DIGITREND, 3. RÉSZ

Van egy immár 150 évnél is idősebb, a korszerű elektronika és a számítástechnika eszközparkjával is felvértezett, kiforrott ezüstalapú analóg fényképészeti technológia. És van egy kiskorú testvére (más anyától vagy apától?) amit digitális fotótechnikának (képalkotásnak?) nevezünk.

Természetes dolog, hogy ezeket összehasonlítjuk, és keressük, hogy miben jobb az egyik a másiknál. Ez rendjén való. A probléma inkább csak akkor merül fel, ha egyszerűen az egyiket szeretnénk kikiáltani egyértelműen (a leg)jobbnak.

Sokan ezt bátran meg is teszik, miközben arról beszélnek, hogy a film felbontása (feloldóképessége) – ha nem sokkal – még jobb, a színvisszaadása pedig ma még határozottan gazdagabb, mint a képérzékelő lapkák ebbéli mutatói. Márpedig általában ez a fotográfia két legfontosabb műszaki paramétere. Egyértelmű, hogy a gyakorlatban a digitális technológia sok mindenben (azonnali ellenőrzés lehetősége, rugalmas képfeldolgozás stb.) utolérhetetlen az ezüstalapú technológia számára.

Vessünk néhány összehasonlító jellegű pillantást e két paraméter jelenlegi állapotára. Vizsgálódásunk a 35 mm-es cserélhető objektíves (SLR) fényképezőgépek szolgáltatásaira, pontosabban a 24x36 mm-es filmkocka élességbeli, illetve színbeli képességeire épül.

Talán nem szorul magyarázatra, hogy a fotográfiai kép részletgazdagsága és élessége a képet rajzoló objektív és a képet felfogó (rögzítő) anyag (film, CCD/CMOS) feloldóképességétől függ. Feloldóképességen a fényérzékeny rétegnek (az objektívnek) azt a tulajdonságát értjük, hogy mennyire képes finom, vonalszerű részletek visszaadására. Mértéke az egy milliméterre eső vonalak száma, amelyek még szétválaszthatóan észlelhetők. Számszerűen ezt vonalpár per milliméterben szokás megadni: a milliméterenként 100 vonal megkülönböztetésére képes anyag felbontása 50 vp/mm.

Ha egy átlagos film felbontása 60 vo-nalpár/mm, akkor az azt jelenti, hogy milliméterenként 120 képpont (ezüstszemcse) megkülönböztetésére képes, azaz a 24x36 mm-es filmfelületen 12 441 600 elvi képpont van. Ez „digitálisba” áttéve egy 12 MB-os képérzékelő lapkának felel meg. Mint tudjuk, vannak már ilyen CCD- illetve CMOS-lapkák ( pl. Kodak DCS Pro 14n ).

Ez persze egy átlagos filmnyersanyag felbontása. Ha csak az elmúlt időszak két új fekete-fehér filmnyersanyagát tesszük vizsgálódásaink tárgyává, máris megváltozik az a benyomásunk, hogy a két – azaz az ezüst- illetve a szilícium-alapú – technológia máris azonos technikai paraméterekkel bír, legalábbis ami a felbontást illeti.

Nézzük a két újabb fejlesztésű fekete-fehér film paramétereit:

Gigabitfilm ISO 40 720 vonalpár/mm

Rollei R3 ISO 25–6400 300 vonalpár/mm (ISO 25-nél)

Azt hiszem, „kicsit” megváltozik korábbi elképzelésünk, e két nyersanyag „digitális megfeleltetése” így fest:

„Gigabitfilm”-lapka 34 560 x 51 840 = 1 791 590 400

„Rollei R3”-lapka 14 400 x 21 600 = 311 040 000

Ezeket az elvi felbontási értékeket látva nyilván az az első kérdésünk: van-e ilyen felbontóképességű objektív? Természetesen egyetlen szaküzlet polcán sem találunk ilyet. Ez nem is csoda, hiszen reálisan 250 vonalpár/mm-nél magasabb felbontású anyaghoz – minthogy nem volt ilyen a közhasználatban – nem terveztek objektívet. Igaz, néhány középformátumhoz tervezett objektív (pl. Superachromat 5,6/250, Distagon 5,6/60, Biogon 4,5/38) felbontása e körül az érték körül mozog.

Az új Zeiss Ikon kisfilmes fényképezőgéphez (nem SLR!) a Carl Zeiss által tervezett új, ZM-jelű objektív-család felbontása már túllépi ezt az értéket is. A Gigabitfilmmel és ezen objektívek prototípusaival végzett mérések – eddig közforgalomban soha nem látott – 400 vonalpár/mm felbontási értéket mutattak.

