
| Ziarnistość Matryce Mróz | strona: [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] | Strona Główna |
|---|---|---|
Szumy. Przy normalnym oświetleniu niezauważalne, natomiast im ciemniej i dłuższe czasy naświetlania, tym bardziej dokuczliwe. Im większą ustawisz czułość w aparacie, tym będzie ich więcej. Powstają w trakcie digitalizacji analogowego sygnału wychodzącego z matrycy CCD do rejestru wyjściowego. Im większa sama matryca, a zwłaszcza poszczególne piksele, tym zjawisko to jest mniej zauważalne. Cóż to oznacza ? Ano to, że jeśli twój aparat posiada matrycę o powierzchni np. 1/1,8'' i liczbę pikseli 5 mln, to jeśli producent na tej samej powierzchni upchnie 6 mln pikseli, przetwornik wygeneruje większe szumy. Pozytywnie dobrym przykładem jest tu Contax N1 Digital, posiadający matrycę o wielkości 24x36mm o rozdzielczości "jedynie" 6,43 mln pikseli. Dzięki sporej wielkości poszczególnych pikseli, sam przetwornik generuje bardzo małe szumy, dzięki czemu czułość w tym aparacie można ustawić nawet na 1600 ASA bez szczególnych sensacji. Nie znajdziesz modelu cyfrówki całkowicie pozbawionego szumów. Dlatego każda firma stosuje różne metody niwelowania tego zjawiska. Ogólnie funkcja posiada nazwę - "Noise Reduction". Niektóre modele posiadają nawet dodatkowo opcję rozdzielnej redukcji szumów w torze barwnym i luminacji. Zdarza się często, że modele różnej marki, posiadające przetwornik CCD od tego samego producenta, generują szumy na całkiem różnych poziomach. I wnet zaczyna się panika użytkowników tego bardziej ułomnego modelu. A przecież jest to kwestia lepiej opracowanego oprogramowania wewnętrznego. To właśnie ono decyduje o ostrości, kontraście, kolorze no i o szumach. Dobrym przykładem jest tu model Minolty serii 7. Przy każdej modyfikacji tego modelu ( najpierw 7i, później 7Hi i teraz A1), firma szczyci się równoczesnym udoskonaleniem oprogramowania, zwanego u Minolty - "CxProcess". Firma chwali się, że polepszyła jeszcze wyżej jakość obrazu, zmniejszając jednocześnie szumy. Doprowadziło to nawet do sporej irytacji użytkowników, gdy tuż po modelu 7, ukazał się model 7i, w którym sporo w sofcie poprawiono. Aby ich ułagodzić, firma na swej stronie umieściła oprogramowanie, do samodzielnego wgrania w aparat, dzięki któremu model 7 bardzo się zbliżał do 7i. Wszystkie te modele posiadają niezmiennie tę samą matrycę 5,24mln pikseli (efekywnych - 4,95 mln). Co do samego 5050, nagłe pojawienie się poważnych szumów, może oznaczać błąd w oprogramowaniu (nie lekceważ tego - pędź do serwisu, a jeśli czujesz się na siłach, wgraj nowsze firmware), lub tylko wzajemne rozkalibrowanie matrycy i procesora ASIC , a wówczas pomoże użycie funkcji -"Pixel Mapping". I pamiętaj - plotka potrafi zabijać. Jeśli jestem mało przekonujący - proszę bardzo. Na jednej ze stron znalazłem wyniki testu na obecność szumu w Minolcie Hi, wykonane programem Dead Pixel. Właściciel aparatu był zadowolony z wyników, twierdząc, że testował już wiele cyfrówek, i jak dotąd, te wyniki są najlepsze. Z drżeniem