Какой тип матрицы лучше для фотоаппарата: типы, размер, разрешение, светочувствительность, уход — Главная

Содержание

Какой тип матрицы лучше для фотоаппарата?

При выборе фотоаппарата довольно часто возникает вопрос, какой же тип матрицы выбрать. В настоящее время существует два типа матрицы CCD и CMOS, каждый из которых, конечно же, обладает своими достоинствами и недостатками. При этом данные матрицы имеют кардинально разные принципы функционирования, что в свою очередь сказывается на качестве получаемого изображения.

Матрицы CCD первоначально получают аналоговое изображение, что обусловлено применяемым принципом формирования, а затем преобразуют картинку в цифровую. В основе функционирования матрицы лежит оксид кремния, а также его способность менять заряд под световым воздействием. Еще раз отметим, что картинка полностью формируется еще до того, как происходит ее переработка в цифровой вид. Среди самых популярных моделей с такой матрицей 1palladium.com.ua, CANON EOS 1200D EFS18-55ISII, Nikon D3200 18-55mm VR II. Ранее матрицы данного типа считали более качественными, но также они стоили дороже и были более энергозатратными. Матрицы CMOS производят оцифровку каждого пикселя на месте. Изначально такой тип считался менее энергопотребляющим, имел доступную цену. Однако, CMOS уступал по качеству CCD.

В настоящее время CCD все еще остается популярным типом матрицы, который применяется в сферах промышленности, науки и медицины, а именно там, где качество изображения играет важную роль. В последнее время матрицы данного типа стали более доступными по цене и снизили энергозатратность. Наряду с такими изменениями CMOS также значительно усовершенствовались, улучшив качество изображения. Прорыв этого типа матрицы был обеспечен после технологического переворота CMOS-сенсоров, которые стали выпускать согласно технологии APS. Так, к каждому пикселю добавлялся транзисторный усилитель, что позволило производить преобразование заряда в напряжение непосредственно в пикселе. К тому же CMOS позволял записывать видео, благодаря чему такая возможность была введена в современные цифровые фотоаппараты. Среди самых популярных современных фотоаппаратов с таким типом матрицы SONY Cybershot DSC-h500, CANON PowerShot SX400IS BK, http://1palladium.com.ua/samsung_wb35f_black.html.

Сказать однозначно, какой же типа матрицы CCD или CMOS лучше, довольно сложно. Обе технологии располагают своей сферой применения и многие придерживаются мнения, что они являются взаимодополняющими.

Эксперт Sony Александр Бахтурин делает обзор матриц. Часть 1

Александр Бахтурин

Преподаватель отдела маркетинга, эксперт компании Sony

В начале 1990-х годов появились новые автомобильные журналы, и я познакомился с автожурналистами, много для них снимал. Случались заказы от представительств и ведущих автосалонов, которые тогда были распространены, едва ли не как газетные киоски. Выигрывал я, в числе прочего, за счет качества цвета, точно подбирая фотоплёнку под задачу. Например, для алого автомобиля — Kodak, всегда более тёплую по картинке; для синего-зелёного — самую простую пленку Fujifilm; а для серо-cеребристых Audi — обязательно Agfa. Потому что статьи специалистов Agfa в германском журнале FotoMagazin и американском Popular Photography читал всегда…

От пленки к цифре

В 1995 году в интервью о перспективах развития цифрового рынка специалист Agfa ответил следующее: «Невозможно сравнивать современные 2-6-мегапиксельные матрицы с построчным переносом с кадром плёнки, который за тысячную долю секунды захватывает изображение в 18 Мпикс. с идеальной цветопередачей». И никакая пыль, как в случае использования сенсора в камере со сменной оптикой, на плёнку не влияет. И каждый следующий кадр является новым. Да, таковы были важнейшие преимущества.

Плёнки лучших компаний-производителей были рассчитаны на различные цветовые задачи: от примитивных по цвету, но ярких, любительских до профессиональных, передающих тончайшие оттенки. Про-эмульсии к концу 1990-х годов состояли из 3-4 чувствительных слоёв, в которых были распределены серебросодержащие молекулярные агрегаты, чувствительные к различной длине световой волны. По прошествии 20 лет мы можем говорить об эмульсионных носителях с 15 слоями!

Плёнка остаётся высоко ценимым инструментом профессиональных фотохудожников, но в любительской и коммерческой скоростной фотографии победила цифра. Главное в нынешнем цифровом фотоаппарате — сенсор. Если плёнку можно выбрать «под задачу» — с определённой зернистостью, цветопередачей и проработкой переходов серого, то сенсор покупается в цифровике раз и на… 3-7 лет. Это плёночная камера живёт долго. Есть 80-летние аппараты, используемые и сегодня с удовольствием. А 50-летние не хочется из рук выпускать…

Сенсор — не поменяешь, к его характеристикам и особенностям придётся «прикипеть». Цифровая камера рассчитана на 5-7 лет. И у любителя, и у профессионала она может трудиться 10 лет, а может рассыпаться через месяц. Как правило, через 2-3 года цифровая камера станет «немодной»; через 3-4 года действительно устареет; а через 5 лет будет не более чем историческим артефактом. Потому как скорость падения цены при вторичной продаже после года пользования весьма высока.

Каковы основные типы современных фотосенсоров?

ПЗС/CCD

ПЗС — система накопления заряда. Фотон света, попадающий в полупроводниковый прибор, поглощается зоной кремниевой подложки р-типа, в которой имеется дефицит электронов. Накопление электронов при воздействии света это и есть фотоэффект. «Накопительные ямы» связаны между собой, и заряд перетекает от одного к другому линейно и далее к считывающему регистровому ПЗС, который служит накопителем сигнала (помните, ПЗС изначально это элемент памяти?). Процессом подачи электро-потенциалов на ячейки сенсора управляет микросхема с тактовым генератором, он же контролирует считывание сигнала с регистров. Этот аналоговый сигнал попадает в усилитель и декодируется в аналогово-цифровом преобразователе. Мы получили чёрно-белое изображение.

Такой высокочувствительный сенсор нуждается в механическом затворе — считывание производится только после прекращения накопления заряда ячейками-пикселами. Интервал между срабатываниями затвора будет зависеть от скорости считывания. Энергопотребление весьма высоко, при работе выделяется много тепла, паразитно влияющего на сохранение и перенос заряда.

Первые сенсоры были весьма просты, их принцип ещё в 1908 году описал шотландский учёный Арчибальд Свинтон, придумавший электронно-лучевую трубку. В 1969 году Уиллард Бойл и Джордж Смит из компании AT&T Bell Laboratories сформулировали идею технического задания по созданию ПЗС, и уже в 1972 году Texas Instruments запатентовало устройство записи изображений с ПЗС-сенсора на магнитную ленту. Собственно, лаборатории работали над созданием устройства памяти для видеотелефонии, но уже в 1970 году они делали фотосъёмку с помощью линейного ПЗС-сканирования: фотоэлектрический эффект оказался важнее эффекта накопления заряда.

В 1973 компания Fairchild начала выпуск ПЗС-матриц с картинкой 100х100 пикс. В 1975 году Стив Сассон из компании Kodak создал на такой матрице первый цифровой фотоаппарат. Запись изображения шла в течение 23 с, в полтора раза дольше информация сохранялась на 8-мм видеокассете. Масса камеры достигала 3,6 кг. В 1976 году на производстве компании Procter&Gamble работала первая коммерческая камера Fairchild MV-1. И только в 1978 году было впервые запатентовано устройство цифровой фотокамеры.

О роли компании Sony в развитии ПЗС-технологий

Огромный вклад в развитие рынка цифровых видео- и фотокамер внёс президент корпорации Sony America Кадзуо Ивама/Kazuo Iwama. Его коммерческое чутьё подвигло Sony вложить в производство ПЗС огромные средства и наладить массовое производство видеокамер. После его смерти в 1982 году ПЗС-микросхема была вмонтирована в надгробную плиту.

В 1980 году компания Sony представила первую цветную ПЗС-видеокамеру XC-1. В 1981 г. Sony объявила о начале производства Sony Mavica (Ma-vi-ca — магнитная видеокамера — прим. ред.), записывавшая NTSC-видео с разрешением 570×490 пикс. на 2-дюймовый флоппи-диск Mavipak/Video Floppy VF-50, где помещалось 50 фотографий. В 1982 году Mavica превратилась в прототип, как две капли воды напоминающий современные модели Sony A7, со сменной оптикой и адаптером под объективы Nikon Ai. Идея камеры обогнала развитие цифровой фотографии на 35 лет!..

На Олимпийских играх 1984 года в Лос-Анджелесе компания Canon показала устройство Still Video System D413, позже превратившееся в первый цифровой фотоаппарат Canon RC-701 (1986). В 1990 году компания Kodak разработала первый цифровой встраиваемый модуль DCS Digital Film Back с внешним сохранением информации для профессионального Nikon F3HP, получив камеру Kodak DSC-DC3/DM3 в 5 кг весом с разрешением 1,3 Мпикс. сенсором Kodak M3. Калифорнийская Dycam в это же время выпустила первую действительно компактную ч/б цифровую камеру Dycam Model 1, продававшуюся как Logitech FotoMan FM-1. В 1995 году компания Sony выпускает первый массовый аппарат Sony Cyber-shot DSC-F1 (1/3″ CCD; 0,3 Мпикс.; 640×480) с ЖК-дисплеем и поворотным модулем объектива. Кстати, схема дожила до 2010 года в модели Sony Bloggie MHS-PM5.

В 2009 г. Уиллард Бойл и Джордж Смит получили Нобелевскую премию по физике за создание ПЗС.

Продолжение материала (часть 2) читайте здесь.

Размер матрицы фотокамеры. Вычисление размеров матриц цифровых фотокамер

Каждый, кто планирует заниматься фотосъемкой, ответственно подходит к выбору самого устройства. И это правильно. В первую очередь каждый любитель и профессионал обращает внимание на качество матрица. Ее размер — это очень важный параметр, но сперва стоит познакомиться с самим устройством, что представляет из себя матрица фотоаппарат. Какая лучше? — с этим мы и разберемся в этой статье, а для этого нужно удариться в изучение всех ее характеристик.

Матрица. Что она из себя представляет?

Матрица — это поверхность, на которую попадает свет и создает электрические импульсы. Это явление обрабатывается процессором, после чего информация записывается в виде цифровых значений. Другими словами, фотодатчик оцифровывает лучи света, которые в дальнейшем мы можем пронаблюдать в виде сделанной фотографии.

Разрешение

Фотодатчик представляет из себя множество датчиков пикселей. Количество этих пикселей характеризует разрешение оцифрованного изображения. Детализация обусловлена числом этих пикселей. Теперь вы понимаете, от чего именно зависит четкость изображения. Для DSLR-камер это количество называется мегапикселями.

Важно! Приставку “мега” можно заменить условным домножением на один миллион.

Современные технологии имеют до 30 миллионов пикселей. Размер матрицы обратно пропорционально влияет на глубину резкоти фотоснимка. Также этот параметр влияет и на размеры пикселя, только уже прямо пропорционально. Не трудно сделать вывод, что от размеров зависит и светочувствительность, и цветопередача.

Важно! Каждый из пикселей формирует лишь одну точку изображения, отсюда следует, что их количество определит детальность фотоснимка.

Размер матрицы фотоаппарата, какой лучше выбрать? Давайте сперва разберемся с его предназначением.

Физический размер матрицы

Именно этот параметр играет одну из самых главных ролей в работе фотоаппарата. Очевидно, что речь идет про геометрические размеры. Ширина и длина сенсорного датчика измеряется в миллиметрах, а в некоторых камерах может быть переведена в дюймы.

Важно! При выборе камеры следует выбирать меньшие значения в дюймах, поскольку в характеристиках всегда указывается обратная величина.

От этого размера зависит и цифровой шум, который возникает при переносе основного сигнала на передатчик фотокамеры. От площади зависит и то, сколько света попадет на сенсор.

В последнее время принято брать во внимание и коэффициент “crop factor”, который показывает отношение сенсора и полного кадра.

Светочувствительность

Светочувствительностью называется свойство пленок или матриц, которые выполнены из материала, чувствительного к свету. Этот параметр характеризует скорость “впитывания” света. По стандартам этот параметр принято обозначать как ISO.

Важно! Чем выше это значение, тем меньшее количество световых лучей потребуется для съемки. Такое явление очень полезно, когда нужно работать в слабо освещенном помещении.

Именно этот показатель указывает на способность усиления сигнала. Все это означает, что высокое значение ISO приведет к большему усилению сигнала, но не получится избежать усиления шумов. Поэтому большие значения — это не всегда показатель качества.

Важно! Воздержитесь от таких фотоаппаратов, если не уважаете зернистость.

Самое оптимальное значение ISO должно быть где-то 400 единиц.

Вот мы и перешли к самому главному вопросу: какой тип матрицы лучше для фотоаппарата?.

Типы матриц фотоаппаратов

Выделяют следующие типы матриц, которые зависят от вида используемого светофильтра:

RGB — это самый дешевый тип, имеющий самое большое распространение в фото-технике.
RGBW. Модели с таким типом обойдутся чуть дороже, но, как известно, за качество нужно платить. RGBW удобно использовать в слабоосвещенных местах.
RGBE. В таких матрицах установлен фильтр Баера, что положительно сказывается на цветовой гамме фотоснимка. Цвета таких фотографий наиболее максимально приближены к естественным.

Также можно классифицировать датчики по двум разным типам сенсоров:

CCD (ПЗС). Обеспечивает последовательное считывание с ячеек информации.
CMOS (КМОП). Считывает данные отдельно по конкретному адресу нужной ячейки.

В чем же еще их различия?

Матрицы ПЗС требовательны по времени к “созданию” фотографии. Такие устройства невыгодно использовать для быстрой съемки.
Если вы заинтересованы в автоматической фокусировке или экспонометрии, то CMOS типа bsi — это самый лучший вариант для приобретения.
CCD-матрица имеет неоспоримое преимущество над CMOS — это ее малые габариты. Поликремниевый светодиод позволяет достичь меньших размеров этого элемента, но он же пагубно влияет на качество снимков в тех помещениях, которые оборудованы слабым освещением.
В структуре CMOS-матрицы использованы полупроводники из металлооксидных материалов, которые приводят к большему размеру, но позволяют получить лучшее качество фотоснимков.

Что вы не знали про физический размер матрицы

В последнее время производители сильно приковывают внимание пользователей количеством пикселей в фотокамере и НЕ говорят про физический размер матрицы. Можно говорить, что это неправильно, но маркетинг диктует свои условия и производители мировых брендов следуют за зовом конечного пользователя.

Эти параметры матрицы, влияют на качество картинки в первую очередь. Дело в том, что информация эта не новая, только вот про нее стараются не говорить даже в магазинах.

Попробую объяснить простым и доступным языком про размер матрицы в фотоаппарате. Матрица цифрового фотоаппарата состоит из множества отдельных светочувствительных элементов, вот они и называются пикселями. Каждый такой пиксель формирует одну точку на изображении и чем выше разрешение матрицы, тем качественнее снимок.

Разрешение матрицы цифрового фотоаппарата

Разрешение матрицы это то же количество пикселей, вот именно количеством этих самых px и пестрят рекламные баннеры и другая реклама в журналах и интернет. Если не вдаваться в технические моменты, то 75% пользователей фотокамер печатают фотографии размером 10х15 см или просто просматривают полученные снимки Вконтакте, предварительно загрузив их. По собственному опыту знаю, что за последних 5 лет распечатал не больше 20-30 фотографий размером А4. Поэтому нет никакого смысла бегать по магазинам в поисках цифромыльницы на 15 Mpx .

Что же такое физический размер матрицы?

Теперь про страшное название – фотоаппарата. Напомню, что это не количество мегапикселей, это совсем другое, НО очень важный показатель. Большенство пользователей даже не слышали про это, а те кто слышали, не понимают что это за зверь. Вот поэтому и путают количество пикселей и размер матрицы (физический размер матрицы).

Любой знающий фотограф скажет Вам, что – это одна из важнейших характеристик, влияющих на качество получаемых фотографий. Правда все сильно запутывается переводом реального размера в дробные величины. Вот здесь у покупателя просто сносит башню, поэтому навешать горы запутанной лапши на уши слушателя подкованному продавцу не составляет особого труда.

Ниже вы можете увидеть соотношение размеров матрицы некоторых моделей к стандартному размеру пленки в 35 мм.

Типовые матрицы цифровых фотокамер по типоразмерам

– Матрица размером 1 / 3.2″ – самые маленькие матрицы, соотношение сторон 4:3, физический размер 3.4 х 4.5 кв.мм, используются в недорогих и компактных фотоаппаратах.
– Матрица размером 1 / 2.7″ , соотношение сторон 4:3, физический размер 4.0 х 5.4 кв.мм, используются в недорогих и компактных фотоаппаратах.
– Матрица размером 1 / 2,5″ , соотношение сторон 4:3, то есть 4,3 х 5,8 кв.мм используются в большинстве компактных камер с несменной оптикой.
– Матрица размером 1 / 1,8″ , соотношение сторон 4:3, геометрический размер 5,3 х 7,2 кв.мм, используются в компактных камерах с несменной оптикой, среднего и выше среднего ценового диапазона (обычно в фотоаппаратах с разрешением от 8 Мпикс и более, но не обязательно).
– Матрица размером 2 / 3″ , соотношение сторон 4:3, физический размер 6,6 х 8,8 кв.мм иногда используются в дорогих компактных камерах с несменной оптикой.
– Матрица размером 4 / 3″ , физический размер 18 х 13,5 кв.мм, соотношение сторон 4:3, используются в дорогих камерах.

– DX, APS-C формат, соотношение сторон 3:2, размер около 24 х 18 кв.мм. Матрицы таких размеров наиболее часто встречаются в цифровых зеркальных фотоаппаратах. Они соответствуют “полукадру” 35 мм кадра.

Огромное количество любительских, полупрофессиональных и даже профессиональных камер используют матрицы такого размера в силу того, что они относительно дёшевы в производстве и при этом размер пикселя остаётся довольно большим даже при 10 Мп разрешении.

– Полнокадровая матрица размера 36 х 24 кв.мм, соотношение сторон 3:2, по размерам соответствующая классическому 35 мм кадру (3:2). На рынке представлено всего несколько моделей фотоаппаратов с матрицей такого размера. Такие матрицы дороги и сложны в производстве.

Когда выяснили основные физические размеры матриц, посмотрим на что же они влияют.
Первое , если вы были внимательны, то могли заметить что размер у всех матриц разный и соответственно размер матрицы напрямую влияет на размер и вес фотокамеры. Так как размеры оптики зависят от размера матрицы, то фотоаппарат оснащенный матрицей 1/1,8″ при других равных условиях будет больше по размеру, чем фотокамера с матрицей 1 / 2.7″ .

-теперь вы сможете определить размер матрицы просто взглянув на размер фотоаппарата.

Второе , размер матрицы влияет на количество цифрового шума, который попадает вместе с сигналом на чувствительные элементы матрицы. Шумы могут возникать по множеству причин, это либо дефекты, либо внутренние электрические процессы. Еще шум возникает при нагреве матрицы (при повышении температуры на 6-8 градусов шум увеличивается в 2 раза).

Физический размер матрицы и размер каждого пикселя в отдельности значительно влияют на количество шумов. Чем больше физический размер матрицы , тем больше ее площадь и тем больше света на нее попадает, в результате чего полезный сигнал матрицы будет намного сильнее и соотношение сигнал/шум будет лучше.

Можно сказать проще, компактный фотоаппарат с заявленными 15Мп будет давать больше шума чем самая простая зеркальная фотокамера с матрицей в 8Мп . Чем меньше пикселей приходится на единицу площади матрицы, тем лучше (выше реальная чувствительность, ниже уровень цветовых шумов, качественнее цветопередача). А тогда какой цифровой фотоаппарат выбрать?

Кроме того, как уже было написано выше, матрица маленького размера из-за небольшого количества света который попадает на нее, имеет слабый полезный сигнал, значит его нужно усилить, значит и усиливаем все остальные недостатки и результатом этого становятся более заметные шумы.

Никого сейчас не удивишь цифровой фото камерой, каждая из которых наделена матрицей фотоаппарата. Что такое матрица фотоаппарата, почему ее название матрица цифрового фотоаппарата, какие ее функции.

Почти два столетия прошло с тех пор, как был создан первый прототип фотоаппарата. Принцип остался прежним: попадание светового потока через объектив и фиксация на светочувствительном элементе. Ранее использовались пленочные элементы с свойственной им химической реакцией. Новая эра фотоаппаратов преподнесла нам цифровые фотокамеры.

Матрица фотоаппарата, а точнее матрица цифрового фотоаппарата — это электронная схема, состоящая из миллионов крошечных светочувствительных диодов, которые реагируют на световой поток, попадающий на них. Один такой светодиод матрицы цифрового фотоаппарата приносит вашему изображению ровно один пиксель.

Теперь представьте себе матрицу фотоаппарата, передающую 12 миллионов пикселей. Сложно? Вовсе нет: 12 мегапикселей — это площадь матрицы в пикселях. К примеру, если соотношение сторон матрицы 3:4, то на матрице цифрового фотоаппарата будет располагаться 3 тысячи пикселей в столбце и таких столбцов 4 тысячи.

Как выглядит матрица фотоаппарата. Какой физический размер матрицы фотоаппарата?

Особенность электроники матрицы цифрового фотоаппарата заключается в накоплении эклектического заряда в зависимости от количества попадающего света на матрицу фотоаппарата. Если происходит переизбыток энергии на пикселе или группе пикселей матрицы цифрового фотоаппарата, то эта энергия начинает переходить на соседние пиксели. В результате, когда фотографируете солнце вы получаете световой пучок разной окружности.

Важно знать: чем качественнее и дороже матрица, а главное, чем больше физический размер матрицы цифрового фотоаппарата, тем больше расстояние между её пикселями, тем менее заметен эффект распределения энергии на соседние пиксели.

Количество пикселей на матрице должно увеличиваться с увеличением качества и\или размера матрицы цифрового фотоаппарата. Иначе, новые пиксели теряют свою эффективность. Размер матрицы цифрового фотоаппарата — важная характеристика!

Для начала, что это такое. Раньше, в эпоху пленочных фотоаппаратов с этим было просто — вместо матрицы была светочувствительная пленка-негатив. Стандарт был 35мм (физический размер 24×36 мм). В современном же цифровом фотоаппарате вместо пленки устанавливается светочувствительная матрица — интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных элементов (фотодиодов). Матрица предназначена для преобразования спроецированного на нее оптического изображения в поток цифровых данных. Фотоматрица оцифровывает («нарезает» на пиксели) то изображение, которое формируется объективом фотоаппарата.

Существуют несколько типов матриц, применяемых в цифровых камерах, основные из которых CCD и CMOS. CCD-матрица обеспечивает лучшие показатели при съемке динамичных и мелких объектов, у нее низкий уровень шума и высокий коэффициент заполнения. CMOS-матрица же используется в изделиях, для которых критична конечная стоимость, благодаря своей недорогой стоимости, низкого энергопотребления.

Итак, физический размер матрицы . Необходимо отметить, что физический размер матрицы — одна из важнейших характеристик фотоаппарата, влияющих на качество получаемых фотографий. Физический размер — это ее геометрический размер (длина и ширина в миллиметрах). Однако чаще всего размеры фотосенсоров чаще всего обозначают в виде дробных частей дюйма, например 1 / 2.5″. Так как эта величина обратная, то и соответственно, размер матрицы больше, если число после дроби меньше. Для примера, приведем соотношение наиболее часто используемых матриц:

Проще ориентироваться не на размер матрицы в обратных значениях дюйма, а на кроп-фактор. Кроп-фактор — это коэффициент, показывающий во сколько раз матрица фотоаппарата меньше полного формата. Например, для наиболее распространенного размера матрицы современных мыльниц 1 / 2.3″ кроп-фактор составит 5.62, т.е. матрица в 5.62 раза меньше полноформатной.

Размер матрицы влияет на количество , передаваемого вместе с основным сигналом на матрицу. Наличие цифрового шума, в свою очередь, придает фотографии неестественный вид и создается впечатление, что на фотографии наложена матовая пленка. Чем больше физический размер матрицы, тем больше ее площадь и тем больше света на нее попадает, в результате чего полезный сигнал матрицы будет сильнее и соотношение сигнал / шум будет лучше. Это позволяет получать более яркую, качественную картинку с естественными цветами.

Матрица в цифровой фотокамере – это что-то вроде кадра на пленочных аппаратах. Проходящие через объектив лучи света попадают на нее и «рисуют» заданную картинку. Отличие матрицы от аналоговой технологии в том, что картинка не хранится на поверхности пленки, а записывается в память камеры в виде электронного файла.

Матрица представляет собой пластину, состоящую их фотодатчиков (пикселей). В зависимости от количества света, попадающего на пиксели, они генерируют сигнал определенной мощности. Зависимость здесь прямая: больше света – сильнее сигнал. Именно от количества этих фотодатчиков зависит размер будущей фотографии, уровень детализации изображения и наличие на картинке шумов. Так, если матрица имеет 2592 пикселя в ширину и 1944 – в высоту, то камеру характеризуют как «пятимегапиксельную» (2592х1944=5038848). При прочих равных условиях, чем больше матрица, тем выше качество снимков.

Таким образом, размер матрицы является одной из важнейших характеристик аппарата. Но наряду с покупателями этот факт отлично известен производителям техники. И результатом борьбы за клиента стала подмена понятий. Вместо того, что ориентироваться на физический размер матрицы, измеряемый в миллиметрах, фотолюбители смотрят исключительно на пиксельность камеры, искусственно «подогнанную» в рекламных целях.

Увеличить количество фотодатчиков можно двумя разными способами: путем увеличения матрицы или же уменьшения площади самих датчиков. Первый метод (дорогой) приводит к реальному улучшению характеристик матрицы, а второй (дешевый) – позволяет поместить на неизменной площади пластины большее количество точек. Нетрудно догадаться, какой путь для себя выбирают производители массовой фототехники.

Размеры матрицы на камерах обозначаются геометрическим размером чипа. Причем точно вычислить физический размер пластины это обозначение не позволяет, а используется для сравнения матриц между собой. Для понимания реальных габаритов следует воспользоваться небольшой «шпаргалкой».

Самые маленькие матрицы обозначаются как 1/3.2?. Физический размер их равен 3,4х4,5 миллиметров, соотношение сторон – 4:3. Используются такие матрицы в недорогих фотоаппаратах.

Матрицы с аналогичным соотношением сторон, но несколько большего размера (4х5,4 мм) маркируются как 1 / 2.7?.

1/2,5? – обозначение пластины размером 4,3х5,8 миллиметров. Эти матрицы являются самыми распространенными в камерах любительского уровня с несменной оптикой.

Матрицы 1/1,8? характеризуются геометрическими размерами 5,3х7,2 мм; 2 / 3? – 6,6х8,8 мм; 4 / 3? – 18х13,5 мм. Соотношение сторон у всех этих фотопластин составляет 4:3.

Стороны более профессиональных матриц соотносятся между собой как 3:2. Встречаются они в зеркальных цифровых камерах среднего ценового диапазона. Размер DX и APS-C матриц – 24х18 миллиметров.

Самые дорогие фотоаппараты оснащаются полнокадровыми или среднеформатными матрицами, габариты которых составляют 36х24 и 60х45 миллиметров соответственно.

Как уже отмечалось выше, размер матрицы оказывает влияние на несколько ключевых величин: габариты камеры, наличие шумов и ГРИП. В первом случае всё очевидно: чем больше матрица, тем больше размер фотоаппарата, больше его вес и выше стоимость.

Наличие на изображении цифровых шумов определяется, кроме размера матрицы, еще настройками камеры (повышением резкости, функцией шуподавления). Рассматривать показатель шума как отдельный показатель было бы неправильно, потому что передача его идет параллельно с основным световым сигналом на фотодатчики. Характеризовать эту величину можно только в соотношении силы сигнала к шумам.

