Ciparfotogrāfija. Attēla kvalitāte.
Runājot par ciparu (digitālajām) fotokamerām, valda uzskats, ka attēla kvalitāte ir atkarīga no kameras pikseļu skaita. Vairāk pikseļu - kvalitatīvāka bilde. Tomēr tas nebūt tā nav. Pikseļu skaits nosaka vienīgi rezultējošā attēla fizisko lielumu (izmēru - platums/augstums). Tāpēc šeit piedāvāju īsu apskatu par tiem faktoriem, kas tiešā nozīmē ir atbildīgi par attēla kvalitāti.
Optika (linza, objektīvs)
Tie, kas kaut nedaudz 'draudzējas' ar fotografēšanu, jau zin, ka laba optika ir lielā puse no bildes tehniskās kvalitātes. Viens no galvenajiem optikas parametriem ir kontrasts (asums). Tā ir spēja precīzi uztvert gaismas intensitāti tuvu blakus esošos punktos. Jo zemāks ir optikas kontrasts, jo vairāk izplūdusi, miglaināka būs uzņemtā bilde.
Vājš un augsts kontrasts (asums)
Jo vairāk kameras matricai ir megapikseļu, jo augstākas kvalitātes/izšķirtspējas optika ir nepieciešama. Citādi nebūs jēga no tiem daudzajiem pikseļiem, ja uz tiem nonāks 'nekvalitatīva gaisma'. Atceraties, lielāks pikseļu skaits palielina bildes izmēru - tātad viena nekvalitatīva pikseļa vietā uz attēla, iegūsim divus, trīs vai vairak nekvalitatīvus pikseļus, kas kopējo bildi tikai pasliktinās.
Nākamā problēma ar optiku ir attēla izliekums. Zoom objektīvs vistuvākajā stāvoklī (wideangle/-) veidos izliektu, bet vistaltākajā stāvoklī (telephoto/+) ieliektu attēlu. Ar izliektu attēlu, vairāk vai mazāk, sirgst praktiski visas neprofesionālās kameras. Taču īpašam satraukumam nav pamata, jo šo (d)efektu var novērot tikai bildēs ar taisnām līnijām kadru malās. Piemēram, horizonta līnija bildes augšmalā. Ieliekts attēls ir novērojams krietni retāk.
Hromatiskā dispersija ir vēl viena problēma, no kuras cieš optika. Tā rodas, jo dažādas krāsas (viļņa garuma) gaismai ir atšķirīgi lūšanas leņķi. Gaismas stars ceļojot caur objektīva linzām tiek vairākreiz lauzts un locīts, kā rezultātā tas sadalās. Uz iegūtā attēla, tas visbiežāk izpaužas ar vieglu violetu maliņu, vietās ar augstu kontrasta atšķirību. Arī ar šo kaiti 'slimo' praktiski visas neprofesionālās kameras.
Vinjetēšana, ir vēlviena problēma, ko parasti nepamanām. Tā ir bildes aptumšošanās attēla stūros, kas rodas jo optika nespēj izlaist cauri pietiekami daudz gaismas tik lielos leņķu lūzumos.
Baltās gaismas balanss
Šī problēma jau ir programmas un lietotāja ziņā, ne vairs tehnikas nepilnība. Dabīgā gaisma dienas garumā nebūt nav tāda kā mēs to redzam. Tā ir daudz zilāka un dienas gaitā mainās. No rīta tā ir siltāka, dienas vidū paliek vēsāka (zilāka) un uz vakaru atkal paliek siltāka. Taču mūsu smadzenes automātiski koriģē 'baltā balansu' un tāpēc mēs šīs pārmaiņas neuztveram. Taču kamerai tā ir milzu problēma saprast kas ir balts un 'cik' balts tas ir. Lai iegūtu attēlu tādu, kādu mēs uzskatam par pareizu, kamerai nākas koriģēt krāsu gammu, tā, lai gaišāko uztvertu par tīri baltu un attiecīgi pieskaņotu pārējās krāsas. Praktiski visās kamerās ir iestrādāts automātiskais baltās gaismas balansa režīms (auto white balance- awb). Taču ne vienmēr ar to pietiek, tāpēc parasti ir iespēja arī izvelēties iepriekš ieprogrammētus režīmus, piemēram - mākslīgs apgaismojums, fluorescentās lampas, ēna un citi. Daudzās kamerās ir iespējams arī manuāli uzstādīt baltā balansu, 'parādot' kamerai baltu papīra lapu, pēc kuras kamera pieregulē nepieciešamo krāsu korekciju. Vispopulārākās kļūdas ar nepareizu baltās gaismas balansu ir zils sniegs fotografējot dabā un oranži cilvēki un priekšmeti fotografējot telpās.
