Georgian Bay - Zomerlandschap
De manier waarop foto's worden gemaakt veranderen
In de afgelopen jaren hebben een aantal fabrikanten camera's geproduceerd die in staat zijn om beelden met een hogere resolutie te produceren door middel van zogeheten Sensor-Shift Technology. Deze technologie is mogelijk gemaakt met de komst van in body image stabilization (IBIS). Camera-ontwerpers hebben de IBIS gebruikt als een manier om ongelooflijke verbeteringen in de beeldresolutie te krijgen of om de kleurinformatie voor de gemaakte foto's te verbeteren.
Er zijn een aantal namen voor deze technologie, waaronder de hoge-resolutiemodus, het pixelverschuivende resolutiesysteem, de pixelverschuivingsmodus voor meerdere opnamen of de meer algemene namen van pixelverschuiving / sensorverschuiving, maar uiteindelijk zijn de concepten achter deze technologie allemaal hetzelfde. Meerdere afbeeldingen van dezelfde weergave worden zo gemaakt dat de afbeeldingen worden gestapeld en gemengd om een enkele, meestal grote afbeelding met hoge resolutie te creëren.
Er zijn sterke en zwakke punten van deze nieuwe technologie en als je begrijpt hoe het werkt, kun je zelf betere foto's maken als je een camera hebt die dit kan.
OPMERKING: Omdat websites afbeeldingen met een lagere resolutie gebruiken, zijn de afbeeldingen die in dit artikel worden gebruikt, verkleind en aangepast om de verschillen tussen de afbeeldingen met hoge resolutie en de standaarduitvoer van de camera's te simuleren. Als je de afbeeldingen volledig bekijkt, zien de afbeeldingen er hetzelfde uit, maar als je dichter bij de details van de afbeeldingen komt, begin je de verschillen te zien.
Gerbera madeliefjes binnenshuis, normale resolutie (20 MP) Olympus OMD EM 1 Mark II
Gerbera madeliefjes binnenshuis, hoge resolutie (50 MP) Olympus OMD EM 1 Mark II
Veel benaderingen van afbeeldingen met sensorverschuiving
Het vastleggen van beelden met sensorverschuiving is getransformeerd van dure speciale camera's naar een steeds meer beschikbare functie op nieuwere, resolutie-georiënteerde camera's. Tegenwoordig zijn er, naast Hasselblad's monster H6D-400c (400 megapixel afbeeldingen), aanbiedingen van Olympus, Pentax, Sony en Panasonic.
Deze versies gebruiken over het algemeen dezelfde conceptuele benadering, maar tegen veel meer toegankelijke prijzen.
Sensor-Shift-beweging
Wie gebruikt Sensor-Shift?
Ongeacht de fabrikant blijft de basisactie van het vastleggen van beelden met sensorverschuiving hetzelfde. Maak meerdere foto's, maar beweeg de sensor van de camera voor elke foto een beetje om meer afbeeldingsgegevens vast te leggen en voeg de afbeelding vervolgens samen.
Door de sensor te verplaatsen, verbeteren de beeldkleurgegevens, waardoor meer details kunnen worden opgelost door de inherente problemen met kleurspecifieke fotosites te verhelpen. De systemen die deze technologie negeren, omvatten camera's zoals de Olympus OM-D E-M1 Mark II (Micro Four Thirds), Pentax K-1 Mark II DSLR, Sony a7R III en Panasonic Lumix DC-G9 (Micro Four Thirds). Four Thirds), hoewel er andere zijn van dezelfde fabrikanten.
Drie van deze lijnen zijn spiegelloze camera's waarbij de Pentax een crop sensor DSLR is. Het is interessant om op te merken dat de Panasonic / Olympus-camera's één benadering hebben en Pentax / Sony een andere benadering van dezelfde concepten.
