Suskaičiuokime šviesą

Kaip jau rašiau praeitame įraše - šis įrašas bus visiškai nuobodus fotografijos prasme, bet absoliučiai būtinas norint suprasti kai kurias fokusavimo subtilybes.

Pradėkime išsiaiškindami vieną svarbų dalyką: kokį gi maksimalų vaizdo ryškumą galime pasiekti. Yra tikrai ne vienas požiūro kampas, kaip būtų galima nagrinėti ir apibrėžti vaizdo ryškumą, tačiau mums yra įdomus šis: kokias smulkiausias objekto, kuris yra atstumu lo nuo lęšio, dYo dydžio detales galime tikėtis užfiksuoti sensoriuje, kuris yra ls atstumu nuo lęšio ir kurio vienos celės dydis yra dYs. T.y. apibrėžkime teoriškai įmanomą smulkiausią objekto detalę, kurią galėtume įžiūrėti fotografijoje. Pradžioje paprastas skaičiavimas: kokio dydžio objekto detalė atitiktų vieną sensoriaus celę. Vėl prisiminsime ir pasinaudosime panašių trikampių proporcijų skaičiavimais:


dY o = dY s l o l s

Tai ir būtų minimalus objekto detalės dydis, jeigu nuo jos atsklidęs šviesos srautas idealiai uždengtų vieną sensoriaus celę. Deja, bet kaip nesunku suprasti - tam reikalingos idealios sąlygos, ko gyvenime praktiškai nebūna. Todėl yra priimta sakyti, kad tam, jog detalę būtų galima išskirti fotografijoje, reikia jog ji būtų bent du kart didesnė už šį dydį. Tada nuo detalės atsklidusi šviesa suformuos dėmelę, kurį tikrai pilnai uždengs bent vieną celę ir taip išsiskirs.

Kad nebūtų taip nuobodu - keletas praktinių paskaičiavimų. Tarkim, kad fotografuojame Canon EOS 40D fotoaparatu, kurio vienos sensoriaus celės dydis yra ≈5,7 μm ir naudojamas objektyvas su 24 mm židinio nuotoliu.
ls lo dYo minimali detalė
24,576 mm 1024 mm ~0,238 mm ~0,475 mm
24,288 mm 2024 mm 0,475 mm 0,950 mm
24,144 mm 4024 mm 0,950 mm 1,900 mm
24,072 mm 8024 mm 1,900 mm 3,800 mm

Atstumus specialiai parinkau taip, lyg vaizdas tiksliai fokusuotusi sensoriuje. Dėsningumą pastebėti nesunku - dvigubinant atstumą, fiksuojama minimali detalė didėja irgi dvigubai. Čia kai fokusuojam tiksliai. O kai netiksliai - atsiranda papildomų dėmenų, apsprendžiančių detalumą. Bet apie tai vėliau.

Beje, formulėje panaudoti žymėjimai dYs ir dYo turi atitinkamus populiarius pavadinimus - tikiuosi pamenat neraiškos apskritimas (anglų k.: Circle of Confusion) ir neraiškos diskas (anglų k.: Disc of Confusion) atitinkamai. Abu terminai yra plačiau paaiškinti minėtoje knygoje, tad jeigu vis dar kyla klausimų - siūlau pažiūrėt ten.

Sekanti paminėjimo verta sąvoka yra taškinis šviesos šaltinis (arba sutrumpintai: TŠŠ).
Taškinis šviesos šaltinis. Balti taškai vaizduoja tolstančius fotonus; melsvi trikampiai vaizduoja vienodo kampo spindulius, kuriuose yra vienodas fotonų srautas;
Įdomi ši sąvoka mums tuo, kad bet kurį fotografuojamo objekto paviršiaus tašką, nuo kurio atsispindi šviesa, galima laikyti taškiniu šviesos šaltiniu. Idealiu atveju, nuo taškinio šviesos šaltinio visomis kryptimis sklinda vienodas fotonų srautas: jeigu iš taškinio šaltinio centro vaizduotėje išvestume vienodu kampu platėjančius spindulius (kaip tie melsvi piešinyje aukščiau), tai jų viduje suskaičiuotuome vienodą fotonų skaičių. Kuo toliau nuo šaltinio - tuo didesni atstumai tarp fotonų. Tačiau per spindulio skerspjūvio plotą praskrendančių fotonų srautas tam pačiam spinduliui nepasikeis, nepriklausomai nuo to kokiu atstumu nuo šaltinio skaičiuosim. Tai priklauso tik nuo spindulio platėjimo kampo. Apie tą kampą tiek daug rašau, todėl, kad jis mums įdomus bent dviem atžvilgiais: kaip matuojamas ir kaip galima panaudoti skaičiuojant, kiek fotonų paklius į vieną ar kitą sensoriaus celę.

Taškinio šaltinio skleidžiamo spindulio kampas yra matuojamas dydžiu, kurį nedažnai sutinkame - steradianais (sr). Baigėte mokyklą ir vis dar nežinote, kas tai? Turėtumėt, kaip ir aš, susigėsti - mat jį jaunųjų fizikų mokykloje Mažasis fotonas aiškina jau septintokams. Skiriasi jis nuo paprasto 2D kampo tuo, kad yra erdvinis, t.y. 3D kampas. Jeigu 2D kampą atitinka vienetinio spindulio (R=1) apskritimo lanko ilgis tarp kampą apibrėžiančių spindulių, tai 3D kampą atitinka vienetinio spindulio sferos paviršiaus plotas, kurį apibrėžia iš centro išeinančio spindulio kūgis. Na taip, tenka susikaupti ir šiek tiek įtempti vaizduotę, kad suprasti, bet tikrai įmanoma - tai ne raketų mokslas, kaip pasakytų tūlas amerikonas.

Na, o dabar apie praktinį pritaikymą, skaičiuojant kiek šviesos iš taškinio šaltinio pateks į konkrečią celę.

Šioje diagramoje naudoju štai tokius žymėjimus:
lo atstumas iki taškinio šaltinio
Yo taškinio šaltinio aukštis virš optinės ašies
ls atstumas iki sensoriaus
Ys atstumas nuo optinės ašies iki sensoriaus celės
dYs sensoriaus celės aukštis
Yc1, Yc2 kraštiniai taškai, kuriuose sensoriaus celę dengiantis šviesos srautas kertą lęšį

Visa gudrybė yra suskaičiuoti Yc reikšmę, kai žinome Yo ir Ys. Geometrijos ir matematikos čia šiek tiek daugiau, negu savo įrašuose naudojau iki šiol, tad nevarginsiu ir pateiksiu galutinį rezultatą:
Y c = f ( l o Y s l s Y o ) l o ( f l s ) f l s cos ( Y c1 Y o Y c2 ) = ( Y c1 Y o ) ( Y c2 Y o ) + l o l o ( Y c1 Y o ) 2 + l o 2 ( Y c2 Y o ) 2 + l o 2 sr ( Y c1 Y o Y c2 ) = 2 π 1 1 + cos ( Y c1 Y o Y c2 ) 2

Kitaip tariant, jeigu galime suskaičiuoti Yc1 ir Yc2, galime pasakyti kokiu erdviniu kampu sr iki lęšio atsklinda šviesos srautas, kuris už lęšio sufokusuojamas į vieną celę. O tai savo ruožtu nusako, kokia taškinio šaltinio šviesos dalis papuola į konkrečią celę - tai ką ir norėjau suskaičiuoti.

