FAQ по цифровому фото для начинающих

Матрица

Вопрос: Что представляет собой матрица цифрового фотоаппарата?
Ответ: Матрица (иногда ее называют сенсором) представляет собой полупроводниковую пластину, содержащую большое количество светочувствительных элементов, сгруппированных в строки и столбцы. В современных ЦФК наибольшее распространение получили матрицы двух типов: ПЗС (прибор зарядовой связи, по-английски CCD - Charge-Coupled Device) и КМОП (комплиментарный металл-оксид-полупроводник, по-английски CMOS - Complementary-symmetry/Metal-Oxide Semiconductor). CMOS-матрицы относительно дешевы, так как производятся по стандартным полупроводниковым технологиям, однако шумы таких матриц обычно гораздо выше, чем у CCD. Поэтому в настоящее время большинство моделей ЦФК (за исключением ряда профессиональных и полупрофессиональных "зеркалок" Canon, Nikon и Sony, имеющих специальные схемы подавления шумов), оснащаются ПЗС-матрицами. Название ПЗС - прибор с зарядовой связью, отражает способ считывания электрического заряда методом сдвига от одного элемента матрицы к другому, постепенно заполняя буферный регистр. Далее напряжение усиливается и подается на АЦП (аналого-цифровой преобразователь), после чего уже в цифровой форме поступает для последующей обработки в процессор фотокамеры. Подробнее об устройстве и основных принципах функционирования ПЗС-матриц можно почитать в статьях: "Тенденции в цифровой фотографии. Часть 3 (ПЗС-матрицы)" и "Тенденции в цифровой фотографии. Часть 4 (пиксели)". Вопрос: Что такое разрешающая способность матрицы?
Ответ: Общее количество чувствительных элементов изображения (пикселей, от англ. pixel - picture element) в матрице определяет ее разрешающую способность. Чем больше пикселей, тем выше качество отображения мелких деталей изображения и, тем самым, обеспечивается возможность печати снимка в более крупном формате. На самом деле физически на матрице имеется гораздо большее число активных пикселей, чем заявлено в её "мегапиксельной" характеристике, но в силу того, что они оснащены разными цветовыми фильтрами (RGB) и обрабатываются по различным алгоритмам, количество пикселей принято считать по размеру массива данных на выходе матрицы. К примеру, матрица, содержащая 5 миллионов пикселей (5-мегапиксельная матрица), имеет разрешающую способность 2592x1944 (при стандартном отношении ширины и высоты кадра), которой вполне достаточно для печати фотографии на струйном фотопринтере на стандартном листе формата А4. Для фотографий формата 10х15, по качеству, не уступающую снимку средней пленочной фотокамеры, в принципе, вполне достаточно и 3-мегапиксельной матрицы (2048х1536). Однако в настоящее время большинство даже недорогих ЦФК имеют матрицы с разрешением 8-10 мегапикселей, хотя реальной пользы от таких "мегамонстров" немного - их высокое разрешение полностью "съедается" повышенным уровнем шумов и искажений (обусловленным слишком маленьким размером элементарного пикселя). Поэтому качество фотографий современных 8-10 мегапиксельных любительских "компактов" обычно ничуть не выше, чем у аналогичных систем 2-3 летней давности с 5-6 мегапиксельными матрицами. Вопрос: Имеет ли какое-нибудь влияние на качество снимков физический размер матрицы?
Ответ: Несмотря на то, что производитель в своих рекламных материалах основной акцент делает на количестве мегапикселей в матрицах своих ЦФК, не меньшее (если не большее) значение имеет их физический размер матрицы, и в конечном итоге – каждого пикселя. Исторически сложилось так, что размеры матриц для фото- и видеотехники определяются в виде условной длины, приведённой к диагонали доисторического видикона, при этом обозначаются в виде дроби с размерностью в дюймах, например 2/3", 1/2,5", 1/1,8" и т. п. Таким образом, матрица 1/1,8" оказывается крупнее, чем 1/2,5". Для матриц большого размера, используемых в зеркальных камерах, обычно или указывают их длину и ширину в миллиметрах, например 22,5x15 мм; или используют такое понятие, как кроп-фактор (Kf). Кроп-фактор представляет собой отношение диагонали пленочного стандарта 24х36 мм к диагонали данной матрицы. Естественно, чем больше физические размеры матрицы (при том же количестве пикселов на ней), тем более высокое качество изображения (за счет большего размера каждого светочувствительного элемента и, тем самым, большего их динамического диапазона и устойчивости к шумам) она потенциально может обеспечить. Но за качество, которое обеспечивает крупная матрица, приходится платить - увеличение размеров матрицы в разы увеличивает цену камеры, а также требует другой оптики. Вопрос: Что такое светочувствительность матрицы?
Ответ: Светочувствительность (или просто - чувствительность) матрицы характеризует степень ее реакции на условия окружающего освещения, т.е. чем меньшее количество световой энергии необходимо для получения нормального снимка, тем выше светочувствительность матрицы. Для цифровых камер чувствительность условно приводится к общепринятым единицам ISO (International Standard Organization - Международная организация стандартов), эквивалентным чувствительности стандартной фотопленки, необходимой в таких же условиях. Стандартный ряд значений чувствительности - 50, 100, 200, 400, 800, 1600, 3200, 6400 ед. ISO. Кроме того, часто используются и промежуточные значения - 80, 160, 320, 640 ед. ISO. При вычислении чувствительности каждый производитель использует свою собственную методику, поэтому сравнение по этому параметру продукции разных вендоров зачастую некорректно. В общем случае можно ориентироваться на минимальное значение заявленного диапазона ISO, наиболее точно характеризующее истинную чувствительность матрицы.