Padoms tiem, kas savas kameras lieto tikai automātiskajā režīmā - paspēlējaties ar baltā balansu, būsiet pārsteigti, cik ļoti tas var uzlabot attēlu kvalitāti. Un ne vienmēr var paļauties uz ieprogrammētajiem režīmiem, ja laiks atļauj - pamēģiniet visus režīmus katrā situācijā, lai redzētu kurš būs vislabākais.
Automātiski un manuāli uzstadīts baltās gaismas balanss.
Faila kompresija (saspiešana)
Šī ir vieta, kur attēls cieš visvairāk. Lai iegūtu pēc iespējas mazāku attēla izmēru (baitos) tas, pirms saglabāšanas atmiņas kartē, tiek saspiests. Vispopulārākais faila formāts neprofesionālajās kamerās ir JPEG. Tas mums ļauj iegūt neliela izmēra (baitos) attēlus ar pieņemamu kvalitāti. Taču tas rada neatgriezeniskus zudumus attēla kvalitātē. JPG bildi sadala vienas krāsas kvadrātiņos. Vietās kur krāsu atšķirība ir minimāla (piemēram, debesis) kvadrātiņi ir lielāki, vietās kur krasas būtiski atšķiras (jebkura sīkāka detaļa) vienas krasas kvadrātiņi ir arvien mazāki. Uz lielo kvadrātiņu rēķina arī tiek iegūts bildes nelielais izmērs, jo nav jāsaglabā informācijas par katru sīkāko pikseli, bet uzreiz par lielāku laukumu. Vissāpīgāk JPG kvalitātes zudumus (artefaktus) var manīt vietās ar augstu kontrastu (objektu, siluetu malas). Kompresijas pakāpi (un attiecīgi attēla izmēru) var uzstādīt praktiski visam kamerām vismaz trīs dažādos līmeņos.
Tas pats attēls saglabāts augstā un zemā JPG kompresijā
Citi attēlu saspiešanas formāti ir TIFF un RAW. Tie attēlu nesaspiež un ieraksta katru uzņemto pikseli 1:1. Taču tas attiecīgi palielina saglabātā faila izmērus. Attēls, kurš JPG formātā aizņem 1.5 megabaitus, TIFF formātā aizņems 20 - 30 megabaitus. Attiecīgi desmitiem riežu ātrāk tiks aizpildīta atmiņas karte un varēsiet uzņemt mazāk attēlu. Bilžu skatīšanai datorā un 10x15cm kartiņu drukāšanai pilnīgi pietiek ar JPG failiem ar vismaz 90% kompresiju (augstākais vai otrs augstākais kvalitātes režīms ko var uzstādīt kameras parametros).
Krāsu diapazons
Krāsu diapazons, ko spēj uztvert fotokamera ļoti atšķiras no tā, ko spēj uztvert cilvēka acs. Tas ir daudz mazāks. Kas nozīmē, ka kamera nespēj uztvert attiecīgus krāsu toņus un to vietā ieraksta tuvāko tam no sava diapazona.