Vėlgi - vienas paveikslėlis gali būti vertas tūkstančio žodžių. Tad imam 24 mm lęšį su tuo pačiu sensorium kaip pavyzdyje aukščiau, tariam, kad tiek taškinis šaltinis, tiek sensorius yra nutole po 25 mm nuo lęšio, ir kad mūsų apertūra nerealiai didelė - net 120 mm (grynai hipotetiškai, nes f/0,2 yra nepasiekiamas net teoriškai). Na ir sensorius tik kokių nors 20000 pikselių aukščio (kas prie 3:2 formato reikštų 600 Mpx - vėlgi daugiau hipotetinė negu praktinė prielaida). Štai jums į sensorių suprojektuoto TŠŠ vaizdo intensyvumo grafikėlis - horizontalioje ašyje pikseliai, vertikalioje atidėtas pikselyje surinkto šviesos srauto intensyvumas:
Pagal teoriją turėjome gauti taip vadinamąjį Airy disc - į begalybę nubanguojančią kreivę. Tam reiktų įsivertinti difrakcijos ir interferencijos reiškinius, kas mums šiuo metu nėra labai įdomu. O Gauso pasiskirstymo funkcijos "varpelis" visai neblogai aproksimuoja tą patį Airy disc didžiojoje dalyje - to mums kaip ir pakanka.
Įdomu dar tai, kad šviesa, kad ir kokia silpna bebūtų, papuola į visus sensoriaus kampelius. Tokį rezultatą gavom su praktiškai neribota apertūra. Ką gausim apriboje apertūrą? Tikrinam - apertūra apribojam iki 3mm, sensorių fiksuojam 24,24 mm atstumu, o TŠŠ stumiame tolyn nuo lęšio:
Kreivių aukščiai šioje diagramoje nesvarbūs: jie specialiai buvo parinkti taip, kad arčiausiai lęšio esančio TŠŠ grafikas yra aukščiausias, o toliausiai - žemiausias. Svarbu tik plotis - jis parodo, kiek pikselių užima TŠŠ suformuota dėmelė: grafikas nuo -1 iki 1 reiškia 1 cėlę; nuo -3 iki 3 atitinka 3 sensoriaus celes ir t.t. Vienok įdomus vaizdelis gaunasi, ar ne?

Jeigu nesupainiojau jūsų ir visos mintys rado savo vietą galvose, tai galima sakyt, kad pasiruošėm nagrinėti, kaip gaunasi su tais fokusuotais ir nefokusuotais vaizdais.
Ir kaip visada - tai jau sekančiame įraše.

Privalomi skaitiniai

Visiems, kuriems kyla klausimų dėl to, kokį - tokį ar kitokį - fotoaparatą įsigyti, radau privalomą skaitinį: Your Camera Doesn't Matter. Prieš klausiant patarimo pas žmogų su fotoaparatu rankose šį tekstą privalu išmokti mintinai. Jei nepadės išsirinkti, bent jau geriau suprasit, kiek patarimas vertas.

P.S. Ačiū Andriui Užkalniui, už svetainės užrodymą.

Kaip gaunamas fokusuotas vaizdas

Pažiūrėjus į spindulius, kuriuos braižiau pasakodamas kaip išvesti Gauso geometrinės optikos formulę lęšiui, turėtų būti kaip ir aiškus fokusavimo mechanizmas: yra objektas, nuo jo sklindantys spinduliai susirenka į tam tikrą tašką už lęšio - tai ir yra mūsų fokuso taškas. Vadinasi, priklausomai nuo to, kokiu atstumu už lęšio padėsime sensorių, jame (sensoriuje) bus fiksuojami tie taškai kurie yra Gauso formulę atitinkančiu atstumu priešais objektyvą. Panašiai ir pasiekiamas fokusuotas vaizdas fotoaparate: objektyvo lęšių sistema fokusuojant vaizdą pastumdoma taip, kad atsidurtų arčiau arba toliau nuo sensoriaus - ten kur reikia, jog spinduliai nuo objekto į kurį fokusuojame susirinktų sensoriaus plokštumoje. Atkreipkime dėmesį: fokusuojant keičiasi tik atstumas tarp lęšių ir sensoriaus, bet fokalinis lęšių atstumas f nesikeičia - tai pagrindinis fokusavimo mechanizmo skirtumas nuo taip vadinamojo zoom'inimo, kai keičiamas lęšių sistemos fokalinis atstumas f. Kol kas viskas aišku ir paprasta, tiesa?

Priklausomai nuo to kokiu atstumu ls yra sensorius nuo lęšio, jame bus raiškiai fokusuojamas atitinkamu lo atstumu esantis objektas

Ir aš taip galvojau iki perskaičiau knygą apie fokusavimo subtilybes. Bestudijuodamas knygą pirmą kart užstrigau ties fokusavimu begalybėje. Na taip, begalybės simbolį ant objektyvo matyt matė visi. O ką tai reiškia praktiškai? Kažkaip pasidarė neaišku - taigi lygiagrečiai iš begalybės ateinantys spinduliai fokusuojami židinyje, viename taške. Juk ne kartą vaikystėje tą darėm su padidinamuoju stiklu - nukreipi į Saulę, sufokusuoji į tašką židinio plokštumoje ir... pasvilini gerai, o tai žiūrėk ir uždegi. Apie jokį platesnį vaizdo formavimą ten net šnekos nebuvo - vienas karštas taškas ir viskas. Tačiau fotoaparatai fokusuoja begalybėje, sensoriai nedega ir dar vaizdus iš masės taškų išgimdo. Taigi, kur čia šuo pakastas?

Visaip sukau galvą ir ne iškart supratau, kad viskas yra sąlyginai paprasta. Pabandykim įjungti fantaziją ir įsivaizduoti, kad mūsų Saulės sistemoje dega ne viena, o dvi viena šalia kitos besisukančios maždaug vienodo dydžio "saulės". Ir, kad jos matomos danguje kaip du sąlyginai arti vienas nuo kito esantys dangaus kūnai. Na net jeigu tai ir skamba kaip nonsensas astrofizikos prasme turėtų visai gražiai atrodyti. Štai šioje hipotetinėje situacijoje yra įdomus toks klausimas: kiek ugnies židinių galėtų sukelti šioje situacijoje vienas vienintelis lęšis? Atsakymas trivialus: taigi tiek pat, kiek ir yra saulių - du. Būtų trys saulės - gautume tris ugnies židinius. Ir t.t.


Čia ir matosi fokusavimo begalybėje esmė - skirtingu kampu į lęšį krintantys lygiagretūs šviesos spinduliai fokusuojami skirtinguose taškuose fokalinėje plokštumoje. Tas atsitinka net ir fokusuojant vienos saulės spindulius į plokštumą: fokusuojamas visas dangaus skliautas, tačiau jame nėra kitų ryškių objektų, todėl iš esmės matom tik ryškiausią saulės spindulių sufokusuotą tašką. Taip susidaro iliuzija, kad tai ir yra vienintelis fokusavimo rezultatas.

Kaip gaunamas fokusuotas vaizdas atrodo kaip ir aišku. Tačiau, gerai pagalvojus, liko neatsakytas dar ne vienas klausimas: kas atsitinka su ta nuo objekto atsklidusia šviesa, kuri nebūna sufokusuota? Ir apskritai, kaip atsitinka, kad vienu atveju tas pats vaizdas yra už lęšio matomas ir suvokiamas kaip sufokusuotas, o kitu atveju, kai sensorius pastumtas į kitą poziciją, - kaip nesufokusuotas? Pa'google'inus pasimatė gan įdomus šio klausimo aspektas: pasirodo, jeigu fokusuotą vaizdą perteikiantys algoritmai yra pakankamai aiškūs, tai vadinamojo bokeh simuliavimas yra ganėtinai netrivialus reikalas, norint perteikti fotorealistinį vaizdo išplaukimą. Bet argi galima sakyt, kad perpratai kaip gimsta fokusuotas vaizdas, jeigu nežinai, kaip atsiranda išplaukęs? Taip palengva, klausimas po klausimo, bebandant įsigilinti į fokusavimo subtilybes, ir buvo suvartotas visas mano šio rudens laisvalaikis.

Na bet ne viskas iš karto - kitame įraše mūsų laukia keletas gal ir nuobodžių, bet labai reikalingų sąvokų.

Greitas maistas fotografams

Visi skuba šiais laikais. Man asmeniškai tai asocijuojasi su vartojimo kultu, greitu maistu ir pan. Tiesa, skubėdavo ir senais laikais - gal dėl to fotožurnalistų tarpe dar praeitame amžiuje išplito posakis "f/8 and be there". Čia, žinoma, svarbiausia žinutės dalis būdavo "be there", o "f/8" patarimas buvo tarsi greitas maistas smegenims, kad nesiblaškytų, kai sensacingi kadrai skrieja panosėje. Taip buvo tada. O dabar...

Vasaros pabaigą praleidau kelionėje, taigi neišvengiamai tysiausi ir savo DSLR'ą. Ruošiausi rimtai - net trikojį įgrūdau į lagaminą. Ir žinoma ruošiausi morališkai bei visaip kaip intelektualiai. Mat skridau į JAV gamtos turtų apžiūrėti. Vienas iš rimčiausių klausimų buvo - kokiu rėžimu reiks fotografuoti Grand Canyon ar kitus įspūdingus reginius. Surizikavau ir nusprendžiau pritaikyti šviežias žinias: diafragmos prioritetas, f/9 ir rankinis fokusavimas begalybėje. Labai panašu į fotožurnalistų taikytą f/8 taisyklę ar ne?

