Nikon'un geliştirdiği LBCAST algılayıcı

Çeşitli kaynaklardan çevirerek derlediğim ve Nikon firmasının 2003 yılında D2H kamerasında kullandığı ve adına LBCAST denen sensör hakkında bilgi

Nikon firması Temmuz 2003’de Nikon’un amiral gemisi konumundaki D2H kamerasını LBCAST isminde CCD ve CMOS dan farklı yeni bir sensör kullanarak pazara sunduğunu açıkladı. Bu sensör hızlı, düşük noise ve  enerjiyi verimli kullanıyordu. Nikonun LBCAST sensörü ne CMOS nede CCD idi. Bu sensör, Nikon’ un CCD ve CMOS teknolojilerinin avantajlarının birleştirilmesiyle geliştirilmiş yepyeni bir kavramdır. Geleneksel sensörlerden farklı olarak enerjiyi az kullanır. Daha az karanlık parazit üretirler. Görüntü işleme, renk, kontrast ve hassasiyette daha iyidirler. Nikon 1980 yılından bu yana CCD’den farklı bir sensör geliştirmeye çalışıyordu ve sonunda başarmıştı.

LBCAST sensörü CCD ve CMOS ile kıyasladığımızda; CMOS’un enerji verimi ve makinenin çekime hazır hale gelme hızına karşı CCD genellikle daha az parazit (noise) üretir. Bu anlamda LBCAST sensörün her iki teknolojiyi de birleştiren bir kavramdır.

Akla hemen LBCAST sensörü CMOS tabanlı mıdır sorusu gelmektedir?.  Nikon çalışmaya başladığı 1980’li yıllarda düşük sinyalleri yüksekten sensörler zaten mevcuttu ve CMOS diye bir isim de yoktu. CMOS, LBCAST için çevresel devre olarak kullanılabilir. 

AYDINLANMA ÖNCELİKLİ NE DEMEK?

Eğer bir filmin katmanlarına bakıyor olsaydık, hangi katmanda hangi rengin oluştuğunu söylememiz zor olacaktı. Çünkü ışık filme çarparak görüntüyü oluşturur. Bu çarpma anında yüzlerce polimerden oluşan şeffaf katmanlar bu ilginç dizaynı oluşturmaktadır. Değişik açılardan yansıyan ışıklar, değişik uzunluklardadır, çünkü değişik açılardan gelmektedirler. Bu ışık teorisinin bir parçasıdır. Şimdi sormamız gereken soru; Işığın,  fotoğrafla arasındaki bağlantısı nedir ve film renkleri nasıl kaydeder. Değişik dalga boyundaki ışıklar, farklı açılarla filmin üzerinde bulunan birbirinden farklı katmanlara çarparak onunla etkileşime girer ve fotoğrafı oluştururlar. Filmde her 3 ana rengin tespit edildiği katmanlar bulunmaktadır. Diğer renkler ise bu katmanların çeşitli etkileşimleriyle oluşmaktadır.

Diğer taraftan; dünyayı nasıl gördüğümüze bir bakalım. Gözlerimiz, detayları ışık içinde görür. Nesneleri kameranın gördüğü şekilde yani kırmızı, yeşil ve mavi katmanları olarak görmeyiz. Film katmanları arasına değişik dalga boyunda ışık geldiğinde uygun katmanda görüntüyü tespit etmek üzere, görüntüyü oluşturan mekanizmayı tetikler. Gözlerimiz nesneleri filmden farklı görürler. Detaylar en üstte yer alan aydınlanma katmanında yakalanırlar. Bu aydınlanma katmanı LB-CAST sensörünün  netliği ve detayı en çok yakaladığı yerdedir.

Aydınlanma öncelikli renkli algılayıcının (LPCS) yapısı

Bir LPCS algılayıcı bir sürü algılayıcı elementin yerleştirildiği yarı iletken tabanlı bir teknolojidir. Bu algılayıcı elementlerin 2 tane görevi vardır.

1-) Yarı iletken alt tabakasının dışında yer alan renkleri algılayan katman; Frekans bandındaki ışığın yoğunluğunu ölçerek, en az bir tane renge karşılık gelen değeri algılar.

2-) En az bir rengin algılandığı katmanın dışındaki katmanda aydınlanmayı ölçer.

Bu icadın yapılmasındaki ana amaç elektronik bir algılayıcının üzerindeki bir katmanda oluşan aydınlanmanın insan gözüyle çok benzer tepkiler vermesidir. Bu nokta normal CCD ve CMOS’ ta farklılık göstermektedir. Bu anlamda LPCS algılayıcı insan gözüne en yakın sistem olarak düşünülebilir.

Hatırlayın aydınlanma=detay’dır. Çok aydınlanma sağlarsanız çok detay elde edersiniz.

Bu Photoshop’taki netleştirme özelliği gibidir. PS’ nin sırrı netleştirilen bir fotoğraftadır. PS’da fotoğrafın uç noktaları etrafındaki özel yerlerden gelen renklerden çoğu zaman yalnızca BEYAZ rengin aydınlığını kullanarak netlik yapmaktadır. PS’nin algoritması konunun uç noktalarındaki temel renklerin aydınlığından yararlanma eğiliminde olup,  netleştirmeyi bu sayede yapmaktadır.

Aydınlanma öncelikli renkli algılayıcı ne demek?

Renk algılama sönsörünün ilk algılama tabakası; Işık kaynağından gelen ışığın ilk spektrumuna tepki verecek şekilde dizayn edilmiştir. Ayrıca en az bir tane ikincil spektruma tepki verecek ve ilk spektruma tepki veren  katmandan farklı bir ikinci katman daha bulunur. İkincil spektruma tepki verecek katman, ilk spektruma tepki verecek katmanı dengelemek için dikey düzlemde yerleştirilmiştir.

