Dijital Fotoğraf Makinesi Rehberi - Resim Kalitesi

Sensör yazımda bunun dananın kuyruğunun koptuğu nokta olduğunu belirtmiştim. Resim veya Piksel kalitesi çekilen fotoğrafta pikselin aslında ne kadar doğru olduğunun, gerçeğe ne kadar yakın olduğunun değerlendirilmesidir.

Resim kalitesi çok büyük oranda sensör ile ilgili bir konudur.

Pek çok farklı parametre olmasına rağmen resim kalitesinin ölçülmesi pek mümkün değildir. İşin gerçeği en ideal yöntemlerden biri farklı kameralarla farklı ortamlarda çekilen fotoğrafları karşılaştırmaktır.

Burada söz konusu parametreler, renk doğruluğu, şekil doğruluğu, noise (gürültü), dinamik kademe (dynamic range), bozulma (artifact) gibidir.

Bu parametreleri kısaca açıklarsak:

Renk Doğruluğu

Sensör konusunda değindiğim Renk Süzgeci Dizisi tipindeki sensörlerde her sensör pikselinin sadece bir renk yakalaması (aslında ideali her pikselin en az 3 renk yakalamasıdır) ve diğer kısımların interpolasyon yöntemi ile üretilmesi sonucu gerçek renklerde sapma olması mümkündür.

Foveon tipi sensörlerde bu tür renk kaybının daha az olması mümkün olsa da bu sensörler daha yeni sayılabilecek durumdadır.

Şekil Doğruluğu

Lensin sensör üzerindeki pikseli karşılayabilme yeteneğini ifade eder. Bunun ölçülmesi çözünürlük ile mümkündür. Yatay ve dikey olarak ölçülebilir. Lines per pixel height (piksel boyu başına çizgi) birimi ile hali hazırdaki standart tabloların fotoğrafının çekilmesi ile görülebilir. Burada bir noktadan başlayıp ilerledikçe birbirinden ayrılan çizgiler bulunmaktadır. Çekilen fotoğrafta çizgilerin birbirinden ayırt edilebildiği yer kameranın yataydaki veya dikeydeki çözünürlüğünü verir. Örneğin 8 MP'lik bir fotoğraf çekebilirsiniz ama bu teste soktuktan sonra aslında bunun çözünürlüğünün 3MP olduğunu görebilirsiniz. Yani resim 3MP boyutundan 8MP boyutuna yazılım bazlı (interpolasyon, yumuşatma, vb) işlemlerden geçtikten sonra gelmiş oluyor. Bu da bizim fotoğraftaki küçük ayrıntıları görmemizi engelleyen bir unsur oluyor.

Noise (Gürültü)

Noise genel bir kavramdır. Örneğin televizyonlarımızda karlı görüntü bir noise örneğidir.

Dijital kameralarda da sinyal iki parçadan oluşur. Birincisi görmek istediğimiz sinyal ikincisi ise çeşitli nedenlerden oluşabilen istenmeyen noise.

Noise fotoğraflarda tanecik olarak adlandırılabilen grain denen istenmeyen parçaların fotoğraflarda görülmesidir. Noise genellikle düz bölgelerde çoğalır.

Noise sıcaklık ile artan bir durumdur. Ayrıca ISO değeri ile de ilgilidir. ISO değeri ışık duyarlılığını tarif eder. Genellikle dijital kameralar ISO 100 ile çalışır. ISO değeri azaldıkça ışık gereksinimi azalır. Bu gündüz ve dış ortam çekimlerinde geçerlidir. ISO değeri arttıkça ise ışık ihtiyacı artacaktır. Bunun sonucunda ışıksız kısmı görülebilir hale getirmek için yazılım kullanılacak ve noise artacaktır.

Noise mavi ve kırmızı renk kanallarında daha fazladır. Noise gerçek değerden hatalı olduğu için istatistiki olarak ölçülmesi mümkündür. Hata kırmızı kanalda fazla olduğundan kırmızı kanalda standart sapma (red channel standard deviation) ile ölçülebilir. Standart sapma ne kadar düşük ise noise o kadar az demektir.