Turiu pasakyti, kad grįžęs ir atspausdinęs 20x30cm dydžio nuotraukas likau netgi labai patenkintas rezultatu - atrodo tarsi vietomis gali "akmenukus" kanjone skaičiuoti. Štai taip pvz. atrodo pora 100% dydžio išnašų iš vieno kadro:
Vaizdelis į Grand Canyon iš South Rim, Desert View Watchtower'io (kaip visada spustelėjus atsidarys dar šiek tiek didesnis paveiksliukas)
Sau padariau išvadą, kad "greito maisto" nustatymai tokio tipo situacijoms ir vaizdams pasiteisino.

Beje paaiškėjo, kad rankinis fokusavimas į begalybę suteikia ir šiek tiek patogumo. Pvz. jeigu reikia padaryti "greitą" kadrą iš važiuojančio automobilio - fotoaparatas visada yra pasiruošęs padaryti kadrą, nelaukiant autofokusavimo mechanizmo leidimo. Kad ir koks pastarasis būtų greitas, niekada negali žinoti ar nepradės autofokusas "šokinėti". Žiūrėk ir nespės sufokusuoti, kai prašvilpęs už posūkio dings žavus vaizdelis.

O jeigu kalbėti ne tik apie greitą maistą, bet ir apie kažką "gurmaniško" mūsų protams: ar jums nekilo klausimų, kodėl pvz. f/9, o ne f/11? Ir prie ko čia fokusavimas į begalybę? Pasirodo yra apie ką pamąstyti, nes visi šie pasirinkimai turi savo priežąstį. Tačiau apie tai rašysiu jau kituose įrašuose.

Mintis iš niekur (9)

Kodėl galvodamas kaip atnešti taiką į žmonių širdis aš netikėtai pajaučiu jog mobilizuojasi kūnas, protas kurstomas išdavikiško kraujo kvapo pradeda šokti karo šokį virš veiksmų plano, o siela įsijaučia į artėjančios pergalės didybę ir išdidžiai žengia per pamintos sažinės dejones?.. Nors ir kas ji tokia šią akimirką - šiek tiek daugiau garso ir bus nustelbtos tos sapalionės apie toleranciją ir abstrakčią meilę žmonėms, o jutimų lauke liks tiktai tikslas ir garbė.
Ach, ir kokia gi saldi ta saviapgaulė...


Rūkas ir ilgas išlaikymas

Šeštadienį vakare užėjo toks tirštas rūkas, jog neatsispyriau pagundai ir pasistačiau trikojį. Tuo pačiu išbandžiau ir įsigytą nuotolinį paleidėją:
ISO100 f/9 25s 46mm
Tiesa sakant, net nelabai yra ką rašyti apie patį procesą - viskas ganėtinai įprasta. Tik tiek, kad paleidimo mygtuką spaudi ne ant fotoaparato, o ant distancinio paleidėjo.

Rūkas gan greitai pradėjo sklaidytis, bet kaip sakoma: "kartą paragavęs - negali sustot". Tad neatsispyriau ir pagundai užfiksuoti įsukančių automobilių žibintų paliekamą šviesos taką - dar keletas minučių buvo sugaišta "medžioklei":
ISO100 f/9 64s 31mm
Čia viskas vyko beveik taip pat, tik labiau sutemo ir standartinės išlaikymo skalės nebeužteko: teko pereiti į rankinį rėžimą, taip vadinamąjį "bulb". Ir matuoti išlaikymą pagal laikrodį. Šioje vietoje labai pravertė ant distancinio paleidėjo esantis mygtuko fiksatorius -fotoaparatas tokio neturi - nereikėjo visą laiką pirštu laikyti paspausto mygtuko. Ir apskritai supratau, kad "bulb" išlaikymas be distancinio paleidėjo yra ne tai kad neįmanomas, bet iš principo klaidingas - laikydamas paspaustą mygtuką ant fotoaparato tikrai gaučiau išplaukusius kadrus.

Kaip ir rašoma vadovėliuose: trikojis ir nuotolinis paleidėjas ilgą išlaikymą paverčia ganėtinai paprasta procedūra. Žodžiu - verta išbandyti.

Geometrinė optika: Gauso formulė lęšiui

Nepamenu ar mokykloje kas aiškino kaip Gausas išvedė lęšio formulę. Gal ir pasakojo, tik aš jau nebeprisimenu. Bet kuriuo atveju yra pretekstas pačiam pabandyti ją išvesti.

Beje, kodėl Gauso nagrinėta optika vadinama "geometrine"? Todėl, kad žmonės ilgai manė, jog šviesa sklinda tiesiais spinduliais. Būtent šia prielaidą vadovavosi ir Gausas išvesdamas lęšio formulą. Braižant šiuos spindulius jų sklidimo plokštumoje gaunamos įvairios geometrinės figūros - matyt tai ir yra priežastis, kodėl toks optikos aiškinimas vadinamas "geometriniu".

Šiuolaikinei fizikai žinomi reiškiniai - pvz. difrakcija - paneigia šviesos sklidimo spinduliais teoriją. Jų tiesiog negalima paaiškinti naudojant geometrinę optiką. Nepaisant to, Gauso išvesta formulė yra pakankamai tiksli - aiškinant plonojo lęšio poveikį sklindančiam šviesos srautui refrakcijos principu rezultate gaunam tą patį.

Norint išvesti Gauso lęšio formulę pakanka (vėlgi) elementarių geometrijos žinių ir žinoti pagrindinę lęšio sąvybę: lygiagretūs spinduliai fokusuojami židinyje. Ir atvirkščiai: šviesos spindulys einantis per židinį už lęšio virsta lygiagrečiu šviesos srautu. Jeigu parodyti vaizdžiai - tai atrodytų taip:
čia turim lęšį su pažymėtais židiniais F1 ir F2 .

Taigi tarkim, kad kairėje (prieš lęšį) turim objektą, o dešinėje (už lęšio) - jo vaizdą. Tarp sklindančių spindulių ir optinės lęšio ašies galima nubraižyti keturis trikampius: du tarpusavyje panašius prieš lęšį ir du panašius už jo. Vaizdumo dėlei nuspalvinau juos diagramoje:
Gauso formulė lęšiui (paspaudus atsidarys didesnis paveikslėlis)
Diagramoje surašiau ir matematinių formulių išvedimą. Principas paprastas: užrašome aukštinių (žymimos raidėmis g ir h diagramoje) santykį su atitinkamo trikampio pagrindu kiekvienai panašių trikampių porai. Kadangi trikampių prieš ir už lęšio aukštinės vienodos, tai dalindami gautas formules viena iš kitos aukštines eliminuojam. Lieka tik atstumai. O iš ten paprastų manipuliacijų dėka išvedam Gauso formulę lęšiui.

Va ir viskas. Kam tiek vargo? Tikiuosi pravers vėliau - ieškant fokuso.

Rekomendacijų galia: Rokiškio pikas

Pradėjau rašyti tinklaraštį. Sugalvojau planą. Parašyti kokias penkias dešimtis dėmesio vertų įrašų į savo tinklaraštį. Apsiprasti ir suprasti, ką aš noriu toje blogosferoje veikti, o jau tada – jeigu matysis tame kokia nors prasmė – prašytis būt pareklamuojamam pas ką nors (šiaip jau niekada nemėgau protekcijų ar lengvesnio jų varianto - rekomendacijų). Bet va prabudau vieną rytą ir supratau, kad man nenuėjus nei pusės suplanuoto kelio ponas Rokiškis sunešiojo tuos mano ilgai puoselėtus planus. Žodžiu, aš taip ilgai planavau, kaip čia dalinsiu komisinius už reklamą iš savo pirmo uždirbto milijono, o dabar gavau chaliavai ir esmi visiškai pasimetęs ką reikės daryti su tais would be procentais. Nu bet ką nors sugalvosiu iki to laiko, kai pinigas pradės kišenių plėšti.

Ant kitos dienos pasižiūrėjau lankomumo statistikas ir supratau, kad viena diena perspyrė geriausias viso mėnesio (!) pastangas, o ir feedburner'io skaitliukas parodė 15 kart padidėjusią radiaciją. Reikalas pasirodė daug rimtesnis, negu buvo mano pradinis užmanymas. Ant greitųjų sukurpiau naują maldelę, kurią vis kartojau žiūrėdamas į kylančius kalnus statistikoje: “ramybė, tiktai ramybė – tai nieko nereiškia, turi nepasiduoti vienadienėm pagundom ir daryti tai ką darei iki šiol, tai kas tau patiko ir tai kuom tiki pats”.

