Грузински залив - летен пейзаж
Промяна на начина на заснемане на снимките
През последните години редица производители произвеждат камери, които могат да произвеждат изображения с по-висока разделителна способност чрез нещо, наречено Sensor-Shift Technology. Тази технология стана възможна с появата на стабилизация на изображението на тялото (IBIS). Дизайнерите на камери са използвали IBIS като начин за постигане на невероятно увеличаване на разделителната способност на изображението или за подобряване на цветната информация за заснетите изображения.
Има редица имена за тази технология, включително режим с висока разделителна способност, система за разделителна способност на пикселите, режим за многократно снимане на Pixel Shift или по-общите имена на смяна на пиксели / смяна на сензора, но в крайна сметка концепциите зад тази технология са всички същото. Множество изображения от един и същ изглед се правят по такъв начин, че изображенията се подреждат и смесват, за да се създаде едно, обикновено голямо изображение с висока разделителна способност.
Има силни и слаби страни на тази нова технология и разбирането как тя работи може да ви помогне да направите сами по-добри изображения, ако имате камера, която може да направи това.
ЗАБЕЛЕЖКА: Тъй като уебсайтовете използват изображения с по-ниска разделителна способност, изображенията, използвани в тази статия, са намалени и модифицирани, за да симулират разликите между изображенията с висока разделителна способност и стандартния изход от камерите. Когато разглеждате изображенията изцяло, изображенията изглеждат сходни, но когато се доближите до детайлите в изображенията, тогава започвате да виждате разликите.
Гербери маргаритки на закрито, редовна резолюция (20 MP) Olympus OMD EM 1 Mark II
Маргаритки Гербера на закрито, висока резолюция (50MP) Olympus OMD EM 1 Mark II
Много подходи към изображения със сензорно преместване
Заснемането на изображения със сензорно преместване се трансформира от скъпи специализирани камери, за да се превърне във все по-достъпна функция на по-новите, ориентирани към разделителна способност камери. Днес, в допълнение към чудовището на Hasselblad H6D-400c (400-мегапикселови изображения), има предложения от Olympus, Pentax, Sony и Panasonic.
Тези версии обикновено използват същия концептуален подход, но на много по-достъпни цени.
Движение на сензор-смяна
Кой използва сензор-Shift?
Независимо от производителя, основното действие на заснемането на изображения със сензорно изместване остава същото. Направете няколко изображения, но леко преместете сензора на камерата за всяко изображение, за да заснемете повече данни за изображението и след това го съберете.
Чрез преместване на сензора цветните данни за изображението се подобряват, позволявайки да се разрешат повече детайли чрез преодоляване на присъщите проблеми с цветни фотосайтове. Пренебрегвайки Hasselblad, системите, които използват тази технология, включват камери като Olympus OM-D E-M1 Mark II (Micro Four Thirds), Pentax K-1 Mark II DSLR, Sony a7R III и Panasonic Lumix DC-G9 (Micro Четири трети), въпреки че има и други от същите производители.
Три от тези линии са без огледални камери, като Pentax е DSLR сензор за реколта. Интересно е да се отбележи, че камерите Panasonic / Olympus имат един подход, а Pentax / Sony използват различен подход към същите концепции.
Системите Olympus / Panasonic използват подход, който прави много големи изображения с висока разделителна способност, докато системите Pentax и Sony използват смяна на сензора, за да подобрят цветната информация на изображения със същия размер. Както системите Pentax, така и Sony също позволяват отделянето на отделните изображения, изместени от сензора, докато Olympus и Panasonic смесват подредените изображения в една снимка.
Olympus OMD EM5 Mark II има технологията за смяна на сензора.
Как работи сензорната технология?
За да разберете как работи технологията за смяна на сензорите, трябва да разберете и как сензорът обикновено работи в много малък мащаб. В добрите стари времена на филмовата фотография камерите използваха светлочувствителен филм за запис на изображения. Цифровите фотоапарати използват съвсем различен подход за запис на светлина.
