Aparaty cyfrowe - jeszcze bardziej naga prawda [d. 2005].pdf - Fotografia - imperavi

Aparaty cyfrowe – jeszcze bardziej naga prawda

Kwestia fizyki

Zdolność rozdzielczą aparatu wyliczamy z tzw. kryterium Releigha. Jak sama nazwa wskazuje

jest to kryterium, a nie prawo. Różnica jest o tyle znacząca, że kryterium jest kwestią umowy, a

prawo obiektywnym opisem rzeczywistości. Warto przytoczyć to kryterium w pełniejszej postaci:

r =1.22⋅⋅ A

gdzie r oznacza promień krążka dyfrakcji, który jeszcze jesteśmy w stanie rozpoznać jako

pojedynczy punkt, l jest długością fali rozpraszanego światła, a A jest wielkością przysłony (tzw. f-

stop). Proszę zwrócić uwagę, że współczynnik 1.22 został wybrany dość umownie

(zainteresowanych odsyłam do podręcznika fizyki). Współczynnik ten mógłby być troszkę większy

lub troszkę mniejszy, a wówczas wnioski dotyczące końcowych rozdzielczości też by się nieco

różniły. Problem umowności pojawia w tych rozważaniach bardzo często. Trzeba mieć

świadomość, że wnioski jakie będziemy wysnuwać są spełnione z dokładnością 20% - 30 %.

Jeśli policzymy krążki dyfrakcji dla światła czerwonego (l=490nm) dla przysłony 2.8

otrzymamy odpowiednio promienie 0.0127mm i 0.0017mm. Może się więc zdarzyć, że w zakresie

niebieskiej części widma obraz będzie jeszcze ostry, a w czerwieni już nie. Rozpiętość widma jest

jeszcze jednym powodem tego, że nasze wyniki są przybliżone i szacunkowe. Ponieważ oko ludzkie

jest najbardziej czułe w obszarach zieleni, dlatego do dalszej analizy przyjmiemy wartości z tego

zakresu. Dla światła zielonego (l=520nm) krążek dyfrakcji dla przysłony 2.8 będzie miał promień

0.0018mm, dla przysłony 8.0 - 0.0051mm, a dla przysłony 16.0 już 0.0096mm.

Rozdzielczość bywa również wyrażana w liczbie linii na milimetr (lpmm) można ją policzyć

jako odwrotność promienia r: lpmm=1/r.

Kwestia CCD

Rozważmy trzy przykładowe aparaty firmy Minolta:

- DiMAGE X o rozdzielczości 2 megapikseli - jest to klasyczny cyfrowy pstrykacz

- DiMAGE 5 o rozdzielczości 3.3 megapiksela, który jest skierowany do zaawansowanych

amatorów

- DiMAGE 7i o rozdzielczości 5 megapikseli, reklamowany jako produkt półprofesjonalny

Poniższa tabela podaje rozdzielczość i ogniskowe tych aparatów oraz wyliczone na ich

podstawie rozmiary CCD.

nazwa rozdzielczość ogniskowa ogniskowa eqv.35 Rozmiar CCD Skala

DiMAGE X 1600 x 1200 5,7 - 17,1mm 37 - 111mm 5,5 x 4,13mm 6,49

DiMAGE 5 2056 x 1544 7,2 - 50,8mm 35 - 250mm 7,4 x 5,55mm 4,86

DiMAGE 7i 2568 x 1928 7,2 - 50,8mm 28 - 200mm 9,3 x 6,98mm 3,89

Jak mając powyższe dane wyliczyć maksymalny rozmiar zdjęcia jakie możemy otrzymać z

matrycy CCD? Zajmiemy się tylko szerokością. Wysokość można wyliczyć z proporcji. Otóż,

należy wziąść szerokość elementu CCD i podzielić przez wielkość krążka dyfrakcji. W ten sposób

otrzymamy liczbę rozróżnialnych punktów (albo linii w tym przypadku to to samo) na całej

szerokości obrazu. Specjaliści z firmy Leica twierdzą, że człowiek w dobrych warunkach rozróżnia

8 linii na milimetr. Wystarczy więc podzielić otrzymaną przed chwilą liczbę linii przez 8. W ten

- 1 -

Aparaty cyfrowe – jeszcze bardziej naga prawda

sposób otrzymamy szerokość zdjęcia wyrażoną w milimetrach. Oto wyniki:

nazwa A = 16 A = 8 A = 2.8

lpmm szer. lpmm szer. lpmm szer.