Išrašiau sau priverstinio nežiūrėjimo į lankomumo statistiką mėnesį - streso mažiau. Gerai, kad tuo pat metu šiokia tokia visuomeninė veikla užgriuvo - buvo lengviau atsilaikyti prieš pagundą spausti nuorodą "Stats". Tiesiog nebeliko tam laiko.

Bet įtikėjau rekomendacijų galia. Ta proga, štai šį piką savo tinklaraščio lankomumo statistikoje oficialiai krikštyju "Rokiškio piku":


Tiesa, neištvėriau viso mėnesio ir kažkuriuo momentu įlindęs į feedburner'į radau štai tokį - galima sakyt sexy - vaizdelį:
Kokiam blogosferos grandui tokie skaičiukai greičiausiai atrodo juokingi, bet kaip
nišiniam tinklaraščiui su trim dešimtim įrašų per devynis mėnesius gal visai ir neblogai, kaip manot?

Kad jau kalba apie rekomendacijas užėjo, tai ir aš pasidalinsiu nuoroda. Kaip sakoma - už gerą geru reikia atsilyginti. Nu ne, žinoma, Rokiškio nereklamuosiu - mažai prasmės tame būtų. Bet radau teminį tinklaraštį, kurio tema man įdomi tik šiaip, iš smalsumo - nesu didelis to reikalo gerbėjas. Bet netyčia perskaičiau porą straipsnių ir... jeigu rašyčiau analogiją su maistu, tai turėčiau apibūdint taip: skaniai rašo. Labai. Mėgaujuosi iki šiol - skaitau neskubėdamas visus naujus įrašus, nepraleisdamas nei vieno.

Siūlau ir jums, nespręsti nei pagal tinklaraščio pavadinimą, nei pagal straipsnių antraštes, o tiesiog imti ir ramiai perskaityti porą straipsnių. Taip palengva, tarsi dėtumėt į burną gurmaniško patiekalo kasniuką ir jaustumėt bundančius visus skonio receptorius... Pasiruoše? Judam: "Blogas automobiliams|…ir ne tik"

Takelis

Bevaikščiodamas su šunim po vietinį parkelį dar žiemą atkreipiau dėmesį į tai, kaip žaismingai raitosi paprastas parko takelis. Šįryt nepatingėjau ir pasiėmiau fotoaparatą. Štai jis - mano atradimas:
(spūstelėjus atsisiųs didesnis vaizdelio variantas)

Kaip išsidūriau su Picasa

Rašydamas "Kodėl fotografuoju į RAW?" pirmą ir antrą dalis dėjau nuorodas į 100% dydžio kadrus. Ir berods tikrinau - viskas buvo gerai. Bet kai sekančią dieną (rytas už vakarą protingesnis) pasitikrinau antros dalies nuorodas - pasirodo nuorodos tik į 1600 pločio vaizdelius, kai originalas yra 3888 pločio (o du kadrai šalia - atitinkamai du kart platesni). Žodžiu - atsisiunčia graužtukai. Sprendimas primityvus: persijungiau į HTML redagavimą, susiradau nuorodą į vaizdelį, tipo
http://2.bp.blogspot.com/-V6...xVs/s1600/vaizdelis.jpg
ir pakeičiau tą pločio parametrą s1600 į s0.Viskas - bakstelėje paveiksliuko miniatūrą tinklaraštyje atsisiųsite originalaus dydžio vaizdelį. Reiks kažkaip neužmiršti ateičiai. O šiam kartui prasibėgau ir sutvarkiau nuorodas minėtuose įrašuose - tam atvejui, jeigu kas pasigedote.

Mintis iš niekur (8)

Patirtis be konteksto kaip mirtis be gyvenimo...

Kodėl fotografuoju į RAW? (II dalis)

Taigi - antra dalis užtruko. Daug daug ilgiau negu tikėjausi. Bet pagaliau turiu viską, ko reikia užbaigti pradėtą darbą, todėl tęsiam atsakymų paiešką: kiek galima išspausti iš "nenusisekusio" kadro  apie kurį rašiau pirmoje dalyje?

Pradžiai apie įrankius kuriuos naudojau. Kadangi fotografija nėra mano profesija, o tik hobis, tai mokėti rimtus pinigus už rimtas programas a la Adobe Photoshop kažkaip ranka nekyla. Nelegalus instaliaviamas arba vagystė palieka tokį pošlykštį diskomforto jausmą, todėl jau senokai tuom neužsiiminėju. Taip, dažniausiai naudoju GIMP'ą, bet šiuo atveju jį išmečiau iš galimų variantų dėl per mažo tikslumo - jo vidiniai algoritmai naudoja tik aštuonių bitų koduotę. Todėl vėl pasirinkau  nemokamų programų paketo ImageMagick šešiolikos bitų instaliaciją. To paties, kurį naudojau pirmoje dalyje skirtumui matuoti. Toks komandinės eilutės įrankio pasirinkimas turi netgi šiokį tokį privalumą - į komandinį failą (.cmd, .bat ar .sh - skonio reikalas) surašius komandų seką, dviem klavišų paspaudimais gauni pakoreguotą vaizdą ir iškart pamatavimą, kiek jis artimas etalonui. Bet čia manęs pasirodo laukė "spąstai", kurie prarijo visą pagrindinį laiką skirtą šiam įrašui: tuos komandinius failus teko sukti nežinau kiek šimtų kartų, kol išspaudžiau kažkokį maksimumą iš kiekvieno vaizdo.

Kol neperėjom prie konkrečių vaizdų, įspėjimas: nebandykite to kartoti namuose - užmušit labai daug laiko :) Reikia pripažinti, kad pagrindinis mano eksperimento rezultatas - iki maksimalaus panašumo etalonui išspaustas vaizdelis - mažai pritaikomas praktikoje. Nes jeigu turite galimybę palyginti - vadinasi turit gerą kadrą ir tą prastąjį galit mesti lauk - kam prie jo vargti? O jeigu turit tik nenusisekusį, tai vis tiek geriau jį taisyti su įprasta vaizdų redagavimo programa, kurioje galit iš kart pamatyti - patinka ar ne jums rezultatas.

Taigi, jeigu neatmušiau noro toliau skaityti, pradinis vaizdelis:

Kodėl fotografuoju į RAW? (I dalis)

Šiaip jau diskusijas kokiu formatu geriau fotografuoti – RAW ar JPG – galima priskirti „religinių ginčų“ kategorijai. Nemėgstu tokiuose dalyvauti, nes naudos iš religinių ginčų paprastai yra nedaug. Bet va neatsispyriau pagundai ir sudalyvavau diskusijoje Grumlino tinklaraščio komentaruose apie tai: fotografavimas į RAW formatą yra išmislas ar ne?

Jau kuris laikas pats fotografuoju į RAW formatą – man patinka jo suteikiamas lankstumas. Bet kiek jis objektyviai geresnis už JPG? Tad po minėtos diskusijos pagalvojęs nusprendžiau, kad visai sveika būtų šioje srityje irgi „susidėlioti taškus ant i“.