Цифровите фотоапарати използват светлочувствителни фотодиоди, за да записват светлината, удряща сензора. В повечето цифрови фотоапарати всеки фотодиод има специфичен цветен филтър (червен, зелен или син), образуващ фотосайт. Тези фотосайтове са подредени, за да позволят на светлината да се смеси, за да види цвета от изображението, идващо върху сензора.
Червените, зелените и сините фотосайтове на датчик обикновено са подредени по специфичен модел, известен като масив на Байер (известен още като матрица на Байер, филтър). Съществуват и други конфигурации като сензор Fuji X-Trans (използван на няколко от моделите им камери) или Sigma, която използва сензор Foveon.
При подреждането на Байер има два пъти повече зелени фотосайта, отколкото червените или сините, тъй като човешкото зрение е най-настроено за решаване на детайлите в зелено. Тази подредба обикновено работи добре, но ако се замислите, върху изображението се създава цветен пиксел чрез смесване на тези фотосайтове.
Сензорът не знае колко червено има на зелено или синьо място на сензора, така че е необходима интерполация. Това може да създаде някои артефакти в снимките, ако се вгледате много внимателно и има тенденция да означава, че RAW изображенията имат все толкова леко мек фокус. Всички RAW изображения се нуждаят от известно изостряне при последваща обработка (зеленото, червеното и синьото за пиксел се смесват заедно).
Байер модел на фотосайтове
Статични сензори
В обикновена камера без IBIS всеки фотосайт записва светлината само от един цвят в това едно място, така че данните, които записва, са технически непълни. Това е като кофа, която събира само светлина от определен цвят. Клъстер от светлинни кофи в модела на Bayer се използва за създаване на един пиксел в цифровото изображение, но в рамките на този пиксел има две зелени кофи, една синя и една червена.
За да се слее изображението и да се постави един цвят в този един пиксел, сигналите от клъстера от фотодиоди се разрешават заедно. Събраните данни се интерполират чрез алгоритъм за премахване на мозайката или в камерата (jpeg.webp), или на компютър (от RAW изображение), процес, който присвоява стойности за всичките три цвята за всеки фотосайт въз основа на колективните стойности, регистрирани от съседните фотосайтове .
След това получените цветове се извеждат като мрежа от пиксели и се създава цифрова снимка. Това е отчасти причината RAW изображенията да са с малко по-мек фокус и трябва да се изострят в работния процес на постпродукцията.
Движещи се сензори
IBIS означава, че сензорите сега се движат все по-леко, за да се настройват за фини движения на камерата, за да поддържат изображението стабилно. Някои производители твърдят, че техните системи са способни да стабилизират комбинацията от сензор и / или обектив за еквивалентни 6,5 спирки.
Преместването на сензора позволява на всички цветни фотосайтове да записват данните за всяко място на сензора.
Тази стабилизация се постига чрез микро регулиране на позицията на сензора. За изображения със сензорно преместване, същите тези микрокорекции се използват, за да бъдат всеки фотосайт изложен на светлината от записа на единично изображение. По същество сензорът се премества, за да не се настройва за външни смущения, а за да може всяка част от изображението да съдържа пълноцветна информация.
Фотосайтове вместо пиксели
Може би сте забелязали термина фотосайтове вместо пиксели. Камерите често се оценяват от своите мегапиксели като мярка за тяхната разделителна способност, но това е объркващо, тъй като камерите всъщност нямат пиксели само със сайтове.
Пикселите са в изображението, получено при обработка на данните от сензора. Дори понятието „изместване на пикселите“, което понякога се използва, е подвеждащо. Пикселите не се движат, а сензорите, върху които има фотосайтове, се движат.
При заснемане на едно изображение всеки фотосайт записва данни за червена, зелена или синя светлина. Тези данни се интерполират от компютър, така че всеки пиксел в получената цифрова снимка има стойност и за трите цвята.
Сензори за превключване
Камерите със сензорно преместване се опитват да намалят зависимостта от интерполация, като улавят цветни данни за червено, зелено и синьо за всеки получен пиксел чрез физическо преместване на сензора на камерата. Помислете за квадрат с размери 2 × 2 пиксела, направен от цифрова снимка.
