Wspaniałym przeżyciem było stawanie się świadkami ewolucji lustrzanki, najpierw jako wyrafinowanego sprzętu kliszowego foto, a teraz jej procesu dojrzewania jako aparat cyfrowy z wieloma bardzo imponującymi funkcjami. Ta ewolucja trwa, jako że wprowadzane są wciąż nowe funkcje, a specyfikacje są nieprzerwanie polepszane. Dla fotografa-obserwatora niektóre z tych nowych funkcji mogą być bardzo użyteczne przy fotografowaniu z przemieszczaniem się i obserwacji zarówno w dzień, jak i w nocy. Ten artykuł opisuje niektóre z tych ważniejszych funkcji lustrzanek cyfrowych (SLR lub DSLR) oraz omawia jaki wpływ mają owe funkcje na tworzenie dobrych fotografii podglądowych.

Aparat EOS-5D Mark III firmy Canon wykorzystuje przetwornik obrazu wielkości 5760x3840 pikseli (22MP) w formacie APS-F z niewzmocnionym ISO do 25600.

 Lustrzanki cyfrowe DSLR są wysoce cenione przez fotografów-obserwatorów ze względu na ich rozdzielczość, czułość, uniwersalność w warunkach polowych, dostępność szerokiej gamy różnorakich obiektywów oraz dokładny podgląd kadrowania blisko momentu ekspozycji. Wielu fotografów preferuje lustrzanki, które w które w porównaniu do kompaktowych aparatów typu point-and-shoot posiadają większe sensory, teraz dostępne w takich samych  rozmiarach co tradycyjne formaty filmowe. Te duże sensory dają podobne wartości pola widzenia, co formaty filmowe oraz porównywalną czułość.

          Aparat D4 firmy Nikon wykorzystuje pełnoklatkowy przetwornik obrazu wielkości 4928x3280 pikseli (16MP) z niewzmocnionym ISO do 12800.

Najbardziej zauważalną zmianą w ewolucji lustrzanek cyfrowych SLR był stały wzrost liczby pikseli. Komercyjne lustrzanki z roku na rok zaliczały wzrost - stale wraz z biegiem lat. I tak od 1MP (1 milion pikseli) w 1990r. do ponad 35MP w 2012r. (Patrz: Rysunek 1)

Rys. 1. Rozmiar sensora w aparatach dSLR rośnie stale od 20 lat.

 Czy aparaty o większych sensorach są lepsze? Niekoniecznie. To zależy od zastosowania. Chodzi tu o coś więcej niż jedynie o samą ilość pikseli. Istnieją dwa czynniki, które należy tu rozważyć : fizyczny rozmiar przetwornika oraz fizyczny rozmiar piksela.

 Wpływ fizycznego rozmiaru przetwornika

 Pierwsze lustrzanki DSLR wyposażone były w sensory znacznie mniejsze od tradycyjnych, 35-milimetrowych formatów kliszowych (36mm x 24mm). Dzisiaj na rynku dostępne są lustrzanki DSLR posiadające kilka różnej wielkości sensorów. Najmniejsze sensory to około 2/3 rozmiaru formatu 35mm. Dostępne są zarówno w firmie Canon (format APS-C), jak i Nikon (format DX). Canon oferuje także format z nieco większym sensorem APS-H, który ma około 28x19mm. Największe sensory, określane jako "full frame", dostępne są zarówno w aparatach Nikon jak i Canon i mają ten sam rozmiar sensora jak oryginalne kliszowe aparaty typu SLR, tj. 36mm x 24mm.

Dla fotografa z nadzoru przemysłowego posiadanie współczynnika crop factor>1 jest zazwyczaj traktowane jako korzystne. Dla obserwacji z większego dystansu węższe pole widzenia jest całkiem pożądane i taki crop factor daje fotografowi "doładowanie", zwiększając długość ogniskowej i umożliwiając łatwiejsze wypełnienie całego kadru nawet jeżeli obiekt znajduje się daleko. Np. użycie obiektywu 200mm w aparacie formatu Nikon DX da taki sam efekt jak obiektyw 300mm na aparacie typu full frame.

 Jednakże, o ile są korzyści fotografowania na odległość, zawężenie FOV czasem nie jest korzystne, kiedy pożądane jest szerokie pole widzenia. Na przykład obiektyw Nikon 24mm na aparacie formatu DX da takie samo FOV jak obiektyw 36mm, prawdopodobnie zbyt wąskie dla zastosowań wymagających użycia drogich ultra-szerokokątnych obiektywów, by dać odpowiednie pole widzenia. (16mm w tym przypadku).