serca i ja postanowiłem go wykonać. Byłem przekonany - to nie skończy się dobrze. W końcu mój 5050 telepie się ze mną już rok, i w upale i na siarczystym mrozie. Jeździł ze mną na rowerze, w kufrze motocykla i obijał się w plecaku, a w dodatku wyposażono go w samoniszczącą się matrycę. Wykonałem po cztery zdjęcia przy każdej wartości ISO, z wyłączoną redukcją szumów, i dla porównania z włączoną. Oto wyniki : - ISO 64 - 8 hotów, Minolta takiej czułości nie posiada - ISO 100 - 8 hotów, Minolta - 15 hotów i 1 dead - ISO 200 - 8 hotów, Minolta - 21 hotów i 1 dead - ISO 400 - 33 hoty, Minolta - 16 hotów i 1 dead Przy włączonej redukcji szumów, program nic nie wyłapał. Chyba nie jest tak źle, w każdym razie Prozac odstawiłem. Jak widać, gdyby nie to przeklęte ziarno, można by swobodnie pstrykać do wartości ISO 200. Co do faktycznych wad oprogramowania firmy reagują błyskawicznie. Przykładem niech tu będzie model Sony DCS-707, którego 17 tys. sztuk zawędrowało do USA z wgranym wadliwym softem. Blue flash syndrome - tak to nazwano, a chodziło o to, że przy robieniu zdjęć z użyciem lampy błyskowej, balans bieli doznawał fiksacji i zdjęcie wychodziło zabarwione na niebiesko. Firma podała numery seryjne wadliwych egzemplarzy, które zresztą odzyskiwały pełną sprawność po wymianie oprogramowania. Po cóż to piszę? Ponieważ, jeśli Twój model również zachowuje się irracjonalnie, a wiesz to na pewno po konsultacjach z innymi użytkownikami, to być może jest to tylko kwestia wgrania dobrego softu. Sama taka operacja jest po prostu prozaiczna i nie ma tu nic z magii, inna sprawa to dostępność tej usługi. A teraz wyobraź sobie, co się dzieje ze sprzedażą Olympusa 5060, gdyby firma ogłosiła: "Znacznie zmodyfikowaliśmy i ulepszyliśmy oprogramowanie sterujące modelem 5050, dzięki czemu nasz najnowszy model - 5060 daje znacznie lepszą jakość zdjęć i prawie dwukrotnie niższy poziom szumów. Dbamy jednak o zadowolenie naszych klientów, i dlatego na naszych stronach internetowych jest do pobrania nowe oprogramowanie, które sprawi, iż Twój 5050 wykona zdjęcie tak samo dobrze, jak model 5060". Zdanie to napisałem, nim pojawiła się nowa wersja oprogramowania do 5050. I co się okazało? Dziwnym trafem, giełdowa cena tego modelu, natychmiast poszła w górę. Ziarnistość. CCD (Charge Coupled Device) - Elektroniczne Przetworniki Obrazowe stworzone pierwotnie do całkiem
innych celów, a mianowicie, jako moduły pamięci. Głównym elementem komórki CCD jest kondensator typu MOS, który gromadzi ładunki elektryczne
wprowadzane przez rejestr wejściowy, stając się przez to magazynem
informacji.
Po czasie okazało się jednak, że przetworniki te znakomicie sprawują się
przy konwersji fotonów na sygnał elektryczny. Znakomicie to mało
powiedziane - transfer ładunku elektrycznego w przetwornikach, tych
wysokiej jakości, odbywa się praktycznie idealnie, w sposób absolutnie
bezszumowy.
Proces ten przebiega w strukturze krzemowej w sposób analogowy
i aby został "zrozumiany" przez elektronikę aparatu musi zostać zdigitalizowany.