Что касается влияния физического размера матрицы на глубину резкости (ГРИП), то здесь ситуация неоднозначна. Дело в том, что сами по себе ширина и высота фотопластины не имеют принципиального значения. Глубина резкости зависит, прежде всего, от фокусного расстояния и светосильности объектива. А они, как правило, невелики на компактных камерах с маленькой матрицей. Соответственно, получение малой глубины резкости на так называемых «мыльницах» практически невозможно.

Кроме размера, матрицы различаются также по типам, наиболее распространенными из которых являются следующие три:

1) CCD-, или ПЗС-матрицы. Изначально целью изобретения этой технологии было использование ее при создании запоминающих устройств. Но способность ПЗС-матрицы получать определенный заряд в результате фотоэлектрического эффекта изменила ее основной функционал. На основе CCD работают камеры фирмы Sony и еще нескольких крупных производителей.

2) CMOS-, или КМОП-матрицы. Главной особенностью CMOS является пониженное энергопотребление, которое достигается за счет использования транзисторов. Такие матрицы используются, в основном, в тех устройствах, для которых уровень потребления электроэнергии является критичным фактором (в кадбкуляторах, например, или электронных часах).

3) LiveMOS-матрица. Впервые технология «живого» просмотра была применена компанией Olympus в 2006 году. В перечне характеристик камеры LiveMOS-матрицу обычно указывают как «Live View».

Стоит отметить, что отличия между типами матриц принципиальны только в отношении процесса их производства. Человеческому же глазу разница между ними невидна. Поэтому тип используемой матрицы должен восприниматься фотографами в качестве дополнительной информации, и не более того.

Матрица цифрового фотоаппарата — это тот узел фотокамеры, в котором непосредственно формируется изображение. Матрица представляет микросхему с пикселями. При попадании фотона на пиксель образуется сигнал, тем больший, чем большее кол-во фотонов света попадает. Возникающие электрические сигналы обрабатываются процессором камеры и архивируются на карту памяти.

Как выбрать матрицу фотоаппарата и что такое разрешение матрицы фотоаппарата?

От количества пикселей зависит разрешение изображения и уровень шумов. Чем больше количество пикселей на матрице, тем лучше детализация .

На матрице находятся 2592 точки по ширине, 1944 точки по высоте. При перемножении этих величин получается примерно 5 млн пикселей. Такая камера имеет 5 мПа.

Пиксели преобразуют свет в ч/б изображение, чтобы картинка получилась цветной используются цветные фильтры. Каждый фильтр фильтрует лучи своего цвета, строя изображение при помощи процессора. Процессор рассчитывает цвет пикселя с учетом полной информации соседних ячеек.

Матрицы, покрытые фильтрами, цвет пропускают хуже, из-за этого изображение получается размытым. Процессор исправляет автоматически или ручной корректировкой четкость изображения, контрастность, яркость, снижает количество шумов на фото.

Типы матриц

Кроме количества пикселей большое значение имеет тип матрицы. Какой лучше тип матрицы фотоаппарата? Здесь каждый выбирает сам.

ПЗС-матрицы (CCD) — устройства со светочувствительными фотодиодами. ПЗС-матрица выпускается большинством ведущих производителей фототехники.
КМОП-матрицы (CMOS) отличаются малым энергопотреблением. Матрицы этой технологии могут иметь систему автонастройки времени экспонирования для отдельного пикселя, что позволяет увеличить фотошироту.
Live-MOS матрицы разрабатывались компанией Panasonic, а в фотоаппаратах впервые появилась у фирмы Olympus. В наше время эту матрицу с возможностью визирования по экрану применяют все крупные производители. Благодаря ей можно получить живое изображение без увеличения шумов.

Есть и другие виды матриц: DX-матрица, матрица Nikon RGB и пр.

ПЗС матрицы собирают картинку в аналоговой версии, а затем оцифровывают. CMOS матрицы оцифровывают каждый пиксель по отдельности. На данный момент на этих матрицах выпускаются больше 90% фотоаппаратов. Технология CMOS дала возможность снимать видео и оснастить этой функцией современные фотоаппараты.

Какая лучше

Очень важный параметр при рассмотрении матрицы — это размер матрицы фотоаппарата в сантиметрах или дюймах . Грубо говоря, физический размер матрицы фотоаппарата — это величина диагонали прямоугольника матрицы (эти характеристики можно найти в инструкции). Большой пиксель матрицы имеет более сильную чувствительность к свету.

Чем меньше пиксель, тем меньше фотонов света он уловит. При равном кол-ве матриц более качественно, с меньшим кол-вом шумов будет снимать камера с большей по размеру матрицей, а значит, большим размером пикселя. Чем больше размер матрицы цифрового фотоаппарата, тем чище от шумов будет съемка в условиях недостаточной освещенности.

При одинаковой пиксельности, площадь каждого пикселя более крупной матрицы естественно больше, а значит светочувствительность и цветопередача у Full Frame матрицы куда лучше.

Это не все характеристики матрицы фотоаппарата. Чувствительность матрицы ISO влияет на качество съемки в темное время суток или при плохой освещенности.

Чем больше ISO можно поставить в настройках, тем лучше получится качество снимков в темноте .

При большой чувствительности может проявиться шум в виде зернистости.

Сравнение размеров матриц

Какой размер матрицы фотоаппарата лучше? Размер матрицы — это параметр аналогичный размеру негатива в пленочном фотоаппарате. Full Frame лучшая матрица имеет размеры близкие к стандартному кадру 35мм негатива. Кадр на пленке имеет размеры 24 на 36мм.

Большинство цифровых компактных фотоаппаратов до 7 мПа имеют матрицу меньшего размера 7,2 на 3,5мм, а больше 7мм — еще более меньшую матрицу 4 на 5мм. Таким образом, площадь матрицы компактной камеры в 25 р. меньше площади пленочного кадра. Матрица зеркального аппарата более продвинутого уровня, меньше площади кадра в полтора-два раза. Топовые зеркальные камеры отличаются Full Frame матрицей.

Какая матрица лучше для фотоаппарата? Размер матрицы может варьироваться от 1/3.2″ (4.0 * 5.4мм, такие устройства устанавливаются в недорогих бюджетных аппаратах) до 4 / 3″ (18 * 13,5мм, — дорогостоящие цифровые камеры). Есть DX, APS-Cформат (24 * 18 мм для зеркалок). Самые крупные полнокадровые (36 * 24 мм), среднеформатные (60 * 45 мм) матрицы устанавливаются на более дорогие профессиональные камеры.

Кроп-фактор — соотношение матриц

Матрица и глубина резкости

Еще один параметр напрямую зависит от матрицы. Чем больше размер, тем меньше глубина резкости. Именно поэтому компактной камерой можно снимать до горизонта, а зеркалка вдобавок прекрасно справится с выделением объекта и макросъемкой.

Кроп-фактор — параметр соотношения диагонали кадра, который соответствует 35мм пленки и диагонали размера матрицы.

На практике, это значит, что чем меньше размер матрицы, тем больше будет глубина резкости. Портретная съемка поэтому лучше удастся на камере с большим размером матрицы, а при маленькой матрице задний фон будет оставаться четким независимо от вашего желания. Это важно для фотографов, которые в ряде случаев предпочитают размытый фон, например, при съемке портретов. Чем больше КРОП фактор, тем менее вероятность получить качественную размытость.

Таким образом, покупателю самому нужно решить проблему какая должна быть матрица на его фотоаппарате. Что важнее компактность или большие размеры камеры, глубина резкости или возможность снимать размытый фон. Идеальных решений пока не разработано. А при равном количестве пикселей нужно выбирать больший размер матрицы. Чем она крупнее, чем меньше шум при недостатке света.

Тип матрицы mos или cmos. Разница между CCD и CMOS матрицами. К недостаткам CCD матриц относятся

Сенсоры CCD и CMOS последние несколько лет находятся в состоянии непрерывного соперничества. В данной статье мы постараемся рассмотреть преимущества и недостатки данных технологий. ПЗС-матрица (сокр. от «прибор с зарядовой связью») или CCD-матрица (сокр. от англ. CCD, «Charge-Coupled Device») — специализированная аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных фотодиодов, выполненная на основе кремния, использующая технологию ПЗС — приборов с зарядовой связью. В CCD-сенсоре, свет (заряд), падающий на пиксель сенсора, передается от микросхемы через один выходной узел, или через всего лишь несколько выходных узлов. Заряды преобразуются в уровень напряжения, накапливаются и рассылаются как аналоговый сигнал. Этот сигнал затем суммируется и преобразуется в числа аналого-цифровым преобразователем, вне сенсора. КМОП (комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник; КМДП; англ. CMOS, Complementary-symmetry/metal-oxide semiconductor) — технология построения электронных схем. На ранней стадии, обычные CMOS-чипы использовались для отображения, однако качество картинки было низким, в связи с низкой световой чувствительностью КМОП-элементов. Современные CMOS-сенсоры изготавливаются по более специализированной технологии, что привело к стремительному росту качества изображения и светочувствительности за последние годы. CMOS-чипы обладают рядом преимуществ. В отличие от CCD-сенсоров, CMOS-сенсоры содержат в себе усилители и аналого-цифровые преобразователи, что значительно снижает стоимость конечного продукта, т.к. он уже содержит все необходимые элементы для получения изображения. Каждый CMOS-пиксель содержит электронные преобразователи. CMOS-сенсоры обладают большим функционалом и более широкими возможностями интеграции. Одной из основных проблем при использовании CMOS-матриц в видеокамерах было качество изображения. CCD-матрицы обеспечивали и обеспечивают сейчас более низкий шумовой уровень. В результате CMOS-чипы чрезвычайно плохо вели себя при низкой освещенности, по сравнению с CCD-чипами. И поскольку низкая освещенность — одна из основных трудностей при видеосъемке, это было главным барьером для использования CMOS-матриц. Однако, опыт производства, накопленный за годы развития CMOS, позволил с каждым новым поколением этих сенсоров существенно снижать фиксированные и случайные шумы, влияющие на качество картинки. Еще одно слабое место CMOS — искажения, появляющиеся при захвате динамического изображения вследствие слабой чувствительности сенсора. Изображения автомобилей могут содержать очень яркие элементы, такие как фары, солнце, а также очень темные участки, например, на номерных знаках. По этой причине для обработки сцен с большими контрастными перепадами необходим широкий динамический диапазон. ПЗС-сенсор обладает хорошими параметрами динамического диапазона, однако предусмотренный в КМОП доступ к отдельным пикселям, дает куда больше возможностей для получения лучшего динамического диапазона. Также при использовании CCD-матриц яркие пятна сцены могут создавать вертикальные линии на картинке и мешать распознаванию номерного знака из-за выцветания и смазывания. Несмотря на то что CCD-матрицы имеют более высокую характеристику чувствительности, основным фактором, ограничивающим их применение, является низкая скорость считывания заряда и, как следствие, невозможность обеспечения высокой скорости формирования изображения. Чем выше разрешение матрицы, тем ниже скорость формирования изображения. В свою очередь, технология CMOS, объединяющая светочувствительный элемент и микросхему обработки, позволяет получать высокую скорость формирования кадра даже для 3 Мп сенсоров. Однако использование мегапиксельных CMOS-сенсоров для IP-камер систем видеонаблюдения требует эффективного сжатия потока данных. Наиболее распространенными алгоритмами компрессии в IP CCTV в настоящее время являются M-JPEG, MPEG4 и H.264. Первый нередко реализуется непосредственно на CMOS-сенсоре самим производителем матрицы. Алгоритмы MPEG4 и H.264 – более эффективные, но требуют мощного процессора. Для формирования потока реального времени с разрешением более 2 мегапикселей в CMOS IP-камерах используются сопроцессоры, обеспечивающие дополнительные вычисления. В настоящее время IP-камеры на основе CMOS-сенсоров становятся все популярнее в первую очередь благодаря поддержке технологии со стороны лидеров IP видеонаблюдения. При этом их стоимость выше, чем аналогичных камер на CCD. И это несмотря на то, что технология CMOS, объединяющая аналоговую и цифровую части устройства, позволяет создавать более дешевые камеры. Ситуация такова, что сегодня стоимость IP-камеры определяется ее возможностями и характеристиками. Принципиальным является не тип матрицы, а программное обеспечение, реализуемое процессором камеры.

Преимущества CCD матриц: Низкий уровень шумов, высокий коэффициент заполнения пикселов (около 100%), высокая эффективность (отношение числа зарегистрированных фотонов к их общему числу, попавшему на светочувствительную область матрицы, для CCD — 95%), высокий динамический диапазон (чувствительность), хорошая чувствительность в IR-диапазоне.

Недостатки CCD матриц: Сложный принцип считывания сигнала, а следовательно и технология, высокий уровень энергопотребления (до 2-5Вт), дороже в производстве.

Преимущества CMOS матриц: Высокое быстродействие (до 500 кадров/с), низкое энергопотребление (почти в 100 раз по сравнению с CCD), дешевле и проще в производстве, перспективность технологии (на том же кристалле в принципе ничего не стоит реализовать все необходимые дополнительные схемы: аналого-цифровые преобразователи, процессор, память, получив, таким образом, законченную цифровую камеру на одном кристалле).

Недостатки CMOS матриц: Низкий коэффициент заполнения пикселов, что снижает чувствительность (эффективная поверхность пиксела ~75%,остальное занимают транзисторы), высокий уровень шума (он обусловлен так называемыми темповыми токами — даже в отсутствие освещения через фотодиод течет довольно значительный ток) борьба с которым усложняет и удорожает технологию, невысокий динамический диапазон.

Как и любая технология, технологии CMOS и CCD обладают преимуществами и недостатками, которые мы постарались рассмотреть в данной статье. При выборе камер необходимо учитывать все плюсы и минусы данных технологий, обращая внимание на такие параметры как светочувствительность, широкий динамический диапазон, энергопотребление, уровень шума, стоимость камеры.

Как известно, фотоаппараты делятся на две большие категории — аналоговые и цифровые — по признаку светочувствительной поверхности, которая запечатлевает изображение. В аналоговом фотоаппарате этой поверхностью служила фотопленка — нехитрая штука с определенной светочувствительностью, определенным количеством кадров одноразового использования, с которых после химической обработки можно было получить отпечаток изображения на бумаге.

В цифровых же фотоаппаратах эту основополагающую роль берет на себя матрица. Матрица — прибор основной функцией которого является оцифровка определенных параметров света попавшего на его поверхность. Подробно и наглядно этот процесс показан в отличном видео от Discovery в нашей статье « «, если вы еще его не смотрели, обязательно сделайте это!

Есть две основные, наиболее популярные и в тоже время конкурирующие технологии матриц — это CCD и CMOS . Давайте же сегодня разберемся с тем, в чем же разница между CCD и CMOS матрицами?

Мы попытаемся разобраться в их отличии без погружения в детали физики, просто, чтобы иметь представление не только о том, как устроен фотоаппарат, но и о том, какая сейчас на вашей камере матрица. Думаю начинающему фотографу этого будет достаточно, а кому интересны детали, тот сможет покопаться дальше и самостоятельно.

CCD матрица, источник: Википедия

Итак, CCD — это charge-coupled device (ПЗС — прибор с обратной зарядной связью) . Этот тип матриц изначально считался более качественным, однако и более дорогим и энергозатратным. Если представить основной принцип работы матрицы CCD в двух словах, то они собрают всю картину в аналоговой версии, и только потом оцифровывают.

В отличие от CCD матриц, CMOS матрицы (complementary metal-oxide-semiconductor, комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник, КМОП) , оцифровывают каждый пиксель на месте. CMOS матрицы были изначально менее энергопотребляющие и дешевыми, особенно в производстве больших размеров матриц, однако уступали CCD матрицам по качеству.

CMOS матрица, источник: Википедия

CCD матрицы отличаются более высоким качеством изображения и все еще остаются популярными в областях медицины, промышленности, науки, там где качество изображения является критически важным. За последнее время CCD матрицы уменьшили энергозатратность и стоимость, а CMOS матрицы значительно усовершенствовали качество изображения, особенно после технологического переворота в производстве CMOS -сенсоров, когда по технологии Active Pixel Sensors (APS) к каждому пикселю был добавлен транзисторный усилитель для считывания, что позволило преобразовывать заряд в напряжение прямо в пикселе. Это и обеспечило прорыв CMOS технологии, к 2008 году она стала практически альтернативой CCD матрицам. Более того, технология CMOS позволили снимать видео и ввести эту функцию в современные фотоаппараты, и в большинстве своем соврерменные цифровые фотоаппараты оснащены именно CMOS матрицами.

Сенсор изображения является важнейшим элементом любой видеокамеры. Сегодня практически во всех камерах используются датчики изображения CCD или CMOS. Оба типа датчика выполняют задачу преобразования изображения, построенного на сенсоре объективом, в электрический сигнал. Однако вопрос, какой датчик лучше, до сих пор остается открытым

Н.И. Чура
Технический консультант
ООО «Микровидео Группа»

CCD является аналоговым датчиком, несмотря на дискретность светочувствительной структуры. Когда свет попадает на матрицу, в каждом пикселе накапливается заряд или пакет электронов, преобразуемый при считывании на нагрузке в напряжение видеосигнала, пропорциональное освещенности пикселей. Минимальное количество промежуточных переходов этого заряда и отсутствие активных устройств обеспечивают высокую идентичность чувствительных элементов CCD.

CMOS-матрица является цифровым устройством с активными чувствительными элементами (Active Pixel Sensor). С каждым пикселем работает свой усилитель, преобразующий заряд чувствительного элемента в напряжение. Это дает возможность практически индивидуально управлять каждым пикселем.

Эволюция CCD

С момента изобретения CCD лабораторией Белла (Bell Laboratories, или Bell Labs) в 1969 г. размеры сенсора изображения непрерывно уменьшались. Одновременно увеличивалось число чувствительных элементов. Это естественно вело к уменьшению размеров единичного чувствительного элемента (пикселя), а соответственно и его чувствительности. Например, с 1987 г. эти размеры сократились в 100 раз. Но благодаря новым технологиям чувствительность одного элемента (а следовательно, и всей матрицы) даже увеличилась.

Что позволило доминировать
С самого начала CCD стали доминирующими сенсорами, поскольку обеспечивали лучшее качество изображения, меньший шум, более высокую чувствительность и большую равномерность параметров пикселей. Основные усилия по совершенствованию технологии были направлены на улучшение характеристик CCD.

Как растет чувствительность
По сравнению с популярной матрицей Sony HAD стандартного разрешения (500х582) конца 1990-х гг. (ICX055) чувствительность моделей более совершенной технологии Super HAD выросла почти в 3 раза (ICX405) и Ex-view HAD – в 4 раза (ICX255). Причем для черно-белого и цветного варианта.

Для матриц высокого разрешения (752х582) успехи несколько менее впечатляющие, но если сопоставлять модели цветного изображения Super HAD с самыми современными технологиями Ex-view HAD II и Super HAD II, то рост чувствительности составит в 2,5 и 2,4 раза соответственно. И это несмотря на уменьшение размеров пикселя почти на 30%, поскольку речь идет о матрицах самого современного формата 960H с увеличенным количеством пикселей до 976х582 для стандарта PAL. Для обработки такого сигнала Sony предлагает ряд сигнальных процессоров Effio.

Добавилась ИК-составляющая
Одним из эффективных методов роста интегральной чувствительности является расширение спектральных характеристик чувствительности в область инфракрасного диапазона. Это особенно характерно для матрицы Ex-view. Добавление ИК-составляющей несколько искажает передачу относительной яркости цветов, но для черно-белого варианта это не критично. Единственная проблема возникает с цветопередачей в камерах «день/ночь» с постоянной ИК-чувствительностью, то есть без механического ИК-фильтра.

Развитие этой технологии в моделях Ex-view HAD II (ICX658AKA) в сравнении с предыдущим вариантом (ICX258AK) обеспечивает рост интегральной чувствительности всего на 0,8 дБ (с 1100 до 1200 мВ) с одновременным увеличением чувствительности на длине волны 950 нм на 4,5 дБ. На рис. 1 приведены характеристики спектральной чувствительности этих матриц, а на рис. 2 – отношение их интегральной чувствительности.

Оптические инновации
Другим методом роста чувствительности CCD являются увеличение эффективности пиксельных микролинз, светочувствительной области и оптимизация цветовых фильтров. На рис. 3 представлено устройство матриц Super HAD и Super HAD II, показывающее увеличение площади линзы и светочувствительной области последней модификации.

Дополнительно в матрицах Super HAD II значительно увеличено пропускание светофильтров и их устойчивость к выцветанию. Кроме того, расширено пропускание в коротковолновой области спектра (голубой), что улучшило цветопередачу и баланс белого.

На рис. 4 представлены спектральные характеристики чувствительности матриц Sony 1/3″ Super HAD (ICX229AK) и Super HAD II (ICX649AKA).

CCD: уникальная чувствительность

В совокупности перечисленных мер удалось добиться значительных результатов по улучшению характеристик CCD.

Сравнить характеристики современных моделей с более ранними вариантами не представляется возможным, поскольку тогда не производились цветные матрицы широкого применения даже типового высокого разрешения. В свою очередь, сейчас не производятся черно-белые матрицы стандартного разрешения по новейшим технологиям Ex-view HAD II и Super HAD II.

В любом случае по чувствительности CCD до сих пор являются пока недостижимым ориентиром для CMOS, поэтому они все еще широко используются за исключением мегапиксельных вариантов, которые очень дорого стоят и применяются в основном для специальных задач.

CMOS: достоинства и недостатки

Сенсоры CMOS были изобретены в конце 1970-х гг., но их производство удалось начать только в 1990-е по причине технологических проблем. И сразу наметились их основные достоинства и недостатки, которые и сейчас остаются актуальными.

К достоинствам можно отнести большую интеграцию и экономичность сенсора, более широкий динамический диапазон, простоту производства и меньшую стоимость, особенно мегапиксельных вариантов.

С другой стороны, CMOS-сенсоры обладают меньшей чувствительностью, обусловленной, при прочих равных условиях, большими потерями в фильтрах структуры RGB, меньшей полезной площадью светочувствительного элемента. В результате множества переходных элементов, включая усилители в тракте каждого пикселя, обеспечить равномерность параметров всех чувствительных элементов значительно сложнее в сравнении с CCD. Но совершенствование технологий позволило приблизить чувствительность CMOS к лучшим образцам CCD, особенно в мегапиксельных вариантах.

Ранние сторонники CMOS утверждали, что эти структуры будут гораздо дешевле, потому что могут быть произведены на том же оборудовании и по тем же технологиям, что и микросхемы памяти и логики. Во многом данное предположение подтвердилось, но не полностью, поскольку совершенствование технологии привело к практически идентичному по сложности производственному процессу, как и для CCD.

С расширением круга потребителей за рамки стандартного телевидения разрешение матриц стало непрерывно расти. Это бытовые видеокамеры, электронные фотоаппараты и камеры, встроенные в средства коммуникации. Кстати, для мобильных устройств вопрос экономичности довольно важный, и здесь у CMOS-сенсора нет конкурентов. Например, с середины 1990-х гг. разрешение матриц ежегодно вырастало на 1–2 млн элементов и теперь достигает 10–12 Мпкс. Причем спрос на CMOS-сенсоры стал доминирующим и сегодня превышает 100 млн единиц.

CMOS: улучшение чувствительности

Первые образцы камер наблюдения конца 1990-х – начала 2000-х с CMOS-матрицами имели разрешение 352х288 пкс и чувствительность даже для черно-белого варианта около 1 лк. Цветные варианты уже стандартного разрешения отличались чувствительностью около 7–10 лк.

Что предлагают поставщики
В настоящее время чувствительность CMOS-матриц, безусловно, выросла, но не превышает для типовых вариантов цветного изображения величины порядка нескольких люксов при разумных величинах F числа объектива (1,2– 1,4). Это подтверждают данные технических характеристик брендов IP-видеонаблюдения, в которых применяются CMOS-матрицы с прогрессивной разверткой. Те производители, которые заявляют чувствительность около десятых долей люкса, обычно уточняют, что это данные для меньшей частоты кадров, режима накопления или по крайней мере включенной и достаточно глубокой АРУ (AGC). Причем у некоторых производителей IP-камер максимальная АРУ достигает умопомрачительной величины –120 дБ (1 млн раз). Можно надеяться, что чувствительность для этого случая в представлении производителей предполагает пристойное отношение «сигнал/шум», позволяющее наблюдать не один только «снег» на экране.

Инновации улучшают качество видео
В стремлении улучшить характеристики CMOS-матриц компания Sony предложила ряд новых технологий, обеспечивающих практическое сравнение CMOS-матриц с CCD по чувствительности, отношению «сигнал/шум» в мегапиксельных вариантах.

Новая технология производства матриц Exmor основана на изменении направления падения светового потока на матрицу. В типовой архитектуре свет падает на фронтальную поверхность кремниевой пластины через и мимо проводников схемы матрицы. Свет рассеивается и перекрывается этими элементами. В новой модификации свет поступает на тыльную сторону кремниевой пластины. Это привело к существенному росту чувствительности и снижению шума CMOS-матрицы. На рис. 5 поясняется различие структур типовой матрицы и матрицы Exmor, показанных в разрезе.

На фото 1 приведены изображения тестового объекта, полученные при освещенности 100 лк (F4.0 и 1/30 с) камерой с CCD (фронтальное освещение) и CMOS Exmor, имеющих одинаковый формат и разрешение 10 Мпкс. Очевидно, что изображение камеры с CMOS по крайней мере не хуже изображения с CCD.

Другим способом улучшения чувствительности CMOS-сенсоров является отказ от прямоугольного расположения пикселей с построчным сдвигом красного и синего элементов. При этом в построении одного элемента разрешения используются по два зеленых пикселя – синий и красный из разных строк. Взамен предлагается диагональное расположение элементов с использованием шести соседних зеленых элементов для построения одного элемента разрешения. Такая технология получила название ClearVid CMOS. Для обработки предполагается более мощный сигнальный процессор изображений. Различие структур расположения цветных элементов иллюстрируются рис. 6.

Считывание информации осуществляется быстродействующим параллельным аналого-цифровым преобразователем. При этом частота кадров прогрессивной развертки может достигать 180 и даже 240 кадр/с. При параллельном съеме информации устраняется диагональный сдвиг кадра, привычный для CMOS-камер с последовательным экспонированием и считыванием сигнала, так называемый эффект Rolling Shutter – когда полностью отсутствует характерный смаз быстро движущихся объектов.

На фото 2 приведены изображения вращающегося вентилятора, полученные CMOS-камерой с частотой кадров 45 и 180 кадр/с.

Полноценная конкуренция

В качестве примеров мы приводили технологии Sony. Естественно, CMOS-матрицы, как и CCD, производят и другие компании, хотя не в таких масштабах и не столь известные. В любом случае все так или иначе идут примерно одним путем и используют похожие технические решения.

В частности, известная технология матриц Panasonic Live-MOS также существенно улучшает характеристики CMOS-матриц и, естественно, похожими методами. В матрицах Panasonic уменьшено расстояние от фотодиода до микролинзы. Упрощена передача сигналов с поверхности фотодиода. Уменьшено количество управляющих сигналов с 3 (стандартные CMOS) до 2 (как в CCD), что увеличило фоточувствительную область пикселя. Применен малошумящий усилитель фотодиода. Используется более тонкая структура слоя датчиков. Сниженное напряжение питания уменьшает шум и нагрев матрицы.

Можно констатировать, что мегапиксельные матрицы CMOS уже могут успешно конкурировать с CCD не только по цене, но и по таким проблемным для этой технологии характеристикам, как чувствительность и уровень шума. Однако в традиционном CCTV телевизионных форматов CCD-матрицы остаются пока вне конкуренции.

Матрица — это основа любого фото- или видеоустройства. Она определяет качество и размер получаемого изображения. На сегодняшний день в изготовлении матриц используются два разных технологичных принципа — CCD и CMOS. Очень часто можно услышать вопрос: «Какую матрицу выбрать: CCD или CMOS?» Среди любителей фото- и видеотехники по этому поводу идут жаркие споры. В этой статье мы проведем обзор этих двух типов и попробуем разобраться, какая матрица лучше — CCD или CMOS.

