Часть четвёртая. Дифракция в фотографии. Практика
Выше была лишь сухая теория. Она абсолютно верна, но не учитывает того, что оптика очень часто не способна выдать достаточной детализации, на диафрагмах уже DLA. Так как же дело обстоит на практике? Действительно, оптика не всегда даёт качество, которое позволило бы нам видеть попиксельную резкость. Более того, как мы знаем, качество изображения растёт по мере закрытия диафрагмы. Из-за этого у качественной оптики мы можем заметить ухудшение качества из-за дифракции на диафрагмах близких к DLA, а вот у плохих это может произойти на значительно позже. Однако, если ухудшение наступает на одно или даже два значения диафрагмы уже DLA, это означает, что матрица камеры с этим объективом никогда не получает достаточно детаелй. Т.е. попиксельной резкости там не будет никогда, иначе дифракцию мы бы смогли заметить на уровне числового значения DLA.
Что же мы можем наблюдать на камерах с большой плотностью пикселей? Для примера возьмём новую (на момент написания этих строк) камеру Canon EOS 7D. DLA там составляет f/7,2. Что это значит? Это значит, что 7D сможет выдать попиксельную детализацию только на диафрагмах менее 7,2. Возьмём хорошую оптику и посмотрим на результат. Для этого обратимся за помощью к ресурсу The Digital Picture. Там мы можем найти снимок специальной тестовой таблицы на камеру 7D с использованием хорошей оптики (Canon EF 200mm f/2.0L IS USM). Сравним кадр, сделанный при диафрагме 5,6 и 8. Как мы видим, резкость незначительно ухудшается – теория работает! Теперь сравним 5,6 и 11 – вот тут уже идёт заметное падение резкости, причём не только по центру, но даже в углах! Весь парадокс камер с высокой плотностью пикселей, что оптике и так сложно передать значительное количество деталей, а передать значительное количество деталей на диафрагмах шире, чем f/8… боюсь это задача лишь для действительно великолепных объективов. Таких, как Canon EF 200mm f/2.0L IS USM ~ за 6000$… В заключение, для невнимательных читателей, я хочу ещё раз подчеркнуть, что дифракция не является параметром матрицы, искажает изображение до матрицы и не зависит от марки камеры (а если и зависит, разница минимальна и я её не учитываю).
Нужен ли мне стабилизатор изображения?
Оптический или механический стабилизатор изображения всегда будет рациональной опцией при съемке «с руки», так как увеличенное при фотографировании в плохо освещенных помещениях время экспозиции и малейшее дрожание руки при использовании телеобъектива быстро могут привести к появлению размытия на снимке. В основном верным считается следующее правило: величина, обратная фокусному расстоянию, является минимальной выдержкой. Например, 200 мм означает выдержку 1/200 секунды или меньше. Со стабилизатором изображения выдержка может быть в 3-4 раза дольше — 1/25 секунды.
Совет: при фотографировании со штатива мы рекомендуем отключать оптический стабилизатор изображения.
Динамический диапазон матрицы
Он устанавливает максимальный диапазон яркости фотографии. Каждый из пикселей, составляющих матрицу, имеет свой уровень яркости. Функцией динамического диапазона является идентификация широты яркого участка снимка, который способен охватить фотоаппарат без ущерба качеству наиболее темных и наиболее ярких частей кадра.
Динамический диапазон является статичной характеристикой матрицы. Его невозможно изменить. Правда, есть возможность сделать его более узким, если повысить чувствительность ISO, но это далеко не всегда сможет решить проблему. Строго говоря, это даже нежелательно.
Когда фотоаппарат не справляется с трудными условиями съемки, например, если снимать нужно против солнца, мы получаем на фотографии слишком сильные контрасты, которые действительно режут глаз. При взгляде на такие фотографии даже непрофессионал вынесет кадру строжайший вердикт и, конечно, будет совершенно прав.
При таких результатах съемки говорят, что динамический диапазон матрицы не справляется с условиями, в которых ведется съемка. Обычно для исправления этих недостатков нужно менять компоновку кадра, прибегать к разного рода профессиональным хитростям, которые сгладят досадные несовершенства, словом, делать все то, что с динамическим диапазоном фотоаппарата совершенно не связано, поскольку, как мы уже упомянули выше, менять его показатели невозможно, поскольку они статичны.