Geleneksel CCD ve Aydınlanma öncelikli renkli algılayıcı

Geleneksel CCD sensör yapısı

802: Renkleri algılayan tabaka

804: CCD algılaycı

806: Diod

808: Yeşil renk filtresi

810: Işık demeti

812: Mavi filtre

814: Kırmızı filtre

(802) Renkli matriks tabaka CCD algılayıcısının (804) üstüne ince bir tabaka halinde yerleştirilmiştir. Her bir diodun (806) üstünde renkleri yakalayan bir filtre vardır (808). Bu filtre ışık demetini (810) filtre eder. Bu tipik Bayer dizilimi, birçok dijital makine ve aygıt için kullanılmaktadır. 

LBCAST Sensörün yapısı

1002: Basit CCD katmanı; Görünüşe göre CCD’de değişemeyecek bir katman.

1004: Bilinen CCD algılayıcı dizilimi. Bu da yeni değil

1006: Kırmızı renk yutuluyor. Yeşil renk 1004 nolu katmanın üstünden geçiyor.   Bu filtre SARI filtrenin altınadır.

1008: Diğer bir CCD algılayıcı dizisi katmanı.

1010: 1008 katmanı üzerine yerleştirilmiş diğer bir sarı filtre

1012: En üste bir dizi algılayıcı yerleştirilmiştir.

1014: Bir kırmızı ışık demeti 1006 nolu CYAN filtre onu yutmadan önce 1008 ve 1012 katmanları tarafından teşvik edilerek geçişi..

1016: Bir yeşil ışık demetinin algılayıcıya girişi 1004, 1008 ve 1012 katmanları tarafından teşvik ediliyor. Yeşilin yakalanma seviyesi maksimumda.

1018: Bir mavi ışık demetinin algılayıcıya girişi sadece en üstteki katman 1012 tarafından teşvik ediliyor.

ÖZET

Görüntüyü oluşturan her noktaya olan erişim eşit miktarda ve 3 renginde bulunduğu düzlemde gerçekleşmekte ve bu sayede parlak bir nokta veya dar beyaz bir çizgi bile aynı renk üzerinde diğerlerinden bağımsız olarak algılanarak matriks ile hizalanmaktadır. Bu buluş ile; Mevcut teknolojide renkte insan eliyle yapılmış izlenimini uyandıran harelenmeler ortadan kaldırılmıştır.

Burada CCD ve JEFT LBCAST algılayıcı arasındaki fark anlatılmaktadır. Dijital kameralara algılayıcılar yerleştirilmeye başlandığından bu yana KIRMIZI, YEŞİL ve MAVİ renge aynı anda ve eşit miktarda erişim CCD’de  maalesef mümkün değildir.  Çünkü renkleri yakalayan hücrelerin yerleşim mimarisi gereği bu imkansızdır. Aşağıdaki şekilde bir CCD algılayıcıdaki renk yakalama hücrelerinin dizilimi görülmektedir. Buraya dikkat; KIRMIZI rengi tespit eden hücrenin etrafında 4 YEŞİL ve 4 MAVİ renk tespit hücresi, MAVİ rengi tespit eden hücrenin etrafında 4 KIRMIZI ve 4 YEŞİL renk tespit hücresi ama YEŞİL renk tespit eden hücrenin etrafında sadece 2 KIRMIZI ve 2 MAVİ renk tespit hücresi bulunmaktadır. Bu durumda kameranın mikro bilgisayarı YEŞİL renk tespit hücresinin etrafındaki 2 KIRMIZI ve 2 MAVİ rengi tespit eden hücrelerin yokluğu nedeniyle YEŞİL rengi direkt olarak görememekte ve bunu interpolasyon denilen hesaplama tekniğine göre hesaplamaktadır.

CCD Sensörde renk filtrelerinin dizilimi

LB-CAST sensörde ise renk yakalama birden çok filtre kullanarak yapılabilmektedir. Bu filtreler yansıma yaparak tüm renklere erişimi sağlamaktadır. Bu yöntem ise harelenme etkisini azaltmaktadır, çünkü renk yakalama olayı katmanlarda gerçekleşmektedir ve renk yakalama hücrelerin sıralamasına bağlı değildir. Algılayıcının dizaynından dolayı mavi renk 2 defa yansıdığı ve kırmızı rengin ise yine dizayn nedeniyle doğal olarak algılayıcıyı daha fazla etkilediğinden, algılayıcıda elde edile IŞIK/AYDINLANMA oranı birbirine eşit olmaktadır.

Bu algılayıcı ile ilgili patent kurulunun görüşü; Dijital fotoğrafçılık için dramatik bir iyileşmeyi temsil eden, pazarda tüm elektronik cihazlarda kullanılabilecek yeni bir dünyanın kapılarını açacak pratik bir algılayıcı olduğu yönündedir. Aydınlanma öncelikli bu sensör görüntü netliği ve renklerde oluşan harelenme etkisini minimize ettiği ve yarattığı yenilikler nedeniyle kendisinden önce gelen tüm teknolojileri geride bırakmıştır.

Çok ilginç bir açıklama değil mi? tek katmanlı bir algılayıcı da en az 3 farklı katmandan oluşan bir algılayıcı kadar renk algılama gibi benzer bir fonksiyonu yerine getirebilmektedir. Bu olay sadece dijital fotoğraf makinelerinde değil, diğer video kameralarda da kullanılabilecektir. Bir çoğumuz 3 CCD' li yüksek teknoloji ürünü kameralar alırken, bu algılayıcı sayesinde bu güne kadar görüntü algılayıcıları hakkında öğrendiklerimiz değişeceğe benziyor.