I tu właśnie zaczynają się schody. Sygnał wygenerowany przez strukturę CCD trafia do tzw. rejestru wyjściowego, gdzie zostaje wzmocniony i zmieniony w strumień bitów. W rejestrze wyjściowym pracuje kondensator, który naprzemiennie ładując się i rozładowując, generuje przy okazji pewne niewielkie, przypadkowe ładunki psujące idealny sygnał pochodzący z matrycy. Zjawisko to w dużej części jest niwelowane przez zastosowanie podwójnego skorelowanego próbkowania (CDS). Jednak część szumów wydostaje się na zewnątrz, i z tymi musi się zmierzyć oprogramowanie aparatu. Co
do rozdzielczości matrycy, to producenci stosują tu drobne oszustwo. Parafrazując słowa piosenki, powinno się tu zaśpiewać: "to co się da podziel przez trzy ". Otóż, aby matryca właściwie "zobaczyła" kolory, jej poszczególne piksele muszą być pokryte filtrami (czerwony, zielony i niebieski, w skrócie RGB), z których każdy przepuszcza tylko jedną barwę światła. W praktyce układ filtrów wygląda tak - G-R-B-G. Zielonych filtrów jest więcej, ponieważ więcej zielonego domaga się ludzkie oko. Czym to filtrowanie skutkuje? Jeśli matryca posiada 6 mln pikseli, to po nałożeniu na co trzeci piksel filtru danego koloru, na każdy kolor składowy przypada już tylko po 2 mln, i każdy obraz tak naprawdę jest jakby składową trzech jednokolorowych matryc, ułożonych jedna na drugiej. Skąd więc, u licha ten napis na korpusie - 6 mln ? Otóż, do akcji przystąpili programiści i zastosowano tzw. interpolację barwną. Jak to działa ? Oprogramowanie aparatu pobiera informację obrazową z piksela np. zielonego i następnie na podstawie informacji z sąsiednich pikseli - niebieskiego i czerwonego, "wyobraża" sobie jakby te kolory widział właśnie ten zielony piksel, stwarza jego wirtualną odmianę widzącą trzy kolory jednocześnie. W zależności od jakości oprogramowania, proces ten prowadzi do większych lub mniejszych przekłamań barwnych. Aby temu zaradzić, niektórzy producenci z premedytacją stosują programowe rozmycie obrazu. Z czym to się wiąże ? Ano może się okazać, że dany aparat ma małe szumy i ziarnistość tylko dlatego, iż "rozmydlono" mu ostrość. A właśnie Olympusa 5050 chwali się w różnych testach się za niezwykłą, przy tej rozdzielczości, ilość rejestrowanych szczegółów. Osobiście mogłem to docenić, oglądając zdjęcia testowe, gdzie pod tym względem, oddał on on pola jedynie Canonowi D60. Koszt stworzenia naprawdę sprawnego softu stanowi lwią część ceny danego modelu. Ale jak jest to ważne pokazują różne testy, gdzie porównuje się cyfrówki różnych producentów z tzw. górnej półki. Nierzadko na wstępie jest zdanie w stylu -"Wszystko wskazuje na to, iż w obu modelach zastosowano ten sam moduł CCD", a na końcu testu płyną słowa zdziwienia, jak różna ostrość, barwy, czy też - ten szumi, więc dlaczego tamten nie. Byłoby naiwnością sądzić, iż każdy producent do każdego modelu osobiście wytwarza nową matrycę. Jest paru potentatów produkujących CCD i to często u nich zaopatrują się konkurencyjne firmy. Przykłady można by mnożyć: Nikon D100 - przetwornik firmy Sony, Contax N1 Digital - przetwornik kupiony u Philipsa, w teście pięciomilionowych kompaktów klasy popularnej (Canon S50, Konica kd-500Z, Minolta F300, Olympus C-50), napisano, iż mimo różnicy w liczbie efektywnych pikseli, modele te wyposażono w tę samą matrycę (1/1,8" 5,3 mln pikseli), Kodak DCS Pro 14n - wyposażony w matrycę 13,85 mln, bynajmniej nie swojej produkcji, a zamówioną na wyłączność w belgijskiej firmie FillFactory, która z kolei wyprodukowała ją we współpracy z izraelską firmą Tower Semiconductors. Co do samego Olympusa, to na targach PMA w 2001r. firma podpisała umowę z Kodakiem o współpracy na polu fotografii cyfrowej i już trzy miesiące później, przedstawiciel Olympusa zapowiedział rozpoczęcie prac nad lustrzanką z wymiennymi obiektywami, wyposażoną w kodakowski pięciomilionowy przetwornik CCD. Lustrzanka ta, jednak nie powstała, ale ukazał się E-20P. Rok później, obie firmy