Что собой представляет матрица цифрового фотоаппарата

Содержание

• 1 Устройство одного пикселя матрицы 1.1 Пример субпикселя ПЗС-матрицы с карманом n-типа
• 1.2 Микролинза субпикселя

2 Характеристики матриц

• 2.1 Отношение сигнал/шум

2.2 Чувствительность
2.3 Разрешение
2.4 Физический размер матрицы
2.5 Отношение сторон кадра
2.6 Пропорции пикселя
3 Типы матриц по применяемой технологии

• 3.1 ПЗС-матрица

3.2 КМОП-матрица
3.3 Live-MOS-матрица
3.4 Super CCD-матрица
3.5 QuantumFilm
4 Методы получения цветного изображения

• 4.1 Трёхматричные системы 4.1.1 Достоинства трёх матриц по сравнению с одноматричными

4.1.2 Недостатки трёх матриц по сравнению с одноматричными
4.2 Матрицы с мозаичными фильтрами
4.3 Матрицы с полноцветными пикселами

• 4.3.1 Многослойные матрицы (Foveon X3)

4.3.2 Полноцветная RGB-матрица Nikon
5 См. также
6 Примечания
7 Литература

Сжатие изображений

Сжатие изображений — применение методов сжатия данных к цифровому изображению. Благодаря снижению избыточности данных изображения, удаётся повысить эффективность хранения и передачи изображений.

Сжатие изображений бывает с потерями и без потерь. Методы сжатия без потерь используются для архивации изображений, перед применением каких либо фильтров (кадрирование, изменение размера, корректировка цвета и т.д.), тогда как методы с потерями, особенно с высокими коэффициентами сжатия, вносят искажения в изображение. Методы с потерями хорошо подходят для естественных изображений, таких как фотографии в приложениях, где небольшие (иногда незаметные) искажения изображения вполне приемлемы для достижения заданной степени сжатия. Сжатие с потерями удобно использовать для публикации фотографий в интернете.

JPEG — формат сжатия, который несколько ухудшает качество, чтобы уменьшить размер файла, занимаемого фотографией.

TIFF — широко принятый формат изображений. Обычно, в формате TIFF фотоаппараты сохраняют несжатые снимки, или сжатые по алгоритму без потерь.

PNG — расширяемый, переносимый формат хранения растровых изображений без потерь, с хорошим сжатием.

Оптика

Второй немаловажный пункт в выборе видеокамеры. Оптика для видеокамеры то же самое, что глаз для человека. Ведь именно через оптический объектив информация поступает внутрь. Несомненными лидерами здесь выглядят фирмы Sony и Panasonic, которым оптику много лет уже изготавливают специализирующиеся на этом фирмы. На объективах Sony гордо выгравировано наименование Carl Zeiss, а Panasonic ставит на свои видеокамеры объективы фирмы Leica Dicomar.

Так же, как и фотоаппараты, видеокамеры снабжены функцией ZOOM. Именно про нее продавцы часто упоминают, расхваливая тот или иной товар. ZOOM бывает двух видов: оптический и цифровой. В первом случае приближение происходит за счет перемещения линз, а во втором за счет увеличения масштаба картинки. Большой показатель здесь не нужен, т.к. при съемке с рук увеличение свыше десятикратного даст вам сильно дрожащие кадры, как бы вы не старались держать руки прямо. Что же касается цифрового увеличения, то многие владельцы камер его совсем отключают, дабы не ухудшать качество снимаемой картинки.

Количественный показатель качества

Задавая себе вопрос, какая матрица фотоаппарата лучше,- можно достаточно быстро получить ответ без необходимости вникать в технологические особенности

Обратите внимание на следующие характеристики:

• заявленное количество мегапикселей в характеристике камеры;
• эффективное количество пикселей, которое ответственные производители указывают в документации к фотоаппарату;
• возможные размеры изображений, которые можно делать с помощью камеры.

