Размер матрицы

О том, что не в мегапикселях счастье, уже знают многие пользователи цифровой фототехники. Данная характеристика говорит лишь о том, какие размеры будет иметь фото при просмотре на дисплее, но не более того. На качество получаемого кадра влияют значение апертуры (светосилы), фокусное расстояние, тип матрицы, наличие/отсутствие оптического зума и стабилизации, вид автофокуса, размеры матрицы. О последнем параметре и пойдет речь в нашем материале.

Матрица камеры смартфона – это заменитель пленки в аналоговых фотоаппаратах. Она представляет собой поверхность, покрытую микроскопическими светочувствительными транзисторами. Каждый из них улавливает часть отраженного от предметов света, пропущенного через объектив, и в зависимости от длины оптической волны регистрирует значение. Каждому оттенку соответствует своя частота и длина излучения, за счет этого достигается «запоминание» цвета. Таким образом матрица камеры передает информацию процессору, которая записывается в файл изображения.

Матрица, наряду с объективом, является главной деталью камеры смартфона. Мегапиксели – это количество транзисторов, размещенных на ее поверхности. То есть, цифра в 13 МП означает, что на матрице находится около 13 миллионов эффективных светочувствительных транзисторов.

Производителям камер для смартфонов (самые известные из них – Sony, LG, Samsung, Philips, OmniVision) приходится искать компромиссы между габаритами и качеством матрицы. Дело в том, что при уменьшении размера пикселя, он начинает улавливать меньше света, становится менее чувствительным. А если оставить размеры пикселя прежними, наращивая их количество, то увеличится сам модуль камеры. В зеркалках это не страшно, а вот в смартфонах, толщиной 5-10 мм, каждый микрометр имеет значение.

В итоге в смартфонах, при увеличении мегапикселей, за счет миниатюризации транзисторов, каждый из них улавливает меньше света. Детализация картинки растет, но четкость изображения не меняется. В таких условиях камера на 8 МП не уступит камере на 16 МП, с таким же размером матрицы, а кое-где и обойдет ее.

Ультрапиксели

Ультрапиксели – это маркетинговый термин, введенный компанией HTC при презентации флагмана One M7. Под ним подразумевается матрица, разрешение которой специально уменьшено, с целью увеличения размеров пикселя до уровня полноценных фотоаппаратов. К примеру, упомянутый смартфон имел пиксели с размерами 2 мкм, что почти вдвое больше размеров транзисторов у традиционных матриц (1,1 мкм).

Еще в середине прошлого десятилетия, когда большинство смартфонов имели камеру на 0,3, 1,3 или 2 МП, увеличенные пиксели были обыденным делом. Таковыми обладали флагманы 2006 года Nokia N73 и N95, с пикселями на 5 мкм. Но массовая популяризация камер на 8-13 МП побудила HTC внедрить новый термин, дабы убедить клиентов, что их камера на 4 МП не хуже конкурентов на 8-13 МП.

Потом об ультрапикселях забыли, пока Samsung не выпустили на свет Galaxy S7, с технологией, которую объявили как UltraPixel , где размер пикселя был равен 1.4 мкм. Это позволило матрице захватывать больше света в темноте и делать более четкие снимки за счет увеличения матрицы, в сравнении с Galaxy S6.

Популярные размеры матриц в смартфонах

Размеры матриц цифровых фотокамер исторически принято измерять в дюймах. Но дюймы эти – не простые английские, а «видиконовые». Традиция их применения устоялась в прошлом столетии, когда кинокамеры были аналоговые. Регистрирующая ЭЛМ (электронно-лучевая мишень), именуемая видиконом, имела полезный размер, равный 2/3 от внешнего размера. Поэтому видиконовый дюйм равен 2/3 английского, или 17 мм. Матрица 1/3" означает, что ее диагональ составляет одну третью от 17 мм, или около 5,66 мм.

1/4"

Самый маленький размер матрицы в камере смартфона, выпускаемого в современности. При таких габаритах матрица вмещает 8 миллионов транзисторов, стандартного размера 1,12 мкм. Такими камерами оснащаются бюджетные китайские смартфоны. Качество фотосъемки оставляет желать лучшего, зато достигается компактность. Поэтому подобными матрицами спереди оборудуют флагманские модели с передней камерой на 8 МП.

1/3,2"

Распространенный размер для камер с разрешением 8 МП, но увеличенным размером пикселя до 1,4 мкм. Такая матрица камеры ранее устанавливалась в Google Nexus 5, Meizu MX3, Moto G 2014. Сейчас подобная используется в бюджетных камерафонах (вроде UMI Rome X). Также она может устанавливаться в роли фронталки во флагманах, вроде ZTE Nubia Z9.

1/3"

Еще один ходовый размер матрицы, используемой во многих смартфонах. При сохранении стандартного размера пикселя 1,12 мкм, она обеспечивает разрешение 13 МП. Такими матрицами оснащены камеры Xiaomi Redmi Note 2 и 3, Mi 4c, Meizu M2 и M3 (как Mini, так и Note), Samsung Galaxy J5 2016, Samsung Galaxy S4 и многие другие. Отдельно выделяется Xiaomi Redmi Note 3 Pro, оснащенный матрицей такого размера, но с разрешением 16 МП. Уменьшение пикселя до 1 мкм позволило улучшить детализацию при ярком освещении, но сделало смартфоны хуже приспособленными к условиям средней и слабой освещенности.

Также стоит отметить iPhone 5s и 6, у которых размеры матрицы составляют 1/3", но разрешение – всего 8 МП. За счет увеличенных пикселей эти смартфоны обеспечивают качество фото, не уступающее (а иногда и превосходящее) конкурентам с 13 и 16 МП. Такой же размер матрицы имеет и iPhone 6s, с разрешением 12 МП. Его показатели в этом плане немного превосходят конкурентов на 13 МП, так как габарит пикселя составляет 1,22 мкм (а не 1,12 мкм).

1/2,8"

Наиболее популярный размер матрицы камеры для смартфонов с 16 МП. Такие камеры встречаются у Xiaomi Max, OnePlus 3, Xiaomi Mi5. Эти смартфоны отличаются тем, что размер пикселя составляет 1,12 мкм. Почти 90 % устройств с 16 МП имеют матрицу размера 1/2,8".

Cнимок на камеру Xiaomi Mi5

1/2,6"

Матрица 1/2,6" – это уже «покушение» на класс реальных (а не маркетинговых) камерафонов. Такой оборудованы LG G4 (16 МП) и ZTE Nubia Z9. Также подобные матрицы встречаются в Samsung Galaxy S6 и S6 Edge, Note 5, Asus ZenFone 3 Ultra и другие флагманские устройства. Подобная камера (на 12 МП) использована в Samsung Galaxy S7, S7 Edge, Note 7, но с размером 1/2,6.

1/2,4"

Размер матрицы 1/2,4" - это уже явный признак камерафона. Sony в своих 21-мегапикскльных камерах (как у Xperia Z1, Z2), а также Meizu MX4, MX5, сохраняют приемлемый размер пикселей 1,12 мкм, в угоду разрешению. Также такая матрица встречается в Moto X Force и других смартфонах.

1/2,3"

Фото с Sony Xperia Z1 Compact

Это уже «гигант» в мире мобильных камер. Наличие такой матрицы подразумевает, что производитель позаботился о разумном сочетании мегапикселей и размеров матрицы. Она встречается в Sony Xperia Z1 Compact, Xperia Z2 (оба – 21 МП). Такое сочетание позволяет добиться отличной детализации без особого ущерба четкости.

Более крупные матрицы камер

К сожалению, в прошлом остались матрицы, обладающие более крупными размерами. Сейчас они применяются только в фотоаппаратах (зеркальных, беззеркальных и мыльницах). Производители стараются поднять светочувствительность транзисторов матриц, улучшить их, но не всегда это возможно. Так как фокусное расстояние напрямую связано с размерами матрицы – увеличение оной приведет к росту высоты камеры. В век, когда превышать толщину смартфона более 10 мм становится моветоном и грешным делом – увидеть матрицы большего размера нам не суждено.

