دلايل استفاده از دوربين‌هايي با حسگر‌هاي بزرگ

حسگر‌ها، بخشي از دوربين هستند كه نور تابيده‌شده از لنز را دريافت و ثبت مي‌كنند. اندازه اين قطعات در دوربين‌هاي DSLR و حتي دوربين‌هاي بدون آيينه معمولاً به حد كافي بزرگ است. اما اندازه حسگر در تلفن‌هاي همراه و اغلب دوربين‌هاي كامپكت، بسيار كوچك است. در اين مقاله با هم مي‌بينيم كه بزرگ‌تر بودن اندازه حسگر چه تأثيري روي روند عكاسي شما مي‌گذارد؟

حسگر‌هاي بزرگ‌تر امكان ارائه رزولوشن بيشتري را دارند

با بديهي‌ترين مورد شروع مي‌كنم: رزولوشن. طبيعتاً وقتي اندازه حسگر بزرگ‌تر مي‌شود، جاي بيشتري براي افزايش رزولوشن خواهد داشت. فرض مي‌كنيم كه اندازه پيكسل‌هاي موجود روي حسگر‌ها يكي باشد، بنابراين وقتي يك حسگر مثلاً 50% بزرگ‌تر از يك حسگر ديگر باشد، طبيعتاً مي‌تواند 50% پيكسل بيشتر را نيز در سطح خود جاي دهد. رزولوشن بيشتر نيز به معني داشتن جزئيات بيشتر و امكان بزرگنمايي بيشتر تصاوير است.

اما از سوي ديگر، داشتن حسگر بزرگ‌تر به معني داشتن پيكسل‌هاي بزرگ‌تر است. به طور كلي اندازه پيكسل‌ها در حسگر‌هاي مختلف يكي نيست. هر چقدر اندازه سلول‌هاي روي حسگر يا همان پيكسل‌ها بزرگ‌تر باشد، كيفيت تصاوير افزايش بيشتري مي‌يابد. به عنوان مثال هيچ‌وقت كيفيت حسگر يك دوربين اندازه APS-C (با رزولوشن مشابه) با كيفيت حسگر يك دوربين Full-Frame قابل مقايسه نيست. طبيعتاً كيفيت حسگر دوربين يك تلفن همراه 20 مگاپيكسلي را نيز نمي‌توانيد با حسگر APS-C يك دوربين عكاسي 20 مگاپيكسلي مقايسه كنيد.

حسگر‌هاي بزرگ‌تر در نور كم كيفيت بهتري دارند

يكي از مهم‌ترين پيش‌فرض‌هايي كه براي بررسي كيفيت يك حسگر در نور كم مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد، اندازه حسگر دوربين است. طبق يك قانون كلي، دوربين‌هايي كه داراي حسگر بزرگ‌تر هستند در نور كم كيفيت عكس بهتري دارند و ميزان نويز آن‌ها در حساسيت‌هاي بالا كمتر است.

يك وب‌سايت معروف به نام DxO Mark هميشه دوربين‌هاي ديجيتال جديد را بررسي كرده و به كيفيت و كارآيي حسگر آن‌ها را در نور كم امتياز مي‌دهد. اين سايت امتياز‌هايي را كه به كيفيت حسگر‌ها در نور كم مي‌دهد “Sport” مي‌نامد. شايد به اين دليل كه يكي از مهم‌ترين معيار‌هاي عكاسان ورزشي، ميزان نويز يك دوربين در نور كم است. زيرا اين عكاسان اغلب اوقات مجبورند، عكس‌هاي‌شان را با حساسيت‌ و سرعت شاتر بالا بگيرند.

اين امتياز يك مقدار حساسيت ISO است. در واقع در معيار اين سايت، Sport به “بالاترين حساسيتي” گفته مي‌شود كه مي‌توان با يك دوربين عكس گرفت و اندازه نويز‌ها در تصوير از يك مقداري بالاتر نرود. براي محاسبه اين ابعاد نويز يك فرمول وجود دارد كه فعلاً موردنظر ما نيست. مهم اين است كه بدانيد مثلاً تصاوير در نور كم، بين سه دوربين Sony A7R II، Nikon D5200 و Canon EOS 5D Mark III در دوربين سوني A7R II داراي كمترين مقدار نويز است.

اين فاكتور را مي‌توانيم اينگونه نيز تعريف كنيم: بالاترين حساسيت قابل‌استفاده براي دوربين سوني a7R II برابر 3434 ISO و براي دوربين Nikon D5200 برابر 1284 ISO است!

اگر مقادير Sport مربوط به بررسي دوربين‌هاي مختلف DxO Mark را روي يك دياگرام قرار دهيم، متوجه مي‌شويم كه اين مقادير براساس اندازه حسگر تقسيم‌بندي مي‌شوند:

براي توضيح بيشتر اين نمودار، بايد بدانيد كه مقدار خطي نمودار مربوط به مقادير امتياز Sport دوربين‌هاي مختلف است. ميانگين Sport براي دوربين‌هاي Full-Frame بين  ISO 2293–3702 ، براي APS-Cها بين ISO 915–1438 و براي ميكرو سه‌چهارم ‌ها بين ISO 757–896 است. نكته جالب اينكه همان‌طور كه مي‌بينيد، بهترين امتياز Sport براي يك حسگر اندازه ميكرو سه‌چهارم از كمترين امتياز براي يك حسگر APS-C نيز پايين‌تر است.

