کیفیت در دوربین های دیجیتال چیزی بیش از مگا پیکسل

 

مهر ماه 84 شماره 16

اشاره :



پیرو فرضیه ای قدیمی که می گوید از هر چیز،  بیشتر آن بهتر است. در مورد دوربین های دیجیتال نیز سازندگان آنها برای تبلیغ و برتری جستن از رقبا می گویند هر چه تعداد پیکسل های عکسی که توسط یک دوربین دیجیتالی گرفته می شود بیشتر باشد کیفیت عکس آن نیز بالاتر است.
اگر طبق گفته سازندگان بررسی کنیم پس یک دوربین 4 مگا پیکسلی نمی تواند به خوبی یک دوربین 5 مگا پیکسلی عکس بگیرد و یا عکس یک دوربین 8 مگا پیکسلی بسیار عالی تر از کیفیت عکس یک دوربین 6 مگا پیکسلی می باشد؟!
اما با کمال تعجب و بر خلاف نظر عموم باید گفت این فرضیه در مورد کیفیت عکس های دیجیتالی بطور کامل صادق نمی باشد زیرا مگا پیکسل فقط واحد اندازه گیری اطلاعات عکس گرفته شده می باشد و نه کیفیت. عکسی که توسط یک دوربین دیجیتالی گرفته می شود تنها به یک پارامتر وابسته نبوده ، بلکه مسائل زیادی کنار یکدیگر کیفیت یک عکس را نشان می دهد.
همانطور که در سری مقالات چاپ شده در شماره های 5 ، 6 و 7 ماهنامه به آن اشاره شد قلب یک دوربین دیجیتال ، حسگر تصویر یا Image Sensor دوربین می باشد با وجود آنکه مگا پیکسل ها یکی از پارامترهای معادله کیفیت می باشند اما در این مقاله قصد شناختن عوامل دیگر که در کیفیت عکس موثر است را داریم.

پیکسل
تعداد پیکسل های بیشتر لزوماً دلیل بر بهتر بودن یک دوربین نمی باشد. اما سایز آنها یعنی سایز هر پیکسل مسئله دیگری است. پیکسل ها مانند ظرفی کم عمق هستند که می خواهند فوتون های نور را در خود نگه دارند که سنسور بعداً آنها را به الکترون ها تبدیل کند. هر چه این پیکسل ها بزرگتر و عمیق تر باشند ، فوتون های بیشتری دریافت کنند یعنی با افزایش توانایی پیکسل ها منجر به گرفتن عکس هایی با جزئیات بالا در تاریکی ، سایه و همچنین نور بسیار زیاد می شود.اکثر دوربین های دیجیتالی از سنسور های تصویر  Charge-Coupled Device ) CCD ) و یا
Complmentary Metal Oxide Semiconductor ) CMOS  ) استفاده می کنند.

شکل 1 : نمونه ای از یک سنسور تصویر از نوع CCD

لنز
لنز یک دوربین به همان اندازه « سنسور تصویر»  در کیفیت یک عکس دیجیتالی تاثیر دارد. بسته به طراحی آنها لنزهای گوناگون دارای قدرت متفاوتی در رفع عیوب عکس و یا در کنتراست رنگ و واکنش در مقابل رنگ ها دارند. اما به طور کلی ، دوربین های سرعت بالا برای عکسبرداری در نور مناسب تر می باشند. اولین دوربین های دیجیتالی لنزهای خود را از لنز  دوربین های فیلمبرداری به ارث بردند و در بعضی دوربین های عکاسی از لنزهای ارزان پلاستیکی استفاده می کردندکه بعضاً باعث به هم ریختگی رنگ ها و کاهش شفافیت و کیفیت عکس می شدند. حتی لنزهای پیشرفته که شیشه ای بودند معمولاً در عکس ایجاد سایه روشن می کردند زیرا نور از لنز با زاویه های کج در گوشه های سنسور عبور می کرد. این در حالیست که برای داشتن عکسی با کیفیت خوب نور باید مستقیماً از لنز عبور کرد تا فوتون های بیشتری جمع آوری شود.
بعد از آن به تدریج تولید کنندگان عدسی های نوری شروع به تولید لنزهایی کردند که مختص دوربین های دیجیتالی بودند. تولید کنندگان در ساخت این لنزها از عناصری خاصی که دارای تجزیه نور کمتر و پوشش های رنگی بهتری بودند استفاده کردند برای رسیدن به کیفیت بهتر بعضی از تولید کنندگان با یکدیگر به همکاری پرداختند به طور مثال Kodak با Panasonic  ، کمپانی  Schneider با Leica و کمپانی Sony با Zeiss آغاز به همکاری کردند تا بتوانند برای دوربین های خود اعتبار و کیفیت به ارمغان آورند.
گفتنی است عوامل خارجی از جمله تمیزی لنز تاثیر به سزای در کیفیت عکس ها می گذارد. گرد و غبار ، اثر انگشت و یا سایر لایه های کثیف بر روی لنز دوربین منجر به کاهش کیفیت عکس می شود. همچنین نور پراکنده و درهم نیز باعث کاهش شفافیت و وضوح عکس می شود. همچنین جهت و میزان نور در کیفیت عکس گرفته شده تاثیر به سزایی دارد.

