?

Log in

No account? Create an account
Обучение | "Плёнка" vs "Цифра" - Образовательный проект FUJIFILM

> Recent Entries
> Archive
> Friends
> Profile
> FUJIFILM

July 20th, 2012


Previous Entry Share Next Entry
podakuni
02:07 am - Обучение | "Плёнка" vs "Цифра"

Продолжаем обучение и сегодня у нас тема, которая в фотофорумах часто выливается в холивары — битвы сил добра против сил разума. Действительно: что лучше — плёнка или цифра? Красота или расчёт? "Тёплый ламповый звук" или цифровые инновации? Давайте же попробуем разобраться во всём этом как можно более подробно, по возможности без боевых действий.


Если крато, то вот основные моменты по которым шло сражение "плёнка против цифры":

1. Удобство работы


Думаю, это самый очевидный момент. Какое бы не было развите сервисов, предлагающих упростить работу с плёнкой, всё равно с цифрой удобнее. В принципе, это было понятно с самого начала, с того моментак, когда в 1975 году сделали первый прототип цифрового фотоаппарата:


Первый прототип цифрового фотоаппарата, сделанный в 1975 году

Это первая камера, в которой не использовались ни плёнка, ни пластины. Для фиксации изображения использовался блок формирования изображений CCD, после чего изображение переводилось в цифровой формат и сохранялось на стандартной кассете. Для просмотра изображения необходимо было вынуть кассету из фотокамеры и вставить её в плеер, предназначенный для просмотра данного формата. Этот плеер интерполировал дорожки и на их основании производил стандартный сигнал видео в формате NTSC, который и посылал в телевизор.

Ясное дело, что ни возиться с чувствительными к температуре и условиями хранения плёнками, ни проявлять их, ни заниматься с химией в цифровом варианте фотографии уже не было нужды. А возможность практически сразу увидеть результат, подкорректировать параметры съёмки, сделать много версий одного кадра, да и просто не зависеть о фотолабораторий — это дорого стоит. Поэтому и пошла развиваться цифровая фототехника, особенно ускорившись после бурного роста вычислительных технологий.




2. Динамический диапазон


Если первый пункт вполне понятный и очевидный, то для второго нужны пояснения.
  • Во-первых, под динамически диапазоном понимают разницу между самой яркой и самой тёмной частью изображения. Чем больше разница — тем больше динамический дипазон. Считается, что чем больше фиксируемый динамический дипазон, тем лучше работает фототехника, то есть — у неё больше возможностей. Правда, тут есть оговорки и тонкости, но пока мы их опустим для простоты.
    Если говорить на примерах, то с недостатком динамического диапазона сейчас легко можно столкнуться снимая на недорогие цифровые камеры (типа тех, что ставят в мобильные телефоны). На этом снимке хорошо видно, что вместо куска неба — абсолютно белый участок, хотя если бы мы смотрели глазами, то видели бы там облака:


    Фотография, сделанная на камеру с недостаточным динамическим диапазоном сенсора


    А вот пример снимка с широким динамическим диапазном, который сейчас часто достигается разными техническими ухищрениями, заложенными в конструкции современных цифровых фотоаппаратов. Видно, что тут и света (облака, солнце), и тени (тёмные области фотографии) — всё хорошо проработано:


    Фотография, сделанная на цифровую камеру, обладающую функциями расширения динамического диапазона


  • Во-вторых, динамический дипазон измеряется в ступенях. Или, как её ещё называют: f-ступень, или EV (англ. Exposure Value) или стоп — любой термин в данном случае походит. Фотографическая ступень — это изменение яркости в 2 раза. То есть, когда фотографы говорят, что какая-то деталь на фото на ступень ярче другой детали, то это значит, что она ярче её в 2 раза.