Rys. 3: Zdjęcie z aparatu o formacie DX zdaje się mieć powiększenie 1,5 raza w stosunku do aparatu pełnoklatkowego o formacie FX z tym samym obiektywe.

Najwyraźniej w aparatach z przetwornikami obrazu typu ‘full frame’, które są tej samej wielkości co w 35-milimetrowych aparatach kliszowych, nie występuje crop factor (jest on równy 1).

Rozmiar kontra Wielkość pikseli

  Wpływ fizycznej wielkości piksela.

    Aby lepiej zrozumieć wpływ fizycznej wielkości piksela, porównamy dwa aparaty o tej samej wielkości sensora, ale różnej ilości pikseli (i co się z tym wiąże, różną ich wielkością). Porównajmy Nikon D3X (sensor typu full frame z 24MP) i Nikon D3S (full frame z 12MP). Dla D3X fizyczny rozmiar piksela to około 6µm, podczas gdy wielkość piksela w D3S to 8.5µm - o około 40% większy. W tym przypadku funkcjonariusz służb porządkowych prowadzący obserwację na odległość polegał będzie na ilości pikseli składających się na obserwowany obiekt. Oznacza to, że jeśli w obydwu tych aparatach użyjemy tego samego obiektywu, odległość dla modelu o wyższej rozdzielczości będzie większa niż dla aparatu o niższej rozdzielczości. Innymi słowy, aby uzyskać taką samą jakość obrazu z aparatu o niższej rozdzielczości co z aparatu o wyższej przy użyciu obiektywu 300mm, fotograf albo musiałby zbliżyć się do obiektu obserwacji o około 25% odległości, albo użyć obiektywu 420mm.

    Jeśli chodzi o rozdzielczość, mniejsze piksele są lepsze i w tym momencie zyskują aparaty o wysokiej rozdzielczości, które mogą korzystać z obiektywów, które są lekkie, łatwe do utrzymania i zasadniczo "szybsze".

    Niestety większa liczba mniejszych pikseli nie zawsze jest korzystna dla fotografa-obserwatora. Wraz z malejącym rozmiarem pikseli staja się one o wiele mniej efektywne w  absorbowaniu światła, powodując tym samym obniżenie czułości aparatu.

Czułość piksela jest adekwatna do jego wielkości więc w naszym porównaniu piksele, które są większe o 40% spowodują prawie podwójne zwiększenie czułości (1.4x1.4~2). Oznacza to, że aby uzyskać tą samą czułość należy zmienić ustawienia przysłony lub podwoić czas naświetlania. Alternatywnie, procesor aparatu będzie musiał wzmocnić (podbić) sygnał. 

     Nikon zdał sobie sprawę z tego, że dla niektórych fotografów większa rozdzielczość nie zawsze jest korzystniejsza. Im więcej pikseli, tym one są mniejsze i tym słabsza czułość na światło. Na szczęście techniki redukcji zakłóceń w ostatnich latach poczyniły znaczne postępy, sprawiając, że można uzyskiwać wyższe rozdzielczości przy jednoczesnym utrzymaniu czułości na stałym poziomie. Co zatem, jeżeli zastosujemy obecne techniki redukcji zakłóceń do jakiegoś sensora, bez zwiększania ilości pikseli? Właśnie to było zamiarem Nikon'a przy projektowaniu D3S, pozostawiając rozdzielczość na 12.1MP, co pozwoliło na zwiększenie czułości tym użytkownikom, którzy naprawdę tego potrzebują. Dla fotografów, którzy potrzebują wyższej rozdzielczości, Nikon ma w ofercie aparat D3X 24.5MP.

     Dla fotografa służb porządkowych jedne z najbardziej wymagających sytuacji mają miejsce w nocy, kiedy niewiele jest źródeł światła wokół lub gdy obiekty znajdują się w znacznej odległości. Dzisiejsze cyfrowe lustrzanki DSLR wyposażone są w szereg rozwiązań

oraz akcesoriów pozwalających fotografom uzyskać nocne obrazy w jakości najwyższej jaka tylko jest możliwa w tej sytuacji.

