Pyhä kolminaisuus, osa II: herkkyys

Digitaalikameran kennon herkkyys, jota kuvataan ISO-lukemalla (kuten filmiaikaan filmin herkkyys oli merkattu ASA tai ISO), vaikuttaa kuvaan useimpien mielestä joko ei yhtään tai ainoastaan negatiivisesti. Uusimmissa digikameroissa löytyy sellaisia herkkyyslukemia, joista voitiin vain unelmoida filmiaikakaudella: esimerkiksi Nikon D90 yltää herkkyyteen ISO 6400 ja Nikon D700 arvoon ISO 25600.

Mitä se herkkyys sitten tekee? Miten se näkyy?

Herkkyys, kuten aiemmin kirjoitin, kuvaa kennon valoherkkyyttä. Mitä suuremmalle nostetaan kuvakennon vahvistus, sitä herkempi se on, joka johtaa lyhyempiin suljinaikoihin ja/tai pienemmän aukon käyttömahdollisuuteen. Jos otetaan tilanne 1/60s, ISO 200 ja f/8, joista pidetään aukko vakiona, voidaan tilanne valottaa myös seuraavilla arvoilla:

1/125s ja ISO 400
1/250s ja ISO 800
1/500s ja ISO 1600

Simppeliä, eikös? Aina, kun siirrytään aukon verran nopeampaan valotusaikaan, nostetaan herkkyyttä aukon verran ylöspäin. Useimmiten digijärjestelmän ja digipokkarin suurimmat kuvanlaadulliset erot löytyvät korkeampien herkkyyksien kautta: pokkari kohisee herkästi jo arvoilla ISO 100-400, järjestelmäkamera kohisee vastaavan määrän yleensä vasta arvoilla ISO 800-1600.

Sitten niitä esimerkkejä. Otin kourallisen esimerkkikuvia rypäleistä, käyttäen arvoja ISO 200, ISO 400, ISO 800, ISO 1600 ja ISO 3200 (jota merkitään Nikon D200 -rungossa "Hi1", eikä siten kuulu ns. perusherkkyyksiin).

ISO 200, ei käytännössä tuota näkyvää kohinaa.



ISO 400 on myös erittäin siisti; pieniä kohinan merkkejä on havaittavissa vihreällä taustalla, jos tarkasti katsoo ja vertaa arvolla ISO 200 otettuun kuvaan.




ISO 800 tuo mm. esiin vihreällä taustalla lievää kohinaa. Myös yksityiskohtien määrä hieman laskee, kun tutkii oikeanpuoleisen rypäleen pintaa tarkemmin.



Arvolla ISO 1600 alkaa kohina näkymään jo huomattavasti selvemmin ja yksityiskohtien väheneminen on entiseltään korostunut. Silti, ISO 1600 on edelleen varsin käyttökelpoinen, kun pidetään mielessä kuinka paljon suurennettu tämäkin näkymä on, vaikka ei sataprosenttinen suurennos olekaan.



Maksimiherkkyys tälle rungolle on Hi 1.0, joka vastaa valmistajan mukaan arvoa ISO 3200. Kuvassa näkyy kohinaa likimain koko pinta-alalla, yksityiskohtia on kadonnut paljon, eikä värisävyjen toistokaan ole entisellään.



ISO 3200 -kuva näyttää rajaamattomana nimittäin näinkin hyvältä, kun koko pienennetään 400 pikselin leveyteen:




Sama kuva isommassa koossa

Pyhä kolminaisuus, osa I: aukko

Aukko. Tuo mystinen James Bondin alkuanimaatioistakin tuttu kierä, joka määrää ja hallinnoi valokuvaajan kautta syväterävyyttä.

Niin mitä? Syväterävyyttä? Niin, syväterävyyttä. Syväterävyys muodostuu usean tekijän tuloksena, joihin kuuluu polttoväli, kuvausetäisyys ja aukko. Jos pidetään kuvausetäisyys ja polttoväli vakioina, voidaan tarkastella aukon vaikutusta syväterävyyteen seuraavan kuvasarjan esimerkkien avulla:

1. Kuvataan Sigman 24-millisellä sen suurimmalla aukolla, eli aukko on f/2.8:

Mitä kuvasta havaitaan? No, ensinnäkin se, että kuvaajasta katsottuna on mustan mikropiirin lähin nurkka likimain ainoa oikeasti terävä kohta kuvasta, kun sen edessä ja takana ovat komponentit epäteräviä. Syväterävyysalue on tässä tapauksessa suhteellisen kapea, ehkäpä senttimetrin luokkaa eturajalta takarajalle, eli mitattuna kuvaajasta säteittäisesti kohti kohdetta. Likimain samalla etäisyydellä kuin mustan lutikan lähin kulma on vasemmalta löytyvät ruuviliittimet, tai ainakin niiden lähimmät osat, jotka ovat lähestulkoon terävät. Taustalla näkyy rivi TO-220-koteloisia FETtejä, jotka ovat vasemmalta oikealle lukien lähimmästä etäisimpään, joten kauimmainen on myös epäterävin. Ihan etualalla on kiinnitysruuvi, joka myös on vastaavasti selkeästi epäterävyysalueella.


2. Sama lasi, mutta pari aukkoa himmennettynä (Muistatko? Yhden aukon askelein f/2.8 -> f/4 -> f/5.6):

Tässä nähdään miten terävyysalue on syvyyssuunnassa jo hieman laajentunut ja pahin epäterävyys on jo karsittu etu- ja taka-alalta. Nyt mikrokontrolleri on näkyviltä osin kutakuinkin terävä ja vasemman puolen ruuviliitosrimat ovat myöskin aika hyvästi terävyysalueella. Taka-alan FETtirivistökin on vähemmän suttuinen. Likimain minkään objektiivin piirto ei ole huipussaan täydellä aukolla (=suurimmalla aukolla, eli sillä pienimmällä f-luvulla) ja usein aukon-parin himmentäminen tuottaa myös kokonaisuutena parantuneen terävyyden kuviin.

3. Jatketaan himmentämistä aina arvoon f/16 saakka, jolloin tulokset ovat arvattavissa:


Lähestulkoon koko piirilevyn ala on riittävän terävä useimpiin tarkoituksiin ja tästä voitaisiin edelleen parantaa himmentämällä arvoon f/22, mikäli objektiivista moinen aukkoasetus löytyy. Sigmastakin moinen löytyi, mutta en nähnyt sitä tarpeelliseksi esimerkiksi tämän jälkeen, kun pointti lienee hyvin esillä näiden kolmen esimerkin myötä.

Pyhän kolminaisuuden sarjassa seuraa osa II pikapuoliin. Kakkososa käsittelee suljinaikaa.

Herkkyys, valotusaika ja aukko: pyhä kolminaisuus

Valokuvaus ja sen perusta lienee otsikossa aika kattavasti ja näiden kolmen muuttujan keskinäinen hallinta on edellytys parhaalle mahdolliselle lopputulokselle, ei pelkästään teknisessä mielessä, vaan merkittävissä määrin myös visuaalisessa mielessä. Otetaanpas ensalkuun määritelmiä, niin nähdään tämä pyhä kolminaisuus hieman paremmin.

Aukko, eli se mystinen f-luku (engl. aperture)
Järjestelmäkameroiden objektiiveissa, muutamia harvinaisia poikkeuksia lukuunottamatta, on himmennin. Himmennin koostuu sopivasta määrästä (5-15 kpl) himmenninlamelleja, joita säätämällä säädetään himmenninaukon kokoa. Aukkosarja on hyvä opetella ulkoa ainakin kokonaisten aukkojen osalta. Aukko merkataan monin tavoin, ehkä yleisimmät ovat "f/2.8", "f2.8", f-kirjain isolla tai pienellä. Objektiiveissa on aukko merkattu useimmiten muodossa 1:2.8. Aukon virallinen määritelmä on polttovälin suhde himmenninaukon halkaisijaan, eli esimerkiksi AF Nikkor 50mm 1:1.8D -objektiivin suurin aukko on f/1.8, jolloin aukon fyysinen halkaisija on 50/1.8 = n. 27,8 mm. Tämä knoppitieto ei kuitenkaan ole tärkeä, ainakaan ihan harrastuksen alkumetreillä, mutta se on hyvä tiedostaa. F-luku on siitäkin hieman sekava, kun pienempi luku tarkoittaa isompaa aukkoa, ts. mitä pienempi luku, sitä enemmän valoa päästetään objektiivin himmentimen läpi. "Isolla aukolla" tarkoitetaan yleensä mahdollisimman pientä f-lukua, mutta etenkin aloittelevien harrastajien keskuudessa terminologia menee usein sekaisin, nimim. itsekin ko. virheen tehnyt.. ;)

