اهميت سنسور در دوربين‌هاي ديجيتال
اهميت سنسور در دوربين‌هاي ديجيتال
اشاره :
ما در اين مقاله قصد داريم ابتدا توضيح مختصري در مورد انواع مختلف دوربين‌هاي ديجيتال و سپس در مورد يكي از مهمترين اجزا آنها يعني سنسور صحبت كنيم. اگر شما هم جزو آن دسته از خريداراني هستيد كه در هنگام خريد دوربين ديجيتال تنها به معيار مگاپيكسل توجه مي‌كنيد، توصيه مي‌كنيم اين مقاله را حتماً تا انتها بخوانيد.
در چند سال اخير فروش دوربين‌هاي ديجيتال رشد چشمگيري داشته و با جرات مي‌توان گفت كه اكثر صاحبان دوربين‌هاي فيلمي اكنون يك دوربين ديجيتال هم خريده‌اند. عكاسي راحت‌تر، قيمت‌هاي مناسب، ذخيره‌كردن تعداد عكس‌هاي بيشتر و ... موجب شده تا اين دوربين‌ها محبوبيت زيادي را در بين اكثر مردم بدست آورند. در طي چند سال گذشته سازندگان مختلف براي جلب رضايت مصرف كنندگان محصولات متنوعي متناسب با هر سليقه‌ي توليد كرده‌اند. تنوع محصول و كاربردهاي مختلف موجب شده تا خريداران در هنگام خريد دچار سردرگمي شوند.
انواع مختلف دوربين‌هاي ديجيتال
دوربين‌هاي ديجيتال بطور كلي در سه گروه مختلف توليد مي‌شود:
1ـ دوربين‌هاي کامکپت (كامپكت "Compact")
2ـ دوربين‌هاي Point & Shot
3ـ دوربين‌هاي SLR
دوربين‌هاي Compact كه معادل فارسي آن کامکپت و يا جمع و جور است دوربين‌هاي كوچكي هستند كه به راحتي در جيب و كيف جا مي‌گيرد. اين دوربين‌ها داراي سنسورهاي بسيار كوچك، لنز ثابت و معمولاً فاقد وضعيتي براي تنظيم دستي سرعت شاتر و اندازه دريچه ديافراگم هستند. سنسورهاي دوربين‌هاي کامکپت با مقادير مگاپيكسل متنوعي توليد شده‌اند و اكنون شما قادريد دوربين کامکپتي با 12 يا حتي 14 مگاپيكسل بخريد.
دوربين‌هاي Ponit & Shot دوربين‌هاي هستند كه اندازه بزرگ‌تر و وزن بيشتري نسبت به دوربين‌هاي کامکپت دارند. اين دوربين‌ها داراي لنز متحرك هستند و اكثراً اجازه تنظيم دستي سرعت شاتر و اندازه دريچه ديافراگم را به کاربر مي‌دهند. اما آنها نيز داراي سنسورهاي بسيار كوچكي هستند. برخي از دوربين‌هاي Point & Shot داراي چند ويژگي دوربين‌هاي SLR نظير منظره‌ياب الكترونيكي و ... هستند، اما داراي لنزهاي قابل تعويض نيستند. برخي از سازندگان، اين مدل‌ها را SLR-Like يا شبه SLR ناميده‌اند اما در حقيقت آنها Point & Shot هستند نه يك SLR.
و بالاخره دوربين‌هاي SLR دوربين‌هاي هستند كه داراي تنظيمات متعدد براي عكاسي و لنزهاي قابل تعويض مي‌باشند. SLR ها سنسورهاي بسيار بزرگتري نسبت به دو مدل قبل دارند.
سنسور دوربين‌هاي ديجيتال
دوربين‌هاي ديجيتال امروزي از سه بخش‌عمده تشكيل شده‌اند:
1ـ لنز يا عدسي 2ـ ديافراگم 3ـ سنسور يا صفحه حساس به نور.
دوربين‌هاي قديمي و به اصطلاح آنالوگ براي ضبط تصاوير نياز به فيلم داشتند اما دوربين‌هاي ديجيتال داراي سنسور هستند. سنسور در حقيقت صفحه مستطيل شكل با هزاران نيمه‌هادي حساس به نور است كه مي‌توانند ذرات يا فوتون‌هاي نور را دريافت و آنها را به جريان الكتريكي تبديل كنند. كيفيت عكس نهايي شديداً وابسته به اندازه و كيفيت سنسور است.
سنسورهاي اوليه تعداد پيكسل‌هاي كمي داشتند و در نتيجه كيفيت تصوير آنها نيز پايين بود. بنابراين دوربين‌هاي ديجيتال مبتني بر اين سنسورها در مقايسه با دوربين‌هاي فيلمي، كيفيت تصوير پايين‌تري داشتند و در نتيجه عكاسان حرفهاي دوربين‌هاي SLR فيلمي را به SLR ديجيتالي (DSLR) ترجيح مي‌دادند. اين موضوع تا زمانيكه كيفيت تصوير در دوربين‌هاي DSLR به 3 الي 4 مگاپيكسل رسيد صادق بود.
سنسورهاي اوليه علاوه بر تعداد پيكسل اندك، اندازه كوچكي نيز داشتند و اصولاً براي كاربردهاي ويديويي توسعه پيدا كرده بودند. در حدود 10 سال پيش دوربين‌هاي ديجيتال تنها از يكي از دو سنسور 1/2.7 اينچ با ابعاد 4 × 5.3 ميلي‌متر و سنسور بزرگ‌تر 1/1.8 اينچ با ابعاد 5.3 × 7.2 ميلي‌متر استفاده مي‌كردند. اين اعداد را با يك سنسور 35 ميلي‌متري كه داراي ابعاد 24 × 36 ميلي‌متر است و در برخي از دوربين‌هاي DSLR امروزي استفاده مي‌شود، مقايسه كنيد!!! آنها تنها بخش كوچكي از يك سنسور 35 ميلي‌متري هستند( به شكل 1 توجه كنيد).
علاوه بر ابعاد، قيمت سنسورها نيز بسيار گران بود بطوريكه در سال 1999 ميلادي اولين دوربين DSLR با سنسوري به ابعاد 16 × 24 ميلي‌متر با قيمت باورنكردني درحدود 5000 دلار فروخته شد.
برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید !برای عضویت اینجا کلیک کنید ]
شكل 1: سنسور 35 ميلي‌متري در مقايسه با سنسورهاي 1/2.7 و 1/1.8 اينچ
سنسورهاي امروزي
اندازه سنسور براي دوربين‌هاي DSLR امروزي برابر با 3/4 اينچ، APS-C و APS-H است و تعداد اندكي از DSLRهاي حرفهاي امروزي داراي سنسور 35 ميلي‌متري هستند (سنسورهاي 35 ميلي‌متري تحت عنوان سنسورهاي فول فريم نيز شناخته مي‌شوند). سنسورهاي مورد استفاده در دوربين‌هاي Point & Shot و کامکپت امروزي اكثراً داراي سنسورهاي 1/2.5 اينچ و يا 1/2.3 اينچ هستند. تعدادي از دوربين‌هاي کامکپت تقريباً حرفهاي شبيه G9 شركت كانون، داراي سنسور 1/1.7 اينچ الي 1/1.8 اينچ هستند. در جدولي كه در ادامه آمده است مي‌توانيد تفاوت اندازه در سنسورهاي دوربين‌هاي Point & Shot و DSLR را مشاهده كنيد.
بهترين دوربين‌هاي کامکپت سنسوري در حدود 2/1 تا 3/1 اينچي دارند و بنابراين سنسورهاي APS-C و 3/4 كه در SLR ها استفاده مي‌شوند در مقابل آنها خيلي بزرگ‌تر هستند. سنسورهاي فول فريم يا همان سنسورهاي 35 ميلي‌متري در حال حاضر تنها در برخي از دوربين‌هاي DSLR حرفهاي رايج است. اندازه اين سنسورها 2 برابر سنسورهاي 3/4 و 1.5 برابر سنسورهاي APS-C است.
مقادير مربوط به فاصله كانوني كه روي بدنه لنزها ذكر مي‌شود همگي بر حسب سنسورهاي 35 ميلي‌متري است. در واقع يك لنز 55 - 18 ميلي‌متري روي يك DSLR با سنسور فول فريم داراي فاصله كانوني 18 تا 55 ميلي‌متر است اما اگر اين لنز روي يك دوربين با سنسور APS-C نصب شود داراي فاصله كانوني 27 تا 82.5 ميلي‌متر مي‌شود. اصلاً تعجب نكنيد!!! سنسور موجب مي‌شود لنز وايد تبديل به لنز استاندارد شود. اگر اين مفاهيم را متوجه نمي‌شويد، صبر كنيد در ادامه بيشتر توضيح خواهيم داد.
چرا اندازه يك سنسور اهميت دارد ؟
در كامپيوتر و بطور كلي صنعت الكترونيك ما تقريباً شاهد اين موضوع هستيم كه هر چند وقت يكبار كارايي چيپ‌ها بالاتر مي‌رود و در مقابل اندازه آنها نيز كوچك‌تر و كوچك‌تر مي‌شود. اما آيا اين موضوع در سنسور دوربين‌هاي ديجيتال هم صدق مي‌كند؟
شايد تا به حال با اين سوال مواجه شده باشيد كه يك سنسور 10 مگاپيكسل نصب شده روي يك DSLR مي‌تواند چه مزيتي نسبت به يك سنسور 10 مگاپيكسل نصب شده روي يك دوربين کامکپت يا Point & Shot داشته باشد؟ علاوه بر چند ويژگي اضافي چه تفاوتي بين يك DSLR 10 مگاپيكسلي و يك Point & Shot 10 مگاپيكسلي است؟ به هرحال هر دوي اين دوربين‌ها يك سنسور 10 مگاپيكسلي دارند! اما يكي در حدود 500 هزار تومان به بالا و ديگر قيمتي پايين‌تر از 300 هزار تومان دارد.