بنابراين متوجه مي‌شويم كه وقتي پاي كيفيت عكاسي در نور كم به ميان مي‌آيد، اندازه حسگر مهم‌ترين فاكتور تأثيرگذار است.

ديناميك رنج يا محدوده ديناميكي يك حسگر تحت تأثير ابعاد حسگر است

تحقيقات نشان مي‌دهد كه اندازه بزرگ‌تر حسگر مستقيماً روي افزايش محدوده ديناميكي آن نيز تأثير مي‌گذارد. محدوده ديناميكي فاصله رنگ‌هاي موجود در بين سفيد‌ترين تا سياه‌ترين نقطه قابل ثبت در يك حسگر است. يافتن تيره‌ترين طيف نور در يك تصوير كاملاً تحت تأثير عملكرد يك دوربين در نور كم قرار مي‌گيرد، زيرا وقتي تناليته‌هاي خيلي تاريك توسط يك حسگر كوچك ثبت مي‌شوند، موجب افزايش نويز در اين نقاط تاريك مي‌شود و طبيعتاً روي طيف رنگ سياه تأثير مي‌گذارد. به همين دليل نويز موجود در تصوير امكان دستيابي به “سياه مطلق” را به حسگر نمي‌دهد و در عوض آن “طيف نسبتاً سياه” را خواهيم داشت.

با توضيحات داده‌شده همانند مورد قبلي به اين نتيجه مي‌رسيم كه دستيابي به سياه مطلق در يك حسگر تحت تأثير نويز، و نويز تحت تأثير اندازه حسگر است. بنابراين نتيجه مي‌گيريم كه اندازه حسگر مي‌تواند روي طيف رنگ سياه يا همان محدوده ديناميكي حسگر تأثير بگذارد.

تحقيقات وب‌سايت DxO نيز نشان‌دهنده همين نتيجه است. اين وب‌سايت امتياز محدوده ديناميكي را “Landscape” مي‌نامد و مطالعه نتايج آن، تأثير مستقيم اندازه حسگر روي امتياز Landscape را نشان مي‌دهد.

در تصوير مقايسه‌اي زير مي‌بينيم كه ميانگين محدوده ديناميكي براي حسگر‌هاي ميكرو سه‌چهارم برابر 12.5 گام، براي حسگر‌هاي APS-C برابر 13.0 و براي دوربين‌هاي Full Frame برابر 13.4  گام است.

البته در اينجا محدوده ديناميكي ممكن است تحت تأثير عوامل ديگري مانند پردازشگر دوربين‌ها نيز باشد. به عنوان مثال مي‌بينيم كه در دو گروه APS-C و Full-Frame ها معمولاً محدوده ديناميك دوربين‌هاي كانن در پايين‌ترين سطح و دوربين‌هاي نيكون در بالاترين سطح هستند. اما دقت داشته باشيد كه مقصود من از ارائه اين جدول، اشاره به تأثير عمومي اندازه حسگر بر محدوده ديناميك حسگر است تا برند سازنده آن.

حسگر بزرگ‌تر مي‌تواند پس‌زمينه را محو‌تر كند

بسياري از عكاسان، خصوصاً عكاسان پرتره و عروسي، علاقه‌مند هستند كه در تصاويرشان پس‌زمينه‌هايي محو با فوكوس روي سوژه داشته باشند. در اغلب مواقع، ديافراگم باز لنز را عامل محو كردن پس‌زمينه معرفي مي‌كنند. اگرچه يكي از مهم‌ترين عوامل محو كردن پس‌زمينه عكس، استفاده از ديافراگم‌هاي بزرگ‌تر است، اما در واقع دستيابي به پس‌زمينه‌اي كاملاً محو با دوربيني كه داراي يك حسگر خيلي كوچك است، تقريباً غيرممكن به نظر مي‌رسد.

اخيراً وب‌سايت dpreview مقاله‌اي درباره ارتباط بين اندازه حسگر با محوي پس‌زمينه در دوربين‌هاي ديجيتال مختلف منتشر كرده است كه اين نظريه تجربي را دقيقا نشان مي‌دهد. البته در اين مقاله اندازه‌گيري مقدار محوشدگي با فرمول‌ها و اعداد و ارقام مختلف اندازه‌گيري شده است. اما خلاصه نتيجه آن را مي‌توانيد در جدول زير ببينيد:

نتايج موجود در اين جدول نشان مي‌دهد دوربين‌هايي كه حسگر كوچكي دارند، حتي با داشتن رزولوشن يا كيفيت بالاي عكس‌برداري، باز هم نمي‌توانند پس‌زمينه‌هاي محو ايجاد كنند.