Aukkosarja: 1.4 - 2 - 2.8 - 4 - 5.6 - 8 - 11 - 16 - 22

Mystisiä numeroita, eikös? No, syy on se, että aukkosarjan yksi kokonainen askel vastaa valomäärän puolittamista tai kaksinkertaistamista ja tuo lukema kun on himmenninaukon halkaisijan suhde polttoväliin ja ympyrän pinta-alan ollessa jotain ihan muuta kuin lineaarinen funktio, ovat aukkojen kootkin vastaavasti hieman oudon oloisia, ainakin aluksi. Tähän kuitenkin tottuu. Jos kuvataan aukolla f/4 ja kuva on kaksi aukkoa ylivalottunut, eikä herkkyyttä tai suljinaikaa ole mahdollista muuttaa, voisi aukon muuttaa arvosta f/4 arvoon f/8, joka on kaksi aukkoa "pimeämpi", kun f/4 + 1EV = f/5.6 + 1 EV = f/8.

Herkkyys, eli nykykameroissa se ISO-lukema (engl. sensitivity)
Herkkyys on terminä aika yksiselitteinen ja se ISO-lukema kertoo kuinka valoherkäksi digitaalikameran kenno viritetään. Mikäli valotusaikaa ja himmenninaukon kokoa ei muuteta, syntyy matalalla herkkyydellä (= pieni ISO-lukema) pimeämpää jälkeä ja suuremmalla herkkyydellä (= suuri ISO-lukema) vähemmän pimeää jälkeä. Jos otetaan kuva arvolla ISO 200 ja halutaan pelkästään herkkyyttä säätämällä valottaa aukon verran enemmän (eli korjataan valotusta +1 EV), valitaan herkkyydeksi ISO 400, eli tuplataan herkkyys. Aukon verran alaspäin ISO 200:sta päästään säätämällä herkkyydeksi ISO 100. Jos valotustilanteessa tulee tekniset rajat vastaan, niin valotukseen haetaan apuja muualta, mutta tästä lisää sitten käytännön esimerkeissä.

Valotusaika, eli se aika, jonka kenno saa valohoitoa objektiivin läpi (engl. shutter speed)
Ehkä tämä on termeistä helpoin ymmärrettävä. Valotusaika kertoo yksinkertaisesti sen, kuinka pitkään kennolle päästetään sulkimen läpi valoa. Lyhyellä valotusajalla saadaan liike ikäänkuin pyäshtymään, kun pitemmällä valotusajalla syntyy kuvaan liike-epäterävyyttä, joka voi olla joissakin tapauksissa ei-haluttu ilmiö ja joissakin tapauksissa sitä voidaan käyttää tehokeinona, jolloin liikkeen tuntu välittyy kuvasta tehokkaasti. Kun valotusaikaa mietitään "aukkoina", on yhden aukon siirto suuntaan tai toiseen sama kuin valotusajan kaksinkertaistaminen tai puolittaminen. Ts. 1/125s ajasta kun valotetaan yhden aukon verran valoisampaan suuntaan, on valotusaika 1/60s ja aukon verran pimeämpään suuntaan on valotusaika 1/250s. Erittäin loogista tämäkin.

Havainnollistavia kuvaesimerkkejä lisään pikapuoliin, kunhan saan moiset kuvattua ja käsiteltyä.

Vastavalokukka

Semmoinen kukkanen tällä viikolla. Kyseessä on Capsicum annuum -suvun chililajikkeesta "Apache". Pikkuinen risu yrittää kukkia tälle keväälle jo nyt, mutta olosuhteiden ja lannoitteiden tasapainosta johtuen se tiputtelee säännöllisesti kukkansa.

Samalta ikkunalta löytyy uudelleen henkiinherännyt varmasti monelle paljon tutumpi Capsicum chinense -suvun Habanero. Luulin sen jo kuolleen hoivan ja valon puutteeseen, mutta erään gekon terraariossa se vain ryhtyi kasvamaan ja näyttää nykyisellään varsin terveeltä risulta.

Kuvan näkee hieman isommassa koossa klikkaamalla tästä (aukeaa uuteen ikkunaan). Risu on kuvattu Tokina AT-X 28-85mm 1:3.5-4.5 manuaalizoomilla, lähikuvausasennossa, runkona Nikon D200. ISO 250, f/3.5, 1/160s.