Общая информация

Матрицы предназначены для оцифровки параметров световых лучей на их поверхности. Говорить о явном преимуществе одной из технологий не представляется возможным. Можно проводить сравнение по конкретным параметрам и выявлять лидера в том или ином аспекте. Что касается предпочтений пользователей, то зачастую для них главным критерием является стоимость изделия, даже если оно будет уступать по качеству или техническим характеристикам своему конкуренту.

Итак, давайте разберемся, что представляют собой оба типа устройств. CCD-матрица — это микросхема, которая состоит из светочувствительных фотодиодов; она создана на кремниевой основе. Особенность ее работы заключается в принципе действия устройства с зарядовой связью. CMOS-матрица — это прибор, созданный на основе полупроводниковых имеющих изолированный затвор с каналами различной проводимости.

Принцип работы

Перейдем к выявлению отличий, которые помогут определиться в выборе: что же лучше — матрица CMOS или CCD? Главным различием этих двух технологий является принцип их работы. CCD-устройства заряд от пикселей преобразуют в электрический потенциал, который усиливается за пределами светочувствительных сенсоров. В результате получается изображение в аналоговом виде. После этого проводится оцифровка всей картинки в АЦП. То есть прибор состоит из двух частей — непосредственно матрицы и преобразователя. CMOS-технология характеризуются тем, что производит оцифровывание каждого пикселя в отдельности. На выходе получается уже готовая цифровая картинка. То есть электрический заряд в пикселе матрицы накапливается в конденсаторе, с которого снимается электрический потенциал. Он передается на аналоговый усилитель (встроенный непосредственно в пикселе), после чего оцифровывается в преобразователе.

Что же выбрать: CCD или CMOS?

Одним из немаловажных параметров, которые определяют выбор между этими технологиями, является количество усилителей матрицы. CMOS-устройства имеют большее количество этих приборов (в каждой точке), поэтому при прохождении сигнала несколько снижается качество картинки. Поэтому CCD-матрицы используют для создания изображений с высокой степенью детализации, например, в медицинских, исследовательских, промышленных целях. А вот CMOS-технологии применяют в основном в бытовой технике: веб-камерах, смартфонах, планшетах, ноутбуках и т. п.

Следующим параметром, который определяет, какой тип лучше — CCD или CMOS, — является плотность фотодиодов. Чем она выше, тем меньше фотонов «пропадет вхолостую», соответственно, изображение будет лучше. В этом параметре CCD-матрицы обходят своих конкурентов, так как предлагают макет, не имеющий таких зазоров, в то время как у CMOS они присутствуют (в них расположены транзисторы).

Тем не менее, когда перед пользователем встает выбор: какой — CMOS или CCD — приобрести, всплывает главный параметр — цена устройства. CCD-технология значительно дороже своего конкурента и энергозатратнее. Поэтому устанавливать их там, где достаточно изображения среднего качества, нецелесообразно.

Матрица CCD (англ. Charge-Coupled Device ), или ПЗС-матрица (приборы с зарядовой связью ), была разработана в США еще в конце 1960-х годов в качестве памяти для компьютеров. Использоваться она стала в начале 1970-х годов. Принцип действия матрицы CCD основан на построчном перемещении зарядов, накопленных в образованных фотонами прорехах в вышеупомянутых атомах кремния. Во время считывания электрического заряда с матрицы осуществляется перенос зарядов к краю матрицы и в сторону усилителя, который передает усиленный сигнал в аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), а затем – преобразованный сигнал поступает в процессор.

В современных цифровых фотоаппаратах используются матрицы двух типов:

Матрица фотоаппарата типа CMOS выходит в лидеры

Матрица CMOS (англ. Complementary Metal Oxide Semiconductor ), или КМОП-матрица (комплементарные металл-оксидные полупроводники ) действует на основе активных точечных сенсорах. В отличие от матрицы CCD, эта матрица преобразует заряд в напряжение сразу в пикселе. Благодаря такой рациональной системе значительно повышается скорость фотоаппарата при обработке информации с матрицы и способствует интегрированию матрицы CMOS непосредственно с аналогово-цифровым преобразователем или даже с процессором. В итоге происходит экономия питания (цепочка действий не такая длинная, как у фотокамер с матрицей CCD) и удешевление устройства за счет упрощения его конструкции.

Раньше матрицы CCD являлись более чувствительными и способными выдавать более качественные изображения, чем матрицы CMOS . Сейчас с развитием технологий, в частности, с повышением качества кремниевых пластин и улучшением схемы усилителя, качество изображения, полученного на цифровых фотоаппаратах с матрицей CMOS, практически не уступает качеству изображения, полученного на цифровых фотоаппаратах с матрицей CCD. Этот факт доказывает хотя бы то, компания Canon стала выпускать некоторые профессиональные зеркалки (D -30, D-60, D-10 и т.д.) с использованием матрицы CMOS.

У кремниевых матриц цифровых фотоаппаратов есть еще один нюанс: проходящие через объектив лучи света попадают на сенсор под прямым углом только в центре кадра, остальные падают косо. Если для пленки это не имеет значения, для матрицы лучи, падающие на нее под косым углом, критичны и нежелательны. Поэтому некоторые производители идут даже на такие ухищрения, что над каждым пикселем устанавливают микролинзочку, которая фокусирует свет под правильным углом и с нужной силой.

А вот рисунок, дающий представление о том, как выглядят матрицы различного размера на фоне 35-миллиметровой пленки, или полноразмерной матрицы.

Как выбрать зеркальный фотоаппарат? —

В современном мире существует огромное количество самых разных фотоаппаратов. Если камера нужна для того, чтобы делать любительские фото, то конечно лучше взять цифровик. На сегодняшний день цифровые фотокамеры могут быть самые разные с любым набором функций. Они компактные, простые в использовании, но самое главное не требуют каких-то навыков для съемки.

Профессиональные фотографы или даже новички в данной сфере, конечно, выбирают зеркальные фотокамеры. Они значительно дороже цифровых фотокамер, но имею гораздо больше преимуществ для съемки.

Зеркальные фотоаппараты дают возможность фотографу использовать ряд объективов и при этом обладают набором функций, которые позволяют настроить фотокамеру для самых разных случаев.

В чем преимущество зеркальных фотоаппаратов?

Ну, для начала стоит отметить, что такие фотокамеры очень «тонкий» вид техники. Они требуют правильного ухода и использования. Ну а, во-вторых, при выборе данной камеры, лучше всего получит несколько советов, дабы потом не платить дважды, а ведь такая покупка не самая дешевая.

Вид матрицы зеркального фотоаппарата

При выборе зеркального фотоаппарата, в первую очередь, стоит обратить внимание на матрицу. В таких фотоаппаратах, во время снимка, свет, который попадает через объектив проходит через матрицу, после чего изображение фиксируется.

Проще говоря, она выступает чем-то вроде кадра. На сегодняшний день в фотоаппаратах такого типа, используется два вида матриц – CMOS и CDD. Каждый тип имеет свои плюсы и минусы, но по факту огромной разницы в них вы не ощутите. Те фотокамеры, которые оснащены CMOS матрицей, имеют относительно низкую цену, в то время как камеры со вторым типом матрицы будут, стоит гораздо дороже. Не смотря на это, производители стали все больше пользоваться именно первым типом матриц. На них большой спрос и небольшая цена.

Вывод:

Новичку лучше всего приобрести зеркальный фотоаппарат с CMOS матрице. Цена такого аппарата будет значительно меньше, а разница с более дорогими фотоаппаратами не ощутима.

Формат матрицы зеркального фотоаппарата

На следующем этапе, при выборе зеркального фотоаппарата, нужно обратить внимание на формат матрицы. Он может быть двух типов – полным и урезанным. Тут-то и возникает проблема. Дело в том, что полный формат матрицы составляет размер 35 мм кинопленки, а это 36х24 мм в целом. Но те матрицы, которыми оснащены практически все современные фотокамеры, немного меньше чем так называемый полный кадр.

Для человека, который не является профессионалом, а просто решил сменить тип своей фотокамеры и попробовать что-то новое, лучше всего купить камеру с урезанным типом матрицы. На те деньги, которые останутся между выбором дорогой камеры с полноценной матрицей, и тем который обладает уменьшенной, можно потом купить оптику. Конечно, профессионалы останавливают свой взгляд на дорогих камерах, с полноценными матрицами, но они знают, что делают, да и для работы им это просто необходимо.

Вывод:

Камеры делятся на несколько типов. Для любителя решившего себя побаловать дорогой и хорошей техникой, подойдет лучше всего зеркальная фотокамера с урезанным типом матрицы. Профессиональному фотографу нужна камера с полной матрицей. Цена между первым и вторым типом, более чем весомая.

Разрешение матрицы зеркального фотоаппарата

Разрешение и цветочувствительность матрицы, еще один важный шаг в выборе зеркального фотоаппарата. Таким образом, любители, покупая такой вид техники, зачастую смотрят на максимальное разрешение снимков, считая, что, таким образом, они будут невероятно четкими и точными. Но мало кто знает, что размер снимков не влияет на качество изображения, а лишь на количество пикселей. Таким образом в обычном цифровом фотоаппарате может быть разрешение снимка больше чем у некоторых зеркалок, но при этом качество изображения, все же будет уступать им.

Для того чтобы распечатать фотографию на формате А3 будет достаточно даже десяти пикселей. При этом, чем больше пикселей, тем больше растет шум матрицы на больших значениях светочувствительности. Поэтому главной особенностью для качества снимков являются физические особенности самой матрицы.

Вывод:

При выборе зеркального фотоаппарата, не стоит смотреть на разрешение матрицы, оно не является показателем качества изображения. Лучше уделите внимание физическим особенностям матрицы, что будет гораздо продуктивнее.

Удобство в управлении

Этот момент является не маловажным как для любителя, так и для профессионала. При покупке такого рода фотокамеры, очень важно обратить внимание на его вес и габариты, а также на расположение всех важных кнопок. Выбирайте зеркальный фотоаппарат только под свои предпочтения. Зачастую профессиональные фотографы, при покупке нового зеркального фотоаппарата, не хотят что-либо менять в своих навыках и стараются подобрать камеру, чтобы все кнопки были на привычном месте. Поэтому покупая камеру, обратите на это внимание.

Прочие характеристики

– зеркальная фотокамера может быть оснащена вспышкой. Конечно, в некоторых случаях она становится очень полезной.

– наличие возможности видеосъемки в современных камерах, уже не новость. Эта функция может быть очень полезной.

– наличие ЖК-дисплей имеет не менее важное значение. Так если вы привыкли пользоваться цифровым фотоаппаратом, то такой дисплей станет для вас незаменимым помощником.

– если вы собираетесь делать фото в динамике, присмотритесь к функции серийной съемки.

Стоит запомнить очень важный момент! Если вы ограничены в финансовых возможностях, и хотите выбрать бюджетный вариант зеркальной фотокамеры, то просто обязаны знать о том, что основную роль во время фотосъемки, не так играет фотоаппарат, как хорошо подобранный, качественный объектив.

Типы матриц фотоаппаратов. Матрицы цифровых фотоаппаратов: матрицы CCD и CMOS

Н.И. Чура
Технический консультант
ООО «Микровидео Группа»

Эволюция CCD

CCD: уникальная чувствительность

В совокупности перечисленных мер удалось добиться значительных результатов по улучшению характеристик CCD.

CMOS: достоинства и недостатки

CMOS: улучшение чувствительности

Полноценная конкуренция

К этому времени стало очевидным, что CCD обеспечивает лучшие показатели при съемке динамичных и мелких объектов, поэтому ее предлагалось использовать для построения систем, требующих высокого качества изображения: цифровых фото- и видеокамер, медицинского оборудования и т. д. CMOS же отводилась ниша устройств, для которых критична конечная стоимость — недорогие фотоаппараты, бытовая, офисная техника и игрушки.

Опыт производства, накопленный за годы развития CMOS, позволил с каждым новым поколением этих сенсоров существенно снижать фиксированные и случайные шумы, влияющие на качество картинки. Еще одно слабое место CMOS — искажения, появляющиеся при захвате динамического изображения вследствие слабой чувствительности сенсора. В современных устройствах их удается избежать, а захват изображения без особых артефактов возможен со скоростью 15—30 кадров/с, и уже 0,3-мегапиксельные CMOS-сенсоры фактически были избавлены от этой проблемы.

Однако победа в конкуренции технологий, скорее всего, лежит в плоскости уменьшения площади пиксела. Для успеха на рынке 1-мегапиксельных при диагонали 1/4 дюйма площадь пиксела должна составлять не более 3 мкм2. При всех усилиях производителей CMOS удовлетворить таким требованиям они пока не могут, поэтому, как считают эксперты, по крайней мере в ближайшее время в данной нише будет господствовать CCD.

Многие крупные производители компонентов выпускают и CMOS-сенсоры, и CCD-матрицы. Например, Sharp, крупнейший в мире поставщик модулей захвата изображения (и CCD, и CMOS), считает 2003 год эпохой настоящего расцвета технологии CCD.

К преимуществам CCD матриц относятся:

1. Низкий уровень шумов.

2. Высокий коэффициент заполнения пикселов (около 100%).

3. Высокая эффективность (отношение числа зарегистрированных фотонов к их общему числу, попавшему на светочувствительную область матрицы, для CCD — 95%).

4. Высокий динамический диапазон (чувствительность).

К недостаткам CCD матриц относятся:

1. Сложный принцип считывания сигнала, а следовательно и технология.

2. Высокий уровень энергопотребления (до 2-5Вт).

3. Дороже в производстве.

Преимущества CMOS матриц:

1. Высокое быстродействие(до 500 кадров/с).

2. Низкое энергопотребление(почти в 100 раз по сравнению с CCD).

3. Дешевле и проще в производстве.

4. Перспективность технологии(на том же кристалле в принципе ничего не стоит реализовать все необходимые дополнительные схемы: аналого-цифровые преобразователи, процессор, память, получив, таким образом, законченную цифровую камеру на одном кристалле. Созданием такого устройства, кстати, с 2002 года занимаются совместно Samsung Electronics и Mitsubishi Electric).

К недостаткам CMOS матриц относятся

1. Низкий коэффициент заполнения пикселов, что снижает чувствительность(эффективная поверхность пиксела ~75%,остальное занимают транзисторы).

2. Высокий уровень шума (он обусловлен так называемыми темповыми токами — даже в отсутствие освещения через фотодиод течет довольно значительный ток)борьба с которым усложняет и удорожает технологию.

3. Невысокий динамический диапазон.

Общие сведения о камерах с матрицей SONY

Корпорация Sony была первой, кто применил в CCTV камере видеонаблюдения (видеокамере) принцип оцифровки сигнала ПЗС (CCD) матрицы с последующей его цифровой обработкой при помощи процессора — DSP (Digital Signal Processor — Процессор цифровой обработки сигнала ). Произошло это 1997 г. с выпуском первого DSP серии SS. Благодаря высокому качеству и надежности которого, камеры на его основе завоевали популярность во всем мире, а новый принцип обработки цветного изображения за многие годы превратился в стандарт построения камер видеонаблюдения. Сердцем таких камер видеонаблюдения является ПЗС (англ. CCD) матрица формата 760H с количеством эффективных пикселей 752х582 по горизонтали и вертикали соответственно. Указанный формат матрицы уже давно используются в камерах высокого разрешения, включая камеры разрешений 480 ТВЛ, 500 ТВЛ, 520 ТВЛ и 540 ТВЛ. Каким же образом на классической матрице получено более высокое, 600 ТВЛ горизонтальное разрешение? Ответ простой — как и все предшествующие увеличения разрешения начиная с 480 ТВЛ и заканчивая 540ТВЛ осуществлялись за счет использования более эффективного процессора обработки сигналов видеоизображения — ISP (Image Signal Processor). В камерах с разрешением 600 ТВЛ, используется видеопроцессор IV поколения, отличающийся увеличенной разрядностью оцифровки видеосигнала снимаемого с цветной ПЗС матрицы, расширенной частотной характеристикой трактов видеообработки и возможностью формирования выходных сигналов CSVB или S-Video при помощи встроенных в процессор цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП). Как и все предыдущие процессора новый ISP выполняет обработку изображения в цифровом коде и реализует ряд уже традиционных для камер видеонаблюдения функций, а именно:

DN (Day-Night) — «день-ночь» — формирование черно-белого изображения при низкой освещенности с возможностью настройки порогов и задержек перехода между черно-белым и цветным режимами
AE (Automatic Exposition) — электронный затвор позволяет поддерживать постоянную яркость изображения независимо от освещенности наблюдаемой сцены
AGC (Automatic Gain Control) — автоматическая регулировка усиление в ночном режима обеспечивает формирования светлой и распознаваемой картинки при низкой освещенности и работе ночью
BLC (Back Light Compensation) — компенсация задней засветки с возможностью настройки до 4 зон, с заданием уровня яркости в каждой из них относительно общего уровня яркости изображения (для камер с OSD), что позволяет, например, компенсировать избыточную яркость окон на общем фоне помещения настройка контраста и четкости изображения

Широкий набор параметров видеообработки позволяет настроить камеру и получить идеальное изображение при любых условиях ее эксплуатации: в темных и светлых помещениях, на улице и внутри помещений, при работе на встречную засветку и в сценах с широким диапазоном яркостей, а также в полной темное при использовании инфракрасной (ИК) подсветки.

На сегодняшний день корпорация SONY производит следующий номенклатурный ряд ПЗС матриц для цветных аналоговых телекамер охранного назначения, предназначенных для работы в стандарте PAL.

Цветные ПЗС матрицы SONY:

Наименование изделия	Диагональный размер изображения дюйм — мм	Кол-во эффективных пикселей (Ш x В)	Чувствительность (мВ)	Корпус	Кол-во выводов	Технология изготовления
ICX419AKL	1/2″ — 8 мм	752 x 582	1300	Керамический DIP	20	—
ICX429AKL	1/2″ — 8 мм	752 x 582	1600	Керамический DIP	20	EXview
ICX419AKB	1/2″ — 8 мм	752 x 582	1300	Малый керамический цилиндр	16	—
ICX259AK	1/3″ — 6 мм	752 x 582	1100	Пластиковый DIP	16	EXview
ICX-NEW-09	1/3″ — 6 мм	752 x 582	2250	Пластиковый DIP	16	Super HAD
ICX409AK	1/3″ — 6 мм	752 x 582	950	Пластиковый DIP	16	Super HAD
ICX255AK	1/3″ — 6 мм	500 x 582	2000	Пластиковый DIP	16	EXview
ICX405AK	1/3″ — 6 мм	500 x 582	1700	Пластиковый DIP	16	Super HAD
ICX279AK	1/4″ — 4,5мм	752 x 582	800	Пластиковый DIP	14	EXview
ICX229AK	1/4″ — 4,5мм	752 x 582	440	Пластиковый DIP	14	—
ICX207AK	1/4″ — 4,5мм	500 x 582	800	Пластиковый DIP	14	Super HAD
ICX227AK	1/4″ — 4,5мм	500 x 582	880	Пластиковый DIP	14	—
ICX207AKB	1/4″ — 4,5мм	500 x 582	880	Малый керамический цилиндр	13	Super HAD
ICX239AKE	1/6″ — 3мм	752 x 582	300	Керамический SON (LCC)	12	—

Общая информация

Принцип работы

Что же выбрать: CCD или CMOS?

CCD — это charge-coupled device (ПЗС — прибор c обратной зарядной связью). Этот тип матриц изначально считался более качественным, однако и более дорогим и энергозатратным. Если представить основной принцип работы матрицы CCD в двух словах, то они собрают всю картину в аналоговой версии, и только потом оцифровывают.

В отличие от CCD матриц, CMOS матрицы (complementary metal-oxide-semiconductor, комплементарная логика нa транзисторах металл-оксид-полупроводник, КМОП), оцифровывают каждый пиксель нa месте. CMOS матрицы были изначально менее энергопотребляющие и дешевыми, особенно в производстве больших размеров матриц, однако уступали CCD матрицам по качеству.

К преимуществам CCD матриц относятся:

Низкий уровень шумов.
Высокий коэффициент заполнения пикселов (около 100%).
Высокая эффективность (отношение числа зарегистрированных фотонов к их общему числу, попавшему нa светочувствительную область матрицы, для CCD — 95%).
Высокий динамический диапазон (чувствительность).

К недостаткам CCD матриц относятся:

Сложный принцип считывания сигнала, а следовательно и технология.
Высокий уровень энергопотребления (до 2-5Вт).
Дороже в производстве.

Преимущества CMOS матриц:

Высокое быстродействие(до 500 кадров/с).
Низкое энергопотребление(почти в 100 раз по сравнению c CCD).
Дешевле и проще в производстве.
Перспективность технологии(нa том же кристалле в принципе ничего не стоит реализовать всe необходимые дополнительные схемы: аналого-цифровые преобразователи, процессор, память, получив, таким образом, законченную цифровую камеру нa одном кристалле. Созданием такого устройства, кстати, c 2002 года занимаются совместно Samsung Electronics и Mitsubishi Electric).

К недостаткам CMOS матриц относятся

Низкий коэффициент заполнения пикселов, что снижает чувствительность(эффективная поверхность пиксела ~75%,остальное занимают транзисторы).
Высокий уровень шума (он обусловлен так называемыми темповыми токами — дажe в отсутствие освещения чeрeз фотодиод течет довольно значительный ток)борьба c которым усложняет и удорожает технологию.
Невысокий динамический диапазон.

Введение в датчики изображений

Когда изображение объективом видеокамеры, свет проходит чeрeз линзы и падает нa датчик изображения. Датчик изображения, или матрица, состоит из множества элементов, тaкжe называемых пикселями, которые регистрируют количество света, упавшего нa них. Полученное количество света пиксели преобразуют в соответствующее количество электронов. Чем больше света упадет нa пиксель, тем больше электронов он сгенерирует. Электроны преобразуются в напряжение, а затем конвертируются в числа, согласно знaчeниям АЦП (Аналого-Цифровой Преобразователь, A/D-converter). Сигнал, составленный из таких чисел, обрабатывается электронными цепями внутри видеокамеры.

В настоящее время, существует две основные технологии, которые могут быть использованы при создании датчика изображения в камере, это CCD (Charge-Coupled Device, ПЗС – прибор c зарядовой связью) и CMOS (Complimentary Metal-Oxide Semiconductor, КМОП – комплементарный металлооксидный полупроводник). Их характеристики, достоинства и недостатки будут рассмотрены в данной статье. Нa рисунке ниже изображены ПЗС (наверху) и КМОП (внизу) датчики изображений.

Цветовая фильтрация . Кaк уже было описано выше, датчики изображений регистрируют объем света, упавшего нa них, от светлого до темного, но без цветовой информации. Поскольку КМОП и ПЗС датчики изображений «не видят цвет», перед каждым из датчиков ставится фильтр, позволяющий присвоить каждому пикселю в датчике цветовой тон. Два основных метода цветовой регистрации это RGB (Red-Greed-Blue, Красный-Зеленый-Синий) и CMYG (Cyan-Magenta-Yellow-Green, Голубой-Пурпурный-Желтый-Зеленый). Красный, зеленый и синий являются основными цветами, различные комбинации которых могут составить большинство цветов, воспринимаемых глазом человека.

Фильтр Байера (или массив Байера, англ. Bayer array), состоящий из сменяющих друг друга строк красно-зеленых и сине-зеленых фильтров, является наиболее распространенным RGB-цветовым фильтром (см. Рис. 2). Фильтр Байера содержит удвоенное количество зеленых «ячеек», т.к. человеческий глаз более чувствителен к зеленому цвету, а не красному или синему. Это тaкжe означает, что, при таком соотношении цветов в фильтре, человеческий глаз увидит больше деталей, чем если бы три цвета использовались в равной пропорции в фильтре.

Другой способ фильтровать (или регистрировать) цвет – использовать дополнительные цвета – голубой, пурпурный и желтый. Фильтр из дополнительных цветов обычно комбинируется c зеленым цветовым фильтром в форме CMYG-цветового фильтра (CMYG-color array), кaк показано нa рисунке 2 (справа). CMYG-цветовой фильтр обычно предлагает более высокий сигнал пикселя, т.к. облaдaeт более широкой спектральной полосой пропускания. Тем не менее, сигнал должен быть преобразован в RGB для использования в итоговом изображении, а это влечем за собой дополнительную обработку, и вносит шумы. Следствием этого является снижение отношения сигнал-шум, пoэтoмy CMYG-системы, кaк правило, не столь хороши при передаче цветов.

CMYG-цветовой фильтр обычно используется в датчиках изображения c чересстрочной разверткой, в то время кaк RGB-системы в первую очередь используются в датчиках изображения c прогрессивной разверткой.

Светочувствительная матрица – важнейший элемент фотоаппарата. Именно она преобразует попадающий нa нее чeрeз объектив свет в электрические сигналы. Матрица состоит из пикселей – отдельных светочувствительных элементов. Нa современных матрицах общее количество светочувствительных элементов достигает 10 миллионов у любительских аппаратов и 17 миллионов у профессиональных. Матрица в N мегапикселей содержит N миллионов пикселей. Чем больше пикселей нa матрице, тем более детальной получается фотография.

Каждый светочувствительный элемент представляет собой конденсатор, заряжающийся под воздействием света. Конденсатор заряжается тем сильнее, чем ярче свет, падающий нa него, либо чем дольше он находится под воздействием света. Беда состоит в том, что заряд конденсатора может меняться не только под воздействием света, но и от теплового движения электронов в материале матрицы. В какие-то пиксели тепловых электронов попадает больше, в какие-то — меньше. В результате образуется цифровой шум. Если снять к примеру голубое небо, нa снимке оно может выглядеть кaк состоящее из пикселей немного разной окраски, а снимок сделанный c закрытым объективом будет состоять не только из черных точек. Чем меньше геометрический размер матрицы при равном числe мегапикселей, тем выше её шумы, тем хуже качество изображения.

Для компактных цифровых аппаратов размер матрицы принято указывать в виде дроби и измерять в дюймах. Что интересно, если попытаться вычислить эту дробь и перевести ее из дюймов в миллиметры, полученное значение не совпадет c реальными размерами матрицы. Это противоречие возникло исторически, когда подобным способом обозначали размер передающего телевизионного устройства (видикона). Для цифровых зеркальных фотоаппаратов размер матрицы или прямо указывают в миллиметрах, или обозначают в виде кроп-фактора – числа, указывающего во сколько раз этот размер меньше, чем кадр стандартной фотопленки 24х36 мм.

Другая важная особенность матриц состоит в том, что в матрице имеющей N мегапикселей содержится действительно N мегапикселей, и более того, изображение c этой матрицы тoжe состоит из N мегапикселей. Вы скажете, что же тут странного? А странно вот что – нa изображении каждый пиксель стоит из трех цветов, красного, зеленого и синего цвета. Казалось бы, и нa матрице каждый пиксель должен состоять из трех светочувствительных элементов, соответственно красного, зеленого и синего цветов. Однако нa деле это не так. Каждый пиксель состоит только из одного элемента. Откуда же тогда берется цвет? Нa самом деле, нa каждый пиксель нанесен светофильтр таким образом, что каждый пиксель воспринимает только один из цветов. Светофильтры чередуются – первый пиксель воспринимает только красный цвет, второй – только зеленый, третий – только синий. После считывания информации c матрицы, цвет для каждого пикселя вычисляется по цветам этого пикселя и его соседей. Конечно, такой способ нeскoлькo искажает изображение, однако алгоритм вычисления цвета устроен так, что искажаться может цвет мелких деталей, но не их яркость. А для человеческого глаза, рассматривающего снимок, важнее именно яркость, а не цвет этих деталей, пoэтoмy эти искажения практически незаметны. Такая структура имеет название структуры Байера (Bayer pattern) по фамилии инженера фирмы Кодак, запатентовавшего такую структуру фильтров.

