Sayısal Görsel Algılayıcı Boyutları, Tam Kare meselesi ve objektifler…

Sayısal Görsel Algılayıcı Boyutları, Tam Kare meselesi ve objektifler...

Sinema, neyin kadrajın içinde, neyin de dışında kalacağı meselesidir.

Martin Scorsese

Canon sayısal algılayıcıları (sensorler)

Yukarıdaki resimde Canon fotoğraf makinalarında kullanılan sayısal görüntü algılayıcılarının boyut karşılaştırmasını görüyorsunuz. FF denen genelde Full Frame yani Tam Kare algılayıcı olarak bilinen donanım. Bu donanım 35mm film kullanan fotoğraf makinelerinin görüş alanına denk görüş veren ve algılayıcı boyutunun fotoğraf filmi boyutuna denk olduğu modeldir. APS-C ise, sanılanın aksine, daha sayısal sistemler ortaya çıkmadan tasarlanmış ve hatta piyasaya sürülmüş bir biçim idi. Makinaları küçültmek ve fotoğrafçılığa yeni bir boyut eklemek (bkz. Kapitalizm) amacıyla tasarlanan bu APS boyutu daha sonra sayısal sistemlere geçilirken birden üreticilerin kurtarıcısı oldu.

Sayısal sistemler ilk çıktıklarında son derece pahalı oldukları ve FF sistemlere denk bir algılayıcı yapıldığında bunun aynı özelliklere sahip analog makinadan çok pahalı olacak olması nedeniyle üreticiler sayısal fotoğrafçılığa daha küçük algılayıcılar ile başlamayı tercih etmişlerdi (bkz. Kapitalizm). Bu nedenle en profesyonel makinalar APS-H ile işe başlarken diğer makinalarda APS-C denen daha küçük bir boyut tercih edildi ve “alınabilecek” bir FF olan 5D’nin çıkmasına kadar durum böyle devam etti. Bu noktadan itibaren video konusunda pek ortalarda görülmeyen APS-H’yi ele almayacağım.

FF denilen algılayıcı esasen 35mm fotoğraf filmi döneminde tasarlanan lenslerin yakaladığı görüntünün “olabildiğince” tamamını kendi üzerine düşürmek üzere tasarlanmıştır. Bu lenslerden birini FF kameraya takınca, lensin görüntü dairesinin olabildiğince fazla kısmı algılayıcının üzerine düşer.

Watson_LensCircle

APS-C ise aynı lensin görüntüsünün sadece ortadaki bir kısmını kırparak görür. Aşağıdaki resimde verilen koyu kısım APS-C algılayıcının kırptığı bu kısmı göstermekte. Bu alan dışında kalan ve FF algılayıcının görebildiği kısım APS-C tarafından görülmez.

Watson_LensCircle_APS-C

İki algılayıcı üzerinde hızlıca bir boyut karşılaştırması yapacak olursak:

FF alanı: 36mm x 24mm = 864 mm2, 21 milyon etkin piksel

APS-C alanı: 22mm x 15mm = 330 mm2, 18 milyon etkin piksel

Görüldüğü gibi burada temel fark kapsanan alan olmakta. Yani APS-C aslında FF’nin yarısının altında bir alanı görmektedir fotoğraf çekerken. FF”nin APS-C üzerine en büyük artısı bu olmakta. FF dışındaki tüm sayısal algılayıcılar bu yaptıkları kesinti ya da kırpma (ing. crop factor) ile tanımlanırlar. Örneğin APS-C formatı Canon için 1.6, Nikon için ise 1.5 kırpma yapmaktadır.4/3 ya da m4/3 denen algılayıcılı kameralarda ise kırpma çarpanı 2’dir. Konuyu çok karmaşıklaştırmadan, göstererek anlatalım:

FF’si ile meşhur 5D Mark ii’yi alıp tripod üzerine koyuyor ve 28 mm’lik geniş açı bir lens ile bir resim çekiyorum. Göreceğiniz resim web sıkıştırmasından geçtiği için kalite açısından gerçek bir sonuç vermeyecektir ama bizi ilgilendiren şu anda görüntü kalitesi değil sadece boyut, kırpma ve oranlar. Bu nedenle sadece görüntüye giren alana dikkat etmek gerekli. Sonuç şudur:

Watson_FF

Hemen ardından aynı tripod üzerine yine aynı lensi (28mm) taktığımız bir APS-C kamera ile aynı yerde bir fotoğraf daha çekelim. Burada olan şudur: APS-C algılayıcısı FF’nin gördüğü alanın tam ortasına denk gelen bir kısmı görebilmekte ve bunun dışındaki alanı görememektedir. Yani lensin kamera gövdesi içine aldığı alanın dış kısımları kırpılmakta ve görüntüye girmemektedir. Sonuç şudur:

Watson_1.6cropped

Hemen genelde yanlış algılanan ve öyle bilinen bir durumu açıklayıp düzeltelim. İlk bakışta ortaya şu sonuçlar çıkmaktadır:

1. APS-C görüntüsü daha dar bir alanı kapsamaktadır.

Doğru. FF üzerindeki 28mm’lik lens görüntüsünden 1.6 kırpma yapılmıştır. Lensin görüş alanı 28 x 1,6 = 44,8 ya da yaklaşık 45mm haline gelmiştir. Yani, sanki FF üzerine 28mm değil de 45mm lens takılmış gibi görüş alanı daralmıştır.

2. APS-C algılayıcı FF’ye göre görüntüyü büyütmektedir.

Yanlış. Burada yapılan şey sadece kırpmadır. FF üzerine 28mm değil de doğrudan 45mm takılırsa elde edilecek görüntü birebir aynı değildir. Çünkü 45mm lens sadece görüş alanını daraltmakla kalmayacak ayrıca bir büyütme de (ing. magnification) yapacaktır yani görüntüyü yakınlaştıracaktır. Oysa APS-C üzerinde sözkonusu olan şey sadece kırpılan görüntünün bize tam kare gösterilmesi sonucu bizim bir büyütme algılamamızdır. Bir yakınlaştırma söz konusu değildir.

Özetle: FF üzerindeki 28mm lensin alanını elde etmek için APS-C üzerine 18mm takmak ( 28 / 1,6 = 17,5) sonucu aynı görüntü çıkmaz. Aynı olan şey sadece görüş alanı olur. Diğer optik nitelikler (alan derinliği vb) değişmez. Olup biten tek şey aynı görüntünün ortasının kesilip kullanılmasıdır.

Aynı şeyi bir de 4/3 format algılayıcılı bir kamera takarak deniyorum. Bu kez de ortaya çıkan durum, aynı lensin kamera içine getirdiği görüntünün  daha da küçük bir alanın alınarak kullanılmasıdır. Sonuç:

Watson_2.0cropped

Görüldüğü gibi görüntünün özelliklerinde görüş alanı dışında bir değişiklik olmamıştır. Algılayıcı yani sensor boyutunun işlevi bundan ibarettir. Görüntünün diğer özellikleri için algılayıcının diğer özelliklerine bakılmalıdır.

Yanlış bilinen bazı noktalar:

FF üzerindeki 50mm lens APS-C üzerindeki 90mm’lik lense denktir.

Evet ama sadece görüş alanı olarak. FF üzerine 90 mm’lik lens takıldığında aynı zamanda lensin büyütme etmeni (ing. magnification) söz konusu olacaktır.

FF yerine APS-C’li makina almak telefoto ve zoom konusunda avantaj sağlayacaktır. Çünkü elimizdeki 100 mm’lik bir lens birden 100 x 1.6 = 160mm, yine 300mm’lik bir lens de 300 x 1.6 = 480 mm’lik bir lens haline gelecektir.

Hayır. O bahsi geçen lensleri (100 ve 300mm) FF üzerine takarsanız daha geniş bir görüş alanı elde edeceğiniz gibi çektiğiniz fotoğrafın ortasını yazılımda kırpınca ortaya çıkan görüntü APS-C görüntüsü ile birebir aynı olacaktır. FF ile elde edilen görüntü zaten kendi içinde APS-C görüntüsünü içermektedir. Ek olarak çevresinde daha fazla alan barındırmaktadır. Bu da özellikle fotoğrafçılıkta daha büyük bir esneklik sağlar. Yukarıda yazılı mantıkla hareket edilse idi 4/3 kameralar çok daha avantajlı hale gelirdi çünkü o zaman da 100mm –> 200 mm ve 300mm de –> 600mm gibi inanılmaz değerlere ulaşırdı. Buradaki yapılan çarpım işlemi esasen hatalıdır çünkü “algılayıcı boyutu kullanılarak bir lensin odak uzaklığını başka bir odak uzaklığına dönüştürmek mümkündür” mantığı üzerine kuruludur. Lenslerin optik özellikleri algılayıcı boyutu ile değişmez.

FF kameralarda alan derinliği daha sığdır (ya da dardır). Yani, bir FF kamera üzerine 50mm f/1.8 lens takıp diyaframı tamamen açtığımızda elde edeceğimiz görüntü aynı lensi aynı diyafram ayarında takacağımız bir APS-C kamera görüntüsünden daha dar bir alan derinliğine sahiptir. Yani, 5D Mk ii kamerası aynı lens ile bir 7D’den (ya da 550D, 600D, 60D vb’den) daha sığ bir alan derinliği verir.

Yanlış. Tüm diğer bileşenler aynı olmak koşulu ile alan derinliğinin algılayıcı boyutu ile bir ilgisi yoktur. Aynı lens, aynı diyafram ayarında tüm algılayıcılarda aynı alan derinliğini oluşturur. Alan derinliği tamamen lens tarafından oluşturulan bir özelliktir ve algılayıcı üzerine düşen görüntü sabit bir alan derinliğine sahiptir. Alan derinliğini ancak diyafram ayarını değiştirerek değiştirebiliriz. Lensten kamera gövdesi içine giren görüntü üzerinde alan derinliğini değiştirmek optik kanunları gereği mümkün değildir.

FF kamera’da çekilen görüntü daha parlaktır. Yani, aynı sahnenin çekiminde 5D Mark ii üzerine takacağımız 50mm f/1.8’lik lens tam açık konumda iken yine aynı konum, ISO değeri ve lens ayarındaki bir APS-C’li kameradan daha parlak ve daha ayrıntılı görüntü verecektir.  Bu iki kamera aynı lens ayarı ile yanyana konursa ve ISO 100 değerine ayarlanırsa, 5D ekranında göreceğimiz görüntü daha parlak, APS-C’li kameradaki ise daha karanlık olacaktır.

Yanlış. Yanyana konan iki kameradaki görüntünün parlaklığı aynı olur. Kamera içine giren görüntüyü ve bunun parlaklığını belirleyen lenstir. Her iki kameranın içine de aynı lens aynı miktarda ışık vermektedir ve algılayıcılar üzerine düşen görüntü, alan derinliği konusunda söylediğimiz gibi aynıdır. Algılayıcı, üzerine düşen görüntünün parlaklığını değiştiremez.

5D’nin avantajı sadece gürültü performansıdır (ing. ISO performance ya da noise performance). FF algılayıcı üzerindeki görüntü elemanları (pikseller) daha geniştirler. Daha doğrusu, pikselleri oluşturan ışığı toplayan mini kuyucuklar daha geniş çaplıdırlar. Bunun sonucu olarak her bir kuyucuk aynı alana daha fazla foton yani ışık taneciği toplar. Bir kuyucuk içinde gürültüyü oluşturan serseri fotonların oranı, o kuyucuğun genişliği ile orantılıdır. FF algılayıcıların kuyucukları APS-C’ye göre daha geniştir ve her bir kuyucuk aynı noktayı temsil eden daha çok foton toplar. APS-C üzerinde daha dar olan kuyucuklara düşen fotonlar arasında serseri foton oranı daha yüksek, sonuç olarak da her bir pikselin içerdiği gürültü oranı daha yüksektir. Sonuçta elimizde olan şey, FF görüntüsünde APS-C’ye kıyasla çok daha az gürültüdür.

