גודל חיישן לצילום תת ימי

איזה גודל חיישן מתאים לצילום תת מימי?

יש כל כך הרבה אפשרויות היום…. לפעמים נראה שמרוב חיישנים לא רואים את הים.
כשעידן הצילום הדיגיטאלי החל לתת אותותיו על הצילום התת ימי אי שם בתחילת שנות האלפיים, גודל החיישן הנהוג במצלמות DSLR היה כחצי מגודלה של מסגרת אחת על סרט צילום 35 מ"מ. הפורמט הזה היה נהוג עוד בימי מצלמות הסרט ונקרא APS-C. הוא המשיך בשם זה אל העידן הדיגיטאלי ובעצם הפעם הראשונה שראינו מצלמת חיישן מלא- FF, היה עם יציאתה של ה-D3 של ניקון. החיישן הגדול היה בעל יתרונות עצומים לעומת חיישן APS-C כיוון שהציג את אורך המוקד המקורי של העדשות לצד עומק השדה המקורי, ללא חיתוך זווית הראיה והציג יתרון ניכר בצילום ברגישות גבוהה ואיכות תמונה משופרת.

השוואת גודל חיישן במצלמות שונות. האם גודל החיישן כל כך קריטי לאיכות הצילום?
השוואת גודל חיישן במצלמות שונות. האם גודל החיישן כל כך קריטי לאיכות הצילום?

האם יתרונות החיישן הגדול תקפים בצילום מתחת למים?

מאז אותם ימים, מים רבים זרמו על מארזי הצילום, הטכנולוגיה התפתחה ואיתה הוצגו לעולם עוד מצלמות בעלות חיישנים בגדלים שונים. כיום ניתן למצוא בשוק הצילום חיישנים קטנטנים שנמצאים בטלפונים סלולריים וחיישנים גדולים למצלמות בפורמט גדול.
העיקרון שהנחה אותנו בתחילת העידן הדיגיטאלי הוא: "מה שיותר גדול יותר טוב". האם זה נכון? מסתבר שהתשובה לא כל כך פשוטה ויש הרבה גורמים שמשפיעים על ההחלטה באיזה חיישן לבחור בלב המערכת שלנו; אך היום, יותר מתמיד, ברור שלגודל החיישן (הגדול) השפעה משנית בלבד על איכות התמונה ועם התפתחות הטכנולוגיה, האלגוריתמים האחראיים על עיבוד התמונה והשיפור בתכנון החיישנים, צריך לבחון את נושא האיכות בצורה אחרת. לשם הדיון, נניח לרגע שאיכותו של חיישן קטן זהה או קטנה רק במעט מזו של חיישן גדול ונסתכל על ההשפעות האחרות שיש לגודל החיישן על התמונה ועל המערכת כולה. בנוסף, בגלל אופי המערכות המאוד שונה בין מצלמה קומפקטית עם עדשה מובנית למצלמה עם עדשות מתחלפות, נעזוב לרגע את המצלמות הקומפקטיות בצד ונדון רק במצלמות עם עדשות מתחלפות, שבזמן כתיבת מאמר זה מדובר במצלמות בעלות חיישן "1 ומעלה.

אם כך, הבה נסתכל על המגבלות של חיישן גדול:

  • חיישן גדול מחייב עדשות גדולות. עדשות גדולות הן כבדות יותר ויקרות יותר, ובנוסף, היצע העדשות העדיפות לצילום תת ימי בפורמט APS-C גדול יותר (לדוגמא עדשת 10-17 של טוקינה שאין לה מקבילה ב-FF)
  • חיישן גדול לרוב מחייב מצלמה גדולה יותר. בצירוף עם עדשה גדולה יותר, המשמעות היא מארז גדול יותר ומסורבל יותר, ומשקל עודף בטיסות…
  • חיישן גדול מציג עומק שדה רדוד יותר בהשוואה לחיישן קטן. עומק שדה קטן הוא יתרון לצלמי פורטרטים אך פעמים רבות מהווה חיסרון לצלמי מאקרו. מתחת למים ברוב המקרים ולרוב השימושים אין צורך בעומק שדה רדוד, נהפוך הוא.
  • חיישן גדול רגיש יותר  לחוסר חדות בשולי התמונה, בעיקר בעדשות פישאיי או אולטרא רחבות בהן נעשה שימוש רחב (תרתי משמע) מתחת למים.כנגד כל אלה, חיישן גדול אכן מציג יתרון בתאורה נמוכה וצילום ברגישות גבוהה. מאידך, מתחת למים לרוב אין צורך ברגישות גבוהה כי ממילא יש צורך בתאורה מלאכותית (פלאש) כדי להחזיר את הצבעים ומלבד צלמים המתמחים בצילום במערות או באוניות טרופות בתאורה טבעית, השימוש ברגישות גבוהה (מעל 1600ISO) בצילום תת ימי הוא נדיר ביותר.

אם כך, ניתן לחשוב שכל מי שאין לו בעיה של כסף, או של משקל עודף (בטיסות…) יכול ללכת על מצלמת FF בראש כמעט שקט. אז זהו, שלא.

דיפרקציה- או עקיפהhuygens_fresnel_principle

אחת התופעות שמשפיעות יותר מכל על איכות התמונה ולא מקבלת את ההתייחסות הראויה לה, היא תופעת ה"דיפרקציה". בקצרה: כשגל (אור) עובר דרך חריץ (חור) קטן, הוא מתבדר במרחב. בצילום, גל האור שעובר דרך הצמצם הולך ומתבדר יותר ככל שאנו סוגרים את הצמצם. תופעה זו גורמת לאיכות תמונה נמוכה בצמצמים סגורים (ערך צמצם גבוה). בהמחשה הבאה ניתן לראות הדגמה של גל העובר בנקב וההשלכות של המעבר הזה על הגל.

מאת Lookang many thanks to Fu-Kwun Hwang and author of Easy Java Simulation = Francisco Esquembre – נוצר על ידי מעלה היצירה, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=16981630

בתמונות הבאות, הלקוחות מתוך מבחן שאלכס מוסטארד (אחד הצלמים התת ימיים המובילים כיום) ערך למצלמת D7100, שהיא בעלת חיישן APS-C, ניתן לראות בצורה ברורה את תופעת  הדיפרקציה בצילום תת ימי ואיך סגירת צמצם, החל מגודל מסויים, משפיעה לרעה על איכות וחדות התמונה.

am_d7100_030
צילום ייחוס ממנו נחתכו תמונות המבחן בהמשך
חיתוך של 100% מתוך האובייקט בתמונה העליונה. ניתן לראות איך סגירת הצמצם מעבר ל-f11 מורידה את חדות התמונה. זו תופעת הדיפרקציה הלכה למעשה

אם דיפרקציה היתה הבעיה היחידה, אפשר היה להגיד שצריך להמנע מצילום בצמצם סגור וכאן נגמר הסיפור, אבל כידוע, כדי להשיג עומק שדה גדול בצילום צריך לסגור צמצם וככל שהאובייקט קרוב יותר, כך בעיית עומק השדה הרדוד מחריפה וכך אנו נדרשים לצמצם סגור עוד יותר. זה יוצר לנו שתי בעיות במצלמות עם חיישן גדול ביחס למצלמות עם חיישן קטן.

  1. עלינו להתקרב לאובייקט באופן ניכר כדי להשיג את אותו גודל אובייקט בפריים אליו היינו מגיעים עם חיישן קטן (בהינתן אותו אורך מוקד).
  2. כדי להגיע לאותו עומק שדה אליו היינו מגיעים במצלמה עם חיישן קטן, נצטרך לסגור את הצמצם עוד ועוד (ואגב כך- להשתמש בפלאש בעוצמה גבוהה יותר, אבל זה כבר סיפור אחר)

אם כך, אין ספק שלצילום מאקרו, חיישן קטן מגלם בתוכו יתרונות לעומת חיישן גדול. כמה קטן? בהתאם להתפתחות הטכנולוגיה ולאיכות התמונה המושגת מחיישנים קטנים בימינו, אני ממליץ על חיישן בגודל "1 ומעלה, או "1/1.16 לכל הפחות (כמו החיישן הקיים במצלמות קאנון מסדרת G).

אז לצילום מאקרו עדיף חיישן קטן. מה עם צילום בזווית רחבה?

בצילום בזווית רחבה לרוב אין צורך בצמצם סגור ואין בעיה של עומק שדה רדוד, אז מה הבעיה כאן?
הבעיה הכי קשה בצילום תת ימי בזווית רחבה היא חדות בשוליים. מסתבר שגם כאן החיישן הקטן מראה יתרונות מובהקים על פני החיישן הגדול וכדי להבין מדוע, צריך להבין קודם את התאוריה העומדת מאחורי השימוש בפורט כיפתי. כדי לא להכנס לתיאוריה בצורה מעמיקה מידי, אפשט את העניין ואגיד שפורט כיפתי נועד להפחית עיוותים מרחביים, עיוותי צבע והגדלה של האובייקט (כמו שמתקבלת בפורט שטוח) אבל בזמן שהוא עושה זאת, הוא מציב כמה וכמה בעיות ובעיקר, משמש כאלמנט אופטי במערכת הצילום, שצורת קימורו, איכות החומר ממנו הוא עשוי ומיקומו המדוייק משפיעים בצורה רבה על התמונה המתקבלת. בעולם מושלם, לכל עדשה היה פורט כיפתי המותאם בדיוק לה, או יותר טוב- האלמנט הקדמי של עדשת המצלמה היה נוגע במים וכך היה נמנע מעבר האור בתווך האוויר והחומר של הפורט הכיפתי (כמו שיושם בהצלחה רבה במצלמות ניקונוס) אך מסיבות פרקטיות הקשורות בעלויות, היצרנים מציעים לנו מבחר של פורטים כיפתיים ב-4 מידות עיקריות: "4, "6, "8 ועוד פורט גדול יותר, סביב ה-"9. את מרחקו של הפורט מהעדשה, שהוא פקטור בעל חשיבות עליונה כדי למקם את הקרניים במרכז האופטי של העדשה, קובעים באמצעות טבעות הרחקה בין המארז לפורט לפי המלצת יצרן לכל עדשה.

השוואת חדות בשוליים בצילום בזווית רחבה. ניתן לראות את בעיית החדות בשוליים ואיך חיישן קטן מסייע להתמודדות איתה
השוואת חדות בשוליים בצילום בזווית רחבה. ניתן לראות את בעיית החדות בשוליים ואיך חיישן קטן מסייע להתמודדות איתה
התמונה המושלכת על החיישן קעורה בעוד החיישן שטוח. הבעיה מחריפה בעת שימוש בעדשות אולטא-רחבות מאחורי פורט כיפתי בצילום תת ימי
התמונה המושלכת על החיישן קעורה בעוד החיישן שטוח. הבעיה מחריפה בעת שימוש בעדשות אולטא-רחבות מאחורי פורט כיפתי בצילום תת ימי. הקו הצהוב באיור מתאר את האזור הממוקד בתמונה. ככל שהקו רחוק מהחיישן הפרטים המתקבלים פחות חדים.

השוואה בין FF ל-APS-C בצילום תת ימי

השוואת קטע בהגדלה 100% מפינת הפריים במצלמה APS-C ו-FF. ניתן לראות איך בסגירת צמצם קלה מגיעים לחדות מרשימה בחיישן הקטן מהר יותר מבחיישן הגדול.
השוואת קטע בהגדלה 100% מפינת הפריים במצלמה APS-C ו-FF בשימוש בעדשת 10.5 מ"מ ו-16 מ"מ עם פורט קטן ופורט גדול. ניתן לראות איך בסגירת צמצם קלה מגיעים לחדות מרשימה בחיישן הקטן מהר יותר מבחיישן הגדול. עוד ניתן לראות ששימוש בפורט גדול עדיף לקבלת חדות בשוליים.

מהסתכלות בתמונות מעלה, ניתן להבין כמה בעיית החדות בשוליים במצלמות עם חיישן גדול חריפה יותר. שטח החיישן הגדול מחייב את הקרניים לעשות דרך ארוכה יותר ולהגיע בזווית חדה יותר לשולי החיישן מאשר למרכזו ואם לא די בכך,  מצלמות בעלות חיישן קטן יותר משתמשות בחלק קטן יותר ואיכותי יותר של מרכז העדשה ובדומה לתופעת האפלת הפינות שחריפה יותר במצלמות FF מעל המים, כך תופעת חוסר החדות בשוליים חריפה יותר במצלמות אלו מתחת למים.

לסיכום

עולם הצילום הדיגיטאלי חי ובועט וממשיך להמציא לנו חידושים ושיפור באיכות תמונה, אך האופטיקה מתקדמת בצעדים מדודים יותר וקשה יותר לכופף את החוקים שלה. נכון להיום, אין לצלם תת ימי סיבה לבחור במערכת FF על פני מערכת APS-C או "1 ואפילו נכון להגיד שיש לו הרבה סיבות לבחור במערכת עם חיישן קטן על פני מערכת FF. הסתייגות אחת שיכולה להיות לטובת מערכת FF באה מכיוון מצלמות עתירות פיקסלים (דוגמת ה-D810 ודומות לה) בהן ניתן להרכיב עדשות המתאימות למערכת APS-C (דוגמת ה-10-17 של טוקינה) ולקבל תמונה עם מספיק פיקסלים (כ-15 מגה פיקסל ב-D810) לקבלת תוצאה איכותית.  בצורה זו אנו מקבלים את יתרונות ה-FF בצילום מעל המים ואת יתרונות ה-APS-C בצילום מתחת למים באותה מערכת צילום.

מאמר זה נכתב בעקבות פניות רבות שאני מקבל בתקופה האחרונה בנוגע לשאלה איזה מערכת צילום לבחור. כמובן שגודל החיישן הוא לא השיקול היחיד בבחירת מערכת צילום אך יש לו חשיבות רבה כמו שניתן לראות במאמר זה. אני מודה שגם לי היו "הרהורי כפירה" כשמצלמות FF התחילו להגיע לשוק אך עם הזמן ויציאתן של מצלמות APS-C עם ביצועים שלא נופלים ממצלמות FF, הבנתי שהמעבר ל-FF יהיה טעות קשה עבורי.

תודה לבורוט פורלן ואלכס מוסטארד על המידע שחלקו ואיפשר את כתיבת המאמר הזה.

למי שיש את הזמן והרצון להעמיק בנושא אני ממליץ לקרוא את המאמר המושקע של בורוט פורלן בו ערך מבחנים והשוואה מעמיקים בין מצלמת FF למצלמת APS-C , עליו ביססתי בצורה רבה את מסקנותיי ואת הכתוב במאמר זה.

אם מצאתם טעויות במאמר או משהו לא ברור, כיתבו לי ואתקן.

בהצלחה בבחירת המערכת שלכם!

 

Leave a Reply