למה חשוב גודל החיישן

למה חשוב גודל החיישן

בעבר עשיתי כתבה על ההבדל בין חיישן קרופ לחיישן פול פריים. אבל מאז ועד היום טכנולוגיית החיישנים קצת התפתחה ונוצר הצורך לעדכן את הכתבה שהיא תיהיה יותר רלוונטית להיום  ואולי בכלל לדבר על מה זה חיישן ואיזה סוגים יש.

יש מגוון גדול של חיישנים. הרבה מעבר למה שאנחנו מכירים בתחום שלנו. כלומר חיישן קרופ, פול-פריים ופורמט ביינוני. יש חיישנים מאוד קטנים ומזעריים כמו חיישניי 1/2.8 שאלו חיישנים מזעריים שמשתמשים בהם לרוב מצלמות אבטחה ולניסויים במעבדות חיישנים עם חיבורים שונים כמו חיבור לעדשות מסוג M-12 או עדשות עם חיבור C שאלו עדשות שיכולות לפעמים להיות בגודל של  ס"מ בודד ויש חיישנים קטנים עוד יותר כמו החיישן שיש לכם מאוחרי עדשת המחשב נייד ומשם הגדלים של החיישנים הולכים וגדלים עד שהם מגיעים למצלמות פשוטות וזולות ולחיישני קרופ שגם במקרה הזה יש כמה גדלים. לדוגמה חיישן הקרופ של קנון טיפה יותר קטן מחיישן הקרופ של פוג'י ואחרייהם חיישני הפול פריים (שגם הם לא כולם באותו הגודל בדיוק מסיבות שונות) ויש את חיישני הפורמט הביינוני  שהקטנים (טוב הם לא ממש קטנים) אפשר למצוא את פוג'י ועד הגדול שבהם של חברת PhaseOne שהוא החיישן לצילום הגדול ביותר שיש (צילום בתחום שלנו כמובן). אז כמו שאתם מבינים שלדבר על חיישן קרופ או פול פריים זה לא מספיק ויש כמה וכמה גדלים. דרך אגב ההגדרה לחיישן פורמט ביינוני הוא:

 Medium format full frame cmos sensor 

אם מישהו ניתקל בהגדרה הזאת וזה היה קצת מבלבל אז שתדעו שזאת ההגדרה המדוייקת לחיישן של פורמט ביינוני.

גדלי סנסורים שונים

הסנסור המודרני

הרוב הגדול ביותר של החיישנים בנויים ב"שיטת" באייר (Bayer sensor) כאשר מדובר על חיישן RGB. שזה אומר שיש לחיישן פיקסלים אדומים, כחולים וירוקים (כלומר חיישן ציבעוני) כאשר כמות הירוקים כפולה מכמות האדומים והכחולים. כל חיישן מורכב מתאים פוטואלקטרים קטנים. שכל תא כזה רגיש לפוטונים. הפוטונים שנכנסנים לתוך אותו תא מומרים לאותות חשמליים שמועברים למעבד של המצלמה והמעבד בונה את התמונה בהתאם לאלגוריטם שהכניסו לו בהתחשב בנתונים שאנחנו בחרנו לצלם איתם (צמצם, מהירות סגר ואיזו). על כל תא (פיקסל) "יושבת" לה זכוכית בצבע אחר. כאשר לדוגמה פיקסל עם זכוכית אדומה יעביר רק את החלק האדום של הספקטרום ופיקסל עם זכוכית כחולה יעביר את החלק הכחול שבספקטרום וכך גם הירוק. על גבי החיישן כולו יש כמה זכוכיות שמסננות חלק מהספקטרום אשר פוגע בתמונה כמו פילטר IR. לא לכל החיישנים יש את אותם הפילטרים עלייהם אבל רובם זהים. לפני מספר שנים יצרני חיישנים (סוני בראשם) התחילו להוסיף עדשות קטנות שמאפשרות לכמות גדולה יותר של פוטונים להגיע לתא במקום "להתבזבז"על ידי פגיעה בחיבורי המתכת שבין הפיקסלים עצמם ועל ידי כך להיות רגישים יותר לאור. מה שמאפשר לצלם בתנאי תאורה קשים יותר ולקבל גם רעש קטן יותר באיזו גבוה וכן לעבוד באיזו נמוך יותר באותם תנאי תאורה. דבר זה כבר קיים כיום בכל חיישני המצלמות בנוסף לזה קיום כל החיישנים במצלמות המודרניות הם חיישני "אור אחורי" שזה בעצם סידור שונה של מיקום הסיליקון בתוך התא ביחס "לנקודות הנחושת" מה שמעצים את הרגישות של התא לאור ומאפשר לצלם טוב יותר בתנאי חושך. חיישנים כאלה התחילו את דרכם לצורכי צילום של מצלמות אבטחה וצילום אסטרונומי אבל הגיעו גם למצלמות שלנו.

חיישן ציבעוני **יש גם חיישנים לשחור לבן בלבד

למה חשוב לנו הגודל של החיישן?

מה החשיבות של גודל החיישן? מה רע פשוט לצלם עם הסמרטפון? ובטח היום, שיש סמארטפונים עם חיישנים של 100 מגה פיקסל. בשביל מה לנו לצלם עם מצלמות גדולות ומסורבלות? ובכן התשובה מורכבת מכמה סיבות. נתחיל באמת עם החיישן עצמו. בסופו של דבר לא משנה כמה מגה פיקסל יהיה לכם כל זמן שהחיישן קטן הדפסות גדולות לא נוכל לעשות מפני שאי אפשר כיום להדפיס תמונת ענק בחיישן בגודל של חמש מילימטר ואף פחות. זה פשוט לא אפשרי. אומנם כמות הפיקסלים תשפיעה על התוצאה הסופית (היא תייצר טווח דינמי גדול יותר וכמות מידע גדולה יותר) אבל עד רמה מסויימת. תזכרו שאתם רואים תמונה בצג הקטן של הפלאפון וגם המסך מחשב שלכם זה עדיין לא אותה איכות של הדפסה על נייר ולכן כמה שהחיישן יותר גדול איכות ההדפסה תיהיה טובה יותר. לא סתם צלמים מקצועיים קונים מצלמות פורמט ביינוני עם חיישנים גדולים. הסיבה השניה היא העדשות שיושבות על החיישן בפלאפון. לא מדובר כאן על עדשות של ממש עם יכולות גדולות ולמעשה כל היכולות הגבוהות שאנחנו רואים בתוצאה הסופית הם לא בזכות העדשות הטובות אלא אך ורק בעזרת המעבד החזק שבפלאפון. אומנם יתכן מאוד שבעתיד יהיה אפשר עם חיישנים קטנים לעשות הרבה אבל זה לא נראה שזה יקרה בשנים הקרובות או לפחות זה יקח עוד קצת זמן אז על תמהרו למכור את המצלמות שלכם למען פלאפון כזה או אחר. השילוב הזה של מה שאפשר להפיק מחיישן קטן עם עדשות מאוד פשוטות משאירות את הצורך במצלמות גדולות ועדשות מקצועיות יותר.

mi mix alpha עם המאה מגה פיקסל ובקרוב יצא הדגם של המאתיים מגה פיקסל...אם לא כבר יצא 

