· 6 min read
تحويل Bayer Demosaic مقابل مستشعر أحادي اللون الحقيقي
لماذا يرفع إزالة مصفوفة فلتر الألوان من دقة المستشعر الرقمي وحساسيته مقارنةً بتحويل ملف Bayer الملوَّن إلى تدرجات رمادية.
كُتب في بقلم Simon Lehmann Editor
ابدأ بالرقم، لأن كل ادعاء آخر في هذا المقال يرجع إليه. إجمالي عمق البؤرة عند مستوى الفيلم هو 2 x N x c، حيث N هو الرقم البؤري (f-number) و c هو دائرة التشتت. بالنسبة لـ 35mm، يُقدَّر c باتفاق بـ 0.03mm. إذن عدسة عند f/2 تعطي 0.12mm من إجمالي عمق البؤرة، أي +/-0.06mm؛ وعند أقصى فتحة f/1.4 يتقلص الهامش إلى نحو 0.084mm، أي +/-0.042mm. هذا يعادل تقريباً نصف قطر شعرة بشرية، وهو الهدف الذي يجب على كاميرا القياس وكاميرا SLR معاً إصابته في كل لقطة. كل ما يلي يدور حول من يصيبه وكيف يُخفق كل نظام.
تعمل كاميرا القياس بالتثليث. نافذتان تفصل بينهما الطول القاعدي الميكانيكي ترصدان الموضوع من زاويتين متباينتين قليلاً. كامة مقترنة بحلزون العدسة تدير موزّع الحزمة الضوئية بحيث تنزاح صورة مركّبة في بقعة مركزية أفقياً؛ وحين تُركَّز العدسة على مسافة الموضوع تتطابق الصورتان. يعود هذا المبدأ إلى كاميرا القياس المقترنة بالصورة المتزامنة التي بنتها Leitz في M3 عام 1954.
الهندسة مثلث طويل ضيّق، وحدّه الفاصل هو العين. تميّز العين البشرية نحو دقيقة قوس واحدة، ما يعادل تقريباً 0.0003 راديان، وهذا أصغر خطأ زاوي بين الصورتين يمكنك الحكم عليه. يتحوّل ذلك الخطأ الزاوي الثابت، بعد إسقاطه عبر البصريات، إلى خطأ في المسافة، ثم تحوّله العدسة إلى خروج عن البؤرة عند مستوى الفيلم. كلما اتسعت القاعدة وكلما كُبِّرت البقعة أكثر، قلّ خطأ المسافة لنفس قدر الارتخاء الزاوي.
هذا التثليث مستقل عن عدسة التصوير. تُركّز كاميرا القياس عدسة 21mm وعدسة 90mm بنفس الدقة الميكانيكية، لأن البقعة لا تعرف شيئاً عن العدسة الموضوعة أمامها. الإشكال أن الدقة المطلوبة تختلف اختلافاً جذرياً بين هاتين العدستين، وكاميرا القياس لا تعرف ذلك أيضاً.
الطول القاعدي الخام يُقلّل من الدقة الفعلية، لأن البقعة تُرى عبر عدسة تكبير. الرقم الذي يحكم الأداء الحقيقي هو الطول القاعدي الفعّال (EBL): الطول القاعدي الميكانيكي مضروباً في تكبير مكشاف الرؤية. تورد ورقة بيانات Leica M-A (Typ 127) الأرقام الثلاثة مباشرةً: قاعدة ميكانيكية 69.25mm، ومكشاف بتكبير 0.72x، وEBL بلغ 49.9mm.
التكبير والقاعدة يتبادلان التأثير، ولهذا EBL لا الطول الخام هو الرقم الجدير بالمراقبة. مقارنة الأجسام المبنية على نفس الأساس الميكانيكي 69.25mm:
تثبت Voigtländer R3A العكس: مكشاف 1.0x، لكن قاعدة ميكانيكية 37mm فحسب، فيبلغ EBL 37mm رغم الرؤية بحجم الحياة. قاعدة صغيرة خلف مكشاف قوي تخسر أمام قاعدة طويلة خلف مكشاف معقول. M6 وحدها تُثبت ذلك: استبدل مكشافها 0.72x بـ 0.85x فيرتفع EBL من 49.9mm إلى نحو 59mm على نفس الجسم.
