اصول کار دوربين های ديجيتال

امروزه توليد کنندگان دوربين هاي ديجيتال سر و صداي زيادي به راه انداخته اند. گسترش روزافزون نياز به وسايل تهيه و انتشار اطلاعات تجاري سريع، گسترش وحشتناک وب و اشتهاي سيري ناپذير آن به اطلاعات تصويري و توليد و در دسترس قرار گرفتن پرينترهاي داراي کيفيت بالا دوربين هاي ديجيتال را به يک وسيله اغوا کننده بدل کرده است.
اين عوامل به اضافه افزايش روزافزون کيفيت تصاوير و در عين حال کاهش قيمت، مي رود که دوربين ديجيتال را به يک وسيله خانگي و تجاري ضروري در کنار کامپيوترهاي شخصي تبديل نمايد.
از لحاظ اصولي، دوربين هاي ديجيتال بسيار شبيه به دوربين هاي عکاسي داراي فيلم مي باشند. اين دوربين ها همانند دوربين هاي معمولي داراي يک منظره ياب، لنز براي کانوني کردن تصوير بر روي يک وسيله حساس به نور، وسيله اي براي نگهداري و انتقال چند تصوير گرفته شده در دوربين و يک جعبه در بر گيرنده تمام اين تجهيزات مي باشد. در يک دوربين معمولي فيلم حساس به نور تصوير را ذخيره مي سازد و بعد از عمليات شيميايي براي نگهداري تصوير از آن استفاده مي‌شود. در حالي که در دوربين ديجيتال اين کار با استفاده از ترکيبي از تکنولوزي پيشرفته سنسور (حساسه) تصوير و ذخيره در حافظه انجام ميگيرد و اجازه ميدهد که تصاوير در شکل ديجيتال گرفته شوند و به سرعت بدون نياز به عمليات خاصي (نظير عمليات شيميايي بر روي فيلم ) در دسترس باشند.
گرچه اصول کلي اين دوربين ها نظير دوربين هاي فيلمي هستند، نحوه کار داخل اين دوربين ها کاملا متفاوت مي باشد. در اين دوربين ها تصوير توسط يک سنسور CCD (Charged Coupled Device) يا يک CMOS (Complementary Metal-oxide Semiconductor) گرفته مي شود. (CCD بصورت رديفها و ستونهايي از سنسورهاي نقطه اي نور هستند که هر چه تعداد اين نقاط بيشتر و فشرده تر باشد، تصوير داراي دقت بالاتري است) هر سنسور نور را به ولتاژي متناسب با درخشندگي نور تبديل کرده و آن را به بخش تبديل سيگنال هاي آنالوگ به ديجيتال ADC (Analog to Digital Converter) مي فرستد که در آنجا نوسانات دريافتي از CCD به کدهاي مجزاي باينري (عددهاي مبناي دو بصورت صفر و يک) تبديل مي‌شود. خروجي ديجيتال ADC به يک پردازنده سيگنال هاي ديجيتال DSP (Digital Signal Processor) فرستاده مي شود که کنتراست و جزئيات تصوير در آن تنظيم مي شود و قبل از فرستادن تصوير به حافظه براي ذخيره تصوير، آن را فشرده مي کند. هر چه نور درخشنده تر باشد، ولتاژ بالاتري توليد شده و در نتيجه پيکسل هاي کامپيوتري روشنتري را ايجاد مي کند. هر چه تعداد اين سنسورها که بصورت نقطه هستند بيشتر باشد، وضوح تصوير به دست آمده بيشتر است و جزئيات بيشتري از تصوير گرفته مي شود.
تمام اين پروسه، پروسه اي هماهنگ با محيط زيست مي باشد. سنسورهاي CCD يا CMOS در تمام مدت عمر دوربين در جاي خود ثابت بوده و بدون نياز به تعويض کار مي‌کنند. ضمنا به علت عدم وجود قطعات متحرک عمر دوربين بسيار بيشتر مي‌شود.

کيفيت تصوير دوربين های ديجيتال

کيفيت تصوير يک دوربين ديجيتال به عوامل مختلفي از جمله کيفيت اپتيکي لنز و تراشه گرفتن تصوير، الگوريتم هاي فشرده سازي و ساير قطعات موجود در دوربين بستگي دارد. هرچند مهمترين عامل تعيين کننده کيفيت تصوير وضوح (Resolution) CCDآن است. هر چه تعداد پيکسل هاي آن بيشتر باشد، وضوح بيشتري دارد و بنابر جزئيات بيشتري را مي تواند در تصوير ثبت نمايد.
در سال 1997 وضوح دوربين هاي ديجيتال معمولي در حدود 460*480 پيکسل بود. يک سال بعد روش هاي ساخت بهبود يافت و تکنولوژي در عين ناباوري، دوربين هاي مگاپيکسلي با وضوح 1024*768 يا حتي 1536*1024 را با همان قيمت عرضه نمود. دراوايل 1999 وضوح دوربين ها به 1536*1024 و تا اواسط سال به 1800*1200 رسيد. يک سال بعد پيشرفت بي امان مگاپيکسل ها قلعه 3 مگاپيکسل را تسخير کرد و به وضوح 3.34 مگاپيکسل که قادر به گرفتن عکسي با وضوح 2048*1536 پيکسل بود، رسيد. اولين مدل مصرفي دوربين هاي 4 مگاپيکسلي در ميانه سال 2001 با وضوح تصوير 2240*1680 پيکسل پديدار گشت.
در اين سطح از وضوح ديگر تعداد پيکسل ها به عنوان مهمترين مساله در تعيين کيفيت مطرح نيست و مساله اي که اهيميت بالاتري مي يابد کيفيت تصاوير است، يعني اطلاعات جمع آوري شده توسط CCD با چه دقت و کيفيتي به ADC انتقال مي يابد.
کيفيت پروسه مديريت رنگ CCDها ديگر عامل مهم در کيفيت بوده و يکي از دلايل اوليه تفاوت در تصوير خروجي دوربين هاي مختلف با CCDهاي يکسان از لحاظ تعداد پيکسل است. اين پروسه نبايد تحت تاثير روش ميان يابي که توليد کنندگان براي توليد فايل Bitmap با وضوح بيشتر از وضوح اپتيکال بکار ميبرند، قرار بگيرد. اين روش که به آن Resampling مي گويند با استفاده از اطلاعاتي که از قبل موجود است پيکسل ها را زياد مي کنند و گرچه وضوح موثر را افزايش مي دهند، اين کار منجر به کم شدن دقت (Sharpness) و کنتراست تصوير مي شود. اين روش با کمي کردن پيکسل ها و کيفي کردن آنها بر اساس ويژگي هايي که دارا مي باشند انجام مي شود. بعضي دوربين ها بجاي روش استاندارد ميان يابي، که پيکسلها براي توليد تصوير بزرگتر کپي و paste مي شوند، از نرم افزاري با تکنيک هاي بزرگ کردن تصوير که نتيجه بهتري از ميان يابي مرسوم به دست مي دهد، استفاده مي کنند. در اين روش، پيکسلهاي کپي و paste شده، بر اساس جايي که نرم افزار بزرگ کردن تصوير تشخيص دهد که بايد خط، شکل، طرح pattern و يا کانتور خاصي را براي ايجاد تصوير بزرگتر ايجاد نمايند، تغيير مي کنند.
ديگر عامل محدود کننده کيفيت[ روش هاي فشرده سازي تصوير است که در بسياري از دوربين هاي ديجيتال براي ايجاد امکان نگهداري تعداد بيشتري عکس در حافظه بکار گرفته مي شود. بعضي از دوربين هاي ديجيتال تصاوير را در فرمتي مختص به خودشان نگه مي دارند که براي دستيابي به آنها به نرم افزار ويژه اي که توسط توليد کنندگان عرضه مي شود نياز مي باشد، اما بيشتر دوربين هاي ديجيتال تصاوير را در فرمتهاي استاندارد JPEG يا FLASHPix که استاندارد سنعت مي باشد و در بيشتر نرم افزارهاي گرافيکي قابل استفاده مي باشد، نگه مي دارند. استفاده از يک روش فشرده سازي بد يا فشرده سازي بيش از حد باعث افت کيفيت تصوير مي شود. بهر حال، بسياري از دوربين ها امکان تنظيم نوع فشرده سازي را براي کاربر فراهم کرده و به کاربر اجازه مي دهد که بين کيفيت تصوير و ظرفيت تصوير، حالت مورد نظر خود را انتخاب نمايد، حتي کاربر مي تواند از تصوير بدون هيچ گونه فشرده سازي RAW براي داشتن بهترين کيفيت ممکن استفاده نمايد.

آشنائی با CCD

CCD قلب دوربين هاي ديجيتال بوده و جاي شاتر و هم فيلم را در دوربين هاي معمولي مي گيرد. ظهور اين تکنولوژي به سال 1960، زماني که تلاش براي توليد حافظه هاي ارزان و در مقياس بالا در حال انجام بود بر مي‌گردد. در ابتدا استفاده از اين تکنولوژي براي گرفتن تصوير به مخيله دانشمنداني که بر روي آن کار مي کردند نيز خطور نمي کرد.
در سال 1969، Willard Boyle و George Smith از CCD براي نگهداري اطلاعات استفاده کردند. اولين CCD مربوط به تصوير برداري به فرمت 100 * 100 پيکسل، در سال 1974 توسط شرکت Faichild Electronics توليد گرديد. در سال‌ بعد اين وسيله در دوربين هاي تلويزيوني براي رسانه هاي تجاري و بعدا در تلسکوپ ها و وسايل تصوير برداري پزشکي مورد استفاده قرار گرفت. مدتها پس از اين زمان بود که CCD در دوربين هاي ديجيتالي مورد استفاده عموم به فروشگاههاي خياباني راه پيدا نمايد.
اين وسيله نظير چشم انسان ولي بصورت الکترونيکي کار مي‌نمايد. هر CCD از ميليونها سلول بنام فتوسايت يا فتوديود تشکيل شده است. اين نقاط در واقع سنسورهاي حساس به نوري هستند که اطلاعات نوري را به يک شارژ الکتريکي تبديل مي‌نمايند. وقتي اجزاي نور که فتون ناميده مي شود وارد بدنه سيليکون فتوسايت مي شود، انرژي کافي براي آزادسازي الکترونهايي که با بار منفي شارژ شده اند ايجاد مي‌ گردد. هر چه نور بيشتري وارد فتوسايت شود، الکترونهاي بيشتري آزاد مي شود. هر فتوسايت داراي يک اتصال الکتريکي مي باشد که وقتي ولتاژي به آن اعمال مي شود، سيليکون زير آن پذيراي الکترونهاي آزاد شده مي شود و همانند يک خازن براي آن عمل مي کند. بنابر اين هر فتوسايت داراي يک شارژ ويژه خود مي باشد که هر چه بيشتر باشد، پيکسل روشنتري را ايجاد مي کند.
مرحله بعدي در اين فرآيند بازخواني و ثبت اطلاعات موجود در اين نقاط است. وقتي که شارژ به اين نقاط وارد و خارج مي شود، اطلاعات درون آنها حذف مي شود و از آنجايي که شارژ هر رديف با رديف ديگر کوپل مي شود، مثل اينست که اطلاعات هر رديف پشت رديف قبلي چيده شود. سپس سيگنال ها در حد امکان بدون نويز وارد تقويت کننده شده و سپس وارد ADC مي شوند.
فتوسايت هاي روي يک CCD فقط به نور حساسيت نشان مي دهند، نه به رنگ. رنگ با استفاده از فيلترهاي قرمز – سبز و آبي که روي هر پيکسل گذارده شده است شناسايي مي شود. براي اينکه CCD از چشم انسان تقليد کند، نسبت فيلترهاي سبز دو برابر فيلترهاي قرمز و آبي است. اين بخاطر اينست که چشم انسان به رنگهای زرد و سبز حساس تر است. چون هر پيکسل تنها يک رنگ را شناسايي مي کند، رنگ واقعي (True Color) با استفاده از متوسط گيري شدت نور اطراف پيکسل که به ميان يابي رنگ مشهور است، ايجاد مي شود.
جديدا فوجي فيلم در طراحي CCD دست به ابداع جالبي زده است. اين شرکت بجاي استفاده از آرايش مربعي براي فتوسايت ها، از فتوسايت هاي کاملا متفاوت هشت ضلعي بزرگتري که در رديفهايي با زاويه 45 درجه مرتب شده اند استفاده کرده است. با اين کار مشکل نويزهاي سيگنال که براي فشردگي فتوسايتها بر روي CCD محدوديت ايجاد مي کرد حل شده است. با اين کار رنگهايي واقعي تر و محدوده ديناميکي وسيعتر و حساسيت به نور بالاتر به دست مي آيد که نتيجه آن عکس هاي ديجيتالي شارپ تر و با رنگهاي جذاب تر مي باشد.

