Матрица фотоаппарата

 

Принцип действия матрицы

Матрица (сенсор, фотодатчик) это устройство фотокамеры, где получается изображение. Собственно, это аналог фотоплёнки, или плёночного кадра. Как и в нём, лучи света, собранные объективом, "рисуют" картинку. Разница в том, что на плёнке эта картинка хранится, а на датчиках матрицы под действием света возникают электрические сигналы, которые обрабатываются процессором камеры, после чего изображение сохраняется в виде файла на карту памяти. Сама матрица фотоаппарата представляет собой специальную микросхему с фотодатчиками-пикселями (фотодиодами). Именно они при попадании света генерируют сигнал, тем больший, чем больше света попадает на этот датчик-пиксель.

В чём принципиальная разница цифровой и плёночной фотографии? Это электроника против химии, скажет один. Цифра против плёнки, добавит другой. Но это не исчерпывающие ответы! Фотоплёнка совмещает место рождения снимка и место его хранения. Матрица фотоаппарата тоже рождает изображение, но не хранит его. Функцию хранения снимков в цифровой фотографии выполняет карта памяти.

Разрешение матрицы

Итак, мы уже выяснили: матрица фотоаппарата состоит из датчиков пикселей. От количества этих пикселей зависит разрешение (детализация изображения), размер будущей фотокарточки и, к сожалению, уровень шумов. Чем больше пикселей, тем выше детализация. Например, на матрице расположены 2592 точек по ширине и 1944 по высоте. Если перемножить ширину на высоту то получим 5 038 848 (примерно 5 миллионов) пикселей. В этом случае говорят "фотокамера имеет 5 мегапикселей", "разрешение сенсора 5 Мп" и т. д. Вот как выглядит матрица фотоаппарата, если снять объектив и поднять зеркало:

Кстати, хранить камеру в таком виде категорически не рекомендую. Если пыль попадёт на матрицу, то это не лучший день в буднях фотографа:)

Что такое шумы

Кто думает что шум — это завывание автомобиля под окнами, или грохот весенней грозы, тот жестоко заблуждается! Цифровые шумы — это аналог плёночной зернистости, а измеряется такой шум отнюдь не в децибелах (как можно подумать:). Кто снимал плёнкой, тот может этот абзац сразу пропустить, ибо на вопрос "что такое шумы" он уже получил ответ! Остальным советую всё же дочитать абзац до конца:)

Так что такое шумы? Это цветные искажения, похожие на разноцветные "крапинки", возникающие при съёмке в условиях сложного освещения. Особенно хорошо шумы заметны на тёмных участках фотоснимка, на заднем плане, на объектах находящихся не в фокусе. Они здорово портят снимок, делая его неестественным и никакие шумодавы, встроенные в камеру не в состоянии побороть это зло. Победа обычно достигается ценой потери детализации и уничтожения плавности цветовых переходов фотографии. Матрица из года в год совершенствуется, алгоритмы шумодавов тоже, а сам цифровой шум как был, так и остался. Причин появления данного дефекта немало: начиная от повышения сигнала на датчиках матрицы (чем меньше матрица и её датчики — тем больше шумов!) и кончая нагревом камеры с длинной выдержкой экспозиции.

Примеры вы, конечно, увидите ниже (я обещаю!), тем более, что пора перейти к главной причине их появления, а точнее — усиления шума. Причина эта — повышение фотографом светочувствительности матрицы, её мы рассмотрим более подробно.

Светочувствительность

Светочувствительность матрицы складывается из светочувствительности всех её фотодатчиков-пикселей. Поскольку фотографы бывают как натуры поэтические, так и технофилы, то дадим сразу два определения светочувствительности:

1. Светочувствительность — чудесное свойство фотографического материала рождать изображение с помощью света.

2. Светочувствительность — это примитивная способность фотодатчиков матрицы генерировать электрический заряд под действием световой составляющей электромагнитного излучения :)

Зачем же нужно повышать светочувствительность? Качество снимка — не только (и не столько!) мегапиксели, но и натуральные цвета. А это уже зависит от размеров датчиков-пикселей. Чем больше их собственный размер, тем больше света попадает на датчик, тем чище и естественней будут цвета и меньше цифровые шумы. При слабом освещении выдержка получается длинной и тогда, ввиду угрозы смаза снимка, обычно повышают светочувствительность фотоматериала (светочувствительность обозначают в единицах ISO). В плёночной фотографии для этого меняют плёнку, а цифровая фотокамера проще: ISO меняется в настройках самого фотоаппарата. В мыльницах — только автоматически, в камерах с ручными настройками — либо автоматически, либо задаётся фотографом.

В компактах обычные значения от 50 до 3200-6400 единиц ISO (было до 400 в 2007 г.), в зеркалках, как правило, от 100 до 6400-25600 и даже ещё выше (в 2007 г. было всего 1600). Сегодня это нормальные цифры, которые определены размером и другими характеристиками матрицы — при этом, чем больше размер — тем больше светочувствительность. На бОльшие значения ISO вряд ли стоит серьёзно обращать внимание, разве что только у "совсем топовых" моделях зеркалок. Цифирь растёт, а от шума всё равно никуда не деться: шумела матрица и будет шуметь :)

Матрица цифрозеркалок имеет след. типичные значения светочувствительности:

100; 200; 400; 800; 1600; 3200; 6400; 12800; 25600; 51200

а бывают и больше, найдите закономерность и цифровой ряд можно легко продолжить самостоятельно :)

Светочувствительность в цифровом фотоаппарате повышают для возможности снимать с более короткой выдержкой (или более прикрытой диафрагмой).

А если говорить проще — при плохом освещении.

. Но какое же ISO фотографу нужно выставлять при съёмке? Если позволяет выдержка, то минимальное.

А если выдержка не позволяет? Вот тогда и приходиться повышать светочувствительность матрицы фотоаппарата. В принципе, ставить по максимальному значению было бы превосходно, если не один очень неприятный момент: с ростом ISO цветных искажений обычно становятся ещё больше.

Вот пример шумов матрицы старинного компакта в условиях сложного освещения (тёмный коридор, с отсветом тусклой лампочки) на датчиках матрицы размера 1/1.8"" (7.2 х 5.3 мм.) Без применения вспышки было сделано 4 снимка: со светочувствительностью в 50, 100, 200 и 400 единиц (для получения такой же экспозиции выдержка укорачивалась по мере увеличения ISO). Снимки лучше увеличить:

 



  • На главную