De Olympus / Panasonic-systemen gebruiken een benadering die zeer grote afbeeldingen met hoge resolutie maakt, terwijl de Pentax- en Sony-systemen de sensorverschuiving gebruiken om de kleurinformatie van afbeeldingen van hetzelfde formaat te verbeteren. Zowel het Pentax- als het Sony-systeem maken het ook mogelijk om de afzonderlijke sensorverschuivende beelden te scheiden, terwijl de Olympus en Panasonic de gestapelde beelden combineren tot een enkele foto.
Olympus OMD EM5 Mark II heeft de sensor-shift-technologie.
Hoe werkt sensortechnologie?
Om te begrijpen hoe sensor-shift-technologie werkt, moet u ook begrijpen hoe een sensor over het algemeen op zeer kleine schaal werkt. In de goede oude tijd van filmfotografie gebruikten camera's lichtgevoelige film om beelden op te nemen. Digitale camera's gebruiken een heel andere benadering om licht op te nemen.
Digitale camera's gebruiken lichtgevoelige fotodiodes om het licht dat op de sensor valt vast te leggen. Bij de meeste digitale camera's heeft elke fotodiode een specifiek kleurenfilter (rood, groen of blauw), waardoor een fotosite ontstaat. Deze fotosites zijn zo gerangschikt dat het licht kan worden gemengd om de kleur van het beeld op de sensor te zien.
De rode, groene en blauwe fotosites op een sensor zijn over het algemeen gerangschikt in een specifiek patroon dat bekend staat als een Bayer-array (ook bekend als Bayer-matrix, filter). Er zijn ook andere configuraties zoals de Fuji X-Trans-sensor (gebruikt op verschillende van hun cameramodellen) of Sigma die een Foveon-sensor gebruikt.
Met een Bayer-opstelling zijn er twee keer zoveel groene fotosites als rood of blauw, omdat het menselijk zicht het meest is afgestemd op het oplossen van details in groen. Deze opstelling werkt over het algemeen goed, maar als je erover nadenkt, wordt op een afbeelding een kleurenpixel gemaakt door deze fotosites samen te voegen.
De sensor weet niet hoeveel rood er op een groene sensorlocatie of een blauwe sensorlocatie zit, dus interpolatie is vereist. Dit kan een aantal artefacten in foto's veroorzaken als je heel goed kijkt, en heeft de neiging te betekenen dat RAW-afbeeldingen een ooit zo ietwat zachte focus hebben. Alle RAW-afbeeldingen hebben wat verscherping nodig tijdens de nabewerking (het groen, het rood en het blauw voor een pixel worden met elkaar vermengd).
Bayer-patroon van fotosites
Statische sensoren
In een gewone camera zonder IBIS neemt elke fotosite alleen het licht van één kleur op die ene plek op, dus de gegevens die worden vastgelegd zijn technisch onvolledig. Het is als een emmer die alleen licht van een bepaalde kleur opvangt. Een cluster van lichte emmers in het Bayer-patroon wordt gebruikt om een enkele pixel in de digitale afbeelding te maken, maar binnen die pixel bevinden zich twee groene emmers, een blauwe en een rode.
Om het beeld samen te smelten en een enkele kleur in die ene pixel te plaatsen, worden de signalen van het cluster van fotodiodes samen opgelost. De verzamelde gegevens worden geïnterpoleerd via een de-mosaicing-algoritme in de camera (jpeg.webp) of op een computer (van een RAW-afbeelding), een proces dat waarden toewijst voor alle drie de kleuren voor elke fotosite op basis van de collectieve waarden die zijn geregistreerd door naburige fotosites .
De resulterende kleuren worden vervolgens uitgevoerd als een raster van pixels en er wordt een digitale foto gemaakt. Dit is gedeeltelijk de reden waarom RAW-afbeeldingen een iets zachtere focus hebben en moeten worden verscherpt in de postproductie-workflow.
Bewegende sensoren
IBIS houdt in dat de sensoren nu ooit zo licht bewegen om zich aan te passen aan subtiele bewegingen van een camera om het beeld stabiel te houden. Sommige fabrikanten beweren dat hun systemen in staat zijn om de sensor- en / of lenscombinatie te stabiliseren voor een equivalent van 6,5 stops.
Door de sensor te verplaatsen, kunnen alle kleurenfotosites de gegevens voor elke locatie op de sensor vastleggen.
Deze stabilisatie wordt bereikt door micro-aanpassingen van de positie van de sensor. Voor beelden met sensorverschuiving worden dezelfde microaanpassingen gebruikt om elke fotosite te laten belichten met het licht van de enkele opname. In wezen wordt de sensor verplaatst om niet te corrigeren voor externe verstoringen, maar om ervoor te zorgen dat elk deel van een afbeelding volledige kleurinformatie bevat.
Fotosites in plaats van pixels
Je hebt misschien de term fotosites opgemerkt in plaats van pixels. Camera's worden vaak beoordeeld op hun megapixels als een maatstaf voor hun oplossend vermogen, maar dit is verwarrend omdat camera's niet echt pixels hebben, alleen fotosites.
Pixels worden in het beeld geproduceerd wanneer de gegevens van de sensor worden verwerkt. Zelfs de term "pixel-shift" die soms wordt gebruikt, is misleidend. Pixels bewegen niet, het zijn de sensoren met fotosites die bewegen.
Bij het vastleggen van één afbeelding legt elke fotosite gegevens vast voor rood, groen of blauw licht. Deze gegevens worden door een computer geïnterpoleerd, zodat elke pixel in de resulterende digitale foto een waarde heeft voor alle drie de kleuren.
Schakelende sensoren
Camera's met sensorverschuiving proberen de afhankelijkheid van interpolatie te verminderen door kleurgegevens voor rood, groen en blauw vast te leggen voor elke resulterende pixel door de sensor van de camera fysiek te verplaatsen. Overweeg een vierkant van 2 × 2 pixels uit een digitale foto.
Conventionele digitale opname met behulp van een Bayer-array registreert gegevens van vier fotosites: twee groene, een blauwe en een rode. Technisch gezien betekent dat dat er gegevens ontbreken voor blauw en rood licht op de groene fotosites, groene data en rood op de blauwe fotosites en blauw en groen op de rode fotosites. Om dit probleem op te lossen, worden de ontbrekende kleurwaarden voor elke site bepaald tijdens het interpolatieproces.
Maar wat als u niet hoefde te raden? Wat als u de werkelijke kleur (rood, blauw en groen) voor elke fotosite zou kunnen hebben? Dit is het concept achter sensor-shift-technologie.
Een afbeelding met een normale resolutie.
Dieper duiken
Overweeg een vierkant van 2 × 2 pixels op een digitale foto die is gemaakt met behulp van pixel-shift-technologie. De eerste foto begint zoals normaal met gegevens die zijn opgenomen van de vier fotosites. Nu verschuift de camera de sensor om de fotosites te verplaatsen en neemt dezelfde foto opnieuw, maar met een andere fotosite.
Herhaal dit proces zodat alle fotosites al het licht hebben voor elke exacte plek op de sensor. Tijdens dit proces zijn voor elke pixel lichtgegevens verkregen van vier fotosites (twee groene, één rode, één blauwe), wat resulteert in betere kleurwaarden voor elke locatie en minder behoefte aan interpolatie (onderbouwd gissen).
Een afbeelding met hoge resolutie bij dezelfde ISO, diafragma en sluitertijd.
De aanpak van Sony en Pentax
De Pixel Shift Multi Shooting-modus van Sony en het Pixel Shifting Resolution-systeem van Pentax werken op deze manier. Het is belangrijk op te merken dat het gebruik van deze modi het totale aantal pixels in uw uiteindelijke afbeelding niet verhoogt. De afmetingen van uw resulterende bestanden blijven hetzelfde, maar de kleurnauwkeurigheid en details zijn verbeterd.
Sony en Pentax nemen vier afbeeldingen die één volledige fotosite per afbeelding verplaatsen om een enkele afbeelding te maken. Het is eigenlijk gewoon het verbeteren van kleurinformatie in de afbeelding.
De aanpak van Olympus en Panasonic
De hoge-resolutiemodus van Panasonic- en Olympus-camera's, die beide gebruikmaken van Micro Four Thirds-sensoren, hanteert een iets genuanceerdere benadering en combineert acht opnamen die ½ pixel uit elkaar zijn genomen. In tegenstelling tot Sony en Pentax verhoogt dit het aantal pixels in het resulterende beeld aanzienlijk.
Van een 20 megapixel sensor krijg je een 50-80 megapixel RAW opname. Er is slechts één afbeelding zonder de mogelijkheid om toegang te krijgen tot de afzonderlijke afbeeldingen van een reeks.
Wat zijn de voordelen van het gebruik van Sensor-Shift?
Het gebruik van sensor-shift-technologie heeft verschillende voordelen. Door meerdere foto's te maken, de kleurinformatie voor elke fotosite te kennen en de resolutie te verhogen, bereik je drie belangrijke dingen. U vermindert ruis, vermindert moiré en verhoogt de algehele resolutie van de afbeeldingen.
Ruis en verbeterde resolutie
Door meerdere opnamen te maken met een subtiele positieverandering van de sensor, gaat de resolutie van de afbeelding omhoog, maar ook de kleurinformatie in de afbeeldingen. Hierdoor kunnen vergelijkbare afbeeldingen meer inzoomen op de afbeelding met vloeiendere kleuren, minder ruis en betere details.
Een afbeelding met een normale resolutie.
Een afbeelding met hoge resolutie.
Nauw bijgesneden tot de afbeelding met normale resolutie, begin je ruis te zien verschijnen zoals korrel- en kleurvariatie.
Hier is dezelfde uitsnede op de versie met hoge resolutie, de kleur en details zijn beter met minder ruis.
Minder Moiré
Moiré is het verschijnen van ruis- of artefactpatronen die verschijnen in afbeeldingen met strakke, regelmatige patronen. Nieuwere sensoren hebben doorgaans minder problemen met Moire dan in het verleden, maar het zal nog steeds in sommige afbeeldingen verschijnen.
De oorzaak van de moiré is meestal gerelateerd aan de strakke patronen die worden opgenomen en de camera die problemen heeft met het oplossen van het patroon omdat hij problemen heeft met de fotosite-patronen van de sensor. De kleurinformatie voor de rode, groene en blauwe fotosites hebben problemen met randen in deze strakke patronen omdat niet alle kleur voor een enkele locatie wordt vastgelegd.
Met sensor-shift is alle kleur voor elke locatie aanwezig, dus moiré heeft de neiging te verdwijnen.
Normale resolutie afbeelding.
Afbeelding met hoge resolutie waarbij het bijsnijdgebied is gemarkeerd
Het bijgesneden gebied op de afbeelding met standaardresolutie - er begon ruis te verschijnen (de krassen op het papier waren er eerder).
De afbeelding met een hogere resolutie heeft minder ruis en meer detail.
Dus waarom zou u dit niet voor elke afbeelding gebruiken?
Welnu, de belangrijkste reden is dat je meerdere afbeeldingen van een enkele scène moet maken. Dit betekent dat dit echt niet goed werkt bij bewegende onderwerpen. Het proces vereist minimaal vier keer de belichtingstijd van een enkele opname. Dit vertaalt zich in vier mogelijkheden voor een deel van uw compositie en / of uw camera om te bewegen tijdens het vastleggen van beelden, waardoor de beeldkwaliteit afneemt.
Dergelijke beperkingen beperken de toepassing van de technologie tot stillevens en (statische) landschapsfotografie. Elke beweging in de scène die wordt vastgelegd, zal een wazig of korrelig gebied creëren. Dit is een probleem voor landschapsfotografie als er een wind is die planten of wolken beweegt, evenals gebieden waar stromend water aanwezig is.