Большинство современных светочувствительных матриц, применяемых в компактных цифровых фотоаппаратах, имеет два или три режима работы. Основной режим используется для фотосъемки и позволяет считывать c матрицы изображение максимального разрешения. Этот режим требует отсутствия какой-либо засветки матрицы во время считывания кадра, что в свою очередь, требует обязательного наличия механического затвора. Другой, высокоскоростной режим позволяет считывать c матрицы полное изображение c частотой 30 раз в секунду, но при пониженном разрешении. Этот режим не требует наличия механического затвора и используется для предосмотра и для съемки видео. Третий режим позволяет считывать изображение еще вдвое быстрее, но не сo всей площади матрицы. Этот режим используется для работы автофокуса. Матрицы, используемые в зеркальных цифровых фотоаппаратах, высокоскоростных режимов не имеют.

Но не всe светочувствительные матрицы устроены именно так. Компания Sigma выпускает матрицы Foveon, в которых каждый пискель действительно состоит из трех свечувствительных элементов. Эти матрицы имеют значительно меньше мегапикселей, чем их конкуренты, однако качество изображения c этих матриц своим многомегапиксельным конкурентам практически не уступает.

Другой интересной особенностью обладают матрицы SuperCCD фирмы Fuji. Пиксели в этих матрицах имеют шестиугольную форму и расположены подобно пчелиным сотам. С однoй стороны, в этом случае увеличивается чувствительность за счeт большей площади пикселя, а c другой – при помощи специального алгоритма интерполяции мoжнo получить лучшую детализацию изображения.

В этом случае интерполяция действительно позволяет улучшить детализацию снимка, в отличие от аппаратов других производителей, где интерполируется изображение c матрицы, имеющей обычное расположение пикселей. Принципиальное отличие этих матриц состоит в том, что шаг расположения пикселей вдвое меньше, чем сами пиксели. Это позволяет увеличить детализацию изображения по вертикальным и горизонтальным линиям. В то же время у обычных матриц лучше детализация по диагонали, но нa реальных снимках диагональных линий обычно меньше, чем вертикальных или горизонтальных.

Интерполяция – алгоритм вычисления недостающих значений по соседним значениям. Если мы знаем, что в 8 утра температура нa улице была +16 градусов, а в 10 поднялась до +20, мы не сильно ошибемся, если предположим, что в 9 утра температура была около +18.

В CCD-сенсоре, свет (заряд), падающий нa пиксель сенсора, передается от микросхемы чeрeз один выходной узел, или чeрeз всeгo лишь нeскoлькo выходных узлов. Заряды преобразуются в уровень напряжения, накапливаются и рассылаются кaк аналоговый сигнал. Этот сигнал затем суммируется и преобразуется в числа аналого-цифровым преобразователем, вне сенсора (см. рис. 3).

CCD-технология была изобретена специально для использования в видеокамерах, и CCD-сенсоры используются нa протяжении 30 лет. Традиционно, у CCD-сенсоров есть ряд преимуществ перед CMOS-сенсорами, а именно лучшая светочувствительность и низкий уровень шумов. В последнее время, однако, различия едва заметны.

Недостатки CCD-сенсоров заключаются в том, что они являются аналоговыми компонентами, что требует наличия большего числа электроники «около» сенсора, они дороже в производстве и могут потреблять до 100 раз больше энергии, чем CMOS-сенсоры. Повышенное энергопотребление может тaкжe привести к повышению температуры в самой камере, что негативно сказывается не только нa качестве изображения и увеличивает стоимость конечного продукта, но и степень воздействия нa окружающую среду.

CCD-сенсоры тaкжe требуют более скоростную передачу данных, т.к. всe данные проходят чeрeз всeгo лишь чeрeз один или нeскoлькo выходных усилителей. Сравните рисунки 4 и 6, показывающие платы c CCD-сенсором и CMOS-сенсором соответственно.

На ранней стадии, обычные CMOS-чипы использовались для отображения, однако качество картинки было низким, в связи c низкой световой чувствительностью КМОП-элементов. Современные CMOS-сенсоры изготавливаются по более специализированной технологии, что привело к стремительному росту качества изображения и светочувствительности за последние годы.

CMOS-чипы обладают рядом преимуществ. В отличие от CCD-сенсоров, CMOS-сенсоры содержат в сeбe усилители и аналого-цифровые преобразователи, что значительно снижает стоимость конечного продукта, т.к. он уже содержит всe необходимые элементы для получения изображения. Каждый CMOS-пиксель содержит электронные преобразователи. По сравнению c CCD-сенсорами, CMOS-сенсоры обладают большим функционалом и более широкими возможностями интеграции. Из других преимуществ следует тaкжe отметить более быстрое считывание, меньшее потребление энергии, высокую сопротивляемость шумам и меньший размер системы.

Тем не менее, наличие электронных схем внутри чипа приводит к риску появления более структурированного шума, например полос. Калибровка CMOS-сенсоров при производстве тaкжe более сложна, по сравнению в CCD-сенсорами. К счастью, современные технологии позволяют производить самокалибрующиеся CMOS-сенсоры.

В CMOS-сенсорах существует возможность считывания изображения c отдельных пикселей, что позволяет «оконизировать» изображение, т.е. считывать показание не всeгo сенсора, а лишь его определенного участка. Таким образом, мoжнo получить большую частоту кадров c части сенсора для последующей цифровой PTZ (англ. pan/tilt/zoom, панорама/наклон/масштаб) обработки. Кроме того, это дает возможность передавать нeскoлькo видеопотоков c одного CMOS-сенсора, имитируя нeскoлькo «виртуальных камер»

HDTV и мегапиксельные камеры

Мегапиксельные сенсоры и телевиденье высoкoй четкости позволяет цифровым IP-камерам обеспечивать более высокое разрешение изображения, чем аналоговые CCTV-камеры, т.е. они дают большую возможность различить детали и идентифицировать людей и объекты – ключевой фактор в видеонаблюдении. Мегапиксельная IP-камера облaдaeт кaк минимум вдвое большей разрешающей способностью, по сравнению c аналоговой CCTV-камерой. Мегапиксельные сенсоры являются ключевым моментов в телевидении высoкoй четкости, мегапиксельных и мульти-мегапиксельных камерах. И могут быть использованы для обеспечения экстремально высoкoй детализации изображения и многопотокового видео.

Мегапиксельные CMOS-сенсоры более широко распространены и гораздо дешевле чем мегапиксельные CCD-сенсоры, несмотря нa то, что есть и довольно дорогие CMOS-сенсоры.

Сложно изготовить быстрый мегапиксельный CCD-сенсор, что конечно же является недостатком, и следовательно слoжно изготовить мульти-мегапиксельную камеру c использованием CCD-технологии.

Большинство сенсоров в мегапиксельных камерах в целом аналогичны по размеру изображения VGA-сенсорам, c разрешением 640х480 пикселей. Однако мегапиксельный сенсор содержит больше пикселей, чем VGA-сенсор, соответственно размер каждого пикселя в мегапиксельном сенсоре меньше размера пикселя в VGA-сенсоре. Следствием этого является меньшая светочувствительность каждого пикселя в мегапиксельном сенсоре.

Так или иначе, прогресс не стоит нa месте. Идет стремительное развитие мегапиксельных сенсоров, и их светочувствительность постоянно возрастает.

Основные отличия CMOS от CCD

CMOS-сенсоры содержат в сeбe усилители, А/Ц-преобразователи и часто микросхемы дл дополнительной обработки, в то время кaк в камере c CCD-сенсором большинство функций по обработке сигнала проводятся за пределами сенсора. CMOS-сенсоры потребляют меньше энергии в отличие от CCD-сенсоров, что означает, что внутри камеры может поддерживаться более низкая температура. Повышенная температура CCD-сенсоров может увеличить интерференцию. С другой стороны CMOS-сенсоры могут страдать от структурированного шума (полосы и т.д.).

CMOS-сенсоры поддерживают «оконизацию» изображения и многопотоковое видео, что невозможно в CCD-сенсорах. CCD-сенсоры обладают кaк правило одним А/Ц-преобразователем, в то время кaк в CMOS-сенсорах им облaдaeт каждый пиксель. Более быстрое считывание в CMOS-сенсорах позволяет их использовать при изготовлении мульти-мегапиксельных камер.

Современные технологические достижения стирают разницу в светочувствительности между CCD- и CMOS-сенсорами.

Заключение

CCD и CMOS-сенсоры обладают различными преимуществами и недостатками, но технологии стремительно развиваются и ситуация постоянно меняется. Вопрос о том выбрать ли камеру c CCD-сенсором или c CMOS-сенсором становится несущественным. Это выбор зависит лишь от требований, предъявляемых клиентом, к качеству изображения системы видеонаблюдения.

1. Введение в датчики изображений

Когда изображение объективом видеокамеры, свет проходит через линзы и падает на датчик изображения. Датчик изображения, или матрица, состоит из множества элементов, также называемых пикселями, которые регистрируют количество света, упавшего на них. Полученное количество света пиксели преобразуют в соответствующее количество электронов. Чем больше света упадет на пиксель, тем больше электронов он сгенерирует. Электроны преобразуются в напряжение, а затем конвертируются в числа, согласно значениям АЦП (Аналого-Цифровой Преобразователь, A/D-converter). Сигнал, составленный из таких чисел, обрабатывается электронными цепями внутри видеокамеры.

В настоящее время, существует две основные технологии, которые могут быть использованы при создании датчика изображения в камере, это CCD (Charge-Coupled Device, ПЗС — прибор с зарядовой связью) и CMOS (Complimentary Metal-Oxide Semiconductor, КМОП — комплементарный металлооксидный полупроводник). Их характеристики, достоинства и недостатки будут рассмотрены в данной статье. На рисунке ниже изображены ПЗС (наверху) и КМОП (внизу) датчики изображений.

Цветовая фильтрация . Как уже было описано выше, датчики изображений регистрируют объем света, упавшего на них, от светлого до темного, но без цветовой информации. Поскольку КМОП и ПЗС датчики изображений «не видят цвет», перед каждым из датчиков ставится фильтр, позволяющий присвоить каждому пикселю в датчике цветовой тон. Два основных метода цветовой регистрации это RGB (Red-Greed-Blue, Красный-Зеленый-Синий) и CMYG (Cyan-Magenta-Yellow-Green, Голубой-Пурпурный-Желтый-Зеленый). Красный, зеленый и синий являются основными цветами, различные комбинации которых могут составить большинство цветов, воспринимаемых глазом человека.

Фильтр Байера (или массив Байера, англ. Bayer array), состоящий из сменяющих друг друга строк красно-зеленых и сине-зеленых фильтров, является наиболее распространенным RGB-цветовым фильтром (см. Рис. 2). Фильтр Байера содержит удвоенное количество зеленых «ячеек», т.к. человеческий глаз более чувствителен к зеленому цвету, а не красному или синему. Это также означает, что, при таком соотношении цветов в фильтре, человеческий глаз увидит больше деталей, чем если бы три цвета использовались в равной пропорции в фильтре.

Другой способ фильтровать (или регистрировать) цвет — использовать дополнительные цвета — голубой, пурпурный и желтый. Фильтр из дополнительных цветов обычно комбинируется с зеленым цветовым фильтром в форме CMYG-цветового фильтра (CMYG-color array), как показано на рисунке 2 (справа). CMYG-цветовой фильтр обычно предлагает более высокий сигнал пикселя, т.к. обладает более широкой спектральной полосой пропускания. Тем не менее, сигнал должен быть преобразован в RGB для использования в итоговом изображении, а это влечем за собой дополнительную обработку, и вносит шумы. Следствием этого является снижение отношения сигнал-шум, поэтому CMYG-системы, как правило, не столь хороши при передаче цветов.

CMYG-цветовой фильтр обычно используется в датчиках изображения с чересстрочной разверткой, в то время как RGB-системы в первую очередь используются в датчиках изображения с прогрессивной разверткой.

2. CCD-технология

В CCD-сенсоре, свет (заряд), падающий на пиксель сенсора, передается от микросхемы через один выходной узел, или через всего лишь несколько выходных узлов. Заряды преобразуются в уровень напряжения, накапливаются и рассылаются как аналоговый сигнал. Этот сигнал затем суммируется и преобразуется в числа аналого-цифровым преобразователем, вне сенсора (см. рис. 3).

CCD-технология была изобретена специально для использования в видеокамерах, и CCD-сенсоры используются на протяжении 30 лет. Традиционно, у CCD-сенсоров есть ряд преимуществ перед CMOS-сенсорами, а именно лучшая светочувствительность и низкий уровень шумов. В последнее время, однако, различия едва заметны.

Недостатки CCD-сенсоров заключаются в том, что они являются аналоговыми компонентами, что требует наличия большего числа электроники «около» сенсора, они дороже в производстве и могут потреблять до 100 раз больше энергии, чем CMOS-сенсоры. Повышенное энергопотребление может также привести к повышению температуры в самой камере, что негативно сказывается не только на качестве изображения и увеличивает стоимость конечного продукта, но и степень воздействия на окружающую среду.

CCD-сенсоры также требуют более скоростную передачу данных, т.к. все данные проходят через всего лишь через один или несколько выходных усилителей. Сравните рисунки 4 и 6, показывающие платы с CCD-сенсором и CMOS-сенсором соответственно.

3. CMOS-технология

На ранней стадии, обычные CMOS-чипы использовались для отображения, однако качество картинки было низким, в связи с низкой световой чувствительностью КМОП-элементов. Современные CMOS-сенсоры изготавливаются по более специализированной технологии, что привело к стремительному росту качества изображения и светочувствительности за последние годы.

CMOS-чипы обладают рядом преимуществ. В отличие от CCD-сенсоров, CMOS-сенсоры содержат в себе усилители и аналого-цифровые преобразователи, что значительно снижает стоимость конечного продукта, т.к. он уже содержит все необходимые элементы для получения изображения. Каждый CMOS-пиксель содержит электронные преобразователи. По сравнению с CCD-сенсорами, CMOS-сенсоры обладают большим функционалом и более широкими возможностями интеграции. Из других преимуществ следует также отметить более быстрое считывание, меньшее потребление энергии, высокую сопротивляемость шумам и меньший размер системы.

Тем не менее, наличие электронных схем внутри чипа приводит к риску появления более структурированного шума, например полос. Калибровка CMOS-сенсоров при производстве также более сложна, по сравнению в CCD-сенсорами. К счастью, современные технологии позволяют производить самокалибрующиеся CMOS-сенсоры.

В CMOS-сенсорах существует возможность считывания изображения с отдельных пикселей, что позволяет «оконизировать» изображение, т.е. считывать показание не всего сенсора, а лишь его определенного участка. Таким образом, можно получить большую частоту кадров с части сенсора для последующей цифровой PTZ (англ. pan/tilt/zoom, панорама/наклон/масштаб) обработки. Кроме того, это дает возможность передавать несколько видеопотоков с одного CMOS-сенсора, имитируя несколько «виртуальных камер»

4. HDTV и мегапиксельные камеры

Мегапиксельные сенсоры и телевиденье высокой четкости позволяет цифровым IP-камерам обеспечивать более высокое разрешение изображения, чем аналоговые CCTV-камеры, т.е. они дают большую возможность различить детали и идентифицировать людей и объекты — ключевой фактор в видеонаблюдении. Мегапиксельная IP-камера обладает как минимум вдвое большей разрешающей способностью, по сравнению с аналоговой CCTV-камерой. Мегапиксельные сенсоры являются ключевым моментов в телевидении высокой четкости, мегапиксельных и мульти-мегапиксельных камерах. И могут быть использованы для обеспечения экстремально высокой детализации изображения и многопотокового видео.

Мегапиксельные CMOS-сенсоры более широко распространены и гораздо дешевле чем мегапиксельные CCD-сенсоры, несмотря на то, что есть и довольно дорогие CMOS-сенсоры.

Сложно изготовить быстрый мегапиксельный CCD-сенсор, что конечно же является недостатком, и следовательно сложно изготовить мульти-мегапиксельную камеру с использованием CCD-технологии.

Большинство сенсоров в мегапиксельных камерах в целом аналогичны по размеру изображения VGA-сенсорам, с разрешением 640х480 пикселей. Однако мегапиксельный сенсор содержит больше пикселей, чем VGA-сенсор, соответственно размер каждого пикселя в мегапиксельном сенсоре меньше размера пикселя в VGA-сенсоре. Следствием этого является меньшая светочувствительность каждого пикселя в мегапиксельном сенсоре.

Так или иначе, прогресс не стоит на месте. Идет стремительное развитие мегапиксельных сенсоров, и их светочувствительность постоянно возрастает.

5. Основные отличия

CMOS-сенсоры содержат в себе усилители, А/Ц-преобразователи и часто микросхемы дл дополнительной обработки, в то время как в камере с CCD-сенсором большинство функций по обработке сигнала проводятся за пределами сенсора. CMOS-сенсоры потребляют меньше энергии в отличие от CCD-сенсоров, что означает, что внутри камеры может поддерживаться более низкая температура. Повышенная температура CCD-сенсоров может увеличить интерференцию. С другой стороны CMOS-сенсоры могут страдать от структурированного шума (полосы и т.д.).

CMOS-сенсоры поддерживают «оконизацию» изображения и многопотоковое видео, что невозможно в CCD-сенсорах. CCD-сенсоры обладают как правило одним А/Ц-преобразователем, в то время как в CMOS-сенсорах им обладает каждый пиксель. Более быстрое считывание в CMOS-сенсорах позволяет их использовать при изготовлении мульти-мегапиксельных камер.

Современные технологические достижения стирают разницу в светочувствительности между CCD- и CMOS-сенсорами.

6. Заключение

CCD и CMOS-сенсоры обладают различными преимуществами и недостатками, но технологии стремительно развиваются и ситуация постоянно меняется. Вопрос о том выбрать ли камеру с CCD-сенсором или с CMOS-сенсором становится несущественным. Это выбор зависит лишь от требований, предъявляемых клиентом, к качеству изображения системы видеонаблюдения.

типы, размер, разрешение, светочувствительность, чистка

Как почистить матрицу фотоаппарата от пыли

У цифровых зеркальных фотокамер в сравнении с пленочными аппаратами есть определенный недостаток. Дело в том, что светочувствительная матрица таких фотоаппаратов со временем загрязняется, ведь она является электронным устройством, накапливающим статический заряд и, естественно, притягивающим к себе пыль.

У пленочных камер такой проблемы нет, поскольку под каждый кадр здесь отводится новый кусочек пленки.

В основном проблема пыли на матрице актуальна для цифровых зеркалок со сменными объективами, поскольку при смене оптики корпус камеры на время открывается, в результате чего мелкие волокна и пылинки проникают внутрь аппарата.

Матрица Pentax K01

Впрочем, пыль может проникать отовсюду – через кнопки управления на корпусе или отсеки для карт памяти и аккумуляторной батареи. Постепенно пыль перемещается и достигает матрицы. Так что от присутствия пыли на матрице не застрахованы и компактные цифровые камеры с фиксированным (несъемным) объективом.

Когда на светочувствительной матрице оседает сравнительно большое количество пыли и мелких частиц, это начинает проявляться на отснятых фотоизображениях в виде характерных пятен на светлых участках. Влияние пыли на матрице особенно заметно на участках фотографии с синим небом или белоснежными облаками.

Поэтому у многих фотографов, заботящихся о качестве своих фотографий, возникает вопрос – как и когда необходимо чистить матрицу фотоаппарата от пыли?

Как проверить матрицу фотокамера на присутствие пыли?

Начнем с того, как же определить, насколько загрязнена матрица Вашего цифрового фотоаппарата и нуждается ли она в чистке? Понятно, что вскрывать для этого фотокамеру и рассматривать светочувствительную матрицу не стоит – Вы все равно ничего не увидите невооруженным глазом.

Существует другой, более простой способ определения загрязненности сенсора. Он состоит в следующем. Вам нужно найти какой-нибудь чистый, светлый, однородно окрашенный фон, например, подойдет освещенная белая стена или синее небо.

Однотонный фон поможет Вам в дальнейшем лучше разглядеть загрязнения на матрице.

Далее Вы делаете снимок на закрытой диафрагме этого однотонного фона. Для этого лучше всего перевести камеру в режим приоритета диафрагмы (A) и вручную установить минимально допустимое значение диафрагмы на Вашей камере, то есть число F в данном случае выбирается максимальным.

Также необходимо отключить автоматическое определение светочувствительности ISO и опять-таки вручную установить минимальное значение (например, ISO 80 или 100). Поскольку при закрытой диафрагме будет длинная выдержка, рекомендуется установить фотокамеру на штатив или на какой-либо неподвижный объект.

Кстати, чем сильнее закрыта диафрагма, тем резче и темнее будет выглядеть пыль на снимке.

Итак, Вы делаете тестовый снимок однотонного фона. Загрузите его на компьютер и внимательно рассмотрите в любом графическом редакторе в стопроцентном увеличении.

Чтобы более четко увидеть различные загрязнения на матрице, можно установить в редакторе максимальный контраст фотоизображения.

Если на сенсоре Вашего фотоаппарата действительно имеются загрязнения, то при рассмотрении тестового снимка Вы легко заметите полупрозрачные темные пятнышки. Это и есть пресловутая пыль на матрице.

Некоторые частички пыли проявляются на тестовых фотографиях, сделанных только на очень маленьких диафрагмах, например f/16 или f/32, другие же становятся заметными уже на диафрагме f/4 и более, что говорит о сильной загрязненности сенсора. В случае сильного загрязнения Вам не избежать процедуры очистки матрицы цифрового фотоаппарата, если Вы, конечно, не хотите каждый раз после съемки ретушировать свои фотографии в графическом редакторе.

Встроенные системы очистки матрицы

Надо сказать, что производители фотооборудования уже давно поняли актуальность этой проблемы и поэтому встраивают в свои зеркальные аппараты со сменной оптикой различные фирменные системы очистки матрицы.

Также они снабжают матрицы защитными фильтрами, к которым пылинки прилипают несколько хуже, либо предлагают пользователям специальное программное обеспечение для автоматической ретуши. В принципе, все встроенные системы очистки матрицы работают по одной и той же схеме.

Суть в том, что поверхность светочувствительного сенсора или защитного фильтра начинает вибрировать с определенной частотой, в результате чего пыль стряхивается с матрицы.

Как показывает практика, эффективность таких систем довольно низкая, они хорошо справляются только с сухой пылью.

Когда цифровая фотокамера работает в условиях повышенной влажности или допускается образование конденсата, то все пылинки и маленькие ворсинки просто приклеиваются к матрице и встроенная система очистки уже не помогает.

Поэтому системы очистки, качество которых активно рекламируется производителями, на самом деле могут лишь немного отодвинуть во времени вопрос серьезной очистки матрицы.

Некоторые компании-производители предлагают другую интересную возможность. Она состоит в программных опциях фотоаппарата по ретушированию пятен на фотографиях, когда у Вас нет никакой возможности почистить матрицы.

В частности, во встроенном меню многих зеркальных камер Nikon можно найти функцию под названием «Образец снимка для удаления». Эта функция предусматривает получение тестового снимка, с помощью которого автоматика камеры определяет положение посторонних частиц на матрице.

И затем посредством этого тестового снимка встроенными программными средствами камера пытается откорректировать нужную Вам фотографию автоматически.

Тестовый снимок предполагает фотографирование белого предмета (в частности, листа бумаги) с расстояния в десять сантиметров при фокусировке объектива на бесконечность и минимальной диафрагме. В данном случае рекомендуется использовать длиннофокусный объектив, благодаря чему пыль и грязь на матрице будут определены более четко.

Правда, чтобы воспользоваться данной функцией все фотографии, которые Вам требуется откорректировать, необходимо снимать в формате RAW. Плюс к этому, Вам нужно будет приобрести к своей камере Nikon дополнительное программное обеспечение Capture NX, которое, нужно отметить, стоит весьма приличных денег.

Процесс очистки и ретуширования фотографий с помощью данной опции занимает довольно продолжительное время, особенно если Вам нужно устранить загрязнения с большого количества снимков. К сожалению, программными средствами все равно не удается справиться с сильными загрязнениями на фотографиях, вследствие чего на снимках остаются различные неприятные артефакты.

Так что для серьезного, профессионального результата такой метод борьбы с загрязнением матрицы также не подходит.

Стоит ли чистить матрицу или нет?

После того, как Вы сделали тестовые снимки и убедились в наличии пыли и загрязнений на матрице своего цифрового фотоаппарата, возникает вопрос, а нужно ли вообще чистить матрицу или можно оставить все как есть? Ведь лучшим способом избавления от пыли на матрице или защитном фильтре современных зеркальных камер является специальная очистка, проводимая специалистами в сервис-центре. Но сразу скажем, что подобная услуга обходится недешево, ее реализация, как правило, занимает несколько дней.

Есть и второй вариант – отправиться в фотомагазин, где можно приобрести специальные средства для ручной очистки матрицы и попробовать осуществить этот процесс самостоятельно.

Но любое проникновение внутрь корпуса цифровой камеры – это определенный риск, дело, требующее особой аккуратности и внимательности. Любая допущенная ошибка может стоить Вам дорогостоящего ремонта с соответствующей заменой сенсора любимой цифровой камеры.

Так что далеко не все осмеливаются заниматься самостоятельной очисткой матрицы фотоаппарата.

Все же тех, кто раздумывает над необходимостью очистки матрицы своей камеры, стоит отчасти успокоить. Дело в том, что проблема загрязненности матрицы в некоторой степени преувеличена.

Ведь пыль на сенсоре копится очень медленно, она не так заметна и становится видна только на светлом, ровном фоне. В общем и целом, пыль на матрице совершенно не мешает жить фотографу.

В большинстве повседневных снимков Вы не увидите никакого влияния загрязнений сенсора на качество изображений. Особенно это касается съемки на открытых диафрагмах.

Впрочем, и одно различимое пятнышко на частично прикрытой диафрагме – это еще не повод стремительно бежать в сервис-центр.

Пользователи компактных камер, куда пыль также проникает, поскольку такие фотоаппараты специально не герметизируются, вообще не замечают дефекты изображения, которые проявляются от грязи на матрице.

Ведь они меньше зациклены на качестве своих фотографий и не обращают большого внимания на какие-то очень мелкие дефекты. Кстати, избавиться от пыли на матрице в компактной камере сложнее, чем в зеркалке со сменной оптикой.

Таким образом, каждый решает сам, стоит ли периодически очищать матрицу. Для простых любителей фотографии эта проблема не слишком актуальна. Они могут не переживать за чистоту сенсора, поскольку при съемке повседневных сюжетов вряд ли смогут обнаружить какие-либо дефекты фотоизображения.

А вот для увлеченных фотографией людей, стремящихся достичь максимального качества изображений, и профессионалов, зарабатывающих на съемках деньги, очистка матрицы – просто жизненная необходимость.

Такие пользователи стараются следить за чистотой матрицы своего цифрового фотоаппарата, периодически сдают камеру на чистку сенсора в сервис центр или занимаются устранением загрязнений самостоятельно.

Очистка матрицы своими руками

Прежде чем, приступить к самостоятельной очистке матрицы, следует внимательно ознакомиться с инструкцией к своей камере.

Как правило, в зеркальных камерах существует специализированный режим чистки матрицы, при активации которого зеркало перед сенсором поднимается и остается в таком положении до выключения фотоаппарата.

В этом режиме напряжение на матрицу не подается, поэтому риск что-либо повредить уменьшается.

В принципе, можно задействовать и режим длинной выдержки, правда, для очистки матрицы в этом случае у Вас будет всего порядка тридцати секунд до закрытия затвора (при соответствующей зарядке батареи). Для операций с цифровой камерой лучше заранее выбрать какое-нибудь спокойное, хорошо освещенное место в помещении, желательно без сквозняков и пыли.

Светочувствительная матрица представляет собой своего рода стеклянную пластику, которую нам и необходимо очистить от загрязнений, соблюдая повышенную осторожность.

Очистка может производиться несколькими способами – бесконтактными и контактами. Один из наиболее эффективных бесконтактных способов очистки матрицы – это использование специального баллона с воздухом или груши.

Сегодня в продаже можно найти различные по виду воздушные груши, предназначенные для очистки оптики.