آشنائی با CMOS

در سال 1998 سنسورهاي CMOS بعنوان تکنولوژي ثبت تصوير جايگزين براي CCD ابداع گرديد. تکنولوژي مورد استفاده در ساخت CMOS همان تکنولوژي است که در سراسر جهان براي ساخت ميليونها ريزپردازنده و حافظه مورد استفاده قرار مي گيرد. از آنجا که روي اين تکنولوژي کار زيادي صورت گرفته و توليد آن در حجم انبوه مي باشد، ساخت چيپ هاي CMOS نسبت به CCD ارزانتر در مي آيد.
ديگر مزيت اين سنسورها نسبت به CCD اينست که توان مصرفي آنها پايينتر مي باشد. بعلاوه، در حالي که CCD تنها براي ثبت شدت نوري که بر روي هر يک از صدها هزار نقاط نمونه برداري مي افتد کاربرد دارد، مي توان از CMOS براي منظورهاي ديگر، نظير تبديل آنالوگ به ديجيتال، پردازش سيگنال هاي لود شده، تنظيم رنگ سفيد (white Balance) ، و کنترل هاي دوربين و ... استفاده نمود. همچنين مي توان تراکم نقاط و عمق بيتي تصوير را به راحتي بدون افزايش بيش از اندازه قيمت، بالا برد.
بخاطر اين مزيتها و ساير مزايا، بسياري از تحليل گران صنايع اعتقاد دارند که نهايتا تمام دوربين هاي معمولي ديجيتال از CMOS استفاده خواهند نمود و CCD فقط در دوربين هاي حرفه اي و گرانقيمت بکار خواهد رفت. در اين تکنولوژي مشکلاتي از قبيل تصاوير داراي نويز و عدم توانايي در گرفتن عکس از موضوعات متحرک وجود دارد که امروزه با رفع اين مشکلات، CMOS در حال رسيدن به برابري با CCD مي باشد. (اين تکنولوژي تا جايي پيش رفته که هم اکنون در قويترين دوربين حرفه اي Canon بنام EOS-1Ds با بيش از 11 مگاپيکسل وضوح از اين سنسور استفاده شده است- مولف)
تا بحال سنسورهاي تصوير CMOS با استفاده از تکنولوژي 0.35 تا 0.5 ميکروني ساخته شده اند و چشم انداز آينده آن استفاده از تکنولوژي 0.25 ميکرون مي باشد. سنسور Faveon با 16.8 مگاپيکسل (يعني قدرت ايجاد تصاويري با وضوح 4096*4096 پيکسل) اولين سنسوري است که با استفاده از تکنولوژي 0.18 ميکرون ساخته شده است و يک پرش بزرگ را در صنعت ساخت سنسور تصوير CMOS ينام خود ثبت نموده است. استفاده از تکنولوژي 0.18 ميکرون امکان استفاده از تعداد بيشتري از پيکسل ها را در فضاي فيزيکي معين فراهم کرده و بنابر اين سنسوري با وضوح بالاتر به دست مي‌آيد. ( لازم به ذکر است چون از لحاظ فيزيکي تصوير ايجاد شده توسط لنز تصويري پيوسته بوده و بدون هيچگونه نقطه و ناپيوستگي مي باشد، هر چه بتوان پيکسلهاي سنسور را کوچک تر نمود و تعداد بيشتري از آنها را در ناحيه تشکيل تصوير قرار داد، مي توان عکسي با وضوح بالاتر و نزديکتر به تصويرحقيقي گرفت – مولف) ترانزيستورهاي ساخته شده با استفاده از تکنولوژي 0.18 ميکرون کوچکتر بوده و فضاي زيادي از ناحيه سنسور را اشغال نمي کنند که مي توان از اين فضا براي تشخيص نور استفاده نمود. اين فضا بطور کارآمدي، امکان طراحي سنسوري را که داراي پيکسل هاي هوشمندتري بوده، و در حين عکس برداري تواناييهاي جديدي را بدون قرباني کردن حساسيت نوري به دوربين مي دهد، فراهم مي کند.
با استفاده از اين تکنولوژي 70 ميليون ترانزيستور و 4096*4096 سنسور، فقط در فضايي برابر با 22mm*22mm قرار داده مي شود و سرعت ISO آن برابر با 100 بوده و محدوده ديناميکي آن 10 استپ است!! انتظار ميرود، بعد از 18 ماه از توليد اين سنسور استفاده از آن در وسايل حرفه اي نظير اسکنرها، وسايل تصويري پزشکي ، اسکن پرونده ه و آرشيو موزه ها شروع شود. در آينده اي طولاني تر، انتظار مي رود که اين تکنولوژي بطور وسيعي در وسايل معمولي موجود در بازار استفاده گردد.

تکنولوژي PIM

در سال 1998 "انجمن صنايع عکاسي" که بيشتر سازندگان دوربين هاي ديجيتال عضو آن هستند، يک سري استانداردها به نام رويه طراحي براي سيستم فايل دوربين DCF(Design rule for Camera File system) ارائه نمود. در اين استانداردها پارامترهاي رنگي تصاوير دوربين هاي ديجيتال که در محدوده رنگي مورد قبول در اينترنت و مانيتورهاي کامپيوتر قرار داشت تعريف گرديد. محدوده رنگي که براي تصاوير دوربين هاي ديجيتال مشخص گرديد همان سيستم رنگي sRGB بود که در اواسط دهه 1990 اساس آن توسط شرکت ميکروسافت و هولت پاکارد توسعه داده شده بود. استفاده از اين فرمت رنگي مستلزم اين بود که پس از گرفتن عکس ، رنگهاي موجود در تصاوير بگونه اي توسط دوربين خلاصه و تنظيم شده تا در محدوده مشخص شده توسط اين سيستم رنگي گنجانده شود.
کارآمدي استاندارد رنگي DCF تا اوايل هزاره جديد به اندازه کافي خوب بود. ولي تا آن زمان نيز محدوده رنگي sRGB حتي در پرينترهاي نه چندان گرانقيمت، از وسعت و غناي رنگي قابل دستيابي توسط پرينتر پايين تر بود. بنابر اين کاربر از دقت رنگي موجود در پرينتر خود بهره کافي را نمي برد.
در اوائل سال 2001 اپسون راه حلي را براي اين مشکل يافت و آن تکنولوژي تطبيق با پرينت تصوير PIM(Print Image Matching) بود. PIM در محدوده ساختار DCF کار مي کند، ولي به پرينتري که داراي بازه رنگي وسيعتري است، اجازه مي دهد که محدوده بزرگتري از رنگها را که توسط دوربين ديجيتال گرفته شده است، چاپ نمايد. براي اين کار، دوربين ديجيتال بايد اطلاعات کامل رنگهاي تصوير را قبل از تبديل به استاندارد DCF ضبط نمايد. وقتي خروجي تصوير براي چاپ به پرينتر مي رود، نرم افزار PIM پرينتر داده هاي PIM متصل شده به تصوير را مي خواند و پرينتر براي بازسازي تصوير از اين اطلاعات استفاده مي نمايد. PIM با عملکرد عادي دوربين تداخلي ايجاد نمي نمايد. بخصوص تاثيري بر روي پردازش تصوير و زمان عکسبرداري ندارد. در واقع کاربر در صورتي که به PIM (در واقع پرينت گرفتن عکس و يا استفاده از آن در نرم افزاري خاص) نيازي ندارد مي تواند آن را Off نمايد. در اين صورت اگر اين تصوير به نرم افزار يا پرينتري که به اطلاعات PIM نياز دارد فرستاده شود، اتفاق خاصي روي نمي دهد و به سادگي از آن صرف نظر مي شود. PIM يک استاندارد باز و و در عين حال تطبيق پذير است. باز از اين نظر که هر سازنده پرينتري با گرفتن جواز استفاده از اين استاندارد مي تواند از آن استفاده نمايد و تطبيق پذير از اين لحاظ که اين استاندارد با پيشرفت CCDها و پرينترها قابليت بهبود و پيشرفت و بالا بردن کيفيت تصاوير چاپي در آينده را دارا مي باشد. استفاده از اين تکنولوژي، نشاندهنده چشم انداز روشني براي بکارگيري "گزينه هاي بهبود تصوير توسط کاربر" در دروبين هاي آينده براي بهبود کنترل بر مواردي چون کنتراست، توازن رنگ، نقاط روشن و تيره، درخشندگي، سچوريشن، و دقت تصوير مي باشد.
امروز برايتان عکسی دارم از :jaaphart که با دوربين ديجيتال گرفته نشده است. اين نشان می دهد که دوربين های ديجيتال هنوز رقبای قديمی سرسختی دارند.

تکنولوژي X3

در سال 2002 وقتي شرکت Foveon بعد از پنج سال تحقيق و توسعه، يک سنسور تصويري جديد را که ادعا مي شد قادر به رسيدن به کيفيت فيلم هاي 35mm است عرضه نمود، چشم انداز دوربين هاي ديجيتال قابل رقابت با کيفيت دوربين هاي فيلمي تا حد زيادي روشن گرديد.
در دوربين هاي ديجيتال معمولي فيلترهاي رنگي با الگوي موزائيکي بر روي يک لايه تکي از حسگرهاي نوري قرار گرفته اند. فيلترها فقط به يک طول موج از نور – قرمز، سبز يا آبي – اجازه عبور و رسيدن به پيکسل سنسور را داده و فقط يک رنگ در هر نقطه ثبت مي گردد. در نتيجه سنسور تصوير فقط 50% رنگ سبز و 25% از هر کدام از رنگهاي قرمز و آبي را ثبت مي نمايد.

اين روش ايرادي ذاتي داشت که بستگي به تعداد پيکسل هاي روي سنسور تصوير نداشت. بعني بهر حال چون اين سنسور يک سوم رنگ ها را تشخيص مي دهد، مابقي رنگها مي بايست با استفاده از يک الگوريتم پيچيده و زمانبر ميان يابي مي شد. اين کار نه تنها عملکرد دوربين را کند مي سازد، بلکه باعث ايجاد رنگ مصنوعي در تصوير و از دست رفتن جزئيات تصوير مي گردد. بعضي از دوربين ها براي حل مشکل مصنوعي شدن رنگها، تصوير را به طور عمدي اندکي مات مي کنند.