Конвенционалното цифрово заснемане с помощта на масив на Bayer ще записва данни от четири фотосайта: два зелени, един син и един червен. Технически това означава, че липсват данни за синя и червена светлина при зелените фотосайтове, зелени данни и червено при сините фотосайтове и синьо и зелено при червените фотосайтове. За да се реши този проблем, липсващите стойности на цвета за всеки сайт ще бъдат определени по време на процеса на интерполация.
Но какво, ако не трябваше да гадаете? Ами ако можете да имате действителния цвят (червен, син и зелен) за всеки фотосайт? Това е концепцията зад технологията за смяна на сензора.
Изображение с нормална разделителна способност.
Гмуркане по-дълбоко
Помислете за 2 × 2-пикселен квадрат върху цифрова снимка, която е създадена с помощта на технология за смяна на пикселите. Първата снимка започва нормално с данни, записани от четирите фотосайта. Сега обаче камерата измества сензора, за да придвижва фотосайтовете и прави същата снимка отново, но с различна фотосайт.
Повторете този процес, така че всички фотосайтове да имат цялата светлина за всяко точно място на сензора. По време на този процес са получени светлинни данни от четири фотосайта (два зелени, един червен, един син) за всеки пиксел, което води до по-добри цветови стойности за всяко местоположение и по-малка нужда от интерполация (образовано отгатване).
Изображение с висока разделителна способност при същото ISO, бленда и скорост на затвора.
Подходът на Sony и Pentax
Режимът за многократно снимане на Pixel Shift на Sony и Системата за разделителна способност на Pixel Shift на Pentax работят по този начин. Важно е да се отбележи, че използването на тези режими не увеличава общия брой пиксели във вашето окончателно изображение. Размерите на получените файлове остават същите, но точността на цветовете и детайлите са подобрени.
Sony и Pentax правят четири изображения, преместени по един пълен фотосайт на изображение, за да създадат едно изображение. Това наистина е просто подобряване на цветната информация в изображението.
Подходът на Олимп и Панасоник
Режимът с висока разделителна способност на камерите Panasonic и Olympus, които и двете използват сензори Micro Four Thirds, използва малко по-нюансиран подход, съчетавайки осем експозиции, взети на ½ пиксела една от друга. За разлика от Sony и Pentax, това значително увеличава броя на пикселите в полученото изображение.
От 20-мегапикселов сензор получавате RAW изображение с 50-80 мегапиксела. Има само едно изображение без възможност за достъп до отделните изображения на последователност.
Какви са предимствата на използването на сензор-Shift?
Използването на технология за смяна на сензора има няколко предимства. Правейки три изображения, познавайки цветовата информация за всяко местоположение на фотосайта и увеличавайки разделителната способност, постигате три основни неща. Намалявате шума, намалявате муара и увеличавате общата разделителна способност на изображенията.
Шум и подобрена разделителна способност
Чрез заснемането на множество изображения с фина промяна в позицията на сензора, разделителната способност на изображението се увеличава, но също така и цветната информация в изображенията. Това позволява подобни изображения да позволят по-голямо пробиване в изображението с по-плавни цветове, по-малко шум и по-добри детайли.
Изображение с нормална разделителна способност.
Изображение с висока разделителна способност.
Изрязано в плътно до нормалната разделителна способност изображение, започвате да виждате шум, който се появява като вариране на зърното и цвета.
Тук е същата реколта във версията с висока разделителна способност, цветът и детайлите са по-добри с по-малко шум.
По-малко Муар
Муаре е появата на шумове или артефактни шарки, които се появяват на изображения с плътни редовни шарки. По-новите сензори обикновено имат по-малко проблеми с Moire, отколкото в миналото, но все пак ще се появи на някои изображения.
Причината за муара обикновено е свързана със записващите се стегнати шарки и камерата има проблеми с разрешаването на шаблона, тъй като има проблеми със сензорните фотосайтове. Информацията за цвета на фотосайтовете с червено, зелено и синьо има проблеми с ръбовете в тези стегнати шарки, защото не се записва целият цвят за едно място.
