از فیلم به دیجیتال: فرایند گذار از عكاسی سنتی به عكاسی دیجیتال – قسمت اول

هدف از این نوشتار، مقایسه عكاسی سنتی فیلمی با عكاسی دیجیتال نیست. بلكه بررسی و تشریح نكاتی است كه دانستن آنها برای تازه‌واردان دنیای عكاسی دیجیتال ضروری است. هر چند عكاسی دیجیتال در بسیاری از جنبه‌ها با عكاسی فیلمی مشابهت دارد اما در بسیاری از موارد نیز تفاوتهایی عمیق بین ایندو وجود دارد و جالب اینكه فهم این تفاوتها گاه بسیار مشكل بوده و اغلب در موردشان سوء تفاهماتی وجود دارد. از طرف دیگر این نكات برای تهیه عكسهای دیجیتال بسیار حیاتی است، بخصوص برای افرادی كه نگرشی حرفه‌ای به این مقوله دارند.

با ایجاد انقلاب دیجیتال در عكاسی، روند گذار از عكاسی فیلمی به عكاسی دیجیتال، خود به موضوعی بحث‌برانگیز تبدیل شد. در سالهای ابتدایی قرن جدید، بسیاری از عكاسان حرفه‌ای و آماتور از هر دو روش به طور توام استفاده می‌كنند اما عكاسان حرفه‌ای بسیاری وجود دارند كه هنوز استفاده از روشهای دیجیتال را شروع نكرده‌اند و از طرف دیگر عكاسان حرفه‌ای بسیاری نیز تنها از روشهای دیجیتال خالص استفاده می‌كنند و برای آنها هیچگونه پارادایم تاریخی برای ارجاع به گذشته وجود ندارد.
هدف این نوشتار كمك به فرآیند گذار از فیلم به دیجیتال است. فرآیندی كه دیر یا زود باید به طور كامل رخ دهد و احتمالا نیز هیچ گونه بازگشتی نخواهد داشت. چرا كه دنیای تمام‌دیجیتال عصر حاضر اجازه نخواهد داد تا عكسها با روشهای زمانبر، مشكل، چند مرحله‌ای و بعضا خطرناك برای محیط زیست تهیه شوند.

تطابق با محیط جدید دیجیتال، دانش خاص دیجیتال را نیز طلب می‌كند. هرچند در بسیاری از جهات سیلیكون مانند فیلم به نور واكنش نشان می‌دهد اما در بسیاری جنبه‌ها نیز تفاوتهای اساسی دارد. مفاهیمی مانند تعادل رنگ، منحنیهای روشنایی و فرمتهای فایلهای دیجیتال (بخصوص RAW)، عمق بیتی و ... همگی از اجزاء اصلی این محیط جدید هستند.
كیفیت تصویر دیجیتال نیز موضوع چندان ساده‌ای نیست. كیفیت، تابعی است از اندازه حسگر و تعداد پیكسلها. اندازه مناسب چاپ (و میزان برش قابل انجام در عكس) نیز بستگی به تعداد پیكسلهای تصویر دارد. دوربینهایی كه اندازه چیپ حسگر آنها كوچك است، نسبت به دوربینهای SLR دیجیتال، تصاویری بانویز بیشتر تولید می‌كنند. اما این قانون همیشه صادق نیست(مثلا در مواردی كه اندازه چاپ كوچك باشد). از طرف دیگر، تعیین یك آستانه برای مناسب بودن كیفیت تصویر دیجیتال، بستگی به سطح توقع و پذیرش عكاس دیجیتال نیز دارد.