Pradžiai apie tai, kuom teorijoje RAW skiriasi nuo paplitusio JPG. Esminių skirtumų nėra daug, bet jie yra labai svarbūs:
  1. RAW formate yra užrašoma informacija praktiškai taip, kaip ji buvo nuskaityta iš fotoaparato sensoriaus. Šis formatas (-ai) yra priklausomi nuo atitinkamų fotoaparatų gamintojų, todėl manau nei vienoje bendro naudojimo vaizdų redagavimo programoje „Save as...“ dialoge nerasite pasirinkimo saugoti į RAW – nėra vieningo standarto. Gi JPG formatas yra tarptautinis standartas ir jame išsaugota fotografijos informacija jau būna pagal tam tikras taisykles apdorota.
  2. RAW formatas kiekvienai iš RGB spalvų koduoti - priklausomai nuo fotoaparato - naudoja 12 arba 14 bitų, t.y. 4096 arba 16384 reikšmes. JPG kiekvienai iš spalvų koduoti naudoja tik 8 bitus arba 256 skirtingas reikšmes.
  3. RGB reikšmės RAW formate pasižymi tiesiškumo savybe. T.y. dukart ilgiau eksponuoto kadro RGB reikšmės bus proporcingai didesnės. O fotografijai JPG formate standartinėje sRGB spalvų erdvėje yra pritaikoma taip vadinamoji gama korekcija, dėl ko dukart ilgiau išlaikyto kadro RGB reikšmės skirsis mažiau negu du kartus. Kuo šviesesni bus tonai, tuo mažesnis bus tas santykis. Ir atvirkščiai.
Ūkiškas klausimas – kaip šitais skirtumais pasinaudoti praktiškai? Šiek tiek pasikartosiu: kaip žinia, ekspozicija yra tam tikras kompromisas tarp ISO jautrumo (triukšmų), apertūros (detalės/bokeh) ir išlaikymo (judesio išplaukimas). Prieblandoje fotografuojant be blico man visuomet „peilis“ yra ilgas išlaikymas - „plaukia“ kadrai, nes išlaikymo metu rankos šiek tiek sudreba, kad ir kiek stengčiausi. Dar blogiau, jeigu fotografuojamas objektas, pvz. juodas šuo parodos metu ringe, juda – joks trikojis nepadės. Galima kažkiek užsikelti sensoriaus jautrumą (ISO), bet pakankamai greitai fotografijose pradeda lįsti gan akivaizdūs triukšmai, kuriuos reik valyt, o tai reiškiasi kirst per detalumą. Apertūra paprastai atidaryta ir taip iki galo. Ką dar būtų galima padaryti? Tokioje situacijoje bandau gudrauti ir pasitelkti į pagalbą RAW formato savybes - nurodau fotoaparatui ekspozicijos korekciją (neišlaikymą) kokiems 1-2 Ev. Kodėl? Todėl, kad paėmęs RAW galiu pakoreguoti (padidinti) ekspoziciją per tuos pačius 1-2 Ev neiškreipdamas bedro vaizdo, t.y. pasinaudoti ta pačia RAW tiesiškumo savybe.

Mat 12-a bitų RAW formate teoriškai reiškia tiek pat žingsnių dinaminį diapazoną. Neišlaikymas per 2 Ev reiškia keturiskart trumpesnę ekspoziciją prie tos pačios apertūros. Ir atitinkamai keturis kartus mažesnes reikšmes RAW faile. Arba dviejų bitų (žingsnių) tikslumo praradimą. Rezultate turim vis dar teorinį 10 bitų dinaminį diapazoną, kurį su minimaliais nuostoliais galim konvertuoti į JPG 8 bitų dinaminį diapazoną. Atkreipiu dėmesį - ekspozicijos taisymas, kontrasto keitimas ir panašūs veiksmai gali išryškinti detales, tačiau neikeičia jų kiekio arba realaus nuotraukos detalumo, t.y. dinaminio diapazono. JPG atveju neišlaikymas per 2 Ev reikš dinaminio diapazono mažėjimą iki 6 bitų. Teoriškai tai reiškia keturis kart mažiau detalių negu nuotraukoje pagamintoje iš RAW ir to pasekoje labiau išplaukęs vaizdas ir/arba "grūdėtumas".

Visa tai teorija. O kaip praktikoje? Norint nors kiek patikimai pamatuoti fotografijos dinaminį diapazoną reikia turėti atitinkamai sukalibruotą fotografuojamą taikinį ir šviesos šaltinį. Aš tokių neturiu, dauguma jūsų manau irgi – brangus tai malonumas. Galiu fotografuoti statinį vaizdą. Bet kaip, nors kiek objektyviai, pamatuoti skirtumus tarp fotoaparato pagaminto JPG ir iš RAW kompiuteryje pagaminto JPG? Turėti įvertinimą skaičiais juk būtų netgi labai sveika.

Prisiminiau, kad karts nuo karto vaizdų apdorojimui naudoju nemokamą programų paketą ImageMagick. Jame atradau vaizdų palyginimo programa „compare“, kuri leidžia suskaičiuoti skirtumus tarp dviejų vaizdų įvairiausiais būdais. Viena iš suskaičiuojamų metrikų, o būtent Peak Signalto Noise Ratio (PSNR), leidžia skaitiniu būdu gan neblogai įvertinti kiek du vaizdai yra panašūs/skirtingi. Turėdamas kokybišką kadrą - vaizdo etaloną - galiu pamatuoti skirtumą (PSNR) nuo ne tokio kokybiško kadro. Taip įvertinsiu kaip man sekėsi atstatyti etaloninį kadrą iš neišlaikyto kadro RAW ar JPG formate. Ir galėsiu palyginti kuris iš jų su šia užduotim susidoros geriau. Taigi - eksperimentas. Fotografimui naudojau štai tokias priemones ir parametrus
Fotoaparatas Canon EOS 40D
Objektyvas EF 24-105mm f/4 L IS USM
Apšvietimas Natūrali dienos šviesa (apniuke), šoninis
Fotografavimo rėžimas Manual + AE bracketing
Jautrumas ISO 200
Baltos spalvos balansas Debesuota
Apertūra f/4
Išlaikymas 1/13s ± 1⅓Ev [AE bracketing] su 10s užlaikymu
Formatas RAW+JPG (3888x2592)
Nuotraukos stilius Neutralus
Blykstė Ne
Trikojis Taip

Trumpai apibūdinsiu eksperimento idėją:
  • Fotografuosiu tą pačią sceną su skirtingais išlaikymais. Kad galėčiau palyginti gautas nuotraukas scena parenkama statinė ir fotoaparatas nustatomas į automatinio fotografavimo ekspozicijos intervale (Auto ExposureBracketing) rėžimą. Taip gauname tris to paties kadro ekspozicijas. 
  • Konkrečiai šiame eksperimente scenos apšviestumas padiktavo šiuos išlaikymus: 1/5s, 1/13s, 1/30s. Kadras išlaikytas 1/5s yra etaloninis – su juo ir bus lyginama. O atstatinėti bandysime iš kadro fotografuoto su 1/30s išlaikymu. 
  • RAW ir JPG palyginimui pasirenkau fotografavimo į RAW+JPG būdą, todėl kiekvienas kadras išsaugomas dviejuose skirtinguose formatuose. Rezultate vienu mygtuko paspaudimu gauname šešis failus atitinkančius tris skirtingas ekspozicijas. 
  • Trikojis ir 10s užrakto užlaikymas turi garantuoti, kad fotoaparatas nejudės ir nuotraukų scenos bus pikselis į pikselį identiškos.
  • JPG gaminti iš RAW buvo naudojama standartinė Canon programa Digital Photo Professional su absoliučiai standartiniais nustatymais. Vienintelis parametras, kurį nurodžiau - tai kur histogramoje  yra užfiksuotos ekspozicijos maksimumas.
  • Iš esmės lyginsiu obuolius su obuoliais ir apelsinus su apelsinais, t.y. JPG tik su JPG variantais ir RAW tik su RAW. Visi kryžminiai palyginimai JPG vs RAW yra tik dėl sportinio intereso, bet ne dėl objektyvaus vertinimo.
Berods nieko neužmiršau. Tada - pirmyn, prie nuotraukų.

Pradžioje - neredaguoti fotoaparato pagaminti JPG (kairėje) ir iš RAW kompiuteryje gaminti JPG variantai (dešinėje):
Fotoaparato JPG
JPG iš RAW formato
Sutikit - skirtumai daugiau negu akivaizdūs. Jei labai smalsu - bakstelkite paveikslėlius ir pamatysite originalaus dydžio nuotraukų grupes. Įspėju: failai nemaži - apie 3MB ir 5MB atitinkamai.

Pamatavau, kokį PSNR gaunu tarp idealaus kadro (1/5s) ir maksimaliai neišlaikyto (1/30s). Primenu - lyginu JPG su JPG ir RAW su RAW atitinkamai:
JPG~11,2dB
RAW~30,1dB
Skirtumas yra beveik 20dB - daug tai ar mažai? Ogi matematika sako, kad iš RAW pagamintas variantas yra dešimt (10) kart arčiau etalono, negu fotoaparato pagamintas JPG. Nežinau kaip jums, bet man tai daro įspūdį.

Tai toks pirmas greitas žvilgsnis į pasirinkimą RAW vs JPG. Sekanti mintis, kuri kirbėjo nuo pat eksperimento pradžios, yra tokia: o ar tikrai iš JPG'o įvairiausiais redagavimais negalima "išspausti" daugiau, kad kokybė susilygintu su RAW? Tikrai įdomu. Bet apie tai sekančiuose įrašuose.

Kur fokusas?

Ne, tikrai ne apie magiją norėjau parašyti - apie vaizdo fokusavimą fotoaparate. Jeigu labai nesigilinti viskas kaip ir paprasta šiuolaikiniuose fotoaparatuose: paspaudei užrakto paleidimo mygtuką iki pusės, sulaukei kol pyptelėjo ir kvadračiukai vaizdo ieškiklyje arba ekranėlyje parodė, kur sufokusavo ir... viskas. Jeigu kadre įdomus vienintelis objektas - to daugiau negu pakanka.

Bet ką daryti jeigu noriu visą perspektyvą iki pat horizonto matyti pakankamai detalią? Tradicinis receptas - priveriam apertūrą. Bandžiau. Ir vis tiek gaudavau manęs netenkinančius rezultatus. Pradėjau ieškoti kur čia šuo pakastas. Perskaičiau apie tokį dalyką kaip hyperfokalinis atstumas - pasirodė labai įdomu. Sumąsčiau apie tai parašyti čia. Net iliustracijas pradėjau daryti. Ir... persigalvojau. Nes radau, mano galva, puikią ir nemokamą (!), internetu atsisiunčiamą brošiūrą, kurioje fokusavimo dalykas išnarstytas skersai ir išilgai - aš tikrai geriau neparašysiu: "The INs and OUTs of FOCUS by Harold M. Merklinger". Parašyta naudojant primityvius matematikos ir geometrijos metodus,  panašiai kaip aš tą dariau rašydamas apie apertūrą. Žodžiu - vidurinės mokyklos žinių turėtų užtekti norint suprasti kas parašyta. Labai rekomenduoju perskaityti ir perprasti. Kaip ir to paties autoriaus pasvarstymus apie hiperfokalinį fokusavimą puslapyje "Depth of Field Revisited by Harold M. Merklinger" - galima pasimokyti racionalaus priėjimo prie fokusavimo būdo pasirinkimo.

Knygą pradėjau ir aš studijuoti. Kadangi tai ne lengvas romanas prieš miegą, o gera dozė informacijos - jaučiu užtruksiu kol "sukramtysiu". Bet tikiuosi, kad užvertęs paskutinį puslapį, turėsiu daug šviežių minčių, kurias išdėtysiu čia, šiame tinklaraštyje, lietuviškai.

Neryškumo skritulys

Priėjau tą vietą, kur turiu pradėti versti terminus - nerandu lietuviškų atitikmenų. Matyt tai buvo neišvengiama - fotografijoje, kaip ir daugelyje kitų techninių sričių, jaučiamas trūkumas padorių lietuviškų terminų. Nors ir labai man nesinorėjo to vertimo imtis - įprastai progresas yra labai lėtas, - bet teksto rašymas lietuvių kalba mišrainėje su angliškais terminais... na nedaro garbės mano tinklaraščiui ir tiek.

Taigi - pirmasis terminas: "circle of confusion" (CoC). Mažytė provokacija nesugundė tinklaraščio skaitytojų pasireikšti todėl pradedam, taip sakant, nuo švaraus lapo. Pradžioje supraskime, ką apibrėžia šis terminas. Šiuo terminu yra vadinama dėmelė (skritulys, diskas), kurią sukuria idealiame taške (sensoriuje) nesufokusuoti iš (objekto) taško per lęšį einantys spinduliai.
Circle of confusion, Wikipedia
Iš paveikslėlyje pavaizduotų trijų fokusavimo atvejų, tik vidurinysis fokusuoja "idealiai". Kiti du parodo gerai pastebimą CoC dėmę-skritulį. Kas yra prastai sufokusuotas vaizdas manau žinote praktiškai - dažniausiai tai reiškia, kad kadras keliauja į šiukšliadėžę. Tiesa, "idealių" taškų gyvenime nebūna - dėl įvairių optinės sistemos netikslumų, visada būna sufokusuojama į tam tikro dydžio CoC tašką. Kodėl tai svarbu? Todėl, kad jeigu sufokusuojama į tašką, kuris yra mažesnis (nedidesnis) negu sensoriaus pikselis, tai gauname tam sensoriui idealios raiškos vaizdą. T.y. ryškesnio vaizdo nuotraukoje gauti nebeįmanoma. Šiuo efektu yra paaiškinama ir kita (be fokusavimo) labai svarbi sąvoka fotografijoje - ryškumo gylis.

Bandau versti. Pradžioje linksmai - klausiam Google vertėjo. Geriausias variantas, kurį man pavyksta sukombinuoti iš pasiūlymų yra "apskritimas suklaidinimo". Šypseną išspaudžiu ir judu toliau. Pažodinis  vertimas geresnio varianto nepasiūlo. Pasitelkiu visažinį Google ir paieškau lietuviškų fotografijos terminų žodynėlių. Vėl nieko doro šia tema nerandu - geriausiu atveju surandu paaiškinimą, kas yra ryškumo gylis. Bet jokių nuorodų į CoC.

Dėl viso pikto perverčiu turimus "Visuotinės lietuvių enciklopedijos" ir "Technikos enciklopedijos" tomus - nei prie fokusavimo, nei prie geometrinės optikos nerandu jokių užuominų. Panašu, kad terminas tikrai nebuvo verstas.

Besukant galvą dėl vertimo atėjo mintis pasižiūrėti, o kaip šis terminas verčiamas į kitas kalbas, pvz. lenkų arba rusų. Įlindęs į Wikipedia randu, kad lenkiškai tai vadinasi "susiliejimo diskas" (arba "krążek rozmycia"), o rusiškai - "sklaidos dėmė" (arba «пятно рассеяния»). Dar rusiškame straipsnyje užsimenama, kad techninėje literatūroje ir žinynuose naudojamas terminas "neryškumo skritulys" (arba «кружок нерезкости»). Štai pastarasis man labiausiai imponuoja - tiek savo lakoniškumu, tiek vienareikšmiškumu. Todėl manau laikas sustoti ir dėti tašką ieškojimuose: šiame tinklaraštyje "circle of confusion" (CoC) bus verčiamas kaip "neryškumo skritulys".

Kažkaip greitai čia viskas susirašė. O galvą tai sukau porą mėnesių...

Prieblandos zona

Terminija - štai kur tikroji prieblandos zona. Netikit? Pabandykit išversti iš anglų kalbos terminą Circle of confusion. Reikalavimai nesudėtingi - vertimas turi būti neilgesnis nei originalas ir atspindėti prasmę be jokių dviprasmybių.

Apie moralę



«Лучше сделать что-то свое, пусть и хуевое, чем спиздить охуенное, но чужое.»





1/3 tiesos

Ar buvot nors kartą žiūrėdami į nuotrauką pagalvoje: "o, geras - kokios natūralios spalvos"? Nors šiaip jau esu kritiškas tiek sau, tiek ir kitiems, bet turiu prisipažinti, kad tokia mintis yra ir mane ne kartą aplankiusi. Todėl kartą internete aptiktas teiginys, kad skaitmeninėje nuotraukoje yra tik  1/3 tiesos, buvo tarsi šaltas dušas. Kaip tai? Kodėl?

Priežastį pasirodo žinojau jau senokai, tik niekada nežvelgiau į ją būtent tokiu kampu. Norėdamas suprasti, turėjau pasigilinti į tai, kaip skaitmeninis sensorius atskiria spalvas. Kaip sensoriaus pikseliai vaizdo taškelius paverčia skaičiukais nuotraukos faile rašiau ne tokiam senam įraše. Bet kaip atskiriamos spalvos? Jei kalbėti apie absoliučioje daugumoje fotoaparatų naudojamus CMOS (išskyrus Faoveon sensorius - ačiū Rokiškiui už pastabą) ar CCD sensorius, tai jų pikseliai nepasižymi galimybe atskirti krintančios šviesos spektrinę sudėtį - spalvą. Tam tikslui yra pasitelkiami optiniai filtrai. Štai čia ir prasideda pats įdomumas - kaip tuos filtrus išdėlioti ir sukombinuoti su sensoriumi, kad kiekvienam pikseliui gauti tris dedamasias spalvos komponentes arba, kaip dažniausiai sakoma, RGB reikšmes? Jeigu iki šiol apie tai negirdėjote - manau atsakymas nustebins. Pasirodo niekas ir nesistengia gauti tris RGB reikšmes kiekvienam pikseliui tiesiai iš sensoriaus! Pažvelkim į Bayer filtrą, tipiškai naudojamą fotoaparatų sensoriuose spalvų atskyrimui pasiekti:
Bayer filter, Wikipedia
Pilki stačiakampiai - sensoriaus pikseliai; spalvoti - optiniai filtrai. Ir ką gi matom: vienas pikselis - viena spalva. Sakysit - taigi šalia yra kitos dvi spalvos - ir kokia čia problema? Reikia pamatyti, kaip su tokiu filtru vaizdą mato sensorius. Štai čia fotografuojamas objektas:
Demosaicing, Wikipedia
O čia - vaizdas, kurį matom pažvelge į jį per Bayer filtrą:
Demosaicing, Wikipedia
Jaučiat skirtumas ar ne? Na juk mes praleide vaizdelį per Bayer filtrą netekom 2/3 spalvos informacijos - pvz. neliko nei vieno baltos spalvos pikselio - sunku turėtų būtų tai nepajausti.