ולמה במצלמות שאנחנו מצלמים איתם כל כך חשוב לעבוד עם פול פריים ולא קרופ או עם פורמט ביינוני ולא פול פריים? הרי חיישן קרופ גדול ברבה יותר מחיישן של פלאפון. למה זה לא מספיק לצלמים מקצועיים? ובכן עד לפני כמה שנים באמת חיישן קרופ בגלל שהוא היה קטן יותר והפיקסלים היו קטנים יותר (לדוגמה חיישן קרופ עם 24 מגה פיקסל ממול חיישן פול פריים עם 24 מגה פיקסל. "יאלץ" את היצרן לייצר פיקסלים קטנים יותר בחיישן קרופ) היה פחות אור ולכן היינו חייבים לעבוד על איזו גבוה יותר ולכן לקבל תמונות רועשות יותר. אז בנוגע במקרה של האיזו הגדול יותר זה נכון גם להיום, בחיישניי קרופ יש צורך לעבוד באיזו גבוה יותר אבל כמות הרעש לא בהכרח תיגדל מפני שהאלגוריטם של המצלמות חזק יותר ויעיל יותר מבעבר ולמעשה אצל גופי הקרופ של חברת פוג'י אתם תקבלו בהרבה מקרים בדיוק את אותה איכות תמונה שתקבלו בלא מעט מצלמות פול פריים (ובחלק מהמקרים אתם תקבלו רעש קטן יותר במצלמות הקרופ של פוג'י מאשר במצלמות הפול פריים.) מה שמאפשר לקנות מצלמה במחיר סביר יותר עם משקל נמוך יותר. קלות תנועה וכל זה עם איזו גבוהה אבל ממש שקט בדיוק כמו אצל כל מצלמת פול פריים. מה שהופך את הפער בין חיישן פול פריים לקרופ לפער קטן יותר מבעבר (אם כי הקטנת הפער הזאת נימצאת אצל פוג'י נכון להיום). אז איפה בכל זאת ההבדל? ולמה צריך מצלמת פול פריים? שוב בגלל סיבת גודל החיישן והמגבלה שלו להדפסה של תמונות גדולות. אומנם עם חיישן קרופ אפשר להדפיס גם תמונות בגודל של מטר וחצי על נייר בטכנולוגיה הקיימת אבל הדפסות ברמת Fine Art אפשר להדפיס בגדלים קטנים יותר עם חיישן קרופ. חיישני פול פריים מאפשרים להדפיס במידות גדולות יותר וגם לצלם עם איזו נמוך יותר בזכות גודל החיישן (במצלמות הפול פריים המקצועיות). שנגיע למצלמות פורמט ביינוני אז גודל ההדפסות כבר גדולות ממש בזכות גודל החיישן וכמות הפיקסלים שלו. אבל על אף גודל החיישן (שגדול יותר מחיישן פול פריים) הרגישות לאור יכולה להיות נמוכה יותר אפילו מחלק ממצלמות הקרופ אבל זה בגלל שזה סוג מצלמה אחרת לגמרי ועשיתי כתבה ניפרדת על מצלמות פורמט ביינוני.

 צולם במצלמת פוג'י עם חייש קרופ באיזו 12,800 ככה זה שהאלגורטים עושה קסמים

סיכום

כמו אתם מבינים שלא כמו לפני כמה שנים שההבדל בין גודל החיישנים והתוצאה הסופית שלהם עשו הבדל גדול, כיום האלגורטים החזק שמכניסים למעבדים מצליח להתגבר על הרבה בעיות שיש לחיישנים קטנים אם זה בגופי הקרופ של פוג'י ואפילו בפלאפונים. דבר זה מתאפשר בין היתר (ולא רק יכולות החישוב) בזכות טכנולוגית הדפוס שהתקדמה בשנים האחרונות ומאפשרת הדפסות איכות גם עם קבצים קטנים יותר. אני גם יכול להגיד לכם שמניסיון אישי שלי לא כולם בכלל מצליחים לראות את ההבדלים בין איכות גבוהה של דפוס לאיכות נמוכה יותר, אבל זה בגלל שהם לא ראו איכות גבוהה של דפוס ורגילים להדפסים פשוטים. צריך לזכור שלא משנה כמה איכות הדפוס גבוהה או האלגוריטם של המצלמה נכון להיום עדיין אין פיתרון לחיישנים גדולים על מנת לייצר איכויות דפוס ברמת ה Fine art ללא מצלמה שמסוגלת לייצר קבצים מספיק טובים למטרה זו, ולזה צריך לפחות מצלמת פול פריים טובה ועדיף פורמט ביינוני.

 צולם עם מצלמת פורמט ביינוני של חברת פוג'י