Peki Nikon neden bu algılayıcıyı sadece D2H modelinde kullandı ve sonra kullanıma devam etmedi. Bunun kesin cevabını Nikon yetkilileri verebilir ama izin verirseniz bende bir tahminde bulunmak istiyorum. LBCAST algılayıcının  geliştirme maliyetinin çok yüksek olduğunu Nikon yetkilileri açıklamıştı. Hatta açıklamada;  1 algılayıcının üretim maliyetinin 1 kameranın maliyetinden daha fazla olduğu da belirtilmişti. Bu algılayıcının sadece Nikon marka kameralarda kullanılması durumunda üretim maliyeti yüksekte kalacağı için, araştırmaya daha fazla para ayırmak istemeyerek bence en ölümcül  hatayı yaptılar. DSLR kameraları için teorik olarak CMOS algılayıcıdan daha avantajlı olan CCD algılayıcı kullanmaya karar verdiler. Bu karar, Nikon için çok kötü bir karardı.  Çünkü düşük ışık koşullarında 400 ISO’ da bile inanılmaz GREN (noise, kumlama, parazit, gürültü..) oluşuyordu. O dönemde birçok profesyonel Nikon kullanıcısı; Hem CCD sensör kullanımı sonucu oluşan GREN nedeniyle hemde Nikon’un piyasada tam kare algılayıcılı kamerası olmaması nedeniyle Canon 5D’ ye geçtiler.

Nikon FA & Nikon FE2 geliştirme safhaları

Yine tarihe yolculuk yapıyoruz. Nikon firmasının ürettiği en güzel kameralardan ve dünya üzerinde Matrix ölçüm yapan ilk model olan Nikon FA ve Nikon FE2'nin geliştirilme aşamalarını inceleyeceğiz.

Poz dengelemesini (+/-) iptal etmek!

1977 Yılında Nippon Kogaku K.K. yani şimdiki Nikon firmasının ana amacı kamera dizayn bölümü oluşturmak olan 2 tane proje başlatmıştı.

Proje takımlarından birisi Nikon FM2 için yüksek perde hızı olan bir sistem geliştirme üzerinde ve diğer proje takımı ise Nikon FA modeli için MATRIX ölçüm sistemi geliştirmeye çalışıyorlardı.

Nikon; Tüm araştırmalarını pozometre ve pozometre kontrolü üzerinde yoğunlaştırmıştı.

Bu araştırmalar sonucu; Merkez ağırlıklı ölçüm sisteminde başarı sağlanmıştır. Standart olarak lensten ölçen (TTL) ölçüm sistemi, Nikon EL serisi, Nikon EL2 ve FE kameralarında TTL-AE ölçüm sistemi (lenste ölçen ve otomatik pozlayan) olarak kullanılmaya başlanmıştır. 

Pozometre kontrolünde ileri seviye ve daha hassas sonuçlar veren sistemler üzerinde yapılan  çok sayıda çalışma başarısızlıkla sonuçlanmış ve mükemmel aşamasına henüz gelinememişti.

Örneğin, eskiden ışık ölçümünde; Yaptığınız ölçümün % 96 oranında başarıya ulaşması % 98 oranında ve % 98 başarıya ulaşmak % 99,5 oranında mümkünken şimdi pozometre konusunda % 100 başarı elde edilmiş durumdadır.

Pozometrenin yukarıda bahsedilen bu ufak oranda kalan hatasından uzak durabilmek için ileri seviye fotoğrafçılar; Poz dengelemesini (+/-) yada otomatik pozometre kilit’ini (AE-L) kullanırlardı.

Peki ileri seviye olmayan kullanıcılar ne yapacak? Ya poz dengelemesini (+/-) yada pozometreyi gereksiz yere kilitleyerek (AE-L) kullanacaklar. İşte bu sistemi geliştiren takımın araştırdığı ana konu bu idi.

Silikon Foto Diod ve (SFD) 24 parçası 

Proje takımı toplamda 10 kişi olarak işe başladı, takımın büyük çoğunluğu ölçüm mekanizması ve diğer kalanlar ise değerlendirme ile ilgili kısımda çalışıyordu.

Takım; Görüntüdeki parlaklığın dağılımı ve en uygun pozometrik değer arasındaki ilişkinin analiz edilmesiyle işe başladı. 

Bu amaçla Nikon FE‘nin film baskı plakası üzerine 5 mm karelik bir alana 24 adet silikon foto diyodu (SFD) 4'ü dikey ve 6'sı yatay olacak şekilde yerleştirildi.

24 Adetlik SFD’den olarak gelen çıkış sinyalleri Nikon FE’nin içindeki bir devre ile yükseltilerek, sonrasında analog bir anahtarla kaydediciye iletiliyordu.

24 Parçalı Silicon Photo Diod

Bu cihaza, bir anlamda 24 pixellik sensör denebilirdi ki; Konudan gelen parlaklık bilgilerini görüntü düzlemi üzerindeki her bir alanda ölçerek, kaydediciye iletiyor ve kaydedici ise ölçüm sonuçlarını bir kağıt üzerine grafik çıktı olarak gösteriyordu.

Bu işlem günümüzde, kameranın pozometresinin ölçtüğü analog değerler kamera içindeki bir mikro bilgisayara iletilmekte ve burada A/D (Analog/Dijital) analog sinyaller dijital sinyallere dönüştrülmektedir. Yani okunan sinyaller analog sinyallerdir ama kameranın daha hızlı değerlendirme yapabilmesi için sinyallerin dijital'e dönüştürülmesi gerekir. Elbette o günlerde bu işlem tamamen ANALOG olarak yapılmaktaydı.

Bu sıralarda Nikon FE, yukarıdaki cihazla donatılarak, farklı ışık koşullarında binlerce kare fotoğraf çekilerek tasarlandı. Tasarımı sırasında Bracketing denilen yöntem kullanılarak yavaş yavaş geliştirilmişti. Bracketing; Aynı karenin bir çok farklı pozometrik değerlerle çekilerek, daha sonra en iyi pozlamanın seçilmesidir.

Bu arada da en uygun pozometrik değeri hesaplayabilmek için bir algoritma geliştirilmeye çalışılıyordu. Bu amaçla 24 silikonlu foto diyotlu sistemin sağladığı grafik çıktısından faydalanılarak, çekilen binlerce fotoğraftan en uygun pozometrik değerlere sahip olanlar kaşılaştırılıyordu.

Nikon FE

Sürekli tekrarlanan test ve çalışmalardan şu sonuçlar çıkmıştı;

1-) Konudaki parlaklık, pozometre hesaplanması için bir parametre olarak kullanılabilir.

2-) Pratik olarak karenin 5 parçaya ayrılmasının ölçüm açısından yeterli sonuçlar vereceği.

Bundan sonraki adım; 5 Parçalı foto silikon diyod'un gerçek prototipini üretip, Nikon FE’nin film düzlemine yerleştirerek denemek olacaktı. 

Bu çalışma için akla gelebilecek her durumun fotoğrafları çekilmiş ve kameranın pozometrik sistemini ayarlayacak olan algoritmayı yenilemek için çekilen fotoğraflar analiz edilmiştir.

Ekip çalışanları, veri toplamak amacıyla , farklı ışık koşullarında binlerce kare deneme çekimleri yapmak üzere Japonya dışındaki dünyanın bir çok ülkesine gittiler.

MATRIX ÖLÇÜM sistemi; 1983 Yılının Ekim ayında Nikon FA'nın duyurulmasından 6 yıl önce bir sürü insanın çalışma ve gayretleriyle geliştirilmişti.

Başta Nikon FA, Nikon FE2 mi olacaktı?

Nikon FA ile ilgili planlar yapılmaya başlandığında Matrix Ölçüm ve Çoklu Otomatik Mod'un (P, S, A, M) Nikon FE modelinde kullanılması düşünülmüştü. 1982’de piyasaya sürülen Nikon FG modelinde Çoklu Otomatik Mod (Multi AE Mod) ve gerçek zamanlı Stop-Down ölçüm yapabilen P modu çoktan kullanılmış ve ilave olarak da perde hızı öncelikli S modu da eklenmişti. 1982 Yılında elektronik olarak kontrol edilen en yüksek perde hızı 1/4000 saniye ve daha önceki flaş senkronizasyonlarından daha hızlı 1/250 flaş senkronizasyonu ilk olarak Nikon FM2 modelinde kullanılmıştı.

Bu yeni fonksiyonların kameraya eklenmesi için diğer bazılarının çıkarılması gerekecekti. Özellikle gerçek zamanlı Stop-Down ölçüm sisteminin  karmaşık görünmesi ve pozometre kilidi (AE-L) konusu nedeniyle başta MATRIX ÖLÇÜM sisteminin kullanılmasından vazgeçildi.

Daha sonra Stop-Down (gerçek zamanlı ölçüm) sistemi kullanımının pozometrik sistemdeki  bazı kısıtlamaları nedeniyle en düşük perde hızı 1 saniyeyi geçmeyecek şekilde tasarlanmak zorunda kalınmıştır.

Nikon FA Üstten Görünüşü

Nikon FA’ nın piyasaya çıkışından 6 ay önce Nikon FE2, önceki başarılı model olan Nikon FE yerine piyasaya sürüldü. Fakat asıl planlanan, Nikon FE2’nin Nikon FA’dan sonra piyasaya sürülmesiydi. Başarılı model FE’den sonraki modelde 1/4000 perde hızı, Nikon’un tavsiye ettiği flaşlarla TTL flaş kontrolü ve bir sürü ek özelliğin, örneğin Çoklu Otomatik Mod (P, S, A,M) eklenmesiyle maliyet; Kullanıcıların Nikon FE için ayırabilecekleri bütçeyi geçmişti.

Nikon FE2

İlave olarak, yukarıda bahsedilen özelliklerden vazgeçmek demek, başarılı model Nikon FE’nin özelliklerinden taviz vermek anlamına geliyordu. Böylece kamera elektronik olarak kontrol edilen 1/4000 perde hızı ve Nikon’un tavsiye ettiği flaşlarla TTL flaş özelliği geliştirilerek, Nikon FE’ye eklenmiş ve Nikon FE2 olarak piyasaya çıkarılmıştı. 

“ Kamera GRAND PRIX “

Nikon FA pozometrik açıdan kullandığı son teknoloji Matrix ölçüm sistemi ile kameraların altın ödülü olan GRAND PRIX ödülünü haklı başarısıyla kazanmıştır.

Bu ödül; Fotoğraf dergisi editör ve yorumculardan oluşan bir juri tarafından o yıl piyasaya çıkan kameralar arasından seçilerek veriliyordu. Nikon FA ve Olympus OM4 başa baş yarışıyordu. Bu konu, bugün bile fotoğraf tarihçileri ve bu kameraları tanıyanların dilindedir.

