Как почистить матрицу фотоаппарата от пыли
У цифровых зеркальных фотокамер в сравнении с пленочными аппаратами есть определенный недостаток. Дело в том, что светочувствительная матрица таких фотоаппаратов со временем загрязняется, ведь она является электронным устройством, накапливающим статический заряд и, естественно, притягивающим к себе пыль.
У пленочных камер такой проблемы нет, поскольку под каждый кадр здесь отводится новый кусочек пленки.
В основном проблема пыли на матрице актуальна для цифровых зеркалок со сменными объективами, поскольку при смене оптики корпус камеры на время открывается, в результате чего мелкие волокна и пылинки проникают внутрь аппарата.
Матрица Pentax K01
Впрочем, пыль может проникать отовсюду – через кнопки управления на корпусе или отсеки для карт памяти и аккумуляторной батареи. Постепенно пыль перемещается и достигает матрицы. Так что от присутствия пыли на матрице не застрахованы и компактные цифровые камеры с фиксированным (несъемным) объективом.
Когда на светочувствительной матрице оседает сравнительно большое количество пыли и мелких частиц, это начинает проявляться на отснятых фотоизображениях в виде характерных пятен на светлых участках. Влияние пыли на матрице особенно заметно на участках фотографии с синим небом или белоснежными облаками.
Поэтому у многих фотографов, заботящихся о качестве своих фотографий, возникает вопрос – как и когда необходимо чистить матрицу фотоаппарата от пыли?
Как проверить матрицу фотокамера на присутствие пыли?
Начнем с того, как же определить, насколько загрязнена матрица Вашего цифрового фотоаппарата и нуждается ли она в чистке? Понятно, что вскрывать для этого фотокамеру и рассматривать светочувствительную матрицу не стоит – Вы все равно ничего не увидите невооруженным глазом.
Существует другой, более простой способ определения загрязненности сенсора. Он состоит в следующем. Вам нужно найти какой-нибудь чистый, светлый, однородно окрашенный фон, например, подойдет освещенная белая стена или синее небо.
Однотонный фон поможет Вам в дальнейшем лучше разглядеть загрязнения на матрице.
Далее Вы делаете снимок на закрытой диафрагме этого однотонного фона. Для этого лучше всего перевести камеру в режим приоритета диафрагмы (A) и вручную установить минимально допустимое значение диафрагмы на Вашей камере, то есть число F в данном случае выбирается максимальным.
Также необходимо отключить автоматическое определение светочувствительности ISO и опять-таки вручную установить минимальное значение (например, ISO 80 или 100). Поскольку при закрытой диафрагме будет длинная выдержка, рекомендуется установить фотокамеру на штатив или на какой-либо неподвижный объект.
Кстати, чем сильнее закрыта диафрагма, тем резче и темнее будет выглядеть пыль на снимке.
Итак, Вы делаете тестовый снимок однотонного фона. Загрузите его на компьютер и внимательно рассмотрите в любом графическом редакторе в стопроцентном увеличении.
Чтобы более четко увидеть различные загрязнения на матрице, можно установить в редакторе максимальный контраст фотоизображения.
Если на сенсоре Вашего фотоаппарата действительно имеются загрязнения, то при рассмотрении тестового снимка Вы легко заметите полупрозрачные темные пятнышки. Это и есть пресловутая пыль на матрице.
Некоторые частички пыли проявляются на тестовых фотографиях, сделанных только на очень маленьких диафрагмах, например f/16 или f/32, другие же становятся заметными уже на диафрагме f/4 и более, что говорит о сильной загрязненности сенсора. В случае сильного загрязнения Вам не избежать процедуры очистки матрицы цифрового фотоаппарата, если Вы, конечно, не хотите каждый раз после съемки ретушировать свои фотографии в графическом редакторе.
Встроенные системы очистки матрицы
Надо сказать, что производители фотооборудования уже давно поняли актуальность этой проблемы и поэтому встраивают в свои зеркальные аппараты со сменной оптикой различные фирменные системы очистки матрицы.
Также они снабжают матрицы защитными фильтрами, к которым пылинки прилипают несколько хуже, либо предлагают пользователям специальное программное обеспечение для автоматической ретуши. В принципе, все встроенные системы очистки матрицы работают по одной и той же схеме.
Суть в том, что поверхность светочувствительного сенсора или защитного фильтра начинает вибрировать с определенной частотой, в результате чего пыль стряхивается с матрицы.
Как показывает практика, эффективность таких систем довольно низкая, они хорошо справляются только с сухой пылью.
Когда цифровая фотокамера работает в условиях повышенной влажности или допускается образование конденсата, то все пылинки и маленькие ворсинки просто приклеиваются к матрице и встроенная система очистки уже не помогает.
Поэтому системы очистки, качество которых активно рекламируется производителями, на самом деле могут лишь немного отодвинуть во времени вопрос серьезной очистки матрицы.
Некоторые компании-производители предлагают другую интересную возможность. Она состоит в программных опциях фотоаппарата по ретушированию пятен на фотографиях, когда у Вас нет никакой возможности почистить матрицы.
В частности, во встроенном меню многих зеркальных камер Nikon можно найти функцию под названием «Образец снимка для удаления». Эта функция предусматривает получение тестового снимка, с помощью которого автоматика камеры определяет положение посторонних частиц на матрице.
И затем посредством этого тестового снимка встроенными программными средствами камера пытается откорректировать нужную Вам фотографию автоматически.
Тестовый снимок предполагает фотографирование белого предмета (в частности, листа бумаги) с расстояния в десять сантиметров при фокусировке объектива на бесконечность и минимальной диафрагме. В данном случае рекомендуется использовать длиннофокусный объектив, благодаря чему пыль и грязь на матрице будут определены более четко.