A Carl Zeiss a múlt év végén, immár a ZM objektív-családdal való tesztelés után (?) a következő nyersanyag felbontási táblázatot tette közzé a Camera Lens News-ban:

Kodak Supra 800 80 vonalpár/mm

Maco Orto PO 100 80 vp/mm

Kodak Tech Pan 140 vp/mm

Kodak Supra 400 100 vp/mm

Fuji Neopan Acros 100 160 vp/mm

Kodak színes negatívok 100 160 vp/mm

Fujichrome Velvia 100F 170 vp/mm

Gigabitfilm 400 vp/mm

A Gigabitfilm 400 vp/mm-es felbontását nyilván úgy kell értelmeznünk, hogy pillanatnyilag nincs „jobban rajzoló” objektív a piacon, azaz a film gyártójának a laboratóriumi mérései még igazak is lehetnek (720 vp/mm), akkor is, ha ma még nem áll módunkban élni ezzel a képességgel.

Nézzük, mi újság a színekkel! A táblázatból a Fujichrome Velvia legmagasabb felbontású, 170 vp/mm képességével 8 160 x 12 240 = 99 878 400 elvi felbontású képet kaphatunk. És ezt természetesen mindhárom (RGB) színösszetevőben, azaz tulajdonképpen 3x100 MB-os felbontási értékű ez a diakép. Ez egy „kicsit” jobb érték, mint amit a jelenleg gyártott CCD/CMOS lapkáink ebben a méretben tudnak. Ezt a felbontási értéket a Sony által megcélzott 2,2 mikronos oldalú pixelekkel (lásd: Fotóművészet 2004/5-6) lehetne elérni, sőt meghaladni; hiszen egy 24x36-os ilyen lapka 150 MB-os lehetne – ha sikerülne ebben a méretben gyártani.

A (mostani ismereteink szerinti) határértékek területén állunk, ahol a képpontonkénti teljes (RGB) színinformáció a rendelkezésünkre áll, hiszen a színes filmnyersanyagok felépítésükből adódóan minden képponthoz pontos RGB adatokat őriznek a háromrétegű emulzióban. Nem így a képérzékelő lapka, amely önmagában csak egy fekete-fehér filmnek felel meg.

Az igazi megoldást a háromrétegű képérzékelő lapka jelentené. Van is ilyen, a Foveon X3-as lapkája, de gyártástechnológiája felbontásban ma még nem tudja megközelíteni a hagyományos lapkák ebbéli technikai paramétereit. A színek „előállításához” marad az úgynevezett mozaik-szűrős megoldás. Lehetne a videó kamkor-derek mintájára 3 darab CCD-t használni, de fényképezőgéphez ez nem vált be.

Az egylapkás kamerák „színgenerálásának” legegyszerűbb megvalósítása az ún. Bayer mozaik-szűrő-elrendezésből interpolációs (algoritmus) lépésekből születik. A CCD/CMOS sajátosságaiból következően egy képpont, pixel érzékeli az adott hely árnyalati terjedelmét, de csak egy színre: kékre, zöldre vagy vörösre. Egy ilyen képfelületen a pontosan rögzített (kiolvasható) színek száma így alakul:

50 % pontos zöld (G) érték

25 % pontos kék (B) érték

25 % pontos vörös (R) érték.

Egy 4x4 pixeles lapkát négy-négy vörös (R) és kék (B) szűrőből valamint nyolc zöld (G) szűrőből álló szűrőrács fedi. Az egyes pixeleken a kívánatos három-három (RGB) képadatból mindig csak egy a pontos (kiolvasható) adat. A meglévő hiteles adat mellé a hiányzó kettőt a pixel 3x3-as (9 mezős felosztás) környezetéből a feldolgozó szoftver az ábrán látható módon „számolja” ki. Ez persze csak az egyik – talán a legegyszerűbb algoritmus erre a célra – interpolációs számolási mód.

Egy algoritmusról akkor mondjuk, hogy alkalmazható valamely speciális feladat megoldására, a mi esetünkben a hiányzó színértékek kiszámolására, ha véges számú lépésben (a mi esetünkben rendkívül rövid idő alatt) elvezet e probléma legalábbis kielégítő pontosságú megoldásához.

A legalsó képen egy másik lehetséges közelítési (számolási) módot szemléltetünk, ahol a valódi kék és vörös értékekhez nem a 3x3-as mező négy zöld-érték számtani közepét „rendeli” az algoritmus, hanem a legalacsonyabb értékűt.

Nagyon sok variáció választható, a lényeg persze az, hogy a „számolási” művelet gyorsan elvégezhető legyen, és szemünk (agyunk) becsapása – mert hát itt igazából ez történik – ne legyen észrevehető.

Végezetül: arra a kérdésre, hogy a digitális fotózás mennyit ment át a valóságból az „örökkévalóság”-ba, nem igazán válaszolható meg. Talán eleget!

Rák József