<<

#237 ; La pli nova fotilo picamera vario 2

>>

Por mi unu el la plej interesaj aspektoj de fotado estas la demandoj kiom da lumo ekzistas en diversaj cirkonstancoj, kiom oni devas eksponi la foton, kiaj estas la lumigadoj de diversaj surfacoj, kiom da lumo estas direktita al la fotilo. Ili ja ne estas samaj aferoj, sed ili tamen havas iom por fari unu kun la alia.

Certe novaj fotiloj estas aŭtomataj kaj normale ili mem selektas konvenajn valorojn por la ekspono de foto. Mi tamen volas pritrakti la aferon pli profunde. Por bona konstruisto kaj honesta inĝeniero estas ĝenerale bona ideo por kompreni kiel eble plej bone la fizikan bazon de sia labora kampo. La celo de aŭtomatigo ja ne povas esti por kaŝi informon aŭ por fari homojn pli stultaj kaj malpli konsciaj.

La esprimo en angla lingvo Exposure value (esperante "ekspona valuo") aŭ EV -valuo estas tre interesa afero por fotisto. Mi esperas ke ĝi helpus min por kalkuli kiom da lumo estas en la cirkonstancoj de fotilo. Fotilo ja estas aparato sentema por lumo, kial fotilo do ne estus bona instrumento por mezuri lumon?

Por ĉi tiu artikolo mi uzis la apude fotitan aranĝon. Tie ni havas du Raspberry Pi komputiloj, vario 3. La komputilo dekstre estas malantaŭ la 7" montrilo (kun labora tablo de malnova vario de Raspbian) kaj ĝi havas sendratan klavaron per USB-dongle. Maldekstre estas en sia ligna ujo la sama RPi3 kion ni vidis jam antaŭe.

EXIF-informo por tiu foto de Canon IXUS 160 (nur parto de foto malgrandigita ĉi tie) estas ISO 400, f=7mm, f/3.5, 1/60 s, sed estis fotita kun fotila fulmo kaj tial estas iom malklare kia estis la lumo sen fulmo.

Ambaŭ komputiloj havas la pli novan picamera fotilon vario 2, dekstra komputilo havas la NoIR-varion super la montrilo en la kvadrata nigra ujo kaj maldekstra komputilo havas la norman varion 2 de picamera en la nigra ronda ujo same kiel antaŭe.

EXIF-informo de fotoj rakontas ke la vario 2 de picamera havas objektivon f=3 mm, f/2 kaj la plej grandaj fotoj estas 3280 px * 2464 px. Mi ja ne volas prezenti tiel grandaj fotoj ĉi tie kaj tial miaj fotoj en ĉi tiu artikolo estas multe pli malgrandaj. Ni povas facile kalkuli ke la aperturo de objektivo en la fotiloj estas f/2 = (3mm)/2 = 1,5 mm kaj do iom pli granda ol por vario 1.

La nombro de lumsentemaj punktoj estas 3280 * 2464 = 8081920 kaj tial la novaj fotiloj estas 8 Mpx fotiloj, havas proksimume 8 milionoj da lumsentemaj punktoj en la sensilo. La nomo de fotilo en la EXIF-informo estas RP_imx219

La elektronika sensilo en la fotilo estas Sony IMX219. Vi povas serĉi ekzemple la frazon "Sony IMX219 data" en Internet por trovi pli da informo. Mezuroj de unu pixel en la sensilo estas kvadrato 1,12 µm × 1,12 µm kaj la grando de tuta sensilo estas 5,095 mm × 4,930 mm.

Sube estas du fotoj pri Barbarossa, la afabla kaj bonvola reĝa jula koboldo kiu hazarde vizitis ĉi tie dum Julo. Li venis rekte el Korvatunturi kie li - relative juna koboldo - loĝis nur iom pli ol 300 jaroj. Li havas kronon sur sia kapo. En sia mano li havas lignan ĉerpilon por la tradicia jula kaĉo. Jule oni ja devas esti tre afabla kaj humile obei julaj koboldoj kaj speciale la julan viron.