الحد الأدنى من EBL اللازم لتركيز دقيق هو b' = (e x f^2) / (k x z)، حيث e هي حدة البصر بالراديان (~0.0003)، و f هي البعد البؤري، و k هو الرقم البؤري، و z هو دائرة التشتت (0.03mm). حدّان يقومان بالعمل: EBL المطلوب يرتفع مع مربّع البعد البؤري وينخفض مع الرقم البؤري. العدسات الطويلة سريعة الفتحة عقوبة مزدوجة.
تتبع الحساب. عدسة 50mm عند f/1.4 تحتاج تقريباً (0.0003 x 50^2) / (1.4 x 0.03) = نحو 18mm من EBL، وهو داخل حدود الـ 49.9mm لجسم M بمكشاف 0.72x. عدسة 90mm عند f/2 تحتاج (0.0003 x 90^2) / (2 x 0.03) = نحو 40mm، لا يزال دون 49.9mm لكن بهامش ضئيل حين تأخذ بعين الاعتبار عيناً متعبة قليلاً أو بقعة غير محاذاة تماماً. انتقل إلى 90mm f/1.4 وتقفز المتطلبات فوق 57mm، خارج نطاق مكشاف 0.72x؛ ستحتاج إلى M3 بـ 63mm.
هذا هو السبب الحقيقي وراء كون أطول عدسة Leica M مقترنة بالقياس هي 135mm، ولا تتخطى f/2.8 دون أن تصل إلى f/2. بل إن أسرعها، 135mm f/2.8 Elmarit-M، شُحِنت مع مكبّر دائم 1.5x فوق المكشاف، يرفع القاعدة الفعّالة تحديداً ليبقي تلك الفتحة في نطاق الصدق. البصريات لعدسة 135mm سريعة ليست العقبة؛ كاميرا القياس هي العقبة. حدّ f^2 يعني أن 135mm تحتاج أكثر من سبعة أضعاف EBL لعدسة 50mm بنفس الفتحة، ولا توجد قاعدة قياس بـ 35mm طويلة بما يكفي لضبط سريعة منها.
التقط صورة نصفية على HP5 Plus مُقدَّراً عند EI 400، بعدسة 90mm f/2 مفتوحة على أقصاها، مُركِّزاً على العين الأقرب. ثمة شيئان منفصلان يجب أن يسيرا صحيحاً. عمق المجال أمام العدسة يحدد مقدار الوجه الواقع في حدة مقبولة، من الرموش إلى الحاجب؛ وهذه خاصية بصرية تتعلق بالمسافة، متساوية في كلا النظامين. لكن هل تقع العين في بؤرة حادة أصلاً يعتمد على ما إذا كان خطأ نظام التركيز يبقى داخل هامش +/-0.06mm عند مستوى الفيلم. في كاميرا القياس، هذا هو الارتخاء الزاوي للبقعة المُسقَط عبر EBL بلغ 49.9mm، قريباً من حدّه عند 90mm f/2. في كاميرا SLR أنت تنظر مباشرةً إلى ذلك المستوى على شاشة مضيئة عند f/2 وتؤكده مباشرةً. نفس السلبية، طريقتان مختلفتان للإخطاء.
تتجاوز SLR التثليث كليّاً بالتركيز على شاشة يقع سطحها المطّفأ على طول مسار بصري يعادل مسافة سكك الفيلم، مُطوَّى إليها بمربع المرآة. نادراً ما تكون تلك الشاشة زجاجاً مطّفأً عادياً؛ إذ تقرن سطحاً مطّفأ بعدسة حقل Fresnel تُسوّي السطوع عبر الإطار كي لا تخبو الزوايا. لأنك تحكم على الصورة المُسقَطة فعلياً، تتناسب الدقة مع العدسة: العدسة الأسرع والأطول تُسقط مخروطاً أكثر حدةً تدخل البؤرة وتخرج منها بوضوح أكبر، وهو بالضبط النظام الذي تنفد فيه قاعدة كاميرا القياس.