Производители дешевых моделей фотоаппаратов часто лукавят, указывая, прежде всего, размерность картинки и выставляя огромные цифры как эффективный рекламный ход. Это не говорит о качестве получаемых снимков. Типы матриц фотоаппаратов могут быть разного класса. Однако если сенсор не имеет достаточной разрешающей способности, большие изображения на выходе будут иметь низкую детализацию и высокий уровень шума.

Еще больше о качестве камеры скажет соотношение между заявленными мегапикселями матрицы и количеством эффективных точек. Это напрямую говорит о применяемой оптике. Если аппаратная часть выполнена ответственно, заявленное и эффективное количество пикселей будет почти одинаково, что не только положительно характеризует продажную цену, но и напрямую отвечает за качество снимков.

Размер матрицы

Самая важная характеристика. Любой приемник излучения обладает шумами, т. е. на полезный сигнал всегда накладывается паразитный шум. Матрица не является исключением. Из теории известно, что чем больше света поступает в приемник излучения, тем меньше относительное влияние шума. Отсюда следует очевидный вывод: чем больше площадь чувствительного элемента, тем больше на него падает света, тем меньше шум.

Таким образом, чтобы матрица меньше «шумела», она должна иметь больший размер и меньше пикселей. Рассмотрим, какие размеры имеют современные матрицы.

Исторически сложилось так, что вместо того, чтобы просто указать размеры, например в миллиметрах, для обозначения размеров матриц видеокамер используются малопонятные и запутанные величины типа 1/4”, 1/3”, 1/2,8”. Это длина диагонали матрицы в долях дюйма. Рекомендация здесь одна: покупайте видеокамеру с большей матрицей.

Разрешение матрицы

Этот параметр для многих является очень важным при выборе камеры. Так ли это? Попробуем разобраться. 

Размер пикселя является очень важным параметром, и вот почему это так: когда пиксель больше по размеру, он способен “поймать” больше света. Матрица подобного типа будет давать меньшее количество шумов.  

Если матрица имеет большее разрешение, то размер пикселей, которые ее составляют, меньше, а это стимулирует нагрев и поднимает уровень шумов.

Отличительные черты размера пикселя:

1. Уровень шумов. Как уже было сказано выше, меньший размер пикселя предполагает высокий уровень шумов.
2. Уровень шевеления. Чем меньше размер пикселя, тем выше его чувствительность к дрожанию и смещению камеры. 
3. Высокие требования к объективу камеры. Чем меньше размер пикселя, тем более высокая разрешающая способность объектива потребуется для качественных снимков.
4. Чем больше разрешение фотоаппарата, тем большие возможности должен иметь компьютер, который будет обрабатывать снимки. Если вы хотите получить от съемки отличный результат, но не занимаетесь фотографированием в RAW, то вам предстоит довольно продолжительная и непростая работа в фоторедакторах на компьютере. А при редактировании снимков в очень высоком разрешении, например, составляющем 24 мегапикселя и выше это и вовсе может стать очень сложной задачей. 

Матрица в фотоаппарате. Что это такое?

Матрица в камере – это основной элемент, при помощи которого мы получаем изображение. Также часто называется сенсором или датчиком. Представляет собой микросхему, состоящую из фотодиодов – светочувствительных элементов. В зависимости от интенсивности попадающего света фотодиод формирует электрический сигнал разной величины, который впоследствии преобразуется в цифровой при помощи отдельного АЦП или встроенного в матрицу.

Выглядит она следующим образом:

Матрица в фотоаппарате

Блестящая прямоугольная пластина по центру – это она и есть. А по краям фотографии байонет камеры.