Her ikiside pozometre kontrolü yönünden yeni teknolojiler içermelerine rağmen sahip oldukları yenilikler bakımından birbirlerine ters idiler. Nikon FA’daki Matrix ölçüm teknolojisinin ana amacı; Konudaki parlaklığın en hassas şekilde ölçülerek kullanıcının pozometrik ölçüm ve poz dengeleme konusundaki kararlarını en aza indirmekti. Öte yandan Olympus OM4’ün çok noktalı ölçüm sistemi ise; Kullanıcının pozometre ölçümü ile ilgili kararlarının kabul edildiği bir sistemi kullanmaktaydı. Yani Nikon FA fotoğrafçıya fazla yorum bırakmıyor, Olympus OM4 ise yorumu daha çok fotoğrafçıya bırakıyordu.

Nikon FA ödülü çok az bir farkla kazandı. Geçmişe bakıldığında bunun çok doğal bir sonuç olduğu düşünülebilir.

Matrix ölçüm sistemi evrimleşerek, analog Nikon F5 ve dijital Nikon D1 kameralarında 3D Color Matrix Metering sistemi ve Flaş fotoğrafçılığında ise 3D Multi-Sensor Balanced flaş kontrol sistemi olarak kullanıldı. Diğer kamera üreticileri ise buna benzer çok parçalı (Multi-Segment) ölçüm sistemlerini kendi firmalarına adapte ederek bir çok değişik isimlerle kullanmışlardır.

Çok noktalı ışık ölçümü; Pozometre sisteminden farklı bir konudur ve kameranın içindeki pozometrenin kontrol edilmesiyle ilgili bir konu değildir.

Matrix ölçümün teknolojik değerini tarih göstermektedir.

Altın Kaplama Nikon FA

Nikon FA'nın kameralar arasındaki yarışma olan KAMERA GRAND PRIX’i kazanmasından sonra bu başarıyı hatırlamak için Nikon, Nikon FA modelinin altın kaplamalı modelini piyasaya sürdü.

Bu kamera Nikon FA modelinin üst ve alt kapaklarının altınla kaplanarak deri kısmına ise kertenkele derisi kullanılarak üretilmiş bir modeliydi. Bu modelin detaylı fotoğrafları aşağıdaki linktedir. 

Sınırlı sayıda üretilen bu modelin Paulownia adlı bir ağaçtan yapılmış kutusu vardı ve fiyatı 500.000 japon yeni idi. Kamera ile birlikte verilen AI Nikkor 50 mm f/1.4 gövdeye monte edildiği birleştirme halkası ve lensin üzerindeki halka bile altın kaplamaydı. Hatta lensin kapağındaki Nikon yazısı bile altın kaplamaydı. Kısaca altın kaplama Nikon FA üzerinde titizlikle çalışılmış bir çalışmaydı. Daha fazla detay için;
http://www.mir.com.my/rb/photography/credits/fagold/index2.htm

Nikon FA Gold

Nikon FA' nın Siyah, Gümüş ve Altın Modelleri

Nikon Matrix ölçüm sisteminin gelişimi

Matrix ölçüm adını Nikon olmayan kameralarda göremezsiniz.  Çünkü matrix ölçüm sistemi, ilk kez Nikon tarafından tescil edilmiştir. En yakın rakibi Canon’un kullandığı “Evaluative Metering” yani “Değerlendirmeli Ölçüm” diyebileceğimiz sistem de matrix ölçüm mantığına benzer şekilde çalışan bir sistemdir. Tüm markaların matrix ölçüm sistemine benzeyen sistemleri vardır.

Günümüzde Nikon, Matrix ölçümün kullanım alanını genişleterek otomatik pozometre kontrolünün yanısıra otomatik netlikte (AF), Otomatik beyaz ayarında ve CLS (Cretive Light System) flaş sistemlerinde kullanmaktadır.

Nikon’un kareyi 5 parçaya bölerek, kareyi ışık yönünden renksiz olarak değerlendiren ilk matrix sensörü, 1983 yılında piyasaya çıkan Nikon FA modelinde kullanılmıştır. Sistem, zaman içerisinde oldukça gelişmiştir. En son versiyon Nikon D4s ve Nikon D810’de kullanılan 91.000 pixel RGB sensöründen oluşan CCD dizilimlerinden ibaretti. Bu sensör ışığı, renkleri, uzaklığı ve aktif netlik noktasını analiz edebiliyordu.

3D-Colour Matrix Metering sistemi ilk defa 1.005 pixel RGB algılayıcı ile 1996 yılında piyasaya sürülen Nikon F5 kamerasında kullanmıştır. 2003 Yılında Nikon D2 serisi piyasaya çıktığında; Nikon, pozometrik ölçüm sistemine TTL flaş ölçümünü de ekleyerek sistemin adını 3D-Colour Matrix Metering II olarak güncellemiştir. 2012 Yılında ise Nikon D4 (D800) ile; 91.000 Pixel RGB-CCD sensör kullanarak sisteme yüz tanıma özelliğini de eklemiş ve sistemi daha da  iyileştirerek adını 3D-Colour Matrix Metering III olarak güncellemiştir.  

Şimdi de hangi kamerada kaç parçalı (bir yerden sonra teknolojinin gelişmesiyle birlikte olay pixel'e dönüşmüştür) algılayıcı kullanılmış ona bakalım.

