגסטן הלוגן, הנורה הפלורסנטית, תאורת HMI, תאורת LED ונסיים בעקרונות הפעולה של המבזק האלקטרוני. הרחבה בנושא אחרון זה תהיה בחלק ג.

נתחיל באיור המתאר את התפתחות טכנולוגיות התאורה לאורך השנים:

סרטון קצר המתאר את ההיסטוריה של התפתחות התאורה תוכלו למצוא כאן. מקור: qdvision.

הדורות הראשונים של הצלמים נאלצו להסתפק באור השמש ולעיתים השתמשו באבקת הבזקה.
למעשה, כבר Talbot לקראת אמצע שנות ה-40 של המאה ה- 19 השתמש באבקת הבזקה.

פרסומת למתקן להצתת אבקת הבזקה עם טבלת החשיפה של חב׳ Agfa, משנת 1887:

סטודיו לצילום עם חלון אור צפוני נחשב שנים רבות לסטודיו המועדף על צלמים רבים.

גם כיום צילום באור יום טבעי מועדף ע״י צלמים רבים. ניתן לשלב אור יום טבעי עם אמצעי תאורה מלאכותית כמו מבזקי אולפן.

באמצע המאה ה-18 היה מקובל להאיר תיאטראות ואולמות קונצרטים בפנסים שנקראו Lime Light שהיו מבוססים על שריפת סיד (Lime) בנוכחות חמצן ומימן. לאור הסרבול והסיכון הרב שהיה כרוך בהפעלת פנסים מסוג זה רק צלמים מעטים השתמשו בהם. עד היום נהוג להשתמש בביטוי: Under The Lime Light כתאור למישהו או משהו הנמצא במרכז ההתענינות.

עם פיתוח רשת החשמל ונורת הטנגסטן השימושית ע״י אדיסון בסוף המאה ה-19 החלו צלמים להשתמש במה שנקרא בשפה המקצועית ״תאורה חמה״: תאורת הטנגסטן היא בעלת ספקטרום רציף, כמו אור השמש, צבע האור שהיא מפיקה תלוי במתח החשמלי הזורם דרכה (ככל שהמתח גבוה טמפ׳ הצבע עולה, דבר המקשה על השימוש בה בצילום צבע, בעיקר עם סרטי צילום).

טמפ׳ הצבע הבסיסית המקובלת היתה 3200K (נורות Type A) או 3400K (נורות Type B), ויוצרו סרטי צילום בעלי רגישות צבעונית בהתאם. על מנת להשתמש בתאורה זו עם סרטי צילום המיועדים לאור יום היה צורך להשתמש במסנן כחול שגרם לירידה של כשני צמצמים בעצמת האור.

מבנה של נורת טנגסטן: עקרון הפעולה מבוסס על חימום באמצעות התנגדות חשמלית בואקום (ריק).

מן העקומה הספקטרלית ניתן לראות כי תאורת הטנגסטן עשירה באדום-צהוב ועניה בכחול, לעומת אור יום סטנדרטי המכיל כמויות שוות של אדום, כחול וירוק.

תאורת הטנגסטן הלוגן שפותחה במקור כבר ב- 1882 היגיעה לבשלות טכנית ומסחרית בשנות ה- 60 של המאה ה-20. הוספת גז הלוגן לשפופרת הנורה מונעת את השחרת הדופן הפנימית שלה (כתוצאה מאידוי פילמנט הטנגסטן) במחיר של פליטת חום גבוהה יותר שחייבה החלפת שפופרת הזכוכית הרגילה בקוורץ. בנורות מסוג זה המשולבות ברפקלטור ניתן לשלוט באיכות הצבעונית של האור באמצעות ציפוי הרפלקטור. עקרון הפעולה: חימום באמצעות התנגדות חשמלית בנוכחות גז הלוגן.