Формирование изображения в фотокамере

Матрица, фотодатчик, сенсор – это названия одного и того же устройства, входящего в конструкцию фотоаппарата и являющегося его основным элементом. По конструкции матрица это прямоугольная пластинка разных размеров из химически чистого кремния, на которой методом вакуумного напыления организовано большое количество n-p переходов. Эти переходы представляют собой светочувствительные фотодиоды или фототранзисторы. Таким образом, матрица это интегральная микросхема с несколькими миллионами светочувствительных элементов. Когда на фотодиод попадет свет, он преобразуется в электрический сигнал. В зависимости от объекта съёмки количество света может быть большим или меньшим. Электрические потенциалы с матрицы считываются построчно или поэлементно, затем обрабатываются процессором.

Что такое фотопленка?

Фотопленка состоит из прозрачного слоя. На него накладываются микрогранулы химвеществ на основе галоидного серебра. Они имеют свойства на свету изменять свою прозрачность и цвет. Сколько света попало на каждую гранулу – столько его и отражает каждая гранула. Гранулы наносятся в несколько слоев. Каждый слой отвечает за свой цвет на картинке.

Известно, что в природе существуют 3 основных цвета: красный, синий и зеленый. Остальные цвета получаются при их смешении, путем увеличения или уменьшения насыщенности. Данная цветовая модель имеет название RGB. Такое название она получила от заглавных букв основных цветов: Red – красный, Green – зеленый, Blue – синий.

После специальной обработки пленки, мы получаем либо слайд, либо негатив. Изображение возникает по принципу мозаики: каждая микрогранула отвечает за свою точку в картинке. Количество точек в фотографии именуется разрешением. Чем меньше точек – тем ниже разрешение.

Типы матриц

По технологии считывания и используемым полупроводникам выделяют два основных вида матрицы:

• Прибор зарядовой связи или ПЗС (CCD);
• Комплиментарный металл-оксид-полупроводник или КМОП-матрица (CMOS).

Матрица фотоаппарата типа ПЗС имеет невысокую стоимость и постепенно уходит в прошлое. В камерах, оснащенных ей, информация об изображении считывается с каждой ячейки последовательно, поэтому время выдержки значительное. По этой причине делать быстро кадры не получится, а если недостаточно освещения, то придется использовать штатив.

КМОП-матрица фотоаппарата появилась на рынке относительно недавно (2008 год), хотя разработка технологии началась еще в 1993 году. Принцип работы основывается на выборке отдельных пикселей и схож с работой карты памяти. Зачастую полноразмерные матрицы изготовляют именно по этой технологии, так как нет потери низа, верха и боковых границ. Она позволяет делать кадры с малой выдержкой. Сам полупроводник светочувствительный и работает тихо.

Live-MOS-матрица фотоаппарата является улучшенной версией КМОП. Имеет небольшое количество соединений, светочувствительная, потребляет немного энергии.

Используется, производиться исключительно компанией «Panasonac». За счет того, что размеры матрицы небольшие, фотоаппараты с ней имеют компактные размеры.

Live-MOS имеет недостатки. Из-за того, что на каждый пиксель выделена отдельная электрическая цепь, на изображении часто появляется шум и возникает перегрев.

Super CCD-матрица камеры имеет пиксели с восьми углами, часть из которых зеленого цвета, маленького и большого размера. Остальные пиксели синего и красного цвета совпадают по размеру с малыми пикселями зеленого цвета. За счет разного размера увеличивается фотографическая широта, а коэффициент заполнения пикселями равняется 100%. Из-за сложного принципа считывания сигнала, камеры с этой матрицей потребляют большое количество энергии и дорого обходятся для производителя.

QuantumFilm. Эти типы матриц фотоаппаратов изготовляются на основе кремния и квантовых точек. Именно последние позволяют захватить световые лучи практически на 100%. Отсюда высокая резкость изображения даже при низкой освещенности. Сенсор за счёт наличия квантовых точек имеет компактные размеры.

Стоит отметить, что человеческий глаз не заметит принципиальных различий между разными матрицами. Главное отличие в них — процесс производства.

Тип матрицы фотоаппарата классифицируют в зависимости от светофильтра:

• RGB, встречается чаще всего;
• RGBW, позволяет получить хорошие кадры даже при низкой освещенности;
• С фильтрами Байера RGBE, имеет много зеленых пикселей, благодаря чему цветность кадра максимально приближена к естественным оттенкам.

RGB расшифровывается как красный — зеленый — синий. На базе смешивания этих трех базовых цветов формируются все остальные.

Приставка «W» означает «белый», то есть светофильтр имеет дополнительный белый фотодиод. На что это влияет? Матрицы, где белых фотодиодов до 50%, сокращают потерю света примерно на 1/3. У камер с RGBW лучшее соотношение шум-сигнал. Недостаток — утрата мелких цветных деталей при нормальном освещении.

Функции и разновидности затворов

Важным невидимым механизмом любого аппарата, в том числе устройства зеркального фотоаппарата, является затвор. Его главная функция – пропуск лучей света к матрице, регулирование продолжительности светового потока. Свет пропускается за заданный промежуток времени. Его называют выдержкой (время, за которое открывается затвор).

Помимо этого, затвор защищает матрицу от засветки.

В устройстве цифрового фотоаппарата устанавливается затвор, который открывается и закрывается с очень большой скоростью. Функция регулировки выдержки особенно важна профессионалам. Чем больше выдержка – тем больше света попадает на матрицу.

Существуют различные виды затворов. 

Есть три вида затворов:

Электронный затвор

Процессор включает и выключает сенсор для приема потока света. При таком виде затвора свет на матрицу попадает постоянно, благодаря чему изображение матрицы транслируется на дисплей цифрового фотоаппарата. Электронный затвор в устройстве фотоаппарата позволяет фотографу использовать очень маленькую выдержку (до 1/8000с). Конечно, больше возможностей делают работу с фотоаппаратом лишь интереснее.

У электронного затвора есть свои преимущества: он не издает звуков. К недостаткам можно отнести низкое качество получаемого изображения. Это происходит из-за того, что чтение матрицы происходит последовательно. Для сохранения снимка и избегания эффектов вроде ореола и блюминга устанавливается и механический затвор тоже. Чаще всего это делают в профессиональных фотоаппаратах, где важны даже такие мелочи при настройке.

Механический затвор

Его роль в защите матрицы от маленьких пылинок и грязи. Помимо этого, он дозирует лучи света для матрицы. Однако у таких затворов определенный срок службы.

В современных фотоаппаратах затвор защищает матрицу от попадания пылинок и грязи. Такие мелочи могут навсегда вывести матрицу из строя. Не нужно забывать, что матрица – одна из самых дорогостоящих деталей фотографического аппарата.

Механические затворы бывают двух видов:

• Шторный затвор. Характеризуется большей скоростью и лучшей выдержкой. Строение: он состоит из двух шторок, в щель между ними попадает свет. При снимке первая шторка открывает кадр, вторая – закрывает. Такой вид затвора может искажать снимок, но сохраняет короткую выдержку.
• Центральный затвор. Он состоит из лепестков. Благодаря тому, как они закрываются и открываются, свет распределяется равномерно. Такой затвор устанавливают в объектив между линзами.

Электронно-оптический затвор

Такой вид затвора применяется в устройствах зеркальных фотоаппаратов. Это жидкий кристалл, находящийся между пластинами. Через него проходит свет и направляется к оптическому преобразователю.

Затвор – важная деталь фотоаппарата, позволяющая, пропускать лучи света на матрицу, регулировать выдержку и, собственно, делать снимки.

Чем видеокамера лучше фотоаппарата и смартфона

Для начала посмотрим, зачем вообще приобретать эту технику. Вполне вероятно, что хороший телефон или фотоаппарат справятся с задачами не хуже.

1. Вы получаете видео с хорошим качеством по бюджетной цене. Если сравнивать стоимость устройств с аналогичными характеристиками видеозаписи, то камеры выигрывают на 100 %.
2. При длительной работе видеоприбор удобнее держать в руке. Согласитесь, держать цифровик или телефон не так комфортно.
3. Не на все устройства помещаются длинные дорожки (дольше получаса). А вот на камерах таких ограничений нет.
4. Аккумулятор видеотехники гораздо более емкий. При продолжительной эксплуатации и отсутствии возможности зарядить девайс – очень значимый фактор.

Объектив фотокамеры

Зеркальный фотоаппарат глобально состоит из двух частей: устройство фотоаппарата и объектива. 

Объектив – это глаз фотоаппарата, набор линз, пропускающих свет и формирующих картинку. Внутри него расположена диафрагма (несколько «лепестков», последовательно накладывающихся друг на друга). Благодаря этому образуется отверстие круглой формы.

Виды объективов

Существует несколько видов объективов, каждый из которых хорош для разных целей:

Китовый объектив. По-другому его называют штатным, комплектным, обычным. Это универсальный объектив, часто именно такой идет в комплекте при покупке фотоаппарата. Он настроен под углом обзора человеческого глаза.Китовый объектив применяется при съемке портретов, пейзажей и при бытовой съемке.Он имеет свои особенности: универсальность (приспособлен для съемки в любых жанрах), недостаток освещения губительно сказывается на качестве снимков, имеет небольшую цену. Благодаря стандартному объективу пользователь может определить, в каком жанре хотел бы снимать и при покупке следующей оптики сделать правильный выбор.

Широкоугольный объектив. Также его называют короткофокусным или ласково «шириком». Особенностью такого объектива является большая видимость (начиная от 60 градусов). Он подойдет для съемки пейзажей, интерьеров и массовых мероприятий (свадеб, к примеру).Широкоугольный объектив дает много возможностей: фотографирование в неформальных условиях, качественная съемка группы людей. Такой объектив придает размытость фону. Для съемки на данный объектив не требуется много дополнительных знаний, однако широкоугольный объектив имеет высокую цену.

Рыбий глаз. Его называют fishye или «фишай». Особенностью данного объектива является угол обзора в 180 градусов и неисправимая дисторсия (искажение ровной линии в дугу). Рыбий глаз применяется при съемке уличных спортсменов (скейтбордисты), при творческой архитектурной съемке. Существуют два подвида рыбьего глаза: круговой (фото в форме круга) и диагональный (сверхширокоугольное фото).Такой объектив дает возможность для создания интересных фотографий.

Макрообъектив. По-другому – «макрушник». Он предназначен для фотографирования маленьких объектов большим планом с незначительного расстояния.Его особенностью является фокус – его можно взять даже с дистанции в пару сантиметров. Сами снимки выходят яркими и четкими. Конечно, применяется для съемки самых мелких частей живой и неживой природы.

Длиннофокусный объектив. Его называют телеобъективом или «телевиком». Угол обзора начинается от 40 градусов. Применяется для съемки мероприятий по спорту или зверей в неограниченной человеком природе.Имеет большие размеры и вес, позволяет снимать объекты на огромном расстоянии.

Портретный объектив. Также его называют «портретником», «фиксом» или «полтинником». Благодаря мягкому фокусу на фото незаметны некоторые дефекты кожи.Существуют подвиды портретных объективов. Они рассчитаны на разное расстояние съемки. 50 mm – полный рост или по колено; 85 mm – по пояс или по грудь; 135 mm – крупный план.

Системы стабилизации изображения

Камеры становятся все легче, а при съёмке с рук все чаще фото получаются худшего качества. Конечно, в некоторых ситуациях с такой проблемой неплохо справляется штатив, однако он не всегда удобен. Стабилизировать изображение также можно уменьшив выдержку и увеличив чувствительность, но в таком случае может появиться зернистость.

Существуют стабилизаторы, делающие работу за нас: это оптическая и цифровая системы.

Оптический стабилизатор проделывает работу с блоком линз. Они двигаются в зависимости от того, как перемещается камера. Такая система дороже, но её преимущество в том, что полученная картинка передается и на матрицу, и в видоискатель. Такая система возможна с перемещением матрицы (то есть двигается сама матрица), что позволяет использовать любые объективы. Оптическая система не влияет на качество фото даже при увеличении, однако потребляет больше энергии.

Цифровой стабилизатор – это установленные в процессор программы, определяющие, насколько миллиметров картинка сдвинута. При такой работе теряется часть изображения с краёв матрицы. Данный стабилизатор хуже справляется с увеличением, возможны помехи на изображении.

Принцип работы фотоаппаратов

Работа камер такого типа имеет несколько дополнительных процессов, происходящих во время съемки, по сравнению с цифровыми устройствами. Полученное через объективы изображение проходит несколько ступеней обработки перед тем, как снимок отображается на матрице устройства.

Принцип работы зеркального фотоаппарата:

• Изначально стекло закрывает собой матрицу, находясь в стандартном положении.
• После, лучи попадают на матовое стекло, проходя к оптической системе (пентапризме). Здесь изображение переворачивается на 90 градусов, чтобы отобразиться на матрице под правильным углом.
• После того, как пользователь нажимает на кнопку, делающую снимок, зеркало переходит во второе положение. В это время отодвигается затвор, а изображение проецируется на матрицу камеры.
• Последним этапом, который проходит снимок, является считывание информации и её отображение на экране фотокамеры.

Таким образом, пройдя все указанные этапы обработки и преобразования, изображение сохраняется в памяти устройства.

Если правильно пользоваться зеркальной фотокамерой, знать, как работает фотоаппарат, снимки будут получаться четкими и качественными.

Обратная засветка матрицы

    Разумеется, никакой «обратной засветки матрицы» в этой технологии нет – на матрицу с обратной стороны никто не светит, хотя некоторые слои действительно меняются местами.

    Чтобы понять, как это работает, представьте себе матрицу в виде слоёного пирога. Первый слой – это основа (прочная подложка), на которую будет крепиться всё остальное. Второй слой – светодиоды. Третий слой – электрическая проводка (электрические выводы от светодиодов). Четвёртый слой – светофильтры. Пятый – линзы (микролинзы – для каждого пиксела на матрице).

    Какой бы тонкой не была электрическая проводка (третий слой) – она всё-таки уменьшает максимально возможную поверхность светодиода. Поэтому применяют «обратный порядок» слоёв – сначала на подложку монтируют всё электропроводку, а уже на неё – светодиоды. В результате теперь ничто не мешает использовать всю площадь матрицы под светодиоды, а значит (при прежних размерах) чувствительность увеличивается.

    Понятно, что такая технология гораздо сложнее, а поэтому дороже. Несколько лет назад она использовалась разве что для астрономических приборов. Но с течение времени удорожание производства стало не таким существенным, и сегодня матрицу с «обратной засветкой» применяют в «бытовых» фотоаппаратах.

Матрица зеркальной цифровой фотокамеры

Одной из важных деталей, обеспечивающих работу зеркального фотоаппарата, является матрица. Матрица – это часть фотоаппарата, благодаря которой световой поток превращается в биты, дальше из них формируется само изображение.

Матрица состоит из мельчайших фотодиодов. Один диод – один пиксель будущей фотографии.

Матрица является неким аналогом плёнки, она так же формирует изображение. Конечно, иным и более качественным путем.

Нужно знать, что такое экспонирование матрицы, этот термин часто используют фотографы. Это процесс выявления снимка с момента, когда Вы нажали на кнопку до закрытия затвора. Часто слово матрица опускается – экспонирование.

Матрица имеет характеристики, которые определяют её возможности:

• Физический размер – одна из важнейших характеристик. Чем больше расстояние между пикселями и их количество, тем лучше качество получаемого изображения. Также от размера матрицы зависят следующие характеристики: шумы, динамика изображения, цвета снимка, размер фотоаппарата.
• Разрешение – название размеров матрицы. Может измеряться в дюймах, миллиметрах.
• Соотношение шум. Чем больше размер матрицы, тем лучше получается изображение, на нем будет меньше шумов. Как правило, они заметны при увеличении.
• Чувствительность ISO. Данный параметр регулирует яркость снимка. Насколько качественно повысится или понизится яркость также определяется матрицей.
• Динамический диапазон – наибольшая яркость фотографии. Она определяет качество самых тёмных и самых светлых участков.

Размеры матриц фотоаппаратов: таблица

Формат или дюймы диагонали	Физический размер, мм	Пример устройства
FF (FullFrame), полный кадр	36 × 24	Дорогие профессиональные фотокамеры. Canon, Nikon, Sony, Leica
APS-C	23,5 × 15,6	Зеркалки широкого ценового диапазона Nikon, Canon, Sony
APS-C	22,3 × 14,9	Зеркалки широкого ценового диапазона Canon, Sony, продвинутые беззеркалки
4/3″ или Micro 4/3	17,3 × 13,0	Беззеркалки широкого ценового диапазона Panasonic, Olympus
1″	12,8 × 9,6	Беззеркалки Nikon, Samsung и продвинутые компактные фотоаппараты
1/2,3″	6,16 × 4,62	Подавляющее большинство мыльниц
1/3″	4,69 × 3,52	Фотокамеры смартфонов

Самые лучшие производители

Рейтинг изготовителей фотографических матриц весьма лаконичен. Список фирм, которые этим занимаются, в целом невелик. Даже такая компания, как Nikon, хоть и разрабатывает сама матрицы, фактическое производство отдает другим организациям. Часто заказы передаются Sony. А также руководство компании утверждает, что делает заказы и у Fujitsu.

Фирма Sony является одним из крупнейших мировых производителей фотографических матриц. Ими оснащаются также собственные фотоаппараты под этим брендом. Лишь Canon опережает его по объему производства матриц (только для собственных нужд). Еще стоит отметить продукцию:

• Samsung;
• Panasonic;
• Kodak;
• E2V;
• Aptina;
• Sigma;
• Foveon.

Устройство одного пикселя матрицы

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

Пример субпикселя ПЗС-матрицы с карманом n-типа

Схема субпикселей ПЗС-матрицы с карманом n-типа (на примере красного фотодетектора)Обозначения на схеме субпикселя ПЗС-матрицы

— матрицы с карманом n-типа:1 — фотоны света, прошедшие через объектив фотоаппарата;2 — микролинза субпикселя;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

Основная статья: Микролинзы

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.

Как выбрать профессиональный фотоаппарат: основные параметры

Если абстрагироваться от типа модели, то на выбор влияют следующие характеристики:

• количество мегапикселов – камень преткновения новичков в сфере фотографии, от которого зависит разрешение фото. Многие думают, то чем их больше, тем лучше, но слишком большая цифра приводит к увеличению шума на снимке, особенно при матрице небольшого размера;
• размер матрицы – действительно важная цифра. Чем больше матрица, тем меньше шума на фото и тем лучше и глубже оно получится;
• ISO или чувствительность матрицы – параметр, от которого зависит съемка в темноте. Чем он выше, тем больше шанс, что вы сможете сделать снимок лунной дорожки на море или селфи в темном лесу у костра;
• светосила – влияет на качество обратно пропорционально, то есть, чем меньше светосила на краях диапазона зуммирования, тем лучше для фото. Оптимальное значение этого параметра для хорошей мыльницы – f2.8-4.0. При выборе объектива для зеркального фотоаппарата значение светосилы меняется при помощи сменной оптики;
• оптический зум – возможность приближать изображение, лучше всего этот параметр у аппаратов класса ультразум, от чего и название;
• цифровой зум – одна из самых бесполезных возможностей, так как при цифровом приближении серьезно страдает качество изображения;
• стабилизация – сводит к минимуму последствия дрожания рук, бывает оптической, механической и электронной. Первый вариант самый надежный, и его стоит выбирать, если вы часто собираетесь снимать в движении;
• видоискатель – съемка с его помощью значительно уменьшает расход батареи, так как не задействует экран. Кроме того, он очень сильно выручает при съемке против солнца, когда на экране практически ничего не видно;
• питание – здесь вам предстоит сложный выбор между пальчиковыми батарейками и литий-ионным аккумулятором. Последний не в лучшую сторону влияет цену модели и не подходит для использования в других аппаратах, зато его можно перезаряжать, в отличие от батареек. Компромиссный вариант – пальчиковые аккумуляторы, которые можно перезаряжать;
• память – носитель данных принципиальной роли не играет, в большинстве моделей используются SD или microSD-карты. Исключением является продукция компании Sony, в которой используются карты MS. Чем больше показатель объема, тем больше фото вы сможете хранить на карте.

Также, если вы хотите правильно выбрать цифровой фотоаппарат или зеркальную модель для использования вне студии, стоит уделить внимание защите линзы и качеству корпуса. Защита может быть от влаги, пыли и других неблагоприятных факторов, а модель без такой защиты, скорее всего, не переживет съемку в экстремальных условиях

Кстати, под экстремальными условиями для фототехники имеется в виду даже банальный дождь или обилие пыли в воздухе, поэтому защитой пренебрегать на стоит. Традиционно лучшая защита у гаджетов марки Pentax.

Вес и размер модели выбирается в зависимости от ваших нужд

Если вы часто путешествуете и для вас очень важно иметь возможность быстро достать устройство из кармана, щелкнуть затвором и положить обратно в карман, то зеркалка вам вряд ли подойдет. Не оценят тяжелую и крупную профессиональную технику и походники, а вот для студии имеет смысл только качество съемки, а не размер или вес

Рекомендации по выбору фотокамеры

Если вы выбираете из нескольких устройств фотоаппарат по количеству мегапикселов, то окончательный вывод разумно делать после того, как выясните, матрицы какого размера в них установлены. Выбор стоит сделать в пользу той фотокамеры, в которой установлена матрица самого большого размера.

Если вы хотите снимать на камеру с большой матрицей, придётся мириться с её большими размерами и весом. Проанализировав рынок фотоаппаратов, становится понятно, что не существует пока небольших и дешёвых полнокадровых камер. А массовая мобильная фототехника сильно ограничена небольшим размером матрицы.

Если вы не предполагаете заниматься фотографией профессионально, то и не стоит тратиться на дорогой фотоаппарат с большим сенсором. Обычные цифровые дешёвые фотоаппараты (современные мыльницы) справятся с этой задачей ненамного хуже навороченных зеркалок и порадуют вас приличными снимками.

Не стоит забывать, что камеры в современных смартфонах также имеют неплохие параметры, которых вполне достаточно для оперативного создания хорошего снимка.

В заключение заметим, что на получение качественного снимка влияет много факторов. Самый важный из них – профессионализм фотографа. И расхожее мнение о том, что крутая камера – залог прекрасных снимков, так же далеко от истины, как и то, что дорогая кисть у художника – гарантия создания шедевров. Фотоаппаратура – всего лишь инструмент. Фотографирует человек, а не камера. Тем не менее в арсеналах у знаменитых фотохудожников трудно найти дешёвую мыльницу. Выбор за вами.

Заключение

Невозможно сказать, какая матрица лучше. Выбирать фотоаппарат следует исходя из режимов, в которых он будет использоваться. Невозможно провести и всесторонне сравнение матриц фотоаппаратов – каждая проиграет в каком-то случае.

Правильно предсказанные условия съемок позволят камерам даже с относительно посредственными матрицами делать очень хорошие снимки. Главный фактор, который нужно учитывать обязательно – геометрические размеры матрицы

Тем, кто хочет получать действительно большие изображения в пикселях, также нужно обратить внимание на количество эффективных мегапикселей фотоаппарата