مشكلات پراكندگي رنگي در حسگر‌هاي بزرگ كمتر است

يكي از تأثيرات اندازه حسگر‌ در دوربين‌هاي ديجيتال كه ممكن است كمي عجيب به نظر برسد، تأثير بر مقدار پراكندگي‌ نور در تصاوير است. متخصصان عكاسي معمولاً پراكندگي نور را ناشي از استفاده از ديافراگم‌هاي بسته مي‌دانند. تأثير بسته بودن ديافراگم بر پراكندگي‌ پرتوهاي نور ورودي در ديافراگم‌هاي بسته به اين دليل است كه وقتي نور از ميان سوراخ كوچك ديافراگم ميان لنز عبور مي‌كند مي‌بايست مجدداً در سمت ديگر (كه حسگر قرار دارد) از هم باز شده و روي سطح حسگر پخش شود.

اين كار موجب ايجاد زاويه زياد بين جهت پرتوهاي نور و فتوسل‌هاي كناره‌هاي حسگر مي‌شود. بنابراين احتمال اينكه پرتوهاي نور به فتوسل‌هاي اشتباهي برخورد كنند بيشتر مي‌شود. اين خطا در برخورد پرتوهاي نور با فتوسل‌هاي اشتباهي مي‌تواند انواع مشكلات حاصل از لنز، مانند “محوشدگي” و “ايجاد لبه‌هاي رنگي در نواحي پركنتراست” را در كناره‌هاي حسگر افزايش دهد.

اما بزرگ‌تر شدن حسگر چگونه مي‌تواند موجب كاهش اين مشكلات شود؟

دقت داشته باشيد كه مشكلات گفته شده تماماً بر اثر برخورد پرتوهاي نور زاويه‌دار با فتوسل‌هاي اشتباهي پيش مي‌آيد. نكته اينجاست كه با بزرگ‌تر شدن ابعاد حسگر، اندازه فتوسل‌هاي حسگر نيز بزرگ‌تر شده و طبيعتاً احتمال برخورد پرتوهاي نور به فتوسل اشتباهي نيز كاهش مي‌يابد. وقتي يك حسگر كوچك تعداد زيادي پيكسل داشته باشد، پرتوهاي نور به راحتي ممكن است به سلول‌هاي مجاور نشت كنند و احتمال محوشدگي و Chromatic Aberration افزايش مي‌يابد.

حسگر‌هاي بزرگ‌تر، فاكتور برش كمتري دارند

فراموش نكنيد كه با كوچك‌تر شدن حسگر‌ها، محدوده ديد آن‌ها نيز كمتر مي‌شود و در واقع برشي از تصوير روبرو را مي‌توانند ثبت كنند. اين مقدار برش كه به Crop Factor يا فاكتور برش معروف است، در اغلب موارد به “تله‌تر شدن” تصوير تعبير مي‌شود. به همين علت وقتي عكاسان از لنز‌هايي كه مخصوص دوربين‌هاي Full Frame ساخته شده‌اند روي دوربين‌هايي با حسگر كوچك‌تر استفاده مي‌كنند، احساس مي‌كنند كه تصوير تله‌تر شده است. در حقيقت فاكتور برش موجب محدوديت در زاويه ديد لنز مي‌شود.

سازندگان دوربين‌هاي كامپكت و تلفن‌هاي همراه، اين مشكل را با به كار بردن لنز‌هاي وايد روي اين دوربين‌ها جبران مي‌كنند. به همين دليل در چنين دوربين‌هايي، لنز‌هايي با فاصله كانوني‌هاي بسيار كم به كار گرفته مي‌شود كه با احتساب اين فاكتور برش بتوانند تصويري “معادل” يك فاصله كانوني مشخص در دوربين‌هاي Full Frame را شبيه‌سازي كنند.

مشكل اينجاست كه اغلب لنز‌هاي دوربين‌هاي DSLR مخصوص دوربين‌هاي Full Frame ساخته مي‌شوند و استفاده از باز‌ترين زاويه‌ ديد يا در واقع كمترين فاصله كانوني در اين لنز‌ها، مستلزم استفاده از حسگر‌هاي Full Frame است. به عنوان مثال براي استفاده از لنز Canon EF 14mm f/2.8 II L كه يك لنز فوق وايد حرفه‌اي براي عكاسي معماري است، مي‌بايست حتماً از يك دوربين با حسگر Full Frame استفاده كنيد و در صورتي كه از اين لنز روي يك دوربين با حسگر ASP-C استفاده كنيد، زاويه ديد آن تا فاصله كانوني حدود 21mm بسته خواهد شد.

خلاصه

مقصود من از اين مقاله، رد كردن هيچ دوربيني يا ساختاري نيست. واقعيت اين است كه داشتن هر دوربيني بهتر از نداشتن هيچ دوربيني است! اما مي‌خواستم نشان دهد كه حتماً دليلي وجود دارد كه عكاسان حرفه‌اي اغلب سعي مي‌كنند از دوربين‌هاي DSLR بزرگ با حسگر‌هاي بزرگ‌تر از دوربين‌هاي بدون آيينه يا DSLRهاي APS-C استفاده كنند. تفاوت‌ها تنها به تعداد پيكسل‌ها مربوط نمي‌شود و در اغلب موارد بحث بر سر كيفيت بالاتر است.