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

47. Canon הכריזה על חיישן תמונה עם 250MP ועל מצלמת DSLR עתידית עם 120MP

מזה יומייים אנו ״נהנים״ מסופת חול ואבק המספקת מראות עוצמתיים אבל למרבה הפלא לא שלפתי את המצלמה ולא צילמתי אפילו ״פריים״ אחד. מן הסתם אחת הסיבות לכך היא ההכרזה של Canon מלפני מספר ימים על חיישן תמונה חדש עם 250 מליון פיקסלים. ולי ב-Sony A7 המסכנה שלי יש רק 24 מליון פיקסלים…, פחות מעשירית מאשר בחיישן החדש.

אין אתר צילום וטכנולוגיה המכבד את עצמו שלא הקדיש לפחות מספר שורות להכרזה זו, אחרי הכל אין (כמעט) דבר שצלמים אוהבים יותר מאשר התיחסויות למרוץ המגפיקסלים הבלתי נגמר. אם כך, ולמרות שמספר הקוראים שלי לא מגיע אפילו לאלפית מזה של אתר ידוע כמו
DP Review (נראה שסופת האבק הביאה איתה גם פרץ כלשהו של רגשי נחיתות…) החלטתי שאין ברירה וגם עלי להתייחס כאן להכרזה זו.

על מנת לשים דברים בפרופורציות הראויות אזכיר כי בתחום הצילום המסחרי מלך המגפיקסלים הוא חיישן בפורמט בינוני בעל 80MP המשולב במצלמות בפורמט בינוני במחיר של $30-40,000 (כגון Phase One). חיישן זה, כנראה מתוצרת Teledyne-Dalsa פותח כבר לפני מספר שנים ונמצא בשימושם של צלמים הזקוקים לכושר ההפרדה הגבוה ולשאר גורמי האיכות המאפיינים מצלמות בפורמט בינוני. בתחום ה- DSLR מלכת המגפיקסלים היא ה- Canon 5DS ואחותה התאומה 5DSR עם 50MP בפורמט 24X36 מ״מ (Full Frame) כאשר ההבדל העיקרי ביניהן נובע מסוג מסנן ה-Anti Alias הנמצא לפני החיישן. אחריהן בסולם מתייצבת ה- Sony A7R II, מצלמה חסרת מראה עם 42MP גם היא מצויידת בחיישן בפורמט 24X36 מ״מ ואחריה ה- Nikon D810 עם חיישן באותו הפורמט אבל עם 36MP בלבד…

חשוב לציין ששיאניות המגפיקסלים של Canon, Nikon ו- Sony נמכרות במחיר שהוא כעשירית ממחירי הדגמים בפורמט הבינוני, כ- $3,500.

ובהמשך נמצא את כל שאר המצלמות, כל אחד יוכל למקם את המצלמה שלו במקום המתאים על סקלת המגפיקסלים ולהיות מרוצה, מי יותר ומי פחות.

בואו נזכור שהמדובר כאן על מספר הפיקסלים על חיישן יחיד בחשיפה אחת, לא על ביצוע מספר חשיפות עוקבות ו״תפירת״ הצילומים ולא על חיבור של מספר חיישנים ליצירת חיישן ענק או על סריקה. כמו כן קיימים מספר חיישנים גדולים בעלי מספר גבוה של פיקסלים לצרכים אסטרונומיים ולצילום אויר – תחום בפני עצמו.

Canon הוציאה הודעה לעיתונות הכוללת 2 צילומים, אחד של החיישן עצמו והשני של מצלמת הדגמה עם עדשה. הצילומים לפניכם:

בצילום העליון נראה שבב החיישן עצמו. בצילום התחתון נראית מצלמת הדגמה (למעשה קופסת מתכת עם השבב ומערכת האלקטרוניקה בתוכה) עם עדשה 35 מ״מ. מקור: http://www.canon.com/news/2015/sep07e.html

מספר גבוה כזה של פיקסלים דורש ״פינוי״ כמות מידע עצומה מן החיישן לצורך רישום הקובץ הנוצר. ואכן Canon טוענת שפיתחה יכולת לפרוק 1.25 מיליארד פיקסלים בשניה, וכי החיישן החדש מסוגל לצלם וידאו באיכות גבוהה פי 125 מאיכות HD הסטנדרטית, אם כי בקצב בלתי מספק של 5 מסגרות לשניה בלבד, לעומת 24-25 מסגרות לשניה הנחשבות כמינימום המקובל.
גם בצילום סטילס גודלי הקבצים הם מפחידים, 250 מליון פיקסלים יצרו קובץ RAW במשקל של 300-400 מגבייט כל אחד או קובץ RGB לא דחוס במשקל של כ- 750 מגבייט כל אחד. כמובן שדחיסת הקבצים בפורמט JPEG תאפשר להקטין את משקלם בהרבה. אגב, קבצים גדולים ניתנים לדחיסה ביחס גבוה עם פגיעה קטנה באיכות לעומת קבצים קטנים יותר.

כל היכולת הטכנולוגית הזו בהחלט מרשימה ומהווה התפתחות משמעותית מאז ההכרזה של Canon משנת 2010 על חיישן באותו הגודל אבל ״רק״ עם 120 מליון פיקסלים.
החיישן החדש הוא בגודל של 29.2X20.2 מ״מ, קרוב ל- APS-H. יחס ה- Crop לעומת 24X36 הוא 1.3.

לפני שנתלהב יותר מדי צריך להביא בחשבון מספר גורמים נוספים: מדובר בגודל פיקסל של 1.5 מיקרון. לצורך השוואה, הפיקסלים בחיישן של מצלמה כמו ה- Canon 5DS הם בגודל של 4.1 מיקרון (מיקרון=אלפית המ״מ). ככל שהפיקסל קטן יותר הוא פחות יעיל מבחינת יכולת קליטת האור שלו בזמן החשיפה ולכן יחס האות לרעש שלו יהיה נמוך יותר. Canon אינה מצטיינת בנושא הטווח הדינמי של החיישנים שלה, יהיה מענין לראות צילומים אמיתיים שצולמו עם החיישן החדש הזה.

