في البدء لابد من معرفة الية عمل الكامرتين. ولمن لا يعرف مسبقا فإن الية التصوير تعتمد على اسقاط الضوء من خلال فتحة صغيرة على سطح شديد التحسس سيقوم بحفظ درجات الضوء الساقطة عليه لتصبح فيما بعد صورة. فمثلا المتحسس الكيميائي الابيض والاسود في الصور القديمة يمكنه ان يحفظ شدة الضوء ما بين الشديد السواد وبين الابيض تماما لينتج لنا صورة بالابيض والاسود, اما المتحسس الكيميائي الملون فيقوم بالعمل ذاته ولكن مع الالوان. في حين يقوم المتحسس الالكتروني الرقمي بخزن الضوء من خلال وحدات متحسسة صغيرة تنتشر على مساحة معينة للمتحسس وتنتقل الاشارات الرقمية التي سجلتها هذه الوحدات لتشكل الصورة في وحدة الذاكرة.

هناك اسباب كثيرة تجعل الكاميرات الرقمية بعيدة عن ان تبلغ يوما جودة الصورة في الكاميرات ذات المتحسس الكيميائي

المتحسس الكيميائي ذو الـ 4×5 سنتمتر مربع يضم اكثر من 200 مليون موقع لحفظ الاشعة الضوئية اي ما يعادل حجم صورة ذات 15 ميكا بايت. غير ان هذا لا يظهر لدينا في الكاميرا الرقمية فالصورة الصغيرة ذات الـ 4×5 سنتمتر مربع الملتقطة بالكاميرات الرقمية ولو بأجود الكاميرات لا يمكن ان تصل الى 15 ميكا بايت. ان الـ 15 ميكا بايت يمكن توليدها بأفضل تقنيات المتحسسات الرقمية ولكن بـ 5 ملايين متحسس. اي اننا انتجنا الـ 15 ميكا بايت بالكاميرا ذات الفيلم ولكن بـ 200 مليون موقع في حين حصلنا على 5 ملايين موقع فقط في الكاميرا الرقمية.

حتى ما يعد من المغريات بالنسبة لنا لاقتناء كاميرا رقمية كالذاكرة وسهولة اخذ الصور هو في الحقيقة جزء من المشكلة

ولكن هذا الكلام لا يصح والسبب  ان استخدام مصطلح 15 ميكا بايت لا يمكن قوله عن الصورة الناتجة من المتحسس الكيميائي, إذ ان هذا الرقم يتعلق بما هو رقمي. ماذا لو حاولنا ادخال الصورة الناتجة من المتحسس الكيميائي الى الحاسوب؟ كيف سندخلها؟ كاميرا او سكنر؟ سنقوم بتدمير جودتها بينما نقوم بذلك!. ولكن كيف؟:  تخضع جميع الصور والاصوات والاشارات الرقمية الى عمليتين رئيسيتين لتحويلهما الى الصيغة الرقمية

• الاولى هي عملية الـ Sampling اي اخذ نماذج من الاشارة دون اخذ الاشارة باكملها وهذه النماذج تفصلها فترات زمنية محددة ذلك ان جميع امكانات الحاسوب في الذاكرة والمعالجة محددة بأحجام معينة لا يمكنها ان تستقبل اشارة طبيعية كاملة وان تتعامل معها وتخزنها بسلاسة وسرعة هذا ان استطاعت ان تفعل ذلك.

  • 

   

• والثانية هي عملية الـ Quantization حیث لا يأخذ الحاسوب جميع درجات الاشارة الداخلة, لنقل اننا ندخل اشارة لدرجة حرارة معينة الى الحاسوب. ستقوم عملية التدريج او الـ Quantization بأخذ الدرجات 0, 5, 10 و 15. على سبيل المثال لا الحصر فدرجة الحرارة ليست اشارة معقدة لتتعرض للتدريج بهذا الشكل.
  

  عملية التدريج (Quantization)

وهذا ما سيحدث للصورة بعد دخولها للحاسوب وتعرضها لهاتين العمليتين مهما كانت جودتها عالية.

نقطة الضعف الثانية التي تجعل جودة الصورة الرقمية اقل من جودة الصورة الاتية من المتحسس الكيميائي هي ضعف قدرة المتحسسات الرقمية على استيعاب جميع كمية الضوء الساقط. إن ما تستوعبه المتحسسات يصل بالكاد الى ثلث الضوء الساقط مما يؤدي الى فارق كبير في جمالية الالوان.

