שקר המגהפיקסל, הבל הגודל

שחר דומאי מסביר לנו על המשמעות של המגהפיקסלים במצלמות דיגיטליות מודרניות והמגבלות הנובעות מכך

כותרות העיתונים המקוונים המו בשבוע האחרון עם הפרסום של חברת קנון כי פיתחה חיישן CMOS בגודל APS-H (חיישן בגודל 29.2 X 20.2 מ”מ, מעט קטן מחיישן “בגודל מלא”) המספק תמונה בגודל 120 מגהפיקסלים. זו תמונה של 13,280 פיקסלים על 9,184 פיקסלים. וואו. הוא גם מצלם 9.5 תמונות בשניה ומוציא וידאו באבחנה גבוהה.

האמנם כזה וואו?

קודם כל, כבר ב- 2007 קנון הכריזה על פיתוח חיישן APS-H עם 50 מגהפיקסל. ועדיין, החיישן המסחרי המשוכלל ביותר שהיא מוכרת היום מספק “רק” 21 מגהפיקסל (והוא בכלל גדול יותר מבחינה פיזית מחיישן APS-H רגיל וקנון מוכרת מצלמות APS-H עם לכל היותר 16 מגהפיקסל). גם ב-engadget סבורים כי שימוש מסחרי בחיישן החדש עשוי להיות רק ב- 2030 (דהיינו, נצח במונחים טכנולוגיים).

אבל הסקפטיות שלי נובעת ממקום אחר. זהו הישג טכנולוגי מרשים ביותר, אך לא יהיה שימושי באופן פרקטי לצלמים. זאת מכיוון שמדובר בחיישן APS-H. זהו פורמט חיישן שמשמש את קנון במצלמות סדרה EOS-1D. גודל החיישן מעט קטן מחיישן 35 מ”מ “בגודל מלא” (היינו, 24 על 36 מ”מ, גודל ששימש בימי הפילם וגם את מצלמות הדגל כמו EOS-1Ds), אולם ב- x1.3 crop factor החיישן עדיין גדול מזה של רוב המצלמות הדיגיטליות מסוג DSLR – אלו משתמשות בפורמט APS-C, במצלמות קנון זה גודל של 22.2 על 14.8 מ”מ. מצלמות פוקט משתמשות בחיישנים עוד יותר קטנים.

עדשות

ראשית, טכנולוגיית העדשות כיום לא תומכת ברזולוציה כה גבוהה. העדשות הטובות ביותר בפורמט 35 מ”מ מאפשרות אבחנה של 20-30 מגהפיקסל בלבד. כבר היום, המצלמות המסחריות המובילות, אשר נעות בין 21 ל-25 מגהפיקסל עם חיישן בגודל מלא, מתקשות להתמודד עם כושר ההבחנה המוגבל של העדשות שאינן האיכותיות ביותר. טכנולוגיית ייצור העדשות אמנם השתנתה מאוד בשנים האחרונות, אולם רוב השינויים נוגעים ליכולת העדשות לספק תמונה איכותית על פני מלוא שטח התמונה (ולא רק במרכז), בעוד שהרזולוציה המקסימלית של טכנולוגיית ייצור העדשות לא השתנתה באופן משמעותי בעשורים האחרונים.

רעש

לחיישן החדש יהיו תאי חישה (יחידת pixel של החיישן) בגודל של כ- 2.2 מיקרון. זה נתון שדומה למצלמת פוקט דיגיטלית. לשם השוואה, למצלמת ה- APS-H המתקדמת ביותר של קנון כיום, EOS-1D mark IV (בעלת 16 מגהפיקסלים) גודל תאי חישה של כ- 6.5 מיקרון, ומצלמת טלפון סלולרי – כמיקרון אחד ומטה. מבחינה פיזיקלית, ככל שתא החישה קטן יותר, כך הוא מצליח לקלוט פחות פוטונים, ולכן ככל שתא החישה גדול יותר כך הרגישות שלו גבוהה יותר, והיחס אות לרעש גבוה יותר. מכאן, שקשה לראות כיצד ניתן להפיק תמונה איכותית מחיישן שתאי החישה שלו כל כך קטנים.

עקיפה (דיפרקציה)

גלי אור מקבילים מתאבכים ומפריעים זה לזה כאשר הם עוברים דרך פתח קטן. ככל שגודל הפתח קטן יותר ביחס לאורך הגל של האור, כך ההפרעה תהיה מודגשת יותר. בשל תופעת העקיפה, הטלת מקור אור נקודתי על חיישן מצלמה לא יוצרת נקודה אלא דיסק עגול עם שוליים “גליים” – המכונה Airy Disk:

תופעת הדיפרקציה

גודל הדיסק נקבע על ידי גודל הפתח, היינו גודל הצמצם בעדשה. גודל זה קבוע לכל מצלמות ה- DSLR ואינו מותנה ברזולוציה של המצלמה. בגדלים של מצלמות 35 מ”מ, ניתן לחשב את המגבלה האופטית של ה- Airy Disk. במצלמות DSLR עם 12 מגהפיקסלים, הגבול הוא f/11-f/13 – כלומר סגירת צמצם לצמצם סגור יותר מנתון הגבול תפגע ברזולוציה (ובפרמטרים נוספים באיכות התמונה). תמונות בצמצם f/22 יהיו באיכות תמונה ירודה.

ככל שרזולוציית הסנסור גבוהה יותר, כך הוא יהיה רגיש יותר לתופעת הדיפרקציה. ב- 120 מגהפיקסל התופעה תתחיל כבר מצמצם f/2.8 (ובשל פילטר הבאייר ופילטר ה- AA, אפילו בצמצם רחב יותר). דהיינו, בפורמט של 35 מ”מ כלל לא ניתן לנצל 120 מגהפיקסל גם עם עדשה מושלמת.

Overqualified

ברור כי מדובר בהכרזה על יכולת טכנולוגית ולא הכנה למוצר אמיתי. יתכן ולחיישן כזה יהיו שימושים אסטרונומיים או אחרים שיוכלו לנצל את יכולותיו, אולם במסגרת מצלמות DSLR בפורמטים של 35 מ”מ, ישנן מגבלות מערכת (שחלקן תוארו לעיל) אשר יפגעו באיכות התמונה ביכולת הפרדה נמוכה בהרבה מ- 120 מגהפיקסלים.

Avatar

שחר דומאי

עורך-דין, הי-טקיסט ויזם. צלם ועיתונאי לעת מצוא. בעל ניסיון עסקי חובק עולם: הן כעורך-דין בשוק ההון וההשקעות, והן כמנהל פיתוח עסקי ופרויקטים בחברות הזנק. גדל כילד קומודור, וכיום מתמקד בפיתוח עסקי וניהול מוצרי תוכנה. אתר הבית: www.sdumai.com

הגב

הגב ראשון!

avatar
Photo and Image Files
 
 
 
Audio and Video Files
 
 
 
Other File Types
 
 
 

* היי, אנחנו אוהבים תגובות!
תיקונים, תגובות קוטלות וכמובן תגובות מפרגנות - בכיף.
חופש הביטוי הוא ערך עליון, אבל לא נוכל להשלים עם תגובות שכוללות הסתה, הוצאת דיבה, תגובות שכוללות מידע המפר את תנאי השימוש של Geektime, תגובות שחורגות מהטעם הטוב ותגובות שהן בניגוד לדין. תגובות כאלו יימחקו מייד.

wpDiscuz

תגיות לכתבה:

נותרו עוד
00
ימים
:
00
שעות
:
00
דקות
:
00
שניות
לכנס המפתחים הגדול בישראל