kamera

Todellisen tähtitaivaan saaminen kuvattua videolle on hyvin hankalaa, koska kamerat eivät yleensä pysty tallentamaan heikkovaloisia tähtiä ilman aikavalotusta. Niinpä suurin osa videoista, joilla on tapahtuu jotain ja taivaalla näkyy kaunis tähtitaivas, on keinotekoisia: tähdet ja toiminta on kuvattu erikseen ja liitetty yhteen jälkikäteen.

Tällä videolla nämä kaksi on kuitenkin saatu kuvattua samalla kertaa, koska käytössä on ollut uusi hyvin herkkä kamera. Video onkin Canon MH20f-SH -kameran mainosvideo, mutta tällainen kamera ansaitsee huomiota. Tulos on hyvin kaunis – ja näyttää todellakin tähtitaivaan sellaisena, kuin ihmissilmä sen näkee hyvissä olosuhteissa.

Itse asiassa videolla kaikki näyttää vielä paremmalta, koska laajakulmalinssi tuo näkyviin laajan alan maisemaa kerralla. Normaalisti joutuisimme kääntelemään päätä kaiken nähdäksemme, mikä luonnollisestikin normaalielämässä on hyvä asia, mutta esimerkiksi tähdenlentoja havaitessa hankalaa. Silloin olisi mukavaa, jos voisimme nähdä kerralla laajan alueen taivasta.

Videon on tehnyt amerikkalainen Uncage the Soul Productions -yhtiö Oregonissa viime Perseidien tähdenlentoparven aikaan järjestetyssä Star Partyssä. Noin 600 tähtiharrastajaa oli avoimen taivaan alla kaukoputkineen ihailemassa tähdenlentoja ja tähtitaivasta.

Musiikki: "Night Whispers", Keen Collective ja "Threnody", Goldmund; Marmosetmusic.com

Kuvauskalustona oli Canon MH20f-SH ja Sigma ART 20mm.

Uuden metalinssitekniikan uumoillaan parantavan mikroskooppien erotuskykyä, ja mullistavan kameratkin.

Tekniikan ja komponenttien kehittyessä monet laitteet ovat pienentyneet roimasti. Optisten laitteiden kokoa on kuitenkin aina rajoittanut yksi tekijä – linssi. Sellaiset kun ovat umpilasisia, raskaita ja paksuja.

Lisäksi laatukin maksaa, ja parhaat linssit ovat hyvin hintavia. Näin siis tähän asti.

Science-tiedelehdessä 3.6. julkaistussa tutkimuksessa käsitellään jännittävää uudistusta optiikan alalta.

Metalinsseiksi kutsutut ohuet levyt voivat tulevaisuudessa korvata perinteiset lasilinssit. Kokonsa puolesta ne ovat jo lyömättömiä.

Metalinssien salaisuus on titaanidioksidikerroksessa, joka sijoitetaan läpinäkyvän kvartsilevyn päälle. Pinnoite koostuu valoa kääntävistä satojen nanometrien korkuisista ja valoa taittavista torneista. Eri aallonpituudet saadaan käännettyä oikeaan suuntaan tornien sopivalla sijoittelulla.

Tämä diffraktiolinsseihin perustuva menetelmä on jo vanha keksintö, mutta sen ongelma on ollut tarkkuus. Tutkijoiden mukaan nanoskaalan "tornit" mahdollistavat aiempaa paremman tarkkuuden.

Käytännön lopputulos kuvan laadussa on lähes sama kuin paljon paksummalla lasilinssillä*. Metalinssit ovat niin ohuita kuin pinnoitetta tukeva kvartsilevy vain antaa myöten.