  • В-третьих, динамический дипазон человеческого зрения крайне тяжело оценить, потому что наши глаза имеют способности адаптироваться к свету, а мозг в значительной степени производит "обработку" получившегося изображения, достраивая, фильтруя и дорисовывая увиденное с помощью всех органов чувств, знаний и памяти. И если измерять полный динамический дипазон зрения в ступенях, то он может запросто превысить 24 ступени. Однако, если говорить о мгновенном динамическом диапазоне нашего зрения (при неизменной ширине зрачка), то в этом случае как правило утверждают, что наши глаза могут воспринимать динамический диапазон порядка 14 ступеней. Тут тоже есть много тонкостей, но для простоты мы пока про них не будем говорить.

  • Вот уже после этих пояснений можно разбираться с техническими параметрами плёнки и цифры в этом пункте. Долгое время считалось, что плёнка превосходит цифру по показателям доступного динамического диапазиона:
  • Цветные слайдовые плёнки — до 4 ступеней
  • Цветные негативные плёнки — до 5 ступеней

  • Чёрно-белые слайдовые плёнки — до 5 ступеней
  • Чёрно-белые негативные плёнки — до 9 ступеней

  • Специальные низкоконтрастные плёнки — более 11 ступеней экспозиции

  • Максимально возможные 11 ступеней у плёнки впечатляют — они почти равны возможностям человеческого зрения (при моментальном взгляде, когда человек смотрит на один элемент сцены, дав глазам настроиться и не глядя никуда более). Однако, если смотреть на цифровую технику, то получается следующая картина:
  • Ранние матрицы первых цифровых фотокамер — до 5 ступеней

  • Типичные современные матрицы для систем видеонаблюдения — 9-10 ступеней

  • Современные матрицы в наиболее распространённых фотоаппаратах — 9-10 ступеней
  • Продвинутые матрицы по последним данным — 16 и более ступеней

  • То есть, если делать выводы из этой информации, то в чёрно-белом варианте некоторые специальные плёнки ещё могут составить конкуренцию цифровым фотоаппаратам по динамическому диапазону, но по цветным изображениям цифровые фотокамеры уже вне конкуренции. А это значит, что если вы соберётесь делать цветные снимки на пляже, например, то цифровым фотоаппаратом это будет выполнить удобнее, а результат может быть качественнее, чем у плёночной техники. У цифры меньше сложностей в получении хорошего снимка.



    3. Детализация изображения


    Под детализацией изображения грубо говоря подразумевают количество деталей, которое способен передать тот или иной носитель.
  • Если говорить о цифре, то там изображение состоит из отдельных точек — пикселей, как мозаичное пано:


    Справа — сильно увеличенный фрагмент занего фонаря автомобиля

    Пиксели соотвествуют светочувствительным элементам на матрице фотоаппарата, и исчисляются сейчас мегапикселями (миллионами пикселей). Тут, правда, тоже всё не так просто, но чтобы не усложнять тему мы будем считать, что количество мегапикселей и определяет детализацию изображения, благо во многом это именно так и есть.

    Современная фототехника сейчас оперирует цифрами от 10 до 36 с лишним мегапикселей, в зависимости от модели фотоаппарата.


  • Если говорить о плёнке, то там само изображение определяется мелкими кристалликами светочувствительного материала (зёрен), расположенными в эмульсии:


    Плёночное зерно, снятое при помощи электронного микроскопа

    Когда свет попадает на них, то начинается фотохимическая реакция и часть плёнки меняет свою прозрачность. Детализация изображения тут на прямую зависит от размера кристалликов: меньше зёрно — плотнее их можно поместить и большее количество детаелй можно отобразить.

    Однако, тут не всё так просто. Для того чтобы сама реакция могла начаться, попадания одного фотона света явно недостаточно, нужно их некоторое количество. А количество уловленных фотонов определяется яркостью света (интенсивностью излучения фотонов) и площадью поверхности, принимающей на себя эти фотоны (больше площадь кристалла — больше фотонов он сможет поймать). И вот тут мы получаем, что плёнка имеет ограничение по детализации изображения. Например, если говорить о 35-мм плёнке (подробнее о ней можно прочитать тут), то детализация ограничена на уровне 8-12 мегапикселей, в зависимотси от модели и типа плёнки.