DiMAGE X 539

7 x 5cm

1088 13 x 10cm 3264 40 x 30cm

DiMAGE 5 725

9 x 7cm

1453 18 x 13cm 4358 54 x 40cm

DiMAGE 7i 911

12 x 9cm

1813 23 x 17cm 5441 68 x 51cm

Widać, że stosowanie przysłon o liczbie A większej od ośmiu w przedstawionych aparatach

mija się z celem, co zresztą producenci zauważyli. Najmniejsza przysłona w Minolcie D7i to

właśnie ósemka. Nie jest to duży problem, gdyż przy czasach migawki do 1/4000 sekundy prawie

zawsze można ustawić prawidłową ekspozycję. W ostateczności można nałożyć filtr szary.

Natomiast rozmiary zdjęć otrzymane dla przysłony A=8 są zupełnie wystarczające, a dla

przysłony A=2.8 wręcz imponujące. Niestety, w praktyce nie otrzymamy tak dużych zdjęć ponieważ

liczba rzeczywistych punktów matrycy CCD jest mniejsza niż "hipotetycznie możliwa" wynikająca

z wielkości krążka dyfrakcji. Rozmiary ostrego zdjęcia są więc od góry limitowane przez rozmiar

matrycy CCD liczony w pikselach od dołu zaś przez efekt dyfrakcji na najmniejszej przysłonie.

Można więc przyjąć, że dla aparatu 2 megapikselowego można uzyskać ostre powiększenia do 18 x

13 cm, dla 3 megapikselowego do 25 x 18 cm, a dla 5 megapikselowego nawet do 32 x 24cm!

Użycie małej przysłony może nieco pogorszyć ostrość albo zmusić do zmniejszenia rozmiarów

zdjęcia o ok. 30%. Paradoksalnie, w praktyce dla dużych powiększeń sytuacja nie pogarsza się

dramatycznie. Wartość ośmiu linii na milimetr podana przez Leicę dotyczy tzw. odległości dobrego

widzenia czyli ok. 25 cm. Duże powiększenia oglądamy natomiast z większej odległości, a wtedy

liczba potrzebnych linii na milimetr jeszcze maleje. Przedstawione wyniki mogą być dla wielu

zaskoczeniem. Wykonałem szereg zdjęć 2,3 i 5 megapikselowymi aparatami. Na odbitkach

13x18cm naświetlanych w fotolabie (to ważne, na wydrukach tak nie jest) większość ludzi nie jest

w stanie rozróżnić jakim aparatem były robione.

Kwestia optyki

Mówi się, że zaprojektowanie dobrego obiektywu do aparatów cyfrowych jest trudniejsze niż do

aparatów klasycznych. Być może. Istnieje siedem głównych wad optycznych wpływających na

jakość obiektywu. Są to aberracja sferyczna i aberracja chromatyczna, astygmatyzm, koma,

krzywizna pola, przerysowanie i wspomniana już dyfrakcja. Oprócz tego duże znaczenie ma jakość

szkła oraz precyzja obróbki i wykonania. Większość wymienionych wcześniej wad związana jest z

rozmiarami soczewek. W szczególności wady dotyczą promieni świetlnych biegnących daleko od

osi optycznej, a więc promieni brzegowych. Z powodu małych rozmiarów obiektywów do aparatów

cyfrowych często stosuje się fizyczne wręcz obcięcie stref brzegowych takich soczewek. W

klasycznej fotografii jest to rozwiązanie stosowane w obiektywach reprodukcyjnych. Projektowanie

dobrych obiektywów do cyfrówek jest może trochę trudniejsze, ale nie niemożliwe. Dla przykładu

czasopismo FotoKurier 4/2002 zamieściło test aparatu DiMAGE 7 (poprzednik D7i). W aparacie

tym aberracji chromatycznej praktycznie nie obserwowano. Zniekształcenia beczkowate były na

poziomie 1.2%, a poduszkowate na poziomie 0.4% (zniekształcenia na poziomie 1% są praktycznie

nie zauważalne). W serwisie internetowym www.dpreview.com przeprowadzono test aparatu D7i.