הנורה הפלורסנטית: התקני תאורה פלורסנטיים פותחו כבר ב- 1850 אולם הפכו מסחריים רק בשנות ה- 30 של המאה העשרים. סוג תאורה זה לא נקלט בתחום הצילום למרות נצילותו החשמלית הטובה יותר לעומת נורות טנגסטן מאחר וזהו מקור אור מפוזר שקשה מאד לשלוט בו. גם איכותו הצבעונית בעייתית היות והספקטרום שלו אינו רציף. עקרון הפעולה: פריקה חשמלית ופלורסנציה: ניצוץ הנוצר בין 2 אלקטרודות גורם ליינון של אדי כספית הממלאים את השפופרת. כתוצאה מכך נפלטות קרני אור UV הגורמות לפליטת אור נראה כאשר הן מגיבות עם הציפוי הזרחני של פנים השפופרת. חשוב לציין גם שנורות אלו מהוות מפגע סביבתי עקב התכולה של אדי כספית המשתחררים לאויר במקרה של שבר ונוכחות הציפוי הזרחני של פנים השפופרת.
כיום משתמשים לצרכי תאורה ביתית בנורות פלורסנטיות כתחליף לנורות הטנגסטן המקוריות, אבל נורות אלו אינן מתאימות לצילום. קיימות נורות פלורסנטיות בעלות ערך CRI גבוה המשמשות בביתני צפייה לבקרת איכות בתחום ההדפסה המקצועית.

מבנה שפופרת פלורסנטית:

עקומה ספקטרלית של נורה פלורסנטית:

סוגים שונים של שפופרות פלורסנטיות:

טמפ׳ צבע של נורות פלורסנטיות:

תאורת LED: בשנים האחרונות פותחו אמצעי תאורה מבוססי LED: Light Emitting Diode.
זו טכנולוגיה הידועה כבר משנות ה- 70 של המאה ה-20 (הומצאה בשנות ה-20) המתאימה גם לצילום סטילס וגם לוידאו, הסינרגיה שהתפתחה בין שני התחומים בשנים האחרונות מעודדת מאד את המעבר לשימוש בתאורת LED שהופכת טובה וזולה יותר. לתאורת LED ניצולת אנרגטית גבוהה מאד של כ- 70%. עקרון הפעולה מבוסס על Electro Luminescence: פליטת אור בעקבות מעבר של זרם חזק או שדה חשמלי בחמרים מסויימים.

מבנה של LED ועקומה ספקטרלית:

טמפ׳ צבע של LED:

מערכי LED לצילום סטילס ולוידאו:

תאורת HMI

סוג תאורה זה מגיע מתחום הקולנוע: HMI: Hydrargyrum, Medium Arc Iodide. פרוש המילה Hydrargyrum בלטינית הוא כספית. טכנולוגיה זו פותחה ע״י Osram ומבוססת על אדי כספית והלוגן בתוך שפופרת קוורץ. בניגוד לנורות טנגסטן וטנגסטן הלוגן בהן האור נפלט עקב התלהטות של חוט להט, בנורות HMI האור נפלט מתערובת הגזים שבשפופרת. לתאורת HMI טמפ׳ צבע של אור יום ועצמה חזקה ביותר דבר העושה אותה מתאימה להארת שטחים גדולים, (כמו לדוגמא בסטים של צילומים לקולנוע) עם זאת, מחיר הנורות גבוה מאד, אורך חייהן קצר והן רגישות למכות. בשנים האחרונות הופיעו בשוק מספר דגמים של פנסי HMI לצילום סטילס ולוידאו כאחד אולם מחיריהם עדיין גבוהים מאד ביחס לטכנולוגיות תאורה אחרות. עקרון פעולה: פריקה חשמלית.

מבנה של שפופרת HMI:

נורה ופנסי HMI:

מבזק אלקטרוני

טכנולוגיית המבזק האלקטרוני שפותחה בשנת 1930 ע״י Edgerton כבשה בסערה את עולם הצילום והפכה לנפוצה ביותר לכל השימושים בכל הגדלים וההספקים, ממבזקים זעירים המובנים לתוך המצלמה ועד יחידות סטודיו גדולות וחזקות. טמפ׳ הצבע של אור המבזק היא כשל אור יום 5000-5500K עובדה העושה את המבזק מתאים לצילום בצבע ולשילוב אור יום עם תאורת מבזק ללא צורך במסננים. עקרון הפעולה: פריקה חשמלית.

