צילום דיגיטלי

מבוא לצילום דיגיטאלי

מבוא לתמונה הדיגיטלית

תמונה דיגיטלית מורכבת מפיקסלים קטנים. כמות הפיקסלים קובעת את איכות התמונה. ככל שמס'  הפיקסלים גדול כך התמונה איכותית יותר, עשירה יותר בפרטים ובגוונים. כמו כן כמות הפיקסלים קובעת את גודל התמונה, את "משקל" התמונה. גודל זה נמדד בבייטים.

הביט הוא יחידה בודדת של זיכרון מחשב. בייט הוא 8 ביט. הבייט הוא היחידה הקטנה ביותר שהמחשב יכול להתייחס אליה בעבודה עם הזיכרון . אלף יחידות שוות לאחד יחידה מסדר גבוה יותר.

עפ"י שיטה זו:

KB קילו-בית אחד שווה ל־1000 בייטים

MB  מגה-בית אחד שווה ל־1000 קילו-בייט

GB ג'יגה-בית אחד שווה ל־1000 מגה-בייט

TB טרה-בית אחד שווה ל־1000 ג'יגה בייט

פיקסל Pixel (Picture Element )

פיקסל הוא אבן הבניין הבסיסית של התמונה. ככל שמספר הפיקסלים בחיישן גדול יותר כך איכות התמונה גבוהה יותר והרזולוציה גבוהה יותר.

פיקסל היא יחידת מידע גרפית בסיסית, המתארת נקודה בתמונה. החלק הקטן ביותר של הקווים, התווים, והצורות שעל צג המחשב או בתמונה המודפסת. כל תמונה בנויה ממאות אלפי עד עשרות מיליוני נקודות קטנות, ונקודה זו היא יחידת תמונה. פיקסל זו יחידה המורכבת מגוון אחד בלבד. ככל שהתמונה מורכבת מיותר פיקסלים, רמת האבחנה שלה תהיה גבוהה יותר, ויאמר עליה שהרזולוציה שלה גבוהה יותר. התמונה תכיל יותר פרטים ותהיה חדה, טובה וקריאה יותר.

לדוגמא, רזולוציה של מסכים בינוניים הינה ברמה של 600 על 800, מה שאומר שתמונת מסך כזו מורכבת מ-480,000 פיקסלים (הכפלה של האורך ברוחב).

תמונה דיגיטלית היא בעצם אוסף גדול של נקודות, לכל נקודה יש מאפיינים משלה (גוון), אוסף כל הנקודות הללו זו לצד זו יוצר את התמונה, לנקודות אלו קוראים פיקסלים.

לכמות הפיקסלים בתמונה מרכיב חשוב בקביעת איכות ורזולוציית התמונה.

את הפיקסלים ניתן לייצר בצורה של טבלה, שורות וטורים, או במבנה המזכיר חלת דבש

רזולוציית המצלמה – מוגדרת על פי מספר הפיקסלים מהם מורכב החיישן

פיקסל - תמונות דיגיטליות מורכבות ממאות אלפי ולעיתים מיליוני ריבועים קטנים הנקראים פיקסלים. כל פיקסל כזה מייצג נקודה בודדת בתמונה שנקלטה על גבי החיישן בזמן צילום התמונה. מליון פיקסלים = 1 מגה פיקסל

כושר הפרדה, רזולוציה - המשמעות המילולית של המילה רזולוציה היא כושר הפרדה, או כושר הבחנה.

הפרדת (רזולוציית) תמונה מתייחסת למרחק בין האלמנטים המרכיבים תמונה. המונח מתייחס לתמונות דיגיטליות, תמונות פילם, וסוגים נוספים של תמונות. ככל שההפרדה (רזולוציה) גבוהה יותר, כך התמונה תהיה מפורטת יותר. רזולוציית תמונה נמדדת בדרכים שונות. בעיקרון, רזולוציה מודדת מהו המרחק הקטן ביותר בין קווים, בו הם עדיין מובחנים זה מזה. יחידות רזולוציה יכולות להימדד בדרכים שונות (נקודות למילימטר, קווים לאינץ', פיקסלים לאינץ' וכו'). מקובל להשתמש במונח רזולוציה ביחס לכמות הפיקסלים בתמונות דיגיטליות. כשמתייחסים לרזולוציה ככמות פיקסלים בתמונה, מקובל לתאר את צפיפות הפיקסלים כשני מספרים שלמים, כשהראשון הוא מספר הטורים (רוחב), והשני מספר השורות (גובה), לדוגמה: 480X640

צורה מקובלת אחרת היא לציין רזולוציה כסכום כל הפיקסלים בתמונה, מה שנהוג לכנות מגה-פיקסל - תוצאת ההכפלה של כמות הפיקסלים לרוחב התמונה, וכמות הפיקסלים לאורכה. לדוגמה, תמונה שלה 3000 פיקסלים לרוחב ו2000 פיקסלים לאורך היא תמונה שגודלה6MB  (2000 כפול 3000 שווה 6 מיליון פיקסלים).

תפקידי חלקי המצלמה בהם עובר המידע

החיישן Sensor  – תחליף הסרט לקליטת אור.  הוא מכשיר המשמש למדידת ערכים פיזיקאליים.  חיישן במצלמה הוא רכיב אלקטרוני – תא פוטואלקטרי המסוגל לחוש בשינויים בעוצמת האור ולתרגם אותם לאותות חשמליים.

כיום , נפוצות מספר טכנולוגיות של חיישנים בשוק

CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor – טכנולוגיה חדשה ומתפתחת, נפוצה במצלמות ניקון

CCD – Charge Couple Device - המסוגל לחוש בשינויים בעצמת האור ולתרגם אותם לאותות חשמליים. חיישן שהומצא ב 1967 ובו וחלוקת טווח הרגישות בין שני קולטנים. נפוץ יותר במצלמות של קנון.

חיישן– זה בעצם "סרט הצילום" שלנו. החיישן הוא רכיב אלקטרוני הקולט את חלקיקי האור החודרים דרך העצמית, הצמצם והתריס (סגר). החיישן מסוגל לחוש בשינויים בעוצמת האור ולתרגם אותם לאותות חשמליים. נתוני החיישן נרשמים כנקודות הנקראות "פיקסלים". כל פיקסל בחיישן מעביר מידע חשמלי בהתאם לכמות האור שנכנסה אליו. כמות הפיקסלים שעל גבי החיישן קובעת את איכות התמונה ואת איכות המצלמה. גם גודלו הפיזי של החיישן מהווה מרכיב חשוב בעלות המצלמה. ככל שהחיישן גדול יותר, התאים הרגישים לאור מרווחים וגדולים יותר ויכולים לקלוט אור מבלי להשפיע אחד על השני. זה בא לידי ביטוי בתמונות הנקיות מרעש, בצבעים חיים יותר, בתמונה העשירה יותר בפרטים. החיישנים במצלמות קומפקטיות הם קטנים מאוד, כגודל הציפורן של הזרת. במצלמות SLR הדיגיטליות, גודל החיישן גדול יותר )ומאפשר לנו להשיג תמונות נקיות מרעש וכו')

הסנסורים במצלמה הדיגיטלית מסוגלים לקלוט 256 גוונים של שחור לבן.

בעזרת השיטה החיבורית -פילטרים ב 8 צבעי היסוד (אדום ירוק וכחול), ניתן להפריד בין העוצמות של כל אחד מצבעי הנושא המצולם ובעזרת פילטרים לחברם בתמונה הסופית

ממיר A/D – אנלוגי לדיגיטלי

המרת זרם החיישן לאותות דיגיטאליים, מתרגם את המטען לשפת המחשב.
נאמר שהחיישן קולט אור וממיר אותו לאלקטרונים (אנלוגי). המצלמה לא יודעת לקרוא את זה, ולכן בא רכיב שממיר מאנלוגי לדיגיטלי (אלה ראשי התיבות) לשפה שמחשב יכול לקרוא אותה. מטריצת החיישנים היא רכיב אלקטרוני הקולט את חלקיקי האור החודרים דרך העצמית הצמצם והתריס,  ואשר רכיביו רגישים לאור ומגיבים אליו חשמלית כאשר תריס המצלמה נסגר, ותם זמן החשיפה, מומרת עוצמת המטען החשמלי לערך מספרי המייצג את עוצמת האור שנקלטה .

באפר Buffer

זיכרון הביניים הפנימי לאחסון מידע בין צילום התמונות לעיבודן ואחסונן- רכיב האוגר את הקבצים בצורה זמנית לפני הורדתם לכרטיס הזיכרון. לאחר שהתבצע הצילום, וההמרה לדיגיטלי ע"י הממיר, הקובץ הזמני מועבר לבאפר, לזיכרון הביניים. זהו זיכרון מהיר ששומר את התמונה עד שיהיה זמן לכתוב אותה לכרטיס הזיכרון. גודל הבאפר ויעילותו קובעים כמה תמונות ניתן לצלם ברצף במצלמה, עד שיתפנה מקום בזיכרון הזמני. מזיכרון הביניים עובר המידע אל המעבד, ולאחר העיבוד נשמר בכרטיס הזיכרון, על פי ההגדרות שניתנו לו מראש

המעבד

שבב המעבד את המידע הזמני ומאפשר לשלוח אותו אל ההתקן החיצוני – כרטיס הזיכרון, אחד החלקים החשובים ביותר במצלמה הדיגיטלית אשר יצרניות המצלמות משקיעות המון משאבים בפיתוח החומרה והתוכנה של המעבד שכן הוא יוצר בסופו של דבר את התמונה, את הצבעים, החדות ושאר הפרמטרים החשובים מאוד. המעבד הוא חזק מאוד ויכול לעבד עשרות מיליוני פיקסלים בכל שנייה במצלמות המתקדמות יותר. לנו כצלמים ישנה אפשרות לשנות את הגדרות המעבד: ניגודיות, הרוויה הצבעונית וכו

EXIF

המעבד מאפשר לנו "חתימת תמונה", מידע המתלווה לתמונה. מידע זה מספק את הנתונים בהם צולמה התמונה הספציפית למשל: דגם המצלמה, תאריך, מהירות הסגר, גודל מפתח הצמצם, אורך המוקד של העצמית, רגישות החיישן ועוד.

כרטיס הזיכרון

בסוף התהליך התמונה נשמרת על כרטיס זיכרון ששומר את התמונות. תפקידו הוא לאחסן את המידע. הוא עמיד בטלטולים חזקים וקטן מאוד. מהירות הכרטיס קובעת באיזה מהירות יתרוקן הבאפר בין תמונה לתמונה. ככול שהכרטיס מהיר יותר כך יכולת הכתיבה של הקבצים לתוכו מהירה יותר. כיום הכרטיסים למצלמות מוצעים למכירה בגדלים של 1-64 ג'יגה-בייט . ישנם מס' סוגים וגדלים של כרטיסים.

יתרונות וחסרונות של מצלמה דיגיטלית על פני מצלמת סרט

יתרונות

צפייה מיידית בתוצאות הצילום, לא צריך להמתין לזמן הפיתוח. במידה והתמונה אינה מספקת את רצון הצלם, יש באפשרותנו לצלם תמונה חדשה ולמחוק את הקודמת מיידית.

חיסכון בעלות השוטפת לטווח הארוך. אין צורך בקניה חוזרת של סרט צילום, פיתוח (כימיקלים). גם את התמונות ניתן להדפיס באופן סלקטיבי, לבחור את הטובות ולהדפיס.

זמינות. ניתן לשלוח את התמונה בדוא"ל במהירות ללא צורך בסריקה של הנגטיב.

איכות. המצלמות הדיגיטליות הראשונות היו באיכות נמוכה יחסית, בעלות מס' קטן של פיקסלים. כיום, לאחר מס' שנים, האיכות עלתה, המחיר ירד. כמו כן יש למצלמות של היום זום בעל טווח ארוך יותר ומנגנון לייצוב תמונה על מנת למנוע רעידות.

גמישות. מרבית המצלמות כוללות אופציות רבות שמגדילות את אפשרויות הצילום. ניתן לקבוע פרמטרים שונים לצילום עבור כל תמונה ותמונה.

קומפקטיות. הטכנולוגיה העכשווית אפשרה להקטין את המצלמות, מכיוון שאין צורך במנגנון שיטפל בהעברת סרט הצילום וגלגולו לאחור. היום ישנן מצלמות שגודלן כגודל כרטיס אשראי.

תיקוני צילום. את התמונה הדיגיטלית ניתן לעבד במחשב באמצעות תוכנה כמו פוטושופ )לגזור שוליים מיותרים, להבהיר או להכהות אזורים בתמונה, לתקן עיניים אדומות וכו'.(, כיום חלק מהמצלמות כוללות בתוך המנגנון תיקוני צילום בזמן הצילום או מיד לאחר מכן שהתמונה עדיין במצלמה.

זיכרון גדול. ניתן לצלם מאות עד אלפי תמונות מבלי להחליף כרטיס.

אחסון מידע. אחסון המידע אינו תופס מקום פיזי )בשונה מסרטי צילום ותמונות( קל לארגן אותו בתיקיות ולנהל ארכיון

העברת מידע. ניתן להעביר את המידע למחשב ומשם באמצעות האינטרנט ניתן להעבירו לכול מקום

עיבוד מידע. ניתן לעבד את התמונה באמצעות תוכנות גראפיות דוגמת הפוטושופ.

חסרונות

הרזולוציה. בעבר מצלמות דיגיטליות לא הצליחו להגיע לרזולוציה של סרט צילום. הנתון חשוב במיוחד כאשר עושים הגדלות ענק ואז הפיקסלים נראים לעיין. עובדה זו כבר לא נכונה החל מהשנים האחרונות. היום ניתן להגיד שאיכות המצלמות הדיגיטליות המקצועיות ביותר עולה על איכות מצלמות הפילים.

במצלמות הדיגיטליות הקומפקטיות, מצלמות "החובבים", זמן המחזור איטי. קיימת השהייה של בערך שנייה אחת מזמן לחיצת הצילום ועד פתיחת הסגר, קליטת התמונה והעברתה לכרטיס 90 הזיכרון. זה גורם לכך שהמצלמה "תופסת" תמונה מאוחרת יותר, וזה בולט ומפריע כאשר הנושא נמצא בתנועה .

עומק השדה הוא רדוד. בגלל החיישן הקטן במצלמות הקומפקטיות לא ניתן להגיע לעומק שדה רחב, הצמצם הקטן ביותר במצלמות אילו הוא f=8, f=11. במצלמות רפלקס דיגיטליות, DSLR ,החיישן גדול יותר והבעיה לא קיימת

עלות. מצלמת DSLR עדיין יקרה יחסית (למרות שהמחיר שלהן ירד באופן משמעותי בשנים האחרונות(. המחיר לגוף של מצלמה (ללא עצמית) נע בין 2500-40000₪

ברוב המצלמות הדיגיטאליות חוץ מסדרות המקצוענים היקרות ביותר – החיישן קטן ב 40  אחוז מנגטיב 35 מ"מ – מה שמשנה את המרחק הפוקאלי של העדשות ומכפיל אותן ב 1.6. עובדה זו גם משנה את עומק השדה של העדשות.

צפייה מיידית בתוצר היא לא רק יתרון אלא גם חיסרון – כאשר הצלם במקום להתעסק במתרחש וברצף של ההוויה שקורת למולו מתעסק בלבדוק מה הוא צילם.- פגיעה בעיקרון הרצף.

מצב צילום

כאשר אנו מצלמים , אנו יכולים לקבוע את גודל הקובץ שנצלם, בכל מצלמה יש כמה אפשרויות הנפוצות Large , medium, small.

קביעת מספר הפיקסלים לגודל התמונה, קביעת רמת הדחיסה לאיכות התמונה והשפעת שני המשתנים על משקל הקובץ ועל מספר התמונות שניתן לאחסן בבאפר הממוקם אחרי המעבד.

רמת הדחיסה

קובץ דחוס הוא קובץ מחשב המאוחסן לא בצורתו השגרתית אלא בצורה דחוסה, כך שהנפח שלו קטן במידה משמעותית. מכיוון שזה לא הגיוני לשמור קבצים בגודל ענקי, פותח מנגנון ה Jpeg שייעודו לכווץ את התמונות לגדלים שהגיוני לשמור אותן. JPEG  פורמט כיווץ המצליח להקטין את קובץ התמונה נעשה ע"י מחיקת מידע לא משמעותי וכיווץ המידע המשמעותי מהקובץ. שיטה זו מקטינה את הקובץ ביחס של 1:6 או 1:10 או בכל יחס אחר לפי בחירת המשתמש וכך ניתן לקבל קבצים קטנים של 3 מגה בייט במקום 18 מגה בייט. שיטת כיווץ זו אינה הפיכה ולאחר כיווץ התמונה אי אפשר לשחזר את המידע שאבד.

JPEG  שולט כיום בתחום המצלמות הדיגיטליות וכל המצלמות שומרות בפורמט זה. כמות הפיקסלים בתמונה ביחד עם יחס הדחיסה הם הגורמים המשפיעים על גודל התמונה, על משקל הקובץ, ועל מס' התמונות אותן ניתן לאחסן על כרטיס הזיכרון. ככל שהקובץ יהיה גדול יותר, "כבד" יותר, כך נוכל להדפיס ממנו הדפסות גדולות יותר (ולהימנע מפיקסלזציה), ככל שהקובץ קטן יותר, נפגעת איכותו.  קבצים קטנים משמשים בעיקר באתרי אינטרנט (שהשאיפה היא שהאתר יעלה מהר ככל האפשר). כמובן שגודל הקובץ משפיע על כמות התמונות שניתן לאחסן בכרטיס הזיכרון.

פורמטים לשמירת המידע

פורמט JPEG הינו פורמט הדחיסה הנפוץ ביותר בעולם כיום. הפורמט מאפשר דחיסה של קבצי תמונה עד ליחס של 1:100 אם כי ביחס זה כבר ניתן להבחין בירידת איכות התמונה. רמת הדחיסה המקובלת נעה בין 1:10 עד 1:30,מתאים לפתיחה בWORD ובאינטרנט

פורמט TIFF פותח במקור לשמירת תמונות שנסרקו ע"י סורק דיגיטלי ותוכנות לעריכת תמונות.  תמונות בפורמט זה אינן מכווצות ולכן הנפח שתופסות גדול והעיבוד איטי.

GIF הוא אחד הפורמטים היותר הנפוצים בעולם ונמצא בשימוש נרחב באפליקציות הקשורות לרשת האינטרנט.

BMP (ביט-מפ) זהו הפורמט שפותח עבור מערכת ההפעלה Windows לצורך שמירת תמונות.

פורמאט RAW זה הוא פורמאט חשוב ביותר ומשמש צלמים מקצועיים, פורמאט זה מכיל המון מידע ומאפשר עיבוד מתקדם וקביעת ערכים רבים ועשירים במידע ובפרטים לתמונה המצולמת.

רגישות לאור  ISO

יש לנו אפשרות לכוון נתון הנקרא "רגישות לאור" על ידי שינוי עוצמת ה ISO  ובכך לצלם תמונות בחשיפה "טובה" גם בתנאי תאורה חלשים.  החיסרון של מדדים גבוהים הוא בכך שחיישן התמונה מייצר "רעש"

המדדים הקיימים : החל מ 50  ועד 102400 ISO   בקפיצות של פי שתיים.

כשהאות מוגבר מהחיישן מסתננים נתונים חסרים מהחשיפה בדמות רעש, לכן בISO  גבוה, מוגבר הרעש.  הרעש מופיע בעיקר באזורים הכהים של התמונה ופחות בבהירים (לכן טיפ טוב הוא לדאוג לחשיפה בהירה במקרה שמצלמים ב-ISO גבוה).

איזון לבן  White Balance

"תמונה נכונה" היא תמונה שהאזור הכי בהיר שלה מגיע לצבע הלבן. לרוב, כאשר משתמשים באופציית האיזון לבן האוטומטי של המצלמה, הלבן בתמונה באמת יהיה לבן. לעיתים הדברים לא תמיד עובדים כפי שאנו רוצים ולכן יש לתקן את טמפרטורת הצבע של המצלמה כך שהאזור הכי בהיר בתמונה יהיה לבן.

איזון לבן -  לכל מקור אור יש טמפרטורת צבע שונה הנמדדת במעלות קלווין (Kelvin) כאשר מעלות קלווין נמוכות )1000-3000( מציינות מקור אור אדום. בינוניות מציינות אור שמש )סביבות ה-5500 קלווין(  וגבוהות מציינות אור כחול כמו צל/שמיים מעוניים וכו' (+8000). העין האנושית בעלת כושר הסתגלות מדהים ולנו הכול נראה בצבעים אמיתיים כאשר לבן זה לבן ואפור זה אפור. אבל המצלמה הדיגיטלית חסרה את אותה יכולת מדהימה ודורשת חישובים מסובכים בשביל להגיע לתוצאה טובה. המצלמה מחפשת רפרנס לבן שלפיו היא יכולה לחשב את הצבעים ולפעמים כאשר אין לבן בסצנה או כשהתמונה מוארת ע"י מספר מקורות אור בצבעים שונים, היא עשויה לפשל. כאן אנחנו יכולים לבוא לעזור לה בצורה של קביעת מקור האור בתפריט ה WB-או אפילו ע"י שימוש ב WB מכוון אישית באמצעות מדידה מדף לבן או כרטיס 18% אפור.

מעלות קלווין נמוכות מציינות מקור אור אדום למשל מנורות להט, גפרור דולק, שקיעה, זריחה.

מעלות קלווין בינוניות מציינות אור יום, שמש

מעלות קלווין גבוהות מציינות אור כחול למשל צל / שמיים מעוננים במיוחד וכו'

איזון ללבן אוטומטי AWB

Auto White balance במצב זה המצלמה מנסה לזהות את צבע האור ע"י שימוש בחישובים מתקדמים ולתקן את הסטייה. ברוב המצלמות ישנה אפשרות בה הצלם בוחר ידנית את סוג מקור האור: המצלמות מראות איקון תואם:

תאורת טונגסטן (נורות ליבון, נורות בית רגילות(

תאורת פלורסנט

אור יום

מבזק

יום מעונן

צל

זום דיגיטאלי

מבוסס על שיטה לא יעילה כדי "להתקרב" יותר לנושא המצולם. אם ברצוננו להתקרב יותר לנושא המצולם ולאחר שמיצינו את הזום האופטי בו העדשות באמת נעות ומשנות את זווית הראייה, מה עושים? יצרני המצלמות פיתחו 'זום דיגיטלי' שזהו, בסופו של דבר חיתוך של התמונה ופגיעה ברזולוציה המקורית, הקטנת נפח התמונה. צריך להימנע מ'זום דיגיטלי' שהוא בעצם חיתוך שניתן לעשות אח"כ בתוכנה לעיבוד תמונות

מסך ה-LCD

המסך בגב המצלמה הדיגיטלית מהווה את אחת המהפכות של סוג הצילום הזה. וכיום הם מספקים איכות תצוגה מעולה וחדה עם צבעים עשירים ותצרוכת סוללה סבירה. המסך משמש גם לצורך צפייה מוקדמת במהלך הצילום וגם לצפייה לאחר הצילום. הצגת התפריטים נעשית בדר"כ באמצעות המסך וכיבויו שומר על זמן סוללה יקר.

לצג יש יתרונות רבים וחסרונות.

חסרונות : זולל סוללה, מייצר תלות של הצלם בבדיקה כל הזמן של מה שצילום, פוגע בעיקרון הרצף של ההתרחשות הצילומית. בצילום חוץ, בשימוש במסך מטעה וקשה לדעת מה היא חשיפה טובה, לכן כדאי בחוץ לעבוד עם גרף החשיפה.

יתרונות – חיווי מהיר של התוצאה, נוחות וביטחון בתוצאה ובתהליך העבודה