Testowano tam m.in. rozdzielczość aparatu wg. standardowego testu PIMA/ISO 12233. W teście

tym uzyskano rozdzielczość 1300 lini na wysokość obrazu, co w przeliczeniu na tradycyjny film

daje 54 lpmm. Jest to wprawdzie mniej niż dla dobrej błony (150 lpmm - 200 lpmm), ale wyraźnie

więcej od wartości 40 lpmm wynikającej z kryterium firmy Leica (przy założeniu pięciokrotnego

powiększenia). 1300 linii na wysokość obrazu odpowiada 1733 liniom na szerokość obrazu. Proszę

zwrócić uwagę, że jest to wartość porównywalną z tą uzyskaną wcześniej w tabeli dla przysłony

- 2 -

Aparaty cyfrowe – jeszcze bardziej naga prawda

A=8.0. Jeśli więc efekty inne niż dyfrakcja wpływają na rozdzielczość tego obiektywu to ich wpływ

jest niewielki. Być może projektowanie obiektywów do aparatów cyfrowych jest rzeczywiście

trudniejsze, ale obiektywy te nie są chyba wyraźnie droższe od klasycznych odpowiedników, a

może nawet i tańsze. Klasyczny obiektyw o parametrach takich jak opisany powyżej obiektyw D7 o

zmiennej ogniskowej od 28 do 200mm (35 eqv.) i przysłonie 2.8 kosztowałby połowę tego co cała

Minolta D7 (a przecież w D7 duża część kosztów to CCD). Warto popatrzeć również na prostsze

aparaty na przykład Olympus C2040Z. Aparat ten posiada obiektyw o zmiennej ogniskowej od 40

do 120mm (35 eqv.) i przysłonę zaczynającą się od 1.8 (!!!). Można go kupić ostatnio za ok. 2200zł.

Ile kosztowałby obiektyw o takich parametrach np. do EOSa? Tak więc projektowanie może jest

trudniejsze, ale wykonanie chyba nie bardzo, a na pewno nie jest bardziej kosztowne.

Kwestia głębi ostrości

Ogólnie wiadomo, że głębia ostrości zależy od wielkości przysłony. Przy małym otworze

przysłony otrzymujemy dużą głębię ostrości, przy czym w tym przypadku istotny jest fizyczny

rozmiar przysłony, a nie tzw. f-stop. Prawdą jest, że w aparatach cyfrowych trudno jest uzyskać

małą głębię ostrości. Rzecz w tym, że jest to wadą jedynie dla wąskiego grona fotografików -

artystów. Zauważmy, że olbrzymiej rzeszy fotografów - amatorów robiących pamiątkowe zdjęcia

rodzinne czy wycieczkowe zależy właśnie na jak największej głębi ostrości. Dzięki dużej głębi

ostrości nie musimy również bardzo precyzyjnie ustawiać punktu ostrości. W wielu innych

dziedzinach fotografii robimy co się da, by zwiększyć głębię ostrości (np. fotografia reprodukcyjna,

dokumentacje fotograficzne, fotografia medyczna, fotografia katalogowa, muzealna,

makrofotografia). Można zaryzykować twierdzenie, że istnieje znacznie więcej dziedzin fotografii,

w których zależy nam na dużej głębi ostrości niż na małej. Na dodatek, ostrość na zdjęciu łatwo

"popsuć" w komputerze, a dużo trudniej poprawić. Większość ludzi nawet nie zdaje sobie sprawy,

jak wiele zdjęć w prasie (szczególnie w reklamach) ma sztucznie "zmniejszaną" głębię ostrości.

Fachowo przeprowadzony zabieg jest niezauważalny dla przeciętnego odbiorcy.

Kwestia przejść tonalnych

Coraz więcej aparatów cyfrowych wyposażanych jest w przetworniki 12 bitowe, a mówi się już

o 14 bitowych. Już jednak 12 bitowy przetwornik daje miliardy możliwych odcieni

kolorystycznych. Znacznie więcej niż człowiek jest w stanie rozróżnić. To prawda, że zakres

dynamiczny (różnice między najjaśniejszymi i najciemniejszymi elementami obrazu jakie daje się

jeszcze poprawnie reprodukować) matryc CCD jest nieco bardziej ograniczony niż najlepszych błon

fotograficznych. Dorównuje jednak normalnym błonom stosowanym przez większość

fotografujących. Dodatkowo cyfrowe metody obróbki obrazu pozwalają znakomicie poszerzyć

zakres tonalny otrzymywanych zdjęć. Polecam znakomity internetowy poradnik J. Sachsa

(http://www.dl-c.com/dynamic%20range.pdf). Zaletą zapisu barw w postaci cyfrowej jest

możliwość ich dowolnej obróbki, przetwarzania i korekty. Znacznie większa niż oferują tradycyjne

metody. Był to jeden z powodów dlaczego drukarnie tak chętnie i szybko przestawiły się na

technologię cyfrową. Dodatkową zaletą fotografii cyfrowej jest to, że w jej przypadku tylko

pierwsza operacja zapisu jest stratna. Późniejsze przetwarzanie odbywa się bezstratnie. Paryskie

wydawnictwo (Cercle d'Art) specjalizujące się w edycjach albumów malarskich, gdzie prawidłowe

oddanie barwy jest niezwykle ważne, eksperymentuje z prototypowym aparatem cyfrowym

zaprojektowanym właśnie do tego celu. Dzięki użyciu technologii cyfrowej, jedynie przy

wykonywaniu zdjęcia następuje częściowa utrata informacji o kolorach. W tradycyjnym procesie

wykonanie zdjęcia na błonie było pierwszym źródłem zmian tonalnych, wykonanie odbitki wnosiło

dodatkowe zaburzenia i wreszcie przygotowanie matryc drukarskich też nie odbywało się w sposób

idealny. Wystarczy obejrzeć jedno z wielu pism poświęconych fotografii cyfrowej (What Digital

Camera, eDigital Photo, digitalFOTO) żeby przekonać się, że zarówno jakość prezentowanych tam

zdjęć jak i oddanie barw (na przykład skóra, przejścia tonalne na niebie) są bez zarzutu. Można

- 3 -

Aparaty cyfrowe – jeszcze bardziej naga prawda

również odwiedzić galerię Zdzisława Beksińskiego w Sanoku i obejrzeć jego najnowsze prace

fotograficzno-komputerowe. Bogactwo kolorystyczne dorównuje temu do czego przyzwyczaił nas

w swoich tradycyjnych obrazach.

Kwestia pamięci

Nowe aparaty o coraz większych rozdzielczościach i coraz większej liczbie kolorów potrzebują

coraz większych pamięci. Aparaty pięciomegapikselowe wymagają około 3MB do zapisania

pojedynczego zdjęcia i to w skompresowanym formacie jpg. Karty pamięci niestety ciągle są dość

drogie i w przypadku Compact Flash trzeba zapłacić około dolara za 1MB. Na szczęście

wymyślono bardzo proste i bardzo wygodne rozwiązanie. Są to małe urządzenia (w tej chwili

dostępnych jest już co najmniej 5 różnych modeli) przypominające walkmana lub palmtopa.

Urządzenie takie wyposażone jest w twardy dysk (taki jak do notebooków) i zasilanie bateryjne.

Będąc poza domem, możemy przegrać zawartość karty pamięci na dysk bez pośrednictwa

komputera. Po powrocie, poprzez złącze USB, wgramy zdjęcia do domowego komputera.

Dodatkowo, takie urządzenie może służyć do przenoszenia danych pomiędzy komputerami. Po

podpięciu do komputera widziane jest po prostu jako dodatkowy dysk twardy. Niektóre z takich

przenośnych dysków wyposażone są również w wyjście telewizyjne. Można wówczas z takim

"walkmanem" pójść do znajomych nie posiadających komputera, podpiąć się do telewizora i

pochwalić najnowszymi fotkami. Obecnie, w Polsce można kupić np. Image Tank z 20GB dyskiem

za około 1100zł. Na dysku takim zmieści się około 7000 zdjęć. Powinno wystarczyć nawet na dość

długie wakacje. Oczywiście zdjęcia trzeba gdzieś przechowywać. Najprościej nagrać je na CD. W

tym celu nie musimy nawet posiadać własnej nagrywarki. Wiele fotolabów cyfrowych oferuje

stosowną usługę po niewygórowanych cenach. Czasami przy jednoczesnym robieniu odbitek jest

ona darmowa. Przechowywanie zdjęć w postaci cyfrowej ma wiele zalet. Obok łatwości

porządkowania, sortowania i wyszukiwania, najważniejszą jest praktycznie nieskończona trwałość

cyfrowych negatywów. Płytki CD są tak tanie, że bez większych obciążeń finansowych możemy

przechowywać dwie lub trzy kopie (najlepiej w różnych miejscach). Cyfrowe negatywy praktycznie

się nie starzeją. Wystarczy je odpowiednio często (np. co 10 lat) przekopiować na nowy nośnik.

Operacja kopiowania, w przeciwieństwie do kopiowania tradycyjnych negatywów, jest bezstratna i

nie wnosi dodatkowych zakłóceń. Tą cenną zaletę cyfrowych archiwów odkryły biblioteki (np.

watykańska), coraz częściej kopiujące swoje olbrzymie archiwa (mikrofisz i oryginałów) na nośniki

cyfrowe.

Kwestia odbitek

Do niedawna miłośnik cyfrowych zdjęć skazany był na zakup drogiej drukarki, drogich tuszy i

bardzo drogiego papieru fotograficznego. Dzięki temu uzyskiwał tzw. fotograficzną jakość

wydruków, która choć znacznie lepsza niż tradycyjne wydruki, odbiegała od jakości prawdziwych

odbitek. Ostatnio sytuacja uległa diametralnej zmianie. Rok temu w Krakowie istniał chyba tylko

jeden fotolab oferujący odbitki ze zdjęć cyfrowych. W tej chwili (połowa lipca 2002) znam już

dziewięć (!) takich miejsc w Krakowie. Ceny odbitki tradycyjnej i cyfrowej w większości z nich są

porównywalne, a najtańsze jakie udało mi się znaleźć sięgały 80gr za odbitkę 13x15cm. Cyfrowe

fotolaby wyposażone w takie uniwersalne urządzenia jak Fuji Frontier 370, Noritsu QSS-3101 czy

Agfa d-lab oferują cyfrową jakość i możliwość zapisu na CD również posiadaczom tradycyjnych

aparatów. Co więcej, okazuje się, że odbitka cyfrowa z klasycznej błony jest lepsza niż ta uzyskana

na drodze tradycyjnej. Po szczegóły odsyłam do stosownych testów przeprowadzonych przez

miesięcznik Foto Kurier w numerze lipcowym z 2002 roku. Wygląda na to, że już wkrótce jedynym

elementem analogowym na drodze do odbitki będzie błona negatywowa. Warto dodać, że

wprowadzenie cyfrowych fotolabów znacznie uprościło uzyskiwanie wysokiej jakości odbitek ze

slajdów.

- 4 -

Aparaty cyfrowe – jeszcze bardziej naga prawda

Kwestia ekonomii

Fotografia cyfrowa jest droga. Niewątpliwie początkowy wydatek jaki stanowi zakup aparatu

cyfrowego dla wielu osób jest czynnikiem zaporowym. Jeśli jednak uda się przeskoczyć ten etap

dalej jest już znacznie taniej. Nawet w porównaniu z klasyczną fotografią. Odpada zakup filmów i

wywoływanie. Fotografując cyfrowo mamy również wybór, które zdjęcia chcemy posiadać na

papierze, które wystarczą nam w postaci dyskowej. W tradycyjnej fotografii nie mamy żadnego

wyboru. Jeśli chcemy się pochwalić zdjęciami musimy zrobić odbitki. Zdjęcia cyfrowe możemy

pokazywać na monitorze, na telewizorze, możemy również nagrać płytkę CD w formacie czytanym

przez wiele domowych odtwarzaczy DVD i obdarować takim albumem znajomych. Obecnie dobry

aparat dwumegapikselowy można kupić z "drugiej ręki" za około 1500zł (np. Olympus C2020Z).

To dwa razy tyle, ile trzeba zapłacić za dobrej klasy klasyczny kompakt. W porównaniu z dobrym

kompaktem C2020Z ma wiele zalet (zoom optyczny 3x, przysłona 2.0, makro niedostępne

kompaktom). Przy typowej cenie rzędu 20-25 zł za 36 klatkowy film, dodatkowy koszt cyfrówki

zwróci się po wykonaniu około 1000 zdjęć. Cyfrowy fotoamator bez problemu robi tyle w ciągu

roku.

Kwestia wygody

Aparaty cyfrowe są małe i lekkie. Dla osób przyzwyczajonych do gabarytów i masy

profesjonalnych lustrzanek brzmi to niezbyt zachęcająco. W praktyce ma to jednak wiele zalet,

poczynając od wygody noszenia i przechowywania, na lżejszym statywie skończywszy. Również

obiektywy są dużo mniejsze. W DiMAGE 5 obiektyw o siedmiokrotnym zbliżeniu ma około pięciu

centymetrów długości. W tradycyjnym aparacie taki obiektyw ma prawie 30 centymetrów. Wygoda

jest nieporównywalna. Jeśli chcemy zmienić czułość filmu, w cyfrówce nie musimy w

skomplikowany sposób wyciągać filmu. Taka zmiana trwa ułamek sekundy i wymaga przekręcenia

odpowiedniego pokrętła. To też wygoda. Również przekazanie gotowego zdjęcia gdziekolwiek na

świecie (jeśli już ktoś ma taką potrzebę) jest banalnie proste. Tuż po zrobieniu zdjęcia, na przykład

przy użyciu komórki. Wszystkie te zalety, małe rozmiary, duże zoomy, elastyczny dobór czułości i

szybkość przekazu zostały docenione przez fotoreporterów, którzy coraz częściej używają aparatów

cyfrowych. Czasem obok tradycyjnych, czasem nie. Makrofotografia. D5 z odległości 13cm od

obiektywu obejmuje w swoim kadrze obszar ok. 4x3cm. Tradycyjne lustrzanki muszą być

wyposażone w specjalny obiektyw lub soczewki makro żeby osiągnąć taką sama skalę

odwzorowania. Brak konieczności ich stosowania to też wielka wygoda na przykład dla osób, które

zawodowo muszą dokumentować zjawiska w różnej skali wielkości (np. geolodzy robią w terenie

zarówno zdjęcia całych formacji skalnych jak i malutkich "kamyczków"). Również proces

uzyskiwania odbitek jest dużo łatwiejszy niż w tradycyjnej fotografii. Po sesji zdjęciowej, na

domowym komputerze decydujemy, które zdjęcia oddamy do fotolabu. Odpada usługa typu

"wszystkie dobre". Po wybraniu zdjęć możemy je wysłać bezpośrednio do labu poprzez internet

(zazwyczaj dostaniemy dodatkową zniżkę) i następnego dnia odebrać przesyłkę pocztową z

odbitkami. W Paryżu w czerwcu tego roku (2002) pojawiły się pierwsze eBoxy firmy AGFA.

Urządzenia wielkości skrzynki pocztowej porozstawiane w różnych sklepach. Przy okazji zakupów,

można do takiego eBoxa włożyć CD lub kartę pamięci, na monitorze wybrać zdjęcia i format, podać

adres domowy, zapłacić kartą i po powrocie z wakacji zastać w domowej poczcie przesyłkę z

odbitkami. Wygodne. Prawda? eBoxy trafią do Polski. To jedynie kwestia czasu. I to raczej

miesięcy niż lat.

Kwestia emocji

Fotografia cyfrowa, zarówno u jej zwolenników jak i przeciwników, wzbudza wiele emocji,

które utrudniają rzetelną oceną sytuacji. Już sam podział na zwolenników i przeciwników świadczy

o tym, że mamy do czynienia z "wojną klanów". Argumenty o "mistycznym trzasku migawki" albo

"magii procesu wywoływania" nie są warte komentarza podobnie jak tezy o "konieczności

- 5 -

Aparaty cyfrowe - jeszcze bardziej naga prawda [d. 2005].pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: