Georgian Bay - paisagem de verão
Mudando como as fotos são tiradas
Nos últimos anos, vários fabricantes produziram câmeras capazes de produzir imagens de alta resolução por meio de uma tecnologia chamada Sensor-Shift Technology. Esta tecnologia tornou-se possível com o advento da estabilização da imagem corporal (IBIS). Os designers de câmeras usaram o IBIS como uma forma de obter aumentos incríveis na resolução da imagem ou para melhorar as informações de cor das imagens tiradas.
Existem vários nomes para esta tecnologia, incluindo modo de alta resolução, sistema de resolução de deslocamento de pixel, modo de disparo múltiplo de deslocamento de pixel ou os nomes mais genéricos de deslocamento de pixel / deslocamento de sensor, mas no final, os conceitos por trás dessa tecnologia o mesmo. Várias imagens da mesma exibição são tiradas de forma que as imagens sejam empilhadas e mescladas para criar uma imagem única, geralmente grande e de alta resolução.
Existem pontos fortes e fracos dessa nova tecnologia e entender como ela funciona pode ajudá-lo a criar imagens melhores se você tiver uma câmera capaz de fazer isso.
NOTA: Como os sites usam imagens de resolução mais baixa, as imagens usadas neste artigo foram reduzidas e modificadas para simular as diferenças entre as imagens de alta resolução e a saída padrão das câmeras. Ao olhar para as imagens por completo, as imagens parecem semelhantes, mas quando você se aproxima dos detalhes nas imagens é que você começa a ver as diferenças.
Gerbera em ambientes fechados, resolução regular (20 MP) Olympus OMD EM 1 Mark II
Gerbera margaridas dentro de casa, alta resolução (50MP) Olympus OMD EM 1 Mark II
Muitas abordagens para imagens de deslocamento do sensor
A captura de imagem com deslocamento do sensor foi transformada de caras câmeras especiais para se tornar um recurso cada vez mais disponível em câmeras mais novas e orientadas para resolução. Hoje, além do monstro H6D-400c da Hasselblad (imagens de 400 megapixels), há ofertas da Olympus, Pentax, Sony e Panasonic.
Essas versões geralmente usam a mesma abordagem conceitual, mas a preços muito mais acessíveis.
Movimento de deslocamento do sensor
Quem usa o Sensor-Shift?
Independentemente do fabricante, a ação básica de captura de imagem por deslocamento do sensor permanece a mesma. Tire várias imagens, mas mova o sensor da câmera ligeiramente para cada imagem para capturar mais dados de imagem e, em seguida, coloque a imagem junto.
Movendo o sensor, os dados de cores da imagem são aprimorados, permitindo que mais detalhes sejam resolvidos, superando os problemas inerentes com photosites de cores específicas. Ignorando o Hasselblad, os sistemas que usam essa tecnologia incluem câmeras como Olympus OM-D E-M1 Mark II (Micro Quatro Terços), Pentax K-1 Mark II DSLR, Sony a7R III e Panasonic Lumix DC-G9 (Micro Quatro terços) embora existam outros dos mesmos fabricantes.
Três dessas linhas são câmeras sem espelho, sendo a Pentax um sensor de colheita DSLR. É interessante notar que as câmeras Panasonic / Olympus adotam uma abordagem e a Pentax / Sony adotam uma abordagem diferente para os mesmos conceitos.
Os sistemas Olympus / Panasonic usam uma abordagem que produz imagens de alta resolução muito grandes, enquanto os sistemas Pentax e Sony usam o deslocamento do sensor para melhorar as informações de cores de imagens do mesmo tamanho. Os sistemas Pentax e Sony também permitem a separação das imagens individuais deslocadas pelo sensor, enquanto a Olympus e a Panasonic combinam as imagens empilhadas em uma única fotografia.
Olympus OMD EM5 Mark II possui a tecnologia de deslocamento do sensor.
Como funciona a tecnologia de sensor?
Para entender como a tecnologia de mudança de sensor funciona, você também precisa entender como um sensor geralmente funciona em uma escala muito pequena. Nos bons velhos tempos da fotografia com filme, as câmeras usavam filme sensível à luz para registrar imagens. As câmeras digitais usam uma abordagem muito diferente para registrar a luz.
As câmeras digitais usam fotodiodos sensíveis à luz para registrar a luz que atinge o sensor. Na maioria das câmeras digitais, cada fotodiodo possui um filtro de cor específico (vermelho, verde ou azul), formando um photosite. Esses photosites são organizados para permitir que a luz seja mesclada para ver a cor da imagem que chega ao sensor.
Os photosites vermelho, verde e azul em um sensor são geralmente organizados em um padrão específico conhecido como array Bayer (também conhecido como matriz Bayer, filtro). Existem também outras configurações, como o sensor Fuji X-Trans (usado em vários de seus modelos de câmeras) ou Sigma que usa um sensor Foveon.
Com um arranjo Bayer, há duas vezes mais photosites verdes do que vermelho ou azul porque a visão humana está mais afinada para resolver detalhes em verde. Esse arranjo geralmente funciona bem, mas se você pensar sobre isso, em uma imagem, um pixel de cor é criado pela combinação desses photosites.
O sensor não sabe quanto vermelho existe em um local de sensor verde ou em um local de sensor azul, portanto, a interpolação é necessária. Isso pode criar alguns artefatos nas fotografias se você olhar bem de perto e tende a significar que as imagens RAW têm um foco ligeiramente suave. Todas as imagens RAW precisam de um pouco de nitidez no pós-processamento (o verde, o vermelho e o azul para um pixel são misturados).
Padrão Bayer de photosites
Sensores estáticos
Em uma câmera normal sem IBIS, cada photosite registra apenas a luz de uma cor naquele ponto, portanto, os dados que ele registra são tecnicamente incompletos. É como um balde que coleta apenas a luz de uma determinada cor. Um cluster de baldes de luz no padrão Bayer é usado para criar um único pixel na imagem digital, mas dentro desse pixel, há dois baldes verdes, um azul e um vermelho.
Para fundir a imagem e colocar uma única cor naquele pixel, os sinais do aglomerado de fotodiodos são resolvidos juntos. Os dados coletados são interpolados por meio de um algoritmo de des Mosaico na câmera (jpeg.webp) ou em um computador (a partir de uma imagem RAW), um processo que atribui valores para todas as três cores para cada photosite com base nos valores coletivos registrados por photosites vizinhos .
As cores resultantes são emitidas como uma grade de pixels e uma fotografia digital é criada. Em parte, é por isso que as imagens RAW têm um foco um pouco mais suave e precisam ser aprimoradas no fluxo de trabalho de pós-produção.
Sensores Móveis
IBIS significa que os sensores agora se movem levemente para se ajustar aos movimentos sutis de uma câmera para manter a imagem estável. Alguns fabricantes afirmam que seus sistemas são capazes de estabilizar o sensor e / ou combinação de lentes por um equivalente a 6,5 pontos.
Mover o sensor permite que todos os photosites coloridos registrem os dados de cada localização no sensor.
Esta estabilização é realizada por micro ajustes da posição do sensor. Para imagens com deslocamento de sensor, esses mesmos micro ajustes são usados para ter cada photosite exposto à luz da gravação de imagem única. Em essência, o sensor é movido não para se ajustar a perturbações externas, mas para que cada parte de uma imagem contenha informações coloridas.
Photosites em vez de pixels
Você deve ter notado o termo photosites em vez de pixels. As câmeras são frequentemente avaliadas por seus megapixels como uma medida de seu poder de resolução, mas isso é confuso porque as câmeras não têm pixels, apenas photosites.
Os pixels estão na imagem produzida quando os dados do sensor são processados. Mesmo o termo “deslocamento de pixel”, que às vezes é usado, é enganoso. Pixels não se movem, são os sensores que possuem photosites neles que se movem.
Na captura de imagem única, cada photosite registra dados para luz vermelha, verde ou azul. Esses dados são interpolados por um computador para que cada pixel na fotografia digital resultante tenha um valor para todas as três cores.
Sensores de deslocamento
Câmeras de deslocamento de sensor tentam reduzir a dependência de interpolação, capturando dados de cor para vermelho, verde e azul para cada pixel resultante movendo fisicamente o sensor da câmera. Considere um quadrado de 2 × 2 pixels tirado de uma fotografia digital.