לגבי כושר ההפרדה, Canon מציינים שניתן לצלם איתו מטוס ממרחק של 18 ק״מ ולהיות מסוגלים לקרוא את הכיתוב על המטוס (לא צויין מה אורך המוקד של העדשה, גורם חשוב לכל הדעות). נחכה ונראה, כי כאן נכנס למשוואה גורם נוסף: איכות העדשה. התייחסתי כבר בפוסטים קודמים לקשר הלא פשוט בין כושר ההפרדה של החיישן לבין כושר ההפרדה של העדשה. כדי להביא לידי ביטוי את כושר ההפרדה של חיישן עם 250 מליון פיקסלים בגודל 1.5 מיקרון יהיה צורך בעדשה בעלת כושר הפרדה מתאים. אם נסתכל בדפי המידע על עדשות באתר DXO Mark נראה כי לרוב כושר ההפרדה של העדשות, גם הטובות ביותר אינו מאפשר להביא לידי ביטוי מלא את כושר ההפרדה של החיישנים בעלי מספר הפיקסלים הגבוה ביותר כיום, בין 36 ל-50 מגפיקסלים. כמו כן, תידרש יציבות מופלאה של המצלמה בזמן הצילום, כל תזוזה, ולו הקלה ביותר תגרום למריחה עקב הגודל זעיר של הפיקסלים. אני מעריך כי יהיה קשה מאד להרכיב את החיישן הזה במצלמת DSLR עם מראה עקב ההשפעה השלילית של תנועת המראה לפני החשיפה על יציבות המצלמה.

יש לתת את הדעת גם להשפעת תופעת העקיפה (אליה התייחסתי בהרחבה בפוסטים קודמים, מס׳ 2 ומס׳ 38): ככל שגודל הפיקסל קטן יותר השפעתה המרככת של העקיפה מורגשת בצמצם פתוח יותר. במצלמות כגון ה- Canon 5DS, 5DR הנקודה מוגבלת העקיפה היא בסביבות צמצם 7-8. בחיישן עם 120MP בגודל APS-H נקודה זו תגיע כבר בסביבות צמצם 4: כלומר עדשות רבות בהן הצמצם הפתוח ביותר הוא מעל 4 תהיינה בעייתיות בהקשר זה. ולגבי חיישן עם 250MP, אפשר יהיה להימנע מהשפעת העקיפה רק עם עדשות בעלות מפתח צמצם מירבי של 2.8.

מגבלה נוספת היא שאף כרטיס זיכרון הקיים כיום לא יוכל לעמוד בקצב המידע המוזרם ע״י חיישן כזה וגם לכך יהיה צורך למצוא פתרון מתאים, ולא בדמות מקליט חיצוני יקר בעלות של אלפי דולרים.

וכן, נזדקק גם למחשב חזק עם המון זיכרון ברמות שלא הכרנו, כך שלהמון מגפיקסלים יש המון יתרונות אבל גם המון חסרונות.

בכל מקרה, הטכנולוגיה ממשיכה לדהור קדימה ואין ספק כי נראה בעתיד את השפעתה של היכולת שהיציגה Canon משולבת במוצרים לצרכים שונים, בשלב הראשון לצרכים תעשייתיים ובהמשך, אולי, גם למוצרי מדף המיועדים לצלמים ובמחירים שפויים. יהיה מענין, נמשיך לעקוב!

ואכן, Canon לא מפסיקה להפגיז השבוע, הכרזה מהיום (10.9.15) על מצלמת DSLR עתידית עם 120MP, כנראה מבוססת על החיישן שהוצג ב- 2010 ומצלמות וידאו 8K. כבר אמרתי שלא יהיה משעמם?

עדכון 20.10.15: הדגמה של יכולות הרזולוציה וכושר ההפרדה של החיישן עם 250MP תוכלו למצוא כאן.

עדכון 31.10.15: יש שמועות על כך שהחיישן בעל 120MP איננו מבוסס על מערך Bayer הקלאסי לצורך יצירת הצבע אלא על שיטת השכבות בדומה לחיישן X3 של Foveon-Sigma. ליתר פירוט ולהסבר לחצו כאן.

עדכון 27.11.15: מאמר מענין בנושא החיישן החדש וחידושים טכנולוגיים בכלל.

עדכון 10.1.17: Canon עדיין עובדת על פיתוח החיישן בעל 250MP

46. מבוא לניהול צבע, כיול מסך (Monitor Calibration)

נתחיל בכך שלמעשה הכותרת של פוסט זה, גם בעברית וגם באנגלית איננה נכונה. המונח הסלנגי ״כיול מסך״ איננו נכון משתי סיבות: א. הכיול הוא רק השלב הראשון של התהליך, השלב השני הוא, כפי שאסביר להלן, שלב האפיון (Characterization). ב. מסך? המילה הנכונה בעברית היא צג. ולכן השם הנכון והמדוייק היה צריך להיות "איפיון צג״ אבל בדיוק כמו שלאינטרנט אנחנו לא קוראים מרשתת כך גם ״כיול מסך״ התקבע אצלנו כשם לאותה פעולה באמצעותה אנחנו בשלב הראשון מביאים את הצג למצב פעולה ידוע ורצוי ובשלב השני בודקים (באמצעות מכשיר מתאים) מהו טווח הצבעים שהצג יכול ליצור בתנאים שהגדרנו בשלב הראשון.

מדוע בכלל אנחנו זקוקים לכיול מסך? ובכן, כל התקן (Device) בו אנו משתמשים, החל ממצלמה וסורק, דרך הצג או המקרן וכלה במדפסת מסוגלים ליצור או להציג תחום צבעים ובהירויות התלוי בטכנולוגיה עליה הם מבוססים, בתכונות ומאפיינים שבנה לתוכם היצרן, באופן השימוש של המשתמש ובתנאי הצפייה והסביבה.

בנוסף, תוכנות העיבוד והעריכה באמצעותן אנו מטפלים בצילומי הסטילס ובקטעי הוידאו מסוגלות לייצג צבעים ובהירויות בתחומים מוגדרים כפי שקבע יצרן התוכנה וכפי שבחר המשתמש בהתאם לצרכיו.

לכן ברור הצורך בתאום כלשהוא בין כל הגורמים במערכת יצירת הדימויים בה אנו משתמשים. תאום זה נקרא בשם המפוצץ ״ניהול צבע״
(Color Management) ומבוסס על ההבנה שאם אין אפשרות טכנית ו/או כדאיות כלכלית לגרום לכל ההתקנים ליצור ולהציג בדיוק את אותם ערכי צבע ובהירות לפחות נוכל לאפיין את ההתנהגות הצבעונית של כל אחד מהם ולגשר באופן מוסכם על הפערים בינהם.

המערכת המקובלת כיום מבוססת על תקן בינלאומי שמקודם באמצעות ארגון הנקרא ICC: International Color Consortium. כל יצרן חומרה ותוכנה המכבד את עצמו חבר בארגון ומשלב את תקן ה- ICC במוצריו. לנו, כצרכנים זה מצויין מאחר ולא חשוב באיזה מוצר נבחר, כל מוצר התומך בתקן ״ידבר״ עם כל מוצר אחר ויתקשר איתו כך שכל הגורמים בשרשרת ההדמייה שלנו, החל במצלמה ובסורק, עבור למערכת ההפעלה במחשב, דרך הצג, המקרן והמדפסת כולם דוברים את אותה השפה בעניני הצבע והבהירות.