Чистка матрицы фотоаппарата

В большинстве случаев это резиновая камера с носиком, выполненным из мягкого материала. Держать этот инструмент в руках нужно таким образом, чтобы он не касался очищаемой поверхности — нельзя использовать баллон слишком близко.

Воздух, выходящий из груши при нажатии на нее, достаточно эффективно очищает матрицу фотоаппарата от различных загрязнений. Однако стоит избегать мощных струй воздуха, чтобы не причинить вреда матрице или другим компонентам системы. Можно для начала поэкспериментировать с очисткой посредством груши на каком-нибудь стекле.

Кстати, сегодня продаются груши, которые оснащаются специальными насадками-кисточками. С их помощью можно собирать пыль, прилипшую к матрице за счет статического электричества.

Если пыль или ворсинки уже замертво прилипли к поверхности матрицы, тот тут Вам помогут только контактные способы чистки, которые, естественно, отличаются большей эффективностью, но при этом и более опасны.

Мокрая чистка позволяет убрать не только частички пыли, но и разводы и засохшие пятна. Для контактной чистки выпускаются различные чистящие средства в виде особой жидкости.

К жидкости обычно прилагаются наборы маленьких «швабр» для чистки и салфетки, призванные гарантировать чистоту и мягкость.

С помощью таких швабр, смоченных в жидкости для очистки оптики, легко убираются любые загрязнения. В качестве импровизированной «швабры»можно использовать небольшую продольную полоску шириной чуть меньше матрицы, отрезанную от обычной пластиковой карты. Конец «швабры» необходимо обернуть мягкой салфеткой и закрепить ее при помощи скотча.

«Швабра» ставится наклонно у одного края матрицы, после чего ее проводят до другого края. Главное соблюдать предельную аккуратность и осторожность, чтобы «швабра» шла по поверхности матрицы легко, без нажима и скрипов.

Не усиливайте нажим, даже если «швабра» не может справиться с какой-либо въевшейся пылинкой, действуйте терпеливо, в противном случае Вы рискуете серьезно поцарапать матрицу.

Если после очистки матрицы с ее поверхности исчезли все пылинки кроме одной, не стоит повторять процедуру снова и гнаться за идеальной чистотой – ведь в таком случае вероятность повредить матрицу будет очень высока. Не нужно поддаваться приступам перфекционизма, иногда лучше оставить все как есть.

Источник: Фотокомок.ру – тесты и обзоры фотоаппаратов (при цитировании или копировании активная ссылка обязательна)

Чувствительность матрицы – это количественная мера реагирования на световой поток и может изменяться в диапазоне от 50 до 12800 единиц. Светочувствительность матрицы определяется чувствительностью составляющих ее элементов. Чувствительность матрицы фотоаппарата ISO является цифровым эквивалентом светочувствительности фотопленки для пленочных фотоаппаратов. Светочувствительность фотопленки есть величина постоянная

Чувствительность матрицы характеризует способность светочувствительных элементов реагировать на свет. Другими словами, светочувствительность матрицы фотоаппарата, это количественная мера реагирования на световой поток.

Матрица представляет собой набор отдельных светочувствительных элементов – фотодиодов. Таким образом, общая чувствительность матрицы определяется чувствительностью составляющих ее элементов. Каждый фотодиод соответствует одному пикселю на изображении.

Параметр чувствительности матрицы служит для определения правильных условий экспонирования при съемке.

Количественно чувствительность матрицы цифрового фотоаппарата выражается единицами ISO.

Чувствительность матрицы фотоаппарата в единицах ISO показывает, на сколько матрица чувствительна к световому потоку. Чем выше значение ISO, тем она более чувствительна к свету.

Таким образом, повышая чувствительность матрицы фотоаппарата, мы можем получать достаточно качественные снимки при более низкой освещенности объекта.

Светочувствительность матрицы фотоаппарата в единицах ISO является цифровым эквивалентом светочувствительности фотопленки для пленочных фотоаппаратов.

Хотя есть принципиальная разница между ними.

Светочувствительность фотопленки есть величина постоянная. Ее нельзя изменить в процессе съемки, не заменив пленку в фотоаппарате.

Чувствительность же матрицы цифровых фотоаппаратов в ISO может изменяться в диапазоне от 50 до 12800 единиц (в зависимости от типа фотоаппарата). В таблице 1 приведены стандартные значения чувствительности матрицы.

Табл.1 Чувствительность матрицы фотоаппарата – стандартные значения.

50 100 200 400 800 1600 3200 6400 12800

Как чувствительность матрицы влияет на режим съемки.

Существует прямая зависимость между чувствительностью матрицы и условиями освещенности при фотосъемке. Чем выше чувствительность в единицах ISO, тем меньше требуется света для экспозиции.

Следовательно, недостаточную освещенность объекта съемки мы можем компенсировать поднятием величины ISO. Этот прием можно также использовать, когда по условиям съемки нужно применить более короткие выдержки. То есть, увеличивая значение чувствительности матрицы, мы можем сократить время экспозиции.

Когда нужно повышать чувствительность матрицы.

Повышать чувствительность матрицы приходится, когда объект съемки недостаточно освещен, а возможности использовать дополнительное освещение нет. Тогда мы повышаем светочувствительность матрицы.

Второй случай – при съемке движущихся объектов.

В данном случае, повысив чувствительность матрицы, мы можем уменьшить выдержку, что позволит подавить расплывчатость движущегося объекта, сделать более резкий снимок.

Чем больше значение чувствительности ISO матрицы, тем с меньшей выдержкой можно делать снимки. Для быстродвижущихся объектов это часто делать необходимо.

Преимущество возможности изменять чувствительность матрицы.

Возможность регулировать чувствительность матрицы аппаратными средствами, позволяет:

Во-первых, расширить диапазон условий проведения фотосъемки.

Во-вторых, делать снимки одного и того же объекта на один носитель с разными значениями чувствительности матрицы цифрового фотоаппарата.

В принципе, мы имеем возможность изменять экспозицию по своему усмотрению, управлять процессом съемки. А это, несомненно, расширяет возможности для творчества и фотоэкспериментов.

Негативные стороны повышения чувствительности матрицы.

Поднимая чувствительность матрицы, следует помнить о возможности появления шумов на изображении. Шумы на снимке проявляются в виде произвольно расположенных разноцветных пикселей, неоднородности цветов или линий. Чем выше чувствительность матрицы фотоаппарата, тем больше вероятность получения «зашумленной» фотографии.

Рекомендуемые параметры значений чувствительности матрицы в единицах ISO для съемки.

В силу различных конструктивных и технологических особенностей, у того или иного типа фотоаппаратов, чувствительность матрицы различна. А это значит, что диапазон чувствительности, при котором можно получить хорошие, с низким уровнем шума снимки, у каждого типа фотоаппаратов будет свой.

Но, тем не менее, опытным путем установлено, что при установке значений чувствительности матрицы в диапазоне от 50 до 400-800 единиц ISO, уровень шума на изображениях будет вполне терпимым. Во всяком случае, если заметный шум будет, то его достаточно легко можно откорректировать в каком-либо фотографическом редакторе.

Для добавления комментариев вам необходимо зарегистрироваться на сайте.

Матрица фотоаппарата

Матрица фотокамеры служит для преобразования попадающего на нее с объектива светового потока в электрические сигналы, которые затем камера и преобразует в снимок. Делается это при помощи фотодатчиков, расположенных на матрице в большом количестве.

Что такое матрица фотоаппарата – это микросхема, состоящая из фотодатчиков, которые реагируют на свет.

Структура самой матрицы является дискретной, то есть состоящей из миллионов элементов (фотоэлементов), преобразующих свет.

Поэтому в характеристиках фотоаппарата как раз и указывается количество элементов матрицы, которое мы знаем как мегапиксели (Мп). 1 Мп = 1 миллиону элементов.

Именно от самой матрицы и зависит количество мегапикселей фотоаппарата, которое может принимать значение от 0.3 (для дешевых телефонных фотоаппаратов) до 10 и больше мегапикселей у современных фотоаппаратов. Например, 0,3 Мп это в переводе уже 300 тысяч фотоэлементов на поверхности матрицы.

Характеристиками матрицы можно считать такие параметры:

Физический размер
Разрешение (мегапиксели)
Светочувствительность
Отношение сигнал-шум

Внешний вид матрицы

Сама матрица фотоаппарата формирует черно белое изображение, поэтому для получения цветного изображения, элементы матрицы могут покрывать светофильтрами (красный, зеленый, синий).

И если сохранять фотографию в формате JPEG и TIFF, то цвета пикселей фотоаппарат вычисляет сам, а при использовании формата RAW пиксели будут окрашены в один из трех цветов, что позволит обработать такой снимок на компьютере без потери качества.

Физический размер

Еще одной характеристикой матрицы является размер. Обычно размер указывается как дробь в дюймах. Чем больше размер, тем меньше шума будет на фотографии и больше света регистрируется, а значит, больше оттенков получится.

Размер матрицы очень важный параметр всего фотоаппарата.

Разные размеры матрицы

В фототехнике применительно к матрицам используется термин «эквивалентная» чувствительность. Происходит это потому, что настоящую чувствительность измеряют различными способами в зависимости от назначения матрицы, а применяя усиление сигнала и цифровую обработку, можно сильно изменить чувствительность в больших пределах.

Светочувствительность любого фотоматериала показывает способность этого материала преобразовывать электромагнитное воздействие света в электрический сигнал. То есть, сколько нужно света, что бы получить нормальный уровень электрического сигнала на выходе.

Чувствительность матрицы (ISO) влияет на съемки в темных местах. Чем больше чувствительность можно выставить в настройках, тем лучше будет качество снимков в темноте при нужных диафрагме и выдержке.

Значение ISO может быть от нескольких десятков до нескольких десятков тысяч. Недостатком большой светочувствительности может быть проявление шума на фотографии в виде зернистости.

Так же чувствительность участвует в настройке экспозиции.

Размер и количество пикселей

Размер матрицы и ее разрядность в мегапикселях связаны между собой такой зависимостью: чем меньше размер, тем должно быть и меньше мегапикселей. Иначе из-за близкого размещения фотоэлементов возникает эффект дифракции и может получиться эффект замыливания на фотографиях, то есть пропадет четкость на снимке.

Еще размер матрицы и ее разрешение определяют размер пикселя и соответственно динамический диапазон, который показывает возможность фотокамеры отличить самые темные оттенки от самых светлых и передать их на снимке.

Так же чем больше размер пикселя, тем больше отношение сигнал-шум ведь больший по размерам пиксель может собрать больше света и увеличивается уровень сигнала. Поэтому при одинаковом размере матрицы меньшее количество мегапикселей может быть даже полезнее для качества фотографии.

Чем больше физический размер пикселя (англ. pixel – picture element), тем больше он сможет собрать падающего на него света и тем больше будет соотношение сигнал-шум при заданной чувствительности. Можно и по-другому сказать: при заданном соотношении сигнал-шум будет выше чувствительность.

Это означает, что можно увеличивать значение чувствительности при настройке экспозиции без боязни получить шумы на фотографии. Разумеется шумы появятся, только значение ISO, при котором это произойдет, будет разным для разных фотокамер.

Поэтому зеркалки со своими большими матрицами по этим показателям сильно опережают компакты.

Размер пикселя зависит от физического размера матрицы и её разрешения. Размер пикселя влияет на фотографическую широту. Дополнительно о количестве мегапикселей.

Матрица на плате

Разрешение

Разрешение матрицы зависит от количества используемых пикселей для формирования изображения. Объектив формирует поток света, а матрица разделяет его на пиксели. Но оптика объектива также имеет свое разрешение.

И если разрешение объектива не достаточное, и он передает две светящиеся точки с разделением черной точкой как одну светящуюся, то точного разрешения фотоаппарата, которое зависит от значения Мп, можно и не заметить.

Поэтому результирующее разрешение фотокамеры зависит и от разрешения матрицы и от разрешения объектива, измеряемое в количестве линий на миллиметр.

И максимальным это разрешение будет, когда разрешение объектива соответствует разрешению матрицы. Разрешение цифровых матриц зависит от размера пикселя, который может быть от 0,002 мм до 0,008 мм (2-8 мкм).

Сегодня количество мегапикселей на фотосенсоре может дистигать значения 30 Мп.

Структура матрицы

Отношение сторон матрицы

В современных фотоаппаратах применяются матрицы с форматами 4:3, 3:2, 16:9. В любительских цифровых фотоаппаратах обычно используется формат 4:3. В зеркальных цифровых фотоаппаратах обычно применяют матрицы формата 3:2, если специально не оговорено применение формата 4:3. Формат 16:9 редко используется.

Тип матрицы

Раньше в основном использовались фотосенсоры на основе ПЗС (прибор зарядовой связи, по-английски CCD – Charge-Coupled Device). Эти матрицы состоят из светочувствительных светодиодов и используют технологию приборов с зарядовой связью (ПЗС). Успешно применяется и в наше время.

Но в 1993 году была реализована технология Activ Pixel Sensors. Её развитие привело к внедрению в 2008 году КМОП-матрицы (комплиментарный металл-оксид-полупроводник, по-английски CMOS – Complementary-symmetry/Metal-Oxide Semiconductor).

При этой технологии возможна выборка отдельных пикселей, как в обычной памяти, а каждый пиксель снабжен усилителем. Так же матрицы на этой технологии могут иметь и автоматическую систему настройки времени экспонирования для каждого пикселя.

Это позволяет увеличить фотографическую широту.

Фирма Panasonic создала свою матрицу Live-MOS-матрицу. Она работает на МОП технологии. Применяя такую матрицу можно получить живое изображение без перегрева и увеличения шумов.

Матрица фотоаппарата — photopoint

Матрица фотоаппарата, либо как её еще именуют фотоматрица, это микросхема, складывающаяся из фотодиодов (светочувствительных) элементов. Матрица употребляется во всех современных цифровых фокамерах и есть одним из наиболее значимых элементов. Её функцией содержится в преобразовании оптического изображения в поток цифровых данных.

В описании матрицы употребляется четыре главные характеристики:

Разрешение;
Светочувствительность;
Физический размер;
Соотношение сторон.

Ниже мы подробнее остановимся на каждой характеристики.

Разрешение матрицы фотоаппарата

Разрешение матрицы зависит от типа, плотности светочувствительных физического размера и элементов. В фотоматрицах разрешающая свойство определяется размером пикселя. Размер пикселя может изменяться в пределах 0,0025-0,0080 мм.

Два пикселя отличаются друг от друга, в то время, когда между ними находится третий, незасвеченный пиксель. В этом случае разрешающая свойство соответствует расстоянию в два пикселя. В большинстве современных фотоаппаратов употребляются матрицы с разрешающей свойством 70-200 линий на миллиметр.

200 линий на миллиметр в матрицах больших зеркальных фотоаппаратов, а 70 в камерах сотовых телефонов и веб-камерах.

Светочувствительность фотоаппарата

Эта черта фотоаппарата определяет числовую зависимость параметров созданного изображения от экспозиции. Светочувствительность камеры измеряется в единицах ISO. Повышение значения чувствительности воздействует на повышение цифрового шума в изображении.

Применение громадных значений ISO используется при съемке в плохоосвещенных помещениях и в сумерках, в то время, когда принципиально важно снимать с стремительной выдержкой.

Физический размер матрицы фотоаппарата

Сравнение размеров матриц компании Nikon. Слева на право — Nikon Coolpix P500 (размер 1/2,3 дюйм, разрешение 12,1 Мп), Nikon 1 J2 (размер 1 дюйм, разрешение 10,1 Мп), Nikon D3100 (размер APS-C, разрешение 14,2 Мп), Nikon D4 (полнокадровый размер, разрешение 16,2 Мп)

Физический размер матрицы определяется размером пикселя. Известно что, чем больше пиксель, тем больше света он собирает. Количество света попавшего на сенсор камеры воздействует на качество и производительность фотоаппарата создаваемых им фотографий.

Размер матрицы имеет прямую зависимость с ГРИП. Фотоаппараты с громаднейшей матрицей имеют мельчайшую ГРИП, другими словами объекты вне фокуса будут очень сильно размыты. У камер с маленькой матрицей на снимках ГРИП будет громаднейшей, это значит, что объекты вне фокуса будут четкими.

Соотношение сторон матрицы фотоаппарата

Отношение сторон не имеет значительного влияния на уровень качества фотографий, но есть одним из параметров в описании матрицы:

Формат кадра 4:3 используется в любительских цифровых фотоаппаратах;
Формат кадра 3:2 употребляется в зеркальных фотокамерах;
Имеется модели, в которых используется формат 16:9.

Заключение

Имеется неверный стереотип, что разрешение матрицы воздействует на уровень качества фотографий.

Еще недавно наблюдалась так называемая мегапиксельная гонка, в то время, когда производители создавали камеры с громадным разрешением.

Данный маркетинговый движение завлекал клиентов, но по факту появилось, что мыльница с разрешение 10,0 Мп снимала более качественные снимки чем модель того же уровня с разрешением 16,0 Мп.

Значительное влияние на уровень качества фотографий и видео имеет матрицы и физический размер пикселя, но никак не разрешение.

Беря недорогой компактный фотоаппарат учитывайте не столько разрешение матрицы, а его соотношение к размеру.

Как мы знаем, полнокадровые фотоаппараты (матрица соответствует формату пленки 35 мм) создают самые привлекательные изображения как раз благодаря величине сенсора.

Урок 7. Матрица фотоаппарата

Что такое светочувствительность

Светочувствительность – это один из трех рычагов, которыми мы можем влиять на получаемую фотографию (экспозицию). В отличие от выдержки и диафрагмы, светочувствительность никак не влияет на количество света, попадающего в фотоаппарат.

Светочувствительность – это свойство светочувствительного материала, на котором формируется изображение, то есть это свойство пленки или матрицы. Светочувствительность указывает на то, как быстро материал «впитывает» свет.

Думаю, вы обращали внимание, что разные люди, находясь одинаковое время на солнце, загорают по-разному. Кто-то сгорает, а кто-то лишь слегка подрумянивается. Можно сказать, что у разных людей разная светочувствительность кожи.

Тоже происходит и в фотоаппарате — при одинаковом количестве света, попадающем на материалы с разной светочувствительностью, мы получим разные по яркости фотографии.

Чем выше светочувствительность, тем ярче (светлее) будет изображение, так как больше света за тоже время успеет «впитаться» в светочувствительный материал.

Чем ниже светочувствительность, тем, соответственно, будет меньше яркость изображения.

То есть изменение светочувствительности матрицы цифрового фотоаппарата можно сравнить с кнопками изменения яркости на телевизоре. Телевизор выдает изображение, полученное с антенны, но вы можете изменять яркость изображения, используя соответствующие кнопки на пульте.

Понятие светочувствительности пришло в цифровую фотографию из пленочной. Пленка имеет фиксированную светочувствительность и для съемки в определенных световых условиях выбирается пленка с соответствующей светочувствительностью.

В цифровых камерах мы можем вручную изменять светочувствительность матрицы.

Светочувствительность по мировым стандартам обозначается ISO. В цифровом фотоаппарате шкала ISO может выглядеть следующим образом — 100,200,400,800,1600,3200 и так далее. То есть в этой последовательности каждое следующее значение в два раза больше предыдущего. Чем меньше значение ISO, тем меньше светочувствительность материала.

Значения ISO в цифровую фотографию также перешли из пленочной, но в отличии от пленки, где, например, ISO 100 гарантировало определенные свойства пленки, в цифровой фотографии не гарантируется ничего! ISO лишь указывает на некоторое значение светочувствительности.

В цифровых фотоаппаратах светочувствительным материалом является матрица, которая может иметь различные размеры и характеристики. Светочувствительность матрицы – понятие относительное и выставив одинаковое ISO на разных камерах с разными матрицами, при съемке в одинаковых световых условиях, вы можете получить различные по яркости фотографии.

Теперь давайте разберемся с тем, какие же преимущества нам дает изменение светочувствительности.

Для получения правильно проэкспонированной фотографии нужно подобрать правильную экспопару. Но как же быть, если световые условия не позволяют заснять сцену, то есть количества света недостаточно для фиксации изображения и оно получается слишком темным.

Вот тут-то и приходит на помощь светочувствительность.

Поднимая значение светочувствительности, мы уменьшаем количество света, необходимого для фиксации изображения и даже в вечернее время можем получить четкий кадр с реалистично переданным светом и цветом.

Но здесь есть один нюанс, который обязательно нужно учитывать — чем выше значение светочувствительности вы выставляете, тем больше вероятность возникновения шумов на фотографии.

Светочувствительность, Шумы

Размер пикселя и разрешение матрицы цифровой камеры

Принимая решение, какую купить цифровую камеру для телескопа или цифровую камеру для микроскопа, Вы можете заметить, что в описании их технических характеристик указан такой параметр как размер пикселя. Давайте разберемся, за что отвечает данная величина, и какой цифровой камере в таком случае следует отдать предпочтение.

Прежде всего, считаем, что нужно дать определение термину «пиксель». Понятие пиксель происходит от английского словосочетания picture element, что в переводе означает «элемент изображения».

Так, говоря о пикселях, мы имеем в виду точки, образующие изображение на экране монитора.

И отметим, что в формировании снимка, сделанного цифровой камерой, может участвовать даже несколько миллионов подобных точек.

А теперь давайте выясним, на что влияет размер этой точки, т.е. пикселя. От физического размера пикселя зависит количество собираемого им света.

Поэтому чем крупнее пиксель, тем, соответственно, больше его площадь, а, значит, и количество собранного света.

Таким образом, получаем, что чем больше физический размер пикселя, тем выше светочувствительность матрицы и лучше соотношение сигнал/шум.

Также заметим, что цифровые компактные фотоаппараты, которые часто еще называют мыльницами или цифромыльницами, при одинаковом количестве пикселей имеют гораздо меньшие размеры матрицы, чем обычные цифровые камеры.

По этой причине мы получаем меньшие физические размеры пикселей на матрицах цифромыльниц. Таким образом, мы видим, что размеры пикселей оказывают существенное влияние на качество получаемого изображения, количество шумов и динамический диапазон.

Отметим, что в пленочной фотографии шумы также еще могут называть «вуалью».

Так от физического размера пикселей зависит:

Количество информации, попадающей на него
Динамический диапазон матрицы
Шумы

Нельзя ожидать, что решив купить цифровую камеру для телескопа или микроскопа с небольшим физическим размером матрицы и большим количеством пикселей, Вы получите качественный снимок.

Следует понимать, что чем меньшие размеры пикселя матрицы цифровой камеры, тем раньше проявляется дифракция, и получаемое изображение начинает мылить (собственно, отсюда и происходит название «мыльница»).

Сегодня производители цифровых камер предлагают цифровые камеры с разрешением, которое может достигать даже десятков миллионов пикселей. Чем большее количество пикселей указано в технических параметрах цифровой камеры для микроскопов и телескопов, тем большим будет разрешение матрицы цифровой камеры, а, следовательно, тем выше будет детализация полученного снимка.

Вывод:

Итак, при выборе цифровой камеры для микроскопа или телескопа рекомендуем Вам учитывать, что:

Чем больше физический размер пикселя, => тем большее количество информации на него попадает, и тем больше будет динамический диапазон матрицы, и меньше будут сказываться шумы.

Чем выше разрешение матрицы, => тем более четкое и детализированное изображение Вы получите и, тем большего размера фотографию будет возможно напечатать без ощутимой потери качества.

Сенсоры цифровых фотоаппаратов

Аннотация: Матрица светочувствительных элементов – основной узел цифрового фотоаппарата. Понять принцип его работы – понять принцип самой цифровой фотографии. В этой маленькой по физическим размерам микросхеме средоточие современных высоких технологий.

Цель лекции – рассказать об устройстве и принципе действия сенсоров CMOS и CCD. Здесь же подробно рассматриваются важнейшие характеристики светочувствительных сенсоров.

Качественный уровень современного цифрового фотоаппарата определяется, прежде всего, техническим совершенством установленного в нем сенсора – матрицы светочувствительных элементов. Это самая дорогая и наиболее значимая деталь цифровой камеры.

Рис. 4.1. Сенсор CCD цифрового фотоаппарата

На сегодняшний день в производстве светочувствительных сенсоров применяются две конкурирующие технологии.

Первая, более простая в производстве и по ряду признаков более перспективная – технология CMOS ( Complementary Metal-Oxide-Semiconductor ).

В переводе эта технология называется КМОП – комплементарный металл-оксид-полупроводник. В силу разных причин сенсоры, построенные по технологии CMOS, устанавливаются в фототелефоны и в зеркальные камеры Canon и Sony.

Лидирующей на рынке цифровой фототехники является технология CCD ( Charge-Coupled Device ). В русском переводе этот тип сенсоров называется ПЗС – прибор с зарядовой связью. Более трудоемкие в производстве, сенсоры CCD, тем не менее, установлены в подавляющем большинстве цифровых фотоаппаратов любительского и профессионального класса.

В упрощенном виде принцип действия матрицы светочувствительных элементов цифрового фотоаппарата выглядит следующим образом. Сенсор CCD состоит из подложки, изготовленной из монокристаллического полупроводникового материала, изолирующего слоя окисла, покрывающего подложку, и набора микроскопических (микронных размеров) металлических проводников -электродов.

К электродам матрицы подводится электрический ток. Засветка поверхности матрицы приводит к тому, что сила тока (заряд) на выводах электродов изменяется, то есть каждая ячейка светочувствительной матрицы реагирует на интенсивность засветки.

Эти изменения считываются электронной схемой фотоаппарата, и на их основе строится картинка, соответствующая сфокусированному на поверхности сенсора изображению.

Ячейки матрицы, построенной по технологии CMOS, это полевые транзисторы, которые при засветке изменяют свое состояние, препятствуя прохождению электрического тока через выводы ячейки или, наоборот, усиливая сигнал. Электронная схема фотоаппарата считывает изменения состояния ячеек матрицы и на их основе строит картинку.

Матрицы CMOS по сравнению с матрицами CCD отличаются пониженным энергопотреблением и высокой технологичностью. С другой стороны, разрешение матриц CMOS, их светочувствительность, динамический диапазон и устойчивость к шумам ниже, чем у матриц CCD. Это объясняется сложностью устройства, а также пониженной светочувствительностью полевых транзисторов по сравнению с ячейками с зарядовой связью.

Устанавливаемые в сотовые камерофоны сенсоры CMOS выполнены в виде большой гибридной микросхемы, на кристалле которой смонтированы многие сервисные схемы встроенного в телефон фотоаппарата.

Это и аналого-цифровой преобразователь ( АЦП ), и электронный затвор (схема мгновенного считывания состояния матрицы), схемы баланса белого и сжатия изображений. В массовом производстве CMOS-сенсоры оказываются дешевле, поскольку каждый элемент матрицы крупней, чем ячейка сенсора CCD.

А простейшим камерам на основе CMOS-сенсоров не нужны многие вспомогательные электронные механизмы.

По сути недавно еще популярная, а сегодня сошедшая со сцены дешевая веб-камера с функцией автономной работы в качестве цифрового фотоаппарата состоит из корпуса, батарейного блока питания, простого объектива, небольшого набора пассивных элементов (согласующих резисторов, порта USB, пары кнопок), монохромного символьного дисплея и одной микросхемы, на которую возложена вся работа по оцифровке и обработке изображений. Отсюда и чрезвычайно низкая цена подобных фотокамер.

Говоря о перспективах сенсоров CMOS, не стоит забывать, что это очень молодая технология. Она возникла, как альтернатива трудоемкой и малоэффективной технологии сенсоров CCD.

Достаточно сказать, что выход годной продукции при массовом производстве матриц CCD еще шесть-семь лет назад находился на уровне двух процентов.

Сказываются размеры элементов (порядка тысячных долей миллиметра) и очень высокие требования к технологическим допускам.

В то же время, конструкторы зеркальных цифровых фотоаппаратов Canon и просьюмерок Sony (пример – камера Sony DSC-R1) устанавливают в свои фотоаппараты именно сенсоры CMOS, дополняя их специальными схемами подавления шумов.

Еще одна положительная сторона матриц CMOS – их стабильность и долговечность.