La fotoj estas fotitaj per aliaj fotiloj en iom aliaj lokoj kaj pozoj kaj ili ne estas tute egalaj, sed eble ili tamen donas ian komprenon pri la diferenco inter norma fotilo kaj NoIR-vario. La artefarita lumo estas relative bona por miaj intencoj. Natura lumo ekstere estus ja pli signifa afero, sed vintre estas ofte malvarme, malseke kaj tro malhele.

Por la norma fotilo vario 2 dekstre la aŭtomatiko selektis laŭ EXIF-informo la valuojn sentemo ISO 200 kaj ekspona tempo 1/8 sekundoj. La aperturo de objektivo estas la sama f/2 por ambaŭ fotoj.

La vizaĝo de jula trulo aperas iom malhela, eble pro tio ke la fotilo estis iom malalte. Tial la jula koboldo rigardas iom pli malalten kaj estas klare pli malhela ol la fono de foto.

Maldekstre estas la foto per la NoIR-vario de fotilo. La NoIR-vario ne havas filtrilon por infraruĝa (IR) lumo kaj tial ĝi uzas la lumon iom pli efektive. La koloroj tamen estas iom aliaj. Malgraŭ la iom falsaj koloroj mi preferas la NoIR-fotilon en malforta lumo.

Por la NoIR vario la aŭtomatiko selektis valuojn sentemo ISO 125 kaj ekspona tempo 1/11 sekundoj.

La NoIR-fotilo certe produktis pli ruĝan foton kaj ĝi laboras pli bone en malhelo, sed la disigo inter la fotoj ne estas tre granda je bona lumo.

Oni povas kalkuli la EV-valuon por norma lumo kaj sentemo ISO 100 jene:

EV = log2 ( N2 / t )

Kie N estas la aperturo, la nombro N en la esprimo "f/N" kaj t estas la ekspona tempo en sekundoj.

Ekzemple se la objektivo estas f/2 kaj la ekspona tempo t = 1/8 sekundoj, oni povas kalkuli la respondan EV-valuon: EV = log2 ( N2 / t ) = log2 ( 22 / (1/8) ) = log2(4*8) = log2 32 = 5 ... ĉar estas ja 25 = 32

Logaritmoj estas speciale por bazo 2 ; log2 1/4 = log2 2-2 = -2 ; log2 1/2 = log2 2-1 = -1 ; log2 1 = log2 20 = 0 ; log2 21 = 1 ; log2 22 = 2 kaj tiel plu.

La skalo por lumo do estas logaritma, ne rekta. Ni bone memoru la malnovan bonan ĝeneralan regulon por logaritmoj: "Se log(bazo) (valuo) = (rezulto) do nepre egalas (valuo) = (bazo)(rezulto) "

Certe ankaŭ la ISO -valuoj havas efekton. La ISO-skalo estas rekta. ISO 200 estas preskaŭ dufoje ISO 125. La kalkulo de EV estas por ISO 100. Por la foto de norma fotilo la sentemo estis ISO 200 kaj tial por tio la EV-valoro estu nur 4 ĉar la responda ekspona tempo por ISO 100 estus pli longa 1/4 sekundoj.

La picamera fotiloj ĉiam fotas per tuta aperturo f/2. Ili ne havas diafragmon por malgrandigi la truon de aperturo. Tial ili certe devas en pli forta lumo uzi tre rapidaj eksponoj. Por mekanika fotilo eskspona tempo 1/1000 sekundoj estas jam tre kurta, sed tiuj elektronikaj fotiloj ne estas mekanikaj kaj ili povas uzi eĉ pli kurtaj eskponoj.

La supraj fotoj en grando 328 * 246 ja estas nur multe malgrandigitaj varioj de originaj 3280 px * 2464 px fotoj. Eble ili donas por rigardanto iom falsan ideon pri la kvalito de originaj fotoj?