5 Parçalı sensör :FA, F4

8 Parçalı sensör :F70, F90x

10 Parçalı sensör :F100, D100.

25 Parçalı sensör :F75

420 Pixel sensör :D50, D40, D40x, D80, D90, D3000, D3100, D3200, D5000, D5100

1.005 Pixel sensör :F5, F6, D70, D70s, D200, D300, D300s, D700, D1, D1h, D1x, D2h, D2x, D3, D3x D3s

2.016 Pixel sensör :D7000, D600, D7100, D7200, D5200, D5300, D5500

91.000 Pixel sensör :D4, D800, D750, D810, D810A

Aşağıdaki şemada 1996 yılında piyasaya çıkan Nikon F5’ de kullanılan birinci nesil 3D-Colour Matrix Metering sistemi görülmektedir. 1.005 Parçalı (pixel) RGB CCD sensörün kalbinde bu 1.005 farklı noktadan gelen parlaklık ve renk bilgileri ölçülmektedir. Ölçülen bu bilgiler; Ortalama parlaklık, kontrastın görüntünün üst veya alt kısmında mı olduğu ve seçilen netlik noktasının etrafındaki parlaklık bilgilerini tarayan bir modüle verileri işlemesi için gönderilir. Tüm bu bilgiler bir mikro bilgisayar tarafından konudaki renk bilgisi, konunun seçilen netlik noktasındaki konumu ve D ve G tip lensler kullanılması durumunda konuyla aradaki mesafe gibi değişkenleri de dikkate alarak pozmetrik değerler vermektedir. Tüm bunların sonucuna Nikon; OPTİMUM (EN UYGUN) POZLAMA demektedir.

Nikon F5 3D Colour Matrix Metering Şeması

3D-Colour Matrix Metering sisteminin verimli olabilmesi için Nikon’un D ve G tipi lenslerin kullanılması gerekmektedir. Çünkü sadece D ve G lensler konuyla olan uzaklığı kameraya iletebilmektedir. D tipi lensler 1992 yılında üretilmeye başlanmış ve 2000 yılında ise Nikon, maliyet indirimi yapmak için diyafram ayar halkasını çıkararak bu güzelim lenslerin eski MANUEL gövdelerde diyafram önceliğinde (A modunda) kullanılmasını imkansız hale getirmiştir. Tüm G lensler aynı zamanda da D tip lenstirler.

Geleneksel merkez ağırlıklı ölçüm sistemi, güzel sonuçlar için halen popüler bir ölçüm metodu olmakla birlikte bazı sıkıntıları da bulunmaktadır. Ters ışık olarak ifade edebileceğimiz ışığın arkadan geldiği durumlarda; Gelen ışığın dengelenmesinde tecrübeli fotoğrafçıların tahmini pozometrik değerler kullanarak yaptıkları denemeler de bile hatırı sayılır şekilde hata yaptıkları görülebilmektedir. Nikon FA’nın matrix ölçüm sisteminde fotoğrafı çekilecek kare 5 farklı alana bölünmüştür. Kameranın bilgisayarı en uygun pozometrik değeri verebilmek için sensörün her parçasına düşen ışıklı ve koyu bölgelerin oranını dikkate alarak hesaplama yapmaktadır.

Nikon FA’nın piyasaya çıkışından 13 yıl sonra Matrix ölçüm sisteminin konseptini değiştiren ve karmaşık ışık koşullarında bile mükemmel sonuçlar veren 1.005 pixel ve R (kırmızı) G (yeşil) ve B (mavi) filtrelerden oluşan CCD sensörünü kullanan sistem, 1996 yılında Nikon F5 fotoğraf makinesinde kullandı. Yeni sisteme 3D-Colour Matrix Metering adı verildi. Bu sistem devrim niteliğinde bir yenilik getirmişti. Bu yenilik ise; Eski sistemde pozometrik değerler hesaplanırken; Karedeki parlaklık ve kontrast bilgileri kullanılırken bu sistemde cismin rengi ve kamera arasındaki uzaklığı da pozometrik değerlerin hesabında kullanılmaya başlandı. Bu ölçüm sistemiyle floresan veya tungsten lamba altında yapılan çekimlerde, cismin daha güzel pozlanarak daha doğal görünmesi ve hedeflenen alanın neresinde Sarı, neresinde Yeşil ve Mavi olduğunu hesaba katarak daha hassas değerler verebiliyordu.

Nikon F6 modelinde kullanılan 3D-Colour Matrix Metering sistemi  geliştirilerek, konuyu daha hassas bir şekilde okuyacak hale getirildi. Sistem, bir sürü parametreyle birlikte karedeki parlaklık, kontrast, seçilen netlik alanı, konu ile kamera arasındaki uzaklık bilgilerini en hassas ve keskin pozometrik değer vermek üzere veri tabanındaki 30.000 kare fotoğrafla karşılaştırarak, son pozometrik değere karar veriyordu. Böylece çekeceğiniz karedeki tüm detaylar  korunuyordu.

Matrix sistemin istikrarlı evrimi devam ederek 3D-Colour Matrix Metering II olarak ilk defa Nikon’un D2x modelinde kullanıldı.

Teknik olarak 3D-Colour Matrix Metering sistemin temelinde SCENE RECOGNITIN SYSTEM yani sahne tanıma sistemi diyebileceğimiz sistem bulunmaktadır. Fotoğraflayacağınız konuyla ilgili olarak 1.005 pixel RGB sensöre gelen renk, parlaklık ve diğer bilgiler kullanılarak; Netlik, pozometrik değer ve beyaz ayarının kusursuz bir şekilde hesaplanıp uygulanmasını sağlar. 1.005 Pixel RGB sensör ilk olarak Nikon F5 kamerada ışık ölçer olarak pozometrik ölçümlerin kusursuz olması için kullanılmıştır. 1.005 Pixel sensör, özellikle konudaki renkleri ve parklaklık değerlerini algılayabildiği için pozometrik değerler, beyaz ayarı ve otomatik netlikte önemli ölçüde iyileştirme ve çekimle ilgili tüm değerlerin daha kusursuz hesaplanması sağlamıştır. Sensör, konunun pozisyonundaki değişimleri prizmadan bile algılayabilmekte ve bu ise otomatik netlikteki keskinliğe yansımaktadır. Nikon yeni geliştirdiği 91.000 Pixel yeni RGB sensör’e yüz tanıma özelliğini de ekledi adını da 3D-Colour Matrix Metering III yaparak, ilk Nikon D4 ve D800  modellerinde kullandı. Yüz tanıma özelliğinin en önemli özelliklerinden birisi de optik vizörde bile çalışabilmesidir. Sistem yüzdeki parlaklığı kontrol ederek, yüz arkadan aydınlanmış olsa bile en iyi şekilde pozlandırılmaktadır. Yüz tanıma özelliği istenirse fotoğrafı çekilecek kişinin yüzüne netliği de kilitlenebilmektedir. Bunu yapmak için netlik alan modunu Auto Area AF moduna getirmek ve yüz tanımayı etkinleştirmek yeterli olmaktadır.