Visizteiktāk šo problēmu var izjust ar sarkano krāsu. Vairākumam digitālo fotokameru ir problēmas uztvert izteiktu, košu sarkano krāsu un tās toņu pārejas. Kamerai nākas tos aizvietot ar to sarkano kāds ir tās diapazonā. Bieži vien sarkanais bildēs ir redzams, ka tumši oranžs.
Šeit labi redzams, ka sarkanais patiesībā ir tumši oranžs
Tāpat kā krāsu diapazons, arī gaismas intensitātes (gaišuma) diapazons kamerai ir ierobežots. Ja cilvēka acs spēj uztvert gaismas intensitātes kontrastu ar attiecību 30000:1 (gaišākais punkts ir 30t reižu gaišāks par tumšāko) tad kameras spēj uztvert maksimums 500:1. Tas nozīme, ka viss, kas būs gaišāks, tiks attēlots kā absolūti balts, un viss, kas ir tumšāks, būs absolūti melns. Bildēs visbiežāk to izjūt gaišās debesīs -tās ir nevis gaiši zilas, bet absolūti baltas.
Nākamā problēma ir trokšņi tumšajās bildēs. Signāla trokšņi parādās tad, kad pareizais signāls (gaisma) ir pārak vājš lai iedarbotos uz attiecīgo pikseli matricā. To vietā, attēlā paradās dažādas krāsas pikseļi (trokšņi). Šādi trokšņi piemīt visām kamerām jebkuros apstākļos, taču pie pietiekoši intensīvas gaismas, 'pareizais' signāls nomāc šos trokšņus. To var salīdzināt ar klusuma skaņu audio atskaņotājā - klusums vienmēr nedaudz šņāks, bet kad atsāksies mūzika, šo vieglo šņākoņu nevarēs manīt.
Asums
Bildes uzņemšanas brīdī, kamera var tai piešķirt papildus asumu. Tas tiek panāks palielinot kontrastu starp robežpunktiem. Piemēram, ja blakus ir gaišāks pikselis ar tumšāku pikseli tad gaišais tiek pārveidots par vel gaišāku un tumšais par vēl tumšāku. Praktiski visās kamerās ir iespēja regulēt bildes asumu, tomēr labāk ir to atstāt vidējā stāvoklī, jo bieži vien tas var sabojāt bildi radot pārak asas līnijas ar praktiski baltiem un melniem pikseļiem. Turklāt šādā veidā bildes asumu var regulēt arī ar dažādu programmu palīdzību datorā.
Tas pats attēls bez papildus asuma un ar pārmērīgu asumu
Vēl daži sīkumi, kas var sabojāt bildi. Viens ir 'bloomings', kas nozīmē, ka īpaši stipra signāla gadījumā (spilgta gaisma) elektronu lādiņš no viena matricas pikseļa var pārlekt uz blakus esošajiem. Rezultātā veidojas pārak izgaismots laukums, efekts līdzīgs tam kad caur koku zariem tiek fotografēta saule. Otrs ir 'Moiré'. Tas nozīmē, ka kamera nespēj 'sagremot' īpaši smalku struktūru, piemēram, daudz vienādas šauras līnijas cieši blakus. Piemēram, smalka raksta audumos vai arhitektūras elementos.
Pikseļu skaits matricā
Vispopulārākais parametrs kameru salīdzināšanā ir megapikseļu skaits matricā. Taču vairāk pikseļu vēl nenozīmē augstāku kvalitāti. Pirmkārt jau nav jēgas lietot matricu ar vairāk pikseļiem, ja tiek saglabāts tas pats objektīvs. Jo objektīvs vienkārši nespēs izlaist cauri pietiekoši daudz informācijas (gaismas) lai korekti izgaismotu visus pikseļus. Tātad - jo vairāk megapikseļu, jo lielākai izmēros jābūt matricai, jo lielākam un labākam jābūt objektīvam.
Pikseļu skaits galvenokārt iespaidos tikai bildes fiziskos izmērus, nevis tās kvalitāti.