zawarły porozumienie w sprawie wspólnego wprowadzenia systemu 4/3, którego pierwszym "dzieckiem" jest model E-1. Natomiast. czy inne modele Olympusa, jakie ukazały się w międzyczasie, również wyposażone są w matrycę Kodaka, tego można się jedynie domyślać, producent w tej kwestii zachowuje dyplomatyczne milczenie. No właśnie, a ki diabeł te efektywne piksele ? Zazwyczaj nigdy, liczba faktycznych pikseli matrycy nie pokrywa się z liczbą tych efektywnych. Często producenci, ze względów konstrukcyjnych lub też optycznych, wykorzystują tylko część obszaru CCD, pozostawiając odłogiem część obrzeżową. Nie przeszkadza im to jednak "oszukiwać" klientów. Na korpusie mego 5050 dumnie widnieje cyfra 5.0. Takoż i w instrukcji - liczba efektywnych pikseli = 5.0mln, przy liczbie całkowitej 5.26 mln. A wystarczy przemnożyć najwyższą rozdzielczość zdjęcia i wychodzi niecałe 4.92mln. Bardzom ciekaw, jak Firmie Olympus udało się z działania 2560x1920 uzyskać wynik równy 5 mln. Czyżby zastosowali tu jakąś matematyczną interpolację ? A może ma tu miejsce podstawowa zasada kupiecka - ważne byś kupił, dziwić się będziesz później. Matryca typu Super CCD posiada odmienny (ośmiokątny) kształt poszczególnych
pikseli, dzięki czemu można upchnąć ich więcej na tej samej
powierzchni, poza tym żadnej różnicy.Matryca typu CMOS - inna konstrukcja i sposób działania. Początkowo kiepska jakość obrazu, ale za to znacznie tańsza w produkcji. Obecnie proces technologiczny jej wytwarzania znacznie ulepszono, dzięki czemu dorównała jakością CCD, chociaż i to niezupełnie prawda. Proces produkcyjny matryc CCD był zbyt drogi i producenci, w celu ograniczenia kosztów, obniżyli jakość. Zarówno jeden, jak i drugi rodzaj matrycy, posiada tę samą, zasadniczą wadę - konieczność filtrowania barwnego i potrzebę stosowania przeskomplikowanych algorytmów obliczeniowych, powodujących, większe lub mniejsze, zafałszowania barwne, wynikające z aproksymacji wytwarzanego obrazu teoretycznego. Jak wielką pracę wykonuje oprogramowanie wystarczy przykład mojego 5050 - tak naprawdę widzi on pełnokolorowy świat matrycą 1,64 mln, pozostałe 3,28 mln powstaje w przestrzeni wirtualnej w czasie ułamka sekundy i byłbym nad wyraz naiwny sądząc, iż za każdym razem przebiega to bezbłędnie. Swego czasu, w opisie technicznym jednego z aparatów ( HP PhotoSmart C 912), wyczytałem, iż jego procesor potrafi wykonać 500mln operacji na sekundę. A był to model wyposażony w matrycę nieco powyżej 2mln. To dopiero daje wyobrażenie o potędze obliczeniowej, drzemiącej np. w c 5050. Pomimo ciągłego doskonalenia konstrukcji CCD i CMOS, tej interpolacyjnej wady nie da się przeskoczyć, i producenci inwestując koszmarne pieniądze w rozwój tych technologii, brną w ślepy zaułek. Ale jest nadzieja - pierwszy przełom już nastąpił. Matryca X3 Foveona - raczkująca nadzieja cyfrowej fotografii.Wykorzystano w niej pewną właściwość krzemu, dzięki której światło o różnej barwie jest absorbowane na różnej głębokości od powierzchni. Osadzono, więc w krzemie na różnej głębokości trzy warstwy światłoczule - najwyżej niebieską, pośrodku zieloną i najniżej czerwoną (oczywiście same warstwy są bezbarwne, to odległość od powierzchni warunkuje, jaka barwa światła do nich dociera). Dzięki temu, każdy piksel rejestruje równocześnie trzy barwne składowe, bez potrzeby jakiejkolwiek interpolacji. Po naciśnięci spustu, matryca rejestruje pełnowartościowy obraz, który po przejściu przez proste oprogramowanie, jest zapisywany bez żadnych przekłamań barwnych, czy też utraty ostrości. Testy rozdzielczości wykazały, że matryca ta, w tym względzie, w 50 - 80 procentach, góruje nad podobnymi matrycami typu CCD i CMOS. Pierwsza
seryjnie produkowana matryca X3 miała wymiary ok. 20,7x13,8 mm i
rozdzielczość nieco ponad 3,5 mln, lecz nie zapominajmy, że jest to
prawdziwa rozdzielczość, gdybyśmy zastosowali tu podejście znane z matryc
CCD i CMOS, byłoby to 10,5mln pikseli.
Kiedy mróz szczypie w uszy. |
||