Guide

Om bildebrikker

Overblikk

I denne artikkelen har vi forsøkt å gi et bilde av hva en bildebrikke er, og hvordan den fungerer. Vi ser også på noen andre aspekter ved digitale bilder. Hvis du har kommentarer til artikkelen, kan du sende dem til johan@akam.no, så kan vi eventuelt supplere eller omskrive det som måtte stå skrevet her.

En bildebrikke kan beskrives som digital film. Vanlige ruller med 135-film, som er den mest vanlige, inneholder tynne remser med film. Film forklares enklest ved å si at det er et tynt materiale som er følsomt for lys. Objektivet i et kamera formidler det som er foran objektivet til en bildebrikke eller film, -man får altså en registrering av hva som er foran kamera, lagret enten digitalt eller analogt.

Flaten som har som oppgave å registrere bildet, består av mange små punkter. Dette gjelder for både film og digitale bildebrikker. Hvert punkt er lysfølsomt, og registrerer mengden lys som treffer det bestemte punktet. Når man snakker om bildebrikker sier man ofte at den består av mange fotodioder, og når man snakker om film sier man korn. Hvis man hadde laget enorme forstørrelser tatt med film og digitalt ville man sett en hovedforskjell; piksler på en bildebrikke er organisert i rekker, mens korn på film er slumpmessig lagt ut i forhold til hverandre. Mange er av den oppfatning at når man begynner å se de enkelte punktene i bilder som er forstørret opp, så gir oppblåst film et bedre resultat nettopp på grunn av dette. Ved normale forstørrelser fra dagens digitalkameraer er det ikke mulig å se noen piksler før man beveger seg over A3 i utskrift. En annen forskjell mellom fotodioder og korn er at korn er runde, og at piksler er firkantede.

 

Bildebrikkers oppbygning

Som nevnt, er bildebrikker oppbygget av punkter som sitter ved siden av hverandre. Jo flere punkter, desto bedre er evnen til å gi et godt resultat av det objektivet formidler til bildebrikken.

I denne illustrasjonen er det lett å se forskjellen på en A tegnet med henholdsvis få og mange piksler. Verdt å merke seg er at man ikke ser noen piksler i den horisontale streken i bokstaven A, -dette fordi pikslene i en CCD går horisontalt og vertikalt. Det ser ikke ut til å være et spesielt stort kvalitetstap når man ser på bokstaven H, fordi den bare består av horisontale og vertikale linjer.

Hver CCD har altså en rad med horisontale og vertikale punkter som er lysfølsomme. Lys som treffer et punkt registreres ved at fotodioden sender en ladning strøm til kameraets interne prosessor. Verdien som fotodioden sender er en analog verdi, som kameraet omgjør til en digital verdi. CCD-brikken har ingen evne til å se forskjell på farver, men farver har forskjellig lysintensitet. En bildebrikke bruker et filter foran hver fotodiode som slipper gjennom en bestemt farve lys til fotodioden på bildebrikken. Hvis det er mye rødt i bildet, slippes mye lys gjennom de røde filterne, mens det slippes mindre lys gjennom de blå filtrene. Du kan se oppbygningen av et filter ved å ta et raw bilde (forutsatt at kameraet ditt har mulighet til det) fra kameraet ditt inn i Photoshop eller en egnet konverter, og se på bildet i en slik størrelse at du kan se hver enkelt piksel. Da vil du se at det er 50% grønne piksler (fordi øyet er mer følsomt for grønt), 25% blå piksler og 25% røde piksler. Dette filteret, og organiseringen av farvene, refereres ofte til som Bayer RGB filter. Kameraet har i sin interne prosessering informasjon om at lysintensitetsverdien fra et punkt, gjelder for en farve, -dette er årsaken til at du ser farver i raw bildet.

Et raw bilde er ubehandlet av kameraet, og raw konverteren, enten i Photoshop eller en annen programvare, benytter de tre farvene til å lage et bredere farvespekter. Bruk av disse tre farvene for å lage hele farvespekteret er sikkert ikke nytt for deg. Når du gikk på barneskolen, blandet du noen farver for å få andre farver. Hvis du er såpass gammel at du husker de første farge-TV apparatene på markedet husker du kanskje at de ofte hadde en logo på seg med et rødt, et blått og et grønt felt. Dette skyldes at TV'er og også vanlige CRT skjermer bruker disse tre farvene for å gjengi hele farvespekteret. Farvene er ofte referert til som RGB (Red Green Blue).

Hva med CMYK ?

Printere og avispresser benytter farvespekteret CMYK (Cyan Magenta Yellow Black) for å gjengi farvespekteret. CMYK brukes f.eks. i blekkskrivere. Dette skal vi ikke gå nærmere inn på, men kort forklart benyttes farvene i CMYK som et filter til hvitt lys (som kommer fra papiret det printes på). I praksis er CMYK som RGB, bare for papir.

3CCD og X3 ?