مبدل
ممکن است پذیرش مطلبی که گفته می شود آسان نباشد ، اما باید گفت همه دوربین های فیلمبرداری و عکاسی دیجیتال در واقع تصاویر را به صورت آنالوگ دریافت می کنند. بدین ترتیب مبدل CCD هر پیکسل را به یک سیگنال آنالوگ با ولتاژ های متفاوت تبدیل می کند. بعد از این مرحله یک مبدل داخلی آنالوگ به دیجیتال ( ADC ) سیگنال ها را به اطلاعات دیجیتالی یعنی بایت های اطلاعاتی تبدیل می کند. هر چه ADC بهتر ، گرانقیمت تر و دارای Bit Rate بالاتر   ( مثلاً 16 بیت یا 12 بیت و نه 10 یا 8 بیت )  باشد عمل تبدیل بهتر و یکنواخت صورت می گیرد در نتیجه عکس با کیفیت بالاتر و جزئیات بیشتر حتی در قسمت های سایه و پر نور گرفته می شود.


فرمت فایل ها
کیفیت یک عکس دیجیتالی به چگونگی ذخیره شدن آن نیز بستگی مستقیم دارد. اکثر استفاده کنندگان ، فرمت JPEG را برای عکس هایشان ترجیح می دهند. JPEG  به طور معمول فرمتی است که اکثر دوربین های دیجیتالی عکس هایشان را با آن فرمت ذخیره می کنند.
با در نظر گرفتن سرعت ، کیفیت عکس و فضای اشغال شده توسط عکس می توان فرمت JPEG را انتخاب کرد که در واقع گونه فشرده شده می باشد و مقداری از اطلاعات جزئی به منظور کاهش فضای اشغالی توسط عکس را دور می ریزد. اکثر دوربین های دیجیتالی به دو یا سه روش فشرده سازی عکس را انجام می دهند.
بعضی از دوربین های ارزان قیمت سطح فشرده سازی بین  1 : 25  تا 1 : 8 را ارائه می دهند این در حالیست که دوربین های گرانقیمت تر  دارای سطح فشرده سازی بین 1 : 8 تا  1 :  7 / 2 می باشد. یعنی دوربین هایی عکس ها را  کمتر فشرده می کند دارای کیفیت عکاسی بهتر و در نتیجه عکس های آنها شفاف تر است.
اما بعد از آزمایش گونه های متفاوتی از دوربین های دیجیتالی که قابلیت ذخیره سازی فایل ها با فرمت RAW  را دارا بودند این نتیجه حاصل شد که RAW بهترین فرمت ذخیره سازی عکس های دیجیتالی می باشد زیرا در داخل دوربین هیچگونه عملیاتی برای فشرده سازی یک عکس به فرمت RAW انجام نمی گیرد و عکسی با این فرمت با تمام جزییاتش ذخیره می گردد.

اما نکته آخر
بعد از آزمایش هایی نه چندان حرفه ای بر روی چندین دوربین دیجیتالی که به طور تقریبی دارای کیفیت های مشابهی از نظر مبدلADC ، سنسور تصویر و لنز بودند ، بعضی دوربین ها نتایج مطلوبی از خود ارائه ندادند. نکته کلیدی در برنامه ریزی دوربین ها بود. تولید کنندگان دوربین های عکاسی دیجیتالی به روش های گوناگون دوربین هایشان را برای نمایش و ترجمه یک عکس برنامه ریزی کرده اند. الگوریتم های استفاده شده در این دوربین ها مشخص کننده کیفیت و چگونگی ظاهر شدن عکس ها می باشند. در نتیجه دوربین هایی که دارای کیفیت و لنزهای مشابهی هستند به خاطر تفاوت در برنامه ریزی آنها ، عکس هایی با کیفیت متفاوت نمایش می دهند.
در آخر کمی سلیقه و علاقه نسبت به مارکی خاص نیز از عوامل مهم در انتخاب یک دوربین توسط خریدار می باشند.


  
نویسنده : ali gooliof ; ساعت ۱۱:٢٩ ‎ق.ظ روز ۱۳۸٧/٢/٢٤
تگ ها :