CMOS_Kuyucuklar

Bu nedenle çekim yaptığımız bir sahnede karanlık bir kısım varsa APS-C algılayıcısı oradan gelen fotonların hangisinin gerçek, hangisinin serseri ya da sahte olduğunu ayırdetmede zorlanacaktır, çünkü gelen fotonların -örneğin- yarısı içerik ile ilgisiz ve sahte olabilecektir. Bu durumda görülen de o kısımda danseden noktacıklar şenliği olacaktır. Oysa FF algılayıcının daha geniş kuyucukları -yine örneğin- dörtte bir oranında sahte ve serseri foton yakalayacaktır ve elde edilen görüntüde gerçek ayrıntı oranı daha yüksek olacaktır.

Çok mu karmaşık? Belki, ama son bir kez daha basit biçimde söyleyelim: 5D ile 7D’nin aynı ortamda yaptığı çekimde karanlık köşelerde görülebilen ve kullanılabilecek ayrıntı miktarı 5D için daha yüksek olurken 7D’de gürültü daha çok olacak ve bu nedenle daha kullanılabilir bir görüntü elde etmek için daha geniş diyafram açıklığına veya daha çok ek ışığa gerek olacaktır. Görüntünün parlaklığı aynı, gürültü oranları farklı olacaktır. Bu nedenle APS-C algılayıcı karanlık bir ortamda FF algılayıcıya göre daha çok ışık isteyecektir ki görüntü temizliği aynı olabilsin. Bunun için de ya diyafram 1 ila 1,5 stop arası açılacak ya da ortama daha fazla ışık eklenmesi gerekli olacaktır. İşin ilginç tarafı, bu yapılınca, ışık arttırılınca gürültü düşerken görüntünün de daha parlak hale gelecek olmasıdır. Yani, aslında APS-C kullanımlarında sonuçta elde daha parlak bir görüntü ortaya çıkar çünkü daha fazla ışık kullanılmıştır. Bu noktada işi daha da ilginç hale getiren durum da diyafram açılınca alan derinliğinin de değişmesi olmaktadır. Yine APS-C daha sığ bir alan derinliği elde etmiş olacaktır.

Pratik kullanımda bunlar korkunç derecede farklı sonuçlar vermemekte. Kullandığım 5D Mk ii ve 7D arasında hangisinin daha iyi olduğu sorusuna kesin bir cevap vermek zor çünkü ikisi de çok güçlü kameralar. Biriyle yapılanın diğeriyle yapılamayacak olması diye bir durum kurmak biraz zor. Genelde en önemli nokta karanlık (gece ya da iç mekan çekimleri) sahnelerde 5D’nin daha temiz bir görüntü sunması ama 7D ve denklerinin ise görüntü keskinliği (ing. sharpness) konusunda görece daha güzel sonuçlar vermesi. Canon’un FF algılayıcısının piksel yoğunluğu (ing. pixel density) APS-C algılayıcıya göre daha düşük. Yani APS-C’nin pikselleri daha yoğun ve sıkışık konumlandırılmış. FF’nin en başta söylediğimiz 864 mm2’lik alanında 21 milyon etkin piksel var. Oysa, APS-C, 330 mm2’lik alanda 18 milyon etkin piksel barındırıyor. Canon APS-C üretiminde kullandığı teknoloji ile FF algılayıcı yapsa, sonuç 47 megapiksellik korkunç bir sensör olur. Öte yandan bu fark rakamsal olarak görüldüğü kadar da büyük değil, çünkü 7D’nin anti-aliasing filtresi bir sorunu çözerken keskinliğinden de birazını götürüyor.

Verdiğimiz örneklerde boyutlarla ilgili olarak fotoğrafları örnek olarak kullandık. Video çekiminde daha önemli olan bazı ek durumlar var. Bunları daha ileride başka yazılarda ele alacağım.