A captura digital convencional usando um array Bayer registrará dados de quatro photosites: dois verdes, um azul e um vermelho. Tecnicamente, isso significa que faltam dados para a luz azul e vermelha nos photosites verdes, dados verdes e vermelhos nos photosites azuis e azuis e verdes nos photosites vermelhos. Para corrigir esse problema, os valores de cor ausentes para cada local serão determinados durante o processo de interpolação.
Mas e se você não precisasse adivinhar? E se você pudesse ter a cor real (vermelho, azul e verde) para cada photosite? Este é o conceito por trás da tecnologia de mudança de sensor.
Uma imagem de resolução normal.
Mergulho Mais Profundo
Considere um quadrado de 2 × 2 pixels em uma fotografia digital que é criada usando a tecnologia de deslocamento de pixel. A primeira foto começa normalmente com os dados registrados dos quatro photosites. No entanto, agora a câmera muda o sensor para mover os photosites ao redor e tira a mesma foto novamente, mas com um photosite diferente.
Repita esse processo para que todos os photosites tenham toda a luz para cada ponto exato no sensor. Durante este processo, dados de luz de quatro photosites (dois verdes, um vermelho, um azul) foram adquiridos para cada pixel, resultando em melhores valores de cor para cada local e menos necessidade de interpolação (suposição educada).
Uma imagem de alta resolução com o mesmo ISO, abertura e velocidade do obturador.
A abordagem Sony e Pentax
O Pixel Shift Multi Shooting Mode da Sony e o Pixel Shifting Resolution System da Pentax operam dessa maneira. É importante observar que o uso desses modos não aumenta o número total de pixels em sua imagem final. As dimensões dos arquivos resultantes permanecem as mesmas, mas a precisão e os detalhes das cores são aprimorados.
A Sony e a Pentax tiraram quatro imagens e moveram um photosite completo por imagem para criar uma única imagem. Na verdade, trata-se simplesmente de melhorar as informações sobre as cores da imagem.
A abordagem Olympus e Panasonic
O modo de alta resolução das câmeras Panasonic e Olympus, que usam sensores Micro Four Thirds, tem uma abordagem um pouco mais sutil, combinando oito exposições tiradas ½ pixel uma da outra. Ao contrário da Sony e da Pentax, isso aumenta significativamente o número de pixels na imagem resultante.
Com um sensor de 20 megapixels, você obtém uma imagem RAW de 50-80 megapixels. Existe apenas uma única imagem sem capacidade de acessar as imagens individuais de uma sequência.
Quais são as vantagens de usar o Sensor-Shift?
Usar a tecnologia de mudança de sensor tem várias vantagens. Tirando várias imagens, sabendo as informações de cor para cada local de photosite e aumentando a resolução, você realiza três coisas principais. Você diminui o ruído, reduz o moiré e aumenta a resolução geral das imagens.
Ruído e resolução aprimorada
Ao tirar várias imagens com uma mudança sutil na posição do sensor, a resolução da imagem aumenta, mas o mesmo acontece com as informações de cor nas imagens. Isso permite que imagens semelhantes possibilitem um detalhamento maior na imagem com cores mais suaves, menos ruído e melhores detalhes.
Uma imagem de resolução normal.
Uma imagem de alta resolução.
Cortado em uma imagem de resolução normal, você começa a ver o ruído aparecendo como granulação e variação de cor.
Aqui está o mesmo corte na versão de alta resolução, a cor e os detalhes são melhores com menos ruído.
Menos moiré
Moiré é a aparência de padrões de ruído ou artefato que aparecem em imagens com padrões regulares rígidos. Sensores mais novos tendem a ter menos problemas com o Moiré do que no passado, mas ainda aparecerá em algumas imagens.
A causa do moiré tende a estar relacionada aos padrões apertados sendo gravados e a câmera ter problemas para resolver o padrão porque está tendo problemas com os padrões de fotossítio do sensor. As informações de cor para os photosites Vermelho, Verde e Azul têm problemas com bordas nesses padrões justos porque nem todas as cores de um único local são registradas.