Nikon gövdelerde TTL flaş ölçümünün gelişimi

Flaşın ana ışık kaynağı olduğu durumlarda; Flaşın pozometrik kontrollü çakma gücü, ya manuel bir şekilde yada “Auto-Thyristor” ile kontrol ediliyordu. Thyristor flaşın içindeki bir devreya bağlı olarak çalışan ve bir ışık sensörü tarafından kontrol edilen bir parçaydı. Pozlama sırasında kareye  yeterli derecede flaş ışığı geldiğinde flaşı kapatıyordu. Günümüzde “Auto-Thyristor” ile yapılan flaş kontrolüne “Non-TTL Auto” flaş kontrolüde denmektedir. Çünkü otomatik flaş kontrolü kameranın TTL kapasitesi dışında yapılmaktadır.

Mart 1980’de filmli Nikon F3 ve Speedlight 12 flaş, Nikon tarafından TTL otomatik flaş pozometre kontrolü olarak piyasaya çıkarıldı. İsimden de anlaşılacağı gibi TTL (Through The Lens) sensör lensten geçen ışığı ölçüyordu. Bu büyük gelişme “Auto-Thyristor” modu ile kıyaslandığında; Flaşın kamera üzerinde olmadan kullanıldığı durumda “Auto-Thyristor” flaşın üzerinde olduğu ve o zamanlar kablosuz teknoloji olmadığı için kameraya gerekli bilgiyi gönderemiyordu. TTL ölçüm geldikten sonra flaşın nerede olduğunun bir önemi yoktu. Çünkü flaştan gelen ışık lensten geçerek kameranın içindeki flaş sensöründe değerlendiriliyordu. 

Yalnız TTL ölçüm yaparken küçük bir sorun vardı. Pozlama sırasında ayna; Işığın, filme gitmesi için yukarı kalktığında yukarda prizma içinde bulunan CCD sensörüne ışık gelmiyor ve problem oluşuyordu. Bu sorunu aşmak için Nikon F3’ ün ayna kutusunun altına ikinci bir ölçüm sistemi; Flaşı TTL ölçmek ve kontrol etmek amacıyla yerleştirdi. Yukarıdaki şekilde sistemin şemasını görüyorsunuz. Bu sistemde flaşın ışığı, özel olarak geliştirilmiş 5 parçalı bir flaş sensöründe değerlendirilerek, kameranın netlik noktasına veya ışığı ölçme moduna bağlı olmaksızın merkez ağrılıklı olarak hesaplamaktaydı.

Bu orjinal flaş pozometre sistemi Nikon tarafından TTL olarak adlandırıldı. Çünkü ikinci sensör; Flaşın ışığını konuya çarparak geri döndüğünde gerçek zamanlı olarak flaşın aydınlatma etkisini sanki film üzerindeymiş gibi ölçüyordu. Yine gerçek zamanlı olarak pozometrik sistem konunun doğru pozlandığı onayını verdiğinde ise flaşa; Artık senin ışığına ihtiyacım yok sinyalini göndererek  kapatıyordu.  Aşağıda TTL sistemin nasıl işlediğinin  sıralaması bulunmaktadır.

1-) Ayna yukarı kalkar

2-) Perde filme ışığı göndermek için açılır

3-) Ana flaş, sonrasında ise sisteme kablo veya uzaktan kumanda ile bağlı tüm flaşlar patlar.

4-) 5 Parçalı flaş sensörü, flaşın ışığını film yüzeyindeki gibi simüle ederek izler

5-) Kameranın içindeki bilgisayar gerçek zamanlı olarak flaş sensöründen gelen verileri analiz ederek, pozlamanın doğru yapıldığından emin olduktan sonra flaşa kendisini kapatması için sinyal gönderir.

6-) Perde kapanır

7-) Ayna aşağı iner

Bu sistem kablosuz sistem olan SU-4’ lü sistemi de desteklemektedir. SU-4’ de bulunan manuel mod sayesinde, komuta edecek (Commander) bir flaşın ışığını görünce devreye girecek şekilde tetiklenebileceği optik bir sensörü bulunmaktadır. Ayrıca birde otomatik modu vardır ki bu modda; Ana flaşın patlaması durduğunda uzaktan kumanda edilen flaşın durmasını sağlar.

Kameradaki bilgisayar; TTL flaş mantığının, film yüzeyinden ölçüm yaparak çalıştığı gerçeğini (ayna altına yerleştirilen sensör filmi temsil eder ve orada değerlendirilen ışık tam olarak  filme düşecek ışıktır) dikkate alarak, çevredeki diğer flaşların da çekilecek konuyu aydınlatmasını sağlar. Kameradaki bilgisayar tüm flaşlardan pozlamanın doğru yapıldığına dair ölçümünü tamamladığında tüm flaşlara artık ışığa ihtiyacı olmadığını bildiren sinyal gönderir.