سنسور تصوير جديد Foveon که از نوع CMOS مي باشد و از تکنولوژي انقلابي اين شرکت يعني X3 استفاده مي نمايد، در هر پيکسل از سنسور سه برابر اطلاعات بيشتر از دوربين هاي مدرن با تعداد پيکسلهاي مساوي ثبت مي نمايد. سنسورهاي تصوير X3 اين کار را با استفاده از سه لايه از تشخيص دهنده هاي نور که در سيليکون جاسازي شده اند انجام مي دهند. لايه ها به گونه اي قرار گرفته اند تا از اين خاصيت سيليکون که در عمقهاي مختلف رنگهاي متفاوتي از نور را تشخيص مي دهد استفاده نمايند. بنابر اين در يک لايه رنگ قرمز ، در ديگري سبز و لايه بعدي آبي ثبت مي شود. اين بدان معني است که براي هر پيکسل در سنسورهاي X3، انباره اي (Stack) براي سه تشخيص دهنده نور وجود دارد. نتيجه سنسوري مي شود که قادر است در هر پيکسل هر سه رنگ قرمز، سبز و آبي را تشخيص دهد و در نتيجه به عنوان اولين سنسور تصوير ديجيتال تمام رنگي دنيا معرفي گردد.
تکنولوژي X3 شرکت Foveon نه تنها به تصاوير بهتري منجر مي شود، بلکه دوربين هاي بهتري را نيز به وجود خواهد آورد. درواقع، با اين تکنولوژي نوع جديدي از دوربين ها به وجود خواهد آمد که به آرامي مرز ميان دوربين هاي عکاسي و فيلمبرداري را بر خواهد داشت بدون اينکه کيفيت هيچکدام از وظايف دوربين افت نمايد. چون سنسورهاي تصويري X3 تمام رنگها را در هر نقطه ثبت مي نمايد، اين پيکسلها را مي توان براي ايجاد سوپر پيکسلهاي بزرگ و تمام رنگي با هم در يک گروه قرار داد. اين قابليت که به نام (VPS:Variable Pixcel Sizing) شناخته مي شود از جمله ديگر "اولين"هاي عکاسي ديجيتال به حساب مي آيد.

با VPS مي توان سيگنالهاي رسيده از يک گروه پيکسل را به گونه اي با هم ادغام نمود که دوربين آنها را به عنوان يک داده تکي بخواند. مثلا يک سنسور تصوير 1500*2300 بيش از 3.4 ميليون پيکسل دارد. اما اگر از تکنولوژي VPS براي گروه بندي پيکسلها در بلوک هاي 4*4 استفاده شود، مثل اينست که سنسور تصوير داراي 375*575 پيکسل است که هر پيکسل 16 برابر بزرگتر از پيکسل معمولي است. اندازه و ترکيب بندي گروه پيکسل ها متغير است، مثلا 2*2 ، 4*4، يا 5*3 و غيره و اين گروه ها با استفاده از مدارهاي پيچيده اي که با سنسورهاي تصويري X3 Foveon درآميخته اند کنترل مي شود.
گروه بندي پيکسلهاي کوچکتر در پيکسلهاي بزرگتر نسبت سيگنال به نويز را زياد مي کند. اين قابليت امکان گرفتن عکس هاي تمام رنگي در شرايط نور کم با نويز پايين را فراهم مي آورد. استفاده از VPS براي کاهش تعداد پيکسلهايي که بايد دوربين بخواند، باعث افزايش شرعت فريم هاي سنسور و در نتيجه افزايش سرعت عکس برداري در ثانيه دوربين FPS خواهد شد. اين افزايش سرعت و حساسيت منافع ديگري در بر دارد که از آن جمله به بهبود سيستم فوکوس دوربين مي توان اشاره کرد.
ضمنا VPS امکان انتخاب مد عکاسي با کيفيت بالا يا فيلم برداري با کيفيت عالي را فراهم کرده و اولين دوربين هاي دو کاره فيلم برداري – عکاسي بوجود خواهد آمد. تا کنون دوربين ها يي که هر دو کار عکاسي و فيلم برداري را انجام مي دهند مجبورند کارايي يک بخش را فداي کيفيت بخش ديگر نمايند. مثلا عکس دوربين هاي فيلم برداري کيفيت مناسبي ندارد و بالعکس فيلم گرفته شده با دوربين هاي عکاسي ديجيتال تعريفي ندارد. طراحي منحصر بفرد سنسورهاي تصويري X3 Foveon امکان انجام هر دو وظيفه به نحو احسن را فراهم نموده است. دوربين Sigam SD9 با سنسور 3.4 مگاپيکسلي اولين دوربين SLR بود که از اين تکنولوژي استفاده کرد.
مطالب بيشتر در مورد اين تکنولوژی را در سايت شرکت Foveon بخوانيد.

حساسيت (ISO) و نويز در عكاسي ديجيتال

شاخص ISO در دوربين ديجيتال نشانگر حساسيت حسگر دوربين نسبت به نور است.مقدار ISO كم نشانه حساسيت كم و مقدار ISO بالا معرف حساسيت زياد است.تقريبا در تمام دوربين هاي ديجيتال ، چه انواع ارزان و چه انواع گرانقيمت ، با افزايش ISO كيفيت تصوير كاهش پيدا مي كند. هر چه قدر حساسيت بالا تر باشد ، نويز تصوير نيز افزايش پيدا مي كند.مثل راديو كه با زياد كردن ولوم صدا نويز صدا نيز بيشتر مي شود.
با كاهش مقدار ISO نويز تصوير كاهش مي يابد ، تصوير واضحتر و احتياج به نور بيشتر خواهد شد (و در نتيجه بايستي از ديافراگم بازتر يا سرعتهاي پايين شاتر استفاده كرد).
با افزايش مقدار ISO ،نويز تصوير بيشتر ، جزئيات تصوير كمتر مي شود ولي نياز به نور كمتر خواهد شد.( استفاده از ديافراگم كوچكتر و يا سرعتهاي بالاي شاتر امكان پذير ميگردد)
معمولا بايد بر اساس دو عامل زير مقدار ISO را انتخاب كرد:
- نور محيط
- سرعت مورد نياز شاتر براي گرفتن عكس
گاه نياز به يك اندازه خاص ديافراگم نيز در امر انتخاب ، دخيل است اما اهميت اين عامل سوم نسبت به دو عامل اول ، در تصميم براي استفاده از ISO بالا ، كمتر است.
بايد همواره به خاطر سپرد كه براي گرفتن عكس در حداكثر كيفيت ممكن ، بايد از كمترين مقدار ممكن ISO استفاده كرد:مثلا براي گرفتن عكس از يك موضوع متحرك در يك روز ابري، مجبوريم كه از سرعتهاي بالاتر از 125/1 استفاده كنيم.اما حتي با بيشترين اندازه ديافراگم نيز مقدار نور كافي نخواهد بود.در اين مورد تنها راه ممكن ، افزايش حساسيت دوربين است تا بتوان از سرعتهاي بالاتر شاتر استفاده كرد و از موضوع متحرك عكس گرفت.
هرگونه افزايش مقدار ISO بايد تدريجي باشد.افزايش دادن ناگهانيISO به حداكثر ميزان ممكن در مواردي نظير مثال فوق ، از لحاظ عكاسي قابل قبول نيست.بايستي مرحله به مرحله مقدار حساسيت را افزايش داد تا هنگاميكه سرعت مورد نياز شاتر بدست آيد.اين روش ، نويز عكس را به حداقل ممكن خواهد رساند.
نويز و حساسيت وابستگي زيادي به يكديگر دارند.با افزايش حساسيت، نويزابتدا در مناطق تيره عكس و سپس در مناطقي كه رنگهاي نسبتا يكنواختي دارند، ظاهر مي شود.

قسمتي از تصوير فوق را انتخاب كرده ايم كه اولا نسبتا در مناطق سايه دار عكس است و ثانيا در ناحيه مركري فوكوس بوده و طبعا توجه بيشتري را به خود جلب مي كند.
حالا اثرات تغيير ISO را در آن ناحيه بررسي مي كنيم:

50 ISO
shutter speed: 1/5 aperture: f3.2

100 ISO
shutter speed: 1/10 aperture: f3.2

200 ISO
shutter speed: 1/20 aperture: f3.2

400 ISO
shutter speed: 1/40 aperture: f3.2

مشاهده مي شود كه با يك مقدار ثابت ديافراگم ( 2/3) ، افزايش حساسيت منجر به افزايش سرعت شاتر از 5/1 به 40/1 ثانيه شده است.از لحاظ عملي اين موضوع بسيار مفيد است چرا كه با سرعت 5/1 بايستي از سه پايه استفاده كنيم اما وقتي ISO را به 400 مي رسانيم ، مي توان با سرعت 40/1 ثانيه و بدون سه پايه عكس گرفت.اگر موضوع مورد نظر روشنتر باشد همين افزايش در سرعتهاي بالاتر شاتر رخ مي دهد(مثلا از 50/1 به 500/1).
در مثال فوق با افزايش حساسيت، ميزان نويز در مناطق سايه دار عكس ، جلب توجه مي كند.اما در مناطقي كه نور بيشتري دارند ، افزايش نويز كمتر است.مثل مناطقي كه در حد فاصل نواحي روشن و تاريك قرار دارند.(مربع زرد در شكل زير).به عبارت ديگر هرچه نور بيشتر باشد، اثر نويز كمتر خواهد بود.

50 ISO

100 ISO

200 ISO

400 ISO

همانگونه كه مشاهده مي شود ، ميزان افزايش نويز در اين منطقه عكس كمتر است.در اين مثال مقدار ISO معادل 200 كاملا قابل استفاده است چرا كه از يك سو باعث افزايش 4 برابر در سرعت شاتر شده است و از سوي ديگر كيفيت عكس نيز نسبتا خوب است. اين موضوع مهم ( يعني نويز كمتر در نواحي پر نور )در مورد عكسهايي كه در نور طبيعي خورشيد گرفته شوند ، بيشتر نمود پيدا ميكند. در عكس زير ،گل در نور طبيعي خورشيد قرار دارد. در مورد چنين موضوعي كه زير نور طبيعي قرار دارد،ميتوان بدون افزايش نويز،ميزان ISO را افزايش داد و با سرعتهاي بالاي شاتر عكس گرفت.