    То есть, чисто теоретически зерно можно было бы сильнее измельчить, но тогда для нормальной работы фотоплёнки понадобилось бы больше света, что не всегда доступно для фотографа, согласитесь. При конструировании фотоплёнок для съёмки в условиях недостаточного освещения, инженерам очень часто приходилось делать крупное зерно, с большой поверхностью, тогда даже малое количство фотонов способно было запустить фотохимическую реакцию. И изображение у светочувствительных плёнок получалось заметно зернистым:


    Снимок, сделанный на светочувствительную плёнку

  • Итак, получается, что в 35-мм стандарте, столь популярном у фотолюбителей, цифровая техника имеет возможность работать с изображением до 36 с лишним мегапикселей, в то время как из плёнки можно выжать до 12 мегапикселей инофрмации. По детализации в 35-мм стандарте цифра значительно опередила плёнку.



    4. Эстетическая составляющая
    Пожалуй, это самый сложный момент, потому что всегда, когда появляется вопрос вкуса и личных предпочтений, объективное обсуждение невозможно. Однако, в этом пункте тоже есть что сказать.

    Очень часто, когда смотрят фотографии, снятые на плёнку, люди восхищаются цветами:


    1942 | M-3 tank in action at Fort Knox, Kentucky | Alfred Palmer


    1943 | Nearly exhausted sulfur vat from which railroad cars are loaded. Freeport Sulphur Company at Hoskins Mound, Texas | John Vachon


    1942 | Riveter at work on a bomber at the Consolidated Aircraft factory in Fort Worth | Howard Hollem


    1942 | Columbia Steel at Geneva, Utah. Servicing one of the floodlights that turn night into day on the construction site of a new steel plant needed for the war effort | Andreas Feininger


    Причём, что интересно — красота цветов в значительной степени не теряется даже при просмотре фотографий на плохих или некалиброванных мониторах. Что это, магия? Отчасти. Для гармоничных цветов не так важно, какой именно будет, допустим, красный или синий цвета на изображении. Важно то, как красный выглядит относительно этого синего или других цветов. Важны комбинации и отношения цветов и яркостей.

    А получились такие сочетания цветов не просто так, а из-за того, что при создании плёнок стояла задача сделать такие носители информации, которые давали бы хороший результат при минимальных затратах и усилиях со стороны фотографов. То есть, в плёнках изначально должны были быть заложены качественные цветовые и яркостные решения, чтобы потом печатникам не приходилось долго и нудно выводить нужные сочетания при подготовке фотографии к печати.

    Для этого в команды конструкторов и технологов, разрабатывающих плёнки, привлекли самых разных специалистов: художников, искусствоведов, историков, психологов и известных фотографов. В общем — всех тех людей, которые понимают толк в интересных цветах, гармоничных сочетаниях и красивых изображениях. И именно эти люди задавали основной тон в разработках, именно они говорили что нужно сделать, чтобы плёнки выдавали красивый результат, ориентированный на ту или иную группу покупателей.

    Как можно видеть, их усилия увенчались успехом: на плёнку до сих любят снимать люди, которые понимают толк в цветах, тонах и их красивых сочетаниях. В то же время, создателей цифры, похоже, мало волновали эти моменты: цифровой технике нужно было ещё вырасти в серьёзного конкурента плёночной. Поэтому все усилия конструкторов цифровой фототехники были направлены на технические моменты, такие как скорость и удобство работы, расширение динамического диапазона, увеличение детализации изображения, снижение стоимости, уменьшение габаритов техники и так далее. В пылу этого сражения про эстетику как-то забыли...

    Поэтому на сегодня остаётся один параметр, который плёнка не уступила цифре — эстетический. Конечно, из цифрового файла можно получить любое сочетание цветов и тонов, в том числе — очень гармоничное и красивое. Но если в плёнке об выполнении этой работы подумали заранее, ещё на этапе конструирования фотоматериала, то в цифре об этом уже должен думать сам фотограф и/или тот, кто подгатавливает фотографии для публикации. А для этого они должны быть сами себе искусствоведами и художниками, что, увы, далеко не всегда так.