יש 2 הנחות פשוטות והגיוניות בבסיסה של מערכת ה- ICC:

א. את מה שאדם רגיל אינו יכול לראות אין, בד״כ, צורך לצלם, להציג, להקרין ולהדפיס (נוציא כרגע מן הדיון את הצילום בתחומי האינפרא אדום והאולטרא סגול, ראו פוסט מס׳ 40). ולכן הוגדר, באמצעות תהליך רב שנים של ניסויים, תחום או טווח צבעים אותו מסוגל אדם שראייתו תקינה לראות בתנאי תאורה אופטימליים (הכוונה לתאורה לא חזקה מדי, ללא סינוור ולא נמוכה מדי, שאז כושרנו להבחין בצבעים יורד מאד). זהו טווח הצבעים המירבי איליו יש טעם לשאוף והוא נקרא ״תחום הצבעים של הצופה התקני״ (Standard Observer) תחום זה, כפי שהוא בא לידי ביטוי באופן דיגיטלי נקרא LAB (אלו לא ראשי תיבות אלא: L הוא Lightness (בהיקות, המופע האובייקטיבי של הבהירות), A הוא טווח הצבעים מירוק לאדום ואילו B הוא טווח הצבעים מכחול לצהוב. מודל זה מייצג בקרוב טוב את האופן שבו מערכת הראייה האנושית (עין-מוח) יוצרת ומפענחת את הצבעים והבהירויות. במצב אופטימלי, ההתקנים בהם אנו משתמשים היו מסוגלים ליצור את תחום הצבעים המירבי הזה אבל אנו עוד רחוקים מכך, בעיקר בכל הנוגע להדפסה. אם תחום הצבעים של הצופה התקני הוא הרחב ביותר בו יש לנו ענין אזי ניתן לכלול בו, לשרטט עליו, להשוות איליו וזה לזה את כל תחומי הצבעים של כל ההתקנים בהם אנו משתמשים. בדיאגרמה הבאה משורטטים תחומי הצבעים של הצגים של מספר טאבלטים לצורך השוואה. הפרסה הגדולה היא תחום הצבעים של הצופה התקני, המשולשים הם תחומי הצבעים של ההתקנים הנבדקים. האיור מתוך האתר הזה.

ב. באמצעות שפה אחידה ניתן, באופן דיגיטלי, לכתוב ביטוי המתאר את תחום הצבעים של כל התקן ולשרטט תחום זה על תחום הצבעים המירבי של הצופה התקני. ביטויים אלו נקראים ״פרופיל צבע״ והם למעשה טבלה הכוללת את כל המאפיינים הצבעוניים של כל התקן. מבחינים בין שני סוגי פרופילים: פרופיל מבוסס טבלה ופרופיל מבוסס מטריצה. פרופיל של התקן הוא פרופיל מבוסס טבלה כפי שהוסבר לעיל. פרופיל מבוסס מטריצה הוא קטע שנגזר באופן שרירותי, בהתאם לצרכים שונים מתוך ה- LAB ומייצג טווח צבעים קטן יותר כמו לדוגמא sRGB או Adobe RGB. במצבים מסויימים יש הגיון לבחור להגביל מראש את טווח הצבעים ואילו במצבים אחרים יש הגיון לאפשר למערכת לייצג את טווח הצבעים המירבי האפשרי. כאשר אנחנו מאפיינים התקן מסויים, לדוגמא צג, אנחנו יוצרים פרופיל מבוסס טבלה שלו. לעומת זאת, כאשר אנחנו בוחרים חלל עבודה (Working Space) בתכנת עריכה או במצלמה אנחנו מגדירים לתכנה או למצלמה באיזה פרופיל מבוסס מטריצה אנחנו מעונינים לעבוד.

מאחר, וכפי שציינתי לעיל, כל מערכות ההפעלה שלנו, כל יישומי עיבוד התמונה והעריכה וכל ההתקנים הקיימים בשוק כוללים בתוכם את מערכת ה- ICC כל שנשאר לנו, כמשתמשים הוא ליצור את התאום בין ההתקנים השונים והתוכנות השונות.

בהמשך פוסט זה אתייחס לתהליך האפיון של צג, במהלכו אנו יוצרים פרופיל מבוסס טבלה הכולל בתוכו את כל המידע אודות ההתנהגות הצבעונית של הצג. מידע זה, בפורמט ICC יהיה זמין למערכת ההפעלה וליישומים בהם נשתמש כמו פוטושופ ולייטרום.

אם כך החשיבות של כיול ואפיון הצג כבר ברורה לנו וכעת נבדוק כיצד מבצעים פעולות אלו הלכה למעשה. לצורך כך אנו זקוקים למכשיר מיוחד הנקרא קולורימטר. מכשיר זה מתחבר למחשב באמצעות חיבור USB, מוצמד לצג ומופעל באמצעות תוכנה יעודית המסופקת ע״י יצרן המכשיר. שני היצרנים העיקריים בתחום זה הם DataColor המשווקת את מכשירי הכיול מדגם Spyder וכן X-Rite המשווקת את המכשיר מדגם i1DisplayPro. לשני היצרנים דגמים שונים המתאימים לצרכים שונים ובעלות שונה בהתאם. הדגמים הפשוטים והזולים בד״כ איטיים יותר ומוגבלים מבחינת האפשרויות הגלומות בהם, אם כי יתאימו למי שמעונין בתהליך אוטומטי לחלוטין ללא מעורבות המשתמש.

כדי להשתמש במכשיר יש להוריד את התוכנה המתאימה מאתר היצרן, להתקין אותה במחשב ולחבר את הקולורימטר לשקע ה- USB במחשב.

מומלץ לבצע את הכיול בתנאי התאורה הרגילים בחדר וכאשר אין אור חזק המוקרן על הצג ממקור חיצוני. חלק מן התוכנות ומכשירי הכיול מאפשרים מעקב רצוף אחר השתנות התאורה בחדר (בתנאי שהמכשיר מחובר למחשב והתוכנה פועלת) – אינני חסיד של השימוש בתכונה זו.

כדי ליצור את פרופיל הצג יש להביא אותו למצב העבודה האופטימלי ולבחור בפרמטרים הבאים:

א. טמפ׳ צבע: 6500 מעלות קלווין: כאן אנו קובעים מה יהיה הגוון של הלבן בצג. זה המצב המומלץ לרוב המשתמשים.

ב. גמא: 2.2. פרמטר זה קובע באיזה ערך יוכפל כל ערך בהירות שהצג מציג כדי להתאים את התצוגה לאופן בו העין מבחינה בבהירויות. גם כאן ערך של 2.2 יתאים לרוב המשתמשים.

