Snímače a citlivost

Snímač, ať je to CCD nebo CMOS, si představte jako pole miniaturních expozimetrů. Každý z nich „měří“ světlo – nezávisle na sousedovi. Čím větší je energie dopadajících paprsků, tím větší elektrický náboj v buňce vzniká.

A teď pozor: elektrický náboj neroste do nekonečna! Má limity na spodní úrovni i na horní. Na spodní nikdy nenastane nula, čili absolutně žádný náboj. Působením vnějších vlivů, zejména rozhlasového a televizního vysílání, je v každé buňce náboj, kterému se říká šum. To je tedy „dno“. Horní úroveň je též limitována – technickými vlastnostmi CCD prvku a jeho buněk. Dejme tomu, že horní úroveň náboje je 1 mV. I kdyby na buňku prala sebevětší světelná energie, víc než jeden milivolt z ní nevytříská.

V následném zpracování, tedy po zesílení náboje a digitalizaci, se k hodnotě náboje přiřazuje hodnota jasu. Připomenu, že pracujeme s dvojkovou soustavou, pro jednoduchost předpokládejme, že se držíme osmibitového režimu, takže 2 na 8 je 256. Jasová škála má tedy 256 stupňů, od 0 do 255 (0 je taky číslo, nesmíme na ni zapomenout, dohromady to tedy je 256 stupňů, třebaže nejvyšší hodnota má označení 255…)

Pak je to vcelku jednoduché: pokud v buňce vznikne náboj 1 mV, získáme jas o hodnotě 255. Čím menší náboj, tím nižší číslo, takže, dejme tomu, 0,5 mV má přiřazenu hodnotu jasu 128. To není těžké pochopit. Porovnáním citlivosti CCD a citlivosti filmového materiálu se dospělo ke konvenci, že určitý výkon CCD prvku odpovídá 100 ISO.

Jak je tedy možné, že fotoaparáty se dají nastavit, třeba místo100 ISO na 200 ISO, 400 ISO nebo i mnohem více ISO? Vždyť film nelze „přepnout“!

Odpověď je jednoduchá. Ten jas, tedy číselná hodnota přiřazená voltáži, vzniká při přepočítání. Procesor prostě „ví“, že 1 mV odpovídá hodnotě 255, 0,5 mV odpovídá hodnotě 128 atd. Takže mu stačí přenastavit parametry a nařídit mu, aby hodnotu 255 přiřadil voltáži 0,5 mV (a vyšší!) a úměrně aby postupoval u nižších voltážích, takže 0,25 mV bude mít oněch 128.

Nastavení vyššího ISO tedy neovlivní fyzicky náš snímač – je to jen pokyn zesilovači, aby více zesílil vygenerované náboje. To je obrovská výhoda digitální fotografie, jedna z mnohých, které vůči klasice má.

Pro ty, kdo ještě nechápou, jak je to s šumem mám přirovnání kavárenské.
Snímač nastavený na malý stupeň ISO, tedy dejme tomu na 100 ISO, je jako plný šálek turecké kávy. Při nastavení na 400 ISO bijeme ode dna – a hrozí nebezpečí, že si srkneme sedliny, logru. Hladina má „malý odstup od logru“. V buňce má náboj malý odstup od šumu – a když ho zesílíme, zesílíme i šumový náboj a jeden od druhého nejde oddělit.

Snímač, ať je to CCD nebo CMOS, si představte jako pole miniaturních expozimetrů. Každý z nich „měří“ světlo – nezávisle na sousedovi. Čím větší je energie dopadajících paprsků, tím větší elektrický náboj v buňce vzniká.

A teď pozor: elektrický náboj neroste do nekonečna! Má limity na spodní úrovni i na horní. Na spodní nikdy nenastane nula, čili absolutně žádný náboj. Působením vnějších vlivů, zejména rozhlasového a televizního vysílání, je v každé buňce náboj, kterému se říká šum. To je tedy „dno“. Horní úroveň je též limitována – technickými vlastnostmi CCD prvku a jeho buněk. Dejme tomu, že horní úroveň náboje je 1 mV. I kdyby na buňku prala sebevětší světelná energie, víc než jeden milivolt z ní nevytříská.

V následném zpracování, tedy po zesílení náboje a digitalizaci, se k hodnotě náboje přiřazuje hodnota jasu. Připomenu, že pracujeme s dvojkovou soustavou, pro jednoduchost předpokládejme, že se držíme osmibitového režimu, takže 2 na 8 je 256. Jasová škála má tedy 256 stupňů, od 0 do 255 (0 je taky číslo, nesmíme na ni zapomenout, dohromady to tedy je 256 stupňů, třebaže nejvyšší hodnota má označení 255…)

Pak je to vcelku jednoduché: pokud v buňce vznikne náboj 1 mV, získáme jas o hodnotě 255. Čím menší náboj, tím nižší číslo, takže, dejme tomu, 0,5 mV má přiřazenu hodnotu jasu 128. To není těžké pochopit. Porovnáním citlivosti CCD a citlivosti filmového materiálu se dospělo ke konvenci, že určitý výkon CCD prvku odpovídá 100 ISO.

Jak je tedy možné, že fotoaparáty se dají nastavit, třeba místo100 ISO na 200 ISO, 400 ISO nebo i mnohem více ISO? Vždyť film nelze „přepnout“!

Odpověď je jednoduchá. Ten jas, tedy číselná hodnota přiřazená voltáži, vzniká při přepočítání. Procesor prostě „ví“, že 1 mV odpovídá hodnotě 255, 0,5 mV odpovídá hodnotě 128 atd. Takže mu stačí přenastavit parametry a nařídit mu, aby hodnotu 255 přiřadil voltáži 0,5 mV (a vyšší!) a úměrně aby postupoval u nižších voltážích, takže 0,25 mV bude mít oněch 128.

Nastavení vyššího ISO tedy neovlivní fyzicky náš snímač – je to jen pokyn zesilovači, aby více zesílil vygenerované náboje. To je obrovská výhoda digitální fotografie, jedna z mnohých, které vůči klasice má.

Pro ty, kdo ještě nechápou, jak je to s šumem mám přirovnání kavárenské.
Snímač nastavený na malý stupeň ISO, tedy dejme tomu na 100 ISO, je jako plný šálek turecké kávy. Při nastavení na 400 ISO bijeme ode dna – a hrozí nebezpečí, že si srkneme sedliny, logru. Hladina má „malý odstup od logru“. V buňce má náboj malý odstup od šumu – a když ho zesílíme, zesílíme i šumový náboj a jeden od druhého nejde oddělit.