همانطور که مي‌دانيد چيپ‌هايي که در ساختمان يک كامپيوتر استفاده مي‌شود، ساختار ديجيتالي دارند كه با ترانزيستورها ساخته مي‌شوند. هر ترانزيستور داراي يكي از دو وضعيت خاموش (صفر) و يا روشن (يك) است. با تركيب اين صفر و يك‌ها اطلاعات موجود در كامپيوتر ايجاد مي‌شود. اما سنسورها آنالوگ هستند كه اطلاعات مربوط به رنگ و نور را در يك محل جمع‌آوري و سپس از آنها استفاده مي‌كنند. بنابراين در دوربين‌هاي ديجيتال بايد اطلاعات آنالوگ به ديجيتال تبديل و سپس پردازش مي‌شود. وسايلي كه تنها در دو وضعيت روشن و خاموش عمل مي‌كنند به هيچگونه حساسيتي نياز ندارند اما سنسور يك دوربين ديجيتال بايد حساسيت فوق‌العاده‌ا‌ي داشته باشد زيرا با اطلاعات خيلي پيچيده‌ا‌ي سروكار دارد.
پيكسل‌هاي موجود در سنسورهاي ديجيتال داراي اندازه‌هاي متفاوتي هستند. هرچه سنسور بزرگ‌تر باشد اندازه پيكسل‌هاي آن نيز بزرگ‌تر خواهد بود. بنابراين DSLRها كه اصولاً سنسورهاي بزرگتري نسبت به دوربين‌هاي کامکپت و
Point & Shot دارند، پيكسل‌هاي بزرگتري نيز خواهند داشت. از طرفي ديگر پيكسل‌هاي بزرگ‌تر توانايي جمع‌آوري نور بيشتري را دارند. اما آيا پيكسل‌هاي بزرگ‌تر و توانايي جمع‌آوري نور بيشتر براي DSLRها مزيت به حساب مي‌آيد؟ اجازه دهيد در اين قسمت در مورد اندازه پيكسل‌ها و اهميت آنها در كيفيت تصوير صحبت كنيم.
اولين موضوعي كه بايد به آن اشاره كنيم اين است كه پيكسل‌هاي بزرگ‌تر سطح نويز پايين‌تري نسبت به پيكسل‌هاي كوچك‌تر دارند. به عبارت ساده‌تر پيكسل‌هاي بزرگ‌تر داراي نسبت سيگنال به نويز بهتري هستند. بنابراين يك DSLR 10 مگاپيكسلي تصاوير بهتر، هموارتر و شفاف‌تر نسبت به يك دوربين کامکپت يا Point & Shot 10 مگاپيكسلي توليد مي‌كند. علاوه بر اين سنسور بزرگ‌تر قادر به توليد يك محدوده ديناميك وسيع‌تر (محدوده وسيع‌تر بين تاريك‌ترين و روشن‌ترين عنصر عكس) است.
دومين مسئله مربوط به دريافت نور بيشتر مي‌شود. سنسورهاي بزرگ‌تر بكار گرفته شده در DSLRها به دليل دارا بودن پيكسل‌هاي بزرگ‌تر توانايي دريافت نور بيشتري را دارند. بنابراين در DSLRها براي كنترل نور تنظيمات بيشتري نسبت به دوربين‌هاي کامکپت وجود دارد. بسياري از دوربين‌هاي کامکپت تنها در ISO 100 تصاوير كاملاً قابل قبولي را ارايه مي‌كنند و عموماً آنها در ISO 400 و ISO هاي بالاتر نويز بسيار زيادي دارند. اكثر DSLRها با توجه به سنسور بزرگي كه دارند نتايج بسيار قابل قبولي را در ISO 800 يا ISO 1600 ارايه مي‌كنند. اين ISOها در اكثر دوربين‌هاي کامکپت اصلاً قابل دسترس نيست. اخيراً DSLRهاي با ISO 3200 يا ISO 6400 و يا حتي بالاتر توليد شده است.