100 ISO shutter speed: 1/1000 aperture: f5.6

200 ISO shutter speed: 1/1600 aperture: f5.6

400 ISO shutter speed: 1/2000 aperture: f5.6

البته در اين مثال خاص با ISO 400 ميزان نوردهي حتي در سرعت حداكثر شاتر و كمترين مقدار ديافراگم نيز بيش از حد لازم است.
به طور خلاصه ميتوان گفت كه هرچند مقادير بالاي ISO باعث افزايش نويز مي گردد،اما اين امكان را به عكاس ميدهد كه با سرعتهاي بالاتر شاتر عكس بگيرد و اين موضوع گاه بسيار مفيد ولازم است.
بايد به خاطر داشت كه نويز، بيشتر در مناطق تيره و نيز نواحي كه رنگ يكنواخت دارند، ظاهر مي شود.بنابراين ابتدا بايد موضوع مورد نظر را ارزيابي و مناطق فوق الذكر را در آن شناسايي كنيم.سپس با تغيير كادر بندي ، اين مناطق را در عكس به حداقل برسانيم و سپس از ISO بالا استفاده نماييم.
در محيط هاي كم نور ،نويز واضح تر خواهد بود و در نتيجه با افزايش ISO ، كيفيت عكس به طور قابل ملاحظه اي كاهش مي يابد.در اين موارد بهتر است كه با استفاده از يك سه پايه ،از سرعتهاي پايين شاتر استفاده نماييم.
و اما چند نكته:
1- در محيط هاي كم نور در صورتي كه از حالت اتوماتيك ISO استفاده شود،سرعت شاتر نسبت به مقدار ISO در اولويت است.يعني دوربين حتي الامكان سعي ميكند كه از سرعتهاي بالاي شاتر استفاده نمايد،هرچند كه بعلت ISO بالا سبب كاهش كيفيت تصوير گردد.
2- ارتباط تراز سفيدي (White Balance) و ISO : فرض كنيد كه زير نور چراغ معمولي در اتاق عكس مي گيريد.تنظيم خودكار تراز سفيدي باعث افزايش بهره كانال رنگ آبي مي شود تا بر طبيعت زرد- قرمز نور چراغ غلبه كند.در چنين محيطهاي كم نوري، اگر ازISO بالا استفاده كنيد، بهره كانال رنگ آبي مجددا افزايش خواهد يافت و در تصوير حاصله رنگ آبي به طور نامناسبي غلبه خواهد داشت. در اين موارد براي غلبه بر اين مشكل بايد از فيلترهاي اصلاح كننده رنگ استفاده شود.
3-در مورد دوربين هايي كه امكان تنظيم كنتراست دارند ، يك نكته جالب عملي در رابطه با ISO وجود دارد:
اگر دوربين روي حالت كنتراست پايين تنظيم و جبران نوردهي(EV) 3/2+ انتخاب شود،ميتوان مقدار ISO را نصف كرد.يعني اگر ISO مورد نياز 200 است ميتوان از مقدار100 استفاده كرده و تصوير بهتري تهيه نمود.

نويز و كاهش آن (Noise Reduction )

هر چه سطح سنسور دوربين بيشتر باشد ميزان نويز كمتر است. به همين علت دوربين هاي ديجيتال حرفه اي SLR ،نسبت به دوربين هاي معمولي،نويز كمتري توليد ميكنند.سطح سنسور بعضي از دوربين هاي ديجيتال SLR تقريبا 4 برابر دوربين هاي معمولي است.بنابراين در دوربيني مانند Canon EOS 1D كه براي عكاسي از صحنه هاي پر تحرك ورزشي نيز استفاده مي شود، انتخاب ISO بالا ديگر يك موضوع كم مصرف نيست.در اين دوربين محدوده انتخاب ISO بين 100 تا 1600 ميتواند باشد.
نكته ديگر آن است كه دوربين هاي ديجيتال جديد به طور خودكار نويز موجود در تصاوير را كاهش مي دهند.مثلا در دوربين هاي Nikon D1X و Canon EOS 1D امكان كاهش نويز به صورت يك انتخاب در اختيار عكاس گذاشته شده است.و در نتيجه حتي در ISO هاي بالا نيز تصاوير همچنان بدون نويز قابل توجه خواهند بود.
كاهش نويز توسط نرم افزار نيز قابل انجام است.اما اين كار با نرم افزارهاي معمولي ويرايش تصوير چندان نتايج قابل قبولي ارائه نمي دهد.چرا كه اين نوع نويزها در تمام طيف فركانسي نور پراكنده بوده و بر اساس رنگ و روشنايي و حتي نوع دوربين متغير است.در روش هاي معمولي كاهش نويز ،مانند استفاده از فيلترهاي Median و روش هاي آستانه اي( Thresholding) ،ميزان اصلاح نويز كم بوده و در عوض بسياري از جزئيات تصوير از دست مي رود.

اما نرم افزارهاي اختصاصي كاهنده نويز ، از تكنولوژيهاي پيشرفته و جديدي استفاده مي كنند تا ضمن حفظ دقت و جزئيات تصوير ، حداكثر كاهش نويز را اعمال كنند.مثلا نرم افزار Noise Ninja(شكل فوق) از يك الگوريتم پيشرفته رياضي استفاده ميكند تا تصوير را به صورت طيف فركانسي 3 بعدي تحليل نمايد و امكان شناسايي دقيق و در نتيجه حذف نويز ها در فركانسها و كانالهاي رنگي مختلف فراهم شود.

