Digitální snímače: zpracování obrazu

V další části série o “digitálních snímačích (senzorech)” se budeme věnovat několika podstatným faktorům, které sice s digitálními snímači přímo nesouvisí, ale jsou rozhodně neméně důležité – přesto se jejich význam (a funkce) často podceňuje. Tentokrát si tedy povíme něco o “přímých příbuzných“ snímačů a několika přidružených faktorech, na které zatím nepřišla řada. Do této kategorie patří třeba takový A/D převodník, zpracování obrazu, buffer či obrazový procesor.

A/D převodník a bitová hloubka

Snímač jako takový snímá (měří) kolik světla je v každé jeho buňce (pixelu). Výsledkem toho je určité napětí neboli analogová hodnota, kterou je nutné pro další práci (měření, počítání, vyhodnocení) převést na číslo, s kterým může elektronika fotoaparátu dále pracovat. A přesně o to se stará A/D (analogově/digitální) převodník. Ten převede hodnotu napětí každé buňky na konkrétní číslo, kde celkový rozsah možných čísel odpovídá tzv dynamickému rozsahu. Podle toho jak výkonným převodníkem fotogaparát disponuje, dostaneme odpovídající počet hodnot – potažmo větší množství informací. Základní 8-bitové převodníky mají k dispozici 256 úrovní, 10-bitové mají 1024 úrovní, 11-bitové – 2048 úrovní a 12-bitové mají 4096 úrovní.

A/D převodník (a/d convertor) – vypadá jako baterie z mého stařičkého Canonu EOS 450D

zdroj: www.tramsoft.ch

Tonální rozsah a zpracování obrazu

Standardně používají fotoaparáty 8-bitové zpracování, což však neznamená, že více nevládnou! Významnou roli zde hraje post-procesing neboli další zpracování obrazu (fotografie). Řeč je o finálním obrazovém formátu v kterém chceme fotografii uložit. Jednoznačně nejrozšířenějším obrazovým formátem je JPG (jpeg), který je plně standardizován a celosvětově uznáván. Problém JPG formátu je v tzv. Kompresi (jedná se o ztrátový formát) a také omezené bitové hloubce, která je zde 8-bit / kanál (R+G+B), bez ohledu na možnosti A/D převodníku. Výsledkem tak vždy bude “pouze” 256 úrovní, což nám ve výsledném součtu dá cca 16,77 milionů kombinací (barev).

Mnohem sofistikovanějším formátem tak je tzv RAW formát, který dokáže naplno využít možnosti 10-bit, 11-bit i 12-bitových A/D převodníků. Špičkové reportážní fotogaparáty už dnes disponují dokonce 14-bit A/D převodníky.

Průřez digitální DSLR Sony Alfa 900

zdroj: www.sony.cz

Obrazový procesor a buffer paměť

O zpracování obrazu se stará obrazový procesor, jehož kvalita a rychlost též ovlivní fotografii na výstupu. Obrazový procesor vlastně představuje jakousi automatickou “temnou komoru”, kterou je vybaven každý digitální fotoaparát. Ovšem v případě ukládání digitálních snímků v RAW formátu, obrazový procesor vlastně “obcházíme” (ne zcela, vždy vám vytváří minimálně náhledovou velikost snímků v JPG, přestože “jedeme v RAWu”). Fotíme-li do RAWu, obrazový procesor pak suplujeme my (fotograf) a náš PC. Nutný je odpovídající SW na zpracování RAWu (RAW Convertor): Camera RAW, Nikon CaptureOne, Adobe Photoshop, Adobe Lightroom, Apple Aperture, Zoner Photo Studio a další.

Buffer-paměť je vlastně ekvivalentem operační paměti (RAM) u počítače. Velikost bufferu nám udává jak rychle (či pomalu) je digitální fotoaparát schopen zpracovávat snímky, popř též videosekvence. Buffer jde ruku v ruce právě s obrazovým procesorem, kdy rychlý procesor a vyšší buffer (operační) paměť fotoaparátu má na svědomí rychlé sériové snímání (nebo snímkování v případě videa). Kvalitní reportážní fotoaparáty tak dokáží fotografovat v sérii například 10 snímků za sekundu (v plném rozlišení, tedy např. 18 Mpix) nebo až 50 sn./sek v případě záznamu videa (ve Full HD rozlišení). Naopak levné fotoaparáty nemají nijak extra rychlý obrazový procesor ani velkou buffer-paměť a pracují tak s rychlostí sériového focení třeba “jen” 2-3 snímky za sekundu (u videa “pouhých” 25-30 sn./sek.).

Co se děje ve fotoaparátu při snímání do: RAW (dole) vs JPEG (nahoře)

V případě JPEGu dochází k vytvoření “hotové fotografie” – obrazový procesor se “nadře”

RAW obrazový procesor úplně “obchází” – jen se zesílí signál dle nastavené ISO hodnoty

Závěrem

Posuzovat kvalitu výsledných fotografií jen n základě použitého snímače by tedy bylo stejné jako hodnotit auto pouze dle motoru! Ano, digitální senzor (snímač) sice můžeme bez nadsázky označit za srdce fotoaparátu (stejně jako motor srdcem auta), nicméně rozumné zpracování obrazu je minimálně stejně důležité jako samotný snímač. A o to se nám stará A/D převodník, obrazový procesor, popř SW na zpracování RAWu. Sebelepší motor v autě vám bude také – bez kvalitní řídící jednotky, vstřikování, převodovky, náprav, náplní atd – úplně k ničemu. Důležitý je celek a ne nadarmo se říká, že každý “tým” je tak silný jako jeho nejslabší článek!