Tuesday, December 27, 2011

Scene Recognition System (Sahne Tanıma Sistemi) nedir ne işe yarar


Bu yazıda, Nikon markasının ilk olarak Nikon F5 (1996-2004) modelinde kullanmak için 3 yılda geliştirdiği ve geliştirildiği yıllarda (1993-1996) kullanılması düşünülen Nikon F5 modeline getireceği devrim niteliğindeki yenilikleri ve dijital kameralara geçtikten sonra ise fonksiyonlarına eklenen BEYAZ AYARI ile 1005 pixel RGB algılayıcısının ve Scene Recognition System' in nasıl geliştirildiğinden ve ne işe yaradığından bahsedeceğiz. 

Profesyonel fotoğrafçıların bir fotoğrafı çekmeden önce; Netliğe, pozometrik değerlere ve beyaz ayarına tecrübelerine göre karar vermeleri gibi, Scene Recognition System denilen SAHNE TANIMA SİSTEMİ olarak Türkçe ifade edebileceğimiz sistem de kamera içerisinde çalışarak bu işlemlere karar vermektedir. Nikon D3, D3X, D3S, D700, D300, D300S modellerinde 1005 pixel RGB algılayıcı kullanan sahne tanıma sistemi bulunmaktadır. 
Sistemin detayına geçmeden önce biraz ön bilgi verelim. Bu sistemin 3 temel görevi vardır.
1-) Netlik ve hareketli konulardaki netliğinin izlenmesi
2-) Pozometrik değerlerin hesaplanması ve TTL flaş ölçümleri
3-) Işık kaynağının tanımlanarak beyaz ayarının en doğru şekilde yapılmasıdır
1005 Pixel RGB algılayıcı ve Sahne Tanıma Sistemi
1-) NETLİK VE HAREKETLİ KONULARDAKİ NETLİĞİN İZLENMESİ
Makine fotoğrafı çekilecek konuyu inceler ve kare içerisinde önce insan olup olmadığını kontrol eder. Eğer insan varsa netliği öncelikle ona yapar. Peki kameramız insanı nasıl algılar? Kameranın hafızasına insanın olası tüm ten renkleri kaydedilmiştir. Kamera karede insanın ten rengini arar ve bulduğu anda netliği ona yapar. Karedeki insan hareket ediyorsa; Netliği bu harekete göre korur. İnsan değilde başka hareketli  bir cisim varsa ve hareket ediyorsa, bu cisme olan netliği fotoğraf çekilinceye kadar izler ve korur.
2-) POZOMETRİK DEĞERLERİN HESAPLANMASI VE TTL FLAŞ ÖLÇÜMLERİ
Fotoğrafı çekilecek konudaki ışığın özellikle parlak noktaları analiz ederek en doğru pozometrik değerlere karar vermektedir. Bu fonksiyon, aynı zamanda flaşla çekim için gerekli analizleri de kapsamaktadır. 
3-) OTOMATİK BEYAZ AYARI
Fotoğrafı çekilecek cisimden gelen ışığı analiz ederek, ışık kaynağının tespit edilmesiyle en doğru beyaz ayarının yapılması sağlanır.