O dabar reiktų pabandyti iš paskutinio paveikslėlio rekonstruoti pradinį, t.y. kiekvienam taškeliui "atstatyti" dvi (iš trijų) trūkstamas spalvas. Tikrai netrivialus uždavinys, dar kitaip vadinamas demozaikinimu. Visi demozaikinimo algoritmai remiasi prielaida, kad įprastame vaizde šalia esantys vieno objekto pikseliai būną panašių spalvų. Bet kelių objektų "persikirtimams" tai jau nebegalioja, todėl tikslių objektų briaunų atkūrimas tampa problematiškas. Idealių algoritmų šiai dienai nėra: vieni ne taip gerai atstato staigius spalvų pasikeitimus, kiti - prikuria įvairiausių triukšmelių. Bet algoritmai vis dar tobulinami ir progresuoja gan stipriai.

Fotoaparatuose demozaikinimo uždavinį priimtina kokybe išsprendžia fotoaparato procesorius. Jis, turėdamas 1/3 fotografijos spalvų, pagal įsiūtą algoritmą "nutapo" likusius 2/3-dalius - štai kodėl šis įrašas gavo tokį pavadinimą. Reikia pripažinti: fotoaparatai pasižymi kaip tikrai neblogi "dailininkai" - dažniausiai iš pirmo žvilgsnio net nepasakysi, jog dalis spalvų buvo išskaičiuotos.

Labiau pažengusiose ir sudėtingesniuose fotoaparatuose jau yra įprasta šalia fotografavimo į JPG rasti fotografavimą ir į taip vadinamąjį RAW formatą. Kuom geras šis formatas? Tuom, kad jame saugoma praktiškai neapdorota informacija tiesiai iš sensoriaus. Todėl galutiniam vaizdo formavimui galima pritaikyti naujausius demozaikinimo algoritmus - mūsų neberiboja fotoaparato programinė įranga, galima tai atlikti kompiuteriu. Vien dėl šios galimybės ir algoritmų progreso saugau skaitmeninius "negatyvus" RAW formate - gal vieną dieną atsiras toks algoritmas, kuris leis naujai pažvelgti į senas brangias fotografijas.




Vietoj P.S. Turite Canon PowerShot muilinę ir norite pabandyti fotografuoti RAW formatu? Pasirodo yra gan šmaikštus sprendimas: CHDK programinė įranga. Įrašot į kortelę, įdedat į fotoaparatą ir gaunat krūvą naujų funkcijų. Tame tarpe ir galimybę fotografuoti RAW formatu. Sekmės eksperimentuojant.

Mintis iš niekur (7)

Atsakomybės delegavimo nacionaliniai ypatumai: jūs privalot daryti taip kaip jums buvo liepta ir prisiimti visą atsakomybę už tai.

Valdiškos atsakomybės ypatumai: kolektyviniai sprendimai dengia individualią atsakomybę už asmeniškai dedamus parašus valdžios nustatytų interesų ribose...

Pirmąkart

Vakar pirmąkart buvau akustiniame Manto koncerte.
Kotrynos bažnyčioje.

Pirmąkart gerėjausi ne tik garsu, bet ir vaizdu scenoje.
Jeigu ją (sceną) taip galima pavadinti.

Pirmąkart koncerte gailėjausi, kad neturiu pasiėmęs fotoaparato.
Šviesos ir šešėlių žaismas atrodė magiškai.


Pirmąkart pagalvojau, kad bilietai į koncertą gali būti prasminga dovana.
Vis dar negaliu patikėt, kad taip pagalvojau.

Bliamba, net apie valentindienį pagalvojau, kad ne tokia jau kvaila šventė.
Ypač kai ta proga gauni bilietus į gerą koncertą.

Taip įsijaučiau, kad net pirmąkart šiame tinklaraštyje sveikinu su Valentino diena.
Visus. Bet labiausiai savo šeimyną.

O ypatingai savo Bagyrą - tu mane įveikei šiuo klausimu.
Bet aš nei trupučio dėl to nesigailiu...

P.S. Kažkas pasakė, kad esi jaunas tol, kol patyri pirmus kartus. Žodžiu, vakar gerokai pajaunėjau. Bent jau širdyje...

Skaitmeninio sensoriaus jautrumas - kas tai?

Kartais klausimai kyla ten kur viskas atrodo savaime suprantama. Kas yra sensoriaus jautrumas? Taip taip, tas pats, žymimas visiems fotografuojantiems labai gerai pažįstama santrupa ISO su skaičiuku. Žinoma, intuicija kužda, kad tai kažkaip susije su tuo, kaip greitai sensorius gali užfiksuoti vaizdą. Bet ką tai reiškia praktiškai?

Sąlyginai paprasčiau tai įsivaizduoti juostelinės arba, galim taip pavadint, analoginės fotografijos atveju. Ten turime juostelę (arba plokštelę) dengtą šviesai jautria emulsija. Nuo naudojamų medžiagų ir jų koncentracijos emulsijos sluoksnyje priklauso kaip greitai keičiasi jų cheminė sudėtis paveikus šviesai, t.y. formuojasi vaizdas. Štai šis vaizdo formavimo greitis ir atspindi vadinamąjį jautrumą bei tam tikrą ISO reikšmę. Keičiam emulsijos sudėtį - keičiam ISO jautrumą.

O kaip visą tai veikia skaitmeniniame fotoaparate? Ten juk nevyksta jokios cheminės reakcijos. Yra įrenginys, vadinamas sensoriumi, kuris kažkokiu tai būdu skaičiuoja į jo paviršių nukritusius šviesos srauto fotonus. Kiek nukrito - tiek suskaičiavo. Žodžiu sensorius dirba tam tikru fiksuotu greičiu ir viskas. Tai kur čia galimybė keisti jautrumą (ISO skaičių)?

Matyt laikas atlikti trumpą ekskursiją į elektroninę skaitmeninio fotoaparato dalį - panagrinėti, kaip šviesa virsta skaičiukais nuotraukos faile.
Ne taip svarbu, koks sensorius jūsų fotoaparate - CCD ar CMOS - veikimo schema visiems yra vienoda:
  1. Šviesos srauto fotonai atsitrenkia į sensoriaus pikselį - tam tikrą puslaidininkinį prietaisą, kartais vadinamą fotodiodu. Fizikiniai procesai ir detalės, kas ir kaip ten vyksta, yra už šio įrašo (ir jo autoriaus žinių) ribų. Svarbu tai - kiekvienas sėkmingai atsitrenkęs fotonas padidiną pikselio elektrinį krūvį.
  2. Norint panaudoti tą krūvį prasmingai, reikia jį paversti į kažką, ką galima išmatuoti, pvz. įtampą. Tam yra naudojamas keitiklis iš elektros krūvio į įtampą.
  3. Bėda ta, kad atskiro pikselio sukuriamas elektros krūvis yra labai mažas - pikselis juk mikroskopinio dydžio. Vadinasi ir fotonų jis gali sugauti ne tiek jau daug - krūvis sukaupiamas proporcingas pikselio plotui ir ekspozicijos trukmei. O konvertavus mažą krūvį į įtampą, pastaroji gaunama irgi maža. Jeigu įprastomis priemonėmis pamatuoti - nykstamai mažas dydis. Pavertus į skaičius gautume apskritą nulį. Kad taip neatsitiktų, signalą reikia sustiprinti - tam ir skirtas toliau grandinėje esantis signalo stiprintuvas.
  4. Iki tam tikro lygio sustiprintas signalas patenka į keitiklį iš analoginio signalo į skaitmeną (angl.k.: Analog to Digital Converter arba ADC). Na, o pikselio apšviestumą atitinkantis skaičiukas iš keitiklio jau keliauja tiesiai į fotoaparato procesorių ir galiausiai failą atminties kortelėje.
Atidesnis skaitytojas manau jau suprato, kad bendras fotoaparato jautrumas labai priklauso nuo... sensoriaus signalo stiprintuvo. Kuo jis jautresnis, tikslesnis ir mažiau triukšmaujantis - tuo geriau dirba sensorius. Ir fotoaparato sensoriaus jautrumas reguliuojamas keičiant šio stiprintuvo stiprinimo koeficientą: nustatei dvigubai didesnį jautrumą pagal ISO - padvigubinamas stiprintuvo stiprinimo koeficientas. Paprasta, ar ne?