Metalinssien avulla nähdään hyvin tarkasti alle valon aallonpituuden levyisiä kohteita. Uuden tekniikan avulla erotuskyky ja kuvan terävyys ovat vähintään samaa luokkaa kuin perinteisilläkin linsseillä. Linssin läpi pääsee parhaimmilla aallonpituusalueilla 86 % siihen tulleesta valosta, mikä on lähes samaa luokkaa kuin monilla hyvilläkin lasilinsseillä**. Tutkijat raportoivat saaneensa metalissillä aikaan 170-kertaisen suurennoksen.

Mikä parasta, optiikan valmistushinnan pitäisi tippua roimasti. Metalinssien massavalmistus kun on halpaa.

Uudella tekniikalla on merkitystä etenkin paljon suurentavissa ja läheltä kuvaavissa mikroskoopeissa. Myös kännykkäkameraan voidaan pian saada ainakin periaatteessa samanlaatuisia linssejä kuin parhaimman järjestelmäkameran objektiiveissa.

Kannattaa kuitenkin muistaa, että hienoimmastakin optiikasta huolimatta otettujen kuvien laatu riippuu eniten kuvaajan taidoista...

Alla vielä Sciencen julkaisema video, jossa metalinssien toimintaa havainnollistetaan. Jutun kuvat ovat kuvakaappuksia videosta.

Päivitys 4.6.2016 klo 13.15: Yleisön pyynnöstä lisätty kappale diffraktiosta ja maininta mikroskoopista. Tähdillä merkittyjä lauseita korjattu, aiemmin kohdissa luki "Systeemi toimii aivan kuten paljon paksumpi lasilinssi" (*) sekä "kuva ei himmenekään yhtä paljon kuin lasilinssillä" (**).

Tagit

kamera

optiikka

metalinssi

nanorakenteet

Kuten älypuhelimissa olevat kamerat ovat jo osoittaneet, on valokuvan ottaminen nykyisin aivan yhtä paljon kameratekniikkaa kuin kuvan käsittelyä: huonostakin kuvasta saadaan kohtuullinen sopivasti sitä käsittelemällä ja hyvästä kuvasta saadaan laskennallisesti vielä parempi.

Valokuvaus on siis jo nyt pitkälti matematiikkaa; optiikan sekä kuvakennon lisäksi tärkeää on se, miten kamera pystyy käsittelemään ottamaansa kuvaa. Eli millainen prosessori ja ohjelmat laitteessa on.

Uusi kameravalmistaja Light vie kuvaamista vielä enemmän laskennallisen valokuvauksen puolelle, sillä yhtiön ensimmäinen kamera, mustanpuhuva Light L16, ottaa kuvan kaikkiaan 16 pienellä kameralla ja prosessoi niistä yhden 52-megaisen kuvan.

Eikä kuva ole vain kuva, vaan se on enemmän: se on tietopaketti, mistä voi muokata erilaisia versioita kuvasta jälkikäsittelyllä.

Prosessi muistuttaa hieman Lytro-kameralla kuvaamista, sillä kuvan tarkennusta voi muutta jälkikäteen, mutta lisäksi Light-kameran kuvan valotusta, eri kuvan osien valaistusta ja melkein kaikkea kuvassa voi säätää jälkikäteen. Ja mikä on olennainen eroavaisuus Lytroon verrattuna, kuvat ovat suuria ja tarkkoja – niitä voi zoomata lähes rajattomasti.

Light L16 -kamera on litteä, vähän paksun matkapuhelimen kokoinen ja näköinen laite, jonka etupuolella on 16 pientä linssiä. Ne näyttää olevan aseteltu siihen sattumanvaraisesti (eivät ole) ja osa linsseistä on pienempiä (6 kpl).

Jokaisen alapuolella on 45° kulmassa oleva peili, joka kääntää valon kameran rungon suuntaisesti aseteltuihin pieniin kamerayksiköihin, joiden sisällä ovat linssit ja kuvakenno. Jos kamerayksiköt olisivat suoraan aukkojen takana, olisi kamerasta tullut yli senttiä paksumpi ja sen sisälle olisi jäänyt tyhjää tilaa turhan päiten.

