Test: Kameraguide 1. del - Motiv, lys og lagring

Billedsensor

Jeg vil i dette afsnit forklare lidt om det at tage et digitalt billede. Ikke så meget om det fototekniske, men mere hvordan en solnedgang eller en livekoncert bliver til 1-taller og 0'er som kan lagres på et digitalt medie og vises frem når man skulle ønske det.

For at starte ved begyndelsen, nemlig dér hvor billedet bliver indfanget, vil jeg fortælle lidt om selve billedsensoren. Der findes et hav af tekniske forklaringer af forskellene, både i trykt form - men også på nettet, så jeg vil her fortælle lidt om det de har til fælles. Nemlig opgaven af omformulere lys til tallene 1 og 0. En billedsensor er i bund og grund en lysfølsom chip. De fleste af os kender nok lysføleren i indkørslen eller i lagerrummet, der tænder for lyset så snart et eller andet bevæger sig ind foran den. Et andet eksempelt er den infrarøde modtager i fjernsynet, der oversætter fjernbetjeningens signal til noget fjernsynet forstår som "tænd", "sluk" eller "menu" etc. En lysfølsom billedchip er i virkeligheden en masse små lysfølsomme sensorer, der udgør det billede vi ser på skærmen bag på kameraet eller i kameraets søger.

Ethvert billede i digital form er opbygget af noget vi kalder for "pixels". Det er engelsk og er en sammentrækning af ordene "picture" og "element", altså "picture elements". I en pixel er der tre felter. Et rødt, et grønt og et blåt. Nu vil nogle nok tænke; "jamen hov, der er jo ingen gul?!" - det kan man have ret i. Nu er det til gengæld så pudsigt fundet på, at vi mennesker er dobbelt så "følsomme" for blåt lys som for alt det andet. Normalt ville en pixel dermed skulle bestå af: "rød, blå, gul, blå" - men hvis man blander gul og blå, får man jo netop grøn. Det er der så nogle kloge hoveder som har regnet ud var smart. Jeg skal ikke præcist kunne sige hvorfor, men det er så absolut ikke noget jeg ligger søvnløs over om natten.

De røde, grønne og blå "pletter" er ordnet i et gitter, som er monteret foran den billeddannende sensor. Så der hvor der er rødt foran for sensoren, kommer kun det røde lys igennem. Der hvor der er blåt, kommer kun det blå lys igennem og der hvor der er grønt, kommer kun det grønne (altså, "ekstra blå" og gult) lys igennem. Der er tre "populære" måder at lave sådan en billedsensor på. De hedder henholdsvis "CMOS", "CCD" og "X3". Sidstnævnte er en lidt spidsfindig størrelse, og nok kun mest aktuel for dem der i forvejen kender til denne. Så derfor vil jeg ikke nævne den yderligere og i stedet fokusere på "CCD" og "CMOS".

I bund og grund handler det om, at lys er energi. Energi er lig varme, så betragt billedsensoren som et meget præcist termometer. Lys kommer ind igennem objektivet/linsen og fokuseres ned på farvefilteret foran billedsensoren. Lysets splittes op, og rammer billedsensoren. Billedsensoren opfanger så motivet. Billedsensoren er i bund og grund "farveblind", den opfatter kun "ingen varme = ingen lys", "lidt varme = lidt lys", " meget varme = meget lys" osv. Derfor er farvefilteret smart. Når de individuelle pixels er ordnet i et gitter med koordinater, ved kameraets elektronik, at når den pågældende pixel ved koordinat (1,1) siger: "Ok! Jeg har intet blåt eller grønt lys, men til gengæld lidt rødt" - så ved kameraet, at når billedet skal gemmes, så skal der være en rød pixel ved koordinatet (1,1). Osv.

Der hvor finten kommer ind med de forskellige sensorer er, at de har hver deres egenskaber og karakteristika, som i mange år har været definitionen for mange fotografer. De billedmæssige forskelle er i denne sammenhæng irrelevante, men jeg vil gerne bruge lidt plads på at beskrive de tekniske forskelle.