При смяна на сензора има всички цветове за всяко място, така че моарът има тенденция да изчезва.
Изображение с нормална разделителна способност.
Изображение с висока разделителна способност с подчертана област за изрязване
Изрязаната област на изображението със стандартна разделителна способност - шумът започва да се появява (драскотините по хартията са били там преди).
Изображението с по-висока разделителна способност има по-малко шум и повече детайли.
И така, защо да не използвате това за всяко изображение?
Е, основната причина е, че трябва да направите няколко изображения на една сцена. Това означава, че това наистина не работи добре за движещи се обекти. Процесът изисква най-малко четири пъти времето на експозиция при заснемане на единично изображение. Това се превръща в четири възможности за част от композицията и / или камерата ви да се движи по време на заснемане на изображение, влошавайки качеството на изображението.
Такива ограничения ограничават приложението на технологията до натюрморти и (статични) пейзажни снимки. Всяко движение в заснеманата сцена ще създаде размазана или пикселирана област. Това е проблем за пейзажната фотография, ако има вятър, който движи растения или облаци, както и райони, където има течаща вода.
Това също означава, че обикновено трябва да сте много стабилни и да използвате статив, въпреки че има някои ясни намерения от производителите да направят достъпни версии, които ще позволят заснемане от ръка на камерата (Pentax има тази функция).
Изображение с висока разделителна способност, заснето на статив.
Артефактите за движение са видими при по-внимателно разглеждане.
Странности на някои от системите
Тъй като технологията за смяна на сензора е внедрена по различни начини и в зависимост от използваната система, проблемите са малко по-различни. Основната странност е, че обикновено се нуждаете от статив, така че да няма бягане и пистолет.
Системата Sony има други ограничения, че не можете да видите изображението, докато не обработите четирите отделни изображения заедно. Това означава, че не можете да прегледате разрешеното си изображение на камерата. В допълнение, поради големия брой пиксели на A7R mark III, всяко фино движение на статива е особено забележимо на полученото изображение. За да редактирате изображенията, трябва също да използвате собствения софтуер на Sony, за да обедините изображенията заедно.
Pentax има някои интересни функции. Използването на софтуерното приложение, което се доставя с камерата, позволява адресиране на движение чрез използване на алгоритъм в рамките на софтуера за премахване на артефакти на движение. Това работи по-добре от софтуера, който обикновено се използва за манипулиране на изображения като Adobe.
Системата на Olympus съществува от известно време и при най-новата итерация на Olympus OMD EM1 Mark II, всяко засечено движение ще замени засегнатите пиксели с части от едно от изображенията с обикновена разделителна способност в зоните на движение. Това създава неравномерна разделителна способност, но прави изображението да изглежда по-добре за неща като вятър. Това също така ограничава, особено ако има много движение. Често изображенията изглеждат малко пикселизирани.
Изображение със стандартна разделителна способност на дърво - всичко е остро.
Изображение с висока разделителна способност на същото дърво, но беше ветровито … Изрязаната област е показана в жълтото поле.
Изрязаната област се разшири - движението на вятъра генерира някои артефакти върху изображението.
Ограничения
Най-голямото предизвикателство пред снимането със сензорно изместване е движещите се обекти. Освен това опитът за сдвояване на стробоскоп с камера, използвайки заснемане на изображения с изместване на пикселите, може да бъде усложнен от скоростта на улавяне на изображението, ограниченията за рециклиране на светкавицата и общите проблеми със съвместимостта. Производителите са наясно с тези проблеми и работят за тяхното разрешаване.
Като цяло технологията ще става все по-добра
Все повече системи използват алгоритми за създаване на тези изображения с по-висока разделителна способност. С напредването на технологията внедряванията ще получават все по-добри резултати, потенциално способни да се справят с движението и ръчните условия.
Предимството за производителите е, че се получават по-качествени изображения, без да са необходими наистина скъпи сензори с висока плътност на пикселите (по-евтини). Предимствата за потребителя са, че изображенията могат да имат по-добра информация за шума и цветовете за по-добри крайни резултати.
Честит лов за това перфектно изображение с висока разделителна способност!