Sonuç olarak 5D daha az gürültülü ve daha temiz, APS-Cler ise görece daha keskin ve çözünürlük avantajı olan görüntüler sunuyorlar. Bu farkları farkedebilmek için ise aynı kameraları gerçekten uç değerlerde kullanmak gerekli. Diğer bazı unsurlar (Magic Lantern vb) işin içine katıldığında farklar daha belirgin hale geliyor ve en belirgin etmenin lens olduğunu hatırlamak gerekiyor. Kırpma etmeninin ve algılayıcı boyutunun herhangi bir projeyi olanaksız hale getireceği bir durumun olmadığını söyleyerek bugünkü noktamızı koyuyoruz.

İyi, temiz ve güzel çekimler dileyerek…

Reklamlar

Sayısal Görsel Algılayıcı Boyutları, Tam Kare meselesi ve objektifler…” için 4 yorum

  1. http://www.filmfabrikasi.com üzerinde geçen bir tartışmayı buraya kopyalayarak ek açıklama olmasını istedim:

    intercapiller tarafından sorulan soru:

    Fulgura, bir bloğunun olmasına çok sevindim 🙂
    çok faydalı makaleler olduğuna eminim, fırsat buldukça inceleyeceğim 🙂
    kaynak göstererek yayınlayabiliriz değil mi yazılarını, ben forumdan bir seçki de düşünüyorum, gene kaynak göstererek tabi 🙂

    not:
    FF alanı: 36mm x 24mm = 864 mm2, 21 milyon etkin piksel

    APS-C alanı: 22mm x 15mm = 330 mm2, 18 milyon etkin piksel
    abi bu hesapta 18 milyonun 8 milyon olması gerekmez mi?

    Cevap:

    Teşekkürler. Daha ideal bir stil seçemedim blog için. Uzun ve kapsamlı cevaplarımı makaleleştirip buraya sabitlemek için açtım. Katılımınız ve yorumlarınızla devam edecektir.

    Kaynak göstererek elbette kullanabilirsiniz veya bloga yönlendirebilirsiniz.

    Matematik hesap yapınca söylediğin gibi bir rakam çıkabiliir ama aslında orada belirtmek istediğim nokta da oydu; APS-C sensörün pikselleri çok daha sıkışık, yani yüzey yoğunluğu fazla. 864mm2’ye 21 milyon sığmışken ondan kat be kat az alana (330mm2) 18milyon sığdırmışlar. Bu da APS-C makinaların (en azından teoride) daha keskin, daha ayrıştırıcı görüntü elde edebileceği anlamına gelmekte. Bu nedenle 7D kendinden büyük abisi 5D Mkii’de daha başarılı fotoğraflar çekebiliyor. 5D ise pikselleri (daha doğrusu ışık kuyuları) daha büyük olduğu için netlikte kaybediyor ama sinya/gürültü performansında öne çıkıyor. Bu nedenle keskinlikte APS-C, aynı ISO değerinde gürültü performansı açısından ise Full Frame öne çıkıyor. Buna bir de lens faktörünü eklemek lazım elbette. Kısacası kaliteli bir lens ile APS-C ile de çok güzel çalışmalar yapılabilir demek istedim.
    —–

    Teşekkürler

  2. Fulgura mrb.Bloğunu görünce bende çok sevindim.Artık bizlerden kaçman dahada zorlaştı galiba.Bilgi paylaşmak,birisine birşeyler öğretmek,onun yapıtlarında seninde bir katkın olduğunu bilmek çok güzeldir herhalde.

  3. Selçuk Bey hoşgeldiniz ve teşekkürler Evet bundan sonra ayrıntılı konuları birarada burada toplamak istiyorum. Böylece hem kalıcı olmasını amaçlıyorum hem de gerektiğinde güncelleme vb daha kolay olacaktır. Görüşmek üzere.

  4. çok iyi düşünmüşsün Fulgura yazıların toplanması ve kaybolmaması için. Umarım çok daha iyi filmler çekebileceğiz sayende.

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s