Izmantoti materiāli no Fujifilm, Dpreview, Megapixel.net, Pentax, Olympus un citiem avotiem.
PS Man ir padomā raksts par pareizās kameras izvēli un dažiem ciparfotografēšanas padomiem. Būtu tādam lasītaji?
Optika (linza, objektīvs)
Tie, kas kaut nedaudz 'draudzējas' ar fotografēšanu, jau zin, ka laba optika ir lielā puse no bildes tehniskās kvalitātes. Viens no galvenajiem optikas parametriem ir kontrasts (asums). Tā ir spēja precīzi uztvert gaismas intensitāti tuvu blakus esošos punktos. Jo zemāks ir optikas kontrasts, jo vairāk izplūdusi, miglaināka būs uzņemtā bilde.
Vājš un augsts kontrasts (asums)
Jo vairāk kameras matricai ir megapikseļu, jo augstākas kvalitātes/izšķirtspējas optika ir nepieciešama. Citādi nebūs jēga no tiem daudzajiem pikseļiem, ja uz tiem nonāks 'nekvalitatīva gaisma'. Atceraties, lielāks pikseļu skaits palielina bildes izmēru - tātad viena nekvalitatīva pikseļa vietā uz attēla, iegūsim divus, trīs vai vairak nekvalitatīvus pikseļus, kas kopējo bildi tikai pasliktinās.
Nākamā problēma ar optiku ir attēla izliekums. Zoom objektīvs vistuvākajā stāvoklī (wideangle/-) veidos izliektu, bet vistaltākajā stāvoklī (telephoto/+) ieliektu attēlu. Ar izliektu attēlu, vairāk vai mazāk, sirgst praktiski visas neprofesionālās kameras. Taču īpašam satraukumam nav pamata, jo šo (d)efektu var novērot tikai bildēs ar taisnām līnijām kadru malās. Piemēram, horizonta līnija bildes augšmalā. Ieliekts attēls ir novērojams krietni retāk.
Hromatiskā dispersija ir vēl viena problēma, no kuras cieš optika. Tā rodas, jo dažādas krāsas (viļņa garuma) gaismai ir atšķirīgi lūšanas leņķi. Gaismas stars ceļojot caur objektīva linzām tiek vairākreiz lauzts un locīts, kā rezultātā tas sadalās. Uz iegūtā attēla, tas visbiežāk izpaužas ar vieglu violetu maliņu, vietās ar augstu kontrasta atšķirību. Arī ar šo kaiti 'slimo' praktiski visas neprofesionālās kameras.
Vinjetēšana, ir vēlviena problēma, ko parasti nepamanām. Tā ir bildes aptumšošanās attēla stūros, kas rodas jo optika nespēj izlaist cauri pietiekami daudz gaismas tik lielos leņķu lūzumos.
Baltās gaismas balanss
Šī problēma jau ir programmas un lietotāja ziņā, ne vairs tehnikas nepilnība. Dabīgā gaisma dienas garumā nebūt nav tāda kā mēs to redzam. Tā ir daudz zilāka un dienas gaitā mainās. No rīta tā ir siltāka, dienas vidū paliek vēsāka (zilāka) un uz vakaru atkal paliek siltāka. Taču mūsu smadzenes automātiski koriģē 'baltā balansu' un tāpēc mēs šīs pārmaiņas neuztveram. Taču kamerai tā ir milzu problēma saprast kas ir balts un 'cik' balts tas ir. Lai iegūtu attēlu tādu, kādu mēs uzskatam par pareizu, kamerai nākas koriģēt krāsu gammu, tā, lai gaišāko uztvertu par tīri baltu un attiecīgi pieskaņotu pārējās krāsas. Praktiski visās kamerās ir iestrādāts automātiskais baltās gaismas balansa režīms (auto white balance- awb). Taču ne vienmēr ar to pietiek, tāpēc parasti ir iespēja arī izvelēties iepriekš ieprogrammētus režīmus, piemēram - mākslīgs apgaismojums, fluorescentās lampas, ēna un citi. Daudzās kamerās ir iespējams arī manuāli uzstādīt baltā balansu, 'parādot' kamerai baltu papīra lapu, pēc kuras kamera pieregulē nepieciešamo krāsu korekciju. Vispopulārākās kļūdas ar nepareizu baltās gaismas balansu ir zils sniegs fotografējot dabā un oranži cilvēki un priekšmeti fotografējot telpās.