Нужна ли мне полноформатная матрица?
Если вы вообще задаетесь таким вопросом, то ответ будет однозначным: нет. Хотя, конечно, полноформатные матрицы улучшают результаты съемки благодаря глубине резкости и более низкому уровню шумов. Но при этом камера и «стекла» очень быстро опустошат ваш кошелек и накачают вам бицепсы из-за своего большого веса. Таким образом, если вы берете камеру не для съемок концертов или ночных животных, то вполне достаточно будет камеры с матрицей размера APS-C или даже меньше.
В сравнении современных DSLR- и DSLM-моделей очень убедительно выглядит относительно недорогая Panasonic Lumix GX80 с очень хорошим качеством изображения и возможностью ведения видеозаписи в разрешении 4К.
Типы матриц
Матрица цифрового фотоаппарата – это, в первую очередь, микросхема. Она преобразует световые лучи, которые, преломившись в системе линз и зеркал, попадают на нее. В результате такого преображения получается электрический сигнал, который выводится в цифровом виде, образуя снимок. За весь этот процесс отвечают специальные фотодатчики, расположенные на самой плате. Чем больше количество датчиков, чувствительных к свету, тем больше разрешение, и, как следствие, качество конечного снимка.
Встречаются матрицы следующих типов.
- ПЗС – тип матрицы фотоаппарата, который дословно расшифровывается как прибор зарядовой связи. В английском варианте – Charge-Coupled Device. Весьма известная аббревиатура, которая, впрочем, не так часто встречается в наши дни. Многие используют приборы, в основе которых лежат светодиоды, имеющие высокую светочувствительность, созданные на основе ПЗС системы, но, несмотря на широкую распространенность, данный вид микросхем все больше вытесняется более современным.
- КМОП-матрица. Формат матрицы, введенный в эксплуатацию в 2008 году. Впрочем, история создания данного формата уходит корнями в далекий 93-й, когда впервые была опробована технология APS. КМОП-матрица – это комплиментарный металл-оксид-полупроводник. Данная технология позволяет производить выборку отдельного пикселя почти так же, как и в стандартной системе памяти, к тому же, каждый пиксель оснащается дополнительным усилителем. Поскольку данная система является более современной, она зачастую оснащается автоматической подстройкой времени экспонирования каждого пикселя по отдельности. Данное улучшение позволяет получить полный кадр без потери боковых границ, а так же без потери верха и низа кадра. Полноразмерная матрица чаще всего бывает выполнена по технологии КМОП.
- Существует еще один тип матрицы – Live-MOS-матрица. Ее выпустила фирма «Панасоник». Данная микросхема функционирует при помощи технологии, в основе которых лежит МОП. МОП-матрица позволяет делать качественные профессиональные снимки без высокого уровня шума, а также исключает перегрев.
От редакции сайта Vt-tech.eu
Автор данной статьи – Владимир Медведев. Статья была опубликована на личном сайте автора по адресу:vladimirmedvedev.com/dpi.htmlОднако, автор решил полностью переделать сайт и статья пропала.Статья очень хорошо и доступно раскрывает тему дифракции при высоких значениях диафрагмы, поэтому редакция сайта Vt-Tech никак не могла пройти мимо. Мы извлекли статью из архивов кэширующих сайтов и выложили здесь.
При экспорте статьи немного пострадали картинки: не все изображения из первоначальной статьи доступны.
Надеемся, что автор статьи не будет возражать против размещения её здесь.
Удобство пользования и управления
Вы покупаете фотоаппарат, прежде всего, для себя. Поэтому проверьте – удобно ли вам его держать, нажимать на кнопки, пользоваться меню, выбирать режимы.
Руки и пальцы у всех разные – поэтому нет универсального дизайна, который подходил бы всем.
Если вы выбираете аппарат для повседневного применения, подумайте – удобно ли вам будет его носить. Подержите аппарат в руках. Большие аппараты смотрятся «солиднее», но что толку иметь «большой» аппарат и оставлять его дома потому, что он тяжёлый и «никуда не помещается». Лучше взять такой, который постоянно может быть с вами.
А главное, если назначение аппарата – всегда быть с вами, убедитесь в том, что его удобно носить. Может быть, стоит отказаться от покупки большого аппарата и купить маленький, пусть и худшего качества? Ведь от простого аппарата, который всегда под рукой, больше пользы чем от навороченного, который «остался дома».
Сколько же Вам мегапикселей вообще нужно
Где вы чаще всего смотрите фотографии? На экране монитора. А какое у вас разрешение монитора?
Вот у меня, к примеру два монитора.
Один 1280×1024, а второй 1680×1050 пикселей.
Догадайтесь, какой из них основной.
Так вот первый 1.3 Мпикс, а второй 1.76 Мпикс!
Мегапиксель по маркетинговой стратегии заданной еще в своё время Kodak в первых цифровых сенсорах равняется 1 000 000 пикс, а не 1024 * 1024 как во всем остальном мире.
Когда я смотрю фото, вьюер (ух какое слово, программа просмотра фото) масштабирует картинку по ширине моего экрана. Это логично тк я хочу сразу видеть всё фото.
Таким образом я и использую для просмотра фото 1.3 Мпикс в основном. Вы чувствуете разницу с теми 22 Мпикс из которых состоит фото моей камеры?
Я просматриваю свои фото через окошечко в 17 раз меньше размера фото.
Иначе говоря, если я буду снимать только для просмотра на своём мониторе и буду нормально составлять композицию кадра (без лишних краёв), то мне хватит 2 Мпикс.
Вы уже, наверное, забыли камеры 2 Мпикс, а я на них снимал коммерческое фото. И даже печатал с них фото в глянцевом каталоге (правда, небольшие фото 3×4см, каталог товаров).
Вы сейчас наверняка скажете — а как же моя возможность кадрировать кадр в фотошопе? Во многом ваша необходимость кадрировать связана с плохим построением композиции кадра. Чем больше вас будет баловать избыточное разрешение, тем хуже вы будете снимать.
Сравнивать с упомянутыми мастерами, снимающими на 80 Мпикс цифрозадники было бы неумно тк они используют разрешение по полной программе, без избыточного кадрирования. Для плакатов во всю стену дома, фотогалерей с их фотокартинами шириной в несколько метров это разрешение очень даже нужно и даже не всегда достаточно, если не масштабировать снимок.
А какое, кстати, у таких фотокартин разрешение?
Мировой стандарт на печать — 300dpi (dots per inch = точек на дюйм). Примерно столько способен различить человеческий глаз с расстояния 25-30см.
Вот беру я свой кадр 22 Мпикс (5616 х 3744 пикселей) и выставляю ему вместо камерных 240 dpi, печатных 300 dpi.
Вместо печатного размера 60×40см мой печатный размер уменьшается до 47.55 х 31.7 см. Уже совсем и не много.
Какие тут плакаты 3 х 6 м…
Если говорить про плёнку, которую используют многие пейзажисты, то достаточно на мой взгляд будет упомянуть, что со среднеформатного слайда можно вытащить все 100 Мпикс. Причем честных, а не «раздутых», как в современных любительских камерах.
Но тут кроется еще одна хитрость.
Насколько быстро должна работать камера?
Держитесь подальше от медлительных камер. От камер, которые во время нашего тестирования на подготовку к снимку тратили более 2,5 секунд. В противном случае в решающий момент вы упустите замечательный кадр, так как даже если удастся быстро выхватить фотоаппарат, он еще некоторое время не будет готов к съемке.
Почти так же, если даже не больше, важна скорость рабоы автофокуса: говорить о пригодности для быстрой съемки мы можем только в тех случаях, когда с момента нажатия на кнопку затвора до настройки резкости и сохранения фотографии проходит 0,5 с или меньше. В идеальном случае автоматическое наведение резкости должно быстро работать и с телеобъективом, и при плохом освещении.
Наилучшая оценка в тестовой категории «Быстродействие» в настоящее время принадлежит фотоаппарату Panasonic Lumix DMC-FZ1000. Постоянно стремительный автофокус и серийная съемка на скорости до 9,5 фотографий в секунду заставляют конкурентов выглядеть очень медлительными.
В чем заключается различие между DSLR и DSLM?
Собственно говоря, только в одном: в зеркале. В DSLM зеркала нет, то есть иображение не разворачивается, что в итоге дает многочисленные преимущества. Прежде всего в плане веса и размера — по габаритам такие модели могут приближаться к удобным цифровым камерам. При этом многие производители используют сравнительно большие матрицы размера APS-C и делают возможной смену объективов — совсем как у DSLR. Самый большой недостаток у «беззеркальных» камер по сравнению с «зеркалками» — меньшая продолжительность времени автономной работы, так как в них при работе используется либо дисплей на задней стороне корпуса, либо электронный видоискатель, которые постоянно тянут энергию из аккумулятора.
Как проверять матрицу – важное замечание
Главным дефектом матрицы, который официально дефектом не считается, является наличие «битых пискелей»: это точки, в которых воспроизводится не то, что вы снимаете, а постоянный цвет (например, на всех снимках одна точка будет белой или чёрной). Закон о защите прав потребителей допускает наличие на матрице до 3 подобных точек. Это значит, что обнаружив такой брак дома вы не сможете обменять ваш фотоаппарат. А вот если вы обнаружите этот брак до момента покупки – вы вправе попросить другую камеру.
Как проводить проверку? Для начала «разогрейте матрицу» – сделайте подряд несколько снимков, а затем снимите абсолютно чёрный фон, или абсолютно белый (либо с закрытым объективом, либо с открытым наведённым на белую стену или лист; некоторые аппараты не позволяют этого сделать при включённой автоматической настройке, если аппарат не хочет снимать – перейдите в ручной режим).
Затем перейдите в режим просмотра, сделайте максимальное увеличение и, последовательно перемещаясь по всему полю снимка, проверьте, не видно ли на чёрном фоне белых точек. Затем проверьте – не видно ли на белом фоне чёрных точек. Если такая точка есть – просите другую камеру, и не поддавайтесь на уговоры продавца о том, что «все аппараты такие», что «это допускается техническими нормами», ведь именно поэтому вы и проверяете аппарат перед покупкой.
Кстати, у профессиональных моделей есть возможность корректировать «битые пикселы» с помощью специальных компьютерных программ. Говоря просто, изменяют программу фотоаппарата, и вместо «бракованного пикселя» он записывает усреднённые данные с соседних пикселей. При просмотре фотографий с такого аппарат «подмены» не видно. Но такую корректировку позволяют делать только фотоаппараты, где эта возможность заложена производителем.
Резюме
Выбор фотоаппарата зависит от задач, которые вы перед ним ставите.
Главное, чтобы вам было удобно работать с ним, и носить с собой.
Надеюсь, я немного внёс ясность в вопросы, которые мне часто задают: почему аппараты с одинаковым разрешением, одинаковыми характеристиками zoom’а, и практически идентичными функциями могут стоить 200$, а могут 2000$. И почему у аппарата с меньшим количеством мегапикселей качество снимков получается выше, чем у имеющего большее разрешение.
Напоследок, добавлю: фотографии делает не фотоаппарат, а фотограф.
Фотоаппарат – лишь инструмент, который будет совершенно бесполезен в неумелых руках. Мастерство достигается опытом, поэтому пробуйте, экспериментируйте, ошибайтесь и рискуйте.
Успехов Вам!
Последнее обновление статьи – весна 2017.
| См. также: Как выбрать цифровую видеокамеру > |
Лучше один раз увидеть. Все тесты на одном сайте
dpreview.com – здесь собраны не только все технические характеристики почти всех современных аппаратов, но, что самое главное – тестовые снимки!
Сайт на английском. В Каталоге выбираете аппарат, а затем выбираете, какие характеристики вы хотите просмотреть
Обратите внимание на пункт “Photographic Tests”.
Не поленитесь, потратьте время на изучение представленного на сайте, и Вы получите действительно объективную картину. Это лучше, чем читать статьи в популярных журналах, оплаченные производителями и продавцами
Советы фотографам
Полезные советы по выбору техники (интересный сайт)
Некоторые мои фотографии
– Избранные цифровые фотографии из моей коллекции
– Цифровые Фотообои для Windows (фоновые рисунки для рабочего стола).
Авторские права на данную статью принадлежат Калашникову Николаю.
Если вы увидите на другом сайте статью слово в слово повторяющую написанное здесь, знайте – авторы сайта украли её у меня.
Если вы увидите на другом сайте статью, повторяющую смысл и хронологию моей статьи, но с заменой некоторых слов, знайте – эта статья была у меня также украдена. (Я знаю, по меньшей мере, десяток таких сайтов; мне прислали даже несколько сканированных журналов, перепечатавших мою статью от имени другого автора.)
Я стараюсь обновлять статью примерно раз в пол года: появляются новые технологии, новые параметры – всё это требует актуализации информации.
Из архива. Техника, которой я пользуюсь
Фотоаппарат Sony DSC-R1 (Sony R1)
Фотоаппарат Pentax Optio w20
Фотобанк – портативное устройство для хранения файлов
Количество точек на матрице
Главной характеристикой обычно считают количество пикселей на матрице; от него зависит максимальное разрешение снимков, а значит и качество.
Теоретически, чем больше мегапикселей – тем лучше. Однако, производители знают, что покупатели в первую очередь смотрят на этот параметр, и поэтому в дешёвые модели часто ставят матрицы с запредельным количеством мегапикселей.
Пример: матрица профессионального Canon EOS 5D за 100 тысяч рублей – 23 мегапикселя, и матрица дешёвого Recam за 3 000 рублей – 21 мегапикселя. Но это не значит, что профессиональный Canon и «мыльца» Recam снимают одинаково хорошо.
Важен физический размер матрицы (измеряется в миллиметрах), и аппаратно-программная начинка фотоаппарата. В том же Canon размер матрицы достаточно большой, что бы устранить цифровые шумы, а оптика даёт хорошую фокусировку. И наоборот, в Recam’е маленькая матрица очень сильно «шумит», а плохая оптика не даёт чёткой картинки.
APS, Four Thirds, Full Frame матрицы
- APS – это матрицы, у которых соотношение ширины и длины равно 3:2.
- Four Thirds – матрицы с соотношением длины и ширины равным 4:3.
- Full Frame – «полноразмерная» матрица, как у плёночных фотоаппаратов – 36 х 24 мм.
Кроп-фактор
Это отношение размера матрицы к размеру кадра на фотоплёнке. Стандартная фотоплёнка имела кадр 36 х 24 мм, на этот размер была рассчитана и вся оптика. Сегодня матрицы делают обычно меньшего размера, отношение «классического» кадра 36 х 24 к размерам цифровой матрицы на называется «кроп-фактором». Чем он меньше – тем больше шансов, что это будет высококачественная матрица.
Сколько мегапискелей нужно? Это зависит от задач, которые Вы перед собой ставите.
Если хотите просматривать фотографии на экране монитора – то для HD-качества нужно 1920х1080 точек, или всего 2 мегапикселя.
Для печати с качеством 300 точек на дюйм (300 dpi – стандартное качество) на листе формата 13х18 сантиметров нужно 1600х2200 точек – 3,5 Мегапикселя, на листе формата 20х30 сантиметров – нужно 2400х3550 точек – 8,5 мегапикселей.
Как видите, потребности весьма скромные.
Десятки мегапикселей нужны только для того, чтобы потом увеличить фрагмент изображения, либо компенсировать недостатки матрицы – взять большое изображение «посредственного» качества и уменьшить его до приличного (см. «»).
Вывод: ни физический размер матрицы, ни количество мегапикселей на прямую не связаны с качеством снимка. Единственный объективный способ оценить качество – сделать пробные снимки (см. «»).
Скорость съёмки и точность автофокусировки
Стоит обратить внимание на скорость съёмки и правильность срабатывания автофокусировки. Многие привыкли к тому, что на обычных фотоаппаратах как только вы нажали на кнопку спуска – тут же происходит съёмка
На цифровых аппаратах процесс автофокусировки намного медленнее, иногда приходится ждать секунду или даже дольше, пока аппарат настроится. Это не страшно, если вы снимаете статический пейзаж, но когда вам нужно снять движущийся объект – за секунду он успеет выйти из кадра, или, например, снимаемый человек сидящий за столом успеет повернуть голову и снимок будет безнадёжно испорчен.
Опять же, если в солнечный день при съёмке на улице проблем не возникает, то в домашних условиях (говоря проще – при плохом освещении) автофокусировка может врать, и тогда вместо чёткого снимка вы получаете нечто размазанное.
Кстати, нелишним будет функция предупреждения о малой освещённости.
Что это такое? При ярком освещении время выдержки составляет менее 1/100 секунды, поэтому не важно – твёрдо ли вы держите в руках аппарат, или перемещаете его. А вот при выдержках менее 1/30 секунды необходимо держать аппарат абсолютно неподвижно (на сколько это возможно) – поэтому хорошо бы иметь функцию напоминания об этом
Про то, как правильно пользоваться автофокусировкой, я здесь не буду говорить, хотя многие об этом забывают – в результате чего получаются нерезкие снимки.
Словом, обращаем внимание на скорость наводки на резкость и срабатывания
Обозначение матриц
Обозначают размер фотосенсора обычно как дробь дюйма. Например, 1/1.8 дюйма. Такое значение больше реальной диагонали матрицы, для которой это обозначение применяется.
Это обозначение прижилось еще в 50-х годах прошлого века. Тогда это значение применялось для обозначения размера передающей трубки (круглой), которая называлась «видикон». С тех пор и называются эти дюймы — «видиконовские». Тогда было установлено, что полезное изображение по диагонали примерно равно 2/3 диаметра трубки. Потому что прямоугольное изображение помещалось в кругу передающей трубки.
Внешний вид видикона и определение диагонали
Так до сих пор и считается, что реальный размер диагонали матрицы примерно равен 2/3 от значения типоразмера выраженного в дроби дюймов (видиконовских).
Применяются таблицы соответствия значения в дюймах и соотношения сторон фотосенсора в миллиметрах.
| Размер в «видиконовых дюймах» | Диагональ в мм. | Ширина в мм. | Высота в мм. | Площадь матрицы мм2 |
| 1/6″ | 2.67 | 1.97 | 1.47 | 2.90 |
| 1/4″ | 4.00 | 2.95 | 2.21 | 6.53 |
| 1/3.6″ | 4.44 | 3.28 | 2.46 | 8.06 |
| 1/3.2″ | 5.00 | 3.69 | 2.77 | 10.20 |
| 1/3″ | 5.33 | 3.93 | 2.95 | 11.60 |
| 1/2.7″ | 5.93 | 4.37 | 3.28 | 14.32 |
| 1/2″ | 8.00 | 5.90 | 4.42 | 26.10 |
| 1/1.8″ | 8.89 | 6.55 | 4.92 | 32.22 |
| 1/1.7″ | 9.41 | 6.94 | 5.21 | 36.13 |
| 2/3″ | 10.67 | 7.87 | 5.90 | 46.40 |
| 1″ | 16.00 | 11.80 | 8.85 | 104.40 |
| 4/3″ | 21.33 | 15.73 | 11.80 | 185.60 |
Размеры матрицы могут быть указаны в спецификации как диагональ в дюймах, или можно воспользоваться значением кроп-фактора для определения диагонали, а для нахождения кроп-фактора используйте значение фокусного расстояния.
Узнать величину фотосенсора можно по коэффициенту (кроп-фактор), который показывает во сколько раз диагональ матрицы меньше диагонали кадра пленки в 35 мм. А вот для вычисления этого коэффициента можно использовать значения фокусного расстояния и эквивалентного фокусного расстояния (ЭФР). Обычно они обозначаются как две пары чисел (фокусное расстояние должно быть написано на объективе), например, F=18-55 мм. Эквивалентное фокусное расстояние так же обозначается парой чисел Feq=28-84 мм. Теперь берем соответствующие числа и делим, например, 28/18 или 84/55. В результате получим коэффициент, который мы и искали (кроп-фактор), равным 1,53. И можно воспользоваться таблицей для определения физического размера фотоэлемента. Получим, что на фотокамере используется матрица APS 23х15 мм.
Эти отношения площади различных по размеру фотосенсоров (смотрите рисунок) могут примерно показать вам, насколько реальная чувствительность будет различаться у разных фотокамер, какие будут шумы, где и почему большие габариты фотоаппарата.
Чем больше размер сенсора, тем должна быть и больше оптика для обслуживания такой матрицы, поэтому фотоаппараты с большим фотосенсором и сами по размеру больше.
Выбор матрицы фотоаппарата – что важно
Размер матрицы играет ключевую роль. Меньшие по размеру сенсоры обеспечат большую глубину резкости и будут использоваться в камерах с ультразумом. Однако, более крупные матрицы обеспечат более широкое поле зрения. Кроме того, мы можем рассчитывать на более качественные фотографии даже в условиях плохого освещения. Конечно, камеры, оборудованные таким образом, относительно дороги: их ценят самые требовательные пользователи. Поэтому нет сомнений в том, что размер сенсоров цифровых фотоаппаратов является важным критерием покупки.
Перед покупкой необходимо обратить внимание на типы матриц. В нашем руководстве мы представляем все самые популярные решения
Выбор будет зависеть от предпочтений пользователя и типа фотографий, для создания которых устройство используется. Обязательно стоит ознакомиться со всеми деталями, чтобы выбрать как подходящий тип, так и размер матрицы. Мнения, собранные в Интернете, и советы профессиональных пользователей также могут быть полезны при выборе.
Разрешение
Параметр «разрешение матрицы» — показывает число пикселей (наименьших логических элементов двумерного цифрового изображения в растровой графике), приходящихся на физический размер матрицы. Чем выше разрешение (больше «мегапикселей») — тем больше деталей в изображении, фокусируемом на матрице можно сохранить.
Стандартные разрешения матриц
При этом не стоить ставить знак равенства между разрешением матрицы и итоговым разрешением изображения. В тракте объектив — матрица — процессор — передача изображения — монитор каждый узел вносит искажения в итоговую картинку. Итоговое изображение будет зависеть от самого «слабого звена». Испортить изображение легко — это может сделать объектив (с более низким разрешением чем матрица, наличием дисторсии, фокусировки вне ГРИП и т.п.), это может сделать процессор камеры (потери на кодировании, потери при цифровой обработке), это могут быть потери при передачи данных (для «аналоговых стандартов»), это может сделать монитор (несовпадение разрешение потока с камеры и части монитора, на которое оно выводится).
На разрешение изображения будет влиять соотношение сигнал / шум матрицы, светочувствительность объектива, размер и светочувствительность матрицы.
Чем больше разрешение матрицы при фиксированном формате (размере) — тем меньше физический размер пикселя, меньше света попадает на пиксель, меньше светочувствительность камеры. Поэтому «переразмеривать» разрешение матрицы крайне не выгодно:
- увеличивается поток с камеры (требуется большая пропускная способность ЛВС, требуется больший объём дискового пространства для хранения архива заданной глубины)
- уменьшается светочувствительность камеры
- увеличивается стоимость решения
Про подбор разрешения камеры мы подробно рассмотрим в уроке 3. Выбор места установки и тактико-технических характеристик камер.
Сигнал-шум
Это параметр, который находится в непосредственной связи с чувствительностью. Он определяет уровень света и шумов на снимке.
Нужно помнить, что любое фото имеет определенный показатель шума. Светочувствительность характеризуется тем же. Она не может иметь статичных показателей. Они будут меняться, и эти изменения зависят от условий съемки.
Даже если свет совсем отсутствует, фотодатчик все равно продемонстрирует в итоге определенное значение. Как раз это и является шумом. Чтобы получить качественную фотографию, сигнал должен побороть помехи на определенном уровне. Это явление и носит название “сигнал-шум”.
Чтобы фотография получилась четкой и не имела нежелательных шумов, нужно правильно настроить фильтры, чтобы они не пропустили эти помехи.
Если увеличивать уровень чувствительности матрицы, действие фильтра будет ослабевать, чтобы поймать слабый сигнал. Но одновременно с этим на снимке отразятся и шумы. Поэтому, чтобы не нужно было усиливать чувствительность, необходимо правильно настроить выдержку.
Что нужно сделать, чтобы ослабить помехи?
Чтобы уровень шума был минимальным, необходимо настраивать минимальную чувствительность матрицы. Однако эта возможность напрямую зависит от того, позволяет ли это выдержка камеры.
Если же требуется уменьшать выдержку, то одновременно с этим необходимо увеличивать чувствительность, что в свою очередь приведет к увеличению уровня шума. Определенное значение приведет к тому, что шумы станут видны на снимке. Потому при съемке выбор стоит между уменьшенной чувствительностью и уменьшенным временем выдержки.
Все это говорит в пользу выбора камеры с большим размером матрицы, позволяющего снижать уровень шума и уменьшать выдержку, чтобы снимать объекты в движении без ущерба качеству изображения.
Какие плюсы и минусы у полнокадровых и кропнутых камер?
Вопрос выбора между полным кадром и кропом не стоял бы так остро, если бы у полного кадра были одни плюсы, а у кропа – одни минусы. Но в этом вопросе далеко не все так однозначно.
Плюсы кроп-камер:
- Компактность – удобный размер камеры для путешествий.
- Увеличение – кропнутая матрица увеличивает фокусное расстояние объектива и приближает картинку.
- Доступность – низкая стоимость дает возможность любому фотолюбителю заниматься любимым делом.
Минусы кроп-камер:
- Шумы при съемке в темное время суток.
- Недостаток вариантов широкого угла.
- Уменьшение светосилы объектива.
Кроп и полный кадр.
Плюсы полного кадра:
- Красивое размытие за счет малой глубины резкости.
- Чистая картинка при съемке на высоких значениях ISO.
- Большой размер видоискателя.
- Глубокие цвета и оттенки в полутонах.
- Широкий динамический диапазон.
Минусы полного кадра:
- Серьезные габариты и большой вес камеры и объективов для фулфрейма.
- Высокая цена увеличивает порог входа в профессию фотографа.
Обратная засветка матрицы
Разумеется, никакой «обратной засветки матрицы» в этой технологии нет – на матрицу с обратной стороны никто не светит, хотя некоторые слои действительно меняются местами.
Чтобы понять, как это работает, представьте себе матрицу в виде слоёного пирога. Первый слой – это основа (прочная подложка), на которую будет крепиться всё остальное. Второй слой – светодиоды. Третий слой – электрическая проводка (электрические выводы от светодиодов). Четвёртый слой – светофильтры. Пятый – линзы (микролинзы – для каждого пиксела на матрице).
Какой бы тонкой не была электрическая проводка (третий слой) – она всё-таки уменьшает максимально возможную поверхность светодиода. Поэтому применяют «обратный порядок» слоёв – сначала на подложку монтируют всё электропроводку, а уже на неё – светодиоды. В результате теперь ничто не мешает использовать всю площадь матрицы под светодиоды, а значит (при прежних размерах) чувствительность увеличивается.
Понятно, что такая технология гораздо сложнее, а поэтому дороже. Несколько лет назад она использовалась разве что для астрономических приборов. Но с течение времени удорожание производства стало не таким существенным, и сегодня матрицу с «обратной засветкой» применяют в «бытовых» фотоаппаратах.
Формирование изображения в фотокамере
Матрица, фотодатчик, сенсор – это названия одного и того же устройства, входящего в конструкцию фотоаппарата и являющегося его основным элементом. По конструкции матрица это прямоугольная пластинка разных размеров из химически чистого кремния, на которой методом вакуумного напыления организовано большое количество n-p переходов. Эти переходы представляют собой светочувствительные фотодиоды или фототранзисторы. Таким образом, матрица это интегральная микросхема с несколькими миллионами светочувствительных элементов. Когда на фотодиод попадет свет, он преобразуется в электрический сигнал. В зависимости от объекта съёмки количество света может быть большим или меньшим. Электрические потенциалы с матрицы считываются построчно или поэлементно, затем обрабатываются процессором.