ג. Brightness (או יותר נכון Lightness): כאן יש באפשרותנו להתאים את עצמת הבהירות של הצג (נמדדת בנר למ״ר: Cd/m) לעצמת האור בה נצפה בהדפסות שלנו. בד״כ אני ממליץ להתחיל עם ערך של 140-160 ולתקן בהמשך עפ״י הצורך. במכשירים אוטומטיים שלב זה יתבצע ללא מעורבות המשתמש.

יש לפעול עפ״י הנחיות התוכנה ולעבור משלב לשלב (בגרסאות הידניות) רק לאחר שסיימנו את השלב הקודם. לאחר סיום התהליך נתבקש לתת שם לפרופיל הצג שיווצר: מומלץ לבחור בשם שכולל את התאריך בו נוצר הפרופיל מאחר ובהחלט כדאי לחזור על התהליך כל מספר שבועות: הצג ומקור האור שבו משתנים באיטיות לאורך חייו (מי לא?…) ולכן אפיון מחדש מידי פעם מומלץ, אם כי אין צורך להיות היסטריים ולבצע זאת כל שבוע.

לאחר מתן השם לפרופיל שנוצר הוא ייבחר כפרופיל ברירת המחדל ע״י מערכת ההפעלה ויהיה בתוקף כל עוד לא הוחלף. בד״כ התוכנה תציע להציג את המצב לפני הכיול לעומת המצב אחרי הכיול באמצעות הצגת מספר צילומים המובנים לתוכה.

כעת הצג מכוייל, מערכת ההפעלה וכל היישומים לעיבוד תמונה ישתמשו במידע האצור בפרופיל הצג שנוצר.

לאחרונה הזדמן לי להשתמש במכשיר לכיול צג מדגם Spyder 5 Elite שהושאל לי ע״י הצלם ישראל הדרי. מצאתי את השימוש במכשיר ובתוכנה פשוטים ואינטואיטיביים והפרופילים הנוצרים איכותיים. המכשיר מתאים גם לכיול מקרנים. ניתן להשיג אותו בפוטו יוגנד.

את מכשירי הכיול של X-Rite ניתן להשיג אצל קולורטק.

לבדיקה האם הצג (המסך) שלכם מכוייל היכנסו לפוסט של מישל סוראסקי, מומחה לניהול צבע באתר הקואופרטיב.

סרטון קצר המסביר את הצורך בכיול מסך תמצאו כאן

סרטון קצת יותר מעמיק בנושא ניהול הצבע תמצאו כאן

אתר מעולה העוסק בנושא ניהול הצבע בכלל וכיול מסך בפרט תמצאו כאן

עדכון 13.11.15: סקירה של Spyder Elite

עדכון 22.11.23: מאמר מקיף בנושא :כיול מסך

עדכון 14.2.24: מאמר מענין בנושא הצורך בכיול מסך

לשאלות, הערות, הארות והמלצות נא להגיב בבלוג או לפנות במייל gbrlgolan@gmail.com.

התמונה בראש הפוסט מאתר http://www.datacolor.com

44. דיגיטציה של שקופיות 35 מ״מ

בפוסט מס׳ 15 התייחסתי לנושא הסריקה של נגטיבים ושקופיות, ענין המעסיק כל מי שבידו כמויות נכבדות של צילומים מן העידן שלפני הצילום הדיגיטלי (עידן הקרח?) מידי פעם מתפרסמים באתרים שונים מאמרים בנושא זה ומוצעים פתרונות שונים ומשונים לאור העובדה שהיצע הסורקים בשוק הולך ומידלדל עם השנים. מחיריהם של סורקים ישנים המוצעים למכירה ב-eBay רק עולים וסורקים חדשים מקצועיים ברמה הגבוהה נמכרים ככל הידוע לי רק ע״י Hasselblad ובמחירים אסטרונומיים.

בעקבות פוסט מס׳ 15 פנה אלי ערן אקרמן, איש מעבדה וותיק המציע שרות מענין ל״סריקת״ שקופיות: הכנסתי את המילה סריקה למרכאות מאחר ואין המדובר בסריקה אלא בצילום השקופית ע״י מצלמה דיגיטלית, פתרון שדובר בו רבות כבר בעבר כתחליף פשוט לשימוש בסורקים יקרים ואיטיים. לצורך כך צריך מצלמה דיגיטלית, עדשת מאקרו ומקור אור. היו בעבר אביזרים פשוטים להרכבה על מצלמות כגון Nikon CoolPix , אותן מצלמות קוביה מפורסמות משנות ה- 90.

מצלמה מדגם Nikon CoolPix 4500 עם מתקן ES-E28 לדיגיטציה של שקופיות ונגטיבים, מודל 2003.

המתקן הנראה בצילום (יש באוסף שלי מתקן כזה, חדש באריזה שמעולם לא השתמשתי בו…) ודומיו מספקים פתרון סביר וזול אך איטי להחריד.

השרות שערן אקרמן מציע (חפשו אותו בפייסבוק: ערן אקרמן – שרותי צילום) מבוסס על פתרון אלגנטי לבעיית מהירות הדיגיטציה ומתבסס על מקרן שקופיות, מצלמה דיגיטלית ועדשת מאקרו.

המערכת מיוצרת ע״י Slide Snap בארה״ב (www.slidesnap.com) ומבוססת על מקרני שקופיות Ektagraphic מתוצרת Kodak שעברו שיפוץ מקיף והתאמה לתפקידם החדש: מקור האור המקורי מוחלף למקור LED בעל טמפ׳ צבע הקרובה ל-Day Light וקופסת פיקוד המתחברת למצלמה מורכבת על המקרן. קופסת הפיקוד יוצרת סינכרון בין המקרן למצלמה כך שהמצלמה מבצעת חשיפה לאחר ששקופית חדשה מוקרנת.

באופן זה אפשר, עפ״י הנתונים באתר היצרן (https://slidesnappro.com/home/spec-sheet) להגיע לקצב צילום של עד 30 שקופיות לדקה (1800 לשעה): הרבה יותר מהיר מאשר כל סורק שהוא. יש לזכור שהשקופיות נתונות במיכלי קרוסל שתכולתם 80 או 140 שקופיות, וכי אם משתמשים רק במיכל אחד זמן הטעינה והפריקה של המיכל יאט את הקצב בהרבה.

איכות הצילום תלויה במצלמה ובעדשה: מומלץ להשתמש בעדשת מאקרו איכותית כמו לדוגמא Nikon Micro Nikkor 105 mm.

כדי להשוות את כושר ההפרדה לזה של סורקים, מציין היצרן את את ערכי ה- DPI בהתאם למספר הפיקסלים בחיישן המצלמה: 21MP יספקו 4100DPI, ואילו 36MP יספקו 5400DPI.

בצילום: דגם Slide Snap Pro הכולל בסיס עליו מותקנים המקרן, קופסת הבקרה והבסיס למצלמה. כמעט כל מצלמה עם עדשת מאקרו יתאימו.

ניתן גם לעבוד במצב Tethered כאשר המצלמה מחוברת למחשב והצילומים יופיעו על צג המחשב מיד לאחר הצילום.

קיים גם דגם זול יותר, Slide Snap Lite הכולל מצלמה מדגם Canon G16 עם עדשה מתאימה. דגם זה יספק 12MP או 3000DPI

חשוב לציין שמערכות אלו אינן מספקות פתרון לדיגיטציה של נגטיבים אלא אם משקיעים את הזמן והאמצעים הדרושים למסגר את הנגטיבים במסגרות לשקופיות. כמו כן, יש להביא בחשבון שהמערכת פועלת במתח של 110V ולצורך הפעלתה בארצנו הקטנטונת ידרש טרנספורמטור מתאים.

מהתרשמות ראשונית נראה כי פעולת המכשיר חלקה ורציפה וכי התוצאות בהחלט איכותיות. כל משתמש יצטרך להשקיע תקופת לימוד, כמו עם כל מכשיר חדש, על מנת ללמוד את המערכת ולהגיע לתוצאות אופטימליות עם המצלמה שלו.

ולכל מי שאינו רוצה להשקיע במכשיר כזה (ראו את העלויות באתר היצרן והוסיפו לכך הוצאות משלוח, מיסי יבוא ומע״מ) וללמוד לתפעל אותו נכון: ערן אקרמן ישמח להציע לכם את שירותיו הטובים והמומחיות שלו במחיר הוגן, התקשרו אליו 052-2941185.

עדכון 7.2.16: מכשיר חדש שיצא לשוק לאחרונה מאפשר דיגיטציה של נגטיבים ושקופיות במספר פורמטים.

עדכון 24.8.17: ה-Nikon D850 החדשה יכולה לשמש גם כסורק לנגטיבים ושקופיות

עדכון 19.1.18: היצע גדול של סורקים מכל המינים והסוגים ב-Amazon

עדכון 28.6.18: מערכת פשוטה ומענינת לצורך דיגיטציה של כל סוגי סרטי הצילום

עדכון 30.1.20: השוואה מענינת ומקיפה בין שלוש שיטות לדיגיטציה של סרטי צילום

עדכון 23.2.20: מאמר מענין העוסק בהשפעת מספר המגפיקסלים על איכות הדיגיטציה של סרטי צילום בפורמט 35 מ״מ ועל הקשר לדיפרקציה

עדכון 17.9.20: אמצעי חדש לדיגיטציה מהירה של סרטי 35 מ״מ

עדכון 24.9.20: לבעלי ידע בתכנות וידיים טובות הנה אפשרות מענינת לבניה עצמית של מערכת לדיגיטציה של סרטי צילום 35 מ״מ

עדכון 22.1.22: השוואה בין 3 שיטות לדיגיטציה של נגטיבים

עדכון 3.3.22: שימוש ב- Fuji GFX 100S לצורך דיגיטציה של סרטי צילום כתחליף לסורק יעודי

עדכון 10.3.22: ערכה חדשה מבית Lomography לדיגיטציה של שקופיות ונגטיבים באמצעות מצלמה דיגיטלית וסמראטפון.

עדכון 21.11.22: מערכת בבניה עצמית לדיגיטציה של שקופיות 35 מ״מ

עדכון 11.11.23: השוואה בין שתי שיטות לדיגיטציה של סרטי צילום

עדכון 17.1.24: מערכת חדשה לדיגיטציה של סרטי 120

43. צילום ללא איבוד פרטים בבהירויות

מי אינו מכיר את התופעה המרגיזה של איבוד פרטים בבהירויות, כלומר באזורים הבהירים של הצילום. יודעי דבר יקפצו מיד ויגידו שאפשר ל״שחזר״ פרטים שנעלמו בבהירויות בתוכנה כמו Lightroom ואחרות. נכון, זה אפשרי במידה מסויימת אולם לא תמיד ולא לכל חובב יש גישה לתוכנת עיבוד תמונה מקצועית. בשלב הבא תזרק לחלל האויר מילת הקסם HDR, כלומר צילום בטווח דינמי רחב. אבל בל נשכח שטכניקה זו דורשת ביצוע של מספר חשיפות ומיזוגן בתוכנה מתאימה לאחר הצילום דבר שאינו מתאים לכל מצב צילום וגם לא לכל אחד. ובכל מקרה, טכניקות עיבוד תמונה אלו באות על מנת לתקן בעיה קיימת ולא על מנת לפתור אותה. בדוגמא הבאה מספר צילומים שנחשפו כאשר המסגרת כוללת מקור תאורה בהיר וחזק במיוחד.

אפשר כמובן לנסות להתאים את החשיפה לעצמת האור הגבוהה ע״י קיצור החשיפה ולהצליח לקבל פרטים באזורים הבהירים אולם אז האזורים הכהים יהיו סתומים וחסרי פרטים. ניסיון להבהיר אזורים אלו יגלה רמות רעש גבוהות ומרגיזות גם בעת שימוש בערכי ISO נמוכים.

אז ממה נובעת הבעיה? מקור הבעיה הם הפיקסלים בחיישני התמונה האלקטרוניים המותקנים במצלמות הדיגיטליות שלנו. בפוסטים קודמים כבר התייחסתי למבנה העקרוני של חיישן תמונה אלקטרוני, המורכב ממיליוני פיקסלים שכל אחד מהם כולל פוטו דיודה רגישה לאור ומאגר בו נאגרים האלקטרונים המשתחררים במהלך החשיפה (התהליך הפוטו-אלקטרי) כתוצאה של פגיעת האור בפוטו דיודה. ככל שיותר אור פוגע בפוטו דיודה כך ישתחררו יותר אלקטרונים שיאגרו במאגר. הבעיה היא, במילים פשוטות, שקיבולת המאגר מוגבלת וכמו דלי המתמלא במים ברגע שהמאגר מלא האלקטרונים יתחילו ״להישפך״ ממנו לפיקסלים השכנים וליצור אפקט של ״פריחה״ (Blooming) האפייני לחשיפות יתר או לחשיפות באור חזק כמו בדוגמאות שלעיל. ידועות מספר טכניקות להגבלת נקודת הרוויון של הפיקסל: זו הנקודה בה הוא התמלא וכבר אינו מסוגל לאגור עוד אלקטרונים ולמניעת התפשטות האלקטרונים לפיקסלים הסמוכים. אולם אין בכוחן של טכניקות אלו למנוע את התופעה לחלוטין.

הכדורים האדומים מייצגים את האלקטרונים הנאגרים במאגר במהלך החשיפה. אחת הטכניקות המקובלות להגבלת נקודת הרוויון היא ״ניקוז״ של אלקטרונים עודפים אל מחוץ לפיקסל.