Apude estas malgranda parto de foto en origina grando, la okulo de stranga jula koboldo. Kredeble estas videbla ioma reflekto el la 19" montrilo en la okulvitroj de koboldo. Kiel vi vidas, estas multe da optika konfuzo en la foto. Evidente la lumo tamen ne estis tiel bona, kvankam estis pli multe ol kiom mi normale uzas vespere kiam mi laboras kun komputiloj. Eble estus bona ideo por uzi nur malmulte da pixels por foti en malforta lumo?

Mi iom kalkulis kiel la videbla lumo de diversaj koloroj/ondolongoj antaŭeniras en objektivoj, tra diversaj tipoj de bonkvalita optika vitraĵo. Mi iom scias pri objektivoj kaj okularioj tipo "akromatic" kaj "apokromatic". Tamen la sola diferenco inter la norma picamera kaj la vario NoIR estas ke la NoIR fotilo ne havas IR-filtrilon. La objektivo en la fotiloj estas la sama. Mi ne kredas ke la objektivo de tiu fotilo estus ideala kaj kiel eble plej bona por IR-lumo samtempe kiel por la videbla lumo. Kredeble la nombro de lumsentemaj punktoj uzita en la sensilo devus esti pli malgranda tiel ke la eraro por la IR-lumo ne estus tro granda, ne tre multaj pixel sur la sensilo.

Kiom da lumo ekzistis en tiuj cirkonstancoj? Certe estas iom probleme por trovi bonan akuratan solvon. La mezuroj varias. Ekzistas diversaj koloroj, helaj kaj malhelaj partoj, diversaj ondolongoj de lumo, reflektoj, brilo, ombroj.

La apuda foto maldekstre tamen atestas ke mezurilo mezuris proksimume 60 Lux en preskaŭ simila situacio.

EXIF-informo por tiu foto de Canon IXUS 160 (nur parto de foto) sen fulmo rakontas la valuojn ISO 800, f=5 mm, f/3.2, 1/13 s ... kaj tial por ISO 100 la ekspona tempo estus 8 fojoj pli longa, 8/13 sekundoj.

Tial por tiu foto estus EV = log2 (N2 / t) = log2 (3,22 / (8/13)) = log2 (3,22 * 13/8) = log2 16,64 kaj tial proksimume EV = 4 ĉar egalas ja 24 = 2 * 2 * 2 * 2 = 16

Ĉu eblos kalkuli el tio informo kiom da lumo fakte estis? Certe mi volus ankaŭ kalkuli kiom da IR-lumo mi bezonus por foti per IR-fotilo objekton en io distanco el IR-LEDoj en - por norma homa okulo - tuta mallumo.

Ĉiuokaze ŝajnas motivita per tiuj simplaj provoj ke mi multe uzos la 3D-fotilon en cirkonstancoj EV = 4 proksimume.

Fakte mi ne scias kiel mi kalkulu EV-valuoj por infraruĝa fotilo. La sensilo de IR-fotilo ne vidas lumon same kiel homa okulo. Ankoraŭ restas por mi multe por lerni pri elektromagneta radiado, lumo kaj fotado. Sed mi neeviteble lernos, iom post iom.

Sube estas informo en grafika formo pri la sentemo de tiu sensilo de picamera vario 2 por diversaj ondolongoj de videbla lumo. Tiu tamen ne rakontas pri la por NoIR-vario grava sentemo por nevidebla IR-lumo kies ondolongo estas pli ol 700nm. Klare la sensilo tamen havas sentemon ekster la sektoro de videbla lumo.

La objektivo de fotilo povas influi la finan rezulton. La koloro de lumo el lampoj povas influi la finan rezulton. Povas ja esti ke la vitraĵo de objektivo ne lasas ĉiuj ondolongoj de elektromagnetaj radioj pasi tute same. Laŭ mia sperto UV-radioj (ondolongo malpli ol 400 nm) ne pasas tre bone tra norma vitro. Povas ja esti ke la lumo de lampoj ne estas same forta en ĉiuj ondolongoj. Ekzemple fluoreskaj lampoj havas iom malebenan econ laŭ frekvenco de elektromagnetaj radioj.