Причина, опять же, в применении в качестве светочувствительных элементов полевых транзисторов, в более крупных размерах каждого элемента и в высокой технологичности массового производства…

Микроскопические ячейки светочувствительной матрицы способны отреагировать только на силу попадающего на них света (на интенсивность светового потока). Для того, чтобы получить изображение, приближающееся по качеству к пленочному фотоснимку, цифровой фотоаппарат должен распознавать еще и цветовые оттенки.

Но прежде чем говорить о технологии оцифровки цветного изображения, следует заметить, что для увеличения точности работы матрицы (улучшения соотношения сигнал/шум) и повышения светочувствительности, каждая ячейка снабжается собирающими микролинзами, фокусирующими световой поток. Особенно это касается матриц CMOS, где без подобных линз необходимого качества изображения добиться трудно.

Получить цветное изображение, и мы об этом уже говорили, можно разными способами. В профессиональной съемочной аппаратуре применяется схема с тремя светочувствительными матрицами.

Сфокусированное объективом изображение расщепляется специальной призмой на три идентичных световых потока, каждый из которых засвечивает свою матрицу через светофильтр одного из базовых цветов – красного, зеленого и голубого (RGB – Red, Green, Blue).

Эта технология позволяет добиться высокого качества цветопередачи, но усложняет конструкцию камеры и отражается на ее стоимости. Чаще всего три матрицы устанавливаются в дорогих цифровых видеокамерах.

В фотоаппаратах же (кроме профессиональных камер специального назначения) используется другая технология – с одним сенсором. Над поверхностью сенсора установлен блок микроскопических светофильтров, расположенных в шахматном порядке в соответствии с цветовой моделью Байера.

Этот алгоритм построения цветного изображения подразумевает удвоенное количество зеленых фильтров по сравнению с красными и синими, поскольку человеческий глаз более чувствителен к зеленой части светового спектра.

Цветное изображение строится электроникой камеры уже после преобразования аналогового электрического сигнала, снимаемого с ячеек сенсора камеры в цифровой код аналого-цифровым преобразователем АЦП (если говорить о сенсорах CCD, сенсоры CMOS сами могут обрабатывать цветовую составляющую сигнала, поскольку обычно это большие многофункциональные микросхемы).

Влияние размера матрицы фотоаппарата на качество съемки

Матрица цифрового фотоаппарата – это тот узел фотокамеры, в котором непосредственно формируется изображение. Матрица представляет микросхему с пикселями. При попадании фотона на пиксель образуется сигнал, тем больший, чем большее кол-во фотонов света попадает. Возникающие электрические сигналы обрабатываются процессором камеры и архивируются на карту памяти.

Как выбрать матрицу фотоаппарата и что такое разрешение матрицы фотоаппарата?

Пиксели преобразуют свет в ч/б изображение, чтобы картинка получилась цветной используются цветные фильтры. Каждый фильтр фильтрует лучи своего цвета, строя изображение при помощи процессора. Процессор рассчитывает цвет пикселя с учетом полной информации соседних ячеек.

Типы матриц

ПЗС-матрицы (CCD) – устройства со светочувствительными фотодиодами. ПЗС-матрица выпускается большинством ведущих производителей фототехники.

КМОП-матрицы (CMOS) отличаются малым энергопотреблением. Матрицы этой технологии могут иметь систему автонастройки времени экспонирования для отдельного пикселя, что позволяет увеличить фотошироту.

Live-MOS матрицы разрабатывались компанией Panasonic, а в фотоаппаратах впервые появилась у фирмы Olympus. В наше время эту матрицу с возможностью визирования по экрану применяют все крупные производители. Благодаря ей можно получить живое изображение без увеличения шумов.

Есть и другие виды матриц: DX-матрица, матрица Nikon RGB и пр.

Какая лучше

Очень важный параметр при рассмотрении матрицы – это размер матрицы фотоаппарата в сантиметрах или дюймах. Грубо говоря, физический размер матрицы фотоаппарата – это величина диагонали прямоугольника матрицы (эти характеристики можно найти в инструкции). Большой пиксель матрицы имеет более сильную чувствительность к свету.

Это не все характеристики матрицы фотоаппарата. Чувствительность матрицы ISO влияет на качество съемки в темное время суток или при плохой освещенности.

Чем больше ISO можно поставить в настройках, тем лучше получится качество снимков в темноте.

При большой чувствительности может проявиться шум в виде зернистости.

Сравнение размеров матриц

Какой размер матрицы фотоаппарата лучше? Размер матрицы – это параметр аналогичный размеру негатива в пленочном фотоаппарате. Full Frame лучшая матрица имеет размеры близкие к стандартному кадру 35мм негатива. Кадр на пленке имеет размеры 24 на 36мм.

Большинство цифровых компактных фотоаппаратов до 7 мПа имеют матрицу меньшего размера 7,2 на 3,5мм, а больше 7мм – еще более меньшую матрицу 4 на 5мм.

Таким образом, площадь матрицы компактной камеры в 25 р. меньше площади пленочного кадра. Матрица зеркального аппарата более продвинутого уровня, меньше площади кадра в полтора-два раза.

Топовые зеркальные камеры отличаются Full Frame матрицей.

Какая матрица лучше для фотоаппарата? Размер матрицы может варьироваться от 1/3.2″ (4.0 * 5.

4мм, такие устройства устанавливаются в недорогих бюджетных аппаратах) до 4 / 3″ (18 * 13,5мм , – дорогостоящие цифровые камеры). Есть DX, APS-Cформат (24 * 18 мм для зеркалок).

Самые крупные полнокадровые (36 * 24 мм), среднеформатные (60 * 45 мм) матрицы устанавливаются на более дорогие профессиональные камеры.

Кроп-фактор – соотношение матриц

Матрица и глубина резкости

Кроп-фактор – параметр соотношения диагонали кадра, который соответствует 35мм пленки и диагонали размера матрицы.

На практике, это значит, что чем меньше размер матрицы, тем больше будет глубина резкости.

Портретная съемка поэтому лучше удастся на камере с большим размером матрицы, а при маленькой матрице задний фон будет оставаться четким независимо от вашего желания.

Это важно для фотографов, которые в ряде случаев предпочитают размытый фон, например, при съемке портретов. Чем больше КРОП фактор, тем менее вероятность получить качественную размытость.

Таким образом, покупателю самому нужно решить проблему какая должна быть матрица на его фотоаппарате. Что важнее компактность или большие размеры камеры, глубина резкости или возможность снимать размытый фон. Идеальных решений пока не разработано. А при равном количестве пикселей нужно выбирать больший размер матрицы. Чем она крупнее, чем меньше шум при недостатке света.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Учимся оставлять матрицу — Совет по измерению освещенности DSLR

В фотографии свет — это все. Понимание того, как ваша камера считывает свет и определяет правильную экспозицию, — это самая важная вещь, которую делает ваша камера, но это также одна из самых недооцененных. Ваша камера по-разному определяет свет, используя внутренний экспонометр, и, в зависимости от того, какой режим замера установлен на вашей камере, он определяет правильную экспозицию.По большей части режим замера остается нетронутым и скрыт в настройках камеры, потому что, когда вы находитесь в Матрице, жизнь прекрасна. Матричный — это режим замера по умолчанию для всех современных корпусов цифровых зеркальных фотокамер Nikon (оценочный замер для Canon), который часто никогда не меняется. На самом деле многие рекомендуют не менять его, потому что он работает так хорошо, но это не всегда так. Я собираюсь немного объяснить, как выйти из режима Matrix по умолчанию и почему вам может понадобиться такая безумная вещь.Во-первых, я быстро объясню, что такое замер.

Замер экспозиции имеет прямое отношение к экспозиции, и понимание того, как измерители вашей DSLR-камеры помогут вам немного больше понять, как ваша камера определяет правильную экспозицию при съемке. Все современные зеркальные фотокамеры имеют режимы замера — режимы, которые определяют, как ваша камера определяет правильную выдержку и диафрагму, считывая количество света, попадающего в камеру. Сегодня жизнь намного проще с нашими модными и дорогими зеркальными фотокамерами по сравнению с прежними временами, когда камеры не были оснащены экспонометром.Нам больше не нужен ручной экспонометр для определения оптимальной экспозиции. Сегодня каждая зеркальная фотокамера оснащена встроенными экспонометрами, которые определяют оптимальную экспозицию с помощью трех различных режимов замера:

Матрица (NIKON) / Оценочная (CANON)
Центровзвешенный
Точечный (NIKON) / Частично (CANON)

Независимо от того, снимаете ли вы в ручном режиме, с приоритетом выдержки, с приоритетом диафрагмы или в программном режиме, встроенный в камеру экспонометр автоматически настраивает параметры, чтобы дать вам то, что, по его мнению, является правильной экспозицией.Единственная проблема в том, что даже если он может считывать количество света, он не может читать ваши мысли. Поэтому экспозиция, которую он считает правильной, может не совпадать с той экспозицией, которую вы ищете. Когда у вас есть разные объекты в сцене с разными уровнями освещения и источниками света, это может стать проблемой и даже разочарованием, если вы не понимаете, как ваша камера измеряет экспозамер. По умолчанию ваша камера измеряет уровни освещенности во всем кадре и определяет, что, по ее мнению, является правильной экспозицией, которая уравновешивает яркие и темные области изображения.Иногда это темные области, которые мы хотим осветлить, и яркие области, которые мы хотим сделать темными, и корректировка выдержки или диафрагмы, чтобы исправить это, в конечном итоге приводит к недостаточной или чрезмерной экспозиции изображения. Это когда вы можете попробовать другой режим измерения, но вам нужно знать, как каждый режим принимает свои показания. Вам также нужно будет знать, где произвести замену в камере, поскольку это может быть скрыто в меню во многих камерах потребительского уровня (не волнуйтесь, у меня есть решение для этого в конце).

Что такое матричный или оценочный замер DSLR?

Матричный или оценочный замер делит кадр (то, что вы видите в видоискателе) на зоны, которые затем анализируются индивидуально на наличие светлых и темных тонов. Он считывает информацию в каждой из зон, смотрит на точку, на которой вы фокусируетесь, и отмечает ее как более важную, чем все другие зоны. Есть и другие переменные, которые могут быть добавлены в смесь в зависимости от производителя камеры, но по большей части это так.Этот режим безупречно подойдет для большинства ваших фотографий.

Что такое центрально-взвешенный замер DSLR?

Центровзвешенный замер оценивает свет в середине кадра и вокруг него и игнорирует углы. По сравнению с матричным замером, центрально-взвешенный замер не влияет на выбранную точку фокусировки, он оценивает только среднюю область изображения.

Что такое точечный или частичный замер DSLR?

Точечный или частичный замер оценивает ТОЛЬКО свет вокруг выбранной точки фокусировки и игнорирует все остальное.Он будет снимать показания в одной зоне, окружающей выбранную вами точку фокусировки, и рассчитывать экспозицию на основе этого. Независимо от того, что еще происходит в кадре, экспонометр вашей камеры заботится только о зоне фокусировки. Запомните этот режим — он заставит вас покинуть Матрицу.

Теперь, когда вы лучше понимаете, как ваша камера определяет правильную экспозицию, вы можете понять, почему настройки по умолчанию обычно достаточно хороши для 99% ваших фотографий. Как фотограф, который много занимается портретной работой, помолвками, свадьбами и т. Д., все может стать немного сложнее, и бывают моменты, когда мне нужно покинуть Матрицу. Я люблю снимать при естественном освещении, и когда матричный замер не давал мне желаемой экспозиции в определенных ситуациях, особенно в тех, где за моими объектами было солнце, поздно днем, бросание вспышки для заполняющего света казалось мне популярный ответ. Да, это можно сделать, и я это сделал, но я не всегда ношу с собой вспышку, и это не всегда тот вид, к которому я стремлюсь. Поэтому, когда я на раннем этапе боролся с подобными ситуациями, я обратился к своим режимам замера.

Я люблю снимать в конце дня, не только в «золотой час», но и в последние часы дня. Мне нравится снимать, когда солнце освещает мои объекты сзади, часто прямо над их головами и за ними. Когда моя камера настроена на матричный замер по умолчанию и я фокусируюсь на лице объекта съемки, требуется считывание всего кадра. Когда он это делает, он имеет тенденцию сильно недоэкспонировать объект. Здесь многие фотографы предлагают использовать вспышку, чтобы добавить заполняющий свет. Вместо этого я придерживаюсь естественного света, держу вспышку в сумке и удерживаю одну запрограммированную кнопку, чтобы вывести меня из Матрицы.У меня есть кнопка на моей камере, назначенная для точечного замера, вместо того, чтобы тратить время на копание в опциях меню. Когда я удерживаю кнопку, мой режим замера меняется с Матричного на Точечный. Просто переключившись на точечный замер, моя камера снимет легкое считывание точки фокусировки на лице моего объекта и проигнорирует все остальное в кадре. Взгляните на снимки, сделанные ниже с недавней помолвки на пляже. Первые изображения были сняты с использованием матричного замера, а затем второй снимок с использованием точечного замера, оба снимка сделаны прямо из камеры.Вы можете видеть, насколько это важно. Когда есть серьезная разница в освещении, как на изображениях ниже, где яркое солнце находится за объектами, все еще может быть небольшая недодержка, но у вас будет больше шансов выделить детали и просто натолкнуть тени на них. опубликовать, чтобы получить желаемое изображение.

Матричный замер

учитывает всю сцену, делая снимки с контровым освещением сложнее.

Точечный замер — Мы теряем некоторую информацию в небе, но наш объект лучше экспонируется.

Матричный замер

— Заполнение вспышкой здесь идеально, но иногда вы выходите в поле без нее.

Точечный замер — отличный вариант для сужения экспонометра до определенного объекта.

Матричный замер

работает превосходно, и, поскольку он работает так хорошо, замер часто считается само собой разумеющимся, и есть много фотографов, которые не до конца понимают, как он работает. Многие камеры DSLR имеют опцию замера, скрытую в меню, что может сделать не только головную боль, пытаясь изменить на лету, но и отнимая много времени.Хорошо то, что большинство камер дают вам возможность установить меню «Избранное», к которому вы можете получить доступ довольно быстро. Или, как и во многих камерах Nikon, вы можете назначить определенные кнопки на самом корпусе для выполнения определенных действий. У меня есть кнопка предварительного просмотра глубины резкости, настроенная так, чтобы вывести меня из матрицы и временно переключиться на точечный. Попробуйте это на следующей съемке. Никогда не бойтесь пробовать такие новые вещи — вы можете удивить себя результатом.

Дополнительные примеры режимов замера в действии и того, как они могут лучше служить вам, можно найти в 3 основных советах по выпускной съемке: замер, компенсация экспозиции и фокусировка.

Последнее изменение: 7 июля 2021 г.

Об авторе / Джей Кассарио

Джей Кассарио — фотограф и писатель, работающий полный рабочий день, спонсируемый B&H Photo и G-Technology. Он также является сертифицированным персональным тренером и диетологом и использует фотографию, чтобы выразить эмоции, сердце и рассказать историю.Он живет в Нью-Джерси с женой и маленьким сыном Люком.

Матричный замер

© 2005 KenRockwell.com

Матричный измеритель Nikon

Далее Стр. >>

перейти сразу к пояснительной коммерческой литературе >>

подробнее информация о ночной фотосъемке >>

перейти прямо к наконечникам дозатора внизу страницы >>

См. Также «Экспозиция» и «Цифровая экспозиция»

Осторожно : Если вы снимаете пленку для печати, на снимках вы видите экспозицию ничего сделать с экспозицией, которую вы сделали в камере.Воздействие — это проблема ваша часовая лаборатория младший. техник средней школы, а не ваша техника или ваш отрицательный. Игнорировать этот раздел полностью или снимать прозрачные пленки вместо. Только снимая на прозрачные пленки или выполняя свою собственную лабораторную работу, вы сможете вы сможете контролировать свои конечные результаты.

Если вы у вас проблемы с экспонированием ваших отпечатков, скорее всего, из-за того, что они были напечатаны, а НЕ как они были разоблачены.

Если вы видеть мутные, тусклые, зернистые или светлые тени без деталей на ваших отпечатках значит, у вас недоэкспонированный негатив; в противном случае единственная причина печати будет слишком темным, если он был напечатан неправильно.

ВВЕДЕНИЕ

г. Превосходный матричный измеритель — основная причина выбрать Nikon среди других брендов.

Nikon’s Матричный замер, представленный как «Автоматический мульти-шаблон» (AMP) измерения в камере FA в 1983 году, был первым в мире измерителем, который на самом деле измеренная экспозиция, а не просто свет.Это один из самых важных достижения в фотографической технологии. Этот счетчик умеет делать белыми снег или песок выглядят белыми, в отличие от обычного экспонометра. все выглядит средним 18% серым. Применяет систему зон автоматически попытаться получить правильную экспозицию в сложных и контрастных ситуации. Когда снимаете в спешке в быстро меняющихся условиях, в этом весь смысл использования камеры небольшого формата, такой как Nikon, Нет лучшего способа измерить экспозицию.

An пример слишком большого контраста сцены в полдень.

Нет счетчика может исправить плохое освещение или слишком высокий коэффициент освещения. Это смущает многие думают, что их счетчики неисправны, хотя счетчик идеально. Если у вас есть проблемы с размытием бликов, даже если ваш объект хорошо экспонирован или тени слишком темные, даже если основной предмет в порядке, ваша проблема в слишком большом контрасте в вашем освещение, а не ваше воздействие.Для фотографий с людьми используйте свой Nikon мигают при любых условиях, и вы, вероятно, улучшите большинство из них проблемы.

Освещение является важнейшим техническим и художественным аспектом живописи, искусства и фотография. Другие уже много писали об освещении, поэтому я не буду попробуйте продублировать это здесь. Мне нравится писать о вещах, которые ты не можешь найти в любом другом месте. Крайне важно, чтобы вы научились быть чуткими к качество света, и научитесь терпеливо ждать его.Это очень, очень важно!

Все другие крупные производители SLR примерно с 1990 года подражали этому измерителю. под разными именами. Canon называет это «оценочным» и большинство производителей фотоаппаратов хвастаются этим, указывая, сколько датчиков они использовать. Даже Leica пытается скопировать это. Сегодняшняя Leica R8 имеет такое же техническое совершенство, как у Nikon FA 1983 года.

г. количество датчиков неважно. Мудрость, которая заложена в прошивку который интерпретирует данные с датчиков, это то, что важно.

г. оригинальный Nikon FA имел всего 5 датчиков замера. Сегодня даже матрица F100 метр работает с теми же 5 основными датчиками и добавляет только 5 точечных датчиков в микс для точной настройки. Превосходный Canon Rebel 2000 утверждает, что 35 датчиков; Я по-прежнему предпочитаю программирование измерителя Nikon. У Nikon N90 был целый куча сенсоров прямо в самом центре изображения, что позволяет впечатляющее количество датчиков, но не имеет ничего общего с измерителем способность.Со счетчиком N90 все в порядке; просто N90 звучит как игрушка, когда бежит.

г. Цветной матричный измеритель F5 должен быть необычным. Вот почему Canon фотограф по контракту Артур Моррис сказал, что лучшая камера в мире это Nikon F5. Я не пробовал, потому что если бы и пробовал, я уверен, что заведу до необходимости таскать F5 повсюду. Я упрямый не пробуя F5, вам не обязательно. Точность счетчика — самое главное аспект качества изображения, созданный камерой, и почему я снимаю с Nikon.

Это статья относится к обычному матричному измерителю, введенному в FA в 1983 и продолжается по сей день во всех зеркальных фотокамерах Nikon AF.

ОСНОВНОЙ ПОЯСНЕНИЕ

см. полная оригинальная документация здесь >>

Угадай тип вашего объекта

г. Матричный измеритель сначала пытается угадать, что вы фотографируете (сложная часть), а затем выполняет соответствующий расчет экспозиции (простая часть.)

Вы возможно, читал, что матричный измеритель сравнивает показания освещенности с «более 30 миллионов миллиардов миллиардов хранящихся на борту изображений »или другие ерунда. Этих изображений нет в камере. Что делает камера, так это использовать опыт профессиональных фотографов и анализировать много-много фотографий (это ваш номер 30 000), чтобы помочь программе прошивка камеры, чтобы распознать, какую фотографию вы пытаетесь сделать сделать.После того, как он классифицировал ваше изображение, он сможет сделать лучшее расчеты для вашей экспозиции.

г. камера классифицирует изображения, как показано на странице 5 документации.

Солнечный свет значения белого

Эти метров, все также используют очень важное наблюдение: солнце всегда примерно так же ярко в ясный день, как и в любой другой ясный день. Если камера видит что-то выше яркости серой карты при солнечном свете (LV15), он знает, что что-то видит светлее серого.Он знает это, потому что достаточно умен, чтобы знать, что солнце не просто стало вдвое ярче.

Когда видит то, что нужно сделать светлее, сознательно «передерживает» по сравнению с тупым измерителем, так что легкие предметы выглядят светлыми.

Это простое применение системы зон; если счетчик что-то видит две остановки выше, где будет серая карта при дневном свете (LV15 + 2 ступени = LV17) тогда он знает «передержать» этот участок две остановки, чтобы он выглядел не серым, а белым.

Если Матричный измеритель видит действительно яркие сегменты, скажите что-нибудь выше LV 16-1 / 3, он их просто игнорирует. Он знает, что они представляют собой яркие блики или прямых солнечных лучей, и не следует использовать их для расчета экспозиции. Это вместо этого придает больший вес другим сегментам.

Абсолютный уровни освещенности

угадать тип вашего объекта и определите, что на самом деле является белым при солнечном свете Матрица необходимо знать абсолютный уровень освещенности за пределами камеры .Помнить что свет внутри камеры будет отличаться от уровня освещенности вне камеры в зависимости от светосилы (диафрагма) вашего объектива.

Для этого Матрице необходимо считывать истинное значение диафрагмы объектива. Камера FA считывала это со специальным новым выступом на задней панели AI и новых линз. Камеры автофокусировки прочтите это в электронном виде. Другим камерам это не нужно, так как они не пытался угадать, какой объект вы фотографируете и, следовательно, были счастливы, только зная, сколько света прошло через ваш объектив на фильм.

Для Например, Матрица знает, насколько яркий дневной свет, поэтому она знает, видит ли он что-то достаточно яркое, чтобы быть ярким песком на ярком солнце, оно знает чтобы добавить экспозицию, чтобы он выглядел светлым, а не просто серым.

Если камера не может определить фактическую максимальную диафрагму объектива, тогда она не может определяет абсолютные уровни освещенности и не может выполнять матричный замер.

Абсолютный муфта максимальной апертуры

Руководство Объективы AI имеют специальный внутренний механический соединительный выступ на задней панели. объектива, который сообщает F4 и FA, какова точная максимальная диафрагма, как f / 4 или f / 2.8. Все объективы AF имеют одинаковые механические выступы для FA и F4 (спасибо, Nikon), а также электронные контакты для Камеры автофокуса.

Черт, камера также хочет знать ослабление света объектива, и я думаю это также закодировано в глубине механического выступа. Камера использует это, чтобы получить правильные показания для сегментов счетчика по сторонам изображение. Это полностью отличается от выступа на внешнем отверстии. кольцо, которое сообщает камере соотношение между диафрагмой, которую вы установить на объектив и максимальную диафрагму.Я не думаю, что какие-то камеры были когда-либо предназначенные для механического считывания спада, так же как и линзы AI иметь механический выступ для привязки фокусного расстояния объективов к камерам которые никогда не строились.

Все Камеры AF считывают диафрагменное число через электронные контакты. За исключением F4, ни у одной камеры с автофокусировкой нет щупа для считывания механического выступа с задней стороны объективы с ручным управлением, поэтому все камеры с автофокусировкой (кроме F4) будут вернуться к центрально-взвешенному при установке объектива с ручной фокусировкой или телеконвертера на них.Вероятно, это дефект конструкции автофокусных камер. чтобы заставить вас покупать новые объективы AF.

Я верю что линзы AF также сообщают Matrix о спаде освещенности чтобы можно было точнее измерить углы изображения.

Использование с телеконвертерами

г. Единственный способ получить настоящий матричный замер на камере с автофокусом — это использовать TC-14E или TC-20E (или новые версии «II»).Они работают только с экзотические телеобъективы AF-I и AF-S.

Есть нет другого способа получить настоящий матричный замер с другими TC на камерах AF кроме F4.

Получить Матрица с объективами ручной фокусировки на FA или F4 вам понадобится TC, который есть еще один датчик, добавленный к нему, чтобы связать абсолютную информацию о диафрагме механически. У TC-201 есть эта муфта. В TC-200 нет. Руководство Фокусные TC не дают ни автофокуса, ни матричного замера при использовании на Камеры автофокуса.

Как ни странно это означает, что для получения матричного замера с любым объективом, кроме AF-I или объектив AF-S и телеконвертер, вы должны использовать старый F4 или FA и TC-201 или TC-301 (или я думаю, TC-14A или B). В противном случае вы не получите Матрицу с телеконвертером и любой другой автофокусной камерой!

Когда вы не можете установить матрицу на камеру, она по умолчанию будет центровзвешенной, если вы выбрали Матрицу. Большинство камер с автофокусировкой сообщают вам об этом по шкале замера. показатель.В FA нет индикатора для метража.

От что я видел, телеконвертеры со скидкой, такие как Kenko PRO, Tamron, Sigma и Tokina неправильно связывают максимальную диафрагму с камерами AF и иногда сбивает Матрицу с толку, особенно при ярком свете. Если ваш TC позволяет вам достичь отмеченной максимальной диафрагмы на вашей камере AF у вас неправильная муфта . Камера автофокуса должна показывать только один или на два стопа меньше максимальной диафрагмы камеры, чем указано на объективе когда используется TC.

Что о 3D-замере и объективах D?

Вы можете смело игнорировать это, если покупаете линзы бывшие в употреблении.

Линзы

D помогите измерителю немного угадать, что вы пытаетесь сфотографировать. Это имеет очень небольшой эффект.

Потому что впечатлительные люди ошибочно полагают, что линзы D служат прекрасным Вы можете получить очень хорошие линзы без D по дешевым ценам, которые используются сегодня.

В процессе изготовления преднамеренные испытания линз D и не D с одним и тем же объектом на одном и том же раз я не увидел отличий. Единственный раз, когда я увидел разницу делает то, в чем они хороши: делает фото со вспышкой прямо в зеркало.

г. Единственный производимый сегодня объектив без D AF — это прекрасный 50 мм f / 1,8. AF. Это выгодная сделка.

3D замер можно смело игнорировать.

Цвет Матричный замер

г. F5 повышает ставку, добавляя чувствительности к цвету.Это, в отличие от 3D, очень важный. Это позволяет F5 сделать желтый цвет таким светлым, каким он должен быть, и красный настолько темный, насколько это должно быть.

Цвет, вместе со всеми сегментами в измерителе F5, также позволяет камере угадайте, что ваш объект более точно, что, в свою очередь, позволяет камере чтобы применить к фотографии потенциально более точный алгоритм замера.

Это Эта функция уникальна для F5 среди всех пленочных фотоаппаратов.

СОВЕТЫ

Когда использовать Matrix

г. Проще всего доверить во всем счетчик Матрица; Так и будет быть правым чаще, чем способность большинства людей отвергать общепринятые метр.

Чтобы понять Как работает матричный замер, требует знания системы зон (см. книги в справочном разделе), а также электромобиль и низковольтные системы.Как только вы их поймете, прочтите документация на счетчики. Сегодня Nikon не разглашает такую широкую огласку, что прискорбно, потому что без этой информации намного сложнее чтобы узнать, как и почему счетчик Matrix делает то, что он делает.

Для технически свободно владеющие фотографами, матричный измеритель очень предсказуем и при необходимости легко компенсировать, но это намного сложнее, чем усредняющие метры. Эта сложность — вот что делает измеритель Matrix таким хорошим, но также и то, что затрудняет обучение и почему некоторые фотографы до сих пор не верю этому.