יש אם כן להודות שיש עדיין פער לא קטן בין הביצועים הנוכחיים של חיישני התמונה האלקטרוניים לבין הביצועים האידאליים שהיינו מעונינים בהם. אל תטעו כאן, חיישני התמונה האלקטרוניים מן הדורות האחרונים מאפשרים קבלת איכות צילומית גבוהה כמעט בכל מצב צילום אולם כאשר תחום הבהירויות בנושא עולה על הטווח הדינמי של החיישן תהיה בעיה. על פתרון בעיה זו עובדים לא מעט חוקרים ומהנדסים בחברות טכנולוגיה ובמוסדות מחקר אקדמיים. לאחרונה פורסם ע״י מעבדת המדיה של המכון הטכנולוגי של מסצ׳וסטס בארה״ב (MIT Media Lab) מאמר מענין המתאר סוג חדש של חיישן המסוגל להתמודד בהצלחה עם מצבי צילום בהם קיים מקור אור חזק מאד כלומר המצב הקלאסי בו תחום הבהירויות בנושא עולה על הטווח הדינמי של החיישן. כותרת המאמר מבטיחה ביותר: ״צילום בטווח דינמי גבוה בלתי מוגבל באמצעות מצלמת מודולו״ ( Unbound High Dynamic Range Photography Using A Modulo Camera) . הדוגמאות שבמאמר נראות כהתגשמות חלומו הרטוב של כל צלם, חובב או מקצועי כאחד: אין יותר אזורים ״שרופים״ וכל זה בחשיפה אחת!

אז איך קורה הפלא הזה? הטכנולוגיה שמאחורי פיתוח זה איננה פשוטה. למי שמוכן להתעמת עם מאמר מדעי ברמה גבוהה הנה הכתובת בה תוכלו למצוא את המאמר המקורי: http://web.media.mit.edu/~hangzhao/papers/moduloUHDR.pdf

סרטון קצר המתאר את הרעיון הבסיסי שמאחורי הטכנולוגיה נמצא כאן: http://web.media.mit.edu/~hangzhao/modulo.html

הבסיס לשיטה הוא ריקון קבוע של כל פיקסל שמגיע לרוויון, כלומר בעוד שבחיישן רגיל כל פיקסל שהיגיע לריוויון מייצג למעשה את רמת הבהירות המירבית, או במילים אחרות לבן ללא פרטים (״שרוף״) בשיטה שפותחה ב- MIT פיקסל שהיגיע לריוויון מתרוקן ומתחיל להתמלא מחדש. כך שעם סיום החשיפה בכל פיקסל יש אלקטרונים המייצגים רמת בהירות מסויימת.

שימו לב לדוגמאות הבאות, כולן נלקחו מתוך המאמר הנ״ל:

בנוסף, מתבצע עיבוד של תוצאות החשיפה באמצעות אלגוריתמים שפותחו במיוחד ומבוססים על Phase Unwrapping.

ניתן לעבד תמונה על סמך חשיפה אחת או על סמך מספר חשיפות לצורך השגת תחום דינמי מירבי, אולם גם בחשיפה אחת התוצאות שבדוגמאות טובות יותר ממה שניתן להשיג באמצעות מספר חשיפות בשיטת החשיפה והעיבוד של HDR רגיל.

מאותגרי הטכנולוגיה כבר החלו לילל, מה יהיה על הצלמים כאשר כל חובב וסמארטפונו בידו יוכל לקבל חשיפות מדוייקות בתחום דינמי גבוה?
וכבר רואים שחורות כאשר תפותח מצלמה שתוכל גם ליצור קומפוזיציה טובה בעצמה…

זוכרים מה קרה כאשר פותחו מערכות החשיפה האוטומטית הראשונות או מערכות המיקוד האוטומטי? או כאשר הצילום הדיגיטלי היה בחיתוליו? אז לא קרה כלום: הצילום לא מת, קיבלנו כלים טובים יותר וזולים יותר מאשר בעבר וכך, כנראה יהיה גם בעתיד. כדברי האמרה הידועה מצה״ל ״עוד לא נולד ה-XXXX שיעצור את הפז״ם"' אז עוד לא נולד אותו אחד שיעצור את הטכנולוגיה. ראו פוסטים מס׳ 22,23: על טכנולוגיה, חברה וצילום.

41. MALS: האם זו עדשת העתיד?

עסקתי רבות בעדשות המבוססות על שבירת האור באמצעות אלמנטים אופטיים מזכוכית בצורות שונות. כפי שכולנו יודעים לעדשות הקיימות בהן כולנו משתמשים חסרונות רבים, אזכיר כאן רק ארבעה: גודל, משקל, מהירות המיקוד ומחיר. אז מה הייתם אומרים אילו היה באפשרותכם להצמיד למצלמה שלכם ״עדשה״ שהיא בעצם מראה, או נכון יותר אוסף של מספר רב של מראות מיניאטוריות, שכל אחת מהן מסוגלת לנוע במספר צירים במהירות גבוהה ביותר, ולקבל תוך כדי הצילום גם מידע תלת ממדי ממנו אפשר להרכיב דימוי תלת ממדי של הנושא?

חברת SD Optics הקוריאנית הכריזה לאחרונה על מערכת כזו הנקראת MALS: Mirror Array Lens System. למערכת ישומים רבים, בין היתר במערכות בדיקה מהירות לבקרת איכות בתעשייה, במצלמות לסמארטפונים, במצלמות דיגיטליות לצרכים אחרים כמו מצלמות אבטחה, מצלמות רגילות, מצלמות לשימושים רפואיים ועוד. כמו כן יכולה המערכת לשמש במערכות לסריקה והדפסה בתלת מימד וכן להקרנה ותצוגה בתלת מימד. ביישומי צילום מסורתיים תתווסף יכולת לקבל גם מידע על עומק דבר שיאפשר קבלת דימויים תלת ממדיים. המערכת מסוגלת להתמקד במהירות של 12,000 פעם בשניה (12KHz), הרבה יותר מאשר כל מערכת מיקוד אוטומטי הקיימת כיום וזאת ללא שימוש באלמנטים אלקטרו-מכניים כמו מנועים חשמליים, אלקטרומגנטים וכו׳, כך שאמינותה ושרידותה גבוהות מאד, לדברי החברה. לדוגמא, המערכת עמידה ב- 5000G, כח עצום ששום מערכת מיקוד אוטומטי רגילה לא תעמוד בו, מיועדת לכמיליארד הפעלות וצריכת הזרם שלה נמוכה מאד, כ- 1mA. מאחר והמערכת מיוצרת בטכנולוגיה של מוליכים למחצה בייצור המוני (בניגוד לעדשות רגילות בהן חלק מתהליך הייצור הוא ידני) מחירה אמור להיות זול בהרבה. גולת הכותרת של ישומים עתידיים למערכת זו הינה שילובה בעין מלאכותית.