مشخصات دوربين های ديجيتال

امکانات عکسبرداری
بيشتر دوربين هاي ديجيتال داراي يک گزينه براي زمان بندي گرفتن عکس ها مي باشند. يکي از مرسوم ترين اين انتخاب ها يک مد عکسبرداري متوالي است که با يک بار فشار دادن شاتر، گرفتن چند عکس پي در پي را ممکن مي سازد. سرعت و تعداد عکسي که دوربين مي تواند بگيرد به حافظه دوربين، سايز عکس انتخاب شده توسط کاربر و درجه فشرده سازي عکس ها بستگي دارد. دوربين هاي داراي سرعت بالاي عکس برداري ( FPS بالا) داراي حافظه بافر بالايي بوده که قبل از پروسس کردن روي تصوير و ضبط آن در حافظه اصلي مي توانند عکس ها را بطور موقت در آن نگهداري کنند. تا اوايل سال 2000، دوربين هاي حرفه اي امکان عکس برداري تا حداکثر 15 عکس با سرعت بين 2 تا 6 FPS (عکس در ثانيه) را دارا بودند. ضمنا امکان گرفتن چند عکس در يک بازه زماني معين و يا حتي گرفتن چند عکس روي يک فريم بصورت ماتريسی در بعضي از دوربين ها وجود دارد.
امکاناتي برای اعمال جلوه هاي ويژه تصويري روي عکس ها در بسياري از دوربين ها وجود دارد. مثلا، کاربر مي تواند عکس هايي با جلوه سياه و سفيد، منفيNegative، يا مد عکس هاي قهوه اي Sepia بگيرد. جدا از جلوه هاي هنري اين عکس ها، عکس هاي سياه و سفيد براي استفاده در برنامه هاي OCR (خواندن متن گرافيکي ) مناسب مي باشند. بعضي از دوربن هاي ديجيتال علاوه بر اينها مد ورزشي Sport را در اختيار کاربر گذارده اند که بتواند از موضوعات متحرک عکس بگيرد و يا مد عکسبرداري در شب را دارند که امکان نوردهي طولاني مدت را به کاربر مي دهد.
يکي ديگر از امکانات جالب دوربين هاي ديجيتال امکان گرفتن عکس هاي عريض Panoramic است که پيچيدگي و توانايي آن در دوربين هاي مختلف با هم فرق مي کند. در ساده ترين حالت آن بالا و پايين عکس توسط دوربين قطع مي شود تا عکس حالت يک عکس زاويه باز را پيدا نمايد. ولي در حالت پيچيده و حرفه اي آن چند عکس پياپي که از مناطق پشت سر هم يک منظره گرفته شده است، توسط يک نرم افزار مخصوص به هم چسبانده شده و لبه ها به گونه اي به هم پيوند داده مي شوند که يک تصوير تکي به نظر آيد.
تايمر يک مشخصه عمومي در دوربين ها است که معمولا با يک تاخير 10 ثانيه اي بين فشردن شاتر و گرفتن عکس امکان عکس برداري از خود کاربر را فراهم مي کنند. ضمنا تمام دوربين هاي ديجيتال داراي يک فلاش سرخود مي باشند. بهترين اين فلاشها محدوده مفيد عملکردي تا 12 فوت داشته (تقريبا 3.5 متر) و مدهاي مختلفي نظير Auto lowlight و Backlight ، fill براي کاهش سايه اجسام، Force off براي داخل ساختمان و مه، و مد کاهش قرمزي چشم را دارا مي باشند. در عکس هاي داراي فلاش قرمزي چشم بخاطر انعکاس نور از شبکيه که بخاطر رگهاي خوني قرمز رنگ مي باشد ايجاد ميشود. سيستم کاهش قرمزي چشم، براي حل اين مشکل، يک ثانيه قبل از عکس گرفتن نوري را به صورت فرد مي تاباند تا مردمک چشم تنگ شده و نور منعکس شده از شبکيه در عکس به حداقل ممکن برسد.
يکي ديگر از امکانات دوربين هاي ديجيتال امکان اضافه کردن تاريخ و ساعت و يا نوشته هاي ديگر بر روي عکس مي باشد. بعلاوه، امکان اضافه کردن چند ثانيه صدا در فرمت استاندارد WAV براي هر تصوير نيز در بعضي دوربين ها وجود دارد. بعد از ضبط تصوير و صدا، ميتوان آن را توسط خود دوربين که يا داراي بلندگو و يا خروجي براي گوشي است پخش نمود. حتي بعضي از دوربين ها امکان ضبط صدا بصورت يک ضبط صوت را دارا مي باشند.
يکي ديگر از امکانات مختلفي که هماهنگي دوربين هاي ديجيتال با کامپيوترهاي شخصي را بيشتر مي کند، امکان ايميل کردن عکسي کوچک توسط نرم افزار تعبيه شده در دوربين مي باشد. بعلاوه در بيشتر دوربين هاي ديجيتال امروزي امکان ضبط فيلم هاي کوتاه در فرمت MPEG-1 وجود دارد. در بعضي از دوربين ها اين فيلم بدون صدا مي باشد و فقط به اندازه زماني خاصي قابل ضبط است و در بعضي ديگر داراي صدا بوده و تا جايي که حافظه دوربين جا دارد قابل ضبط مي باشد.
به تقليد از دوربين هاي فيلم برداري سيستم ثابت کننده تصوير Stabilization system در بعضي از دوربين هاي ديجيتال نيز وجود دارد. اين سيستم بخصوص هنگامي که از لنزهاي داراي زوم قوي استفاده مي شود و يا در شرايط کم نور که سرعت شاتر پايين است بسيار مفيد مي باشد، زيرا در زوم هاي قوي نگهداشتن دوربين به گونه اي که داراي لرزش نباشد بسيار مشکل مي باشد. سيستم ثابت کننده تصوير لرزش هاي کوچک دوربين را با استفاده از يک مکانيزم مکانيکي و يا الکترونيکي حذف مي نمايد.
در مدل هاي حرفه اي تر امکان استفاده از دو نوع کارت حافظه متفاوت و يا استفاده از فلاش خارجي با نصب در کفشک فلاش و عوض کردن لنزو نصب لنزهاي مختلف وجود دارد. بعد از سال 2000 بسياري از سارندگان دوربين هاي ديجيتال به تبعيت از رقباي پيشرويشان – نظير نيکون، کداک و کانن- شروع به توليد محصولاتي با کاربردها و مشخصات حرفه اي نمودند و دروبين هاي حرفه اي SLR با قيمتهاي قابل قبول عرضه نمودند. بعد از دهه 1990 تفاوت قيمت بين دوربين هاي ديجيتال و آنالوگ قديمي به سرعت رو به کاهش نهاد و هنوز هم در حل کاهش مي باشد.
زوم اپتيکال و ديجيتال
دوربين هاي ديجيتال دو نوع زوم مختلف دارند: زوم اپتيکال و زوم ديجيتال. زوم اپتيکال نظير زومي است که در دوربين هاي استاندارد عکاسي وجود دارد. اين زوم که با استفاده از سيستم لنز انجام مي شود، اختلاف بزرگنمايي بين حداقل و حداکثر فاصله کانوني است. لازم به ذکر است که در دوربين هاي ديجيتال اين بزرگنمايي قبل از ثبت تصوير توسط CCD انجام مي شود. در مورد زوم دوربين ها آنچه اهميت دارد ميزان زوم اپتيکال آن است. در واقع، زوم ديجيتال چيزي بيش از يک حيله بازاريابي نيست و تقريبا ارزشي ندارد!
ازا اوايل سال 2000 بيشتر دوربين هاي ديجيتال با لنزهاي زوم داراي موتور عرضه مي شوند که محدوده مؤثري از زاويه باز تا تله فتو را پوشش مي دهند. زوم اپتيکال معمولا در محدوده 3X تا 10X مي باشد، ولي بالاتر هم مي‌تواند باشد. عبارت بزرگنمايي n برابر مي تواند کمي گمراه کننده باشد، چون مثلا عبارت 3X در مورد دوربين هاي مختلف معاني متفاوتي مي دهد. اين بخاطر اين است که فاصله کانوني واقعي در يک دوربين ديجيتال به اندازه سنسور آن بستگي دارد. بخاطر همين معمولا دروبينهاي ديجيتال براي مقايسه، عبارت بزرگنمايي معادل در مقياس 35mm براي فاصله کانوني را ذکر مي‌کنند که در واقع بزرگنمايي حقيقي دوربين از آن فهميده مي شود. لنز زوم 3X معمولا فاصله کانوني معادلي بين 35mm تا 140mm دارد. بعضي از دوربين ها بين محدوده کلي فاصله کانوني اشان قابليت زوم تدريجي را دارا بوده و بعضي ديگر فقط در 2 يا 3 گام از پيش تنظيم شده بيشتر زوم نمي کنند.
زوم ديجيتال چيزي بيش از بريدن ناحيه مياني تصوير توسط نرم افزار دوربين نيست. تصويري که با زوم ديجيتال 2X گرفته شده است، چه روي مانيتور و چه در هنگام پرينت، با نصف وضوح اوليه اش ديده مي شود. ولي در دوربين با استفاده از نرم افزار پيچيده اي سعي مي شود با ميان يابي نقاط ، وضوح اوليه خود را باز يابد. در اين حال، تعدادکمتري از پيکسل هاي اوليه در بازسازي تصوير بزرگ شده مشارکت مي کنند که باعث عدم شارپ بودن تصوير مي شود. بعضي از دوربين هاي ديجيتال فقط زوم ديجيتال دارند و در بعضي ديگر اين امکان به عنوان مشخه اي اضافه بر زوم اپتيکال در دوربين قرار داده شده است. بهر حال زوم ديجيتال از اهميت چنداني برخوردار نمي باشد.
براي کار با دوربين در فاصله نزديک، معمولا گزينه عکس ماکرو در دوربين ها وجود دارد که امکان عکس برداري در فاصله 3 سانتيمتري را فراهم مي کند. ولي معمولا محدوده فاصله کانوني در حدود 10 تا 50 سانتيمتر را پشتيباني مي کند.
LCD – فاصله کانونی
صفحه نمايش LCD يکي از مشخصات تمام دوربين هاي ديجيتال مدرن امروز است. اين صفحه به کاربر اجازه مي دهد که تمام تنظيم هاي ممکن در دوربين را بدون نياز اتصال به کامپيوتر انجام داده و نتيجه ان را مشاهده نمايد. مثلا کاربر مي تواند عکس هاي گرفته شده را درون LCD بصورت کوچک ببيند، يا يک تصوير را بصورت تمام صفحه نمايش دهد و يا حتي بر روي آن زوم نموده و در صورت نياز آن را حذف نمايد.
پبعضي از دوربين هاي ديجيتال داراي يک منظره ياب انعکاسي تک لنزي (SLR) مي باشند که کاربر مي تواند همان چيزي را که CCD مي بيند از درون منظره ياب مشاهده نمايد. بيشتر دوربين هاي ديجيتال داراي منظره يابي هستند که تصوير را از طريق لنز جداگانه اي نمايش مي دهد و داراي عدم هماهنگي در زاويه ديد و انطباق کامل تصوير مشاهده شده در منظره ياب با تصوير عکس برداري شده مي باشند. بيشتر دوربين هاي ديجيتال براي تطابق بيشتر عکس گرفته شده با واقعيت، از LCD بجاي منظره ياب استفاده نموده و د رنتيجه اين مشکل را کاملا حل مي نمايند.
در بعضي از مدل ها صفحه LCD پشت صفحه اي مخفي شده است که براي استفاده بايد باز شود و چرخانده شده و سپس در جاي خود برگردانده شود (شيه Canon G3). هر چند اين کار کمي سخت است و لي مزاياي بسياري نسبت به يک صفحه LCD ثابت دارد. اول اينکه هنگامي که از دوربين استفاده نمي شود صفحه LCD محافظت مي شود. دوم اينکه با چرخش در جهات مختلف عکاس مي تواند از خودش عکس گرفته و يا دوربين را بالاي سر خود نگه دارد و در LCD تصوير را نگاه کند و يا به راحتي از جاهايي که در سطح خيلي پايين يا زواياي غير معمول قرار دارند عکس بگيرد. ضمنا يکي از مشکلات مرسوم LCDهاي منظره ياب که استفاده از آنها در زير نور خورشيد مي باشد را مرتفع مي سازد. ضمنا يکي از مشکلات LCDها اينست که به شدت مصرف باتري را بالا برده و آن را خالي مي کنند.
در بعضي از LCDها براي کاهش مصرف انرژي سيستمي را بکار گرفته اند که بدون نور زمينه در LCD که بيشتر مصرف برق بخاطر آن است، از نور محيط استفاده نمايند . اين سيستم بنام Power Saving Skylight ناميده مي شود. هر چند در عمل به ندرت مفيد واقع مي شود! چون اگر نور محيط کمي زيادتر از حد مورد نياز باشد، ديگر بخاطر نوري زياد تصوير LCD ديده نمي‌شود.
معمولا در مورد دوربين هاي ديجيتال مشخصه اي ذکر مي شود که عبارتست از فاصله کانوني معادل نسبت به لنزدوربين هاي معمولي 35mm. در حقيقت بيشتر لنزهاي ثابت روي دوربين هاي ديجيتال داراي سيستم فوکوس خودکار بوده و داراي فاصله کانوني در حدود 8 mm مي باشند. اين فاصله کانوني در مقايسه با دوربين هاي استاندارد فيلمي بين يک لنز زاويه باز و نرمال قرار دارد. (زيرا CCD ها خيلي کوچکتر از فيلم هاي 35mm مي باشند.) معمولا ديافراگم و سرعت شاتر در اين دوربين ها خودکار بوده و فقط بعضي از دوربين ها اجازه تنظيم هاي دستي روي اين مشخصات را به کاربر مي دهند. هر چند بر وضوح اپتيکي اين دوربين ها در تبليغ بازاري آنها زياد تاکيد نمي شود، ولي نقش بسيار مهمي در کيفيت تصوير آنها بازي مي کند. لنز دوربين هاي ديجيتال معمولا محدوده مؤثري تا 20 فوت، عدد ISO بين 100 تا 160 و سرعتهاي شاتر از ¼ ثانيه تا ۵۰۰/۱ (يک پانصدم) ثانيه دارند.
تنظيم نور
تمام دوربين هاي ديجيتال يک مد کاملا اتوماتيک تنظيم نور دارند که به کاربر امکان مي دهد به راحتي سوژه خود را انتخاب کرده و در کادر قرار دهد و عکس بگيرد. هرچند در بيشتر دوربين هاي معمولي داراي فيلم نيز راه هاي مختلفي براي کنترل نور در نظر گرفته شده است. يک تنظيم نور مناسب منجر به عکسي مي شود که داراي کنتراست و روشنايي مناسب بوده و هيچ ناحيه اي در آن نه آنقدر روشن است که تصوير رنگ و رو رفته شود و نه آنقدر تاريک است که جزئيات از بين رفته باشد. بسياري از دوربين هاي ديجيتال براي تعيين تنظيم نور مناسب از سيستم اندازه گيري نور در مرکز تصوير Center Metering استفاده مي کنند. با اين سيستم، دوربين ميزان نور را بيشتر در محدوده اطراف مرکز لنز در نظر گرفته و نور کناره هاي لنز را کمتر تاثير مي دهد. در بسياري از شرايط اين تنظيم خوب کار مي کند، ولي در بعضي از شرايط نور دهي، ممکن است اين سيستم عکس هاي ضعيفي از لحاظ نوردهي ايجاد نمايد. اگر صحنه اي که از آن عکس گرفته مي شود داراي مناطق تيره و تاريک باشد، مثل يک روز افتابي درخشان در زير سايه درخت که اجسام داراي نقاط سايه و روشن زيادي است، معمولا استفاده از سيستم نوردهي در مرکز، يا باعث نور زياد در در بخشهاي روشن و يا نور کم در بخشهاي تيره مي شود. بعضي از دوربين هاي ديجيتال داراي سيستم اندازه گيري نور ماتريسي Matrix Metering مي باشند که صحنه را به چند ناحيه تقسيم کرده براي هر ناحيه بطور جداگانه نورسنجي مي کنند. اين کار تصويري به دست مي دهد که داراي نور متعادلي مي باشد. نورسنجي نقطه ايSpot Metering نيز يکي ديگر از روش هاي نور سنجي است که در بعضي از دوربين هاي ديجيتال بصورت اختياري قرار داده مي شود. در اين روش ، نور سنجي در يک بخش کوچک و معين در مرکز لنز انجام مي شود و به کاربر اجازه مي دهد که روي ناحيه مشخصي از صحنه نور سنجي انجام دهد.
مدهاي برنامه ريزي شده نورسنجي اتوماتيک معمولا تنظيم هاي اوليه نورسنجي را اتوماتيک نگه مي دارند و تنظيم هاي دستي براي ساير انتخاب هاي دوربين فراهم مي کنند. بعضي از دوربين ها مد اولويت با ديافراگم يا شاتر را به عنوان مد دستي در اختيار کاربر مي گذارند که کاربر مي تواند درجه ديافراگم f يا سرعت شاتر را تنظيم نمايد، سپس دوربين بر اساس انتخابي که کاربر نموده است مابقي تنظيم ها را به گونه اي که تصوير مناسبي از لحاظ نور به دست آيد محاسبه کرده و تنظيم مي کند.
بعضي از دوربين ها يک مد تنظيم نور دستي دارند که به عکاس اجازه مي دهد که تا حد زيادي ذوق هنري خود را در عکس ها پياده نمايد.
معمولا در اين مد 4 پارامتر را مي توان تنظيم نمود: تراز سفيدي ( White balance)، تنظيم نوردهي Exposure compensation، قدرت فلاش و همزماني فلاش . انواع مختلف تنظيم رنگ نور (نظير نور هواي آزادOutdoor، زير لامپ فلورسنت، زير لامپ تنگستن، و...) تاثير به سزايي بر روي کيفيت رنگ عکس دارد. با استفاده از اين تنظيم مي توان تاثيري را که نورهاي مختلف بر روي عکس ميگذارند و باعث مي شوند رنگ عکس غير طبيعي جلوه کند حذف نمود. با استفاده از White balance مي توان اثرات نامناسب شرايط نور دهي را اصلاح نمود، مثلا ميتوان در شرايط نوري آفتابي، ابري، نور درخشان و نئون و فلورسنت نور را بگونه اي تنظيم کرد که رنگها، همانند آنچه که چشم انسان بصورت طبيعي مي بيند، در عکس منعکس شود. با استفاده از تنظيم دستي نوردهي مي توان نوردهي عکس را بدلخواه نسبت به نوردهي ايده آل اندازه گيري شده توسط دوربين تغيير داد. اين خصوصيت نظير امکاني است که عکاس در يک دوربين حرفه اي SLR براي گرفتن عکسي با نور بيشتر يا کمتر از ميزان لازم ، در اختیار دارد تا بتواند جلوه خاصي را درعکس ايجاد نمايد. با تنظيم قدرت فلاش امکان ايجاد تغيير در قدرت فلاش و با تنظيم همزماني فلاش امکان استفاده اجباري از فلاش بدون توجه به ساير تنظيمات دوربين فراهم مي آيد.
بعضي از دوربين ها امکاني را فراهم مي آورند که بنام "محدوده اتوماتيک نوردهي" يا Automatic Exposure Bracketing شناخته مي شود. با استفاده از اين امکان، هنگامي که عکس گرفته مي شود، چند فريم از عکس با تنظيم هاي نوري مختلف برداشته مي شود تا کاربر بتواند بهترين حالتي را که دوست دارد انتخاب نموده و بقيه را حذف نمايد.
بازسازی رنگ های طبيعی در دوربين های ديجيتال
توسعه تکنولوژي براي ساخت يک CCD با فيلتر 4 رنگ و يک پردازشگر جديد تصوير باعث کاهش مشکلات موجود در بازسازي رنگ هاي شده است. شرکت سوني اعلام کرده است که جديدا اولين دوربين ديجيتال را که از CCD با فيلترهاي 4 رنگ ( قرمز-سبز-آبي – يشمي) به همراه يک پردازنده جديد تصوير براي اين فيلتر 4 رنگ استفاده مي کند روانه بازار نموده است. با استفاده از اين تکنولوژي مشکل موجود در بازسازي طبيعي رنگها نسبت به دوربين هاي سابق سوني که از CCD با فيلتر 3 رنگ استفاده مي کردند نصف شده و تصاويري به دست مي آيد که با تصاوير مشاهده شده توسط چشم انسان تطابق بيشتري دارد.