Когда и как пользоваться flash

Использование Заполняющая матрица постоянно мигает, если только вы специально не хотите, чтобы объект выделен или остановлен при слабом освещении. Возможности матрицы Nikon чтобы сбалансировать вспышку и естественный свет непревзойденно. Используйте синхронизацию SLOW REAR режим в помещении, чтобы фон выглядел естественно.

Использование настройка матрицы, которая на старых вспышках (SB-22, SB-23) является настройкой по умолчанию. настройки и на новых вспышках (SB-28) отображаются символом TTL и маленький пятисегментный матричный символ на ЖК-дисплее вспышки.

Марка убедитесь, что у вас достаточно мощности и дальности действия вспышки в очень контрастных местах (как съемка на солнце), в противном случае выключите вспышку. Вот почему:

По контрасту света Матричный измеритель уменьшает экспозицию окружающего света на до 2/3 ступени, чтобы очень яркие блики были в пределах диапазон пленки, ожидая, что вспышка заполнит еще более темный тени. Обычно это дает отличные результаты, так как обычно у вас достаточно мощность вспышки, чтобы заполнить тени.

Если вы находятся на улице, а контрастные объекты находятся за пределами диапазона вспышки, включается ваша вспышка может привести к недоэкспонированию на 2/3 ступени для всей сцены, поскольку окружающая экспозиция уменьшается, а вспышка не сможет заполнить тени! Не волнуйтесь, вы увидите недостаточное индикатор питания вспышки мигает, если это произойдет. Только не предполагай, что только заливка будет слишком темной, потому что у вас также может быть рассеянный свет недоэкспонировано тоже на улице.Я потратил несколько рулонов за один раз, стреляя в деревья с подсветкой и игнорируя индикатор недостаточной мощности вспышки (быстро мигающий индикатор готовности) думая, что будет только заливка немного темнее. Все кадры были слишком темными; Я должен был просто повернуться выключить вспышку.

Вы можете подтвердить этот эффект, просто направив камеру на очень контрастный сцена. Включите и выключите вспышку, соблюдая указанную экспозицию. на метр.Вы увидите уменьшение экспозиции при повороте вспышки. на очень контрастном свете.

Что об использовании фиксации автоэкспозиции в матрице?

Работает просто хорошо. Я делаю это, хотя и редко.

г. Матричный измеритель работает, предварительно угадывая, что вы фотографируете (сложная часть), а затем соответствующим образом установите экспозицию (простая часть).

Если вы привязать его к чему-то еще, тогда гораздо менее вероятно, что счетчик может угадай правильно, каков твой настоящий предмет.Если вы достаточно осмотрительны чтобы зафиксировать экспозицию, лучше делать это с центрально-взвешенным метр.

г. Первая матричная камера FA не имела кнопки блокировки именно по этой причине.

Темы что может обмануть матрицу

г. Матричный измеритель настраивается более 20 лет. Это о единственные субъекты, которые обманывают его сегодня:

1.) Преимущественно светлые объекты без прямого солнечного света. Поскольку эти недостаточно яркие в абсолютном выражении (LV16 или выше) Матрица не может догадаться, что они должны быть легкими. Они будут отображаться серыми. Если у вашего объекта есть и темные, и светлые участки у Матрицы все в порядке. Если все изображение представляет собой белую карточку в оттенок, то вам все равно придется набрать + компенсация, чтобы белые карты выглядят белыми.

2.) Яркое пасмурное небо. Они достаточно темные, что измеритель не может сказать что вы хотите, чтобы они выглядели почти белыми на вашем изображении, потому что они ниже LV16. Вам нужно будет набрать + 1 или даже компенсация +2, если яркое серое небо занимает большую часть вашего изображения, говорят, фотографируя летающих птиц на фоне ярко-серого неба.

3.) Глубокие или темные фильтры. Помните, что измеритель должен знать абсолютное Световая ценность предмета, как объяснено выше в разделе «Абсолютные уровни освещенности.«

Если вы наденьте на объектив темный фильтр, например поляризатор, тогда вы можете обмануть матрица, заставляющая думать, что у вас другой предмет, потому что пропускание фильтра — , а не , переданное на Матрицу метр.

Если вы наденьте фильтр на линзу, вы только что запутали матричный измеритель. Свет фильтры, такие как УФ, световой люк или A2 (81A), поглощают только треть стопа самое большее, поэтому в худшем случае эти фильтры будут вносить ошибку 1/3 прекратите недоэкспонирование на снегу или других очень ярких сценах.Вы можете игнорировать это, и я.

Однако рассмотрим поляризатор с коэффициентом фильтрации 2 ступени. С поляризатором ваша камера будет видеть то, что она считает LV15, когда смотрит на яркий песок или снег, вместо правильного LV17. Из-за этого счетчик не может скажите, что на вашем изображении есть яркий, залитый солнцем белый цвет, и вы можете получить непреднамеренная недодержка.

я не слишком беспокоюсь об этом, но опять же, я не часто использую поляризаторы.

Помните это при очень ярких условиях.

Вы может захотеть выполнить считывание матрицы вручную без фильтра, блокировка автоэкспозиции, которая чтения, а затем добавьте этот коэффициент фильтра в качестве значения компенсации после добавление фильтра. На самом деле, если вы собираетесь пойти на такие неприятности вы также можете использовать точечный измеритель Pentax и камеру обзора, но это действительно иллюстрирует потенциальные проблемы.

Это еще одна причина выбрать поляризаторы марки Nikon: они теряют всего 1-1 / 3 стопов света, а не 2, как у большинства других поляризаторов.

4.) Предметы средней освещенности на солнце, например, калифорнийская штукатурка. Для того, что вы хотите визуализируется как зона VI, рендеринг светлого, но не белого цвета, некоторые из самых ранних Матричные и AMP-индикаторы сделали их немного темнее, ближе к зоне 18%. V. В этих случаях вам нужно было набрать примерно +2/3 компенсации. Современный Матричные измерители (F100) вроде бы подходят для этих предметов.

Который с какими объективами камеры дают матричный замер?

Все современные камеры с автофокусировкой, а также большинство старых камер, дают матричный замер с все объективы AF.Ни один из них, кроме F4, не может делать это с ручной фокусировкой. линзы.

Nikon умышленно искалечили камеры автофокуса, кроме F4, чтобы они только выполните центрально-взвешенный замер с объективами с ручной фокусировкой. Никон наверное сделал это, чтобы побудить вас покупать новые объективы с автофокусом, чтобы очень важный матричный замер. Камера F4 AF и ручная фокусировка FA камеры имеют механические кодировщики, позволяющие этим камерам считывать максимальное абсолютное значение диафрагмы от выступа на объективе.Это необходимо для матрицы функционировать. Поскольку все другие камеры с автофокусировкой не имеют этих кодировщиков, они не могут дают матричный замер с ручными объективами.

Есть являются маргинальными фракциями, которые прикрепляют чипы к объективам с ручной фокусировкой, чтобы обмануть автофокусировку. камеры в матричный замер. Вероятно, они работают.

Nikon добавляет фишки к двум ручным объективам: старому 500mm f / 4 P AI-s и новому 45mm f / 2.8 P, так что эти два объектива однозначно дают матричный замер на все камеры AF.

Получить для матричного замера с объективами с ручной фокусировкой используйте камеру F4 AF, или камера FA с ручной фокусировкой.

Все Объективы AI и AI-s с ручной фокусировкой и AF, AF-I и AF-S обеспечивают матричный замер на FA и F4. Единственные, которые этого не делают, — это объективы с предварительным искусственным интеллектом, которые были раньше. 1977.

до 1977 г. линзы, преобразованные в AI, не будут давать матричный замер на F4 или FA, если к задней части объектива не добавляется специальный выступ.Вы можете преобразовать древний объектив AI примерно за 25 долларов, но это то же самое парень хочет около 200 долларов, чтобы добавить этот специальный наконечник. Забудь об этом.

Также объективы с ручной фокусировкой обеспечивают автоматизацию только с ручным управлением и предпочтительной диафрагмой в лучшем случае на камерах AF. Никто не получает предпочтительный затвор или программу режимы с ручными объективами на камерах AF.

г. Камера FA поддерживает все режимы P, S, A и M для работы со всеми объективами. новее 1977 г.Это потому, что Nikon все еще достаточно хорош, чтобы гарантировать что все новые объективы AF по-прежнему имеют все механические выступы для соединения к старым камерам. Фактически, последний объектив AF-S 80-200 f / 2.8 не только безупречно работает с камерой FA, у нее также есть проушина для установки FA в скоростной программный режим для телеобъективов.

Далее Страница>

Смотреть здесь для получения дополнительной информации о ночной выдержке

См. заводская матричная документация здесь

Назад к началу страницы

Создание матрицы принятия решений о покупке камеры

Покупка оборудования для камеры, особенно для новичков и новичков, или при рассмотрении «уменьшения размера» оборудования может оказаться непростой задачей.Одна из вещей, которые вы можете сделать, чтобы помочь принять хорошо продуманное решение, — это создать матрицу решений о покупке камеры. В этой статье я расскажу об адаптации методики, которую я давно использую при проведении бизнес-коучинга.

Существует множество обзоров снаряжения, которые можно прочитать, обширные данные испытаний, доступные на таких сайтах, как DxOMark, которые можно исследовать, и свободно высказываемые мнения других фотографов, которые можно принимать во внимание. Сложите все это вместе, и можно легко получить перегрузку информацией.

Одна из опасностей информационной перегрузки состоит в том, что она может заставить нас иррационально зацикливаться на очень небольшом количестве проблем и / или функций камеры в нашей борьбе за упрощение нашего решения. Это особенно верно, если в средствах массовой информации камеры обсуждали новую функцию и, таким образом, уделяли больше внимания, чем она могла бы в противном случае действительно заслужить.

Создание матрицы решений о покупке камеры лучше всего выполнять с помощью электронной таблицы Excel. В левой части таблицы вам нужно будет перечислить все критерии покупки камеры, которые вы хотите рассмотреть.Затем в верхней части таблицы вы можете добавить определенные модели камер, которые вы собираетесь оценивать по критериям покупки камеры.

Конечно, у каждого фотографа могут быть очень разные потребности, поэтому созданная вами матрица для принятия решения о покупке камеры будет сильно отличаться от моей. Имея это в виду, я думаю, что никто не может опубликовать список критериев покупки камеры, которые будут актуальны для каждого фотографа. Лучшее решение для вас — создать тот, который подходит только для ваших конкретных фотографических потребностей.

Чтобы проиллюстрировать, как создать и использовать матрицу принятия решения о покупке камеры, я поделюсь деталями из матрицы, которую я использую для своих покупок. Опять же, не используйте мою для принятия решений о покупке камеры, создайте свою собственную!

Первое, что нужно установить, — это ваши «обязательные» критерии покупки. Это факторы, которые полностью исключают камеру из дальнейшего рассмотрения, если она не соответствует всем критериям «обязательности». Таким образом, вы должны действительно быть жестокими с собой, чтобы составить список «обязательных» факторов.

Мой список «must have» следующий:

Сменный корпус объектива
Быстрый, точный и гибкий автофокус
Возможность RAW
Маленький и легкий
Возможность видео 1080 HD при 30p с управлением диафрагмой «на лету»
Файлы, позволяющие получать отпечатки хорошего качества размером 12 x 18 дюймов
Быстрая частота кадров AF-C не менее 10 кадров в секунду при съемке в формате RAW с полным разрешением
Поддерживается OpticsPro

Вы заметите, что факторы в этом списке носят в некоторой степени общий характер, но все же не позволят ряду камер быть в моем списке рассмотрения.Давайте посмотрим, что мой простой список «обязательных» исключит из дальнейшего рассмотрения.

Сменный корпус объектива. Это устраняет все камеры с фиксированными объективами, включая суперзум.
Быстрый, точный и гибкий автофокус. Камеры, которые будут удалены, не сразу станут очевидны, если посмотреть на их характеристики. Мне нужно было бы фактически обработать различные модели, которые я мог бы рассмотреть, чтобы сделать это определение.
RAW возможность.Так как «должен иметь» (1) исключает все сверхзумы, этот критерий не исключает наличия камер со сменными объективами, о которых я знаю.
Маленький и легкий. Этот фактор исключает все более крупные и тяжелые корпуса камер, такие как полнокадровые и многие корпуса APS-C.
Возможность видео 1080 HD с разрешением 30p с возможностью управления диафрагмой «на лету». Это потребует фактического обращения с конкретным корпусом камеры для проверки этого фактора. В прошлом многие меньшие корпуса Nikon APS-C не обеспечивали такой уровень контроля, поэтому в прошлом они были бы исключены.Я не знаю, так ли это до сих пор с этими телами.
Файлы для печати хорошего качества размером 12 x 18 дюймов. Этот фактор не исключает наличия каких-либо конкретных тел, кроме тех, у которых датчик меньше 1 ”. Поскольку не существует систем сменных линз, в которых используются датчики размером менее 1 дюйма, этот фактор не исключает для меня наличия каких-либо тел. Если вы регулярно делаете снимки большого размера и устанавливаете этот коэффициент на 24 x 36 дюймов или больше, это может исключить некоторые корпуса камеры для вас.
Быстрая частота кадров AF-C не менее 10 кадров в секунду при съемке в формате RAW в полном разрешении.Это можно проверить, просмотрев технические характеристики камер отдельных тел. Это устранило бы довольно много корпусов, произведенных Sony, Nikon, Canon, Olympus и Fujifilm, и это лишь некоторые из них.
Поддерживается OpticsPro. Многим это может показаться странным критерием «обязательного наличия», но я рассматриваю OpticsPro как неотъемлемую часть моей системы камер и не рассматриваю камеру марки, не поддерживаемой этим программным обеспечением. Это исключило бы камеры Fujifilm из моих соображений.

Весьма вероятно, что мой список «must have» сильно отличается от списка, который вы можете создать.Это иллюстрирует, почему важно использовать матрицу решений о покупке камеры, специально разработанную для ваших уникальных потребностей в фотографии / видео.

После того, как у вас есть список того, что «должно быть», вы переходите к своему «полезному». Эти факторы будут перечислены и отсортированы по степени важности с применением «оценочного рейтинга» к каждому фактору. Часто используется шкала от 1 до 5 или от 1 до 10. Я использую шкалу от 1 до 5.

Вот мой список «хороших вещей»:

Наличие качественных зум-объективов: 5
Увеличение глубины резкости при использовании открытой диафрагмы: 5
Зум с большим фокусным расстоянием для диких животных / птиц: 5
Подходит для пейзажной фотографии: 5
Зум-объективы / корпус с хорошей функцией VR: 5
Наличие высококачественных фикс-объективов для работы с видео: 4
Видоискатель или электронный видоискатель: 3
Срок службы батареи: 2
Наличие специального макрообъектива: 2
Водонепроницаемый корпус / линзы: 2
Брекетинг экспозиции: 2
Возможности GPS: 1
Возможность бесшумной заслонки: 1
Подходит для портретных работ: 1
Малая глубина резкости / хорошее боке: 1
Хорошие характеристики при слабом освещении: 1
Подключение к WiFi: 1
Специальные эффекты изображения в камере: 1
Возможность видео 4K: 1
Возможность внешней вспышки: 1

Вы заметите, что мой список не включает ничего о размере сенсора или каких-либо особых «эксклюзивных» возможностях, которые могут быть доступны только на определенном теле.Я намеренно не приписываю эти типы факторов, поскольку они могут непреднамеренно исказить мою матрицу решений в сторону конкретного тела.

Когда вы просматриваете мой список «приятно иметь», он, вероятно, будет сильно отличаться от того, что может быть в вашем списке. Некоторые из факторов из моего списка также могут быть в вашем списке, но ранжирование по важности может сильно отличаться. Например, многие люди оценили бы «производительность при слабом освещении» на 4 или 5, а не на 1, как я. Малая глубина резкости и боке могут быть гораздо важнее для других фотографов, чем для меня.Именно поэтому для вас крайне важно разработать собственную матрицу, которая поможет вам выбрать лучшую камеру для ваших конкретных нужд.

После того, как вы создали свою личную «матрицу решений о покупке камеры», вы можете использовать ее для оценки любого количества конкретных камер, которые вы рассматриваете. Камеры, которые не соответствуют ВСЕМ вашим критериям «обязательного», будут исключены из вашего списка для рассмотрения.

Камеры, прошедшие ваш список «обязательных» критериев, будут затем оцениваться по каждому из ваших критериев «приятно иметь» и оцениваться по шкале от 0 до 5 по каждому фактору.Затем этот показатель для конкретной камеры будет умножен на рейтинг важности по этому фактору. Например, если камера набрала «3» по фактору важности «5», она принесет 15 рейтинговых баллов (3 x 5). Чтобы определить камеру, которая лучше всего соответствует вашим потребностям, вы должны сложить общее количество рейтинговых баллов только для тех камер, которые соответствуют всем вашим критериям «обязательного наличия».

Для большинства из нас покупка фотоаппарата — важное решение с финансовой точки зрения. Использование таких инструментов, как матрица решений, может помочь устранить некоторые эмоции из принятия решения и помочь нам сделать рациональный и осознанный выбор.

Я намерен сохранить в этом блоге фотографии бесплатную рекламу. Если вам понравилась эта статья и / или мой веб-сайт, и вы хотите сделать скромное пожертвование в размере 10 долларов через PayPal для поддержки моей работы, мы будем очень признательны. Вы можете использовать кнопку «Пожертвовать» ниже. Более крупные пожертвования можно сделать на [email protected] через PayPal.

Напоминаем нашим канадским читателям: вы можете получить специальную скидку 5% при заказе линз Tamron или Rokinon и других товаров непосредственно в магазине Amplis.

Статья Авторские права на статью Томас Штирр, 2017 г. Все права защищены. Запрещается использование, копирование или адаптация любого рода без письменного согласия. Если вы видите, что эта статья воспроизводится где-либо еще, это несанкционированное и незаконное использование. Публикация комментариев на веб-сайтах-нарушителях и обращение к лицам, ворующим интеллектуальную собственность, всегда приветствуются!

Различные типы снимков камеры в пленке

Углы съемки

Обзор угла съемки

Недостаточно просто понять размер кадра.Углы камеры и степень этих углов могут полностью изменить смысл кадра. Когда вы готовите свой список выстрелов, это помогает запомнить все варианты. Мы собираемся создать список снимков с помощью StudioBinder, чтобы выделить различные ракурсы камеры. Вот короткое видео о том, как создается список кадров.

Список снимков в StudioBinder • Подпишитесь на YouTube

Вот список снимков с различными типами ракурсов. Мы использовали некоторые из самых знаковых ракурсов из фильмов, таких как Матрица , Делай правильно и Криминальное чтиво в качестве своего рода шпаргалки.Угадаете, какие фильмы здесь представлены? Перейдите по ссылке на изображение, чтобы увидеть полностью заполненный список снимков, который вы также можете загрузить и использовать для справки.

Углы съемки камеры • Снимок указан в StudioBinder

Теперь, когда мы рассмотрели все различные типы углов камеры в пленке , давайте рассмотрим их по очереди.

Пример снимка на уровне глаз

Снимок на уровне глаз

Наш первый ракурс камеры — это снимок на уровне глаз, и это когда объект съемки находится на уровне глаз.Снимок на уровне глаз может дать нейтральную перспективу (не лучшую или худшую). Это имитирует то, как мы видим людей в реальной жизни — наши глаза соединяются с их, и это может нарушать границы.

Вот пример угла наклона камеры на уровне глаз:

Пример снимка на уровне глаз • Игра престолов

Снимки на уровне глаз на самом деле намного менее стандартны, чем можно было бы подумать, потому что режиссеры часто предпочитают размещать камеру на плече уровень, чтобы получить гораздо более кинематографический вид.

Подробнее о снимках на уровне глаз →

Пример снимка с малым углом

Съемка с низким углом

Снимок с низким углом Снимок кадрирует объект снизу от линии глаз. Эти снимки с камеры чаще всего подчеркивают динамику силы между персонажами — снимок одного персонажа под низким углом часто сочетается с снимком под большим углом другого персонажа.

Вот пример камеры с низким углом:

Снимок с низким углом • Матрица

Снимки с камеры с низким углом — идеальный ракурс, чтобы показать превосходство или вызвать чувство страха и страха.Вот видео, в котором подробно рассказывается о различных примерах снимков с низкого ракурса и о том, как их использовали такие режиссеры, как Уэс Андерсон, Орсон Уэллс и Спайк Джонз.

Примеры низкого ракурса • Подпишитесь на YouTube

В следующем списке выстрелов, когда у вас есть сильный персонаж (или, по крайней мере, ощущает силу ), подумайте о снимке с низкого ракурса. Это придаст дополнительный смысл вашему снимку.

Узнать больше о снимках под малым углом →

Пример снимка под большим углом

Снимок под большим углом

На снимке под большим углом камера направляет вниз на объект.Обычно это создает чувство неполноценности или «взгляда свысока» на предмет. Но, опять же, с любым другим углом камеры есть много применений.

Вот пример большого ракурса камеры:

Пример большого ракурса • Мстители

Вот наше видео о том, как вы можете использовать широкоугольные снимки в своем фильме. Но, как показано на видео ниже, есть стандартные и более креативные выражения снимка с большого угла.

Примеры снимков с большого угла • Подпишитесь на YouTube

Снимок с большого угла — это универсальный снимок, который можно использовать во многих ситуациях.Чаще всего используется, чтобы заставить персонажа казаться уязвимым и бессильным, но всегда есть исключения из правил.

Узнайте больше о снимках с большого угла →

Пример снимка на уровне бедра

Ковбойский снимок или Снимок на уровне бедра

Ковбойский снимок — это когда ваша камера примерно по пояс. Снимки на уровне бедра часто полезны, когда один объект сидит, а другой стоит.

Снимки на уровне бедра также могут быть чрезвычайно полезными ракурсами камеры, когда у вас есть действие, которое происходит рядом с бедром, например, вынимается оружие или кто-то лезет в карман.Вот почему он также известен как «ковбойский выстрел» — мы не можем думать о выстрелах на уровне бедра, не видя пистолет, кобуру и врага впереди на расстоянии.

Вот пример угла наклона камеры на уровне бедра:

Пример снимка на уровне бедра • Punch-Drunk Love

Чем дальше вы удаляетесь от объекта, как в этот момент от Punch-Drunk Love , чтобы сохранить Если объект обрамлен надлежащим пространством для головы, снимок на уровне бедра выполнит свою работу.

Подробнее о Ковбойских снимках →

Пример снимка на уровне колен

Снимок на уровне колен

Это когда высота вашей камеры примерно равна коленям вашего объекта.Они могут подчеркнуть превосходство персонажа в сочетании с низким углом обзора. Он не такой экстремальный, как снимок с уровня земли, но вызывает то же ощущение. Они идеально подходят, если вы хотите сосредоточиться на идущих персонажах или, в данном случае из Home Alone , на ползучих.

Вот пример угла камеры на уровне колен:

Снимок на уровне колена • Один дома

Пример снимка с уровня земли

Снимок с уровня земли

Снимок с уровня земли — это когда ваша камера находится на уровне земли с вашим предметом.Этот ракурс камеры часто используется, чтобы показать персонажа, идущего, не открывая своего лица, но он может помочь сделать зрителя более активным и использовать игру актера для создания идеи.

Вот пример угла камеры на уровне земли:

Пример снимка с уровня земли • Ожог после прочтения

Пример снимка на уровне плеч

Снимок на уровне плеч

Снимок на уровне плеч — это угол камеры, равный высоко, как плечи вашего объекта.Снимки на уровне плеч на самом деле намного более стандартны, чем снимки на уровне глаз, из-за чего ваш актер может казаться короче, чем на самом деле.

Вот пример угла камеры на уровне плеч:

Снимок на уровне плеч • Черная пантера

Поскольку камера выровнена с плечом, она позволяет голове актера достигать верхней части кадра (уменьшая пространство для головы) . Это также помещает линию глаз актера немного выше камеры и, в свою очередь, создает иллюзию немного меньшего угла.

Пример голландского угла

Голландский угол или голландский наклонный снимок

Для голландского угла (голландский наклон) камера наклонена в одну сторону. Наклонив таким образом линии горизонта, вы можете вызвать чувство дезориентации, дестабилизированное психическое состояние или усилить напряжение.

Вот пример угла камеры голландского угла:

Угол камеры голландского угла • StudioBinder

Вот видео-пример угла камеры голландца, фокусирующегося на точном моменте использования.Посмотрите, как сцена начинается с «ровных» и «обычных» снимков, прежде чем переключиться на голландский ракурс для максимального воздействия.

Пример голландского ракурса • Подпишитесь на YouTube

Думайте о голландском ракурсе как об акценте любого напряженного или субъективного момента. Это отличный способ усилить любые эмоции, психическое состояние или напряжение, которое вы привносите в сцену.

Подробнее о голландских угловых снимках →

Пример снимка сверху

Снимок сверху или вид с высоты птичьего полета

Снимок сверху сделан сверху, глядя на объект съемки.Обычно они снимаются под углом 90 градусов выше — все, что меньше, может рассматриваться как снимок с большого угла.

Необязательно, чтобы выстрел над головой был сверхвысоким, но он может быть таким. Вот пример угла съемки сверху:

Угол съемки сверху • StudioBinder

Снимки сверху отлично подходят для обеспечения перспективы сцены, но не просто перспективы. Его часто используют как «нейтральную» или иногда «божественную» точку зрения.

Узнать больше о снимках сверху →

Пример снимка с воздуха

Снимок с воздуха

Снимок с воздуха, сделанный с вертолета или дрона, сделан с большой высоты.Он устанавливает большое пространство пейзажа. Многие из снимков вертолета в Black Hawk Down сделаны с воздуха.

Вот пример угла съемки с воздуха:

Пример съемки с воздуха • Падение черного ястреба

Доступные дроны сделали аэрофотосъемку более доступной для кинематографистов. Когда-то оригинальная аэрофотосъемка считалась высокобюджетной роскошью или опорой для видеосъемки, теперь она доступна практически для любого производства, и все благодаря «росту» дронов (и Sky-net).

Подробнее о снимках с воздуха →

УГЛЫ КАМЕРЫ

Вдохновляйтесь. Исследуйте больше углов.

Изучите различные типы ракурсов и узнайте, как комбинировать их с другими характеристиками снимка для визуального повествования.

Различные типы углов камеры

UP NEXT

Полное руководство по съемкам камерой

Углы камеры очень важны в визуальном повествовании, но это только начало доступных опций.Когда вы обнаружите, что готовите список снимков, помните размер снимка, кадрирование, фокусировку и движение камеры. Когда режиссеры могут объединить эти элементы в один кадр по правильным причинам, именно тогда рождаются знаковые моменты в кино. Если вы хотите увидеть весь наш список снимков с камеры в кино, не забудьте перейти к следующему посту.

Наверх Следующее: Снимки камеры в пленке →

Шаг в матрицу: что я узнал, изучив цветовую науку RED, сборку 30, Арт Адамс

Сравнение RED ONE «M» и RED ONE «MX» в офисе Адама Уилта.

RED ONE MX наконец-то здесь, и он выглядит великолепно — лучше, чем должен, учитывая, что RED утверждает, что не изменил колориметрию своих датчиков, только их чувствительность и уровни шума. Как одно только программное обеспечение могло иметь такое огромное значение? Я узнал… на собственном горьком опыте.

Некоторое время назад я писал об очевидном недостатке колориметрии оригинальной RED ONE, которая добавляла синий к любому цвету, содержащему зеленый цвет при вольфрамовом свете, что сделало RED ONE действительно сбалансированной при дневном свете камерой, если кто-то хочет яркие точные цвета.Однако в сборке 30 качество цветопередачи RED ONE резко улучшилось, и проблема сине-зеленого загрязнения, казалось бы, исчезла. Цвета, снятые при вольфрамовом свете, теперь кажутся немного богаче, чем при дневном свете, а общий цвет намного приятнее и точнее при любой цветовой температуре.

RED утверждает, что цветовые фильтры на его датчике MX такие же, как на его датчике M, хотя некоторые говорят, что резкое улучшение науки о цвете означает, что это не так.RED изменил свой сенсор больше, чем они заставили нас поверить, или они повлияли на эти впечатляющие изменения только в программном обеспечении? Мне пришлось выяснить это для себя, и с помощью Адама Уилта я смог сфотографировать одну и ту же тестовую таблицу примерно в одно и то же время, как при вольфрамовых, так и при дневных источниках света с помощью камер RED ONE M и MX.