Dit betekent ook dat je meestal erg stabiel moet zijn en een statief moet gebruiken, hoewel er enkele duidelijke bedoelingen zijn van fabrikanten om versies beschikbaar te stellen die het mogelijk maken de camera uit de hand te fotograferen (Pentax heeft deze functie).
Afbeelding met hoge resolutie opgenomen op een statief.
Bewegingsartefacten zijn zichtbaar wanneer ze beter worden bekeken.
Eigenaardigheden van sommige systemen
Omdat sensor-shift-technologie op verschillende manieren is geïmplementeerd en afhankelijk van het gebruikte systeem, zijn de problemen een beetje anders. De belangrijkste gril is dat je over het algemeen een statief nodig hebt, dus geen rennen en geweren.
Het Sony-systeem heeft andere beperkingen: u kunt de afbeelding pas zien als u de vier afzonderlijke afbeeldingen samen verwerkt. Dit betekent dat u uw opgeloste afbeelding niet op de camera kunt bekijken. Bovendien, vanwege het hoge aantal pixels op de A7R-markering III, is elke subtiele beweging van het statief vooral merkbaar op het resulterende beeld. Om de afbeeldingen te bewerken, moet u ook eigen Sony-software gebruiken om de afbeeldingen samen te voegen.
Pentax heeft een aantal interessante eigenschappen. Met behulp van de softwareapplicatie die bij de camera wordt geleverd, kan beweging worden aangepakt door een algoritme in de software te gebruiken voor het verwijderen van bewegingsartefacten. Dit werkt beter dan software die vaak wordt gebruikt voor beeldmanipulatie, zoals Adobe.
Het Olympus-systeem bestaat al een tijdje en in de meest recente iteratie op de Olympus OMD EM1 Mark II zullen bij elke gedetecteerde beweging de betrokken pixels worden vervangen door delen van een van de enkele afbeeldingen met een normale resolutie in bewegingsgebieden. Dit zorgt voor een ongelijke resolutie, maar zorgt ervoor dat het beeld er beter uitziet voor zaken als wind. Het beperkt ook vooral als er veel beweging is. Vaak zien de afbeeldingen er een beetje korrelig uit.
Standaardresolutiebeeld van een boom - alles is scherp.
Een afbeelding met hoge resolutie van dezelfde boom, maar het waaide … Het bijgesneden gebied wordt weergegeven in het gele vak.
Bijgesneden gebied vergroot - de windbeweging genereerde enkele artefacten op de afbeelding.
Beperkingen
De grootste uitdaging voor het vastleggen van beelden met sensorverschuiving zijn bewegende onderwerpen. Bovendien kan het proberen om een flitser te koppelen aan een camera met behulp van pixelverschuiving beeldopname bemoeilijkt worden door de snelheid van het vastleggen van beelden, beperkingen van flitsrecycling en algemene compatibiliteitsproblemen. Fabrikanten zijn zich bewust van deze problemen en werken eraan om ze op te lossen.
Over het algemeen wordt de technologie alleen maar beter
Steeds meer systemen gebruiken algoritmen om deze afbeeldingen met een hogere resolutie te produceren. Naarmate de technologie ouder wordt, zullen de implementaties steeds betere resultaten krijgen, mogelijk in staat om met bewegingen en handheld-omstandigheden om te gaan.
Het voordeel voor fabrikanten is dat afbeeldingen van betere kwaliteit worden geproduceerd zonder dat er echt dure sensoren met hoge pixeldichtheid nodig zijn (goedkoper). De voordelen voor de gebruiker zijn dat de afbeeldingen betere ruis- en kleurinformatie kunnen hebben voor betere eindresultaten.
Veel plezier bij het zoeken naar die perfecte afbeelding met hoge resolutie!