מתי נוכל להנות מיתרונות טכנולוגיית ה- MALS? לא ברור כרגע. בשלב זה החברה מקדמת בעיקר מערכת מהירה לבקרת איכות בתעשייה אז כל שנותר לנו הוא להמשיך ולפנטז על האפשרויות הרבות הגלומות בטכנולוגיה מענינת זו, ועד שתבשיל לכדי מוצרי מדף לצרכים צילומיים נמשיך לקטר ולסחוב את עדשות הזכוכית הוותיקות שלנו…

הנה לינק לסרטון המתאר את הטכנולוגיה החדשה: http://tinyurl.com/prgy6pd

כך נראית הדמייה של מערכת המראות הזעירות:

כך נראה הרכיב (צ׳יפ) עליו מורכבת מערכת המראות (העיגול במרכז):

כתובת אתר האינטרנט של החברה: http://www.sdoptics.com

יש למה לצפות!

כל הדימויים מתוך סרטון הוידאו של SD Optics.

40. צילום בתחום ה- IR וה- UV

העין האנושית מסוגלת לראות בתחום אורכי הגל 400-700 ננומטר, כפי שמודגם באיור הבא:

בהתאם לכך, הגיוני שנהיה מעונינים בכך שגם חיישני התמונה שבמצלמות הדיגיטליות שלנו יהיו רגישים לאור באותו התחום. אולם התכונות הבסיסיות של חיישני תמונה אלקטרוניים מסוג CMOS ו- CCD המבוססים על תחמוצת סיליקון גורמות להם להיות רגישים גם בתחום אורכי גל בו העין אינה רואה דבר. בצילום פיקטוריאלי רגיל תכונה זו הינה בלתי רצויה מאחר וייצוג של אורכי גל שאינם נראים לעין בתמונה המתקבלת יגרום לה להופיע באופן שונה ממה שנראה לעין.

באיור שלמעלה אנו רואים עקומה המתארת את הרגישות הצבעונית של חיישן תמונה מסוג CCD ללא מסננים צבעוניים וללא מסנן IR בהשוואה לרגישות הצבעונית של העין. ברור כי לחיישן רגישות גבוהה מאד בתחום באור הנראה, רגישות גבוהה בתחום ה- IR ורגישות נמוכה בתחום ה- UV. כלומר, לצורך ביצוע צילום בתחום האור הנראה עלינו למנוע או לפחות להקטין את רגישות חיישני התמונה האלקטרוניים בעיקר בתחום ה-IR. מניעה זו ניתנת לביצוע באמצעות הנחת מסנן שיבלום את אורכי הגל בתחום שמעל 700 ננומטר ויאפשר חדירת אור בתחום האור הנראה בלבד. ואכן, כל מי שהסיר את העדשה מן המצלמה שלו (כמובן בהנחה שהמדובר במצלמה עם עדשות מתחלפות) והסתכל על חיישן התמונה (גלוי תמיד במצלמות Mirrorless, או במצב Clean במצלמות DSLR) בוודאי שם לב לכך שצבע החיישן הוא תכלת-סיאן. מה שלמעשה נראה הוא מסנן ה- IR הצמוד למסנן ה-Low Pass הנמצא מתחתיו. תפקידו של מסנן ה-Low Pass הוא למנוע Moire, במצלמות חדישות רבות הוא כבר איננו נמצא ועל כך יסופר בפוסט נפרד שאייחד לנושא זה.

נשווה כעת את העקומות הספקטרליות (רגישות לעומת אורך גל) של חיישן ועליו מערך מסננים צבעוניים RGB המאפשר יצירת תמונה צבעונית (מערך Bayer) ללא מסנן IR, עם מסנן IR ועם מסנן המאפשר העברת IR בלבד:

העקומה האמצעית מתארת את המצב הרגיל בכל המצלמות המיועדות לצילום בתחום האור הנראה, העקומה העליונה מתארת מה היה קורה אילו צילמנו במצלמה ללא מסנן שיבלום את ה- IR ואילו העקומה התחתונה מדגימה את מה שיקרה אם נניח על חיישן התמונה מסנן המעביר רק IR ובולם את האור הנראה בתחום של 400-700 ננומטר.

נבדוק את העקומה הספקטרלית של מצלמה ספציפית, Canon EOS 5D Mk II, המיועדת לצילום רגיל בתחום האור הנראה:

גם כאן אנו רואים שאורכי הגל בתחום ה- IR וה- UV אינם מגיעים לחיישן לאחר שהם נבלעים במסנן המונח על פני החיישן.

אם יוסר המסנן ובמקומו יונח מסנן המעביר רק IR תראה העקומה הספקטרלית כך:

כעת נראה כיצד תראה תמונה שצולמה בתחום האור הנראה ובתחום ה-IR:

מצד ימין צילום רגיל בתחום האור הנראה עם מסנן הבולע את ה- IR ואילו מצד שמאל צילום באמצעות מסנן המעביר רק IR.

שימו לב לייצוג הבהיר של כל גווני הירוק: הכלורופיל שבצמחים מחזיר הרבה אור IR ולכן מיוצג ע״י גוונים בהירים. לעומת זאת, שימו לב לעובדה שהשמיים הכחולים אינם מחזירים IR כלל ומיוצגים כאן כאזור שחור. נראות הצילומים ב- IR תלויה במספר גורמים: חיישן התמונה, מסנן ה-IR בו השתמשו ובעיבוד התמונה לאחר הצילום.

דוגמאות נוספות:

אז איך מצלמים בתחום ה- IR וה- UV?

לגבי צילום ב- IR קיימות מספר אפשרויות:

האפשרות הפשוטה ביותר הינה להשתמש במצלמה רגילה כאשר על העדשה מורכב מסנן החוסם את האור הנראה ומעביר רק IR.
מסתבר שמסנני ה- IR המוצמדים לחיישני התמונה אינם בולמים 100% מן ה- IR כך שבחשיפה מספיק ארוכה ובאור הכולל כמות רבה של IR כמו אור השמש (או אור מבזק אלקטרוני) ניתן להגיע לתוצאות מענינות. המגבלה היא שיש להשתמש בחצובה כדי לייצב את המצלמה בזמן החשיפה הארוכה ולכן גם לא ניתן, ברוב המקרים, לצלם נושאים בתנועה. מסננים מתאימים הם מסדרה 87 של Kodak, הבעיה העיקרית היא מחירם הגבוה. קיימים גם מסננים זולים יותר מתוצרת (Lee (http://tinyurl.com/ov5bc5p או (Tiffen (http://tinyurl.com/pzadr8c או http://tinyurl.com/pflnsq7 Hoya
סרטון המתאר את תהליך העבודה עם מצלמה רגילה+מסנן IR תוכלו למצוא כאן: https://www.youtube.com/watch?v=vy9G5s589Y0