דיון מורחב בעקרונות הפעולה, המאפיינים והישומים של מבזק אלקטרוני יסקרו בנפרד בחלק ג.

השוואה בין התכונות והמאפיינים של טכנולוגיות התאורה השונות:

השוואה בין טכנולוגיות התאורה השונות:

אור יום:
יתרונות: עצמה גבוהה, חופשי, ללא עלות. מגוון רחב של אפקטים, הרכב ספקטרלי אידיאלי.
חסרונות: תלות בעונות השנה, שינויים במהלך היממה, תלות במזג האויר, הרכב ספקטרלי משתנה.

טנגסטן:
יתרונות: הנורה מחוברת ישירות לרשת החשמל, נורות זולות יחסית, אין תלות בעונות השנה ובשעות היממה, מאפשר צילום בשעות החשיכה.
חסרונות: צריכת חשמל גבוהה, טמפ׳ צבע משתנה עם שינויי המתח וגיל הנורה, פליטת חום גבוהה, נצילות אנרגטית נמוכה ולכן עצמה נמוכה יחסית הגורמת לצורך בחשיפות ארוכות, דרוש WB מתאים, מהבהב.

HMI:
יתרונות: אור יציב וקבוע, טמפ׳ צבע יציבה, אין הבהוב תלוי רשת, פליטת חום נמוכה יחסית, איכות ספקטרלית של אור יום, מתאים לסטילס (סרט+דיגיטלי), וידאו וקולנוע (סרט+דיגיטלי), ניתן לשימוש במשולב עם מבזק אלקטרוני ואור שמש.
חסרונות: מחייב מערכת בקרה יקרה, אורך חיים קצר, רגישות מכנית.

מבזק אלקטרוני:
יתרונות: אור קבוע ויציב, טמפ׳ צבע איננה תלויה בעוצמה, צריכת חשמל נמוכה, יעילות אנרגטית גבוהה, פליטת חום נמוכה, מאפשר זמני חשיפה קצרים מאד, ניתן להפעלה מסוללות, ניתן לשימוש יחד עם אור יום ותאורת HMI, בשימוש עם סרטי צילום איננו סובל מסטייה מחוק הגומלין.
חסרונות: דרוש ספק כח, ליחידות סטודיו דרושה תאורת כיוון (Modeling Light), יקר יחסית לרכישה, איננו מתאים לוידאו. פולט UV ו- IR.

LED:
יתרונות: אור קבוע ויציב, ניתן לשינוי לכל טמפ׳ צבע דרושה, יעילות אנרגטית גבוהה מאד, פליטת חום נמוכה מאד, אינו פולט UV ו- IR. ניתן לישום במארזים קטנים וקלים, צריכת חשמל נמוכה, מתאים להפעלה מסוללות, מתאים לשימוש בסטילס ובוידאו, ניתן לשימוש בשילוב מקורות אור אחרים באותה טמפ׳ צבע.
חסרונות: חלש יחסית, אור קשה וקשה למיקוד מאחר ונוצר ע״י ריבוי מקורות זעירים.

הסבר, מתחום הקולנוע, על היתרונות והחסרונות של תאורת LED.

ולסיום, סרטון מצויין הסוקר ומשווה בין טכנולוגיות התאורה השונות.

עדכון 16.02.16: מאמר מעניין העוסק בהשוואת העוצמה של סוגי תאורה שונים. מיועד בעיקר לעוסקים בקולנוע וטלוויזיה אולם יחכים גם צלמי סטילס.

הערות, הארות ושאלות יתקבלו בברכה!

גבי

48. טכנולוגיות תאורה לצילום, חלק א: מבוא לאור ותאורה

הגיע הזמן לחזור שוב ליסודות. בסדרת הפוסטים הבאה אסקור מספר טכנולוגיות נפוצות לתאורה בצילום עם התמקדות בעקרונות הפעולה של מבזק אלקטרוני ויישומים של מבזק אלקטרוני. החומר הינו ברמה למתקדמים, ומתאים לסטודנטים לצילום בתכניות לימוד אקדמיות ולחובבים המעונינים להרחיב את הידע הטכני שלהם.

להלן רשימת הנושאים, לפי מספר הפוסט בו יופיעו:

פוסט מס׳ 48: טכנולוגיות תאורה לצילום, חלק א: מבוא לאור ותאורה

מהו אור? תורת הגלים, אנרגיה אלקטרומגנטית, שדה חשמלי, שדה מגנטי, אורך גל, תדר, משרעת, תאוריית הקוואנטים, פוטונים.

יצירת אור: שריפה, חימום בוואקום, ניצוץ- קשת חשמלית, פריקה חשמלית, הארה, הארה אלקטרונית,

איכות צבעונית של אור, עקומה ספקטרלית, טמפ׳ צבע, ספקטרום רציף ולא רציף, טמפ׳ צבע מקבילה, CRI, חוק הריבועים ההפוכים.

יחידות של אור: עצמת הארה, שטף האור, אור נופל ואור חוזר.

פוסט מס׳ 49: טכנולוגיות תאורה לצילום חלק ב: סוגי תאורה, המבזק האלקטרוני

היסטוריה של התפתחות טכנולוגיות התאורה: נורות טנגסטן וטנגסטן הלוגן, נורה פלורסנטית, LED, HMI, מבזק אלקטרוני.

היסטוריה של התפתחות המבזק, מבנה מבזק אלקטרוני, שפופרת ההבזקה, סוגי שפופרות, פריקת המטען, משך ההבזקה, עצמת האור, GN.

סוגי מבזקים, שיקולים בבחירת מבזקי סטודיו

פוסט מס׳ 50: טכנולוגיות תאורה לצילום, חלק ג: ישומי מבזק אלקטרוני

סינכרוניזציה של מבזק עם סגר מישור המוקד

ישומי מבזק: אור ישיר, אור מילוי, אור מוחזר, שילוב מבזק עם אור יום, עין אדומה, מפזרי אור, הפעלה מרחוק.

מדידת אור עם מבזק

Fast Sync, Slow Sync, Rear Curtain Sync, Front Curtain Sync

שליטה בצבעוניות, שימוש בג׳לים

Strobe

כפי שאתם רואים מדובר בלא מעט חומר, אז ניגש לחלק הראשון העוסק במבוא לאור ותאורה. קצת פיסיקה, לא לחשוש, הכל יוסבר באופן ברור ופשוט!

הצילום הראשון של נייפס מ-1826 נוצר לאחר כ- 8 שעות חשיפה לאור השמש. מאז ועד היום אור השמש מהווה מקור אור מענין, מסתורי, תמיד בזרימה ומשתנה כל הזמן ובכל מקום.

סרטון Time Lapse נחמד המתאר את השתנות האור לאורך עונות השנה תוכלו לראות כאן.

עם זאת, אחד החסרונות העיקריים של אור השמש הוא חוסר האפשרות לשלוט בו: מזג האויר, שעת היום, עונות השנה ושלל גורמים נוספים גורמים לאור השמש להיות בלתי צפוי. פעמים רבות התנהגות זו צופנת בחובה אפשרויות חזותיות רבות לצילום אולם במקרים רבים דרושים לצלם תנאי צילום ידועים ונשלטים. לכן, מאז המצאת הצילום שאפו צלמים לפתח מקורות אור מלאכותיים בעלי תכונות דומות לאור השמש אולם ניתנים לשליטה מוחלטת של הצלם. בסופו של דבר, בבסיס כל צילום טוב עומדת השליטה באור ובתאורה.

מהו אור?

לשאלה זו אין תשובה פשוטה ונחוצות שתי תאוריות פיסיקליות מקובלות על מנת לענות עליה: תאוריית הגלים ותאוריית הקוואנטים.

האור הנראה הוא חלק צר מתחום רחב של גלים אלקטרומגנטיים אותו אנו מסוגלים לחוש באמצעות מערכת הראייה האנושית.

אנרגיה אלקטרומגנטית נוצרת כאשר אלקטרונים המקיפים את גרעין האטום חוזרים למסלול קרוב יותר לגרעין לאחר שאנרגיה ממקור חיצוני הרחיקה אותם ממנו. בתהליך החזרה למסלול הקרוב יותר לגרעין נפלטת אנרגיה הנקראת אנרגיה אלקטרומגנטית. אחד המופעים של אנרגיה זו הוא האור הנראה.