В то время как его отсутствие зачастую указывает на MVA\PVA матрицу.

Направьте на экран монитора перпендикулярный взгляд, если вами будет замечено, что при таком угле обзора пропадают цветовые оттенки изображения. Скорее всего, в данном случае вы смотрите на MVA\PVA матрицу.

Посмотрите перпендикулярно на экран монитора. Если вы заметили падение контрастности изображения, искажение цветов и их оттенков (инверсию), возможно, это TN.

Для точного определения типы матрицы того или иного монитора введите в поисковике по названию интересующей вас модели. Прочитайте обзоры и технических характеристики устройства, также посетите сайт и просмотрите информацию еще и там.

Обратите внимание, что информация о матрице экрана монитора может быть заложена в маркировке его модели, которая прописывается либо с лицевой стороны корпуса, либо на одной из сервисных наклеек сзади. Сочетание букв TN, MVA\PVA, TFT и так далее в названии может говорить о том, что при сборке был использован соответствующий тип матрицы. Также не доверяйте информации на ценниках, поскольку продавцы тоже могут ошибаться в указании типа матрицы. Всегда читайте характеристики на официальном сайте или упаковке от устройства.

Полезный совет

При выборе монитора руководствуйтесь особенностями его матрицы.

Источники:

• как узнать какая у меня матрица

Основным предназначением вебкамер является общение посредством организации видеоконференций через интернет. Модели, относящиеся к разным ценовым категориям, позволяют производить фото- и видеосъемку, видеонаблюдение и даже обозревать звездное небо. Выбрав способ эксплуатации камеры, вы сможете определить главные характеристики, наличие которых будет играть важную роль при покупке этого устройства.

Инструкция

Приобретайте продукцию фирм Logitech и Genius - признанных мировых производителей вебкамер - чтобы быть уверенными в ее высоком качестве. Стоимость камеры будет зависеть от требований, предъявляемых к ней.

Найдите информацию о совместимости камеры с операционной системой, установленной на вашем компьютере. Определите, каким образом камера будет подключаться к нему. Более дорогие модели камер используют Wi-Fi-технологию, а стандартные оснащаются USB-разъемом. Если вы не являетесь обладателем ноутбука со встроенным микрофоном, возможно, вам стоит присмотреться к камерам, оснащенным этой функцией.

Обратите внимание на тип матрицы. CCD матрица, в отличие от CMOS, минимизирует помехи и лучше передает изображение, но и стоит дороже. Качество изображения зависит также от разрешающей способности веб-камеры и количества кадров в секунду. Стандартным считается разрешение 640 х 480 пикселей. Модели камер, относящиеся к высшей ценовой категории, имеют разрешение 1280 х 960 пикселей. Количество кадров в секунду должно превышать 40. В условиях недостаточной освещенности немалую роль играет чувствительность матрицы.

Определите, какой способ крепления камеры будет наиболее удобным для вас. В целях экономии свободного пространства на рабочем месте лучше приобрести вебкамеру с универсальным креплением или портативное устройство, предназначенное для ноутбука. Убедитесь, что шнур камеры имеет достаточную длину.

Решите, готовы ли вы переплачивать за такие дополнительные характеристики вебкамеры, как автофокус, возможность фото- и видеосъемки, коррекции цветовой гаммы, редактирования информации, управления контрастностью и яркостью. Для осуществления видеонаблюдения необходимо подобрать камеру, оснащенную поворотным механизмом и детектором движения.

Видео по теме

Разводы на – обычное явление после неправильного ухода за его внешним видом. Особенно это характерно для глянцевых поверхностей. Чтобы избежать их появления, вам достаточно лишь правильно выбрать средство для мытья поверхностей мониторов.

Инструкция

Определите тип матрицы вашего монитора. Для этого введите название его модели в поисковик и просмотрите спецификацию. Запомните тип матрицы экрана для того, чтобы сориентироваться в выборе средств.

Купите в любом компьютерном магазине салфетки для экрана. Лучше всего приобретайте их соответственно типу вашего экрана, также обратите внимание, чтобы они не были слишком влажными, поскольку они могут оставить некрасивые следы разводов на мониторе.

Приобретите специальную жидкость от разводов, которая также подходит типу матрицы вашего экрана. Это может заменить вам салфетки, если вы их не найдете. Воспользуйтесь безворсовой тканью для удаления пыли и разводов с монитора, предварительно нанесите на нее немного спрея. После этого протрите экран чистой салфеткой. Лучше всего делайте это при выключенном мониторе, отключив его от источника питания.

Также вы можете обойтись без специальных средств, воспользовавшись мягкой тканью, однако результат будет немного хуже, чем при их использовании. Для этого намочите ее теплой водой, удалите с поверхности монитора слой пыли, избавьтесь от разводов при помощи чистой влажной салфетки.

Ни в коем случае не надавливайте на матрицу, поскольку вы можете ее повредить. В лучшем случае, из сетки просто выпадут несколько пикселей. Также производите очистку монитора от разводов, предварительно отключив его от источника подачи электричества.

Используйте специальный комплекс средств для очистки мониторов. Обычно такие наборы включают в себя салфетки и специальную жидкость от разводов на мониторе. Салфетки для поверхности стола и для очистки оптических дисков. Также обратите внимание, что если у вас обычные монитор с электронно-лучевой трубкой, для них также предусмотрен специальный набор средств для удаления пыли и разводов со стеклянных поверхностей, однако здесь вы уже можете использовать любое средство для мытья стекол.

Полезный совет

Не пользуйтесь Мистером Мускулом и похожими средствами, поскольку это может повредить матрицу вашего экрана.

Выбирая настольный компьютер , важно обратить внимание на большой набор параметров. Современные ПК сильно различаются не только внутренними элементами. Они имеют различные габариты и могут включать в себя самые разнообразные устройства.

Инструкция

Сначала уточните тип настольного компьютер а, который подойдет вам лучше всего. Существует несколько основных видов ПК: классические комплекты, моноблоки и неттопы. В первом случае речь идет об обычно сочетании большого системного блока и монитора.

Моноблоки представляют собой гибрид системного блока и монитора. Если вы выбираете настольный компьютер для офиса – приобретите указанный тип. Основные его недостатки: отсутствие дополнительных видеовыходов и сложность замены комплектующих.

Идеальное решение для домашнего компьютер а, который не будет использоваться для игр, - неттоп. Это устройство является уменьшенным аналогом системного блока. Приобретите такой компьютер , если для вас важна экономия рабочего места.

Остановите свой выбор на классическом компьютер е, если вы хотите использовать весь набор функций современных ПК. Естественно, важно не только определить тип устройства, но и как следует отнестись к изучению его характеристик.

Выберите материнскую плату и центральный процессор, подходящий к ней. Для работы с офисными программами можно использовать процессор на сокете FM1 с интегрированным видеочипом.

Еще одно преимущество системных плат со сравнительно новыми портами – возможность в будущем улучшить производительность компьютер а. Учтите это при выборе указанных элементов.

Уточните объем оперативной памяти. Он не должен быть ниже 3 Гбайт. Этого вполне достаточно даже для запуска мощных приложений и игр. Уделите внимание частоте шины ОЗУ. Для плат типа DDR3 она не должна быть ниже 1033 МГц.

Выясните характеристики установленной видеокарты: объем памяти и частоту шины. Для бюджетной модели видеоадаптера эти показатели не должны быть ниже 1 Гб и 128 бит, соответственно. Если вы планируете запускать современные игры, увеличьте оба показателя в два раза.

Не забудьте подобрать подходящий монитор. Он должен соответствовать используемой видеокарте. Лучше всего приобрести широкоформатный дисплей с диагональю 21-25 дюймов. Естественно, разрешение матрицы не должно быть ниже 1366х768 пикселей.