Правда, чтобы воспользоваться данной функцией все фотографии, которые Вам требуется откорректировать, необходимо снимать в формате RAW. Плюс к этому, Вам нужно будет приобрести к своей камере Nikon дополнительное программное обеспечение Capture NX, которое, нужно отметить, стоит весьма приличных денег.
Процесс очистки и ретуширования фотографий с помощью данной опции занимает довольно продолжительное время, особенно если Вам нужно устранить загрязнения с большого количества снимков. К сожалению, программными средствами все равно не удается справиться с сильными загрязнениями на фотографиях, вследствие чего на снимках остаются различные неприятные артефакты.
Так что для серьезного, профессионального результата такой метод борьбы с загрязнением матрицы также не подходит.
Стоит ли чистить матрицу или нет?
После того, как Вы сделали тестовые снимки и убедились в наличии пыли и загрязнений на матрице своего цифрового фотоаппарата, возникает вопрос, а нужно ли вообще чистить матрицу или можно оставить все как есть? Ведь лучшим способом избавления от пыли на матрице или защитном фильтре современных зеркальных камер является специальная очистка, проводимая специалистами в сервис-центре. Но сразу скажем, что подобная услуга обходится недешево, ее реализация, как правило, занимает несколько дней.
Есть и второй вариант – отправиться в фотомагазин, где можно приобрести специальные средства для ручной очистки матрицы и попробовать осуществить этот процесс самостоятельно.
Но любое проникновение внутрь корпуса цифровой камеры – это определенный риск, дело, требующее особой аккуратности и внимательности. Любая допущенная ошибка может стоить Вам дорогостоящего ремонта с соответствующей заменой сенсора любимой цифровой камеры.
Так что далеко не все осмеливаются заниматься самостоятельной очисткой матрицы фотоаппарата.
Все же тех, кто раздумывает над необходимостью очистки матрицы своей камеры, стоит отчасти успокоить. Дело в том, что проблема загрязненности матрицы в некоторой степени преувеличена.
Ведь пыль на сенсоре копится очень медленно, она не так заметна и становится видна только на светлом, ровном фоне. В общем и целом, пыль на матрице совершенно не мешает жить фотографу.
В большинстве повседневных снимков Вы не увидите никакого влияния загрязнений сенсора на качество изображений. Особенно это касается съемки на открытых диафрагмах.
Впрочем, и одно различимое пятнышко на частично прикрытой диафрагме – это еще не повод стремительно бежать в сервис-центр.
Пользователи компактных камер, куда пыль также проникает, поскольку такие фотоаппараты специально не герметизируются, вообще не замечают дефекты изображения, которые проявляются от грязи на матрице.
Ведь они меньше зациклены на качестве своих фотографий и не обращают большого внимания на какие-то очень мелкие дефекты. Кстати, избавиться от пыли на матрице в компактной камере сложнее, чем в зеркалке со сменной оптикой.
Таким образом, каждый решает сам, стоит ли периодически очищать матрицу. Для простых любителей фотографии эта проблема не слишком актуальна. Они могут не переживать за чистоту сенсора, поскольку при съемке повседневных сюжетов вряд ли смогут обнаружить какие-либо дефекты фотоизображения.
А вот для увлеченных фотографией людей, стремящихся достичь максимального качества изображений, и профессионалов, зарабатывающих на съемках деньги, очистка матрицы – просто жизненная необходимость.
Такие пользователи стараются следить за чистотой матрицы своего цифрового фотоаппарата, периодически сдают камеру на чистку сенсора в сервис центр или занимаются устранением загрязнений самостоятельно.
Очистка матрицы своими руками
Прежде чем, приступить к самостоятельной очистке матрицы, следует внимательно ознакомиться с инструкцией к своей камере.
Как правило, в зеркальных камерах существует специализированный режим чистки матрицы, при активации которого зеркало перед сенсором поднимается и остается в таком положении до выключения фотоаппарата.
В этом режиме напряжение на матрицу не подается, поэтому риск что-либо повредить уменьшается.
В принципе, можно задействовать и режим длинной выдержки, правда, для очистки матрицы в этом случае у Вас будет всего порядка тридцати секунд до закрытия затвора (при соответствующей зарядке батареи). Для операций с цифровой камерой лучше заранее выбрать какое-нибудь спокойное, хорошо освещенное место в помещении, желательно без сквозняков и пыли.
Светочувствительная матрица представляет собой своего рода стеклянную пластику, которую нам и необходимо очистить от загрязнений, соблюдая повышенную осторожность.
Очистка может производиться несколькими способами – бесконтактными и контактами. Один из наиболее эффективных бесконтактных способов очистки матрицы – это использование специального баллона с воздухом или груши.
Сегодня в продаже можно найти различные по виду воздушные груши, предназначенные для очистки оптики.
Чистка матрицы фотоаппарата
В большинстве случаев это резиновая камера с носиком, выполненным из мягкого материала. Держать этот инструмент в руках нужно таким образом, чтобы он не касался очищаемой поверхности — нельзя использовать баллон слишком близко.
Воздух, выходящий из груши при нажатии на нее, достаточно эффективно очищает матрицу фотоаппарата от различных загрязнений. Однако стоит избегать мощных струй воздуха, чтобы не причинить вреда матрице или другим компонентам системы. Можно для начала поэкспериментировать с очисткой посредством груши на каком-нибудь стекле.
Кстати, сегодня продаются груши, которые оснащаются специальными насадками-кисточками. С их помощью можно собирать пыль, прилипшую к матрице за счет статического электричества.
Если пыль или ворсинки уже замертво прилипли к поверхности матрицы, тот тут Вам помогут только контактные способы чистки, которые, естественно, отличаются большей эффективностью, но при этом и более опасны.
Мокрая чистка позволяет убрать не только частички пыли, но и разводы и засохшие пятна. Для контактной чистки выпускаются различные чистящие средства в виде особой жидкости.
К жидкости обычно прилагаются наборы маленьких «швабр» для чистки и салфетки, призванные гарантировать чистоту и мягкость.
С помощью таких швабр, смоченных в жидкости для очистки оптики, легко убираются любые загрязнения. В качестве импровизированной «швабры»можно использовать небольшую продольную полоску шириной чуть меньше матрицы, отрезанную от обычной пластиковой карты. Конец «швабры» необходимо обернуть мягкой салфеткой и закрепить ее при помощи скотча.
«Швабра» ставится наклонно у одного края матрицы, после чего ее проводят до другого края. Главное соблюдать предельную аккуратность и осторожность, чтобы «швабра» шла по поверхности матрицы легко, без нажима и скрипов.
Не усиливайте нажим, даже если «швабра» не может справиться с какой-либо въевшейся пылинкой, действуйте терпеливо, в противном случае Вы рискуете серьезно поцарапать матрицу.
Если после очистки матрицы с ее поверхности исчезли все пылинки кроме одной, не стоит повторять процедуру снова и гнаться за идеальной чистотой – ведь в таком случае вероятность повредить матрицу будет очень высока. Не нужно поддаваться приступам перфекционизма, иногда лучше оставить все как есть.
Источник: Фотокомок.ру – тесты и обзоры фотоаппаратов (при цитировании или копировании активная ссылка обязательна)
Чувствительность матрицы – это количественная мера реагирования на световой поток и может изменяться в диапазоне от 50 до 12800 единиц. Светочувствительность матрицы определяется чувствительностью составляющих ее элементов. Чувствительность матрицы фотоаппарата ISO является цифровым эквивалентом светочувствительности фотопленки для пленочных фотоаппаратов. Светочувствительность фотопленки есть величина постоянная
Чувствительность матрицы характеризует способность светочувствительных элементов реагировать на свет. Другими словами, светочувствительность матрицы фотоаппарата, это количественная мера реагирования на световой поток.
Матрица представляет собой набор отдельных светочувствительных элементов – фотодиодов. Таким образом, общая чувствительность матрицы определяется чувствительностью составляющих ее элементов. Каждый фотодиод соответствует одному пикселю на изображении.
Параметр чувствительности матрицы служит для определения правильных условий экспонирования при съемке.
Количественно чувствительность матрицы цифрового фотоаппарата выражается единицами ISO.
Чувствительность матрицы фотоаппарата в единицах ISO показывает, на сколько матрица чувствительна к световому потоку. Чем выше значение ISO, тем она более чувствительна к свету.
Таким образом, повышая чувствительность матрицы фотоаппарата, мы можем получать достаточно качественные снимки при более низкой освещенности объекта.
Светочувствительность матрицы фотоаппарата в единицах ISO является цифровым эквивалентом светочувствительности фотопленки для пленочных фотоаппаратов.
Хотя есть принципиальная разница между ними.
Светочувствительность фотопленки есть величина постоянная. Ее нельзя изменить в процессе съемки, не заменив пленку в фотоаппарате.
Чувствительность же матрицы цифровых фотоаппаратов в ISO может изменяться в диапазоне от 50 до 12800 единиц (в зависимости от типа фотоаппарата). В таблице 1 приведены стандартные значения чувствительности матрицы.
Табл.1 Чувствительность матрицы фотоаппарата – стандартные значения.
50 100 200 400 800 1600 3200 6400 12800
Как чувствительность матрицы влияет на режим съемки.
Существует прямая зависимость между чувствительностью матрицы и условиями освещенности при фотосъемке. Чем выше чувствительность в единицах ISO, тем меньше требуется света для экспозиции.
Следовательно, недостаточную освещенность объекта съемки мы можем компенсировать поднятием величины ISO. Этот прием можно также использовать, когда по условиям съемки нужно применить более короткие выдержки. То есть, увеличивая значение чувствительности матрицы, мы можем сократить время экспозиции.
Когда нужно повышать чувствительность матрицы.
Повышать чувствительность матрицы приходится, когда объект съемки недостаточно освещен, а возможности использовать дополнительное освещение нет. Тогда мы повышаем светочувствительность матрицы.
Второй случай – при съемке движущихся объектов.
В данном случае, повысив чувствительность матрицы, мы можем уменьшить выдержку, что позволит подавить расплывчатость движущегося объекта, сделать более резкий снимок.
Чем больше значение чувствительности ISO матрицы, тем с меньшей выдержкой можно делать снимки. Для быстродвижущихся объектов это часто делать необходимо.
Преимущество возможности изменять чувствительность матрицы.
Возможность регулировать чувствительность матрицы аппаратными средствами, позволяет:
Во-первых, расширить диапазон условий проведения фотосъемки.
Во-вторых, делать снимки одного и того же объекта на один носитель с разными значениями чувствительности матрицы цифрового фотоаппарата.
В принципе, мы имеем возможность изменять экспозицию по своему усмотрению, управлять процессом съемки. А это, несомненно, расширяет возможности для творчества и фотоэкспериментов.
Негативные стороны повышения чувствительности матрицы.
Поднимая чувствительность матрицы, следует помнить о возможности появления шумов на изображении. Шумы на снимке проявляются в виде произвольно расположенных разноцветных пикселей, неоднородности цветов или линий. Чем выше чувствительность матрицы фотоаппарата, тем больше вероятность получения «зашумленной» фотографии.
Рекомендуемые параметры значений чувствительности матрицы в единицах ISO для съемки.
В силу различных конструктивных и технологических особенностей, у того или иного типа фотоаппаратов, чувствительность матрицы различна. А это значит, что диапазон чувствительности, при котором можно получить хорошие, с низким уровнем шума снимки, у каждого типа фотоаппаратов будет свой.
Но, тем не менее, опытным путем установлено, что при установке значений чувствительности матрицы в диапазоне от 50 до 400-800 единиц ISO, уровень шума на изображениях будет вполне терпимым. Во всяком случае, если заметный шум будет, то его достаточно легко можно откорректировать в каком-либо фотографическом редакторе.
Для добавления комментариев вам необходимо зарегистрироваться на сайте.
Матрица фотоаппарата
Матрица фотокамеры служит для преобразования попадающего на нее с объектива светового потока в электрические сигналы, которые затем камера и преобразует в снимок. Делается это при помощи фотодатчиков, расположенных на матрице в большом количестве.
Что такое матрица фотоаппарата – это микросхема, состоящая из фотодатчиков, которые реагируют на свет.
Структура самой матрицы является дискретной, то есть состоящей из миллионов элементов (фотоэлементов), преобразующих свет.
Поэтому в характеристиках фотоаппарата как раз и указывается количество элементов матрицы, которое мы знаем как мегапиксели (Мп). 1 Мп = 1 миллиону элементов.
Именно от самой матрицы и зависит количество мегапикселей фотоаппарата, которое может принимать значение от 0.3 (для дешевых телефонных фотоаппаратов) до 10 и больше мегапикселей у современных фотоаппаратов. Например, 0,3 Мп это в переводе уже 300 тысяч фотоэлементов на поверхности матрицы.
Характеристиками матрицы можно считать такие параметры:
- Физический размер
- Разрешение (мегапиксели)
- Светочувствительность
- Отношение сигнал-шум
Внешний вид матрицы
Сама матрица фотоаппарата формирует черно белое изображение, поэтому для получения цветного изображения, элементы матрицы могут покрывать светофильтрами (красный, зеленый, синий).
И если сохранять фотографию в формате JPEG и TIFF, то цвета пикселей фотоаппарат вычисляет сам, а при использовании формата RAW пиксели будут окрашены в один из трех цветов, что позволит обработать такой снимок на компьютере без потери качества.
Физический размер
Еще одной характеристикой матрицы является размер. Обычно размер указывается как дробь в дюймах. Чем больше размер, тем меньше шума будет на фотографии и больше света регистрируется, а значит, больше оттенков получится.
Размер матрицы очень важный параметр всего фотоаппарата.
Разные размеры матрицы
В фототехнике применительно к матрицам используется термин «эквивалентная» чувствительность. Происходит это потому, что настоящую чувствительность измеряют различными способами в зависимости от назначения матрицы, а применяя усиление сигнала и цифровую обработку, можно сильно изменить чувствительность в больших пределах.
Светочувствительность любого фотоматериала показывает способность этого материала преобразовывать электромагнитное воздействие света в электрический сигнал. То есть, сколько нужно света, что бы получить нормальный уровень электрического сигнала на выходе.
Чувствительность матрицы (ISO) влияет на съемки в темных местах. Чем больше чувствительность можно выставить в настройках, тем лучше будет качество снимков в темноте при нужных диафрагме и выдержке.
Значение ISO может быть от нескольких десятков до нескольких десятков тысяч. Недостатком большой светочувствительности может быть проявление шума на фотографии в виде зернистости.
Так же чувствительность участвует в настройке экспозиции.
Размер и количество пикселей
Размер матрицы и ее разрядность в мегапикселях связаны между собой такой зависимостью: чем меньше размер, тем должно быть и меньше мегапикселей. Иначе из-за близкого размещения фотоэлементов возникает эффект дифракции и может получиться эффект замыливания на фотографиях, то есть пропадет четкость на снимке.
Еще размер матрицы и ее разрешение определяют размер пикселя и соответственно динамический диапазон, который показывает возможность фотокамеры отличить самые темные оттенки от самых светлых и передать их на снимке.
Так же чем больше размер пикселя, тем больше отношение сигнал-шум ведь больший по размерам пиксель может собрать больше света и увеличивается уровень сигнала. Поэтому при одинаковом размере матрицы меньшее количество мегапикселей может быть даже полезнее для качества фотографии.
Чем больше физический размер пикселя (англ. pixel – picture element), тем больше он сможет собрать падающего на него света и тем больше будет соотношение сигнал-шум при заданной чувствительности. Можно и по-другому сказать: при заданном соотношении сигнал-шум будет выше чувствительность.
Это означает, что можно увеличивать значение чувствительности при настройке экспозиции без боязни получить шумы на фотографии. Разумеется шумы появятся, только значение ISO, при котором это произойдет, будет разным для разных фотокамер.
Поэтому зеркалки со своими большими матрицами по этим показателям сильно опережают компакты.
Размер пикселя зависит от физического размера матрицы и её разрешения. Размер пикселя влияет на фотографическую широту. Дополнительно о количестве мегапикселей.
Матрица на плате
Разрешение
Разрешение матрицы зависит от количества используемых пикселей для формирования изображения. Объектив формирует поток света, а матрица разделяет его на пиксели. Но оптика объектива также имеет свое разрешение.
И если разрешение объектива не достаточное, и он передает две светящиеся точки с разделением черной точкой как одну светящуюся, то точного разрешения фотоаппарата, которое зависит от значения Мп, можно и не заметить.
Поэтому результирующее разрешение фотокамеры зависит и от разрешения матрицы и от разрешения объектива, измеряемое в количестве линий на миллиметр.
И максимальным это разрешение будет, когда разрешение объектива соответствует разрешению матрицы. Разрешение цифровых матриц зависит от размера пикселя, который может быть от 0,002 мм до 0,008 мм (2-8 мкм).
Сегодня количество мегапикселей на фотосенсоре может дистигать значения 30 Мп.
Структура матрицы
Отношение сторон матрицы
В современных фотоаппаратах применяются матрицы с форматами 4:3, 3:2, 16:9. В любительских цифровых фотоаппаратах обычно используется формат 4:3. В зеркальных цифровых фотоаппаратах обычно применяют матрицы формата 3:2, если специально не оговорено применение формата 4:3. Формат 16:9 редко используется.
Тип матрицы
Раньше в основном использовались фотосенсоры на основе ПЗС (прибор зарядовой связи, по-английски CCD – Charge-Coupled Device). Эти матрицы состоят из светочувствительных светодиодов и используют технологию приборов с зарядовой связью (ПЗС). Успешно применяется и в наше время.
Но в 1993 году была реализована технология Activ Pixel Sensors. Её развитие привело к внедрению в 2008 году КМОП-матрицы (комплиментарный металл-оксид-полупроводник, по-английски CMOS – Complementary-symmetry/Metal-Oxide Semiconductor).
При этой технологии возможна выборка отдельных пикселей, как в обычной памяти, а каждый пиксель снабжен усилителем. Так же матрицы на этой технологии могут иметь и автоматическую систему настройки времени экспонирования для каждого пикселя.
Это позволяет увеличить фотографическую широту.
Фирма Panasonic создала свою матрицу Live-MOS-матрицу. Она работает на МОП технологии. Применяя такую матрицу можно получить живое изображение без перегрева и увеличения шумов.
Матрица фотоаппарата — photopoint
Матрица фотоаппарата, либо как её еще именуют фотоматрица, это микросхема, складывающаяся из фотодиодов (светочувствительных) элементов. Матрица употребляется во всех современных цифровых фокамерах и есть одним из наиболее значимых элементов. Её функцией содержится в преобразовании оптического изображения в поток цифровых данных.
В описании матрицы употребляется четыре главные характеристики:
- Разрешение;
- Светочувствительность;
- Физический размер;
- Соотношение сторон.
Ниже мы подробнее остановимся на каждой характеристики.
Разрешение матрицы фотоаппарата
Разрешение матрицы зависит от типа, плотности светочувствительных физического размера и элементов. В фотоматрицах разрешающая свойство определяется размером пикселя. Размер пикселя может изменяться в пределах 0,0025-0,0080 мм.
Два пикселя отличаются друг от друга, в то время, когда между ними находится третий, незасвеченный пиксель. В этом случае разрешающая свойство соответствует расстоянию в два пикселя. В большинстве современных фотоаппаратов употребляются матрицы с разрешающей свойством 70-200 линий на миллиметр.
200 линий на миллиметр в матрицах больших зеркальных фотоаппаратов, а 70 в камерах сотовых телефонов и веб-камерах.
Светочувствительность фотоаппарата
Эта черта фотоаппарата определяет числовую зависимость параметров созданного изображения от экспозиции. Светочувствительность камеры измеряется в единицах ISO. Повышение значения чувствительности воздействует на повышение цифрового шума в изображении.
Применение громадных значений ISO используется при съемке в плохоосвещенных помещениях и в сумерках, в то время, когда принципиально важно снимать с стремительной выдержкой.
Физический размер матрицы фотоаппарата
Сравнение размеров матриц компании Nikon. Слева на право — Nikon Coolpix P500 (размер 1/2,3 дюйм, разрешение 12,1 Мп), Nikon 1 J2 (размер 1 дюйм, разрешение 10,1 Мп), Nikon D3100 (размер APS-C, разрешение 14,2 Мп), Nikon D4 (полнокадровый размер, разрешение 16,2 Мп)
Физический размер матрицы определяется размером пикселя. Известно что, чем больше пиксель, тем больше света он собирает. Количество света попавшего на сенсор камеры воздействует на качество и производительность фотоаппарата создаваемых им фотографий.
Размер матрицы имеет прямую зависимость с ГРИП. Фотоаппараты с громаднейшей матрицей имеют мельчайшую ГРИП, другими словами объекты вне фокуса будут очень сильно размыты. У камер с маленькой матрицей на снимках ГРИП будет громаднейшей, это значит, что объекты вне фокуса будут четкими.
Соотношение сторон матрицы фотоаппарата
Отношение сторон не имеет значительного влияния на уровень качества фотографий, но есть одним из параметров в описании матрицы:
- Формат кадра 4:3 используется в любительских цифровых фотоаппаратах;
- Формат кадра 3:2 употребляется в зеркальных фотокамерах;
- Имеется модели, в которых используется формат 16:9.
Заключение
Имеется неверный стереотип, что разрешение матрицы воздействует на уровень качества фотографий.
Еще недавно наблюдалась так называемая мегапиксельная гонка, в то время, когда производители создавали камеры с громадным разрешением.
Данный маркетинговый движение завлекал клиентов, но по факту появилось, что мыльница с разрешение 10,0 Мп снимала более качественные снимки чем модель того же уровня с разрешением 16,0 Мп.
Значительное влияние на уровень качества фотографий и видео имеет матрицы и физический размер пикселя, но никак не разрешение.
Беря недорогой компактный фотоаппарат учитывайте не столько разрешение матрицы, а его соотношение к размеру.
Как мы знаем, полнокадровые фотоаппараты (матрица соответствует формату пленки 35 мм) создают самые привлекательные изображения как раз благодаря величине сенсора.
Урок 7. Матрица фотоаппарата
Что такое светочувствительность
Светочувствительность – это один из трех рычагов, которыми мы можем влиять на получаемую фотографию (экспозицию). В отличие от выдержки и диафрагмы, светочувствительность никак не влияет на количество света, попадающего в фотоаппарат.
Светочувствительность – это свойство светочувствительного материала, на котором формируется изображение, то есть это свойство пленки или матрицы. Светочувствительность указывает на то, как быстро материал «впитывает» свет.
Думаю, вы обращали внимание, что разные люди, находясь одинаковое время на солнце, загорают по-разному. Кто-то сгорает, а кто-то лишь слегка подрумянивается. Можно сказать, что у разных людей разная светочувствительность кожи.
Тоже происходит и в фотоаппарате — при одинаковом количестве света, попадающем на материалы с разной светочувствительностью, мы получим разные по яркости фотографии.
Чем выше светочувствительность, тем ярче (светлее) будет изображение, так как больше света за тоже время успеет «впитаться» в светочувствительный материал.