Peili luonnollisesti vähentää valovoimaa vähän, mutta se ei ole olennaista, koska kuvakennot ovat hyviä ja kameroiden aukot ovat joka tapauksessa pieniä.

Aukot on sijoiteltu etupuolelle tarkoituksella vähän kuin sikin sokin, jotta kuva voidaan ottaa hieman eri paikoista, ja kameroita on erilaisia, jotta kuvatkin ovat hieman erilaisia. Paikkoja valittaessa Lightin insinöörit ovat toki laskeneet siten, että alapuolella olevat kamerayksiköt mahtuvat sopivasti limittäin ja lomittain.

Kun kameralla ottaa kuvan, ottaa tilanteesta riippuen noin 10 kameroista samaan aikaan kuvan hieman eri tavalla. Näistä kamera prosessoi sitten yhden supertarkan ja suuren kuvan, jonka ominaisuuksia voi muutella joko saman tien kameran takana olevan näytön avulla tai myöhemmin tietokoneella.

Tässä on olennainen ero Nokian ammoiseen superkamerakännykkään Lumia 1020:een, missä oli “vain” yksi linssi ja kenno. Laitehan tuotti suuria, 41-megaisia kuvia, joita saattoi suurentaa varsin vapaasti

Nyt L16:n valmistajan mukaan kuvien kuvan laatu on sama tai parempi kuin tavallisella järjestelmäkameralla peruslinssejä käytettäessä – mutta ilman suuria objektiiveja tai tarvetta vaihtaa niitä.

Vain klik, ja kamera ottaa kuvan. Ja tarkkuus on teoreettisesti sama kuin linssillä, jonka halkaisija on sama kuin nyt pikkulinssien suurin välimatka toisistaan, eli kuutisen senttimetriä.

Kuvan lisäksi kameralla voi tallentaa 4K-tasoista videota, mutta todennäköisesti silloin se ei käytä kaikkia kameroitaan ja kuvan prosessointimahdollisuuksia.

Jännittävintä Light-kamerassa on kuitenkin se, että se ei ole enää konsepti, vaan kamera on pian oikeasti ostettavissa. Hintalapussa lukee 1699 dollaria, eli noin 1500 euroa, ja toimitusten sanotaan alkavan ensi kesänä.

Alla on Light-yhtiön esittelyvideo kamerastaan. Otamme tyypit laitteesta heti kun se on mahdollista – etenkin olisi jännä nähdä miten L16 pärjää pimeässä ja kylmässä.

Tagit

Onko sinulla kamera kellossa? Jos on, niin siinä ei ole mitään ihmeellistä – vaikkakin kellosi on todennäköisesti hieman älykkäämpi kuin päivän kuvana oleva Steineck-agenttikamera.

Kyseessä on saksalainen vuonna 1949 valmistettu hienomekaaninen taidonnäyte, joka oli ymmärrettävästi kovin suosittu vakoilupiireissä. Sen käyttäjä saattoi ottaa kätevästi kuvia samalla kuin oli ikään kuin katsovinaan vain kellonaikaa.

Kamerassa oli kiekon muotoinen, noin 2,5 cm halkaisijaltaan ollut filmi, joka pyöri kameran sisällä. Kuvan ottamisen jälkeen kiekkoa käännettiin hieman "eteenpäin", jolloin sille saatettiin ottaa kaikkiaan kahdeksan kuvaa.

Kuuleman mukaan kamera omiaan henkilökohtaisissa tapaamisissa ja kokouksissa, missä kohteet olivat lähellä ja kuvaaminen oli muuten hankalaa.

Kuvan laite on kuvattu Pariisin tekniikkamuseossa (Musée des arts et métiers) kännykameralla, joka ajaa nykyisin samaa asiaa.

Alla on vielä kuva kellosta ja sen filmipurkista washingtonilaisen Vakoilumuseon (Spy museum) nettisivuilta: