Помимо типа матрицы, размер матрицы является решающим фактором для светочувствительности (способности создавать высококонтрастные изображения в условиях низкой освещенности).
Что собой представляет матрица цифрового фотоаппарата
Ни одна камера не может функционировать без датчика изображения. Современные модели оснащены практически универсальным устройством. И это происходит в то время, когда цифровые аналоги начинают вытеснять старые пленочные технологии. Сенсор камеры является одним из важнейших компонентов, без которого работа всего устройства была бы невозможна, поскольку его роль можно считать если не основной, то, по крайней мере, одной из самых важных. Матрица отвечает за качество будущего изображения, цветопередачу, резкость и полноту снимков. Как и другие важные элементы фотооборудования, матрица имеет некоторые основные параметры, которыми обычно руководствуются при выборе конкретной модели.
Датчик изображения цифровой камеры в основном состоит из микросхемы. Он преобразует световые лучи, проходящие через систему линз и зеркал, на него. Результатом этого преобразования является электрический сигнал, который выводится в цифровом виде и формирует изображение. За этот процесс отвечают специальные фотосенсоры на самой плате. Чем больше количество фотосенсоров, тем выше разрешение и, соответственно, качество конечного изображения.
Доступны следующие типы датчиков.
- CCD — это тип сенсора для камер, который буквально означает «прибор с зарядовой связью». Довольно известный акроним, но в настоящее время не часто используемый. Многие используют устройства на основе светодиодов, которые обладают высокой светочувствительностью и были разработаны на основе системы ПЗС, но, несмотря на их широкое распространение, этот тип микрочипов все чаще заменяется более современными.
- CMOS-матрица: форма матрицы, представленная в 2008 году. Однако история этого формата уходит корнями в 93-й год, когда впервые появилась технология APS. Матрица КМОП представляет собой металлооксидный полупроводник. Эта технология позволяет сэмплировать отдельные пиксели так же, как и в обычной системе памяти, при этом каждый пиксель имеет дополнительный усилитель. Поскольку эта система является более совершенной, она часто оснащена автоматической настройкой времени экспозиции для каждого отдельного пикселя. Это усовершенствование позволяет получить полный кадр без потери края или верхней и нижней части кадра. Полнокадровая матрица чаще всего встречается в технологии CMOS.
- Другим типом датчика является датчик Live MOS. Он производится компанией Panasonic. Этот чип работает по технологии MOS. Благодаря сенсору MOS вы можете делать фотографии профессионального качества без большого количества шума и избегать перегрева.
Физический размер матрицы
Размер матрицы фотоаппарата — одна из самых важных характеристик. Обычно она выражается в дюймах в виде дроби. Больший размер означает меньше шума в конечном изображении. Кроме того, чем больше размеры датчика, тем больше света он может захватить. Интенсивность и количество лучей напрямую влияют на качество тонов и полутонов.
Кроп-фактор — это соотношение между размером изображения 35-мм пленочной камеры и размером матрицы цифровой камеры. Причина этого в том, что производство цифрового сенсора довольно дорого, поэтому производители стараются максимально уменьшить его размер.
Если сравнить изображение, снятое одним объективом на камеру с полнокадровой матрицей, с «кропнутой» матрицей, то угол обзора шире и само изображение шире. Получается, что кроп-сенсор обрезал изображение, отсюда и название кроп.
Кроп-фактор чаще всего используется для измерения наиболее точного фокусного расстояния объектива путем его установки в различных устройствах. Именно здесь в игру вступает эквивалентное фокусное расстояние (EF), которое рассчитывается путем умножения фокусного расстояния (PF) на кроп-фактор. Таким образом, объектив с полнокадровой матрицей (кроп=1) и фокусным расстоянием 50 мм имеет тот же размер изображения, что и кроп-матрица 1,6 мм и объектив с фокусным расстоянием 30 мм. В этом случае мы можем сказать, что FFR одинаков для этих объективов. В следующей таблице вы можете сравнить, как изменяется FFR в зависимости от кроп-фактора.
Количество мегапикселей и разрешение матрицы
Сам датчик является дискретным. Он состоит из более чем миллиона элементов, которые преобразуют свет, поступающий от линз. В технических характеристиках отдельных моделей фотокамер вы найдете параметр матрицы — количество светочувствительных элементов или разрешение матрицы, измеряемое в мегапикселях.
Один мегапиксель соответствует одному миллиону светочувствительных сенсоров, которые улавливают лучи, преломленные линзами. Чем больше параметр, тем, естественно, лучше будет изображение.
Однако существует и обратная корреляция. Если физический размер матрицы меньше, то количество мегапикселей должно быть пропорционально меньше, иначе эффекта дифракции не избежать: Фотографии становятся размытыми и нечеткими.
Чем больше пиксели, тем больше света они могут захватить. Размер пикселей напрямую связан с размером матрицы и в основном влияет на ширину изображения. Чем больше количество мегапикселей в правильной пропорции к размеру сенсора, тем больше световых лучей могут захватить сенсоры. Количество захваченных лучей напрямую влияет на выходные параметры преобразованного материала: Резкость, цвет, объем, контраст, фокус.
Таким образом, разрешение камеры влияет на качество изображения. Зависимость разрешения от количества используемых пикселей очевидна. Объектив использует сложное расположение оптических элементов для создания необходимого светового потока, который затем делится датчиком на пиксели. Оптические приборы также имеют свою собственную разрешающую способность. Кроме того, если разрешение объектива достаточно низкое и передача двух точек света, разделенных одним темным пикселем, осуществляется как единый набор, разрешение получается не таким резким. Это связано именно с прямой зависимостью и корреляцией с количеством мегапикселей.
Это важно: как разрешение матрицы, так и разрешение оптики объектива влияют на качество изображения. Он измеряется в количестве линий на 1 мм. Наибольшее разрешение достигается, когда и матрица, и объектив соответствуют друг другу.
Разрешение современных цифровых чипов зависит от размера пикселя (от 2 до 8 мкм); сегодня на рынке представлены модели с размером пикселя до 30 мкм.
Однако существует и обратная корреляция. Если физический размер матрицы меньше, то количество мегапикселей должно быть пропорционально меньше, иначе эффекта дифракции не избежать: Фотографии становятся размытыми и нечеткими.
Что из себя представляет матрица
Специальный датчик, также называемый сенсором камеры, находится внутри цифровой камеры. Он расположен непосредственно за объективом. Это устройство обнаруживает падающий свет, подобно фотопленке, но использует фотодиоды, которые генерируют специальные электрические сигналы. Эти сигналы затем используются для создания изображения, которое мы можем понять и сохранить в памяти. Как правило, каждый фотодиод образует точку изображения — пиксель. В прошлом общее количество пикселей называлось количеством мегапикселей. Раньше это были только 1-2, а сегодня — 16, 24, 36 и даже больше.
Больше – не значит лучше
Если вы придете в магазин, подзовете консультанта и попросите его помочь вам выбрать фотоаппарат, вы наверняка услышите один из аргументов в пользу покупки конкретной модели — большее разрешение мегапиксельной матрицы. Правда, это никак не влияет на качество изображения, только на его размер. Физическое отличие одного датчика от другого характеризуется его размером и размером отдельных пикселей. Например, 14-мегапиксельная компактная камера и дорогая 14-мегапиксельная зеркальная камера имеют совершенно разные сенсоры и, как правило, изготовлены из разных компонентов. Отсюда и резкая разница в цене.
Итак, мы знаем, что размер сенсора важен, но о каком сенсоре идет речь, как мы его видим? Было бы очень хорошо, если бы производитель, а затем и продавец указывали известные миллиметры в технических характеристиках камеры. На практике, однако, это не так просто, и иногда этот параметр даже не включается в описание. Давайте посмотрим на эту фотографию:
В прошлом больший прямоугольник размером 24 x 36 мм назывался полным кадром — это размер пленки, упомянутый в начале. Все остальные типы прямоугольников, т.е. датчики, классифицируются по параметру, называемому «коэффициент обрезки». Например, матрица 22,7 x 15,1 мм, также известная как формат APS-C, в 1,59 раза меньше, чем полнокадровая матрица. Последнее число — это кроп-фактор, который можно использовать для условного (или, если вы хорошо разбираетесь в математике, точного) определения размера матрицы в данной камере. Как видите, существуют очень маленькие сенсоры с кроп-фактором более 5. Оказывается, чем выше этот фактор, тем меньше физический размер сенсора и, в конечном счете, тем хуже качество изображения. Мобильные телефоны и дешевые компактные камеры имеют именно такие крошечные компоненты. А количество мегапикселей, как видите, уже не так важно.
CMOS или CCD
Несколько лет назад вы могли слышать, что CCD-датчик является лучшим выбором, чем CMOS-датчик. Однако время расставило все по своим местам, и сегодня почти вся современная фототехника основана на более дешевой и доступной технологии CMOS (технология металл-оксид-полупроводник), которая сама совершенствовалась и становилась лучше. CCD-датчик (прибор с зарядовой связью) отошел на второй план и используется в приложениях, где энергопотребление не является проблемой.