Чем ниже светочувствительность, тем, соответственно, будет меньше яркость изображения.
То есть изменение светочувствительности матрицы цифрового фотоаппарата можно сравнить с кнопками изменения яркости на телевизоре. Телевизор выдает изображение, полученное с антенны, но вы можете изменять яркость изображения, используя соответствующие кнопки на пульте.
Понятие светочувствительности пришло в цифровую фотографию из пленочной. Пленка имеет фиксированную светочувствительность и для съемки в определенных световых условиях выбирается пленка с соответствующей светочувствительностью.
В цифровых камерах мы можем вручную изменять светочувствительность матрицы.
Светочувствительность по мировым стандартам обозначается ISO. В цифровом фотоаппарате шкала ISO может выглядеть следующим образом — 100,200,400,800,1600,3200 и так далее. То есть в этой последовательности каждое следующее значение в два раза больше предыдущего. Чем меньше значение ISO, тем меньше светочувствительность материала.
Значения ISO в цифровую фотографию также перешли из пленочной, но в отличии от пленки, где, например, ISO 100 гарантировало определенные свойства пленки, в цифровой фотографии не гарантируется ничего! ISO лишь указывает на некоторое значение светочувствительности.
В цифровых фотоаппаратах светочувствительным материалом является матрица, которая может иметь различные размеры и характеристики. Светочувствительность матрицы – понятие относительное и выставив одинаковое ISO на разных камерах с разными матрицами, при съемке в одинаковых световых условиях, вы можете получить различные по яркости фотографии.
Теперь давайте разберемся с тем, какие же преимущества нам дает изменение светочувствительности.
Для получения правильно проэкспонированной фотографии нужно подобрать правильную экспопару. Но как же быть, если световые условия не позволяют заснять сцену, то есть количества света недостаточно для фиксации изображения и оно получается слишком темным.
Вот тут-то и приходит на помощь светочувствительность.
Поднимая значение светочувствительности, мы уменьшаем количество света, необходимого для фиксации изображения и даже в вечернее время можем получить четкий кадр с реалистично переданным светом и цветом.
Но здесь есть один нюанс, который обязательно нужно учитывать — чем выше значение светочувствительности вы выставляете, тем больше вероятность возникновения шумов на фотографии.
Светочувствительность, Шумы
Размер пикселя и разрешение матрицы цифровой камеры
Принимая решение, какую купить цифровую камеру для телескопа или цифровую камеру для микроскопа, Вы можете заметить, что в описании их технических характеристик указан такой параметр как размер пикселя. Давайте разберемся, за что отвечает данная величина, и какой цифровой камере в таком случае следует отдать предпочтение.
Прежде всего, считаем, что нужно дать определение термину «пиксель». Понятие пиксель происходит от английского словосочетания picture element, что в переводе означает «элемент изображения».
Так, говоря о пикселях, мы имеем в виду точки, образующие изображение на экране монитора.
И отметим, что в формировании снимка, сделанного цифровой камерой, может участвовать даже несколько миллионов подобных точек.
А теперь давайте выясним, на что влияет размер этой точки, т.е. пикселя. От физического размера пикселя зависит количество собираемого им света.
Поэтому чем крупнее пиксель, тем, соответственно, больше его площадь, а, значит, и количество собранного света.
Таким образом, получаем, что чем больше физический размер пикселя, тем выше светочувствительность матрицы и лучше соотношение сигнал/шум.
Также заметим, что цифровые компактные фотоаппараты, которые часто еще называют мыльницами или цифромыльницами, при одинаковом количестве пикселей имеют гораздо меньшие размеры матрицы, чем обычные цифровые камеры.
По этой причине мы получаем меньшие физические размеры пикселей на матрицах цифромыльниц. Таким образом, мы видим, что размеры пикселей оказывают существенное влияние на качество получаемого изображения, количество шумов и динамический диапазон.
Отметим, что в пленочной фотографии шумы также еще могут называть «вуалью».
Так от физического размера пикселей зависит:
- Количество информации, попадающей на него
- Динамический диапазон матрицы
- Шумы
Нельзя ожидать, что решив купить цифровую камеру для телескопа или микроскопа с небольшим физическим размером матрицы и большим количеством пикселей, Вы получите качественный снимок.
Следует понимать, что чем меньшие размеры пикселя матрицы цифровой камеры, тем раньше проявляется дифракция, и получаемое изображение начинает мылить (собственно, отсюда и происходит название «мыльница»).
Сегодня производители цифровых камер предлагают цифровые камеры с разрешением, которое может достигать даже десятков миллионов пикселей. Чем большее количество пикселей указано в технических параметрах цифровой камеры для микроскопов и телескопов, тем большим будет разрешение матрицы цифровой камеры, а, следовательно, тем выше будет детализация полученного снимка.
Вывод:
Итак, при выборе цифровой камеры для микроскопа или телескопа рекомендуем Вам учитывать, что:
Сенсоры цифровых фотоаппаратов
Аннотация: Матрица светочувствительных элементов – основной узел цифрового фотоаппарата. Понять принцип его работы – понять принцип самой цифровой фотографии. В этой маленькой по физическим размерам микросхеме средоточие современных высоких технологий.
Цель лекции – рассказать об устройстве и принципе действия сенсоров CMOS и CCD. Здесь же подробно рассматриваются важнейшие характеристики светочувствительных сенсоров.
Качественный уровень современного цифрового фотоаппарата определяется, прежде всего, техническим совершенством установленного в нем сенсора – матрицы светочувствительных элементов. Это самая дорогая и наиболее значимая деталь цифровой камеры.
Рис. 4.1. Сенсор CCD цифрового фотоаппарата
На сегодняшний день в производстве светочувствительных сенсоров применяются две конкурирующие технологии.
Первая, более простая в производстве и по ряду признаков более перспективная – технология CMOS ( Complementary Metal-Oxide-Semiconductor ).