Dinamik Kademe (Dinamik Alan)

Bu değer tanım olarak bir sensörün üretebileceği maksimum sinyalin gürültü tabanına oranıdır. Gürültü tabanının altında doğru değer almak mümkün değildir.

Pratik işlevine bakarsak Dinamik Alan, kameranın aydınlık ve karanlık, bir başka deyişle gölge ve parlak noktaları düzgün biçimde ayırt etmesiyle ilgilidir. Bu değerin yüksek olması daha kaliteli sonuçlar verir.

Dinamik alanı belirleyen önemli faktörlerden biri sensör boyutu veya bir sensör üzerindeki piksel sayısıdır. Küçük sensörde piksel sayısı artarsa dinamik alan da azalır.

Fotoğraflarda parlama (gerçekte olandan çok daha beyaz) bu kavram ile ilgilidir.

Bozulma

Bozulma, sensör, optik parçalar veya resim işleme sırasında oluşan, görüntüden farklı ve istenmeyen değişikliklerdir.

Bu bozulmalar, parlama, labirent, kromatik bozulma, Moire, köşeleme, JPEG sıkıştırması, keskinleştirme haleleridir.

Dijital Fotoğraf Makinesi Rehberi - Sensör

Sense sözcüğünden gelen Sensor Türkçe'ye "algılayıcı" olarak çevrilebilir. Duyu organlarının yaptığına benzer biçimde bir sensör dışarıdan gelen uyaranları toplamak ve sahibinin anlayabileceği bir biçime çevirmek ile görevlidir.

Filmli fotoğraf makinelerinde algılayıcı fotoğraf filmidir. Ancak bu film kimyasal özelliği sayesinde o anki görüntüyü yakalasa da bunu bizim kullanabileceğimiz biçime getirmek için kimyasal işlemden geçmesi gerekir.

Buna değinmemin nedeni sensörü aslında bir fotoğraf filmi gibi düşünebileceğimiz fikridir. Boyutu olsun işlevi olsun karşılaştırılabilir bir parçadır.
Sensör basit olarak anlatmak gerekirse üzerinde, piksel boyutunda pek çok algılayıcı bulunan bir parçadır.

Foveon adı verilen yeni teknoloji sensörler aynı fotoğraf filmindeki gibi ana renkler olan Kırmızı, Yeşil ve Mavi'yi ayırt edecek şekilde katmanlı bir mekanizma ile çalışır. Her katman farklı bir rengi algılar. Ancak bu sensörler şimdilik üst düzey makinelerde kullanılmaktadır.

Günümüzde çoğu makinede ve en yaygın olarak kullanılan sensörler, Renk Süzgeci Dizisi tipindeki sensörlerdir. Bu sensörler fotoğraf filmi veya foveon tip sensörler gibi her rengi ayrı ayrı algılamazlar.

Bunun yerine sensör üzerinde her piksel belli bir rengi algılamak üzere çalışır. Tasarıma göre değişen sayılarda yeşil, mavi ve kırmızı renk algılayıcıları sensör üzerine dağıtılır. Ayrıca 4 veya daha farklı sayıda renk ile çalışan sensörler de mevcuttur. Farklı sensör tipleri ile ilgili geometrileri görmek için bu siteyi inceleyebilirsiniz.

Peki her piksel için her renk sensörümüzce algılanmıyorsa nasıl oluyor da düzgün renkli fotoğraflar elde edebiliyoruz? Cevap dijital işlemede. Mozaik tip renk süzgeçlerinde katmanlar üst üste konur. Ancak bu durumda bazı pikseller karanlık kalır çünkü sonuç resimde her piksel sadece tek renk vardır. Ancak sonuç karanlık da olsa baktığımızda renkleri ve şekilleri ayırt etmemiz için yeterli olur.

Ancak artık kameraların pek çoğunda mozaik problemini çözen yazılımlar bulunur. Bunlar komşu karelerin rengini tahmin ederek yazılım yoluyla karanlık noktaları yok eder. Böylece daha net resimler almak mümkün olur.

Bu tipteki sensörler iki gruba ayrılır ve bunlar Active Pixel Sensor (Örneğin CMOS, JFET LBCAST) ve CCD (Couple-Charged Device) sensörlerdir. Türkçe karşılıkları sırasıyla, Etkin Piksel Sensörü ve Yüklenme İliştirilmiş Sensör'dür.

Hemen söylemek gerekirse APS tipi özellikle CMOS sensörler daha az kaliteli sonuç veren tiptir. Ancak pil tüketimleri de çok daha azdır. Fiyatları da çok daha ucuzdur.

Sağda CMOS tipi bir sensörü görmektesiniz.

CCD ile APS arasındaki fark, solda bir resmini gördüğünüz CCD tipindeki sensörlerde algılama işlemi sensör çevresindeki devrelerde yapılırken, APS tipi sensörlerde işleme hemen sensör üzerindeki piksellerde gerçekleşir. Böylece çok daha hızlı işlem yapılır, daha az yer kaplar.

CCD tipi sensörleri eski tip CRT monitörlere benzetirsek, APS tipi sensörler LCD ekranlara benzer.



CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) tipi sensörler günümüzde yaygınlaşmaya başlamıştır.
Bunlar yeni teknoloji foveon tipi sensörlerin atası sayılabilir.

Sensör Boyutu

Sensör boyutu 1/x cisinden ifade edilen bir değerdir. Adı üzerinde olduğu gibi sensörün boyutunu belirler. burada X ne kadar küçülrse sensör boyutu o kadar büyümüş olur.

Örneğin 1/1.8" sensör, 1/2.7" sensörden büyüktür. (Burada bölen genellikle inç cinsinden verilir. 1 inç = 2.54 cm)

Sensör boyutunun büyümesi kameranın boyutlarını büyütese de resim kalitesini artıran bir unsurdur. Küçük bir sensör üzerindeki piksel sayısını artırırsanız, bir yerde duyarlılığı o kadar azalmış olur.

Ayrıca kameranın megapiksel cinsinden kapasitesini artırmak için de sensör boyutunu büyütmek yaygın bir yöntemdir.

Konuya devam etmeden bir de "En Boy Oranı" olarak adlandırabileceğimiz "Aspect Ratio" terimine değinelim. Bu bir dikdörtgende yüksekliğin genişliğe oranıdır. Her türlü görüntü aygıtı için bu terime başvurulabilir. Örneğin televizyonlarda 4:3 ve 16:9 oranı yaygınca kullanılır. Burada 4 ve 16 televizyon ekranının genişliği, 3 ve 9 ise boyunu ifade eder. Örneği 4:3'lük bir görüntüde en 80 santimetre ise boy 60 santimetre olmalıdır.

Bugün genel kullanıcıya yönelik kameraların çoğu 4:3 oranında sensör kullanmaktadır. Sonuç olarak ürettikleri resim de bu boyutlarda olmaktadır. Örneğin 1600:1200, sadeleştirirsek 4:3 oranı buluruz.

3:2 oranı filmli makinelerde kullanılan orandır. Elinizde banyo edilmiş fotoğraf filmi varsa enve boyunu ölçerek oranı görebilirsiniz.
3:2 oranında dijital kameralar da bulunmakla beraber ağırlıklı olarak profesyonel kullanıcılara yönelik ürünlerdir.

Megapiksel konulu yazımda belirttiğim üzere sensörler ile ilgili efektif piksel özelliği önemlidir. Efektif piksel bir sensör üzerindeki piksel sayısını belirler. Örneğin tanıtımda kameranın 8MP olduğu belirtilir ama eğer efektif piksel sayısı yani sensör üzerindeki piksel sayısı 4MP ise bu durumda 4MP'den 8MP'e çıkmak için dijital işleme yani belirli oranda kalite kaybı söz konusu demektir.

Efektif piksel özellikle dikkat edilmesi gereken bir unsurdur.

Piksel Kalitesi

Dananın kuyruğunun koptuğu nokta desek yeridir. Piksel kalitesi çekilen fotoğrafta pikselin aslında ne kadar doğru olduğunun değerlendirilmesidir. Fotoğrafların kalitesiyle doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle bu konuya yeni bir yazıda değineceğim.