Устройство цифрового фотоаппарата

Матрица. Характеристики матрицы – разрешение, физический размер, основы цветопередачи. ISO, Светочувствительность

Определяется числом светочувствительных элементов – пикселей. Например: 1600 на 1200 пикселей – это 1.920.000 пикселя, или 1,92 Мп, или округлённо – 2 Мп.

Разрешение матрицы иногда можно определить по первой цифре названия модели. Современные цифровые фотоаппараты, которые продаются в «Связном», имеют разрешения от 6Мп и больше.

В фотоаппарате, кроме максимального разрешения можно выбрать меньше. Чем меньше выбрано разрешение, тем меньше он будет занимать место в памяти фотоаппарата и в памяти сохранится большее число снимков.

От разрешения матрицы зависит будущий максимальный размер снимка при распечатке на бумаге: размер снимка тем больше, чем больше разрешение матрицы.

Разрешающая способность человеческого глаза такова, что с расстояния 20-25 см (а именно с такого расстояния обычно рассматриваются фотографии в альбомах) он не различает детали размером менее 0,01см. Дальше – проще: умножаем разрешение кадра на 0,01см и получаем размер фотографии, которую можно напечатать без потери качества.

Существует ещё один важный критерий качества, за который отвечает принтер при распечатке фотографии: число точек на квадратный дюйм для нанесения изображения, который измеряется в dpi. Дюйм – это 2,54 см, соответственно, квадратный дюйм – это квадрат 2,54 на 2,54.

Чем больше dpi, тем выше качество:

300 dpi – это 300 точек в ширину и в высоту на квадратный дюйм, всего 90.000. Если используется такое dpi – качество фотографии считается полиграфическим и превосходит качество стандартных фотографий.

 

Количество эффективных пикселей матрицы (Класс)	Размер снимка в пикселях	Формат отпечатка при разрешении фотопечати 300 dpi (118 точек/см)	Ближайший "стандартный" размер фотобумаги, см
4 МП	2272 х 1704	19,3 х 14,4	20 х 15 (А5)
5 МП	2560 х 1920	21,7 х 16,3	20 х 15 (А5)
6 МП	2816 x 2112	23,9 х 17,9	24 х 18
7 МП	3072 x 2304	26,0 х 19,5	24 х 18
8 МП	3264 x 2448	27,7 х 20,7	29,7 х 21 (А4)
10 МП	3648 x 2736	30,9 х 23,2	29,7 х 21 (А4)

Матрица. Физический размер

Под характеристикой физический размер подразумевается именно тот размер, который можно измерить.

Размер матрицы указывается чаще всего по диагонали (как размер экрана телевизора) в дюймах. Используется не стандартный дюйм (1”=25,4мм), для измерения размеров матрицы используется другая величина 1”=16,9мм. Пример: 1/2”=8,45мм. Размер по диагонали – размер по ширине/высоте в мм (пропорция 4х3): 4/3"=22,5мм - 18,00x13,50мм; 1"=17мм - 12,80х9,60мм; 2/3"=11мм - 8,80х6,60мм; 1/1,8"=8,95мм - 7,18х5,35мм; 1/2,5"=6,76мм – 5,41х4,05мм; 1/2,7"=6,26мм - 5,01x3,76мм; 1/3,2"=5,28мм - 4,22x3,17мм. Для 1/2,5” и 1/3,2” используется вторая пропорция 3х2: 5,62х3,75 и 4,39х2,93мм.  

Чем больше размер матрицы, при одинаковом разрешении, тем больше размер отдельного светочувствительного элемента (пикселя). Чем больше размер отдельного элемента, тем больше он захватывает света – вырабатывает более мощный электрический заряд и в итоге, лучше подавляет «шумы». Общий итог: меньше шумов и более чёткое изображение.

APS-C – матрицы зеркальных фотоаппаратов, большой размер которых (отдельных пикселей, в том числе) обеспечивает высокое качество снимков. Размеры варьируются от 20,7х13,8 и до 25,1х16,7мм и соответствуют значениям (пропорция 3х2).

Full Frame или APS – матрица по размерам равна плёночному кадру: 36х24мм, с диагональю 43 мм. Используется в профессиональных зеркальных фотоаппаратах.

Существует APS-H — «Высокого Разрешения», или High Definition. Размер 30,2 x 16.7мм; пропорции 16:9.

Кроп фактор (Kf) – отношение диагонали 35-мм пленки к диагонали матрицы. Большинство сенсоров выпускаемых цифровых камер имеют размер, меньший, чем у обычного кадра 24×36 мм. При использовании объектива, расчитанного на 35 мм кадр, на сенсор проецируется только центральная часть изображения, а оставшаяся часть «обрезается» краем матрицы.

 

Чтобы примерно рассчитать Кроп-фактор, нужно диагональ пленки поделить на диагональ матрицы.

 

Основы цветопередачи

Для начала стоит отметить, что пиксель матрицы – монохромный, т.е. может фиксировать только один цвет. Но, несмотря на это, даже ранние цифровые камеры регистрировали цветное изображение. Достигалось это посредством тройного экспонирования, при этом перед объективом располагалось так называемое цветовое колесо, представлявшее собой диск с тремя разноцветными - красной, синей и зелёной – именно благодаря смешению этих трех цветов можно получить всю цветовую палитру - стеклянными вставками. Поворот колеса производился сервоприводом после каждого экспонирования, затем три полученных снимка «складывались» в полноцветное изображение.

Вышеописанная техника, разумеется, совершенно не годилась для фотографирования движущихся объектов. В свою очередь, используемое оборудование представляло собой средне- и крупноформатную фототехнику и применялась только при студийной съёмке. Для репортажной съёмки требовалось другое решение.

Для регистрации цветного изображения за одно экспонирование была предложена схема с дихроичной призмой, расщепляющей световой поток на красную, синюю и зелёную составляющие. Каждая из этих составляющих регистрировалась своей ПЗС-матрицей, а при их комбинировании получалось полноцветное изображение. Данный вариант отлично подошёл для видеокамер, однако для регистрации статического изображения он не годился. Во-первых, при использовании дихроичной призмы падала яркость светового потока, что требовало удлинения выдержки либо раскрытия диафрагмы. Во-вторых, три матрицы высокого разрешения заметно повышали стоимость фотоаппарата. В-третьих, шумы всех трёх матриц складывались воедино, значительно ухудшая качество снимка.

В конечном итоге наибольшую популярность получили методы с интерполяцией цвета. Самой известной является аддитивная схема, разработанная в 1976 году доктором Брайсом Байером, сотрудником концерна Kodak.