מקור: Wikipedia

אלקטרון העולה ויורד בין מסלולים המקיפים את גרעין האטום נקרא אלקטרון רוטט. במהלך המעבר בין המצבים האנרגטיים האלקטרון יוצר שדה חשמלי. כל שינוי בשדה החשמלי משפיע גם על השדה המגנטי ולכן האנרגיה המשתחררת בתהליך נקראת אנרגיה אלקטרומגנטית.

השינויים בשדה החשמלי גורמים לשינוי תזזיתי בשדה המגנטי המתפשט לכל הכיוונים. זוהי למעשה הקרינה האלקטרומגנטית הנעה כגל, בעל אורך גל נתון ותדר נתון.

אורך הגל תלוי בתדר שלו (מספר הפעמים בשניה בהם הוא עולה ויורד), האנרגיה פרופורציונלית לתדר: ככל שאורך הגל קצר יותר האנרגיה גבוהה יותר ולהפך. אורך הגל משפיע על תחושת הצבע שלנו: אור באורך גל של 400 ננומטר (ננו מטר = עשר בחזקת מינוס 9 של המטר) גורם לתחושה אותה אנו מכנים ״כחול״ ואילו אור באורך גל של 500 ננומטר גורם לתחושה אותה אנו מכנים ירוק. גובה הגל נקרא משרעת (Amplitude) וקובע את עצמת הגל, הבאה לידי ביטוי באור הנראה כבהיקות (Luminosity) שלו.

מקור: Wikipedia

בכוחה של תאוריית הגלים להסביר תופעות רבות הקשורות לאור אולם היא נכשלת בהסברת תופעות רבות אחרות. לצורך כך מגייסים את תאוריית הקוואנטים (מנות) שפותחה ע״י אלברט אינשטיין בראשית המאה העשרים. עפ״י תאוריית הקוואנטים האור מורכב מ״מנות״ קטנות של אנרגיה במסה קבועה. מנות אלו נקראות פוטונים (Photons).

כיצד נוצר פוטון?

גרעין האטום מורכב מפרוטונים כבדים בעלי מטען חשמלי חיובי ומנויטרונים חסרי מטען. אלקטרונים טעונים במטען שלילי (שמסתם היא 1/2000 מזו של פרוטון) סובבים את הגרעין. בתנאים מסויימים עשוי פרוטון לאבד את מטענו ולהפוך לניוטרון. תהליך זה, הנקרא בשם התפוררות בטא גורם ליצירת עוד שני חלקיקים קלי משקל: הנויטרינו (שהוא אלקטרון חסר מטען) והפוזיטרון (שהוא אלקטרון בעל מטען חיובי). הימצאותם של חלקיקים אלו הוכחה בניסויים רבים.

כאשר פוזיטרון (בעל מטען חיובי) פוגש אלקטרון רגיל (בעל מטען שלילי) המטענים הנגדיים מבטלים זה את זה. המסה המזערית של שני החלקיקים נעלמת והופכת לאנרגיה. אנרגיה זו באה לידי ביטוי כשני פוטונים (מנות) של אור בתהליך הידוע כ״השמדה הדדית״ (Mutual Annihilation).

תהליך זה הינו הפיך: כאשר קרינה אלקטרומגנטית מגיעה לסביבתו של גרעין האטום בכוחה לשחרר אלקטרון ופוזיטרון. תהליך היצירה ההדדית ממיר שני פוטונים לזוגות המקוריים של אלקטרון-פוזיטרון.

כיצד ניתן ליצור אור?

ע״י שריפה בנוכחות חמצן: להבה מחומר הניתן לשריפה: נרות, מנורות שמן, גפרורים, סרט מגנזיום, אבקת הבזקה, נורות הבזקה ועוד. חסרונות: חום, עשן, ריח ויעילות אנרגטית נמוכה מאד (כלומר רוב האנרגיה מתבזבזת ולא באה לידי ביטוי כאור).
חימום בוואקום (ריק): פילמנט פחם או טנגסטן בנורות להט (Incandescent Lamp) חשמליות. חסרונות: חום, אורך חיים קצר, יעילות אנרגטית נמוכה. נורת להט המבוססת על פילמנט (חוט) טנגסטן בתוך שפופרת ריק. מקור: Amazon
ע״י ניצוץ או קשת חשמלית: קשת פחם. העברת מתח גבוה בגליל פחם דק.
פריקה חשמלית (Discharge): בגז או אדי מתכת, מבזק אלקטרוני, נורה פלורסנטית, HMI
הארה (Luminesence): זרחן, נורות אדי נתרן וכספית
הארה אלקטרונית Electro Luminesence :LED
מושגי יסוד בתאורה: מקורות האור השונים נבדלים זה מזה במספר תכונות, הנגזרות מאופן יצירת האור ומגורמים נוספים.איכות צבעונית (Spectral Quality): הקרינה מרוב מקורות האור הינה תערובת של אור באורכי גל שונים. הגוון של האור או איכותו הצבעונית משתנה בהתאם להתפלגות האנרגיה בכל אורך גל בספקטרום. רוב מקורות האור לצילום יוצרים אור הנקרא ״אור לבן״: זהו מושג מעורפל, הרומז לכך שמבחינה חזותית לא חסר באור הרכב מסויים של אורכי גל, אולם אינו מציין שום הגדרה מדוייקת של הצבע. קיימים סוגים רבים של ״אור לבן״ השונים בהרכבם הספקטרלי מזה של אור היום בצהריים הנחשב לאור לבן קלאסי.
עקב התופעה הנקראת הסתגלות (Color Constancy) אין הדבר מהווה בעיה עבורנו בחיי היום יום: העין נוטה להסתגל לכל מקור תאורה ולראות אותו כלבן אולם אמצעי הצילום השונים אינם מתנהגים כך. ניתן לתאר את התכונות הצבעוניות של מקור אור באמצעות עקומה ספקטרלית המתארת את העוצמה היחסית של כל אורך גל על פני הספקטרום הנראה.להלן עקומות ספקטרליות של מספר מקורות אור המשמשים לצילום:

טמפ׳ צבע (Color Temp): בצילום, האופן המועדף לתאור התכונות הצבעוניות של מקור אור הוא באמצעות המושג טמפ׳ צבע. מושג זה מוגדר באמצעות מה שנקרא בפיסיקה ״גוף שחור״ (Black Body): גוף הפולט קרינה אך ורק כתלות בטמפ׳ שלו ולא בסוג או אופי החומר ממנו הוא עשוי. הגוף השחור נקרא גם ״מקרן מושלם״ (Perfect Radiator) היות והוא פולט את כל האנרגיה שקלט.
אם כך, טמפ׳ הצבע של מקור אור מוגדרת כטמפ׳ בה הגוף השחור יפלוט אור בהרכב ספקטרלי זהה לזה שפולט מקור האור אליו אנו רוצים להשוות אותו.
טמפ׳ צבע נמדדת בסולם מעלות קלווין (Kelvin) בו האפס הוא 273- מעלות צלזיוס, נקודה הידועה כאפס המוחלט.
לדוגמא, לאור יום סטנדרטי טמפ׳ צבע של 5500 מעלות קלווין: אם היינו מחממים את הגוף השחור לאותה טמפ׳ הוא יפלוט אור בעל הרכב ספקטרלי זהה לזה של אור יום.
לנורת טנגסטן ביתית טמפ׳ צבע של 2800 מעלות קלווין, כלומר יש לחמם את הגוף השחור לטמפ׳ זו כדי לקבל אור בעל התפלגות ספקטרלית זהה לזו של נורה מסוג זה. להלן טבלה המראה את טמפ׳ הצבע של מספר מקורות אור ואת ההרכב היחסי של האדום, הכחול והירוק בכל אחד מהם:

להלן טבלה המשווה את טמפ׳ הצבע של מספר מקורות אור לצילום:

טמפ׳ צבע מקבילה (Equivalent Color Temp): מונח זה משמש לצורך תאור האפיון הספקטרלי של מקורות אור אשר הספקטרום שלהם איננו רציף, בעיקר נורות פלורסנטיות. במקרה זה מקור האור איננו מתנהג כמו הגוף השחור אשר לו ספקטרום רציף ולכן אי אפשר להגדיר את איכותו הספקטרלית באמצעות המונח ״טמפ׳ צבע״: במקום זאת אנו מגדירים את המונח החלופי ״טמפ׳ צבע מקבילה״ ומציינים גם את מידת הקרבה של איכותו של האור לאיכות הספקטרלית של המקור אליו אנו משווים: לדוגמא, נורת פלורסנט מסוג Daylight, בעלת ערך CRI: Color Rendering Index של 90 הינה בעלת איכות ספקטרלית הקרובה ב-90% להרכבו הספקטרלי של אור יום רציף אמיתי.
חוק הריבועים ההפוכים (Inverse Square Law): עצמת האור נופלת עם המרחק בריבוע. כלומר: כאשר המרחק בין מקור האור לבין הנושא מוכפל, עצמת האור הנופלת על הנושא קטנה פי 4.
יחידות של אור
כל מקור אור שולח זרם של אנרגיה (פוטונים) לחלק או לכל הכיוונים בחלל. משתמשים ביחידות שונות למדידת אנרגיה זו. כצלמים, היחידות הרלבנטיות הן היחידה הבסיסית של עצמה (Intensity) ויחידות נוספות הנגזרות ממנה.
1. עצמת ההארה (Luminous Intensity, I): יחידה זו מודדת את הכח של מקור אור. כיום משתמשים ביחידה הנקראת נר (Candela, cd), שהיא 1/60 של האנרגיה הנפלטת מ- 1 סמ״ר של פלטינה המחוממת לנקודת ההתכה שלה. לדוגמא, הכח של נורת טנגסטן הוא 1cd לכל 0.5 וואט של הספק חשמלי, כלומר נורה בהספק של 100 וואט תפלוט אור בעצמת הארה 200cd.
ביחידה זו משתמשים גם כדי לציין את עצמת ההארה הנפלטת משטח מסויים, ביחידות של נר למ״ר cd/sq.m.
1Candela/sq.m = עצמת האור של משטח בעל החזר של 100% עליו נופל אור של 1Lux.
לדוגמא, עצמת האור הנפלטת מצג מחשב יכולה להגיע ל- 300 נר למ״ר.אור נופל ואור חוזר:
במדידת אור חוזר אנו מודדים בהיקות (Illumination). במדידת אור נופל אנו מודדים הארה (Luminance).
2. שטף האור (Luminance Flux): השטף האורי מתאר את זרימת האנרגיה המוקרנת ממקור אור ונמדד ביחידות הנקראות Lumen.
1Lumen הוא סה״כ השטף האורי שמקור אור בעל עצמת הארה של 1cd פולט לתוך חרוט (בעל מידות נתונות) בחלל.

3. לוקס Lux היא יחידת מידה בה משתמשים למדידת עצמת האור הנופל על האזור לו הוא מיועד. לוקס אחד הוא עצמת האור הנופל על משטח הקולט Lumen אחד למ״ר. לדוגמא, ביום שמש בהיר עצמת האור עשויה להגיע ל- 100,000 לוקס. באיצטדיון כדורגל מואר היטב תגיע עצמת האור ל- 1000 לוקס ובחדר ממוצע עצמת האור היא כ- 250 לוקס.

4. מאחר ובצילום יש חשיבות לא רק לעצמת האור אלא גם לזמן החשיפה, משתמשים ביחידות של Lux/Sec לוקס לשניה, כדי לתאר את עצמת האור המגיעה לאזור מסויים בשניה אחת.

עד כאן החלק הראשון בנושא זה. סקרנו את העקרונות עליהם מבוססים האור והתאורה, אופנים שונים של יצירת אור וכיצד מודדים אור.
בחלק הבא נתרכז במספר טכנולוגיות תאורה ובעיקר במבזק האלקטרוני.
שאלות, הארות והערות יתקבלו בברכה!

Camera & Photo Technology

על צילום, מצלמות, טכנולוגיה צילומית וכל מה שבינהם: הבלוג של גבי גולן