    И только сейчас, когда цифра вышла формальным победителем из схватки с плёнкой, начинают задумываться об эстетической стороне изображений. Например, компания FUJIFILM явлется единственным производителем фототехники, обладающим огромным багажом знания в технологии конструировании плёнок, и сейчас она включает в свои фотоаппараты профили, позволяющие имитировать работу самых известных плёнок созданных компанией — слайдовых Velvia, Astia, Provia и некоторых негативных:


    Снимок с имитацией цветов плёнки Velvia


    Снимок с имитацией цветов плёнки Provia


    Снимок с имитацией цветов плёнки Astia





    Итак, если подводить итоги, то получается что плёнка сейчас проигрывает по основным технихническим параметрам цифровой технике: по удобству и скорости работы, по динамическому диапазону, по детализации. А выигрывает пока по эстетическим моментам: по красоте и гармонии сочетания цветов и тонов, и по простоте получения такой красоты. Но прогресс не стоит на месте и в будущем, я надеюсь, мы сможем увидеть, как цифра перестанет быть голой и бездушной и станет такой же красивой и эстетически приятной, как плёнка.


    Tags:

    (320 comments | Leave a comment)

    Comments:


    [User Picture]
    From:skoblov
    Date:July 20th, 2012 10:12 pm (UTC)

    Re: Небольшая поправка к материалу.

    (Link)
    Бла-бла-бла ... "определяется" и т.д. Вы определение дайте :)

    Нижний предел - это сигнал, на который АЦП выдает 1? Или уровень тепловых шумов? Или 1/4 тепловых шумов? Или уровень, при котором мы получаем 8 полутонов на стоп? Вот что такое нижний уровень?

    Для пленки мы говорим о ФШ, там хоть что-то понятно.
    [User Picture]
    From:zelenograf
    Date:July 20th, 2012 11:07 pm (UTC)

    Re: Небольшая поправка к материалу.

    (Link)
    Немного сложно говорить с непрофессионалом, но попробую...При чем тут "АЦП выдает 1"? ЛЮБОЕ АЦП даже при закорачивании входных выводов на "ноль" не приводит к появлению цифрового "ноль" на выходе, другими словами, без входного аналового сигнала на выходе всегда присутствует цифровой сингал, его размер обычно имеет значение пол-разряда (по паспорту), но практически это выглядит в "плаванье" двух младших разрядов. Этот шум зависит от кучи параметров и в частности от внешней температуры и стабильности опорного (не питающего!) напряжения. Другими словами, в каждом конкретном случае все очень четко определено, но всегда ДД матрицы больше ДД применяемого АЦП, при обработке ВСЕГДА применяются цифровые фильтры (чаще скользящие среднего), которые уменьшают общий ДД, но убирают многие нестабильности. (Дальнейший диалог бесполезен, это уже более проф.разговор чем подразумевается в комментах блога).
    [User Picture]
    From:skoblov
    Date:July 21st, 2012 12:00 pm (UTC)

    Re: Небольшая поправка к материалу.

    (Link)
    В общем, мы пришли к тому, что следовало ожидать с самого начала - все ушло в общие слова.

    Да, замените пожалуйста Немного сложно говорить с непрофессионалом на "немного сложно непрофессионалу говорить с профессионалом". Потому что я как раз профессионал :), в чем несложно убедиться, например, с помощью гугля.

    Далее - говоря о ДД матрицы мы обсуждаем не абстрактный ДД пикселя, а ДД всей системы, которой на входе подается свет, а на выходе - отсчеты с АЦП. И нижняя граница ДД, как и положено для любого электронного устройства, определяется не абстрактным реагированием на входной сигнал, а способностью передать (или измерить) сигнал с необходимым качеством. В данном случае нас интересует SNR, в котором фигурируют шумы, вносимые всей матрицей, от пикселя до АЦП. Чем выше нам нужен SNR, тем ниже получится ДД у матрицы.



    > Go to Top
    LiveJournal.com