الأدوات المساعدة تنطوي على مقايضة في التصميم. إسفين التقسيم أو الميكروبريزم مقطوع بزاوية مخروط بعينها؛ كلما حُدِّد الإسفين أكثر كان إحساس الدخول في البؤرة أقوى، لكن ينبئ بانتشار الظلام عند فتحات أوسع. الشاشة الشائعة بتقسيم+ميكروبريزم، التي أصبحت المعيار الفعلي على SLR اليدوي 35mm طوال الثمانينيات ومنحدرة من Nikon F عام 1959، مبنية حول مخروط بنحو f/4. عند f/5.6 يجب أن تكون العين مُعايَرة بدقة وإلا تظلم نصف التقسيم؛ وعند نحو f/8 يكون أحد النصفين دائماً أسود وتُجبر على العودة إلى الطوق المطّفأ العادي. لا يستطيع المصمم الجمع بين إحساس دخول حادّ في البؤرة وشاشة تعمل مع عدسة بطيئة عند فتحات صغيرة؛ هو يختار.
الضعف الآخر المتأصّل في كاميرا القياس هو ما يشير إليه عنوان هذا المقال. لأن المكشاف يرى من جانب العدسة لا عبرها، تنزاح الإطارات المضيئة مع التركيز، في محاولة الكاميرا لتصحيح التشوّه التزامني، وحتى بعد التصحيح تكون الأسوأ عند أدنى مسافة تركيز، نحو 0.7m في معظم أجسام M. لا يُظهر لك المكشاف لا زاوية الرؤية الحقيقية ولا عمق المجال الفعلي؛ أنت تُأطّر بالتقريب. أما SLR فبمسار بصري واحد مشترك تُأطّر بدقة على أي مسافة، بما فيها التصوير الماكرو.
تحت النظامين معاً يكمن نفس المتغير الخفي: مرجعية ميكانيكية مضبوطة على نحو 0.04mm. في كاميرا القياس هي الكامة والبكرة والمحاذاة الرأسية للبقعة؛ في SLR هي تقاطع المرآة ومقعد الشاشة والمسافة بين الشفة والفيلم. أخطئ في أي منها ويتحوّل التركيز بصمت غير مرئي، وهذا ادعاء قابل للقياس لا مجرد بلاغة. في 90mm f/2 Summicron، خطأ حلقة ضبط بنحو 0.04mm يستنزف عملياً كامل هامش عمق البؤرة بالكامل؛ وكاميرا Hexar RF، بتسامحاتها الواسعة على الشفة ومكشافها القصير 0.6x، موثقة توثيقاً جيداً بأنها تتزحزح ما وراء اللانهاية حين يكون برغي الضبط خارج المكانة ولو قليلاً، وهو بالضبط الإخفاق الذي تعاقب عليه 90mm f/2 أشدّ المعاقبة. حدّ كاميرا القياس قاعدتها الثابتة؛ وحدّ SLR اعتمادها على شاشة مضيئة مثبّتة بدقة. كلاهما يعيش ويموت داخل نفس الـ +/-0.04mm.
· 6 min read
لماذا يرفع إزالة مصفوفة فلتر الألوان من دقة المستشعر الرقمي وحساسيته مقارنةً بتحويل ملف Bayer الملوَّن إلى تدرجات رمادية.
· 6 min read
كيف يُعيد ترجيح قنوات الأحمر والأخضر والأزرق أثناء التحويل تأثيرَ الفلاتر الزجاجية، وأين يضع استجابة حساس اللون للكاميرا حدودَ هذه المحاكاة.
· 6 min read
حبيبات هاليد الفضة بنية متكتلة تتشكل أثناء التحميض؛ أما ضوضاء الحساس فهي ضوضاء لقطة الفوتونات إضافةً إلى ضوضاء القراءة. لماذا يبدو كل منهما مختلفاً في طبعة أحادية اللون.
The grainmag companion app
Meter and place your tones without a signal. No account, no internet required — just you, the light, and the grain.