دوربين هاي ديجيتال معمولي از CCD با فيلتر سه رنگ اصلي استفاده مي نمايند و رنگها با توجه به شدت هر کدام از رنگهاي قرمز-سبز و آبي بازسازي مي شوند که همانند بازسازي رنگها در مانيتورها يا تلويزيونهاي معمولي است. بهر حال مشخصات اين سيستمها با مکانيزمي که چشم انسان رنگها را تشخيص مي دهد متفاوت مي باشد. بنابر اين اختلافهايي در رنگهاي بازسازي شده نسبت به آنچه که چشم انسان مي بيند ايجاد مي گردد.
در CCD با فيلتر 4 رنگ، يک فيلتر با رنگ سبز يشمي به فيلترهاي استاندارد سه رنگ RGB اضافه شده است که باعث گرديده که مشکلات موجود در بازسازي رنگها تا حد زيادي کم شده و تصاويري واقعي تر به دست آيد.
علاوه بر توسعه فيلتر 4 رنگ، يک پردازنده جديد تصوير براي اين سنسور توسعه داده شده است. با اين پردازنده، هر کدام از سيگنالهاي دريافت شده از 4 رنگ براي توليد سه رنگ اصلي نزديک به ديد انسان بااستفاده از محاسبات ماتريسي پردازش مي شود. به علاوه براي کاهش مصرف انرژي تا 30% کمتر مديريت کارآمدي بر روي پردازنده صورت گرفته که انجام عملياتي نظير عکسبرداري سرعت بالا و نمايش سريع تصاوير گرفته شده و همچنين بيشتر عمليات مرسوم دوربين هاي ديجيتال را بهبود بخشيده است.
با ترکيب CCD جديد با فيلتر 4 رنگ و پردازنده جديد، خطاهاي بازسازي رنگها به نصف تقليل يافته است.

بازسازي تصوير با استفاده از تکنولوژي مرسوم

بازسازي تصوير با تکنولوژي جديد

سوني قصد دارد ازاين CCD و پردازنده در دوربين هاي اينده خود استفاده نمايد. هم اکنون اين تکنولوژي در دوربين Sony DSC-F828 استفاده شده است.