Du har sikkert sett at enkelte videokamera har påskriften 3CCD. Disse kameraene benytter en annen metode enn bayerfilter for å generere RGB farvene for digitale bilder. 3CCD systemet benytter et prisme, som deler lyset i tre, og sender det til hver sin CCD-brikke. På denne måten taes 3 farver opp for hver piksel som er oppgitt i kameraets oppløsningsevne.

Denne typen CCD oppbygning vil man trolig aldri se i et digitalt fotoapparat for forbuker eller pressemarkedet, fordi andre løsninger gir tilsvarende kvalitet. 3CCD teknologi benyttes i mange videokamera. 3CCD gir ofte bedre bilder i lite lys, fordi fotodiodene som regel er større, og derfor også mer følsomme. Jevnt over renere bilder, med mindre støy er resultatet. 3CCD kameraet Sony PD-150P er et godt eksempel på et kamera som har gode egenskaper i under vanskelige lysforhold.

Den seneste teknologien som lager tre farver pr. piksel heter X3. Firmaet Foveon presenterte sin sensor i Sigmas SD9 kamera for en tid tilbake. Brikken hadde 3.3 millioner piksler, men registrerte altså tre farver pr. piksel, og ble derfor markedsført som et kamera med 10 millioner piksler, noe som i og for seg var korrekt hvis du tok alle pikslene og spredde dem utover i et bayermønster.

Det nye SD10, selges som et 10 Megapikslerskamera, men er av anmeldere blitt omtalt som et kamera som konkurrerer med tilsvarende 6 Megapikslerskamera.

LCD og DLP.

Bilder har også i lang tid blitt projisert med tre farver, i LCD prosjektører. Enkelte LCD prosjektører bruker tre LCD (RGB) brikker som sender lyset til samme punkt på en skjerm, for å lage alle farvene, mens mindre løsninger bruker tre filtre etterhverandre mellom pæra i prosjektøren, og objektivet som projiserer bildet til skjermen.

DLP er LCD systemets erstatter. Første utgave av DLP systemet benyttet et RGB hjul som spant mellom lampa og DLP speilet som sendte bilder til lerretet. De senere utgavene bruker hjul som har dobbelt opp med RGB, dvs RGBRGB. Dette har de gjort for å øke frekvensen på bildene som sendes til øyet. Dette ble gjort fordi enkelte personer klarte å fange opp at bildene fra en DLP prosjektør var røde grønne og røde, og fikk en slags regnbueeffekt når de så på film. DLP teknikken med et farvehjul har også blitt benyttet banklengs, dvs. med et hjul som snurrer mellom objektiv og bildebrikke, og så gjør bildebrikken et opptak med grønt filter, et med rødt, og et med blått.

 

ICX456

Sony lanserte for ikke så lenge tilbake, en ny CCD-brikke, ICX456, som ikke bare skulle levere 8 Megapikslers oppløsning, men som også introduserte en fjerde farve for å skulle kunne skape mer virkelighetstro bilder. Brikken avviker fra vanlige bildebrikker ved at den ikke benytter det konvensjonelle RGB filteret, men et egenutviklet filter fra Sony. Forskjellen fra Bayer RGB til Sony RGBE er farven "Emerald" som er lagt til, og erstatter halvparten av de grønne punktene i RGB filteret.

"Emerald" er en annen nyanse av grønt. Sony mener dette skal gi mer korrekte farver enn bruk av kun RGB. Dette kan høres rart ut, når man bruker RGB i LCD-projektorer, TV-apparater, film osv. Det er likevel ingen revolusjon innenfor området farvegjengivelse, -å skulle benytte noe annet enn RGB.

Fuji har lenge vært på markedet med sitt system, benyttet i film, kalt 4th colour layer. Film benytter vanligvis tre farver til å gjengi hele farvespekteret, men i noen av Fujis filmer er det fire, istedetfor tre lag med farver. Også i fujis løsning er det farven grønn det arbeides med, og fuji hevder det spesielt er skyggepartiene av grønt som er vanskelige å reprodusere.

Teknologien ble varmt mottatt når den ble lansert for fem år siden, og mange fotografer sier blandt annet at filmer med denne teknologien er blandt de aller beste all-round filmene på markedet. Teknologien hevder også å gi bedre "hvitbalanse" under fluoriserende belysning som f.eks. lysrør.

FujiFilm lager selv CCD-brikker som kun benytter det tradisjonelle RGB systemet for å lage hele farvespekteret, en fjerde farve er heller ikke benyttet av Fuji's nylig lanserte Super-CCD SR og HR brikker.

Historikk, fremtidig utvikling.

Har du jaktet på det rette digitalkameraet har du garantert hørt om CCD, og kanskje også om CMOS. Begge begrepene forteller om forskjellige teknologier som benyttes i bildebrikker i dagens kamera. CCD er langt på vei den vanligste typen, mens CMOS benyttes i de aller billigste digitalkameraene, samt i Canons DSLR-kamera. Hva kan vi forvente oss framover fra denne type teknologi ?