Com a mudança do sensor, todas as cores de cada local estão lá, então o moiré tende a desaparecer.
Imagem de resolução normal.
Imagem de alta resolução com área de corte destacada
A área cortada na imagem de resolução padrão - ruído começando a aparecer (os riscos no papel estavam lá antes).
A imagem de alta resolução tem menos ruído e mais detalhes.
Então, por que não usar isso para todas as imagens?
Bem, o principal motivo é que você tem que tirar várias imagens de uma única cena. Isso significa que isso realmente não funciona bem para assuntos em movimento. O processo requer, no mínimo, quatro vezes o tempo de exposição da captura de uma única imagem. Isso se traduz em quatro oportunidades para uma parte de sua composição e / ou sua câmera se mover durante a captura da imagem, degradando a qualidade da imagem.
Tais restrições limitam a aplicação da tecnologia à fotografia de natureza morta e paisagem (estática). Qualquer movimento na cena que está sendo capturada criará uma área borrada ou pixelada. Este é um problema para fotografia de paisagem se houver um vento movendo plantas ou nuvens, bem como áreas onde há água corrente.
Isso também significa que, normalmente, você precisa ser muito estável e usar um tripé, embora haja algumas intenções claras dos fabricantes de disponibilizar versões que permitirão a captura da câmera com a mão (a Pentax tem esse recurso).
Imagem de alta resolução filmada em um tripé.
Artefatos de movimento são visíveis quando vistos mais de perto.
Peculiaridades de alguns dos sistemas
Como a tecnologia de mudança de sensor foi implementada de maneiras diferentes e dependendo do sistema usado, os problemas são um pouco diferentes. A principal peculiaridade é que geralmente você precisa de um tripé, então nada de corrida e arma.
O sistema Sony tem outras limitações de que você não pode ver a imagem até processar as quatro imagens separadas juntas. Isso significa que você não pode revisar sua imagem resolvida na câmera. Além disso, devido à alta contagem de pixels no A7R mark III, qualquer movimento sutil do tripé é particularmente perceptível na imagem resultante. Para editar as imagens, você também precisa usar um software proprietário da Sony para mesclar as imagens.
Pentax tem alguns recursos interessantes. Usar o aplicativo de software que vem com a câmera permite endereçar o movimento usando um algoritmo dentro do software para remover artefatos de movimento. Isso funciona melhor do que o software comumente usado para manipulação de imagens, como o Adobe.
O sistema Olympus existe há algum tempo e na iteração mais recente da Olympus OMD EM1 Mark II, qualquer movimento detectado terá os pixels afetados substituídos por partes de uma das imagens de resolução regular única em áreas de movimento. Isso cria uma resolução irregular, mas torna a imagem melhor para coisas como o vento. Também apresenta limitações, especialmente se houver muito movimento. Freqüentemente, as imagens parecem um pouco pixeladas.
Imagem de resolução padrão de uma árvore - tudo é nítido.
Uma imagem de alta resolução da mesma árvore, mas estava ventando… A área recortada é mostrada na caixa amarela.
Área recortada expandida - o movimento do vento gerou alguns artefatos na imagem.
Limitações
O maior desafio enfrentado pela captura de imagem com deslocamento do sensor são os assuntos em movimento. Além disso, tentar emparelhar um estroboscópio com uma câmera usando a captura de imagem com deslocamento de pixel pode ser complicado pela velocidade de captura da imagem, limitações de reciclagem do flash e problemas gerais de compatibilidade. Os fabricantes estão cientes desses problemas e estão trabalhando para resolvê-los.
No geral, a tecnologia só vai ficar melhor
Mais e mais sistemas estão usando algoritmos para produzir essas imagens de alta resolução. À medida que a tecnologia amadurece, as implementações obterão resultados cada vez melhores, potencialmente capazes de lidar com o movimento e as condições do dispositivo portátil.
A vantagem para os fabricantes é que imagens de melhor qualidade são produzidas sem a necessidade de sensores de alta densidade de pixels realmente caros (mais baratos). As vantagens para o usuário são que as imagens podem ter melhores informações de ruído e cores para melhores resultados finais.
Feliz caça para aquela imagem de alta resolução perfeita!