В переводе эта технология называется КМОП – комплементарный металл-оксид-полупроводник. В силу разных причин сенсоры, построенные по технологии CMOS, устанавливаются в фототелефоны и в зеркальные камеры Canon и Sony.
Лидирующей на рынке цифровой фототехники является технология CCD ( Charge-Coupled Device ). В русском переводе этот тип сенсоров называется ПЗС – прибор с зарядовой связью. Более трудоемкие в производстве, сенсоры CCD, тем не менее, установлены в подавляющем большинстве цифровых фотоаппаратов любительского и профессионального класса.
В упрощенном виде принцип действия матрицы светочувствительных элементов цифрового фотоаппарата выглядит следующим образом. Сенсор CCD состоит из подложки, изготовленной из монокристаллического полупроводникового материала, изолирующего слоя окисла, покрывающего подложку, и набора микроскопических (микронных размеров) металлических проводников -электродов.
К электродам матрицы подводится электрический ток. Засветка поверхности матрицы приводит к тому, что сила тока (заряд) на выводах электродов изменяется, то есть каждая ячейка светочувствительной матрицы реагирует на интенсивность засветки.
Эти изменения считываются электронной схемой фотоаппарата, и на их основе строится картинка, соответствующая сфокусированному на поверхности сенсора изображению.
Ячейки матрицы, построенной по технологии CMOS, это полевые транзисторы, которые при засветке изменяют свое состояние, препятствуя прохождению электрического тока через выводы ячейки или, наоборот, усиливая сигнал. Электронная схема фотоаппарата считывает изменения состояния ячеек матрицы и на их основе строит картинку.
Матрицы CMOS по сравнению с матрицами CCD отличаются пониженным энергопотреблением и высокой технологичностью. С другой стороны, разрешение матриц CMOS, их светочувствительность, динамический диапазон и устойчивость к шумам ниже, чем у матриц CCD. Это объясняется сложностью устройства, а также пониженной светочувствительностью полевых транзисторов по сравнению с ячейками с зарядовой связью.
Устанавливаемые в сотовые камерофоны сенсоры CMOS выполнены в виде большой гибридной микросхемы, на кристалле которой смонтированы многие сервисные схемы встроенного в телефон фотоаппарата.
Это и аналого-цифровой преобразователь ( АЦП ), и электронный затвор (схема мгновенного считывания состояния матрицы), схемы баланса белого и сжатия изображений. В массовом производстве CMOS-сенсоры оказываются дешевле, поскольку каждый элемент матрицы крупней, чем ячейка сенсора CCD.
А простейшим камерам на основе CMOS-сенсоров не нужны многие вспомогательные электронные механизмы.
По сути недавно еще популярная, а сегодня сошедшая со сцены дешевая веб-камера с функцией автономной работы в качестве цифрового фотоаппарата состоит из корпуса, батарейного блока питания, простого объектива, небольшого набора пассивных элементов (согласующих резисторов, порта USB, пары кнопок), монохромного символьного дисплея и одной микросхемы, на которую возложена вся работа по оцифровке и обработке изображений. Отсюда и чрезвычайно низкая цена подобных фотокамер.
Говоря о перспективах сенсоров CMOS, не стоит забывать, что это очень молодая технология. Она возникла, как альтернатива трудоемкой и малоэффективной технологии сенсоров CCD.
Достаточно сказать, что выход годной продукции при массовом производстве матриц CCD еще шесть-семь лет назад находился на уровне двух процентов.
Сказываются размеры элементов (порядка тысячных долей миллиметра) и очень высокие требования к технологическим допускам.
В то же время, конструкторы зеркальных цифровых фотоаппаратов Canon и просьюмерок Sony (пример – камера Sony DSC-R1) устанавливают в свои фотоаппараты именно сенсоры CMOS, дополняя их специальными схемами подавления шумов.
Еще одна положительная сторона матриц CMOS – их стабильность и долговечность.
Причина, опять же, в применении в качестве светочувствительных элементов полевых транзисторов, в более крупных размерах каждого элемента и в высокой технологичности массового производства…
Микроскопические ячейки светочувствительной матрицы способны отреагировать только на силу попадающего на них света (на интенсивность светового потока). Для того, чтобы получить изображение, приближающееся по качеству к пленочному фотоснимку, цифровой фотоаппарат должен распознавать еще и цветовые оттенки.
Но прежде чем говорить о технологии оцифровки цветного изображения, следует заметить, что для увеличения точности работы матрицы (улучшения соотношения сигнал/шум) и повышения светочувствительности, каждая ячейка снабжается собирающими микролинзами, фокусирующими световой поток. Особенно это касается матриц CMOS, где без подобных линз необходимого качества изображения добиться трудно.
Получить цветное изображение, и мы об этом уже говорили, можно разными способами. В профессиональной съемочной аппаратуре применяется схема с тремя светочувствительными матрицами.
Сфокусированное объективом изображение расщепляется специальной призмой на три идентичных световых потока, каждый из которых засвечивает свою матрицу через светофильтр одного из базовых цветов – красного, зеленого и голубого (RGB – Red, Green, Blue).
Эта технология позволяет добиться высокого качества цветопередачи, но усложняет конструкцию камеры и отражается на ее стоимости. Чаще всего три матрицы устанавливаются в дорогих цифровых видеокамерах.
В фотоаппаратах же (кроме профессиональных камер специального назначения) используется другая технология – с одним сенсором. Над поверхностью сенсора установлен блок микроскопических светофильтров, расположенных в шахматном порядке в соответствии с цветовой моделью Байера.
Этот алгоритм построения цветного изображения подразумевает удвоенное количество зеленых фильтров по сравнению с красными и синими, поскольку человеческий глаз более чувствителен к зеленой части светового спектра.