اتصالات دوربين های ديجيتال

بغير از استفاده از حافظه هاي قابل تعويض، اکنون دوربين هاي ديجيتال به منظور انتقال تصاوير به کامپيوتر قابليت اتصال به کامپيوتر را دارا مي باشند. تا اواخر دهه 1990 انتقال داده ها به کامپيوتر از طريق کابل سريال RS-232 که داراي حداکثر سرعت 115Kbit/s مي باشد، انجام مي شد. بهر حال، بعد از اينکه استفاده از پورت USB مرسوم شد، بيشتر سازندگان دوربين هاي خود را به همراه سيم اتصال و درايورهاي لازم ارائه نمودند. در گذشته در بعضي از مدلهاي حرفه اي اتصال از طريق کارت SCSI پرسرعت برقرار مي شد. ولي بعدها FireWire روش مرسوم در اتصال اين دوربين ها گرديد.
در اوائل سال 2000 روشي براي انتقال تصوير از طريق پورت USB ارائه شد و سختي اتصال دوربين به کامپيوتر را از بين برد. اين "حافظه خوانها" براي تمام انواع حافظه ها –کامپيکت فلش، اسمارت مديا، مموري استيک، مولتي مديا کارت و...- وجود دارد و به سادگي به صورت مستقيم و يا با يک کابل به USB متصل مي شود. اين وسايل بصورت چند کاره نيز وجود دارند که مي توانند چند حافظه را بخوانند. اين وسايل توان مورد نياز خود را از پورت USB گرفته و توان باتري دوربين را به هدر نمي دهند. اين وسايل با سرعتهاي متفاوتي عرضه شده اند، ولي سريعترين آنها داراي سرعت 1MB بر ثانيه مي باشد. آداپتورهاي ديگري نيز وجود دارند که از پورت USB استفاده نمي کنند. مثلا کامپکت فلش يا اسمارت مديا را مي توان درون وسيله اي به شکل يک ديسکت 3.5 اينچي قرار داد و داخل درايو فلاپي گذاشت و اطلاعات درون آن را به کامپيوتر منتقل نمود.
مجهز نمودن دوربين هاي ديجيتال به درايور TWAIN به کاربر اجازه مي دهد که بطور مستقيم تصاوير درون دوربين را به نرم افزارهاي ويرايش تصاوير منتقل نمايد. بعضي از دوربين ها داراي خروجي ويديو و کابل S-Video مي باشند که امکان نشان دادن يا ضبط مستقيم تصاوير با پروژکتور، تلويزيون يا ويديو را فراهم مي آورد. بعضي از اين دوربين ها امکان بار کردن تصاوير (Upload) از روي کامپيوتر را دارا مي باشند، بنابر اين مي توان از دوربين به عنوان يک وسيله ارائه سمينار استفاده نمود.
امروزه تعداد دوربين هايي که مي توانند بدون نياز به کامپيوتر مستقيما عکس ها را به پرينتر بفرستند رو به افزايش است. ولي فعلا بخاطر نبود استاندارد واحدي در اين مورد، هر دوربين فقط با پرينترهاي ساخته شده و يا معرفي شده توسط سازنده خود کار مي کند.
باتری دوربين های ديجيتال
دوربين هاي ديجيتال وسايلي هستند که معمولا با نرخ بالايي باتري ها را مصرف مي کنند. هنگامي که ممکن باشد خاموش کردن LCD دوربين ، مثلا هنگام انتقال عکس ها به کامپيوتر و يا تماشاي آنها در تلويزيون مي تواند به صرفه جويي در مصرف باتري کمک نمايد. باتري دوربين هاي ديجيتال در اندازه و انواع مختلف عرضه شده، ولي استفاده از باتري هاي سايز AA متداول تر است. ولي به هر حال باتري هاي معمولي الکالاين AA بيشتر در مواقع اضطراري بدرد بخور مي باشند. اين باتريها انقدر توان ندارند که اشتهای سيري ناپذيردوربين هاي ديجيتال را بيش از گرفتن چند عکس ارضا نمايند!
باتري هاي معمولي الکالاين AA غالبا ظرفيتي در حدود 2.4Ah (آمپر ساعت) دارند. يعني مي توانند قبل از تمام شدن توان 1.2 Ah را براي مدت 2 ساعت آزاد نمايند.در حالي که اين مقدار از ظرفيت براي وسايلي که مصرف کمي دارند – مثلا واکمن – مناسب مي باشد، براي وسايلي نظير دوربين هاي ديجيتال که جريان بالايي مي کشند اصلا مناسب نيست. زيرا با بار بالايي که بر روي باتري اعمال مي کنند، ولتاژ آن بسرعت افت کرده و با تکرار اين روند عمر آن به سرعت کاهش مي يابد.
باتري هاي قابل شارژ معمولا براي استفاده در جريانهاي خروجي بالا هماهنگي بهتري با دوربين هاي ديجيتال دارند – هر چند يک سري از آنها مدت زمان حفظ شارژ پاييني دارند- ولي از لحاظ اقتصادي استفاده از اين باتري ها در بلند مدت به صرفه تر است. اين باتري ها در خانواده هاي مختلفي عرضه مي شوند که از قرار زير است:
- نيکل کادميوم (NiCD): شايد دردسترس ترين و مرسوم ترين باتري قابل شارژ اين نوع باتري ها باشند. اين باتري ها تقريبا تا 700 بار شارژ و استفاده را جواب مي دهند. در صورت عدم استفاده در هر روز حدود 1% از توانشان تخليه مي شود و عيب آنها اينست که به شدت از- اثر حافظه Memory effect- رنج مي برند (که عبارتست از پوشيده شدن بخشهايي از صفحات باتري با حباب هاي گاز در حين استفاده و در نتيجه کاهش سطح موثر و توان باتري ).
- نيکل متال هيبريد (NiMH): براي شارژ و استفاده بين 500 -1000 بار خوب بوده و داراي 40% ظرفيت بالاتر از باتري هاي NiCd مي باشند، ولي قيمت بسيار بالاتري دارند. مدت نگهداري شارژ در اين باتري ها از NiCD ها کمتر است ولي مزيت بسيار خوب آنها اين است که اثر حافظه اي در اين باتري ها به ندرت روي مي دهد.
- ليتيوم يون (Li-ion): اين باتري ها تقريبا داراي دو برابر ظرفيت باتريهاي NiMH را دارا مي باشندو براي 500 بار شارژ و استفاده مناسب مي باشند. اين باتريها به شارژر مخصوص به خود نياز دارند و از ساير باتري ها گرانتر هستند. مزين بزرگ آنها حفظ شارژ به مدت طولاني – در حدود 10 سال- بوده و بهمين دليل به عنوان وسايل اورژانسي مناسب مي باشند.
در حدود يک دهه است که باتري هاي روي-هوا Zinc-Air بخاطر ظرفيت بالا و وزن نسبتا کمشان در وسايل کمکي شنوايي و پيجرها کاربرد دارند.در سالهاي اخير پيشرفتهاي مکانيکي و الکتريکي در آنها امکان استفاده آنها در مصارف الکترونيکي پرتابل را فراهم نموده است.
باتريهاي روي-هوا از لحاظ شيميايي نظير باتريهاي الکالاين که هر روز استفاده مي کنيم مي باشند. ولي در آنها بجاي استفاده از دي اکسيد منيزيوم از يک الکترود نازک کربني استفاده شده است تا اکسيژن هوا را براي ترکيب با روي کاتاليز نمايد.اين کار به طور قابل توجهي چگالي انرژي را بالا برده و اين نوع باتري را به يکي از پرظرفيت ترين باتري ها براي استفاه در سيستم هاي مرسوم بدل مي کند.
تا اوايل سال 2000 باتري هاي يک بار مصرف روي-هوا به عنوان باتري پشتيبان دوربين هاي ديجيتال عموميت زيادي يافته و با بيش از 50 نوع دوربين سازگاري داشتند. اين باتري ها دوره طولاني نگهداري شارژ و توان کافي براي چند ساعت متوالي استفاده را دارا مي باشند. اين باتري ها داراي بسته اي مي باشند که مي توان براي حفظ باتري از هوا در زماني که استفاده نمي شود از آن استفاده کرد، ضمنا بند روي دوشي براي حمل ونقل راحت باتري و يک سيم براي اتصال به جک DC دوربين ها از وسايل همراه اين باتريها مي باشند. براي کساني که استفاده زياد و حرفه اي از دوربين خود مي نمايند، استفاده از اين باتري به عنوان باتري يدک در زمانهاي اضطراري توصيه مي شود.
حافظه های ديسکي دوربين های ديجيتال
بعضي از دوربين هاي پيشرفته از درايوهاي ديسک سخت کارتي PCMCIA براي نگهداري عکس هاي گرفته شده استفاده مي کنند. هر چند آنها بعد از ضبط اطلاعات تواني مصرف نمي کنند و حافظه بالاتري از حافظه هاي فلش دارند ( يک درايو 170MB ميتواند تا 320 عکس با وضوح استاندارد 480*640 را ذخيره نمايد)، ولي معايبي نيز دارند. يک ديسک سخت کارتي، هنگامي که در حالت بيکار (Idle) مي چرخد، در حدود 2.5W توان مصرف مي کند و وقتي در حال خواندن و نوشتن اطلاعات است بيشتر و حتي در زمان شروع به چرخش بيشتر از اين! بنابر اين به چرخش در آوردن درايو و گرفتن تعدادي عکس و دوباره خاموش کردن درايو غير عملي است. پس بايد ابتدا عکس ها گرفته شوند و سپس تمام عکس ها به يکباره روي درايو ضبط شوند تا فقط يکبار درايو روشن و خاموش شود، تازه با اين کار باز هم حال و روز باتري بعد از ضبط اطلاعات تعريفي نخواهد داشت! ظرافت و قابليت اطمينان در مورد درايوها نگران کننده است. بخشهاي متحرک موجود در اين درايوها که با تلرانسهاي مکانيکي بسيار ظريفي ساخته شده اند، به طور ذاتي قابليت اطمينان اين وسايل را از حافظه هاي حالت جامد پايين تر مي آورد.
با افزايش چشمگير وضوح دوربين هاي عکاسي ديجيتال و ظهور دوربين هاي ديجيتال فيلمبرداري، نياز به داشتن وسيله اي براي ذخيره اطلاعات با ظرفيت بالا شدت گرفته بود. در سال 1999 شرکت Iomega وسيله نگهداري اطلاعات قابل تعويض براي استفاده در دوربين هاي ديجيتال و نوت بوک ها عرضه نمود که اختراعي نبوغ آميز به حساب مي آمد. کليک درايو که با باتري کار مي کند قابل استفاده در شکاف سخت ديسک کارتي بود و با وزن 10 گرمي اش حدود 40 مگابايت ظرفيت و ابعادي در حدود 50*50mm داشت. اين وسيله داراي اداپتوري است که انتقال اطلاعات از حافظه هاي CF و SM را ممکن مي سازد. در سال بعد شرکت اگفا اولين شرکتي بود که از اين وسيله به عنوان حافظه اصلي در دوربين CL30 Click خود استفاده نمود.
در اواسط سال 1999 شرکت IBM وارد کارزار شد و با عرضه کوچکترين سخت ديسک دنيا بنام ميکرودرايو انقلابي در اين عرصه ايجاد نمود. ميکرودرايو از ديسکي با قطر يک اينچ استفاده مي کند که تنها 16 گرم وزن داشته و با سرعت 4500 rpm (دور بر دقيقه) ميچرخد و از شکاف نوع II کامپکت فلاش براي اتصال استفاده ميکند. اين وسيله همانند يک ديسک سخت معمولي کامپيوتر ولي با ابعادي بسيار کوچک مي باشد و محور ديسک آن بر روي بالشتکي از هواي فشرده با اصطکاکي بسيار کم مي چرخد. اين درايو در ابتدا با ظرفيت 170 MB و 340MB عرضه شد. اين در حالي بود که تا اواخر سال 1998 بزرگترين حافظه موجود از نوع CF تنها 64MB حافظه داشت و دوربين ها با کارت حافظه 8MB ارائه مي شدند. در سال 2000 IBM ميکرودرايوهاي 512MB و 1GB خود را ارائه نمود. همزمان با افزايش ظرفيت اين درايوها، کار زيادي بر روي کاهش توان مصرفي آنها و سرعت ضبط اطلاعات انجام شد و پيشرفتهاي قابل ملاحظه اي حاصل گرديد. هم اکنون شرکت هيتاچي قصد ارائه ميکرودرايوي با ظرفيت 4GB را دارد که پر ظرفيت ترين حافظه موجود براي دوربين هاي ديجيتال تا کنون مي باشد.
يکي از مزاياي عمده دوربين هاي ديجيتال عدم وجود بخشهاي مکانيکي در آنها است. چون همه چيز ديجيتال است، قطعات متحرک در آن وجود ندارد و بنابر اين احتمال خطا و خرابي در آن کمتر است. با اين وجود، شرکت سوني از ارائه مدلهاي دوربين ديجيتال سري Mavica که از فلاپي ديسکت هاي 3.5 اينچي براي ذخيره اطلاعات استفاده مي کند، منصرف نشد. اضافه شدن درايو فلاپي به دوربين باعث بزرگي و سنگيني دوربين شده است. ولي در دسترس بودن و ارزاني ديسکت و قابليت تعويض آن و همراه داشتن تعداد زيادي از آنها براي بعضي از کاربران جالب مي باشد. اين دوربين ها براي بالا بردن قابليت اطمينان امکان تهيه چند کپي از يک ديسک را فراهم نموده اند. بهر حال با بالا رفتن حجم عکس دوربين ها توليد اين دوربين ها کمتر شده و خريداران کمتري دارد.
در اواخر سال 2000 سوني ابتکار ديگري بخرج داد و دوربين هايي ارائه نمود که از سي دي هاي يکبار نوشتني 8mm با ظرفيت 185MB استفاده مي کردند. در اوايل سال 2001 اين مدلها قابليت استفاده از سي دي هاي قابل نوشتن مجدد را پيدا نمودند. هر چند زمان نوشتن اطلاعات بر روي اين وسايل يکي از مشکلات آنهاست، ولي ارزان بودن سي دي در مقايسه با انواع ديگر حافظه و قابليت نوشتن مجدد و پاک کردن هر تصوير و يا تمام تصاوير با استفاده از دستور Format از مزاياي اين دوربين ها است. اين دوربين ها بخاطر سخت افزار پيچيده تري که دارند از انواع ديگر گرانتر مي باشند
حافظه دوربين هاي ديجيتال
اولين دوربين هاي ديجيتال حافظه اي داخلي در حدود 1 تا 2 مگابايت داشتند که براي نگهداشتن حدود 30 عکس با حداکثر کيفيت استاندارد 480*640 مناسب بود. دراين دوربين ها وقتي حافظه پر مي شد ديگر امکان گرفتن عکس بدون انتقال عکس ها به کامپيوتر يا حذف آنها وجود نداشت.
دوربين هاي مدرن امروزي از حافظه هاي قابل تعويض استفاده مي کنند. استفاده از اين نوع حافظه دو مزيت عمده دارد: اول اينکه وقتي حافظه پر شود مي توان آن را تعويض نمود و دوم اينکه با استفاده از سخت افزار مربوطه مي توان عکس هاي درون اين حافظه ها را بدون نياز به دوربين به کامپيوتر منتقل نمود. از اوايل سال 1999 دو فرمت مختلف حافظه براي تسلط بر بازار دوربين هاي ديجيتال با هم رقابت مي کردند:
- کامپکت فلشCF: اولين بار در سال 1994توسط شرکت سنديسک SanDisk عرضه شد و بر اساس تکنولوژي حافظه فلش (حافظه اي که براي نگهداري اطلاعات به باتري و نيروي الکتريسيته نياز ندارد-م) کار مي کند. در واقع اين نوع حافظه يک فلش کارد مخصوص کامپيوتر است که به يک چهارم اندازه اصلي اش کوچک شده و از يک ارتباط 50 پيني براي اتصال به اداپتور فلش کارت کامپيوتر که 68 پين دارد استفاده مي کند. اين خصوصيت اين حافظه را با وسايلي که براي استفاده از فلش کارت طراحي شده اند سازگار مي سازد. اندازه CFها 43 ميليمتر در 36 ميليمتر مي باشد. اين حافظه ها براي سازگاري با وسايل قديميتر در دو نوع 1 و نوع 2 قابل تهيه مي باشند. کارت نوع 1 داراي ضخامت 3.3mm بوده و در شکاف مربوط به نوع 1 و 2 قابل استفاده است. کارت نوع 2 داراي ضخامت 5mm بوده و فقط در شکاف کارت نوع 2 قابل استفاده مي باشد. تا اواخر سال 2001 حداکثر ظرفيت اين نوع حافظه به 512 مگابايت رسيده بود. اکنون حافظه CF با ظرفيت 1 گيگا بايت در بازار موجود مي باشد.
- اسمارت مديا: اين حافظه در سال 1996 به نام خلاصه SSFDC که مخفف (Solid state Floppy Disk Card) مي باشد عرضه گرديد. اين حافظه توسط توشيبا با وزن و اندازه کوچکتري از کامپکت فلش ها ارائه شد. وزن اين حافظه 0.48g و ابعاد آن 45*37mm و ضخامت آن 0.78mm مي باشد. ظرفيت اين نوع حافظه از CF کمتر بوده و تا اواخر 2001 تا ظرفيت 128 مگابيت آن عرضه شده است که قابليت نگهداري 560 عکس با کيفيت 1024*1200 را دارا بوده و قيمت بر مگابيت آن همانند CFها مي باشد.
براي هر دو نوع حافظه وسايل جانبي موجود است که اتصال انها را از طريق درايو فلاپي و يا پورت پارالل به کامپيوتر ممکن مي سازد. سريعترين اين وسايل ارتباطی، وسايل اسکازي هستند که امکان اتصال اين حافظه ها را با کامپيوتر برقرار مي کنند. يکي از مزاياي CF اينست که داراي پوشش سختي است که از آن محافظت مي کند، ولي در SM بخش پوشش داده شده با طلا وجود دارد که با استفاده مداوم آسيب مي بيند. CF در دماهاي بين 25 تا 75 درجه سانتيگراد کار مي کند و عمر اسمي آن 100 سال مي باشد. دماي کارکرد SM بين 0 تا 50 درجه بوده و عمر اسمي آن 250000 بار نوشتن و پاک کردن است.
در اواخر سال 1999 شرکت سوني نوع جديدي از حافظه به نام Memory Stick را عرضه نمود. اين حافظه ابتدا با ظرفيت 32MB ارائه گرديد و براي استفاده در وسايل الکترونيکي صوتي و تصويري نظير دوربين هاي ديجيتال و دروبينهاي فيلمبرداري ديجيتال طراحي شد. اتصال 10 پينه اين حافظه جازدن و دراوردن آن را راحت نموده و با استفاده از کليد قفل آن از پاک شدن ناخواسته اطلاعات جلوگيري مي شود. تا اواخر سال 2001 ظرفيت اين حافظه به 128MB رسيد و هم اکنون حافظه هاي MS با ظرفيت 1GB در بازار موجود مي باشد. تا اخر سال 2001 سهم فروش حافظه هاي موجود براي دوربين ديجيتال در بازار براي CF حدود 44% ، براي SM حدود 33% و براي MS در حدود 6% بوده است.
تجهيزات جانبی لنز برای دوربين های ديجيتال
دوستان زيادي در مورد فيلترهاي مورد استفاده براي دوربين هاي ديجيتال پرسيده بودند. فعلا مطلب خلاصه‌اي در اين مورد مي‌نويسم تا بعدا سر فرصت بطور کامل در اين مورد توضيح بدهم. متاسفانه به علت نا آشنايي و عدم استفاده از وسايل جانبي دوربين ها بخصوص فيلترها و حلقه‌هاي مبدل مختلف، تهيه اين گونه وسايل در ايران بسيار مشکل مي‌باشد و براي اغلب دوربين ها حتي در نمايندگي‌هاي معتبري نظير کانن نيز نمي‌توان وسايل جانبي مربوط به لنز دوربين ها را تهيه نمود. اميدوارم که با آشنايي هر چه بيشتر علاقمندان به اين صنعت و درخواست از فروشندگان ورود اين وسايل نيز همانند خود دوربين ها مرسوم شود.
روش استفاده از فيلترها، سايه‌هاي لنز، پوشش‌هاي لنز و ديگر وسايل مربوط به لنز‌ها براي دوربين هاي ديجبتال همانند دوربين هاي فيلمي مي‌باشد. فقط دو مساله مهم دراين ميان حائز اهميت مي‌باشد.
اول اينکه بخاطر اندازه غير استاندارد لنزهاي دوربين هاي ديجيتال استفاده از اين وسايل روي دوربين هاي مختلف دچار مشکل مي‌باشد. اين بدان معني است که براي استفاده از فيلترها و ساير وسايل استاندارد بايد از مبدلها و حلقه‌هاي سازگار کننده استفاده نمود. وظيفه مبدل‌ها اين است که لنز غير استاندارد يک دوربين را براي پذيرفتن يک وسيله با رزوه‌هاي استاندارد آماده نمايند. معمولا رزوه‌هاي استاندارد روي لنز دوربين ها عبارتند از 30mm، 37mm، 43mm و 55mm. براي دوربين هايي که داراي قطر لنزي غير از اين ابعاد مي‌باشند بايد از حلقه‌هاي تبديل براي بستن فيلتر مورد نظر استفاده نمود.
دوم اين که سنسوري که در دوربين هاي ديجيتال بجاي فيلم قرار داده شده است به طول موجهاي خاصي از نور حساسيت نشان مي‌دهد که در بعضي از موارد با فيلم متفاوت است. در نتيجه، تاثير بعضي از فيلترها روي تصوير ديجيتالي شما با تاثيري که روي فيلم مي گذارد متفاوت مي‌باشد. در ادامه ليستي از فيلترهايي که براي دوربين هاي ديجيتال مفيد است همراه با مورد استفاده آن آورده شده است:
محافظ UV: براي محافظت لنز دوربين
پولاريزه دايروي (Circular Polarizer): کاهش انعکاسها، تاريک کردن آسمان
کلوز آپ (Close-Up): حداقل فاصله فوکوس را کاهش مي‌دهد.
Tiffen 812: گرم کردن رنگها، بهبود طيف رنگي پوست
Tiffen Soft/FX: پوشاندن لکه‌هاي پوست
Black Pro Mist 1or 2: نتيجه را از لحاظ رنگ شبيه عکس فيلمي مي‌کند.
Tiffen Enhancing: قوي کردن رنگ قرمز، قرمزتر کردن رنگ‌هاي قهوه‌اي، نارنجي و قوت بخشيدن به حس پاييز روي برگ درختان
ND 0.3, 0.6, 0.9: کاهش نور در شرايط آفتابي درخشان
Tiffen Hot Mirror: بهبود مشکل بازسازي رنگها در بعضي از دوربين ها بخاطر حساسيت زياد به اشعه مادون قرمز