Ni ja ne vidas IR-lumon per niaj okuloj, sed IR-lumo tamen estas videbla en la fotoj de NoIR-fotilo. Kia estas la koloro de IR-lumo en la fotoj? Mi kredas ke ĝi estas plejparte ruĝa ĉar la sentemo de parto de sensilo R(ed) estas pli granda ol por G(reen) kaj B(lue) por ondolongoj pli ol 700 nm, aŭ por nia kara amiko infraruĝa lumo.

Kaj eble estas nur bone se la ekspona tempo estas pli ol 1/50 sekundoj en artefarita lumo kiam la frekvenco de elektro de alterna kurento estas 50 Hz, ĉar multaj lampoj ekbrilas laŭ la frekvenco de elektro.

Ni tamen ankoraŭ rigardu pli zorgeme la suban desegnaĵon pri la ecoj de centra elektra parto de nia kara picamera por pli bone kaj profunde ĝin kompreni. Koloroj de objektoj kaj koloroj de lumo estas iom komplika temo. Fakte inter Computer Vision estas kutimo por tute ignori la kolorojn. Oni ĝenerale uzas nur nigraj kaj blankaj fotoj kaj ignoras la verajn kolorojn. Oni preferas nur uzi la helajn kaj malhelajn partojn de fotoj, la aliajn tonojn de griza "koloro". Blanka kaj nigra ja ne estas veraj koloroj. Nigra tute mankas lumon kaj blanka havas ĉiuj koloroj, griza havas iom pli da ĉiuj koloroj ol nigra.

Mi tamen ne rezignas kolorojn. Koloroj estas belaj. Maldekstre en la supra desegnaĵo estas la plej mallonga ondolongo de videbla lumo, 400 nm ( λ = 400*10-9 metroj = 0,400 μm = 400*10-6 milimetroj = 0,0004 milimetroj ), la violeta aŭ lila koloro. Dekstre estas la ruĝa koloro, la plej longa ondolongo de videbla lumo, 700 nm ( λ = 700*10-9 metroj = 0,700 μm = 700*10-6 milimetroj = 0,0007 milimetroj )

En la maldekstra flanko de desegnaĵo estus UV-lumo, la por ni nevidebla energia elektromagneta radiado de mallonga ondolongo. La UV-lumo de Suno kaŭzas ke la haŭto de homoj - espereble nur iom post iom - fariĝas bruna, sed ĝenerale ni volas eviti daŭran kaj fortan UV-radiadon. En la dekstra flanko estus la norme nevidebla IR-lumo, la infraruĝa radiado, la varma radiado. La desegnaĵo tamen ne montras la ecojn de tiu fotila sensilo por IR-lumo, ĉar ĝenerale oni ne volas tion uzi por fotilo. Ĝenerale oni uzas pro tio filtrilon por IR-lumo en normaj fotiloj por bloki la "malbelan" infraruĝan lumon. Ĉiuj varmaj objektoj elsendas iom da varma radiado kaj tio ne estas danĝere en moderaj kvantoj.

La kurbaj koloraj linioj R(ed), G(reen) kaj B(lue) indikas la sentemon de tri aliaj tipoj de sensiloj en la fotilo por diversaj ondolongoj de lumo. Ni vidas ke ekzemple la sensilo R por ruĝa koloro estas plej sentema por λ = 600 nm, sed ankaŭ aliaj sensiloj estas iom sentemaj por tio sama ondolongo kaj tio sama koloro. Por la ondolongo de lumo λ = 500 nm estas la sensilo por verda koloro (G) la plej sentema, sed ankaŭ aliaj sensiloj estas iom sentemaj por la sama koloro de lumo. Mi povas imagi ke tio kaŭzas ioman aliigon de koloroj en la fotilo kompare kun la veraj koloroj de lumo. Montrilo de komputilo certe ankaŭ havas sian propran econ por prezenti diversaj koloroj.

Estas iom komplika la temo. Ni tamen batalos.

Kaj certe fine .......... NI VENKOS!

La Ambasadoro en Pori
de sendependa nacio
Mueleja Insulo


Menuo
Ĉefa paĝo (finna lingvo)