چرا سنسورها اندازها‌ي متفاوتي دارند؟
اولين فيلم 35 ميلي‌متري در سال 1930 ميلادي عرضه شد و تقريباً تا سال 1960 ميلادي در اكثر SLR ها مورد استفاده قرار گرفت. اگرچه در طي اين سال‌ها برخي از سازندگان فيلم‌ها سعي كردند فرمت‌هاي فيلم ديگري نيز معرفي كنند. اما فيلم‌هاي 35 ميلي‌متري به دليل رشد روز افزون توانستند بازار دوربين‌هاي حرفهاي را در تسخير خود در آورند.
يكي از عواملي كه موجب موفقيت فيلم‌هاي 35 ميلي‌متري شد پايداري اندازه آن بود. در صورتيکه اين هنگام فيلم‌هايي با اندازه‌هاي ديگر نيز توليد مي‌شد. براي درك اين موضوع كه چرا سنسورهاي با اندازه متفاوت وجود دارد لازم است توضيح مختصري در مورد استاندارد APS ارايه كنيم:
استاندارد APS که مخفف عبارت Advanced Photo System است در سال 1996 شركت‌هاي كداك، فوجي فيلم، نيكون، كانون، مينولتا و چند شركت ديگر استانداردي به نام APS براي توليد فيلم‌ها در يك اندازه استاندارد معرفي كردند. APS كه مخفف عبارت Advanced Photo System و به معناي سيستم عكاسي پيشرفته است به توليدكنندگان فيلم‌ها اجازه داد تا فيلم‌ها را در اندازه 16.7 × 30.2 ميلي‌متر توليد كنند.
در ابتداي زمان ظهور دوربين‌هاي ديجيتال، سازندگان دوربين‌هاي ديجيتال به دليل آنكه نياز به طراحي لنزهاي جديدي نداشته باشند و بتوانند لنزهاي دوربين‌هاي فيلمي خود را روي دوربين‌هاي ديجيتال نيز بكار گيرند، از استاندارد APS براي توليد سنسور ديجيتال استفاده كردند. اما سازندگان دوربين‌هاي SLR هر يك از لنزهاي منحصربفرد خود براي دوربين‌هاي فيلمي 35 ميلي‌متري پشتيباني مي‌كنند. در حال حاضر در بازار دوربين‌هاي SLR، هر سازنده از لنز مخصوص به خود براي نصب روي بدنه DSLR پشتيباني مي‌كند و لنزهاي سازندگان مختلف با يكديگر سازگار نيستند. به عنوان مثال لنزهاي شركت نيكون تنها روي دوربين‌هاي نيكون نصب مي‌شود و به هيچ عنوان آنها را نمي‌توان روي دوربين‌هاي كانون نصب كرد.
در ابتداي زمان عرضه DSLRها، از آنجاييكه توليد سنسور در ابعاد 24 × 36 ميلي‌متر امكان پذير نبود، اكثر توليدكنندگان از سنسورهاي با فرمت APS-C استفاده كردند كه اندازهايي در حدود 16.7 × 25 ميلي‌متر داشت. آنها تصميم گرفتند قاب 35 ميلي‌متري دوربين‌هاي فيلمي خود را در دوربين‌هاي ديجيتال نيز بكار گيرند تا بتوانند از لنزهاي 35 ميلي‌متري سال‌هاي گذشته روي دوربين‌هاي ديجيتال نيز استفاده كنند. بنابراين صاحبان دوربين‌هاي فيلمي 35 ميلي‌متري توانستند از لنزهاي خود روي دوربين‌هاي ديجيتال نيز استفاده كنند.
نمايي از يک دوربين DSLR
در سال‌هاي اوليه ظهور دوربين‌هاي ديجيتال كانون و نيكون با كداك همكاري كردند و سنسور بسيار پيشرفته كداك (البته در آن زمان) را روي بهترين بدنه دوربين‌هاي فيلمي خود قرار دادند و چند دوربين ديجيتال SLR معرفي كردند. دوربين‌هاي DSLR اوليه مصرف توان بسيار بالايي داشتند و بطور باورنكردني نيز گران بودند. با گذشت زمان هزينه ساخت سنسورها و همچنين ميزان مصرف توان آنها كاهش پيدا كرد. اين موضوع موجب توليد سنسورهاي متنوعي شود.
سازندگان دوربين‌هاي ديجيتال با ظهور سنسورهاي جديدتر هر روزه دوربين‌هاي جديدي معرفي مي‌كنند. اكثر DSLRهاي امروزي مبتني بر سنسوري با اندازه APS-C هستند. اما بطور كلي سنسورهاي متنوعي در DSLRها بكار گرفته شده است و اندازه آنها از سنسور 3/4 شركت Olympus با مساحت 225 ميلي‌متر مربع تا سنسور فول فريم 35 ميلي‌متري با مساحت 864 ميلي‌متر مربع متغير است. كوچكترين سنسور بكار گرفته شده در DSLR ها يعني سنسور 3/4 مساحتي معادل 2.5 برابر بزرگ‌تر از سنسور 43 ميلي‌متري بكار گرفته شده در دوربين 12 مگاپيكسلي كانون G9 دارد. سنسور 3/4، 9 برابر بزرگ‌تر از سنسور 1/2.5 اينچ با مساحتي معادل 25 ميلي‌متر مربع است. تفاوت اندازه در سنسور دوربين‌هاي ديجيتال SLR از اهميت بسيار بالايي برخوردار است. همانطور كه در بالا نيز اشاره كرديم تفاوت اندازه سنسورها موجب تفاوت عمده در كيفيت تصوير مي‌شود. بنابراين بين يك دوربين DSLR و يك دوربين کامکپت يا Point & Shot تفاوت عمده‌ا‌ي در كيفيت تصوير به دليل تفاوت عمده در اندازه سنسور وجود دارد. لازم بذكر است كه در مورد بحث كيفيت تصوير، علاوه بر اندازه سنسورهاي ديجيتال موضوع برتري‌هاي سنسور يك سازنده نسبت به سازنده ديگر نيز اهميت دارد.
اندازه سنسور و ضريب‌ها
شركت كانون بعد از موفقيت در عرضه توليد محصولات EOS با تمامي اجزاي الكترونيكي براي فوكوس اتوماتيك (AF)، تبديل به يك توليد‌كننده برجسته در بازار DSLRها شد. اين شركت با توجه به اينكه يك شركت بزرگ و داراي تجهيرات كامل بود، شروع به ساخت سنسور براي دوربين‌هايش كرد. كانون زمانيكه براي اولين مرتبه وارد بازار DSLRها شد از سنسوري با اندازه 14.8 × 22.2 ميلي‌متر (APS-C) با مساحت 328 ميلي‌متر مربع استفاده كرد. اين سنسور داراي ضريب لنز 1.6 بود كه تنها 38 درصد مساحت يك سنسور فول فريم را دارد. اما از آنجاييكه ساخت سنسورهاي فول فريم (35 ميلي‌متري) در آن زمان بسيار گران بود و دوربين‌هاي مبتني بر اين سنسور نيز فوق‌العاده گران قيمت بودند، اين شركت سنسوري با ابعاد كوچك‌تر از سنسور 35 ميلي‌متري و بزرگ‌تر از APS-C براي دوربين‌هاي DSLR خود معرفي كرد. سنسور APS-H داراي ابعاد 19 × 28.7 ميلي‌متر و ضريب لنز 1.3 است كه 63 درصد مساحت يك سنسور فول فريم را شامل مي‌شود. بنابراين كانون توانست DSLRهاي خود را در سه سطح مختلف توليد كند در حاليكه محصولات سازندگان ديگر تنها مبتني بر يكي از دو سنسور APS-C و 35 ميلي‌متري بودند (به شكل 2 توجه كنيد).
با توجه به كاهش ارزش ساخت سنسورهاي بزرگ‌تر، اخيراً كانون در دوربين‌هاي حرفهاي و نيمه حرفهاي خود از سنسورهاي فول فريم استفاده كرده است و همچنين اين احتمال وجود دارد كه در آينده‌ي نزديك سنسور APS-H (با ضريب لنز 1.3) را از خط توليد محصولات خود حذف كند.
در بازار دوربين‌هاي فيلمي شرکت‌‌هاي نيكون، پنتاکس و مينولتا موفقيت‌هاي قابل توجهي را بدست آورده بودند. آنها براي آنكه بتوانند در بازار دوربين‌هاي ديجيتال نيز موفق شوند، از قاب لنز دوربين‌هاي 35 ميلي‌متري فيلمي خود در دوربين‌هاي ديجيتال استفاده كردند تا دارندگان دوربين‌هاي فيلمي در صورت خريد دوربين‌هاي ديجيتال نيازي به خريد لنز جديد پيدا نكنند. به هرحال هيچ يك از اين سه شركت براي محصولات خود سنسور توليد نمي‌كند و اصولاً از سنسورهاي شركت‌هاي ديگر در محصولاتشان استفاده مي‌كنند. در سال‌هاي اخير اين سه شركت از سنسورهاي شركت سوني استفاده كرده‌اند. به عبارت ساده‌تر دوربين‌هاي شركت‌هاي نيكون، پنتاکس و مينولتا داراي سنسور شركت سوني هستند اما از آنجاييكه سوني به تازه‌گي سنسور فول فريم توليد كرده است، اكثر محصولات DSLR اين سه شركت مبتني بر سنسور 15.7 × 23.6ميلي‌متر با ضريب لنز 1.5 است.
همانطور كه گفته شد يكي از توليد كنندگان سنسور براي دوربين‌هاي ديجيتال شركت سوني است كه در دوربين‌هاي ديجيتال خود نيز از آنها استفاده مي‌كند. اين شركت در سال 2006 بخش Photo Imaging شركت Konica Minolta را خريد و اكنون لنزهاي مينولتا تحت نام سوني توليد مي‌شوند. سوني در حال حاضر به شركت‌هاي نيكون، سامسونگ و پنتاکس سنسور مي‌فروشد.
شركت Olympus يكي از توليدكنندگان موفق در زمينه توليد دوربين‌هاي ديجيتال کامکپت است. با وجود اينكه اين شركت در بازار دوربين‌هاي SLR فيلمي يك توليد‌كننده موفق بود اما نتوانست اين موفقيت را در بازار DSLRها بدست آورد و سرانجام از بازار دوربين‌هاي SLR خارج شد و اكنون اكثر فعاليتش در توليد دوربين‌هاي کامکپت است. اين كمپاني بعد از گذشت چند سال اكنون يكبار ديگر نيم نگاهي به بازار دوربين‌هاي حرفهاي دارد. Olympus يك قاب لنز DSLR تمام الكترونيكي جديد كه مبتني بر سنسوري شبيه به سنسور شركت كداك (سنسوري با نسبت 3/4) توليد كرده است. مفهوم ضريب لنز در اين DSLR بي‌معني است، زيرا قطر سنسور آن نصف قطر يك سنسور 35 ميلي‌متري است. بنابراين لنزهاي نصب شده روي اين DSLR داراي فاصله كانوني 2 برابر لنزهاي نصب شده روي يك DSLR با سنسور 35 ميلي‌متري هستند.
شركت Olympus با همكاري شركايش استانداردي بنام 3/4 براي سنسورهاي ديجيتال معرفي كردند. در حال حاضر شركت‌هاي Olympus، پاناسونيك و Lecia دوربين‌ها و لنزهاي 3/4 توليد مي‌كنند و اين احتمال وجود دارد كه در آينده شركت‌هاي ديگر نيز به آنها بپيوندند. DLSRهاي مبتني بر سنسور 3/4 شركت Olympus ساخت شركت پاناسونيك است. به عبارت ساده‌تر يكي ديگر از توليد كنندگان سنسورهاي ديجيتال پاناسونيك است.
شركت سيگما (Sigma) ابتدا تنها در زمينه ساخت لنز فعاليت داشت. اما آنها تقريباً در حدود 30 سال است كه دوربين‌هاي SLR توليد مي‌كنند. اين شركت اولين DSLR خود را در سال 2002 ميلادي با نام SD9 معرفي كرد. سيگما تنها شركتي است كه از سنسورهاي Foveon پشتيباني مي‌كند و تمامي سنسورهاي سازندگان ديگر مبتني بر سنسور Bayer هستند. سنسورهاي Foveon اندازهايي بين سنسورهاي 3/4 و Canon APS-C دارند. ما در بخش ديگر اين مقاله در مورد تفاوت‌هاي سنسور Bayer و Foveon صحبت خواهيم كرد.
CCD و CMOS
اما قبل از بررسي تفاوت سنسورهاي Foveon و Bayer اجازه دهيد در مورد انواع سنسورها يعني CCD و CMOS صحبت كنيم. در ابتداي زمان عرضه DSLRها تقريباً تمامي سنسورها از نوع(CCD (Charge Coupled Device بودند. CCD ها ساخت نسبتاً آساني دارند اما اساساً يك سنسور تك عملكردي هستند. سنسورهاي CCD تصاوير با كيفيت خيلي بالاتر و سطح نويز پايين‌تري را ايجاد مي‌كنند.
سنسورهاي(CMOS (Complementary Metal Oxide هميشه بعنوان روش ديگري براي طراحي سنسور مطرح بودند. سنسورهاي CMOS كيفيت تصوير پايين‌تر و سطح نويز بالاتري نسبت به سنسورهاي CCD دارند و اصولاً ساخت آنها نيز دشوارتر است. در ابتداي عرضه سنسورهاي CMOS برخي از كارشناسان پيش‌گويي مي‌كردند كه هرگز DSLRهاي مبتني بر سنسور CMOS ساخته نخواهد شد.
با پيشرفت تكنولوژي، تحولات عظيمي در توليد سنسورهاي CMOS انجام گرفت بطوريكه تمامي سنسورهاي كه در ماه‌هاي اخير براي DSLRها معرفي خواهد شد CMOS هستند. سازندگان دوربين‌هاي ديجيتال اكنون به دلايل متعددي سنسور CMOS را به سنسور CCD ترجيح دهند. درحاليكه CMOS روش ساخت مشكل‌تري دارد اما نسبت به CCD ارزان‌تر است. همچنين CMOS قادر است برخي از وظايف الكترونيكي نظير: تبديل آنالوگ به ديجيتال و كاهش سطح نويز را درون خودش انجام دهد (عملياتي كه حقيقتاً با طراحي CCD امكان‌پذير نيست).
تبديل داده‌هاي آنالوگ به ديجيتال در داخل سنسور موجب عملكرد سريع‌تر دوربين مي‌شود. همچنين توسط كاهش نويز درون سنسور مي‌توان حساسيت سنسور را افزايش داد و عكس‌هاي با كيفيت مناسب‌تر گرفت. بطوركلي علاوه بر دو مورد ذكر شده، درون چيپ‌هاي CMOS عملكردهاي ديگري نيز مي‌توان انجام داد ولي با توجه به اينكه استفاده از CMOS در دوربين‌هاي حرفهاي در آغاز راه است بايد منتظر پيشرفت‌هاي بيشتر در اين زمينه باشيم.
در واقع سوني اولين شركتي بود كه يك سنسور CMOS با اندازه APS-C معرفي كرد. اين سنسور 12 مگاپيكسلي در دوربين‌هاي مدل D300 شركت نيكون و A700 شركت سوني استفاده شد. بعد از گذشت چند ماه سازندگان ديگر نيز به ترتيب شروع به توسعه سنسور CMOS كردند و محصولاتي مبتني بر اين سنسور معرفي كردند. سوني قصد دارد از يك سنسور CMOS 24.81 مگاپيكسل در محصول آينده‌اش كه در اواخر امسال معرفي خواهد شد، استفاده كند. اين محصول احتمالاً A900 نام دارد. حساسيت سنسورهاي CMOS دو شركت سوني و سامسونگ نسبت به رقبايشان بيشتر است. نكته جالب توجه اينكه اين دو شركت مشتركاً داراي چندين حق امتياز در تكنولوژي CMOS هستند. پاناسونيك نيز چندين سنسور CMOS توليد كرده و شركت كانون نيز اخيراً DSLRهاي مبتني بر CMOS توليد كرده است.
Foveon و Bayer
بطوركلي سنسورهاي دوربين‌هاي ديجيتال داراي دو تكنولوژي ساخت متفاوت هستند كه تحت عنوان Bayer و Foveon شناخته مي‌شود. تمامي سازندگان دوربين‌هاي DSLR به استثناي سيگما از تكنولوژي Bayer استفاده مي‌كنند. شركت سيگما نيز سنسور دوربين‌هاي ديجيتال خود را نيز بر اساس تكنولوژي Foveon توليد مي‌كند. دوربين‌هاي ديجيتال تصاوير رنگي را از تركب سه رنگ قرمز، آبي و سبز ايجاد مي‌كنند.
همانطور كه مي‌دانيد سنسورها شامل X مگاپيكسل حفره‌هاي نوري مي‌شوند يا به عبارت ساده‌تر آنها از تعدادي پيكسل تشكيل مي‌شوند. سنسورهاي كه از تكنولوژي Bayer استفاه مي‌كنند شامل يك سري ميكرو لنز هستند كه اجازه قرار گرفتن تنها رنگ‌هاي خاصي روي پيكسل‌ها مي‌دهند. ميكرو لنزها در يك شبكه كه شامل فيلترهاي آبي، قرمز و سبز بطور يك در ميان است قرار مي‌گيرند.
اگر به شكل 4 توجه كنيد، بطور قطع متوجه خواهيد شد كه در طراحي Bayer نواحي سبز رنگ دو برابر نواحي قرمز و آبي است. چشم انسان در مقابل رنگ‌هاي سبز، قرمز و آبي نسبت به رنگ سبز حساس‌تر است و آرايه Bayer نيز از اين واقعيت براي توليد تصاوير با جزئيات بهتر و نويز كمتر استفاده مي‌كند.
شكل 5: تصاوير گرفته شده توسط يك دوربين عكاسي
در شکل 5، عكس سمت چپ، تصويري است كه دوربين شما مي‌بيند اما توسط آرايه Bayer عكس سمت راست ايجاد مي‌شود. از آنجاييكه 14 مگاپيكسل در يك سنسور به معني 14 مگاپيكسل براي هر يك از رنگ‌ها نيست، رنگ‌ها بوسيله جمع‌آوري موزائيك‌هاي رنگي براي هر رنگ در فرآيندي كه Bayer Demosaicing ناميده مي‌شود، احيا مي‌شوند. اين فرآيند درون و بين پيكسل‌هاي رنگي را بوسيله الحاق، استفاده از الگو و طرح‌هاي فرضي و محاسبات رياضي نسبت به ارزيابي پيكسل‌هاي رنگي مفقود شده پر مي‌كند. فرآيند الحاق موجب مي‌شود كه هرگز كيفيت تصوير خيلي خوب نباشد، اما سنسورهاي Bayer توسط اين روش اطلاعات مربوط به رنگ هر پيكسل را محاسبه مي‌كنند.
شركت Fuji Film اخيراً DSLRهاي خود را با تكنولوژي Bayer متفاوت معرفي كرده است. اين محصول كه S5 Pro نام دارد، اساساً بدنه نيكون D200 با يك سنسور Super CCD شركت فوجي است كه از لنزهاي نيكون پشتيباني مي‌كند. Super CCD از پيكسل‌هاي قرمز، آبي و سبز در نسبت‌هاي يكسان با استاندارد Bayer استفاده مي‌كند. شكل پيكسل‌ها در اين سنسور بجاي چهار گوش يا مستطيل بصورت هشت گوش است.
فوجي سال گذشته بدنه دوربين‌هاي S3 خود را به S5 به روز رساني كرد اما سنسورهاي اين شركت بيشتر از سه سال است كه به روز رساني نشده است. Super CCD رايج هنوز يك سنسور 6.3 مگاپيكسلي است كه تنها فوجي با اضافه كردن پيكسل‌هاي كوچك‌تر اين سنسور را به يك سنسور 12.3 مگاپيكسلي تبديل كرده است. آزمايشات نشان مي‌دهد كه رزوليشن در مواقعي بيشتر با يك سنسور 8 الي 10 مگاپيكسل قابل مقايسه است. سنسور فوجي در حقيقت يك سنسور Bayer با شكل پيكسل‌هاي متفاوت است.
شكل 6 : سنسور Foveon
سنسورهاي Foveon عملكرد كاملاً متفاوتي نسبت به سنسورهاي Bayer دارند. فيلم‌هاي رنگي سنتي از لايه‌هاي رنگي حساس آبي، قرمز و سبز در امولسيون ضبط تصوير استفاده مي‌كردند. Foveon از رويكرد يكساني براي ضبط تصاوير با قرار دادن سه لايه قرمز، آبي و سبز روي يكديگر استفاده مي‌كند. در اين روش هر لايه نسبت به يكي از سه رنگ آبي، قرمز و سبز حساس است. (به شكل 12 توجه كنيد)
در سنسورهاي Foveon مراحل الحاق و Demosaicing وجود ندارد. در اين سنسور هر پيكسل داراي سه رنگ آبي، قرمز و سبز است. اين روش به هرحال يك روش بسيار مناسب براي خلق تصاوير رنگي است. اما حتماً شما هم اين سوال به ذهنتان خطور مي‌كند كه اگر اين روش يك روش مناسبي است پس چرا فقط سيگما از آن استفاده مي‌كند؟ با نگاه دقيق‌تر به مشخصات اين سنسور متوجه دليل اين موضوع خواهيد شد.
بالاترين نسخه رايج سنسور Foveon يك سنسور 14.1 مگاپيكسلي است كه در دوربين ديجيتال سيگما SD 14 استفاده شده است. عملكرد يك سنسور 14.1 مگاپيكسل Foveon زمانيكه با فرمت JPEG عكس گرفته شود تقريباً معادل يك سنسور 8 مگاپيكسل Bayer و در زمانيكه با فرمت RAW عكس گرفته شود اندكي بهتر از يك دوربين 10 مگاپيكسل است.
در مورد سنسور Foveon لازم است به چندين نكته ديگر نيز اشاره كنيم:
بهترين دوربين مبتني بر Bayer مي‌تواند عكس‌هاي نسبتاً خوبي را در ايزوهاي
1600، 3200 و يا حتي بالاتر بگيرد. اما سنسور Foveon براي ارايه عكسي با كيفيت مناسب بايد در ايزوهاي بسيار پايين‌تر عمل كند. اين سنسورها در ايزو 400 تصاوير خوبي ارايه مي‌كند اما در ايزوهاي بالاتر ميزان نويز بطور چشمگيري افزايش يافته و كيفيت تصوير به شدت افت پيدا مي‌كند.
مسئله مهم ديگر در سنسورهاي Foveon، تفكيك سه رنگ براي هر پيكسل است كه براي Foveon خيلي آسان نيست. بسياري اعتقاد دارند تصاوير ايجاد شده توسط Foveon نياز به Demosaicing بيشتري دارند.
به هرحال سنسور Foveon يك سنسور نو ظهور نسبت به Bayer است. در حال حاضر تنها يك محصول مبتني بر اين سنسور در بازار موجود است. SD14 محصول شركت سيگما از سنسور Foveon با ابعاد 13.8 × 20.7 ميلي‌متر استفاده مي‌كند. اين سنسور در حقيقت اندازه بين سنسور APS-C كانون و 3/4 Olympus دارد و ضريب لنز آن 1.7 است.
برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید !برای عضویت اینجا کلیک کنید ]