 Przysłona i czas naświetlania

     Podstawowymi czynnikami warunkującymi jakość zdjęć wykonywanych w nocy, przy ograniczonym oświetleniu są nadal fundamentalne dla fotografii : przysłona i czas naświetlania. Dla zdjeć nocnych, gdzie głębia dali zwykle nie odgrywa ważnej roli, największy sens ma wybór obiektywu posiadającego możliwie największą przysłonę. Wybór obiektywu do konkretnego zastosowania może być równie ważny jak wybór aparatu DSLR. W zasadzie można wybrać zarówno aparaty Nicon jak i Canon z powodu możliwości wyboru szerokiej gamy obiektywów do konkretnych zadań (Patrz Rys. 5).

          Rys. 5: Nikon i Canon oferują szybkie, stabilne tele-obiektywy, które są idealne do stosowania przy słabym oświetleniu.

 Podobnie, do nocnych zdjęć czas naświetlania powinien być jak najdłuższy, jednakże odpowiednio nieruchomy, tak aby uniknąć efektu rozmycia powstałego na skutek fotografowania obiektów w ruchu lub  w skutek drgań aparatu.

 Wzmocnione ISO - wyższe podbicie i jego wady.

  Przysłona i czas naświetlania warunkują ilość światła docierającego do każdego piksela na sensorze obrazu i mają wpływ na elektryczny sygnał wyjściowy. Dodatkowo lustrzanki DSLR pozwalają użytkownikowi dostosować wartość podbicia (gain), tj. wzmocnienie elektrycznego sygnału sensora na wyjściu. (Jest to istotna różnica w stosunku do definicji ISO dla kamer filmowych, w przypadku których ISO warunkowane było czułością kliszy). W aparatach DSLR zwiększenie podbicia wzmocni sygnał sensora. Jak wszystkie obwody elektryczne, sensory nie są doskonałe i wraz z sygnałem obrazu generują pewne zakłócenia w postaci niepożądanych przypadkowych błędów w sygnale. Zakłócenia w obrazach cyfrowych widoczne są pod postacią "ziarnistości" lub plam o niewłaściwych barwach. Aby uniknąć zbyt wielu zakłóceń fotograf powinien ustawić wartość ISO na tyle wysoko by rozjaśnić obraz, jednocześnie zachowując akceptowalny poziom zakłóceń obrazu. Na dzień dzisiejszy typowa maksymalna wartość I O to zwykle 1600, ale niektóre aparaty oferują uzyskanie dobrych obrazów przy wartościach ISO 3200, 6400 a nawet 12800. W dodatku do standardowych ustawień ISO, obecne lustrzanki cyfrowe dokonują redukcji zakłóceń w zdjęciach cyfrowych. W rezultacie w tych aparatach włączone jest dodatkowe podbicie, czasem o jeden stopień (H1), czyli w efekcie dwukrotność ustawienia ISO, ale również o dwa stopnie (H2, czterokrotność) i trzy (H3, 8-krotność).  To wzmocnione ISO dostępne jest obecnie w większości aparatów DSLR. Na przykład, zarówno Canon EOS-1D Mark IV jak i Nikon D3S pozwalają na 3 poziomy wzmocnienia ISO, co daje ekwiwalent ustawienia ISO równy 102 400! Należy pamiętać, że obrazy wzmocnione w ten sposób zwykle mają wysoki poziom zakłóceń i widoczny jest wyraźny spadek rozdzielczości z powodu zastosowania korekty zakłóceń. Tak jak w przypadku wszystkich urządzeń elektronicznych z wysoką wartością podbicia, zakłócenia obrazu mogą znacznie pogorszyć jakość obrazu.

Moduły noktowizyjne.

 Współczesne lustrzanki cyfrowe oferują fotografowi pełną kontrolę przysłony, czasu otwarcia migawki oraz ustawienia ISO, umożliwiając robienie dobrych zdjęć przy słabym oświetleniu, które inaczej nie byłyby możliwe. Jednakże, w wielu sytuacjach, takich jak  fotografowanie w nocy przy bardzo słabym oświetleniu otoczenia czy fotografowaniu teleobiektywem w nocy na duże odległości, nawet najlepsze aparaty SLR (lustrzanki) nie posiadają odpowiedniej czułości by uzyskać odpowiednio dobre zdjęcia. W tych sytuacjach, moduły noktowizyjne takie jak te opisane tutaj są idealnymi rozwiązaniami.