Som før nævnt, er der to fremherskende typer af billedsensorer inden for digital fotografering. Den ene hedder "CMOS" og den anden "CCD". "CMOS" er den mest støjfrie, men den er desværre også dyr at fremstille, da der er en teknisk begrænsning på opløsning og fysisk størrelse af sensoren. Derfor finder man oftes "CMOS"-sensorer i fysisk store kameraer - eksempelvis spejlrefleksmodeller. CCD er til gengæld afsindigt billige, hvilket de fleste burde lure af, når de køber et kompaktkamera til kr. 1.000,- der har 3x optisk zoom og 12 megapixels. Så burde alarmklokkerne at ringe. Det er nemlig ikke alene billedsensoren der tager billedet, men også kameraets objektiv, elektronik og brugeren af kameraet, nemlig fotografen.

CCD: Charged Coupled Device har nemlig éet problem, som navnet antyder, er billedsensoren "ladet" det giver en kæmpefordel som samtidig også afføder et problem. En CCD er utroligt lysfølsom, faktisk, så er den op til 10-gange så lysfølsom som det menneskelige øje. Med andre ord, en CCD "burde" se ting vi ikke vil kunne se med det blotte øje. Men for at klippe en langhåret forklaring kort; CCD'er er hele tiden ladet op, hvilket netop gør det muligt at anvende dem til videokamera, webcams (både live-view og still) samt fotografering med live-view. Denne kæmpe fordel er samtidig sensorens akilleshæl. Jo længere tid en sensor er ladet op, jo mere varme udvikler den. Som vi læste længere oppe, så er lys = energi, og energi = varme, så hvad betyder det? Jo, det "koldeste varme", er nemlig rødt. Tag rødglødende jern som et eksempel; først er det rødglødende, jo varmere det bliver, jo mere går det over i blå for til sidst at ende i hvidglødende. Så derfor, når vi ser alle de små røde korn på vores digitale fotos, er det i virkeligheden det vi kalder for ISO-støj (forklaring følger). Jo mere støj, jo mere går alle de røde korn over i at blive blå, for til sidst at blive hvide.

De fleste af os har prøvet at se video optaget med en kameramobil eller et webcam i dårlig belysning. Kameraets automatik vil derfor forsøge at skrue op for lyset. Det er der flere måder at gøre på, en af dem er at øge følsomheden på sensoren. Det svarer til, at vi skruer op på anlægget for bedre at kunne høre musikken. Når der ingen musik er, så hører vi kun en masse "susen" og "skratteri". Det er præcis det samme som ISO-støj på en billedsensor - altså, ikke teknisk men metaforisk. Når vi "skruer op" for billedsensoren, sender vi mere strøm ind i den. Mere strøm = mere varme. Så vi øger følsomheden på billedsensoren, men mister til gengæld noget billedkvalitet, hvis der ikke er "musik på pladen" (hermed ment, lys). Derudover, så sidder selve forstærkningen af signalet "efter" sensoren, hvilket yderligere måtte forstærke den støj der også er i billedet. Netop fordi der hele tiden er strøm til en CCD-sensor, vil de være mere følsomme over for dårlig belysning. I god belysning vil man ofte ikke kunne se forskel på en CCD eller CMOS sensor.

Så lige for at opsummere: CCD; er billig, har potentiale til ISO-støj.

CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor, har til gengæld en stor fordel, nemlig at forstærkeren er monteret ved hver af de individuelle pixels. Med andre ord, så opfanger hver pixels det lys der nu måtte være, forstærker signalet og sender dét videre til den billeddannende elektronik. Ulempen ved CMOS er til gengæld, at den ikke kan levere et kontinuerligt signal og så er de dyre som bare pokker. Den fysiske størrelse af en CMOS sensor taler også til dens fordel. Hvis vi forestiller os to græsplæner dækket med spande. Den ene er 36 m x 24 m og den anden er på 18 m x 13,5 m. Der står det samme antal spande på hver græsplæne, men spandene på den store græsplæne er tilsvarende større. Hen over natten, regner det 5 mm regn, men der fulgte også lidt insekter, jord og andet smuds med ned i spandene. Eftersom at spandende på den lille mark dækkede et mindre areal, må de logisk nok, også have indfanget mindre vand. Men hvis vi går ud fra, at alt det skidt der kom med regnvandet ned, faldt nogenlunde homogent, må vi også gå ud fra, at der er mere skidt pr. liter vand, fra den lille mark, end fra den store mark.

CMOS' store fordel er netop de fysisk større pixels, som kan indfange mere vand. Nu håber jeg lidt, at der så sidder en eller anden derude og tænker: "Jamen, så giver det jo ikke mening at pakke flere megapixels ned på en sensor af samme størrelse som den forrige" - bingo! Det er fuldstændig korrekt. Det er en af branchens største selvmodsigelser. De færreste har faktisk noget at bruge alle de megapixels til. 2.1 megapixels er tilstrækkelig til 10 x 15-forstørrelser, men sammen med forøgelsen af megapixels, kommer der jo også hurtigere processorer og bedre billedsensorer til. Til sammenligning, så kører de fleste med en opløsning på 1.280 x 1.024 pixels på deres skrivebord. Det svarer til en opløsning på omkring 1.3 megapixels, altså samme opløsning som mine forældres gamle Minolta Dimage digitale kompaktkamera. Men billedkvaliteten er jo højnet væsentligt siden da.

Men faktum er, at 2 megapixels, ville være tilstrækkeligt til de flestes behov. "Desværre" presser folk jo på, og vil gerne konkurrere i et eller andet. Tal er altid en god sammenligning, da vurdering af billeder, kontrast, skarphed osv. er en meget subjektiv vurdering. Folk står på nakken af hinanden, for at være med på HD-bølgen. HD ready, dækker over en opløsning på 1.280 x 720, hvilket omtrendt svarer til 0,92 megapixels. Full HD dækker over en opløsning på 1.920 x 1.080, hvilket svarer til lidt under 2,1 megapixels. Ofte er de her fjernsyn i størrelsen 32" og større, og "man" sidder ofte omkring 3-4 meter fra fjernsynet. Så hvorfor er det så vigtigt, med 12 megapixel, på en skærm der kan gengive dem i max. 2 megapixel på omkring 40 centimeters afstand?!

Joh. Man har en større frihed, når vi snakker billedredigering og fotobehandling. Men der hvor man virkelig har behovet, er kameraet ofte på 8 megapixel, med mindre vi snakker studiekameraer. Så megapixel-"ræset" kommer faktisk nedefra og op, hvor det førhen var omvendt. Altså at de (semi)professionelle kameraer havde flere megapixels, og at de kompakte modeller var bagefter. Det skal måske ses i lyest af, at der findes topprofessionelle kameraer, som aldrig finder vejen til forbrugerne, og som netop besidder flest megapixels.

Det der afgør om billedet er skarpt er:

1: Er motivet i fokus?

2: Er kameraet indstillet til den højeste opløsning?

3: Er den billeddannende elektronik af en høj kvalitet?

4: Er de optiske elementer af en høj kvalitet?

5: Er motivet rysteuskarpt?

6: Er kameraet sat til at tage billeder med højeste skarphed?

Om hvorvidt billedsensoren er på 5, 6, 8, 10, 12 eller 16 megapixels betyder faktisk forsvindende lidt, om billedet er skarpt eller ej. Men det fortæller noget om billedets opløsning, og mulighederne for at redigere i det bagefter. Igen, ikke noget jeg ville mene den almindelige forbruger går så forfærdeligt meget op i. Personligt er jeg ikke fan af mange megapixels i små kameraer, da de netop derved udvikler mere varme og man mister billedkvalitet. Men den billeddannende elektronik er efterhånden af så høj en kvalitet, at disse elementer ikke længere er den store gene, men de hjælper stadig ikke på billedkvaliteten. Især ved dårlig belysning.