Цветное изображение строится электроникой камеры уже после преобразования аналогового электрического сигнала, снимаемого с ячеек сенсора камеры в цифровой код аналого-цифровым преобразователем АЦП (если говорить о сенсорах CCD, сенсоры CMOS сами могут обрабатывать цветовую составляющую сигнала, поскольку обычно это большие многофункциональные микросхемы).
Влияние размера матрицы фотоаппарата на качество съемки
Матрица цифрового фотоаппарата – это тот узел фотокамеры, в котором непосредственно формируется изображение. Матрица представляет микросхему с пикселями. При попадании фотона на пиксель образуется сигнал, тем больший, чем большее кол-во фотонов света попадает. Возникающие электрические сигналы обрабатываются процессором камеры и архивируются на карту памяти.
Как выбрать матрицу фотоаппарата и что такое разрешение матрицы фотоаппарата?
От количества пикселей зависит разрешение изображения и уровень шумов. Чем больше количество пикселей на матрице, тем лучше детализация.
На матрице находятся 2592 точки по ширине, 1944 точки по высоте. При перемножении этих величин получается примерно 5 млн пикселей. Такая камера имеет 5 мПа.
Пиксели преобразуют свет в ч/б изображение, чтобы картинка получилась цветной используются цветные фильтры. Каждый фильтр фильтрует лучи своего цвета, строя изображение при помощи процессора. Процессор рассчитывает цвет пикселя с учетом полной информации соседних ячеек.
Матрицы, покрытые фильтрами, цвет пропускают хуже, из-за этого изображение получается размытым. Процессор исправляет автоматически или ручной корректировкой четкость изображения, контрастность, яркость, снижает количество шумов на фото.
Типы матриц
Кроме количества пикселей большое значение имеет тип матрицы. Какой лучше тип матрицы фотоаппарата? Здесь каждый выбирает сам.
Есть и другие виды матриц: DX-матрица, матрица Nikon RGB и пр.
ПЗС матрицы собирают картинку в аналоговой версии, а затем оцифровывают. CMOS матрицы оцифровывают каждый пиксель по отдельности. На данный момент на этих матрицах выпускаются больше 90% фотоаппаратов. Технология CMOS дала возможность снимать видео и оснастить этой функцией современные фотоаппараты.
Какая лучше
Очень важный параметр при рассмотрении матрицы – это размер матрицы фотоаппарата в сантиметрах или дюймах. Грубо говоря, физический размер матрицы фотоаппарата – это величина диагонали прямоугольника матрицы (эти характеристики можно найти в инструкции). Большой пиксель матрицы имеет более сильную чувствительность к свету.
Чем меньше пиксель, тем меньше фотонов света он уловит. При равном кол-ве матриц более качественно, с меньшим кол-вом шумов будет снимать камера с большей по размеру матрицей, а значит, большим размером пикселя. Чем больше размер матрицы цифрового фотоаппарата, тем чище от шумов будет съемка в условиях недостаточной освещенности.
При одинаковой пиксельности, площадь каждого пикселя более крупной матрицы естественно больше, а значит светочувствительность и цветопередача у Full Frame матрицы куда лучше.
Это не все характеристики матрицы фотоаппарата. Чувствительность матрицы ISO влияет на качество съемки в темное время суток или при плохой освещенности.
Чем больше ISO можно поставить в настройках, тем лучше получится качество снимков в темноте.
При большой чувствительности может проявиться шум в виде зернистости.
Сравнение размеров матриц
Какой размер матрицы фотоаппарата лучше? Размер матрицы – это параметр аналогичный размеру негатива в пленочном фотоаппарате. Full Frame лучшая матрица имеет размеры близкие к стандартному кадру 35мм негатива. Кадр на пленке имеет размеры 24 на 36мм.
Большинство цифровых компактных фотоаппаратов до 7 мПа имеют матрицу меньшего размера 7,2 на 3,5мм, а больше 7мм – еще более меньшую матрицу 4 на 5мм.
Таким образом, площадь матрицы компактной камеры в 25 р. меньше площади пленочного кадра. Матрица зеркального аппарата более продвинутого уровня, меньше площади кадра в полтора-два раза.
Топовые зеркальные камеры отличаются Full Frame матрицей.
Какая матрица лучше для фотоаппарата? Размер матрицы может варьироваться от 1/3.2? (4.0 * 5.
4мм, такие устройства устанавливаются в недорогих бюджетных аппаратах) до 4 / 3? (18 * 13,5мм , – дорогостоящие цифровые камеры). Есть DX, APS-Cформат (24 * 18 мм для зеркалок).
Самые крупные полнокадровые (36 * 24 мм), среднеформатные (60 * 45 мм) матрицы устанавливаются на более дорогие профессиональные камеры.
Кроп-фактор – соотношение матриц
Матрица и глубина резкости
Еще один параметр напрямую зависит от матрицы. Чем больше размер, тем меньше глубина резкости. Именно поэтому компактной камерой можно снимать до горизонта, а зеркалка вдобавок прекрасно справится с выделением объекта и макросъемкой.
Кроп-фактор – параметр соотношения диагонали кадра, который соответствует 35мм пленки и диагонали размера матрицы.
На практике, это значит, что чем меньше размер матрицы, тем больше будет глубина резкости.
Портретная съемка поэтому лучше удастся на камере с большим размером матрицы, а при маленькой матрице задний фон будет оставаться четким независимо от вашего желания.
Это важно для фотографов, которые в ряде случаев предпочитают размытый фон, например, при съемке портретов. Чем больше КРОП фактор, тем менее вероятность получить качественную размытость.
Таким образом, покупателю самому нужно решить проблему какая должна быть матрица на его фотоаппарате. Что важнее компактность или большие размеры камеры, глубина резкости или возможность снимать размытый фон. Идеальных решений пока не разработано. А при равном количестве пикселей нужно выбирать больший размер матрицы. Чем она крупнее, чем меньше шум при недостатке света.