Dijital kameralarda filmin yerini sensörler aldığında bir problem oluşacaktı. 1999 yılında Nikon D1 piyasaya çıktığında; Kamerada ne film nede aynanın altında film yüzeyinden flaşın ışığını ölçecek bir sistem vardı ve zaten bu sisteme gerek de yoktu. Görüntü sensörünün parlak yüzeyi ölçüm için uygun olmamaya başlamıştı. Nikon mühendisleri bu sorunu; Gerçek zamanlı ölçüm yerine perde açılmadan hemen önce ÖN AYDINLATMA yaparak çözmüşlerdi.

Bu iş için perdenin gri donuk yüzeyi ölçüm için mükemmeldi. Sistemin işleyişi; Ana flaş çakmadan insan gözünün farkedemeyeceği şekilde flaş çakar ve konuya çarpıp geri döndüğünde kameranın sensörü ana flaşın çakması ile ilgili tüm verileri toplamış olur ve ana flaşı en optimum güçte çaktırır. İşleyiş aşağıdaki şekildeki gibidir.

1-) Ayna yukarı kalkar

2-) Kameranın üstündeki flaş, sonrasında ise sisteme kablo veya uzaktan kumanda ile bağlı tüm flaşlar patlar.

3-) 5 Parçalı TTL flaş sensörü flaş pozlandırmasını perde üzerinden ölçer.

4-) Kameranın bilgisayarı bu ölçümü analiz ederek flaşın, doğru pozlama için  çakma süresini hesaplar.

5-) Perde açılır

6-) Ana flaş çakar

7-) 4. Adımda yapılan hesaplama gereği doğru poza ulaşıldığında kamera flaş veya flaşlara sönmesi için sinyal gönderir.

8-) Perde kapanır

9-) Ayna aşağı iner

Nikon bu değişikliğe uğratılmış sistemi D-TTL olarak adlandırdı. Burada D dijitali temsil ediyordu. D-TTL sadece şu kameralarda bulunuyordu. D1, D1H, D1X, D2H, D2Hs, D2X, D2Xs and D100.

Birçok yönden D-TTL orjinal sistemden bir adım geride kalmıştı. Çünkü patlayan flaş insanların gözlerini kırpıştırmalarına neden oluyordu. Bu sistemde; Flaşın uzaktan kumanda edildiği yöntemde kullanılan flaş adaptörü SU-4’ deki otomatik modda kullanılamıyordu ve bu yeteneği kaybolmuştu.

D-TTL Sadece 4 yıl sürdü ve Nikon D-TTL’yi de destekleyen 5 tane flaş piyasaya sürdü. Bunlar SB-28DX, SB-50DX, SB-80DX, SB-600 ve SB-800 idi. Bunlardan SB-600 ve SB-800 i-TTL flaşı da destekliyordu.

2003 Yılında Nikon D2H modelinde flaş sisteminde büyük değişiklik yaptı. Flaş ölçümünü yapacak aynanın altına TTL sensör yerleştirmek veya ön aydınlatmalı flaş sistemi kullanmak yerine; kameranın yukarısındaki  prizmaya yerleştirdikleri ana pozometrik değerleri okuyan RGB-CCD sensöre hem pozometrik değerleri okuma hemde flaş değerlerini hesaplama görevi  verdiler. Yeni sisteme i-TTL yani AKILLI sistem adını verdiler ve sistem Nikon’un 3D Color matrix ölçümünü flaş içinde yapabiliyordu.

i-TTL piyasaya çıktığında Nikon; uzaktan kumandalı flaş sistemini kablosuz olarak değiştirerek piyasaya çıkardı ve sistemin işleyişi tekrar değişti.

1-) Kameranın üstündeki veya aktif olarak gruplanmış flaşlar ön aydınlatmalı olarak çakarlar

2-) Prizmanın tepesindeki RGB-CCD sensörü flaştan gelen ışığı ölçer.

3-) Kameradaki bilgisayar bu ölçümü analiz ederek flaşın çakma gücünü tayin eder.

4-) Ayna yukarı kalkar

5-) Perde açılır

6-) Komuta (Commander) modundaki ana flaş, kendisine bağlı flaşlara; Ne kadar uzun süre ışık vereceklerini bildirir

7-) Ana flaş ve diğer flaşlar kameranın belirlediği sürelerde ve şiddette çakarlar

8-) Perde kapanır

9-) Ayna aşağı iner

Nikon 5 parçalı flaş sensörünü filmli Nikon F6 ve tüm D2 serisi kameralarda kullandı. Sonuç olarak F6 uygun flaşlar kullanıldığında hem TTL hemde i-TTL ölçümünü kullanabildi. D2 serisi kameralar ise uygun flaşlarla hem D-TTL hemde i-TTL ölçüm sistemini kullanabildi. 2004 Yılından bu yana yani Nikon D70’den sonraki tüm kameralar ise sadece i-TTL flaş ölçümünü kullanabiliyorlar.

Nikon’un SB-800, SB-900 ve SB-910 flaşları halen eski filmli kameralardaki flaş ölçüm teknolojisi olan “Auto-Thyristor” modunu yani “Non-TTL” modunu kullanmanıza izin veriyorlar. Basit ışık gereksinimi olan ve flaşın kameranın üzerinde olduğu durumlarda “Non-TTL” modunu, i-TTL moduna tercih etmek daha mantıklı geliyor. Karmaşık ışıklar ve flaşların kamera üzerinde olmadığı durumlarda ise elbette i-TTL kullanmak daha akıllıca.