Teknik olarak sahne tanıma sistemi; 1005 pixel RGB algılayıcı yardımıyla konuyu takip ederek,  netliği hızlı ve kusursuz bir şekilde yapar. Pozometrik değerleri belirler ve beyaz ayarını renk ve parlaklık değerlerini kullanarak yapar. 1005 Pixel RGB algılayıcı ilk olarak 1996 yılında duyurusu yapılan Nikon F5 modelinde kullanılmıştır.
Sistemin çalışma esası; Konudan gelen renk ve parlaklık bilgileri 1005 pixel RGB algılayıcı tarafından algılanıp; Pozometrik değerin belirlenmesi, netliğin ve beyaz ayarının hassas bir şekilde yapılması için kullanılmaktadır. Bu sensör, konunun pozisyonundaki değişimleri de takip edebilmektedir. Sensörün Nikon F5 modelindeki yeri aşağıdaki şekildedir.
1005 Pixel RGB algılayıcının yeri
Bu sistem, kameralar hakkındaki temel düşünceyi değiştirmiştir. 1005 Pixel RGB algılayıcı üzerinde aynı zamanda 3D renkli matriks ölçüm sistemi de bulunmaktadır. Sistem, daha önceki makinelerde kullanılan ve pozometrik ölçümde kullanılan % 18 gri karttan yansıyan ışığı okumak yerine tüm kareyi renkli olarak okuyarak, konudaki parlaklık, kontrast ve uzaklık bilgilerinden faydalanmakta ve sonuç olarak çok daha kusursuz pozometrik değerler elde edilmektedir. Konuya olan uzaklık bilgisi,  Nikon’un geliştirdiği D ve G lensler kullanıldığı zaman hesaplanabilmektedir. Bir anlamda 1005 RGB algılayıcı teknolojisini kullanan fotoğraf makineleri pozometrik değerleri hesaplarken kendisinden önceki makinelerden farklı olarak konuyu renkli olarak görmektedir. Her rengin ışığı yansıtma katsayısının farklı olduğu düşünülürse sistemin ne kadar önemli bir iyileştirme olduğu daha iyi anlaşılacaktır.
Bu sistem, sensörden gelen bilgilerin sistem tarafından parlaklığın ötesinde bir sürü parametrenin ışığında; Pozometrik değerlerin çok daha kusursuz olarak hesaplandığı ve insan beynine en yakın sistem olarak geliştirilmiştir. Sistemin ana fikri; Fotoğrafçının daha vizörden bakarken fotoğraf hakkında vereceği karmaşık kararların kameraya bırakılması olarak özetlenebilir. Bu sistem beyaz ayarı, pozometrik değerler ve netlik konuları gibi 3 önemli teknolojinin üstün yönlerini birbirine bağlamaktadır. Profesyonel doğa fotoğrafçıları; Beyaz ayarı, netlik ve pozlama konularını geçmiş deneyimlerinden faydalanarak yapmaktadırlar. Fakat karedeki renk ve kontrast bilgileri fotoğrafçılar tarafından tespit edilemeyeceği için 1005 pixel RGB algılayıcı tarafından algılanmakta ve makine tarafından bir dizi karmaşık hesaplama gerçekleştirilerek daha kusursuz fotoğraflar çekilmesi garanti altına alınmaktadır.
Sahne tanıma sisteminin başlıca özelliği konuyu analiz ve takip etmesidir. Başlangıçta 1005 pixel RGB algılayıcı gelen bilgilerle ön ve arka plan olarak analiz ederek, bu alanda yukarıda da anlatıldığı üzere insan ten rengini aramaktadır. İlk aşamada makine, çekilecek konuda insan var mı? diye kareyi inceler ve eğer bir insan ten rengi yakalarsa, çekim modu ve seçilen netleme noktasını da dikkate alarak netliği çekilen karenin içindeki insana yapar. Sistem, konu netlik sahasının dışına çıktığı durumda bile, her zaman netliği konuya yapmaktadır. Konu izlemesi 3D izleme sistemi ile mümkün olmaktadır.

1005 Pixel RGB algılayıcının işleyişi ile ilgili şekil aşağıdadır.
1005 Pixel RGB algılayıcı işleyiş şeması

A.1005 RGB algılayıcı gelen veri
B.Renk verisi
C.Temel veriler (Küçük grup okumaları)
D.Parametreler
e.Renk
f.Parlaklık    
g.Kontrast   
h.Seçilen alandaki konum bilgisi  
I.D ve G tip lens kullanılması durumunda cisimle aradaki uzaklık bilgisi
J.Veritabanı
K.Otomatik ton dengelemesi

D3, D3X, D3S, D700, D300 ve D300S de kullanılan 51 tane netlik noktası otomatik netleme fonksiyonunda kayda değer performans artışı sağlamıştır. Buna ek olarak 3D izlemenin gelişiyle konudaki netlik kararlı bir şekilde merkezde tutulabilmektedir. Böylece konu izlenirken bile yeni bir kompozisyon yapılabilmekte ve çekimi son derece rahat bir şekilde gerçekleştirilmektedir. Bir tenis maçında kadrajınızın sağında ve solunda bırakacağınız boşluğu oyuncunun düz ve ters vuruşlarında yapacağı yere  göre değiştirmenizi sağlayabilmektedir. 3D izlemenin en büyük avantajı  ani hareketlerde çekim açınızı değiştirmenize imkan vermesidir. Aşağıdaki şekilde 3D izlemenin bir örneği 3 ayrı karede anlatılmaktadır. Bu örnekte fotoğrafını çekeceğimiz konunun sistem tarafından  netliğinin izlemesini istediğimiz noktasını seçiyoruz ve ondan sonra netlikle uğraşmayıp sadece hareket eden cismi istediğimiz kadrajda tutmak için makineyi hareket ettirerek takip ediyoruz. Çekmek istediğimiz anda da deklanşöre basıp fotoğrafı çekiyoruz.
51 Noktalı AF netlik ve 3D konu izleme sistemi

1. Karede kameranın netliği koruyarak takip etmesini istediğimiz noktayı seçiyoruz. Burada kayak yapan adamın kafasındaki bandaj seçilmiş (Kırmızı kare ile gösterilen nokta). Makine bu kompozisyonu, karedeki renkleri okuyarak hemen hafızasına kaydeder ve hareket devam ettiği her saniye hafızasındaki bilgileri gözden geçirerek seçilen bu noktanın en son nerede olduğunu belirleyerek bu noktaya yapılan netliği siz fotoğrafı çekinceye kadar  korumaya devam eder.
2. Karede kamera, kayak yapan adamın kafasındaki bandajı sizin adamın hareketini kadrajda tutmak için yaptığınız yeni kadrajda nereye giderse gitsin takip eder ve netliği deklenşöre basacağınız zamana kadar sürekli koruyarak, net fotoğraf çekmenizi sağlar.
3. Karede görüldüğü gibi kamera hafızasındaki ilk kaydettiği görüntüyü takip ederek size güzel kadrajlar içinde net fotoğraflar sunmaktadır. Sistemin tek dezavantajı; Eğer takip edilmesini istediğiniz cisim ile arka plan aynı renkte ise sistem cismi takip edemeyebiliyor.
Sistemin işleyişi hakkında birşeyler belirtmekte fayda var. Fotoğrafı çekilecek karedeki fazla ışık; Matriks ve i-TTL dengelenmiş dolgu flaş sistemleri kullanılarak analiz edilir ve çok kesin pozometrik değer verilir. Sistem, eskiden pozometrik değer ve beyaz ayarı için kullanılıyordu fakat şimdi çok daha karmaşık analizler sonucunda çok zor ışık koşulları altında bile; Makine ışığın analizini yaparak ışık kaynağı hakkında bir karara varabilmektedir. Örneğin; Fotoğraf makineleri yeşilin içinde bulunduğu orman ve fluresan lambadan gelen ışığı ayırt edemez ve aynı şekilde algılarlar. Sahne tanıma sistemi sayesinde görüntüden elde edilen diğer bilgiler dışında 1005 pixel RGB sensör gelen ışığı veri tabanındaki ışık kaynaklarıyla karşılaştırarak bu yeşil ışığın dışarıda bir ağaç veya ormandan mı yoksa içerideki floresan lambadan mı geldiğini anlayarak buna göre size kusursuz çekim değerleri vermektedir.
Sahne tanıma sistemini geliştirirken aşılması gereken birçok teknik zorluk vardı. Geliştirme aşamasında; Makinenin zor ışık koşullarında karşılaştırma yapması için kullanılacağı binlerce kare örnek fotoğrafların çekilmesi ve makinenin veri tabanına yerleştirilmesi gerekliydi. Bunu yapmak içinde; 1005 Pixel RGB algılayıcının içinde olduğu fotoğrafı okuyan özel bir makine yapılarak, bilgisayara bağlanmış ve bir sürü fotoğraf çekilerek, gerekli ayarlamalar bu özel makine ile yapılmıştır.  Çekilen 30.000 civarı kare fotoğraf; Daha önce hiç karşılaşılmayan bir durumun fotoğrafı çekilirken; kameranızın çekilecek kareye ait pozometrik değer ve beyaz ayarına karar vermesinde kullanılmaktadır. Kamera, fotoğrafı çekilecek karenin pozometrik değerleri ve beyaz ayarını hesaplarken bir tereddüt yaşarsa; Hemen veri tabanındaki fotoğraflara gider ve çekilecek karedeki koşullara en uygun durumu karşılaştırma yaparak, çekim değerlerine daha hızlı ve daha doğru karar verir.
Makine çalıştırıldığında; Sahne tanıma sistemi ve 1005 pixel RGB algılayıcı aynı anda çalışır ve bu işlemler sırasında makine içerisinde inanılmaz büyüklükte bir hesaplama gerçekleşir. Bu veri işleme sırasında kamera çok meşguldur. Her iki işleminde makineyi yavaşlatmaması için makine belleği bu iki işleminde bir arada yapacak şekilde geliştirilmiştir.
Yani fotoğrafı çekilecek konudaki en ufak bir hareket bile makine için son derece karmaşık ve çok yüksek hızda hesaplama demektir. Sürekli çekim modu bir makine için başarı ve kaliteyi temsil eder. Kamera otomatik netleme yaparken maksimum kapasiteyle çalışmak zorundadır. Ayna aşağıdayken; Işık, algılayıcı tarafından okunur ve ayna yukarı kalktığı an tüm hesaplama sonuçları kullanıcıya vizörden bildirilir. Deklanşöre basıldığı anda makine tüm işlemi bitirmek zorundadır. Bu operasyonun saniyeler mertebesinde tekrar edilmesi bir sürü farklı hesaplamanın çok kısa zamanda yapılmasını gerektirir.
Her hareket için kameranın hesaplama yapması kaçınılmazdır. Burada zor olan şey donanımın ve sistem tarafından sağlanan verilerin aynı anda simüle edilmesidir. Bu simulasyonu bilgisayarda yaparken sistemi geliştirenleri fazla zorlayan birşey olmamıştı. Çok zor olan ve zamanlarını alan şey bu simülasyon verisini gerçek fotoğraf makinesi üzerinde denemek olmuştu. 3D izleme, sürekli konu izleme bilgileri ve otomatik netleme hepsi aynı anda çalışmak zorundaydı. Fakat başlangıçta hepsi aynı anda çalışmamıştı. Program hatalarını düzeltmek ve hesaplamaların kusursuz olmalarını sağlamak gerekiyordu ama böyle bir sistemi önceden kimse yapmadığı için bir sürü bilinmeyen yönleri vardı. Sistemi çalıştırmak için uzun zaman deneme yanılma yöntemi kullanılmış ve bir sürü farklı olabilirlik test edilmiştir. Sonunda sistem geliştirildiğinde gerçektende fotoğrafçıların daha önce çekmedikleri fotoğrafları çekmelerine olanak sağlamıştır.   

Bu arada Nikondan yine bir iyileştirme daha. Nikon D7000'de 2016 RGB algılayıcı kullanmaya başlamıştır.






No comments:

Post a Comment