Padoms tiem, kas savas kameras lieto tikai automātiskajā režīmā - paspēlējaties ar baltā balansu, būsiet pārsteigti, cik ļoti tas var uzlabot attēlu kvalitāti. Un ne vienmēr var paļauties uz ieprogrammētajiem režīmiem, ja laiks atļauj - pamēģiniet visus režīmus katrā situācijā, lai redzētu kurš būs vislabākais.
Automātiski un manuāli uzstadīts baltās gaismas balanss.
Faila kompresija (saspiešana)
Šī ir vieta, kur attēls cieš visvairāk. Lai iegūtu pēc iespējas mazāku attēla izmēru (baitos) tas, pirms saglabāšanas atmiņas kartē, tiek saspiests. Vispopulārākais faila formāts neprofesionālajās kamerās ir JPEG. Tas mums ļauj iegūt neliela izmēra (baitos) attēlus ar pieņemamu kvalitāti. Taču tas rada neatgriezeniskus zudumus attēla kvalitātē. JPG bildi sadala vienas krāsas kvadrātiņos. Vietās kur krāsu atšķirība ir minimāla (piemēram, debesis) kvadrātiņi ir lielāki, vietās kur krasas būtiski atšķiras (jebkura sīkāka detaļa) vienas krasas kvadrātiņi ir arvien mazāki. Uz lielo kvadrātiņu rēķina arī tiek iegūts bildes nelielais izmērs, jo nav jāsaglabā informācijas par katru sīkāko pikseli, bet uzreiz par lielāku laukumu. Vissāpīgāk JPG kvalitātes zudumus (artefaktus) var manīt vietās ar augstu kontrastu (objektu, siluetu malas). Kompresijas pakāpi (un attiecīgi attēla izmēru) var uzstādīt praktiski visam kamerām vismaz trīs dažādos līmeņos.
Tas pats attēls saglabāts augstā un zemā JPG kompresijā
Citi attēlu saspiešanas formāti ir TIFF un RAW. Tie attēlu nesaspiež un ieraksta katru uzņemto pikseli 1:1. Taču tas attiecīgi palielina saglabātā faila izmērus. Attēls, kurš JPG formātā aizņem 1.5 megabaitus, TIFF formātā aizņems 20 - 30 megabaitus. Attiecīgi desmitiem riežu ātrāk tiks aizpildīta atmiņas karte un varēsiet uzņemt mazāk attēlu. Bilžu skatīšanai datorā un 10x15cm kartiņu drukāšanai pilnīgi pietiek ar JPG failiem ar vismaz 90% kompresiju (augstākais vai otrs augstākais kvalitātes režīms ko var uzstādīt kameras parametros).
Krāsu diapazons
Krāsu diapazons, ko spēj uztvert fotokamera ļoti atšķiras no tā, ko spēj uztvert cilvēka acs. Tas ir daudz mazāks. Kas nozīmē, ka kamera nespēj uztvert attiecīgus krāsu toņus un to vietā ieraksta tuvāko tam no sava diapazona.
Visizteiktāk šo problēmu var izjust ar sarkano krāsu. Vairākumam digitālo fotokameru ir problēmas uztvert izteiktu, košu sarkano krāsu un tās toņu pārejas. Kamerai nākas tos aizvietot ar to sarkano kāds ir tās diapazonā. Bieži vien sarkanais bildēs ir redzams, ka tumši oranžs.