مقايسه عکس ديجيتال با عکس نگاتيو

هر چند دوربين هاي ديجيتالي در سالهاي اخير گامهاي بلندي را برداشته اند و انعطاف پذيري بسياري را در عکاسي بوجود آورده اند، ولي هنوز وقتي بحث کيفيت عکس مي شود، راه درازي را براي رسيدن به کيفيت دوربين هاي فيلمي پيش رو دارند. بهر حال از انجا که اين بحث به مقايسه بين دو تکنولوژي بسيار متفاوت مربوط مي شود، ارزش دارد که دقيقتر بررسي شود.
اولين قدم در نظر گرفتن وضوح است. بيان وضوح CCD يک دوربين ديجيتال آسان است، ولي بيان وضوح يک دوربين فيلمي بصورت دقيق کاري دشوار مي باشد. با فرض وضوح 960*1280 پيکسل، يک دوربين ديجيتال توليد سال 1999 قادر است عکسي با اندازه بيش از 1.2 ميليون پيکسل ايجاد نمايد. يک لنز پيشرفته دوربين مي تواند حداقل 200 پيکسل بر ميليمتر را از هم تفکيک نمايد. از آنجا که يک نگاتيو استاندارد 35mm با ISO100 داراي ابعاد 36*24mm ميباشد، داراي وضوح موثر 24*200*36*200=34,560,000 پيکسل مي باشد. اين وضوح در عمل به ندرت به دست مي آيد. بهر حال، از لحاظ وضوح کاملا مشخص است که دوربين هاي ديجيتال هنوز تا رسيدن به سطح دوربين هاي معمولي فيلمي راهي طولاني در پيش دارند. در اين ميان رسيدن به کيفيت دوربين هاي فيلمي 70mm حرفه اي براي دوربين هاي ديجيتالي يک آرزوي دور و دراز محسوب مي شود. لازم به ذکر است که هم اکنون بالاترين وضوح موجود در دوربين هاي ديجيتالي 14MP در يک نوع از دوربين هاي شرکت کداک مي باشد.
بهر حال اين بخشي از پاسخ به اين سوال محسوب مي شود. عامل بعدي که بايد در نظر گرفته شود رنگ مي باشد که در اين زمينه دوربين هاي ديجيتال بر دوربين هاي فيلمي برتري دارند. معمولا CCD دوربين هاي ديجيتال اطلاعات رنگ را با عمق 24 بيت بر پيکسل ضبط مي نمايند. اين فرمت حدود 16.7 ميليون رنگ را در بر مي گيرد که حداکثر تعداد رنگي است که چشم انسان قادر به تفکيک آنها مي باشد. اين موضوع به خودي خود مزيتي بر فيلم ندارد. ولي برخلاف کريستالهاي هاليد نقره روي فيلم، CCD سه جزء رنگ (قرمز، سبز و آبي) را به طور دقيق ضبط مي نمايد. معمولا فيلم هاي عکاسي بسته به نوع فيلم و سازنده آنها نسبت به رنگ خاصي حساسيت بيشتري دارند که اين نقيصه باعث مي شود که تعادل رنگي تصوير بهم بخورد.
بهر حال، کريستالهاي هاليد نقره که بطور يکدست در سطح فيلم پخش شده اند، برتري اصلي فيلم هاي عکاسي محسوب مي شود. در حالي که سلولهاي حساس روي CCD روي رديف و ستون هاي مشخصي چيده شده اند، کريستالهاي هاليد نقره بصورت اتفاقي و بدون هيچ نظمي در تمام جهات چيده شده اند. از آنجا که چشم انسان به الگوها بسيار حساس است، خيلي آسان چيدمان رديفي و ستوني موجود در پيکسلهاي تصوير گرفته شده از CCD را تشخيص مي دهد، بخصوص اگر پيکسلهاي مجاور طيف رنگي متفاوتي داشته باشند. اگر فيلم عکاسي را زير ميکروسکوپ نگاه کنيم هيچ نظمي در نقاط چيده شده روي آن وجود ندارد. امروزه در پرينترهاي اينکجت نيز تکنولوژي خاصي بنام Stochastic Dithering بکار رفته است که به الگوي نقاط، يک المان تصادفي اضافه مي کند تا گذر از يک طيف به طيف ديگر يکنواخت به نظر آيد. فيلم هاي عکاسي اين کار را به طور طبيعي انجام ميدهند، بخاطر همين عکس هاي دوربين هاي فيلمي از دوربين هاي ديجيتال يکنواخت تر و غير بلوکي تر به نظر مي آيد.
براي رفع اين مشکل در دوربين هاي ديجيتال دو راه حل وجود دارد. يکي اين که تعداد پيکسلها يا وضوح را آنقدر بالا ببرند تا چشم قادر به تشخيص الگوي آن نباشد، يا پس از گرفتن تصوير توسط CCD از الگوريتم نرم افزاري پخش تصادفي نقاط استفاده کنند. هر دوي اين راه حل ها داراي معايبي نظير بزرگ شدن اندازه فايل تصوير يا زمان طولاني تر پردازش تصوير مي باشند.

صادرات در عکاسی دیجیتال!

سالها پیش، هنگامی‌ که می‌خواستم گواهینامه رانندگی بگیرم، مربی، سلسله مراحلی را که قبل از شروع رانندگی باید چک می‌کردم، به صورت یک کلمه اختصاری در آورده بود تا بهتر در خاطرم بماند. آن کلمه، "صادرات" بود که بایستی به ترتیب وضعیت صندلی، آینه، دنده و... را بررسی می‌کردم.

اما از هنگامی که عکاسی دیجیتال می‌کنم، بارها پیش آمده است که، بعد از گرفتن کلی عکس متوجه شده‌ام که ایزو نامناسب بوده است و یا از مد مناسب عکاسی استفاده نکرده‌ام و یا حتی فرمت مورد نظرم را انتخاب نکرده‌ام. بیشتر این اشتباهات هنگامی پیش میاید که در پروژه قبلی تنظیمات دوربین را تغییر داده‌ام و این مساله را بعدا فراموش کردم.
هرچند امروزه در برخی دوربینها، امکان ذخیره کردن یک‌سری تنظیمات، وجود دارد اما بازهم بررسی موردی مفیدتر است.
اما چه موارد مهمی را باید قبل از شروع عکاسی بررسی و تنظیم کنیم:
- ایزو
- وایت بالانس ( حتی اگر RAW می‌گیریم)
- فرمت ( JPEG یا RAW)
- مد عکاسی ( Aperture Priority ، Shutter Priority و...)
- اخطار هایلایت (Highlight warning)
- جبران نوردهی
- فوکوس ( انتخاب نوع فوکوس و نیز تنظیم نقطه فوکوس)
- نورسنجی (متوسط، مرکزی، نقطه‌‌ای)
البته در دوربینهای مختلف، قضیه متفاوت است. مثلا در برخی دوربین ها در ویزور، مقدار ISO دیده نمی‌شود و در برخی دیگر نمایش داده می‌شود. در برخی دوربینها وضعیت برخی از این متغیرها در نمایشگر بالای دوربین و یا نمایشگر مجزای پایین LCD دیده می‌شود و کار را راحت‌تر می کند. برای اینکه به طور سیستماتیک همه این متغیر‌ها را بررسی کنید، می‌توانید با حروف اول این‌ها، یک کلمه درست کنید و آن را به خاطر بسپارید. مثلا فوماجافن= فرمت + وایت بالانس + مد + ایزو+ جبران + اخطار هایلایت + فوکوس + نورسنجی !!

پي نوشت :

1. Digital Noise and ISO Control, BetterDigitalOnline
2. High ISO Setting , MegaPixel.Net
3. Digital Dirt and Noise , Peter Marshall ,About.com/Photography
4. Features and advantages of Noise Ninja , PictureCode.com
5. Noise Reduction Tool Comparison , Michael Almond

منبع: http://www.akkasee.com