Математическая матрица представляет собой упорядоченную таблицу элементов. Размерность матрицы определяется числом ее строк m и столбцов n. Под решением матриц понимается множество обобщающих операций, производимых над матрицами. Различают несколько типов матриц, к некоторым из них не применим ряд операций. Существует операция сложения для матриц с одинаковой размерностью. Произведение двух матриц находится, только если они согласованны. Для любой матрицы определяется детерминант. Также матрицу можно транспонировать и определить минор ее элементов.

Инструкция

Запишите заданные . Определите их размерность. Для этого посчитайте количество столбцов n и строк m. Если для одной матрицы m = n, матрица считается квадратной. Если все элементы матрицы равны нулю – матрица нулевая. Определите главную диагональ матриц. Ее элементы располагаются с левого верхнего угла матрицы до правого нижнего. Вторая, обратная диагональ матрицы является побочной.

Проведите транспонирование матриц. Для этого замените в каждой элементы строк на элементы столбцов относительно главной диагонали. Элемент а21 станет элементом а12 матрицы и наоборот. В итоге из каждой исходной матрицы получится новая транспонированная матрица.

Сложите заданные матрицы , если они имеют одинаковую размерность m х n. Для этого возьмите первый матрицы а11 и сложите его с аналогичным элементом b11 второй матрицы . Результат сложения запишите в новую на ту же позицию. Затем сложите элементы а12 и b12 обоих матриц. Таким образом заполните все строки и столбцы суммирующей матрицы .

Определите, являются ли заданные матрицы согласованными. Для этого сравните число строк n в первой матрицы и число столбцов m второй матрицы . Если они равны, выполните произведение матриц. Для этого попарно умножьте каждый элемент строки первой матрицы на соответствующий элемент столбца второй матрицы . После чего найдите сумму этих произведений. Таким образом, первый элемент результирующей матрицы g11 = а11* b11 + а12*b21 + а13*b31 + … + а1m*bn1. Выполните умножение и сложение всех произведений и заполните результирующую матрицу G.

Найдите определитель или детерминант для каждой заданной матрицы . Для матриц второго - размерностью 2 на 2 – определитель находится, как произведений элементов главной и побочной диагоналей матрицы . Для трехмерной матрицы определителя: D = а11* а22*а33 + а13* а21*а32 + а12* а23*а31 - а21* а12*а33 - а13* а22*а31 - а11* а32*а23.

Источники:

• матрица как решать

Монитор ноутбука с активной жидкокристаллической матрицей мы привыкли именовать просто «матрицей». У каждой модели ноутбука их своя определенная линейка, которая далеко не всегда взаимозаменяема. А потому, чтобы подобрать этот элемент именно к вашему гаджету, нужно досконально знать, какой она модели и все ее точные характеристики.

Архитектура пикселей у производителей разная. Для примера здесь приводится архитектура ПЗС -пикселя.

Пример субпикселя ПЗС-матрицы с карманом n-типа

Обозначения на схеме субпикселя ПЗС-матрицы - матрицы с карманом n-типа:
1 - фотоны света, прошедшие через объектив фотоаппарата;
2 - ;
3 - R - красный светофильтр субпикселя, фрагмент фильтра Байера ;
4 - прозрачный электрод из поликристаллического кремния или сплава индия и оксида олова;
5 - оксид кремния;
6 - кремниевый канал n-типа: зона генерации носителей - зона внутреннего фотоэффекта ;
7 - зона потенциальной ямы (карман n-типа), где собираются электроны из зоны генерации носителей заряда ;
8 - кремниевая подложка p-типа .

Микролинза субпикселя

Буферные регистры сдвига на ПЗС-матрице, равно как и обрамление КМОП-пиксела на КМОП-матрице «съедают» значительную часть площади матрицы, в результате, каждому пикселю достаётся лишь 30 % светочувствительной области от его общей поверхности. У матрицы с полнокадровым переносом эта область составляет 70 %. Именно поэтому в большинстве современных ПЗС матриц над пикселем устанавливается микролинза. Такое простейшее оптическое устройство покрывает бо́льшую часть площади ПЗС-элемента и собирает всю падающую на эту часть долю фотонов в концентрированный световой поток, который, в свою очередь, направлен на довольно компактную светочувствительную область пиксела .

Характеристики матриц

Отношение сигнал/шум

Всякая физическая величина совершает некоторые колебания от своего среднего состояния, в науке это называется флуктуациями. Поэтому и каждое свойство всякого тела тоже изменяется, колеблясь в некоторых пределах. Это справедливо и для такого свойства, как светочувствительность фотоприемника, независимо от того, что собой представляет этот фотоприемник. Следствием этого является то, что некоторая величина не может иметь какого-то конкретного значения, а изменяется в зависимости от обстоятельств. Если, например, рассмотреть такой параметр фотоприемника, как «уровень чёрного», то есть то значение сигнала, которое будет показывать фотодатчик при отсутствии света, то и этот параметр будет некоторым образом флуктуировать, в том числе эта величина будет меняться от одного фотодатчика к другому, если они образуют некоторый массив (матрицу).

В качестве примера можно рассмотреть обычную фотопленку, где фотодатчики - зерна бромистого серебра, и их размер и «качество» неконтролируемо меняются от точки к точке (изготовитель фотоматериала может обеспечить только среднее значение параметра и величину его отклонения от среднего значения, но не сами конкретные значения этой величины в конкретных позициях). В силу этого обстоятельства пленка, проявленная без экспозиции, покажет некоторое, очень маленькое, но отличное от нуля почернение, которое называется «вуаль». И у фотоматрицы цифрового фотоаппарата наблюдается то же самое явление. В науке такое явление называется шумом, так как оно мешает правильному восприятию и отображению информации, и для того, чтобы изображение хорошо передавало структуру исходного сигнала, необходимо, чтобы уровень сигнала в некоторой степени превосходил уровень шумов, характерных для данного устройства. Это называется отношением сигнал/шум.

Чувствительность

К матрицам применяется термин эквивалентный «чувствительности», потому что:

• в зависимости от назначения матрицы формальное значение чувствительности может определяться различными способами по различным критериям;
• аналоговым усилением сигнала и цифровой постобработкой можно менять значение чувствительности матрицы в широком диапазоне.

У цифровых фотоаппаратов значение эквивалентной чувствительности может меняться в диапазоне ISO 50-12800. Максимальная используемая в массовых фотоаппаратах чувствительность соответствует отношению сигнал/шум 2-5.

Разрешение

Фотоматрица оцифровывает (разделяет на кусочки - «пиксели») то изображение, которое формируется объективом фотоаппарата. Но, если объектив в силу недостаточно высокой разрешающей способности передаёт ДВЕ светящиеся точки объекта, разделённые третьей чёрной, как одну светящуюся точку на ТРИ подряд расположенных пиксела, то говорить о точном разрешении изображения фотоаппаратом не приходится.

В фотографической оптике существует приблизительное соотношение : если разрешающую способность фотоприемника выразить в линиях на миллиметр (или же в пикселях на дюйм), обозначим её как M , и так же выразить разрешающую способность объектива (в его фокальной плоскости), обозначим её как N , то результирующее разрешение системы объектив+фотоприемник, обозначим его как K , можно найти по формуле:

Это соотношение максимально при , когда разрешение равно , поэтому желательно, чтобы разрешающая способность объектива соответствовала разрешающей способности фотоприемника. [уточнить ]

У современных цифровых фотоматриц разрешающая способность определяется размером пикселя, который варьируется у разных фотоматриц в пределах от 0,0025 мм до 0,0080 мм, а у большинства современных фотоматриц он равен 0,006 мм. Поскольку две точки будут различаться если между ними находится третья (незасвеченная) точка, то разрешающая способность соответствует расстоянию в два пикселя, то есть:

Где p - размер пикселя.

У цифровых фотоматриц разрешающая способность составляет от 200 линий на миллиметр (у крупноформатных цифровых фотокамер) до 70 линий на миллиметр(у web-камер и мобильных телефонов).

Физический размер матрицы

Физические размеры фотосенсоров определяются размером отдельных пикселей матрицы, которые в современных фотосенсорах имеют величину 0,005-0,006 мм. Чем крупнее пиксель, тем больше его площадь и количество собираемого им света, поэтому тем выше его светочувствительность и лучше отношение сигнал/шум (в плёночной фотографии шумы называются «зернистостью» или «гранулярностью»). Необходимое разрешение деталей фотографии определяет общее количество пикселей, которое в современных фотоматрицах достигает десятков миллионов пикселей (Мегапикселей), и тем задаёт физические размеры фотоматрицы.

• Законы оптики определяют зависимость ГРИП от физического размера матрицы. Если сфотографировать тремя фотоаппаратами с разным физическим размером матрицы одну и ту же сцену с одним и тем же углом зрения и одним и тем же значением диафрагмы на объективах, и изучить результат (файл на компьютере, распечатку с принтера) в одинаковых условиях, то ГРИП на снимке, сделанном фотоаппаратом с наименьшей матрицей, будет наибольшей (больше предметов в кадре будет показано резко), а фотоаппарат с наибольшей матрицей покажет наименьшую ГРИП (предметы не в зоне резкости будут сильнее размыты).
• Размеры фотосенсоров чаще всего обозначают как «тип» в виде дробных частей дюйма (например, 1/1.8" или 2/3"), что фактически больше реального физического размера диагонали сенсора. Эти обозначения происходят от стандартных обозначений размеров трубок телекамер в 1950-х годах. Они выражают не размер диагонали самой матрицы, а внешний размер колбы передающей трубки. Инженеры быстро установили, что по различным причинам диагональ полезной площади изображения составляет около двух третей диаметра трубки. Это определение стало устоявшимся (хотя и должно было быть давно отброшено). Не существует чёткой математической взаимосвязи между «типом» сенсора, выраженном в дюймах, и его фактической диагональю. Однако, в грубом приближении, можно считать, что диагональ составляет две трети типоразмера.

Отношение сторон кадра

Пропорции пикселя

Выпускаются матрицы с тремя различными пропорциями пикселя:

• Для видеоаппаратуры выпускаются сенсоры с пропорцией пикселя 4:3 (PAL)
• или 3:4 (NTSC);
• Фотографическое, рентгенографическое и астрономическое оборудование, а также развивающееся сейчас HDTV видеооборудование обычно имеет квадратный пиксель.

Типы матриц по применяемой технологии

Долгое время ПЗС-матрицы были практически единственным массовым видом фотосенсоров. Реализация технологии Active Pixel Sensors около 1993 года и дальнейшее развитие технологий привели в итоге к тому, что к 2008 году КМОП-матрицы стали практически альтернативой ПЗС.

ПЗС-матрица

Состоит из светочувствительных фотодиодов , выполнена на основе кремния , использует технологию ПЗС - приборов с зарядовой связью.

КМОП-матрица

Live-MOS-матрица

Создана и применяется компанией Panasonic. Выполнена на основе МОП-технологии , однако содержит меньшее число соединений для одного пикселя и питается меньшим напряжением. За счёт этого и за счёт упрощённой передачи регистров и управляющих сигналов имеется возможность получать «живое» изображение при отсутствии традиционного для такого режима работы перегрева и повышения уровня шумов.

Матрицы с пикселами различного размера

Методы получения цветного изображения

Сам по себе пиксель фотоматрицы является «чёрно-белым». Для того, чтобы матрица давала цветное изображение, применяются специальные технические приёмы.

Трёхматричные системы

Пример работы дихроической призмы

Поступающий в камеру свет, попадая на пару дихроидных призм , делится на три основных цвета: красный, зелёный и синий. Каждый из этих пучков направляется на отдельную матрицу (чаще всего используется CCD матрицы , поэтому в наименовании соответствующей аппаратуры употребляется обозначение 3CCD).

Трёхматричные системы применяются в видеокамерах среднего и высокого класса.

Достоинства трёх матриц по сравнению с одноматричными

• лучше передача цветовых переходов, полное отсутствие цветного муара ;
• выше разрешение: отсутствует необходимый для устранения муара размывающий (low-pass) фильтр;
• выше светочувствительность и меньший уровень шумов;
• возможность введения цветокоррекции постановкой дополнительных фильтров перед отдельными матрицами, а не перед съёмочным объективом, позволяет добиться существенно лучшей цветопередачи при нестандартных источниках света.

Недостатки трёх матриц по сравнению с одноматричными

• принципиально бо́льшие габаритные размеры;
• трёхматричная система не может использоваться с объективами с малым рабочим отрезком ;
• в трёхматричной схеме есть проблема сведе́ния цветов , так как такие системы требуют точной юстировки, причём, чем большего размера матрицы применяются и чем больше их физическое разрешение, тем сложнее добиться необходимого класса точности.

Матрицы с мозаичными фильтрами

Во всех таких матрицах пиксели расположены в одной плоскости, и каждый пиксель накрыт светофильтром некоего цвета. Недостающая цветовая информация восстанавливается путём интерполяции ( ).

Существует несколько способов расположения светофильтров. Эти способы различаются чувствительностью и цветопередачей, при этом чем выше светочувствительность, тем хуже цветопередача:

• RGGB - фильтр Байера , исторически самый ранний;
• RGBW имеют более высокую чувствительность и фотографическую широту (типично выигрыш чувствительности в 1,5-2 раза и 1 ступень по фотографической широте), частный случай RGBW-матрицы - CFAK-матрица компании Kodak ;
• RGEB (красный - зелёный - изумрудный - синий);
• CGMY (голубой - зелёный - лиловый - жёлтый).

Матрицы с полноцветными пикселами

Существуют две технологии, позволяющие получать с каждого пикселя все три цветовые координаты. Первая применяется в серийно выпускаемых камерах фирмы Sigma , вторая - на середину 2008 года существует только в виде прототипа.

Многослойные матрицы (Foveon X3)

Фотодетекторы матрицы X3 компании Foveon расположены в три слоя - синий, зелёный, красный. Название сенсора «Х3» означает его «трёхслойность» и «трёхмерность».

Матрицы X3 применяются в цифровых фотоаппаратах Sigma .

Полноцветная RGB-матрица Nikon

Несмотря на то, что прототип матрицы уже создан (2008 год), этот патент вряд ли найдёт своё применение в ближайшее время из-за существенных сложностей в технологии.

По сравнению со всеми прочими системами, кроме трёхматричных , данная технология имеет потенциальное преимущество в эффективности использования светового потока по сравнению с технологиями RGBW или фильтром Байера . (Точный выигрыш зависит от характеристик пропускания фильтров).

См. также

Примечания

Жанры

Статьи и Лайфхаки

Содержание :

1.
2.
3.
4.

Читая описание характеристик очередной модели гаджета, одним из первых мы обращаем внимание на тип матрицы дисплея. Даже достаточно далекий от техники человек обычно может по этому поводу сказать: TFT – это «отстой», IPS – это «норм», а AMOLED – это «вау!»

Что же такое эта самая IPS-матрица экрана, которую с наибольшей долей вероятности сегодня можно встретить в смартфоне? Чем она хороша, а в чем – уступает другим типам?

Немного терминологии

У многих понятий и терминов есть два или даже более названия: правильное и общепринятое. Первое позволяет выглядеть в глазах окружающих «профессором»… ну, или «ботаном», в зависимости от среды общения.

Второе используется, если вы хотите, чтобы вас понимали окружающие.

Технология IPS представляет собой не что иное, как разновидность TFT, так называемую Super TFT. А то, что понимается в параметрах мобильных устройств, как TFT, на самом деле именуется «NT+film».

Хотя аббревиатуру NT с отброшенным «film» иной раз тоже можно встретить. Так что речь идет всего лишь о базовой и более продвинутой разновидностях одной и той же технологии.

В то время как, например, экраны AMOLED работают совершенно на ином принципе.

Другой скользкий терминологический момент – это «S-IPS». Там, где редакторам сайта не лень набрать пару лишних букв, встречается именно этот термин.

Однако в чистом виде IPS сегодня практически не встретишь, поэтому принципиальной разницы между полным и сокращенным вариантом нет.

Как это работает

Любой жидкокристаллический основан на способности жидких кристаллов изменять свои оптические свойства под действием приложенного напряжения.

Их молекулы, ориентируясь в пространстве, поляризуют проходящий свет, благодаря чему пиксель «включается» или «выключается», в зависимости от управляющего сигнала.

Ключевое слово здесь – «проходящий»: сами жидкие кристаллы не являются источником света, из-за чего у них возникают проблемы с отображением черного цвета, вместо которого пользователь видит темно-серый.

В TN матрице неактивный пиксель имеет белый цвет, поскольку молекулы изначально ориентированы на пропускание света. В IPS же два слоя жидких кристаллов направлены перпендикулярно друг другу.

Поэтому неактивная точка такого дисплея будет черной. Это отличие наглядно проявляется в таком неприятном явлении, как «битые пиксели».

Плюсы и минусы

Само появление технологии IPS было обусловлено недостатками NT матриц:

• Малый угол обзора: т.е., при изменении угла зрения пользователь видит картинку в искаженном цвете.

  На мониторах ПК и экранах ноутбуков с этим мирятся до сих пор, в силу экономической привлекательности таких матриц, а вот для мобильных устройств это стало серьезной проблемой.

• Плохая цветопередача, особенно в отображении черного цвета.

Поэтому на смартфонах и планшетах данная технология сохраняется только в самых дешевых моделях бюджетного и ультрабюджетного сегмента.

Во всех прочих используется технология S-IPS или еще более дорогие матрицы на органических светодиодах. Такие дисплеи стоят несколько дороже, и это можно считать основным недостатком.

Другой минус – это увеличенное по сравнению с базовой версией время отклика. Именно эту проблему решило появление того самого S-IPS, хотя по данному параметру такие матрицы всё же несколько уступают NT-экранам.

Третий недостаток цветопередача, она у OLED устройств гораздо качественнее. На практике это выражается в некоторой «голубоватости» изображений на гаджетах, оснащенных IPS. Ниже у них и контрастность.

Наконец, есть такой немаловажный параметр, как энергоэффективность, по которому этот тип проигрывает устройствам на органических светодиодах.

Из числа достоинств можно назвать широкий угол обзора, хорошее отображение белого цвета, с которым у светодиодных матриц такие же проблемы, как у NT – с черным, а также цену, которая существенно ниже.

Помимо этого, OLED дисплеи имеют неприятную особенность – со временем они «выцветают», чего у жидкокристаллических экранов не наблюдается.

Технология PLS

Иногда на рынке встречаются смартфоны с экранами, выполненными по некоей технологии PLS, разработанной .

Она тоже является разновидностью TFT, однако по сравнению с S-IPS, автором которой является японская компания Hitachi, обеспечивает меньшее время отклика матрицы. Однако в мобильных устройствах она встречается не так уж часто, в отличие от мониторов.

Кроме скорости работы, такие дисплеи имеют меньшее энергопотребление, более качественную цветопередачу и меньшую стоимость.

На текущий момент экраны IPS остаются наиболее массовыми. Их можно встретить как на бюджетных моделях, так и на .

Да что там говорить: даже на последних айфонах экраны выполнены именно по данной технологии, а появление устройств с OLED дисплеем Apple пока только планирует.

Хотя не стоит забывать и о том, что качество изображения зависит не только от типа матрицы, но и от множества прочих параметров.

Размер матрицы имеет большое значение, но вначале поговорим о принципе действия матрицы фотоаппарата, и таких её характеристиках, как разрешение, "шумность" и светочувствительность.

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 4928 точек по ширине и 3264 по высоте. Если перемножить ширину на высоту то получим 16 084 992 (примерно 16 миллионов) пикселей. В этом случае говорят "фотокамера имеет 16 мегапикселей", "разрешение сенсора 16 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 (2003 г.) 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:

ISO-50, выдержка 2 с.	ISO-100, выдержка 1 с.
ISO-200, выдержка 1/2 с.	ISO-400, выдержка 1/4 с.

Итак, повысив чувствительность до 400 единиц, нам удалось укоротить выдержку с 2-х до 1/4 сек., т.е. практически в 8 раз! Отлично, не правда ли? Всё хорошо, если не думать о том, что 1/4 тоже недостаточно для съёмки без штатива. Но ведь в других случаях укорачивание выдержки в 8 раз реально поможет, например, с 1/10 до 1/80 сек. Дело сейчас не в этом. Действительно, всё хорошо, если не обращать внимания на шумы. И если на ISO-50 их почти нет, а на 100 они малозаметны, то уже на ISO-200 шумы видны вполне отчётливо. Впрочем, некоторым и это покажется приемлемым, а вот на ISO-400 цветная мозаика становятся неприятной, а для кого то совсем невыносимой. Чтобы ясно представить различие посмотрите увеличенные центральные части снимков на iso-50 и iso-400. Как говорится, почувствуйте разницу!

Конечно, в условиях недостатка света лучше всего увеличивать выдержку, а не ISO. Но как правило, на длительных выдержках возникает шевелёнка (дрожание камеры в руках), а шевелёнка смажет картинку. В нашем примере использовался штатив, и потому на 2 сек. смаза не было. Но штатив не всегда удобно с собой таскать, в результате на мелких датчиках с шумами приходиться мириться, и количество мегапикселей тут ни чем не поможет. Даже наоборот, если нарастить их число на маленькой матрице, то это может привести к сильным шумам даже на чувствительности ISO-50.

Часто можно услышать вопрос: "почему на исо 400 компакт шумит больше, чем зеркалка — ведь исо то одинаковы?". Да, но сенсоры у них не одинаковы: зеркальная фотокамера имеет размер матрицы больше! И сравнивать единицы ISO в этом случае не совсем корректно, здесь можно сравнивать только уровень шума. И когда мы меняем в настройках камеры ISO, то меняем не совсем светочувствительность матрицы (чувствительность ей задана на заводе раз и навсегда!), а лишь уровень электрического сигнала — и, соответственно, шума. Поскольку чувствительность большей матрицы изначально выше, то и соотношение сигнал/шум получаем лучше! Надо учитывать, что с годами матрицы, конечно, совершенствуются, поэтому:

В более современных моделях либо шумов будет меньше, либо пикселей больше, либо цена ниже. И наоборот:)

По традиции мы будем (для удобства) говорить, что меняем светочувствительность фотоаппарата. Но, какие термины не используй, в любом случае ISO 3200 на компакте критики не выдерживает... :)

Давайте теперь посмотрим, как шумит зеркальная фотокамера. В следующих примерах использовалась Pentax K10D, совсем древняя (по цифровым меркам) модель, с максимальным ISO 1600), фотосъёмка велась ночью. Вот 4 снимка — на ISO-100, 400, 800 и 1600. Исо-200 я не включил, оно от 100 почти не отличается. Собственно, на таких маленьких картинках они все почти не отличаются! И здесь практически невозможно сравнить (и даже увидеть!) шумы на снимках показанных в пределах превьюшек 400 х 267 пикселей. Вот где сказывается размер матрицы! Поэтому, чтобы увидеть разницу рекомендую кликнуть по фото и увеличить размер. Смотреть шумы нужно в первую очередь на небе, здесь их легче найти:)

От чего зависят шумы? От размера матрицы и количества мегапикселей, от значения светочувствительности и даже от выдержки. Чем меньше матрица, больше мегапикселей, выше ИСО и длиннее выдержка, тем более заметны цветные вкрапления. Если матрица фотоаппарата сильно нагревается от длительной работы и/или жары, шумы могут стать заметнее, особенно на тёмных участках снимка. Поэтому нельзя говорить, что только одни мегапиксели, или повышенная чувствительность дают сильные шумы — при совпадении благоприятных факторов дефекты от шумов могут быть малозаметны глазу — даже на максимальном ИСО!

В одном из писем мне задали вопрос: "откуда материалы? будьте любезны ссылку в студию!" Но я не библиотекарь — всего лишь делюсь собственным опытом, который привык подтверждать снимками (кстати, тоже своими). Вот 2 фотографии, одна на ИСО 100, другая на ИСО 1600. Зеркальная фотокамера та же самая. Сделаны в светлое время суток при лёгком снегопаде. И короткой выдержке на ISO 100 и — особенно — на ISO 1600. Даже кликнув по снимку и загрузив полноразмерные кадры непросто заметить существенные различия!

Советую щёлкнуть по снимку и затем увеличить его, иначе разницу сразу не понять... без этого фотографии почти неразличимы... Напоминаю, речь идёт о чувствительности ISO-100 против ISO-1600! А что с выдержкой? Нам удалось укоротить её с 1/10 до 1/180 т.е. в 18 раз!! А это уже даёт возможность свободно снимать с рук без штатива с минимальными шумами. Впрочем, здесь мы могли уже на ISO-800 снимать запросто без штатива с выдержкой 1/90 сек, и даже на ИСО 400 с 1/45 сек — для широкого угла такой выдержки обычно хватает...

А вот эксперимент иного рода. Ниже вы видите 2 домашние фотографии. Ничего особенного, одна и та же ёлка, слева снимок без вспышки, справа со вспышкой. Увеличения не сделано, можете не кликать мышью — большой размер посмотрим чуть позже.

На маленьких изображениях никаких деталей не разглядеть, поэтому чуть ниже смотрим их увеличенные центральные части. Ну, что можно сказать? 1 фотография с очень сильными шумами, на второй шумы тоже заметны, но их на порядок меньше. В общем, предполагаем только три варианта. Сейчас автор нам скажет примерно следующее: вот, смотрите, какие разные шумы дают компакт и зеркальная фотокамера на светочувствительности матрицы в 400 единиц. А, возможно, и наоборот: сделано одной и той же камерой, но с разными ИСО. Или разными камерами с разными настройками:) Какой вариант более правильный?

На самом деле оба снимка сделаны одной и той же зеркальной фотокамерой и... с одинаковым iso! Мало того и выдержки не длинные, причём они вполне сопоставимы, 1/30 и 1/45 сек. Почему же такая разница в шумах? Всё дело заключается в освещении. На светлых участках фотографии шумов, как правило, меньше, а на тёмных — больше. Да, кстати, на обоих снимках светочувствительность 1600 единиц ИСО! Смотрим полный размер (при этом следует помнить, что цвет занавесок был изначально белым, да и после фотосъёмки он не пострадал)!

Вывод прост. Даже на одной и той же фотокамере (с одной и той же матрицей), один и тот же сюжет, снятый на одинаковой светочувствительности, может дать количество цветовых дефектов — шумов — совершенно разное!

Теперь мы видим, сколько много факторов влияет на шумы в цифровом фотоаппарате, кроме размера матрицы, до которого мы ещё доберёмся. А сколько рождается мифов и домыслов при сравнении снимков разных фотокамер на одинаковой светочувствительности, чтобы определить — какая из них меньше шумит!

Вот когда на форумах утверждают, что зеркалка фирмы А шумит больше зеркалки фирмы Б, то смех берёт, особенно если фотокамеры (и их матрица!) одной ценовой категории и года выпуска. Видимо, эти люди накупили объективов разных фирм, затем, время от времени, покупают самые последние зеркалки разных производителей, и тестируют их в одних и тех же условиях, чтобы доказать: моя камера (и фирма!) лучше всех... Ничего не поделаешь — это фоторелигия! Покажите эти незатейливые снимки спорящим до хрипоты, примирите их греховные страсти и развейте заблуждения во избежание религиозного кровопролития:)

Однако в случае появления новых фотокамер (точнее новых матриц!) качество снимка на больших ИСО может действительно улучшиться.

Со временем технологии развиваются, матрицы совершенствуются, реки текут, сады цветут, а шумов становится меньше. Их было бы ещё меньше, если производитель попутно не наращивал количество мегапикселей (датчиков)! Это возможно только за счёт уменьшения собственных размеров этих датчиков — чтобы последние уместились на матрице. Это вроде нормально, цветопередача не становится хуже (иногда и лучше), а взамен мы получаем возможность увеличивать картинку. Правда, не совсем понятно, для чего пользователю нужна матрица, скажем в 20 Мп. Я не поверю, что все печатают огромные плакаты, большинство вообще ничего не печатает!

Приведу снимок сделанный Pentax K5-II, камера выпущена в 2012 году на матрице высокой чувствительности. Данная матрица и сейчас неплохо смотрится по фотошироте и уровню шумов при высоких ISO. Если бы не нарастили количество датчиков, уменьшив их размер — шумов было ещё меньше, а счастья больше!

ИСО 3200, матрица о 16 головах миллионах датчиков
размер изображения 4928 х 3264

Но смысл есть даже в таком решении. В метро освещение всегда отвратительное, люди двигаются умом и толкаются, а снимок сделан с рук, без штатива. За счёт высокой ИСО удалось добиться выдержки 1/50 сек. Шумы на 3200, конечно, есть, но, если не печатать полным размером, их будет почти не видно, а на карточке 10х15 см их даже гурман не разглядит. Знаете, есть такая каста гурманов, которые считаются большими знатоками и ценителями фотографии по наличию отсутствия шумов, или присутствию их наличия:)

Я намеренно привёл снимок сделанный в боевых условиях, а не при студийном свете, которым иные авторы пользуются (вот странно!) при тестировании матрицы фотоаппаратов на шумы — в своих на редкость непредвзятых обзорах:)

При правильно выбранном освещении результаты будут, конечно, лучше. Даже при обычном дневном свете шумы могут оставлять благостное ощущение вседозволенности от "ненужности" вспышки и штатива. Смотрим полноразмерные кадры (7 Мб), сделанные вышеуказанным фотоаппаратом на ISO 3200 и 12800. Съёмка с рук, вспышка отключена, фокусировка по "глазу". Фото следует увеличить, чтобы разглядеть шумы. Легче всего их найти на фоне:)

Светочувствительность 3200

Светочувствительность 12800

Вообще то матрица данного фотоаппарата имеет максимальную чувствительность 51200, но я не хочу пугать читателя грязью на картинах, от чего ощущение вседозволенности плавно перетекает в унылую безысходность и даже чувство собственной неполноценности:)

По жизни уныние лéчится только водкой психиатрами ответственностью за тех, кого приручили (а мы пытаемся приручить фотографию). И вот, не взирая на огромные цифры чувствительности, возникает странное желание поставить самое низкое ISO и побороть длинную выдержку — применив штатив, вспышку, или иное освещение. Зачем нам матрица о 16 мегапикселях (их бывает гораздо больше) и грязные картины?

Хуже всего, когда мегапиксели наращивают в «новом» фотоаппарате на старой матрице, и делается это сугубо для мирового зла — маркетинга. Ну, это когда обманывают потребителя по закону:)

Теперь давайте посмотрим шумы от полнокадрового фотоаппарата Canon EOS 6D, матрица КМОП 35,8 х 23,9 мм, снимки предоставлены фотолюбителем из Красноярского края. Съёмка с рук без штатива.

Увеличив фото, мы видим, что ISO 6400 вполне рабочее, а шумы на 1600 и вовсе незаметны. Даже на ISO 25600 вполне можно печатать фотографии небольшого размера (скажем 10 х 15 см), поскольку чем меньше размер отпечатка, тем меньше видны дефекты на нём.

Смотреть шумы дело, конечно, увлекательное, но не стоит впадать в восторг, особенно если сравнить фотографии зеркалки и компакта. Да, зеркальная фотокамера шумит на ISO-800 меньше, чем компакт на ISO-400. Но не следует забывать 2 вещи:
1. все снимки компакта и зеркалки (кроме последних примеров) я делал со штатива — в этом случае ничто не мешает снимать компактом на минимальном ИСО с минимальными шумами.
2. ценность снимка определяется в первую очередь содержанием, а не техническим качеством:-)

Размер матрицы

Размер имеет значение:) Причём очень большое — это один из главных параметров цифровой фотокамеры. Тот самый который почему то не любят указывать производители. Размер матрицы складывается из размеров датчиков-пикселей и расстояния между ними. Именно от этих показателей в первую очередь зависит разрешение изображения, количество шумов, глубина резкости... Всё крайне важно для фотографа: любит он высокую детализацию, не жалует шумы и хочет иметь шикарную возможность менять диафрагмой глубину резкости. Последнее напрямую зависит от размера фотосенсора:

Чем больше размер матрицы в фотоаппарате — тем меньше глубина резкости на снимке!

Перевожу фразу на русский: мыльницы и компакты дают резкость от пупа до самого горизонта (и это хорошо!), а зеркалкой можно реально регулировать ГРИП, выделяя главный объект съёмки — что ещё лучше:) Размер матрицы говорит и об этом, и о габаритах самих фотокамер: у зеркалок вес и габариты больше.

Понятно, что большая матрица имеет более крупные пиксели, чем маленькая, если количество пикселей осталось прежнее. Перед нами условная схема 2-х матриц, первая от цифрокомпакта с не самой маленькой матрицей 7.2 x 5.3 mm (обозначение 1/1.8"), вторая от зеркальной камеры 23.7 x 15.6 mm (обозначение "APS-C" — Advanced Photo System type-C). На самом деле количество квадратиков-пикселей в реальных камерах гораздо больше, (например, 16 миллионов, а не 48 как здесь), но соотношения сторон на схеме для наглядности выполнены достаточно точно.

При одинаковой пиксельности (здесь, например, у обоих матриц 48 квадратиков-пикселей), площадь каждого пикселя у крупной матрицы больше, и соответственно, светочувствительность и цветопередача у зеркалки куда лучше (а шумов меньше!). Увеличить количество пикселей можно двумя способами — увеличить размер матрицы, а можно, наоборот, уменьшить площадь самих "квадратиков", чтобы их больше уместилось на прежнем размере матрицы. Первый путь дорогой, второй дешевле, так как не нужно увеличивать саму матрицу. Догадайтесь, по какому пути пройдёт производитель, чтобы гордо заявить: в нашей камере теперь не 10, а целых 20 мегапикселей!

Больше мегапикселей для детализации снимка, конечно, хорошо, а вот то, что при этом уменьшилась площадь каждого сенсора — очень плохо. В итоге народ вовсю скупает маркетинговые мегапиксели, никак не задумываясь об их происхождении. Вот примеры подобных матриц в 48 клеток и 192 клетки (мегапикселей стало в 4 раза больше!):

Понятно, что на второй схеме количество мегапикселей нарастили, уменьшив площадь каждого из них. А как ещё, если матрица осталась прежнего размера! И вот уже появляются компакты с 12 и даже с 16 Мп, превосходя в этом даже иные зеркалки. Например, зеркальная камера Nikon D50 имела всего 6 Мп — а этого хватало за глаза и за уши, если не печатать больших плакатов!

Цифровые камеры давно уже перешагнули "порог качества" по мегапиксельности. Раньше камера в 2 мегапикселя считалась профессиональной, а в 1 Мп — любительской, и этого одного мегапикселя явно не хватало для хорошей детализации. Но проблема давно ушла в небытие, а если говорить по большому счёту, то количество пресловутых мегапикселей теперь уже вообще не важно. Это количество давно уже стало избыточным даже в мыльницах. Зато появились другие проблемы! Наращивание избыточной детализации используется теперь больше в маркетинговых целях, а не для реального повышения качества.

Хитрые продавцы, а иногда и производители почти никогда не указывают размеры матриц в миллиметрах, используя вместо них непонятные обозначения в т.н. "видиконовых" дюймах, например 1/2.5", или 1/1.8". Смысл этих "попугаев" в том, что чем больше число в знаменателе, тем меньше матрица, что окончательно сбивает с толку неискушённого покупателя. Особенно того, кто прогуливал дроби на школьных уроках по математике:) На подсознательном уровне человек всегда страшиться непонятного, и окончательно запутавшись, он уже готов заглотить любую наживку продавца. И про понятные всем мегапиксели — чем больше, тем круче, и про цену — чем дороже, тем престижней, и про дизайн — "в новом модном корпусе оригинального цвета для стильных и успешных", и прочий бред... Ну а кривая роста психических заболеваний поднимается всё выше и выше, безмерно радуя, почему-то, лишь частных психиатров:)

Матрица. Размеры.
№	Модель камеры	Обозначение в дюймах	Размер матрицы мм	Кроп
1.	ФЭД	плёнка 35 мм	36 x 24	1
2.	Nikon	"APS-C"	23.7 x 15.6	1.5
3.	Pentax	"APS-C"	23.5 x 15.7	1.5
4.	Sony	"APS-C"	23.6 x 15.8	1.5
5.	Canon	"APS-C"	22.3 x 14.9	1.6
6.	Olympus	4/3	18.3 x 13.0	2
7.	компакт	1"	12.8 x 9.6	2.7
8.	компакт	2/3"	8.8 x 6.6	4
9.	компакт	1/1.8"	7.2 x 5.3	4.8
10.	компакт	1/2"	6.4 x 4.8	5.6
11.	компакт	1/2.3"	6.16 x 4.62	6
12.	компакт	1/2.5"	5.8 x 4.3	6.2
13.	компакт	1/2.7"	5.4 x 4.0	6.7
14.	компакт	1/3"	4.8 x 3.6	7.5

Повторюсь: совсем не обязательно помнить и держать в голове все эти сведения. Достаточно просто понимать, что число 1/1.8 больше, чем, скажем, 1/3, но значительно меньше размера APS-C. Здесь даже калькулятор не потребуется:)

Чтобы лучше представить эти дюймы, миллиметры, кропы и прочие цифроразмеры, смотрим картинку, наглядно изображающую соотношение размеров зеркальных и компактных фотокамер. Матрицы в мыльницах, как правило, имеют размер от 1/3" до 1/2" (самое "ходовое" и минимальное сейчас значение 1/2.3), в более дорогих и продвинутых цифрокомпактах от 1/1.8" и более. Это, конечно, весьма условное деление, но лучше сравнивать фотокамеры по размеру матрицы, нежели по мегапикселям. Большой прямоугольник показывает самый крупный размер, который бывает в 35-мм формате. Синий прямоугольник поменьше расскажет о кропнутых зеркалках, зёлёный — о формате 4/3, а самые маленькие 3 квадратика — это матрицы разного класса цифрокомпактов и мыльниц. Буква k означает кроп-фактор. Т.е. во сколько раз данная матрица меньше полного кадра.

Вам не надо учить все эти цифры наизусть, достаточно иметь примерное представление о том, что покупаете. Вот и посмотрите наглядно, какая реальная чувствительность (а не единицы ISO) вас ждут, какие будут шумы и каков вес с габаритами:) На больших датчиках меньше глубина резкости, нежели на малых, а значит легче добиться эффекта размытия заднего плана — почувствуйте это! И на большом размере матрицы объектив, поставленный на фотоаппарат, будет более широкоуголен, чем поставленный на обрезок APS-C ("обрезанный" полный кадр), а на обрезке — станет более длиннофокусным — прочувствуйте и сей факт! Да! Пропорции прямоугольников говорят именно об этом, а не только о кропах, пикселях, размерах матриц и прочей, далёкой от фотоискусства и творчества дребедени информации.

Кстати, эти прямоугольники говорят и о стоимости тоже! Когда авторитетно рассказывают, что цена зеркалки упала до размеров топовых компактов, то забывают сказать что это самая дешёвая зеркалка из любительского класса, и при этом не упоминают о разнице в цене топовых зеркалок и мыльниц нижнего диапазона за 2-3 тысячи рублей — а разница эта огромна:) В общем, смотрите и сравнивайте сами!

Меньше всего матрица в фотокамерах мобильных телефонах. Вот образчик рекламы от фотокамеры мобильника Тошибы:

"Toshiba объявила о том, что она обновила и расширила модельный ряд ПЗС матриц Dynastron для встраивания в мобильные телефоны и коммуникаторы. Две новые модели, 3,2-мегапиксельный сенсор ET8EE6-AS и 2-мегапиксельный ET8EF2-AS — существенный прогресс в уменьшении размеров ПЗС матриц для мобильных телефонов и прочих устройств, снабженных фотокамерой. Обе новые модели ПЗС матриц представляют собой существенный шаг вперёд в области миниатюризации при сохранении высокого разрешения. Сенсор ET8EE6-AS представляет собой 3.2-мегапиксельную ПЗС матрицу размером 1/3.2 оптического формата, превосходя предыдущее достижение компании — размер формата в 1/2.6 дюйма."
Кстати, уже появился ещё меньший формат — 1/4 дюйма.

Вот так — "существенный прогресс в уменьшении размеров ПЗС матриц"! Впрочем, для мобильных телефонов это актуально, громоздкий мобильный телефон никому не нужен, а фото в нём — необязательная дополнительная фишка. Мобильный телефон должен быть действительно мобильным! Но у нас речь идёт про фотокамеру — а в ней чем больше матрица, тем больше габариты и вес аппарата. Это естественно. А хороша ли маленькая камера? Кому как. Многим нравиться фотик, которое помещается в нагрудный карман. Однако, большой размер не все считают недостатком. Вес и ухватистость камеры обеспечивают её лучшее удержание в руках, в итоге меньше шевелёнка... Согласитесь, что держать двумя руками маленький фотоаппаратик неудобно, а одной надо и держать, и кнопку пуск нажимать — колебание камеры (и смаз снимка!) почти обеспечены. Что важнее? Ответ может быть таким: это всё таки фотоаппарат, а не мобильный телефон!

кропнутые зеркалки

Матрица у таких зеркалок куда больше, чем у компактов, но, тем не менее, эти зеркалки называют "фотокамера с кропнутой матрицей", камера с урезанным сенсором и даже обрезок...
Вы думаете матрицу "обрезали" чтобы уменьшить размер фотоаппарата, или сделать его дешевле? Нет, это просто попытка удешевить производство, а цену продаж оставить на том же уровне:) В общем, матрицы сделали меньшего размера чем плёночный кадр. На картинках изображён сенсор формата 4/3 (в основном это зеркалки Олимпус), а рядом формат APS-C — Nikon D50, Canon EOS 400D, Pentax K10D и многие другие. Первые в 2 раза мельче полнокадровых матриц, APS-C — меньше в 1.5-1.6 раза. Увы, такие фотокамеры меньше габаритами почему то не стали, чем плёночные зеркалки! Что ещё? Для камер APS-C нередко выпускают "цифровой" объектив с меньшей световой площадью покрытия, но можно использовать и старую "плёночную" оптику — если позволяет байонет (стыковочное крепление объектива с фотокамерой). При этом следует помнить — используя неавтофокусные объективы, придётся фокусироваться вручную.

зеркалки полнокадровые 36x24 мм

Больший сенсор имеют, как правило, очень дорогие профессиональные фотокамеры, у них размер матрицы — как у плёночного кадра: 36 х 24 мм. Интересно, что выпускать их начали позже цифромыльниц и ещё позже обрезанных цифрозеркалок. Для матриц с большей площадью требуется объектив, покрывающий эту площадь, в данном случае полнокадровый (например, плёночная оптика). А вот наоборот не выйдет:) Т.е. маленький объектив для кропнутых фотокамер на полноразмерной матрице использовать нельзя...

Мне часто задают вопрос: что происходит, когда в настройках фотоаппарата выбираем для съёмки меньшее количество мегапикселей. Улучшим ли тем самым качество изображения?

Разумеется, нет! Реальный размер матрицы (и каждого пикселя-датчика) от этого не увеличатся, даже не думайте. Вы просто уменьшаете настройками камеры количество точек ИЗОБРАЖЕНИЯ в файле (как в графическом редакторе на компьютере), а заодно потеряете возможность кадрирования или увеличения фотографии.
Взамен получите маленький размер файла, экономию места на карте памяти, а значит, возможность наснимать ещё больше — так много, чтобы вообще ни о чём не думать:)

Если ваше кредо в фотографии — как можно чаще жать кнопку затвора и получать большее количество взамен качества, то эта чудная функция создана именно для вас!

Итак, подведём итоги. Чем больше матрица, тем больше возможностей у камеры, как по цветопередаче, как по разрешению, так и по размерам печатного оттиска. Цена фотоаппарата в очень значительной степени зависит от матрицы.

Тип матриц

Под конец заметим, что фотоматрицы различаются не только по размерам, но и по типам. Бывают следующие типы:
— ПЗС-матрицы (CCD). Прибор с зарядовой связью, использующий светочувствительные фотодиоды. ПЗС был изобретен в 1969 г. и первоначально использовался как устройство памяти, но способность устройства получить заряд благодаря фотоэлектрическому эффекту, сделала применение ПЗС основным именно в этом направлении. ПЗС-матрицу выпускают и используют многие ведущие производители, особенно много здесь поработала компания Sony.
— КМОП-матрицы (CMOS). Эта технология использует транзисторы и отличается малым энергопотреблением. Микросхемы КМОП были выпущены ещё в 1968 году и вначале нашли применение в калькуляторах, электронных часах, и вообще в тех устройствах, где энергопотребление было критичным.
— Live-MOS матрица. Имеет возможность «живого» просмотра изображения. Активно разрабатывается компанией Панасоник, в зеркалках впервые была применена Олимпусом в 2006 г. (фотокамера Olympus E-330). В 2009 году зеркальные цифровые фотокамеры с возможностью визирования по ЖК-экрану имеют практически все крупные производители. В технических характеристиках эта возможность обычно называется «Live View».
Есть и другие, например, DX-матрица, Nikon RGB-матрица и иные виды фотосенсоров.

К тому же матрицы различаются по технологии получения цвета. Сам по себе датчик не воспринимает цвет, получая изображение с оттенками серого (больше света/меньше света), а для получения цветов используются цветофильтры. Например:
— матрицы с фильтром Байера
— матрицы Foveon X3
— 3CCD. Эта технология делит свет по спектру с помощью специальных призм на красный, зелёный и синий. Причём каждый из них направляется на отдельную матрицу (всем хороша система, кроме одного — больших габаритов!)

Чтобы достигать более яркого изображения с низким уровнем шума матрицы постоянно развиваются. Большинство технологических решений связано с уменьшением неиспользуемой поверхности датчика, оптимизацией управляющих сигналов и разработкой низкошумящих усилителей. Однако не следует боятся того, что скоро фотографы начнут запросто снимать мыльницей в кромешной тьме. Чтобы никто сильно не боялся, фирмы внедряют новые технологии очень постепенно, или вообще не внедряют и держат в секрете до тех пор, пока не высосут из потребителя все деньги за старые:) И совсем не смешно преступно, когда эта история касается не фототехники, а лекарств для умирающих от рака...

Мы не будем более подробно рассматривать типы датчиков их различия и различия цветофильтров. Это может быть очень важно производителям матриц и их технарям, но никак не фотографам, потому что на самих снимках никакой разницы заметно не будет. Я бы посоветовал фотолюбителям уделять больше внимания для видения (в первую очередь глазами!) интересных сюжетов и красивых ракурсов съёмки. Всё таки этот сайт задумывался для помощи начинающим фотографам, а не технарям!