Šeit labi redzams, ka sarkanais patiesībā ir tumši oranžs
Tāpat kā krāsu diapazons, arī gaismas intensitātes (gaišuma) diapazons kamerai ir ierobežots. Ja cilvēka acs spēj uztvert gaismas intensitātes kontrastu ar attiecību 30000:1 (gaišākais punkts ir 30t reižu gaišāks par tumšāko) tad kameras spēj uztvert maksimums 500:1. Tas nozīme, ka viss, kas būs gaišāks, tiks attēlots kā absolūti balts, un viss, kas ir tumšāks, būs absolūti melns. Bildēs visbiežāk to izjūt gaišās debesīs -tās ir nevis gaiši zilas, bet absolūti baltas.
Nākamā problēma ir trokšņi tumšajās bildēs. Signāla trokšņi parādās tad, kad pareizais signāls (gaisma) ir pārak vājš lai iedarbotos uz attiecīgo pikseli matricā. To vietā, attēlā paradās dažādas krāsas pikseļi (trokšņi). Šādi trokšņi piemīt visām kamerām jebkuros apstākļos, taču pie pietiekoši intensīvas gaismas, 'pareizais' signāls nomāc šos trokšņus. To var salīdzināt ar klusuma skaņu audio atskaņotājā - klusums vienmēr nedaudz šņāks, bet kad atsāksies mūzika, šo vieglo šņākoņu nevarēs manīt.
Asums
Bildes uzņemšanas brīdī, kamera var tai piešķirt papildus asumu. Tas tiek panāks palielinot kontrastu starp robežpunktiem. Piemēram, ja blakus ir gaišāks pikselis ar tumšāku pikseli tad gaišais tiek pārveidots par vel gaišāku un tumšais par vēl tumšāku. Praktiski visās kamerās ir iespēja regulēt bildes asumu, tomēr labāk ir to atstāt vidējā stāvoklī, jo bieži vien tas var sabojāt bildi radot pārak asas līnijas ar praktiski baltiem un melniem pikseļiem. Turklāt šādā veidā bildes asumu var regulēt arī ar dažādu programmu palīdzību datorā.
Tas pats attēls bez papildus asuma un ar pārmērīgu asumu
Vēl daži sīkumi, kas var sabojāt bildi. Viens ir 'bloomings', kas nozīmē, ka īpaši stipra signāla gadījumā (spilgta gaisma) elektronu lādiņš no viena matricas pikseļa var pārlekt uz blakus esošajiem. Rezultātā veidojas pārak izgaismots laukums, efekts līdzīgs tam kad caur koku zariem tiek fotografēta saule. Otrs ir 'Moiré'. Tas nozīmē, ka kamera nespēj 'sagremot' īpaši smalku struktūru, piemēram, daudz vienādas šauras līnijas cieši blakus. Piemēram, smalka raksta audumos vai arhitektūras elementos.
Pikseļu skaits matricā
Vispopulārākais parametrs kameru salīdzināšanā ir megapikseļu skaits matricā. Taču vairāk pikseļu vēl nenozīmē augstāku kvalitāti. Pirmkārt jau nav jēgas lietot matricu ar vairāk pikseļiem, ja tiek saglabāts tas pats objektīvs. Jo objektīvs vienkārši nespēs izlaist cauri pietiekoši daudz informācijas (gaismas) lai korekti izgaismotu visus pikseļus. Tātad - jo vairāk megapikseļu, jo lielākai izmēros jābūt matricai, jo lielākam un labākam jābūt objektīvam.
Pikseļu skaits galvenokārt iespaidos tikai bildes fiziskos izmērus, nevis tās kvalitāti.
Izmantoti materiāli no Fujifilm, Dpreview, Megapixel.net, Pentax, Olympus un citiem avotiem.
PS Man ir padomā raksts par pareizās kameras izvēli un dažiem ciparfotografēšanas padomiem. Būtu tādam lasītaji?
malacs
Labs pasaakums!
/un arii nakamajiem rakstiem lasiitaaju noteikti netruuktu :)/