ذره نقره در برابر پیكسل
اندازه یك پیكسل منفرد بر روی حسگر، بسیار كوچكتر از ذره نقره بر روی فیلم است. و بر خلاف ذرات نقره روی فیلم كه به گونه‌ای نامنظم پراكنده هستند، پیكسلها به صورت منظم و ردیفی چیده شده‌اند.
اندازه پیكسلها در دریافت میزان نور اهمیت حیاتی دارد و هر چقدر اندازه آنها بزرگتر باشد تصاویر نهایی نیز كم نویزتر و شفافتر خواهند بود. بهمین دلیل تصاویر تولید شده با دوربینهای دیجیتال ارزان نویز بیشتری دارند.
در عكاسی فیلمی می‌توان حساسیت فیلم را با افزایش اندازه ذرات نقره ‌(یعنی استفاده از فیلم با ISO بالاتر) افزایش داد. چیپ دیجیتال نیز دارای یك حساسیت پایه است اما می‌توان این حساسیت را افزایش داد كه اینكار معادل تغییر ISO فیلم در عكاسی سنتی است. اما اینجا یك فرق مهم بین دو روش وجود دارد: در عكاسی دیجیتال این كار براحتی فشردن یك دكمه است و میتوان یك عكس با ایزو 64 گرفت و عكس بعدی را بلافاصله با ایزو 400 و بعدی را با ایزو 3200 گرفت. اما در عكاسی سنتی برای تغییر ISO باید از دوربین دیگری استفاده كرد و یا حداقل فیلم را در دوربین عوض كرد. در دوربینهای عكاسی دیجیتال نیز مانند دوربینهای فیلمی، با افزایش ISO نویز تصویر افزایش میابد.
در دوربینهای دیجیتال ارزان كه اندازه حسگر آنها كوچك است با افزایش میزان ISO ، میزان نویز بسرعت و بشدت افزایش پیدا می‌كند. بنابراین در اینگونه دوربینها ( كه اصطلاحا به آنها Digicam گفته می‌شود)، دارا بودن لنزهای سریع یك مزیت مهم محسوب میشود تا كمتر نیاز به افزایش ISO داشته باشند.
دوربینهای SLR دیجیتال امروزی می‌توانند با ISO های بالا نیز عكسهای بدون نویز تهیه كنند. در اینگونه دوربینها با ISO800 عكسهای كاملا بدون نویز و با ISO های 1600 و بالاتر نیز عكسهای كم نویز تهیه می‌شود. و این یك مزیت بزرگ عكاسی دیجیتال بر عكاسی سنتی است، بخصوص برای عكاسانی كه بجای لنزهای سریع، از لنزهای زوم استفاده می‌كنند.

این عكس با دوربین Canon 20D در ایزو 1600 گرفته شده است و هیچگونه كاهش نویز نرم‌افزاری نیز به آن اعمال نشده است

نوردهی
نوردهی و نورسنجی در دوربینهای دیجیتال مانند دوربینهای فیلمی است. در دوربینهای دیجیتال نیز بایستی مانند دوربنهای فیلمی، از نوردهی بیش از حد (Overexposure) خودداری كرد. وقتی قسمتی از تصویر روی فیلم اوراكسپوز می‌شود، در آن قسمت دیگر هیچگونه اطلاعات تصویری مفیدی وجود نخواهد داشت. وقتی كه قسمتی از تصویر دیجیتال اور اكسپوز میگردد، مقادیر عددی آن قسمت، در سیستم 8 بیتی، معادل 255 خواهد شد و آن قسمت فاقد اطلاعات تصویری و كاملا سفید خواهد بود.
سایه ها در عكاسی فیلمی تا حدی حاوی اطلاعات تصویری هستند و می‌توان اطلاعات تصویری را تا حدی از این مناطق استخراج نمود. در عكاسی دیجیتال نیز میتوان از مناطق سایه تصویر اطلاعات را استخراج نمود اما با درجات كمتر از فیلم. اطلاعات تصویری در مناطق سایه عكس دیجیتال كمتر از مناطق میانی(Midtone ) و پرنور (Highlight) است و این كمبود اطلاعات به معنای كمتر بودن نسبت سیگنال به نویز است(Signal/Noise ratio). بعبارت بهتر در مناطق سایه، میزان نویز تصویر عموما بالاتر خواهد بود.
برای فهم بهتر این موضوع و نیز طرز ضبط اطلاعات تصویری به صورت اعداد، بایستی مفهوم عمق بیتی BitDepth را بررسی نماییم.