Bildebrikker har hatt en rask utvikling de seneste årene, og blir hver dag mer tilgjengelig. Et eksempel på det er bildemobilen, som nå ser ut til å ha blitt uventet populær. De store kameraprodusentene, begynte tidlig i 1996 å levere digitalkameraer for forbrukerne, slik vi kjenner dem i dag. Canon lanserte sitt Powershot 600, med en bildebrikke som leverte filer på 832 x 608 piksler. De andre aktørene fulgte tett på, og i 1997 leverte Fuji et kamera med 1.3 Megapiksler, og året etter var de på banen med et kamera som hadde 2.16 Megapiksler. Siden den gang har oppløsningen på bildebrikken mer enn doblet seg hvert år, i fjor annonserte Kodak et kamera med hele 14 Megapiksler.

Majoriteten av bildebrikker i digitale kamera har vært såkalte CCD brikker. Canon er en av produsentene som har benyttet en annen teknologi, kalt CMOS, som den første forbrukerorienterte digitale speilrefleksen EOS 300D. Forskjellene mellom CCD og CMOS relaterer seg i hovedsak til hvordan brikkene er bygget opp, -de har stort sett jevngode egenskaper når det kommer til å lage bilder. En av de store forskjellene er at CMOS bruker betraktelig mindre strøm enn CCD. Nikon har også utviklet en slags hybrid mellom CCD og CMOS, som de har kalt LBCAST. Fuji bruker sitt eget system, som ikke har runde piksler, men åttekantige piksler, og nå også en liten piksel og en stor piksel ved siden av hverandre. Deres design kalles Super CCD, -et design som har vist seg å være mest vellykket i større bildebrikker, som den som finnes i Fuji S2Pro. En av de gode egenskapene til S2Pro er at den produserer svært lite støy ved høye ISO sammenliknet med konkurrentene, og nettopp støy er et område som også Nikon ønsker å forbedre med sin nye teknologi. Fuji har alt lansert kameraer som benytter to fotodioder, en med lav lysfølsomhet, og en med høy, -for å forbedre dynamikken i bildene. Mangel på dynamikk har vært et problem ved bilder tatt på høyere ISO. Andre produsenter kommer garrantert til å følge etter med sine egne teknologier, og kvaliteten på filene man får vil garrantert bli bedre.

Etterhvert som man har begynt å få mange nok punkter i filene fra digitalkamera, har produsenter begynt å arbeide med andre områder som støy, skarphet, farvegjengivelse, hurtighet, størrelse og strømforbruk. For forbrukermarkedet kan man kanskje spekulere i om man etterhvert begynner å nå toppen når det gjelder antall piksler i et bilde. En seksmegapikslers bildefil gir som oftest gode resultater ved print i størrelse A3. Det er spørs om vi vil se noen økning her, da behovet heller er høyere kvalitet, som forbedret dynamisk omfang, lavere støy, og mindre artefakter i bildene fra komprimering. Etterhvert vil man kanskje se den nye kompresjonsstandarden JPEG-2000 implementert i digitale kamera.

Det er liten tvil om at utviklingen av bildebrikker vil fortsette i stort tempo. Noe av det vi kan forvente oss i fremtiden, er naturligvis bedre bildekvalitet, lavere pris, og ikke minst mindre størrelser på kameraene som bruker brikkene. Kameramobiler med mer enn 2 Megapikslers oppløsning har alt blitt lansert. Nå har kanskje ikke kameramobiler de beste optiske egenskapene, forbedringen kommer garrantert. Mange kameramobiler leverer alt bedre bilder enn de aller aller tidligste digitalkameraene for forbukermarkedet.

Opptikk har lenge vært dyrt, spesielt til større kamera som speilreflekser. Med de nye DSLR kameraene har man fått mindre og lettere objektiver, som fortsatt produserer gode bilder. Utviklingen av opptikk kommer nok også til å forandres på grunn av digitalkameraets inntreden også i konsument-slr markedet (med EOS300D). Tidligere, når man f.eks. fotograferte med øyemål og skulle vise lysbilder på lerret, hadde man null mulighet til å korrigere eventuelle feil i opptikken.

Nå kan vi se at software og opptikk vokser mer sammen, som et eksempel kan man korrigere fiskeøye-effekten fra det nye 10mm objektivet fra Nikon, i programmvaren som følger med det nye systemkameraet Nikon D2H. Dette er en utvikling som vil følge, og som vil "oppgradere" resultatene fra digitalkamera. Dette gjør det viktig å ikke bare se på resultatene "ut-av-kamera" når man skal kjøpe seg et dyrere kamera for seriøs fotografering.

 

Norges beste mobilabonnement

Mai 2017

Kåret av Tek-redaksjonen

Jeg bruker lite data:

Ice Mobil 1 GB


Jeg bruker middels mye data:

Chili Medium 5 GB


Jeg bruker mye data:

Chili Large 10 GB


Jeg er superbruker:

Chili X-Large 30 GB


Finn billigste abonnement i vår mobilkalkulator

Forsiden akkurat nå

Til toppen