 Rys. 6. Moduły AstroScope Night Vision umieszczane są między obiektywem aparatu SLR jego korpusem, wzmacniając światło z obiektywu i przekazując wzmocniony, zielony obraz na przetwornik obrazu w aparacie. Dostępne dla korpusów aparatów Nikon i Canon.

     Moduł noktowizyjny montuje się pomiędzy obiektywem a korpusem aparatu (patrz Rys. 6). Po prostu zdejmij obiektyw, zamocuj moduł do korpusu aparatu i dołącz do niego obiektyw. Moduły noktowizyjne AstroScope zaprojektowane są tak, by idealnie dopasować się do zestawu aparat + obiektyw, zachowując przy tym wszelkie elektroniczne funkcje obiektywu(włącznie ze stabilizacją obrazu) dzięki "gorącej stopce" (hot-shoe) w aparacie. Moduł noktowizyjny zasilany jest bezpośrednio z aparatu i włącza się wraz z naciśnięciem spustu migawki. 

   Moduł noktowizora wyposażony jest w automatyczny regulator podbicia, który zapewnia, że jego moc jest względnie stała (patrz Rys.7). W związku z tym, ustawienia aparatu są stosunkowo łatwe do konfiguracji, w następujący sposób:

- Czas naświetlania 1/30 sekundy (nie trzeba go skracać gdyż wzmacniacz posiada własne opóźnienie);

- Manualna przysłona (tak aby stopień otwarcia obiektywu [F-stop] pozostawał bez zmian);

- F-stop na przysłonie otwartej najszerzej (wzmacniacz automatycznie dostosowuje poziom światła);

- ISO ustawione tak, że zakłócenia obrazu nie są widoczne;

- Autofocus OFF (scyntylacja wzmacniacza obrazu może zmylić sensory autofocus'a);

- Stabilizacja obrazu ON (by zapewnić stabilne obrazy gdy aparat jest w ruchu).

Fotografowanie na duże odległości.

   Czasem fotograf-obserwator musi uchwycić obrazy obiektów w dużej odległości od aparatu. W tych sytuacjach często potrzebne są długoogniskowe obiektywy by uzyskać pożądane przybliżenie. Producenci obiektywów oferują szeroką gamę teleobiektywów dla różnych zastosowań. Zazwyczaj są to obiektywy zmiennoogniskowe (np. 70-300mm lub 100-400mm) oraz obiektywy o stałej ogniskowej (np. 400mm, 500mm, 600mm). Na potrzeby fotografowania na ekstremalne odległości, fotografowie często korzystają ze specjalnych rozwiązań na zamówienie, takich jak teleskop 2350mm (patrz zdjęcie) dołączony do aparatu DSLR z modułem noktowizyjnym w celu polepszenia absorpcji światła. Takie rozwiązania mogą przynieść niesamowite rezultaty fotografom-obserwatorom.

Podsumowanie.

 Ewolucja lustrzanek cyfrowych (dSLR) trwa, i wciąż dodawane są nowe, niesamowite funkcje. Dla fotografów wojskowych lub funkcjonariuszy służb porządkowych nowe modele aparatów dSLR i ich nowe funkcje mogą być bardzo użytecznymi narzędziami do pracy w terenie, obserwacji i zbierania informacji zarówno w dzień jak i w nocy. Oto niektóre korzyści wynikające z ich użytkowania:

•  Fizyczny rozmiar sensorów stale rośnie, obecnie dostępne są w formatach full frame, takich samych jak w tradycyjnych kliszowych aparatach SLR.

•  Piksele są upakowywane coraz gęściej, zwiększając tym samym ogólną rozdzielczość i zdolność aparatów DSLR do wykrywania, rozpoznawania i identyfikacji obiektów na duże odległości.

•  Czułość aparatów polepsza się; są już aparaty ze wzmocnionymi ustawieniami ISO do wartości aż 12800.

•  Dostępne są moduły noktowizyjne by polepszyć absorpcję światła o 8-10 F-stopów przy jednoczesnym zachowaniu funkcji elektronicznych obiektywów, wliczając w to stabilizację obrazu.

   Aparaty DSLR są nadal bardzo wysoce cenione przez fotografów służb porządkowych ze względu na wielkość sensorów, rozdzielczość, czułość, uniwersalność w warunkach polowych oraz dostęp do szerokiej gamy obiektywów i modułów noktowizyjnych.

Ofertę produktów Night Vision  znajdą państwo w firmie