Pabaigai keletas svarbių smulkmenų apie elektroninį sensorių:
  1. Įsisotinimas. Tai būsena, kurią patiria sensorius, kai fotonų patenka labai daug ir sukuriamas toks krūvis, kurio papildomi fotonai nebegali padidinti. Arba kitaip tariant perlaikyta ekspozicija. Juostelėje, kaip pamenat, eksponuojant vyksta cheminiai procesai. O vykstant cheminei reakcijai pradinių medžiagų koncentracija mažėja ir reakcija lėtėja. Bent jau taip mokė per chemijos pamokas mokykloje: reakcijos greitis priklauso nuo medžiagų koncentracijos. Todėl ekspozicijos perlaikymas su juostele yra mažiau pavojingas - kažkiek skirtingo apšviestumo detalių šviesiausioje jos dalyje užfiksuojama net ir perlaikius ekspoziciją. Elektroniniame sensoriuje - praktiškai ne, nes jis užsipildo tiesiškai ir iš kart iki galo. Reziumė: venkite pereksponuoti kadrą su skaitmeniniu fotoaparatu - šviesiausias detales prarasite negrįžtamai.
  2. Triukšmai. Kiekviena analoginė elektroninė schema turi vidinius triukšmus. Tačiau analoginiai stiprintuvai pasižymi viena gera savybe - jie labai gerai stiprina naudingą signalą, o triukšmą sąlyginai silpnai. Žinoma, su sąlyga, kad naudingas signalas gerai išsiskiria iš triukšmo fono. O jeigu ne taip gerai? Tada išlenda triukšmai, ties nuotraukom tenka daug vargti, o ir rezultatas paprastai labai neblizga - triukšmo valymas naikina detales nuotraukose. Taip ir atsitinka, kai sukeliamas ISO jautrumas fotoaparate - sutrumpėja ekspozicija, pikselis sugauna per mažai fotonų ir naudingas pikselio signalas sumažėja vos ne iki triukšmų lygio. Tad jeigu norit švaraus kadro - pagal galimybes ilginkit ekspozicijos išlaikymą. Ilgiau laikysit - daugiau fotonų surinks sensorius - stipresnis signalas - mažiau triukšmų.

Mintis iš niekur (6)

Visuomenės sveikatą nustatyti ne taip jau ir sunku: paimi kategoriškai kraštutinių komentarų DELFI portale procentą ir palygini su procentu gyventojų hospitalizuotų dėl psichikos sutrikimų. Didesnis skaičius parodys kurioje tvoros pusėje ligonių daugiau...

Mažiausia galima f-skaičiaus vertė

Teoriškai pinhole kameros f-skaičiaus vertė gali būti  bet kokia. Tačiau kaip matėme skaičiuodami apertūros dydį, praktišką prasmę turi tik vertės nuo 100 ir daugiau. Kiek kitaip yra su optinėmis sistemomis, kuriose naudojami lęšiai, pvz. fotoaparato objektyvais. Kadangi pagrindinė lęšių savybė yra gebėjimas fokusuoti vaizdą, tai jiems teoriškai galima pritaikyti bet kokią išgaunamą apertūros reikšmę, t.y. f-skaičių. Koks gi jis?
Jau rašiau apie tai, kad minimalią jo vertę optinei sistemai iš lęšių ore radau paskaitų medžiagoje - tai 0,5. Tačiau nepavyko surasti suprantamo ir išsamaus atsakymo, kodėl būtent toks dydis. Užtat radau nesudėtingą programėlę  OpticalRayTracer skirtą simuliuoti optinėms sistemoms sudarytoms iš lęšių. Programos svetainėje taip pat yra ir puslapis skirtas paaiškinti pagrindinius fizikos dėsnius ir matematiką naudojamą programoje. Nusprendžiau: negaliu išsiaiškinti teoriškai - pabandysiu išsiaiškinti eksperimentu. Man tai viena žavingiausių fizikos pusių - kartais kai negali paaiškinti teoriškai, gali bandyti teiginius pagrįsti eksperimentais.

Taigi pabandykim sukurti lęšį, kurio židinys būtų lygus pusei lęšio skersmens, t.y. f-skaičius būtų lygus 0,5. Pradžiai greitu eksperimentu - keisdami įvairias lęšio parametrų reikšmes - įsitikinam, kad atstumas nuo lęšio cntro iki židinio priklauso tik nuo lęšio išgaubimo ir refrakcijos indekso.Taip pat eksperimentu įsitikinam, kad trumpiausią židinį galima išgauti asimetriniu lęšiu, kurio viena pusė plokščia, kita išgaubta.

Pasirenku maksimalų lęšio išgaubimą iš vienos pusės, t.y. padarau jį lygų lęšio spinduliui, tarkim 6,5 (matavimo vienetas - langelis programos diagramoje). Norint kitą pusę padaryti visiškai plokščią susiduriu su problema - programa tiesiogiai neleidžia to padaryti, nes neturi tokios galimybės, kaip nurodyti plokštumą. Problemos sprendimui pritaikome apėjimą - kitos sferos pusės išgaubimui panaudojam labai didelį spindulį, pvz. 100000.
Sunkiausia pasirinkti tinkamą refrakcijos indeksą. Įprasto stiklo jis yra ~1,5. Kaip maksimali riba stiklui dažnai yra nurodomas skaičius 1,8. Pasirinkau artimą jam skaičių - 1,72. Kodėl tokį? Nežinau - tiesiog pirmas skaičius, kuris atėjo į galvą ir neviršyjo maksimalios įprasto stiklo ribos.

Štai ir rezultatas (bakstelėjus pamatysit didesnį vaizdą):
Raudonos linijos žymį spindulių kelią ir vizualizuoja jų lūžimą lęšyje. Atrodo - bingo - gavom netgi daugiau negu tikėjomės: grubiai skaičiuojant kažkur ~f/0,42 (arba f-skaičius = 5/12) Tačiau atkreipsiu dėmesį į dvi ypatybes.

Pirma - spindulių srautas yra siauresnis už lęšį, t.y. nėra spindulių, kurie eitų per lęšį pačiame jo viršuje ir apačioje. Srautą susiaurinau specialiai - tuose ekstremaliuose taškuose šviesos srautas pagal fizikos dėsnius nebekerta lęšio paviršiaus, o atsispindi nuo jo. Kadangi programa nemoka to fakto gražiai parodyt, srautą  susiaurinau, kad atspindžių nesimatytų. Labai realu, kad tikrovėje, o ne matematinėje simuliacijoje idealiu atveju, dar net ir šis srautas būtų per platus, ir jo kraštai atsispindėtų. Vadinasi efektyvus f-skaičius būtų didesnis.

Antra - dalis spindulių susikerta ne židinyje, o arčiau lęšio, ir sukelia vaizdo iškraipymus vadinamus sferinėmis aberacijomis. Ką tai reiškia? Kad vaizdai projektuojami šiais spinduliais bus neryškūs ir įneš iškraipymus į vaizdą. Vadinasi jie mums neįdomūs. Jeigu susiaurinti srautą tiek, kad liktų tik tie spinduliai, kurie praktiškai susikerta beveik viename židinio taške, gauname maždaug tokį vaizdelį:

Apytiksliai vėlgi galim suskaičiuoti, kad tokio lęšio prakiška apertūra yra f/1.2 arba siauriau.
Išvados? Suprantu, kad nagrinėtas pavyzdys yra labai supaprastintas atvejis. Fotoaparatų objektyvai turi daugiau ir įvairių formų lęšių. Tiesa, lęšių skaičiaus didinimas tik sudėtingina šio klausimo sprendimą, nes reikalauja daugiau pastangų norint suvaldyti visas optinių iškraipymų rūšis - kiekvienas naujas lęšis atsineša savo papildomą dalelę iškraipymų. Todėl sakyčiau, kad vaizdžiai pamatėme, kodėl parduotuvėje nerasite objektyvo su atviresne negu f/1 apertūra. Ir galima pradėt nujausti, kodėl kokybiški objektyvai su šviesia apertūra kainuoja tikrai daug.

Mintis iš niekur (5)

Šiuolaikinis Don Kichotas: akademikas-teoretikas pakilęs į kovą su šizofrenija praktikoje.