تازه‌واردان دنیای دیجیتال، وقتی به عبارت عمق‌بیتی برخورد می‌كنند، دقیقا متوجه مفهوم آن نمی‌شوند. اكثرا می‌دانند كه این موضوع به كیفیت تصویر مرتبط است و احتمالا هرچه عمق بیتی بیشتر باشد، كیفیت تصویر نیز بالاتر خواهد بود. ولی این تصور همه اهمیت عمق بیتی را نشان نمیدهد.
در اینجا نگاهی داریم به این موضوع ساده كه در بسیار از موارد بگونه‌ای نادرست تفسیر میشود.
یك بیت كوچكترین واحد اطلاعاتی است كه میتواند 0 یا یك باشد. 8 بیت یك بایت را میسازد و بنابراین یك بایت یا 8 بیت میتواند 256 حالت مختلف(دو به توان هشت) داشته باشد. در اكثر مواقع در دنیای دیجیتال با تصاویر 8 بیتی سروكار داریم: مانیتورها و پرینترها در اكثر اوقات با استفاده از 8 بیت اطلاعاتی، تصاویر مورد نظر شما را میسازند.

تصاویر 24 بیتی
اگر برای هر كدام از سه رنگ اصلی، از 8 بیت اطلاعاتی استفاده شود، تصویر حاصله 24 بیتی خواهد بود.

تصاویر High-bit
بجای 8 بیت اطلاعاتی برای هر رنگ، میتوان از 12 یا 16 بیت استفاده كرد. رنگ 16 بیتی حاوی 65536 سطح مختلف است كه این مقدار بسیار بیشتر از 256 سطح در رنگهای 8 بیتی است. از تركیب 3 رنگ 16 بیتی ، تصویر 48 بیتی حاصل میشود كه حاوی بیلیونها تركیب مختلف خواهد بود.
تمامی دوربینهای دیجیتال قادرند كه تصاویر 24 بیتی(8*3) تولید كنند. برخی از دوربینها قادرند كه تصاویر 36 بیتی(12*3) و برخی دوربینهای بسیار پیشرفته و نیز برخی اسكنرها میتوانند تصاویر 48 بیتی(16*3) تولید نمایند.

فایده این همه بیت چیست؟
وقتی تصاویر دیجیتال را در برنامه های ویرایش تصویر مانند فتوشاپ ویرایش و اصلاح می‌كنیم، از ابزارهایی مانند Curve یا Level استفاده میشود تا رنگها و روشناییهای مناسب تصویر ایجاد شود. هر چقدر مقدار بیتهای اطلاعاتی(عمق بیت تصویر) بیشتر باشد، در هنگام ویرایشها با مقدار بیشتری از اطلاعات سرو كار خواهیم داشت و موقع این عمل كمبود اطلاعاتی ایجاد نخواهد شد. اما هنگام كار با تصاویر كم بیت( مثلا 256 سطح برای هر رنگ)، در بسیاری از ویرایشها، در طیف رنگ یا روشنایی، وقفه اطلاعاتی ایجاد خواهد شد. در عمل این موضوع خود را به صورت پوستری شدن عكس نشان خواهد داد. یعنی در برخی مناطق تصویر یك پرش ناگهانی در رنگ یا روشنایی دیده می‌شود. در هنگام چنین ویرایشهایی كه با وقفه اطلاعاتی همراه است، در منحنیهای ویرایشی Levels در فتوشاپ، حالت خاصی ایجاد می‌شود كه به آن اثر دندانه شانه می‌گویند. در تصویر زیر این موضوع بخوبی مشخص است كه منحنی دارای وقفه های متعدد بوده و به شكل دندانه‌های شانه درآمده است.

افزایش دادن اطلاعات موجود در عكس
فرض كنید كه دوربینتان قادر به تولید تصاویری با محدوده دینامیكی 5 پله و عمق بیتی 12 در حالت RAW میباشد (تفاوت بین تاریكترین مقدار روشنایی و روشنترین مقدار آن كه یك سنسور میتواند دریافت نماید را محدوده دینامیكی میگویند). تصویر 12 بیتی دارای 4096 سطح تونالیته است. (2^12=4096).حال این 4096 سطح در بین 5 پله روشنایی چگونه تقسیم میشوند؟ آیا یه طور مساوی تقسیم شده و به هر كدام 850 (4096/5=850 ) سطح میرسد؟
طرز تقسیم سطوح تونالیته در بین پله های روشنایی یك تصویر (از شدیدتری ناحیه روشن تا تاریكترین منطقه) در تصویر RAW بصورت مساوی نیست. بلكه روشنترین پله تصویر نیمی از تمام 4096 سطح را بخود اختصاص میدهد( یعنی 2048). پله بعدی 1024 و بعدی 512 و ...و پله پنجم دارای 128 سطح تونالیته خواهد بود.
وقتی این تصویر به فرمت JPEG تبدیل شود، طرز تقسیم فرق میكند. بعبارت دیگر در یك تصویر JPEG 8 بیتی(256 سطح) با 5 پله از محدوده دینامیكی، روشنترین پله دارای 69 سطح و پله بعد 50 و بعدیها بترتیب حاوی 37 و 27 و 20 سطح خواهند بود.
خب از این مطلب به چه نتیجه ای میرسیم؟
اولا واضح است كه تصویر 12 بیتی RAW دارای اطلاعات بیشتری در سطوح مختلف خود است و در هنگام ویرایشهایی كه قبل از تبدیل انجام میشود، كمتر مستعد پوستری شدن است. و تصویر 8 بیتی نهایی آن چون دیگر به ویرایش نیاز ندارد از این خطر مصون است. اما اگر دوربین خود تصویر را به JPEG تبدیل كند و ویرایشها در این فرمت انجام شود ، بعلت قلت اطلاعات موجود در قسمتهای مختلف آن( بخصوص استپهای پایین روشنایی)، بشدت در معرض پوستری شدن است.
نتیجه دوم: اگر از پله اول در هنگام تهیه عكس بخوبی استفاده نشود، نیمی از اطلاعات تصویر ازدست می‌رود. چرا كه دوربین نیمی از اطلاعات تصویر را در اولین پله روشنایی تصویر قرار میدهد. چگونه از این پله اول بیشترین استفاده را ببریم؟
برای اینكار تنها راه حل استفاده از هیستوگرام حین عكاسی است. در هنگام تهیه عكس بایستی نمودار هیستوگرام را بسمت راست متمایل كنیم. قسمت راست هیستوگرام مناطق پرنور تصویر را نشان میدهد بنابراین با اینكار خطر اور اكسپوز را نیز زیاد كرده ایم. در عمل بایستی نمودار را به سمت راست متمایل كنیم و در ضمن مراقب اوراكسپوز شدن نیز باشیم. با اینكار بیشترین نواحی تصویر را در مناطقی قرار داده ایم كه دوربین حداكثر اطلاعات را در آن نواحی ذخیره میكند (مثلا در دو ناحیه اول روشن، مجموعا 1024+512=1536 سطح قرار میگیرد كه به نسبت كل 4096 عدد بزرگی است). هر چقدر نواحی بیشتری از تصویر را در پله‌های روشن تصویر قرار دهیم، حجم اطلاعاتی موجود در این نواحی بیشتر خواهد شد. البته با اینكار نواحی سایه تصویر نیز ( به نسبت یك نورسنجی نرمال) تاریكتر خواهند شد كه براحتی می‌توان آنها را با ویرایشهای Level و Brightness اصلاح نمود.

این بحث ادامه دارد....