אפשרות מורכבת יותר היא להסיר את מסנן ה- IR המוצמד לחיישן המצלמה ולהרכיב על העדשה מסנן המעביר IR בלבד כפי שהוסבר לעיל. ניתן גם להרכיב מסנן כזה ישירות על החיישן כחלק מתהליך ההסרה של המסנן המקורי. במקרה זה עומדות לפנינו 2 אופציות לגבי ביצוע ההסרה:
א. עבודה עצמית, כלומר מציאת הנחיות באינטרנט כיצד להסיר את המסנן מדגם המצלמה הספציפי שלכם: הדבר דורש פירוק די מורכב של המצלמה והרכבה מחדש, משימה לא פשוטה שעשויה להסתיים במצלמה מושבתת. מומלץ לבחור במצלמה ישנה שאיננה בעלת ערך רב. פרטים נוספים לגבי הסרת המסנן תוכלו למצוא כאן: http://tinyurl.com/2l5fuw. מקור טוב נוסף למידע הוא http://www.lifepixel.com.
חשוב להבין שביצוע שינוי כזה הוא כרטיס לכיוון אחד וכי לאחר ביצועו המצלמה לא תוכל לשמש לצילום רגיל אלא לצילום ב- IR בלבד.

ב. משלוח המצלמה לביצוע ניתוח הסרת מסנן ה-IR ע״י מומחים לדבר, כמו http://www.lifepixel.com או: http://www.maxmax.com

גם כאן השינוי הוא בלתי הפיך ויש להביא בחשבון עלות של כ- $500 כולל משלוח, ביטוח, מיסים ושאר מרעין בישין הכרוכים ביבוא. פתרון יקר יותר יהיה רכישת מצלמה משומשת שעברה הסבה ל- IR ע״י המומחים הנ״ל.

ג. האפשרות היקרה ביותר: לרכוש מצלמה יעודית (ולא מצלמה שעברה הסבה) ושתוכננה במיוחד לצילום בתחומי ה- IR וה- UV. בשנים האחרונות יצאו לשוק מספר מצלמות יעודיות כאלה מתוצרת מספר יצרנים. הדגם האחרון עליו הוכרז בשבוע האחרון הוא מתוצרת Fuji,
XT-1 IR. בעבר היו קייימים דגמים ישנים יותר של מצלמות IR מתוצרת Fuji אותן ניתן למצוא ב-eBay. גם ל-Nikon ו-Canon דגמים יחודיים לצילום בתחום ה- IR וה- UV. דגמים אלו חביבים במיוחד על חובבי הצילום האסטרונומי, המוסיפים למצלמה מערכת קרור אקטיבית המורידה את רמת הרעש ומאפשרת ביצוע חשיפות ארוכות במיוחד בצילומים של גרמי שמיים.

מאמר נוסף הסוקר את התחום תוכלו למצוא כאן: http://tinyurl.com/qbg4b94

צילום בתחום ה- UV משמש בד״כ למטרות פורנזיות (זיהוי פלילי) ומדעיות אולם ניתן גם לעשות בו שימוש למטרות פיקטוריאליות. גם כאן נחוץ מסנן מתאים שיסנן החוצה את רוב האור הנראה ויעביר רק אור בתחום ה- UV. מסנן כזה הוא 18A של Kodak או תחליפים של היצרנים שנזכרו לעיל.

דוגמא לשימוש ב- UV לצרכי זיהוי סוגי דיו שונים בצ׳ק מזוייף:

דוגמא לשימוש בצילום בתחום ה- UV למטרות פיקטוריאליות:

אחת הבעיות המרכזיות בצילום בקרינות בלתי נראות הם שינויי המיקוד: עדשות המיועדות לצילום בתחום האור הנראה לא יתמקדו היטב בתחומי ה- IR וה-UV:

לכן, בהתאם לשיטת הצילום, יש למקד באופן ידני לפני הנחת המסננים על העדשה ולתקן עפ״י ניסוי וטעייה. מסנני IR הינם כהים מאד ומערכת מדידת האור והמיקוד האוטומטי לא יפעלו כראוי.

קיימות בשוק מספר עדשות יעודיות לצילום בתחום ה- UV, כמו לדוגמא Nikon 105 f 4.5 UV Lens שהינה נדירה למדי. עדשה זו מורכבת מאלמנטים אופטיים מקוורץ ולא מזכוכית רגילה ולכן איננה סובלת מטעויות במיקוד בתחום ה- UV כמו עדשות רגילות.

צילום IR עם סרטי צילום: למעונינים בכך, עדיין ניתן להשיג מספר סוגים של סרטי צילום ש.ל המיועדים לצילום בתחום ה- IR. מאמר ישן בנושא תוכלו למצוא כאן: http://www.vividlight.com/articles/2915.htm וגם כאן: http://tinyurl.com/7wr8628

שימו נא לב לכך שהטיפול, השימוש והפיתוח של סרטי צילום IR דורש הקפדה על מספר הנחיות חשובות כפי שתמצאו במאמרים הנ״ל.

לסיכום, מספר טיפים לצילום בתחומי ה- IR וה-UV:

עדכון 27.9.20: מאמר מענין על צילום בתחום ה-UV וה-IR

עדכון 8.5.21: עוד מאמר מענין על צילום בתחום ה-IR

עדכון 14.7.25: מצלמות IR חדשות תוצרת Fujifilm

הצילום למעלה: http://www.wrotniak.net/photo/quest/q18.html

38. על עדשות ועצמיות, חלק ג

בפוסט זה נכלל חלק ג ואחרון של המצגת בה השתמשתי בהרצאתי ״על עדשות ועצמיות״ בביה״ס לצילום צילום בעם ב- 12.7.15.

הנושאים הנכללים בחלק זה:

9. סטיות של עדשות, תופעת העקיפה, בוקה

10. מדד DxO לאיכות של עצמיות

11. שיקולים בבחירת עצמיות

להורדת המצגת יש ללחוץ כאן: 32CLenses

37. על עדשות ועצמיות, חלק ב

פוסט זה כולל את חלקה השני של המצגת בה השתמשתי בהרצאה ״על עדשות ועצמיות״

בביה״ס לצילום צילום בעם ביום א 12.7.15.

הנושאים הנסקרים בחלק ב:

7. הצמצם ועומק השדה

8. תופעת העקיפה

9. כושר ההפרדה של עצמיות ושל חיישני תמונה

לצפייה במצגת לחצו כאן: 32BLenses

Camera & Photo Technology

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

קטגוריה: כללי