متحسس الكتروني

تم تصحيح هذه النقطة في متحسسات الـ X3 لكن مشكلة اخرى ظهرت وهي قلة المتحسسات على وحدة المساحة. وهذا يفتح لنا بابا لمشكلة اخرى. ان المتحسس الكيميائي بمواقعه الكثيفة لا يحتاج الى تجهيز قدرة او الى وصلات كهربائية ينقل من خلالها الاشارة الى وحدة المساحة. وهذا الامر لا ينطبق على المتحسسات الرقمية. فالمتحسس الرقمي يحتاج الى فرق جهد سالب وموجب لكي يعمل كأي وحدة الكترونية. كما يحتاج الى وصلة لنقل الاشارة التي قام بتسجيلها. وكما اسلفنا القول عندما تم تطوير متحسسات X3 لكي تستوعب جميع الضوء الساقط قل عددها على وحدة المساحة اي ان حاجتها للمكونات الالكترونية غير العاملة ازدادت.

هذا الامر لا يحدث مع المتحسس الكيميائي, فلا يوجد مكونات غير عاملة او غير ضرورية لتسجيل الضوء. جميع المساحة في المتحسس الكيميائي سوف تستغل لتسجيل جميع الضوء الساقط وستكون المساحة هي ذاتها وحدة الخزن.

يسمى هذا العامل في الكاميرات الرقمية بالـ Fill Factor اي معدل الملئ. فيقال كم هو معدل الملئ للكاميرا الفلانية ليكون 60% او 50% على سبيل المثال. وفي الحقيقة ان معدل الملئ البالغ 60% هو افضل ما وصلت اليه الكاميرات الرقمية اليوم.

كما يلاحظ في الصورة فإن مواضع التقاط الضوء تفصلها فجوات كبيرة وبالكاد يصل معامل الملئ الى 60% في اجود انواع الكاميرات الرقمية الموجودة

المشكلة الاخرى التي ذكرناها في السياق ولم نركز عليها بشكل منفصل هي مشكلة الذاكرة. من الصحيح اننا لا نعاني جهدا اضافيا عندما نخرج وحدة المساحة ونضعها في الحاسوب لنحصل على جميع الصور واننا نرى ان هذه هي الميزة الاولى للكاميرا الرقمية لكننا على خطأ في الحقيقة. ان هذا الحل هو بحد ذاته مشكلة. فلا يوجد وحدة ذاكرة تستوعب كما كبيرا من الصور بأعلى جودة ممكنة ولابد في جميع الاحوال من وجود تقنية ضغط في الكاميرا تحفظ الصور بصيغ مضغوطة كالـ JPG المعروفة. وبالتالي نخسر الصيغة الاصلية للصورة ذات الجودة الفائقة.

شريحة ذاكرة

كاميرا H4D-200MS الرقمية.. استطاعت ان تكسر مشكلة الـ Fill Factor التي تكلمنا عنها اعلاه اذ تم حل المشكلة من خلال تحريك المتحسس بعدة اتجاهات لملئ الفراغات التي لا يمكن ان تملأها المتحسسات الصغيرة وبذلك استطاعت هذه الكاميرا ان تصل بدقة صورتها الى 200 ميكا بكسل.

كاميرا H4D-200MS الرقمية, التي تغلبت على مشكلة معامل الملئ من خلال تحريك المتحسس

المصدر:

Digital photographic capture By  Glenn Rand,David Litschel,Robert Davis P170-172‏

قبل الحصول على هذه المعلومات واثناء حصص الملتيميديا في تخصص الدبلوم العالي الذي انهيته في هذا العام دار جدال دام محاضرتين بين مجموعة من الطلبة والاستاذ الدكتور حسين عبد الرضا الذي قدم لنا محاضرات في الملتيميديا والفيديو ثلاثي الابعاد وكنت في صف الكاميرات الرقمية بشدة حتى اصبحت مصرا على افحامه وطلبت منه ان اقدم عرضا اوضح فيه افضلية الكاميرات الرقمية على الكاميرات ذات المتحسس الكيميائي وقادني البحث والقراءة لهذه النتائج فتراجعت وقدمت العرض Analogue VS digital.