Тема 3. Цифровая фотография. Устройство цифрового фотоаппарата

Преимущества цифровой фотографии

К основным достоинствам цифровой фотографии можно отнести:

­ экономичность – не нужно покупать фотопленку, платить за ее проявку, печатать все снимки;

­ удобство и оперативность – сразу после съемки можно увидеть снимок на мониторе, и, если что не устраивает, переснять заново, более детально рассмотреть снимок на компьютере и решить, нужно печатать с него фото или нет, подкорректировать какие-либо недостатки, например, устранить эффект красных глаз, быстро и оперативно получить снимки для Интернета или поли­графии, минуя долгий процесс химико-фотографической обработки и сканирования;

­ свобода эксперимента – снимая на пленку, приходится задумываться о ее стоимости, цифровая фототехника позволяет сделать сотню снимков и выбрать только один, лучший;

­ надежность и длительная сохранность – красители цветных пленок имеют способность разлагаться в процессе хранения, а это приводит к ухудшению цветопередачи, эмульсионный слой может быть выпачкан или поцарапан, с цифровым сним­ком ничего подобного не случится;

­ бесшумность (компактных цифровых камер);

­ некоторые цифровые фотоаппараты можно использовать как накопитель для компьютера, веб-камеру, музы­кальный Мp3 плеер и т.п.

 

У фотоматрицы основными являются следующие характеристики:

­ разрешение;

­ диагональ матрицы, т.е. ее физический размер;

­ диапазон светочувствительности.

Разрешение матрицы

Одна из самых важных характеристик цифрового фотоаппарата – количество светочувстви­тельных ячеек матрицы. У современных любительских фотоаппаратов это число изменяется в пределах от 3,2 до 10-12 мегапикселей. Производитель указывает полное, несколько большее количество ячеек.

В цифровой фотографии различают полное, или общее и эффективное количе­ство пикселей матрицы.

Под полным значением понимают сумму всех присутствующих на матрице светочувствительных ячеек – «пикселей».

Однако не все ячейки, присутствующие на поверхности матрицы, задействованы в процессе фотосъемки и получения фотоизображения. Они нужны для борьбы с шумами. Несколько (от 6 до 12) крайних рядов пикселей на сенсорах закрываются непроницаемым фильтром, и с их помощью происходит оценка среднего уровня шума, который потом вычитается из итоговой картинки.

За эффективное количество пикселей принимают именно то количество ячеек, которое будет задействовано при фотосъемке. Количество эффективных пикселей – более интересная и значимая характеристика для потребителя. Разница между полным и эффективным значениями, как правило, не очень велика – 100-200 тысяч пикселей.

Количество пикселей полученного после фотосъемки файла будет точно соответствовать эффективному значению. Получить это значение можно, перемножив количество точек по длине и высоте изображения, полученного в результате фотосъемки без применения ин­терполяции (увеличения размеров цифрового изображения путем добавления новых пикселей).

Если две ПЗС матрицы имеют одинаковое разрешение (одинаковое количество пикселей), ПЗС большего размера дает более чёткое изображение.

Для того чтобы качество цифрового отпечатка форматом 10x15 см соответствовало качеству отпе­чатка, полученного классическим способом с нега­тива 35-мм пленки, его разрешение должно соста­влять 300 dpi (точек на дюйм), что в пересчете в привычную нам метрическую систему составит 118 точек на 1 см или 11,8 точек на 1 миллиметр фотоот­печатка. Зная эти значения, нетрудно определить, какое количество эффективных пикселей должна иметь цифровая камера для возможности после­дующей печати того или иного формата.

Расчет для получения снимка, можно получить умножив 118 (количество точек на 1 см изображения, необходимое для качественной печати) на его размеры, также можно определить, сколько точек по длинной и короткой сторонам изображения должен иметь файл изображения:

1) 118x10 = 1180

2) 118x15 = 1770

3) Перемножив эти значения, по­лучим необходимое количество эффективных пи­кселей, которое должен иметь цифровой фотоаппарат для получения такого изображения:

Ответ: 1180x1770 = 2088600 (2,1 Мп).

При этом вы практически лишаетесь, возможности кадрировать изображение (изменять границы кадра уже готового снимка с целью улучшения композиции), так как при кадрировании будет задействован алгоритм интерполяции, начнет снижаться качество изображения. Принимая во внимание отрицательное влияние цветовой интерполяции, стоит отдать предпочтение моделям, имеющим несколько большее количество пикселей, чем то, которое мы рассчитали.

 

Размеры светочувствительной матрицы

Кроп-фактор

Одна из важных характеристик светочувствительной матрицы – ее физические размеры. Как правило, диагональ матрицы указывается дробью в дюймах (1 дюйм = 2,54 см). Исходя из этого параметра можно представить ее реальный размер.

Так матрица с диагональю 1/1,8" (8,9 мм) имеет размеры 7,2 х 5,3 мм, а матрица с диагональю 1/3,6" (5 мм) – всего 4 х 3 мм. Этот параметр используется не только для определения истинного размера фотоматрицы, но и для определения параметров, характеризующих объектив данного фотоаппарата.

Стоит учитывать, что указывается, не точный размер поля, на котором расположены светочувствительные элементы, а типоразмер матрицы. Исторически сложилось, что для первых телевизионных камер указывался не реальный размер матрицы, а диаметр выходного зрачка объектива. При этом диагональ самой светочувствительной поверхности составляла приблизительно 2/3 от указанного значения. Поэтому в спецификациях ука­зан не физический размер матрицы, а некий стандартный типоразмер.

Из таблицы 2 вы можете узнать размер светочувствительной поверхности в зависимости от указанного типоразмера матрицы.

Таб. 2

 

Размер матрицы	Ширина (мм.)	Высота (мм.)	Кроп-фактор
1/3,6"			8,6
1/3,2"	4,54	3,42	7,6
1/3"	4,8	3,6	7,2
1/2,7"	5,37	4,04	6,4
1/2,5"	5,76	4,29
1/2"	6,4	4,8	5,4
1/1,8"	7,18	5,32	4,8
2/3"	8,8	6,6	3,9
1"	12,8	9,6	2,7
4/3"		13,5	1,9
APS-C			1,6
Кадр 35мм.

 

Рис. 22

Соотношение размеров матриц разной диагонали

Термином «кроп-фактор» принято обозначать соотношение диагонали полноразмерного 35 мм кадра и диагонали матрицы.

Реальное значение он имеет только применительно к цифровым зеркальным камерам. Кроп-фактор отражает во сколько раз при том же рабочем отрезке «увеличивается» фокусное расстояние объектива. Само по себе, это утверждение не корректно – не фокусное расстояние увеличивается, а угол зрения уменьшается за счет кадрирования картинки.

Рис. 23

Уменьшение угла зрения объектива на DSLR

Однако значение это довольно показательно с другой точки зрения: кроп-фактор является условным индикатором физического размера одного пикселя на сенсорах разных типоразмеров (при одинаковом разрешении, разумеется). Ведь чем больше пиксель – тем меньше шум, тем выше качество передачи светотеней. С увеличением размера матрицы качество и детальность картинки повышаются.

Даже в том случае, когда количество пикселов одинаково, изображение, записанное пикселами большего размера, чётче из-за большего размера ПЗС-матрицы (Рис. 24).

Рис. 24

Сравнительные размеры пикселей матриц разного размера

В свою очередь, фокусное расстояние объектива влияет на глубину резко изображаемого пространства (ГРИП). Зависимость обратно пропорциональная, чем меньше фокусное расстояние объектива, тем больше глубина ГРИП. При большой глубине ГРИП на фотографии получатся резкими как сам объект съемки, так и предметы, расположенные ближе и значительно дальше него. Снимая цифровым фотоаппаратом с маленькой матрицей, получить художественного портрета с резким изображением лица и сильно размытым фоном вам не удастся.

Похожего эффекта можно будет добиться впоследствии при помощи программного обеспечения для редактирования фотографий.