Результаты немного… удивительны.

Переверните страницу, чтобы перейти к нашему техническому пути…

Это диаграмма DSC Chroma-du-Monde, которая, вероятно, является лучшей цветовой диаграммой для телевещания.

Дизайн этой диаграммы позволяет легко определить, как датчик видит цвет, просто взглянув на парадную форму волны. В нижнем левом углу диаграммы находится зеленая фишка, а столбец, который идет вверх от этой фишки, содержит зеленый плюс увеличивающееся количество красного, что приводит к равномерному разделению между зеленым и красно-желтым в верхней части столбца.

Двигаясь вправо от желтого, мы видим, что зеленый цвет уменьшается, а красный остается постоянным, пока мы не дойдем до средней фишки, которая является чисто красной.

Оттуда добавляется синий цвет, пока мы не дойдем до крайней правой фишки, которая содержит равное количество красного и синего (пурпурного), а оттуда в нижний правый угол диаграммы красный цвет будет уменьшаться, пока мы не дойдем до фишки чистого синего цвета.

Двигаясь влево от синего по нижнему ряду, мы видим, что зеленый цвет постепенно увеличивается, пока мы не дойдем до центральной микросхемы (голубой), а затем синий цвет будет уменьшаться, пока мы не достигнем зеленой микросхемы.

Диаграмма

DSC Chroma-Du-Monde, просматриваемая при свете лампы накаливания в цветовом пространстве RedColor.Баланс белого предустановлен из вольфрама. Вытащил из Apple Color. Обратите внимание на «руки» на зеленом и синем каналах, где они реагируют на то, что видят или не видят свой собственный цвет.

КРАСНЫЙ КАНАЛ: Красота диаграммы Chroma du Monde заключается в том, что мы можем очень точно увидеть, как цветовые каналы камеры реагируют на цвет. В случае с красным каналом мы можем видеть, что форма волны достигает пика там, где он видит красный, и падает там, где его нет. Например, посмотрите на синюю фишку и посмотрите, насколько низок ее след: это потому, что в синей фишке нет красного.След красной фишки довольно высок, как и весь верхний ряд, который содержит такое же количество красного, смешанного с другими цветами (зеленый слева, синий справа). Интересно отметить, что в этом случае след зеленой микросхемы выше, чем она должна быть по сравнению с синей микросхемой, что означает, что красный краситель на датчике может пропускать как зеленый свет, так и красный.

ЗЕЛЕНЫЙ КАНАЛ: Обратите внимание на «плечи» слева и справа: слева форма сигнала имеет пики, потому что левый столбец содержит одинаковое количество зеленого в каждом чипе, а он наклоняется над правым столбцом, так как зеленого нет (только синий и красный) на той стороне диаграммы.Также обратите внимание, как красный цвет вызывает провал, а голубой — пик, потому что голубой цвет содержит зеленый цвет, а красный — нет.

СИНИЙ КАНАЛ: Снова то же самое, только в обратном порядке: пики кривой формы сигнала достигаются там, где на диаграмме есть синий цвет, и падают там, где нет. Благодаря расположению диаграммы синий канал почти зеркально отражает зеленый канал.

Если цветовой канал видит слишком много другого канала (цветовой «кроссовер»), общая колориметрия камеры может быть нарушена.

Когда я пытался понять, как RED смог так резко снизить уровень синего шума в RED ONE «M», работающем в сборке 20, я обнаружил, что синие фильтры на датчике также пропускают много зеленого света. . Во-первых, вот диаграмма 5600k, просматриваемая с помощью датчика RED ONE, M, сборка 20:

Кружок показывает, что есть хороший провал в синем канале там, где находится зеленый / красный столбец, что является нормальным и ожидаемым. Вот та же диаграмма при освещении 3200k:

Эта форма волны показывает синий канал, отвечающий синему, тогда как диаграмма содержит только зеленый и красный.Исходя из этого, я мог предположить, что синие фильтры на фотоэлементах датчика пропускают немного зеленого вместе с синим: вместо того, чтобы быть «чистым» синим, фильтр имеет скорее зеленовато-синий цвет:

Это инсценировка, но она передает общую идею. Фильтры работают, поглощая световые волны с длиной волны, отличной от цвета фильтра, поэтому синий фильтр поглощает и устраняет любые длины волн света, которые не являются его оттенком синего. Если фильтр зеленовато-синий вместо «чистого» синего, то он будет пропускать в основном синий с небольшим количеством зеленого.(Точные длины волн, пропускаемые этими фильтрами, варьируются от производителя к производителю и являются тщательно охраняемыми секретами. Существует очень мало согласия относительно того, какая длина волны является «чистым» оттенком любого цвета, поэтому разные производители используют разные «рецепты» датчиков.)

Фотосайт под фильтром не знает, какой цвет передается, поскольку он может только подсчитать, сколько фотонов попадает в него: один кремний не может определить цвет света, только этот свет присутствует. Процессор цифровой камеры «знает», какой фильтр покрывает каждый фотосайт, поэтому, подсчитывая количество фотонов, попадающих на фотосайт, и ссылаясь на то, какой цветовой фильтр его покрывает, процессор создает значение, которое представляет, сколько цвета этот фотосайт «видит».”

Например: если фотосайт номер 2745 генерирует сигнал, который сообщает процессору, что он обнаруживает какой-либо свет, и процессор проверяет его каталог и видит, что фотосайт 2745 покрыт синим фильтром, тогда он направит сигнал с этого фотосайта в синий канал.

Полученные числа со всех фотосайтов затем обрабатываются с помощью алгоритма де-Байеринга для вычисления значений красного, зеленого и синего цветов для каждого пикселя, даже если каждый фотосайт может определять только один цвет.

ПРИМЕЧАНИЕ: Фотосайты и пиксели — это совершенно разные вещи. Фотосайты — это отдельные светочувствительные точки на датчике, а пиксели — это «элементы изображения», полученные из данных фотосайта. Количество фотосайтов и количество пикселей в изображении не обязательно должны совпадать; Например, Sony F35 использует кластеры из шести фотосайтов (два ряда красных, зеленых и синих фотосайтов) для создания одного пикселя.

До сборки 30 цвета, содержащие зеленый, выглядели тусклыми при свете ламп накаливания, но не при дневном свете.Моя теория заключалась в том, что огромное количество синего в дневном свете подавляло небольшое количество зеленого, которое передается на фотосайты с синим фильтром, поэтому небольшое количество зеленого света, прошедшего через фильтр, было эффективно подавлено и погребено.

Однако при теплом вольфрамовом свете синего так мало, что небольшое количество зеленого света имело гораздо большее значение, поскольку синего света было недостаточно, чтобы его заглушить. Поскольку фотосайт не может самостоятельно узнать, видит ли он синий или зеленый свет, он сообщает процессору, что все, что он видит, является синим.Процессор послушно добавляет синий цвет к тем областям изображения, где синие фотосайты регистрируют свет, даже если некоторые из этих областей зеленые.

А что будет, если синий добавить к яркому цвету вроде зеленого? Цвет становится тусклым.

Когда я посмотрел на датчик RED MX в цветовом пространстве RedColor, я не увидел никаких признаков того, что это все еще проблема. Цвет MX на самом деле выглядит ярче и богаче при свете лампы накаливания, чем при дневном свете, что было для меня немного неожиданностью.Зеленые были особенно яркими. Возможно, только возможно, RED изменил фильтры на своем датчике MX, так что RED ONE видел гораздо более точные цвета при вольфрамовом свете. Конечно, новые яркие цвета заставили многих так думать.

Мне нужно было увидеть что-то близкое к «необработанному» изображению с сенсора. RGB камеры — это просто изображение в «цветовом пространстве» сенсора, которое сбалансировано по белому, но не имеет дополнительной обработки цвета, чтобы сопоставить его с устройством просмотра (например, монитором, совместимым с Rec 709).

Та же диаграмма, что и выше, в свете лампы накаливания, но с использованием цветового пространства камеры RGB.Обратите внимание, что левая «рука» синего канала теперь поднята, а не опущена.

Видите что-нибудь знакомое? Да, это та же проблема, о которой я писал раньше: синий канал видит зеленый, и довольно много его. Я был немного сбит с толку, когда увидел это. В своей предыдущей статье на эту тему я не изучал Camera RGB, только RedSpace, и подозреваю, что в то время мне следовало уделить этому больше внимания.

Я не видел этой зелено-синей проблемы в RedSpace в условиях дневного света в моем предыдущем тесте, и мне пришло в голову, что я должен еще раз взглянуть на дневной свет в Camera RGB и посмотреть, что выскочило.

Вау. Проблема с кроссовером тоже есть. Это не так уж плохо, но определенно есть. Вот несколько изображений, которые показывают разницу между Camera RGB и RedColor при освещении вольфрамовым и дневным светом. Они были сняты на датчик MX:

Камера RGB, дневной свет. Обратите внимание, что все цвета, которые содержат зеленый цвет, начиная с левого края синей фишки и заканчивая левой стороной диаграммы и не доходя до красной фишки вверху, являются мутными из-за синего загрязнения.

Красный цвет, дневной свет. Синий оттенок исчез.

Камера RGB, лампа накаливания. Зеленые чипсы ДЕЙСТВИТЕЛЬНО мутные и тусклые при свете ламп накаливания, намного хуже, чем при дневном свете.

RedColor, лампа накаливания. График более насыщенный и насыщенный, чем был при красном цвете при дневном свете

В RedColor нет никаких признаков проблемы с сине-зеленым кроссовером. Его полностью нет. Похоже, что датчик MX имеет колориметрию, аналогичную RED ONE M, если смотреть только на камеру RGB, но почему сборка 30 делает камеры M и MX намного лучше? Может ли RED действительно решить эту проблему исключительно программно? И если да, то как? Возможное решение находится на следующей странице…

Большой вопрос заключается в следующем: если синий фотосайт видит и синий, и зеленый свет, но не может сам по себе отличить разницу, как процессор узнает, как удалить влияние зеленого из синего канала? Он не может узнать, просто посмотрев на синие фотосайты, потому что фотосайт может обнаруживать только свет, а не цвет, поэтому процессор должен искать в другом месте.Зеленый канал кажется очевидным местом для поиска информации о зеленом на изображении, поэтому RedColor должен брать информацию из зеленого канала, чтобы удалить зеленый из синего канала.

Я установил следующую структуру узлов в комнате Color FX Apple Color: идея заключалась в том, чтобы разделить сигнал RGB камеры на отдельные красные, зеленые и синие компоненты, вычесть часть сигнала зеленого канала из синего канала и собрать красный цвет, зеленый и синий снова в сигнал RGB:

Ничего не происходит ни с красным, ни с зеленым, но синий цвет модифицируется путем добавления к нему отрицательного значения зеленого сигнала (в данном случае значение «Blend» было -.7). Поскольку синие фотосайты реагируют и на синий, и на зеленый, а зеленые фотосайты надежно реагируют только на зеленый, у нас должен остаться более насыщенный синий цвет, если мы вычтем зеленый сигнал из синего сигнала.

Это станет немного более ясным, если мы снова посмотрим на форму волны. Первый сигнал показывает RGB камеры перед деревом узлов, а второй показывает RGB камеры после дерева узлов:

А вот разница во внешнем виде диаграммы:

Еще один побочный эффект вычитания зеленого из синего канала заключается в том, что синий становится намного более насыщенным, что я сейчас вижу в RedColor.

Есть ли у меня веские доказательства того, что КРАСНЫЙ делает именно это? Нет. Но я определенно нашел жизнеспособный способ исправить синий канал таким образом, чтобы он выглядел удивительно совместимым с RedColor.

Не ожидайте, что мои результаты будут соответствовать RedColor, так как я не делаю ничего подобного, как RED или любой другой производитель со своей запатентованной наукой о цвете. Я просто демонстрирую один метод устранения конкретной аномалии, хотя и довольно драматичный.

Давайте посмотрим на некоторые шаблоны вектороскопов.Они не имеют идеального баланса белого (я использовал предустановки камеры, чтобы избежать ненужной настройки данных изображения), но мы просто смотрим на общий узор, так что это не имеет значения.

Это камера RGB, освещенная лампами накаливания, без коррекции.

Это тот же сигнал камеры RGB, обработанный через дерево узлов, с вычитанием зеленого из синего.

Это тот же сигнал, обработанный с помощью RedColor, без дополнительных настроек.

Ясно, что моя коррекция дерева узлов не делает Camera RGB так же хорошо, как RedColor; Я недостаточно разбираюсь в науке о цвете, чтобы это осуществить. При сравнении этих изображений вектороскопа я заметил, что моя коррекция узлового дерева искажает цвета по сине-желтой оси:

Между прочим, если бы был один цвет, на который, как вы ожидаете, сильно повлияет этот процесс вычитания, что бы это было? Я предполагаю, что голубой цвет пострадает больше всего, поскольку он содержит равное количество зеленого и синего.В своей голове я вижу, что голубой цвет склоняется к синему: если предполагается, что голубой представляет собой смесь синего и зеленого в соотношении 50/50, но синие фотосайты добавляют немного зеленого, поэтому смесь зеленого / синего в конечном итоге составляет 50/70 ( потому что зеленый видит только зеленый, а синий видит синий плюс немного зеленого), вычитание зеленого из синего должно привести к перекосу в сторону синего. Именно это мы и видим на вектороскопе: голубой в красном цвете имеет тенденцию к синему.

Голубой — один из самых сложных цветов для воспроизведения на любой камере, поэтому я должен задаться вопросом, не является ли проблема «синий фильтр пропускает немного зеленого» не так уж часто.На заре цветного телевидения было трудно создать красный люминофор, который светился бы так же ярко, как зеленый и синий люминофор, поэтому вместо того, чтобы затемнять зеленый и синий люминофоры, чтобы они соответствовали тусклости красных люминофоров, решение должно было добавить зеленый к красному люминофору, чтобы он светился ярче.

Этот процесс сработал, но в результате появились оранжево-красные оттенки, которые долгое время преследовали цветные телевизоры. Я должен задаться вопросом, есть ли аналогичная проблема при создании фильтров синего красителя для фотосайтов: кремний более чувствителен к длинным волнам света (инфракрасному и красному) и наименее чувствителен к коротким длинам волн (синий), поэтому, возможно, производители намеренно используют зеленовато-синие фильтры на синие фотосайты для усиления слабого синего сигнала.

Сначала я думал, что это конец истории: я понял, как RED удаляет зеленое загрязнение из синего канала — ура! — но меня все еще сбивал с толку тот факт, что вектороскоп, появившийся в результате моей цифровой магии Color FX, все еще не был похож на RedColor. Именно тогда мне пришло в голову, что я видел только верхушку айсберга, и единственный способ выяснить, как взаимодействуют все цвета КРАСНОГО, — это (глоток!) Попытаться построить свою собственную цветовую матрицу.

Вот что я сделал и многому научился.Подробнее на следующей странице…

Любой, кто изучал структуру меню видеокамеры Sony или Panasonic, скорее всего, видел матрицу. Как и в фильмах, эта матрица может немного сбивать с толку, пока вы не поиграете с ней некоторое время. Я далек от того, чтобы научиться манипулировать им, но я узнал достаточно, построив собственную псевдоматрицу в Apple’s Color, чтобы лучше понимать, для чего она нужна и для чего она предназначена.

Итог:

Цветовая матрица или серия цветовых матриц превращает необработанные данные о цвете датчика в форму, которая правильно выглядит на конкретном устройстве просмотра, и позволяет настраивать реакцию камеры на цвет на очень глубоком уровне.

DIT У Питера Грея есть страница на своем веб-сайте, посвященная различным настройкам, включая матрицу, в Sony F900, поэтому, если вы раньше не видели матрицу, нажмите здесь и прокрутите страницу вниз, чтобы получить приблизительное объяснение. Об этом также есть интересная статья в столбце «Технические советы» DSC Labs. Найдите Дэйва Адамса из Sky Television.

Каждая камера имеет как минимум одну матрицу, а обычно две или три. Судя по тому, что я видел в своих экспериментах, матрицы имеют фундаментальное значение для правильного функционирования камеры на очень, очень глубоком уровне.Матрица, которую большинство из нас видели, — это пользовательская матрица Sony, которая во многих камерах предлагает следующие настройки: R-G, R-B, G-R, G-B, B-R и B-G. Многие инженеры, с которыми я общался, понимали, что эти элементы управления «перемещают» цвета на вектороскопе, но мои эксперименты показали мне, что матрица более сложная, чем эта:

Настройки матрицы либо
(a) смешивает сигнал цветового канала с сигналом другого цветового канала, или
(b) вычитает сигнал цветового канала из сигнала другого цветового канала.

Например, (b) — вот как я устранил зеленое пятно из цветового пространства RGB камеры RED на предыдущей странице: синий канал видел много синего и немного зеленого, поэтому я сказал Color вычесть часть зеленого сигнал от синего сигнала до тех пор, пока все, что осталось в синем сигнале, не было ответом только на синий цвет.

За исключением того, что все было не так просто. С современными камерами этого никогда не бывает. Вычитание зеленого сигнала из синего канала решило часть проблемы, но не почти всю.Ясно, что нужно было сделать еще больше.

И с этой мыслью я решил создать свою собственную матрицу (или эмулятор матрицы) в Apple’s Color. Мне было любопытно, могу ли я построить дерево узлов в комнате Color FX, которое добавляло бы и вычитало цветовые каналы друг из друга таким образом, чтобы я мог сделать изображение Camera RGB похожим на RedColor.

Вот мой начальный вектороскоп, показывающий камеру RGB при свете лампы накаливания:

Вот красный цвет:

А вот внешний вид, который мне удалось создать, используя дерево узлов в цвете:

Я получил базовую форму правильно, хотя некоторые из моих цветов немного перенасыщены по сравнению с RedColor.Важно то, что цвета попадают в свои правильные векторы, даже если они не попадают в назначенные им поля. (Электронно сгенерированный сигнал цветовой полосы поместит все цвета в их поля, но это редко срабатывает при съемке в реальном мире. «Вектор» — это линия, которая проходит от центра дисплея через каждое цветовое поле, а также пока каждый цвет попадает где-то вдоль своего вектора, это нормально, даже если он не помещается аккуратно в его маленькую коробочку.)

Есть и другие проблемы, поэтому давайте посмотрим, как выглядят настоящие диаграммы.Вот RedColor:

А вот мой взгляд:

Близко, но нет сигары. Во всяком случае, не дорогая сигара.

Чтобы вы не думали, что это было легко, вот дерево узлов, которое я создал в Color за несколько часов:

Это может показаться сложным, но на самом деле это не так — по крайней мере, не на этом уровне. Что я сделал, так это выделил три цветовых канала — красный, зеленый и синий — и затем создал ветви, где я мог складывать или вычитать сигналы из других цветовых каналов.Например, после выделения красного канала я создал ветви, в которых я мог складывать или вычитать синий и зеленый; для зеленого я установил ветви, которые могли добавлять или вычитать красный и синий; пр.

В основном я вычитал цвета, что означало, что я компенсировал цветные фильтры на фотосайтах, видя цвета, отличные от их собственных. (Немногое из этого важно, иначе вторичные цвета, такие как голубой, желтый и пурпурный, будут ужасно страдать, как на многих старых камерах.)

Важно отметить, что мы говорим о цветовых сигналах , а не о реальных цветах.На предыдущей странице я действительно не вычитал зеленый из синего; вместо этого я вычел зеленый сигнал из синего сигнала . Сам по себе сигнал — это не цвет, это просто информация, которая позволяет процессору камеры узнать, сколько цвета присутствует в точках изображения, чтобы он мог построить изображение RGB. Когда вы вычитаете сигнал из сигнала, вы просто удаляете влияние одного сигнала из другого, в отличие от вычитания одного цвета из другого, что приводит к получению нового цвета.

Подумайте о цветовом сигнале как о монохромном изображении. В качестве примера я создал несколько несовершенных, но достаточно хороших примеров в Photoshop. Вот синий:

А вот и зеленый:

Яркие тона означают, что цветовой канал видит свой цвет на изображении, а темные тона — нет. Если мы возьмем значения в зеленом канале и вычтем их из значений синего, то части, в которых значения зеленого являются самыми высокими, сотрут области, в которых синий цвет перекрывается, потому что значения синего ниже.Это позволяет исключить загрязнение зеленого цвета из синего сигнала, делая синий намного более чистым.

И наоборот, поскольку зеленый не видит много синего, если вообще видит, значения зеленого будут очень низкими в синих областях диаграммы, и вычитание низких значений зеленого из высоких значений синего оставляет только синие части изображения.

Поскольку мы проделываем всю эту работу только с синим каналом, синий цвет — единственный затронутый цвет.

Этот тонкий баланс — то, что отличает одну модель или марку фотоаппарата от другой.Все дело в том, какие фильтры используются на фотосайтах для обнаружения красного, зеленого и синего цветов и как их сигналы смешиваются вместе, чтобы сформировать чистые и приятные цвета. Не существует такого понятия, как чистый зеленый, чистый синий или чистый красный фильтр, потому что цвета состоят из диапазона длин волн, а не из одной длины волны. Фильтры на фотосайтах часто пропускают на фотосайты волны различного диапазона и иногда имеют чувствительность или «утечки» там, где этого быть не должно. (На ум приходит инфракрасный порт.)

Кроме того, полезно, чтобы каждый цветовой канал был хотя бы немного чувствителен к другим цветам, так как именно так создаются вторичные цвета.Если фотосайты видят только очень узкие волны красного, зеленого и синего цветов, они никогда не будут реагировать на желтый, пурпурный или голубой. Некоторое перекрытие необходимо.

На этой веб-странице вы увидите диаграммы спектрального отклика ряда популярных зеркальных фотоаппаратов. Обратите внимание, как все цвета частично перекрываются в спектральной характеристике, и тем не менее эти камеры воспроизводят очень красивые и точные цвета. Это потому, что каждое изображение обрабатывается с помощью цветовой матрицы либо в камере (JPEG), либо позже с помощью плагина импорта или какого-либо другого программного инструмента (raw).Эти производители разработали формулу, которая позволяет им выборочно добавлять и вычитать цветовые каналы друг из друга, чтобы все эти различные сигналы смешивались в очень приятную и точную цветовую палитру. Эта матрица зависит от спектральных свойств красного, зеленого и синего фильтров, используемых в их датчике. (Это верно для любой камеры.)

Когда вы смотрите на номера матриц, вы видите глубоко в сердце сенсора, вплоть до того, как фильтры красителя на каждом фотоэлементе реагируют на назначенные им длины волн света.Это довольно удивительно и очень мощно.

В видеокамере часто бывает несколько матриц. В Sony F900, например, есть четыре очевидных матрицы:

(1) Матрица OHB. Это регулирует разницу в цвете между замком этой камеры o ptical h ead b и любым другим блоком оптической головки F900. На самом базовом уровне матрица OHB стремится сделать все камеры F900 одинаковыми, несмотря на небольшие различия в их призмах.
(2) Предустановленная матрица. Вот как вы указываете цветовое пространство для просмотра. Если вы снимаете для телевещания, вы можете установить его на ITU (Rec) 709, чтобы убедиться, что все цвета, которые вы снимаете, являются «допустимыми» и правильно выглядят на стандартном мониторе высокой четкости.
(3) Пользовательская матрица. Здесь вы можете настроить реакцию камеры на цвет по вашему выбору. Регулировка этого параметра не для слабонервных, поскольку микширование каналов требует интересного сочетания технических ноу-хау, опыта и вуду.
(4) Мультиматрица. Это позволяет пользователю выбирать полосу цвета и влиять исключительно на нее. Это удобно, если вам нужно придать изделию очень специфический оттенок цвета, который камера не может точно воспроизвести автоматически. Это простейшая матрица, которая позволяет пользователю взять «кусок пирога» вектороскопа и перетащить его так или иначе.

В RED ONE MX есть матрица, которая происходит как часть процесса де-Байера, и матрица, которая применяется в камере к выходам монитора (RedColor или «raw»).В Red-Cine X доступны несколько матриц. Выбирая RedColor, RedSpace, Camera RGB или любую другую опцию, вы выбираете интерпретацию записанных сигналов RGB через определенную цветовую матрицу. (RedColor — это матрица, которая воспроизводит цвета, соответствующие стандарту ITU (Rec) 709, для просмотра на любом стандартизированном мониторе высокой четкости.)

Я видел интересную демонстрацию матрицы много лет назад, когда смотрел демонстрацию F900 в Bexel в Бербанке. Инженер нацелил камеру на серую карту, а затем набрал ряд очень крайних чисел в пользовательскую матрицу.Серая карта вообще не изменилась, но когда он увеличил масштаб и показал комнату, все цвета в ней были сильно искажены. Вы не можете настроить цветовую матрицу, глядя на серую карту или диаграмму с серой шкалой: вы должны наблюдать известные эталоны цветов во время процесса. Матрицы реагируют на очень определенные цвета, поэтому вы должны смотреть на эти очень конкретные цвета, чтобы увидеть, как они меняются.

Вот тут-то и появляется наш старый друг — график Chroma-Du-Monde.

Вот форма волны RedColor из вышеупомянутого эксперимента:

А вот образ, который я создал:

Я подошел близко, но это не идеальное совпадение.Однако важно то, что у всех цветовых каналов есть «руки». Посмотрите, как на левой и правой сторонах каждого цвета есть выемки, которые показывают, как они реагируют на цвета на диаграмме? Нисходящая синяя метка слева от синего канала показывает, что он не видит зеленого цвета, а восходящая метка справа показывает, что он видит синий цвет. Зеленая форма волны показывает, что зеленый цвет тоже виден только в тех частях диаграммы, которые содержат зеленый, как и красный сигнал (хотя красный цвет отображается по-разному, поскольку оба боковых столбца диаграммы показывают уменьшающееся количество красного сверху вниз) .

Эти «руки» показывают разделение цветов, что очень важно для получения чистого и точного цвета: не только цвета должны попадать в правильный вектор на вектороскопе, но и должны иметь широкие отчетливые «руки» на форме волны, чтобы чтобы показать, что они реагируют только тогда, когда видят свой цвет на графике (и в реальном мире). Диаграмма Chroma-du-Monde и монитор формы сигнала парада — единственный способ увидеть это точно.

Работая только с вектороскопом, я обнаружил, что могу перенести цвета на правильные векторы и все еще иметь много кроссоверов между цветами.Помните синюю выемку, с которой все это началось?

Когда я создал свою собственную матрицу, я обнаружил, что если бы я только наблюдал за вектороскопом, я мог бы выровнять все цвета с их маленькими прямоугольниками, но ВСЕ ЕЩЕ не создавал эту выемку. Я мог получить синий и зеленый, чтобы они выглядели правильно на вектороскопе, но зеленый все равно загрязнял синий. Чтобы устранить это загрязнение и воссоздать эту выемку, мне пришлось наблюдать как вектороскоп, так и форму волны парада, потому что вектороскоп не сказал мне, где пересекаются цвета.Мой процесс был таким:

(1) Разделите камеру RGB на красный, зеленый и синий компоненты
(2) Посмотрите на таблицу на предмет явного загрязнения цвета, например синего в зеленом. Работайте по одному каналу за раз.
(3) Сложите и вычтите цвета из этого цветового канала, чтобы получить этот цвет в своем векторе (в соответствии с его цветовой рамкой на вектороскопе), визуально извлекая подсказки из диаграммы. (Зеленый выглядит голубоватым? Затем вычтите часть зеленого канала из синего и посмотрите, что произойдет…)
(4) Посмотрите на форму волны парада и посмотрите, есть ли у цвета, над которым я работаю, большие «руки» или нет.Если этого не произошло, вернитесь к шагу 3 и попробуйте вычесть и добавить другие цвета. Если у него большие руки и он попадает в правый вектор вектороскопа, перейдите к следующему каналу и повторите.
(5) На вектороскопе каналы по-прежнему падают вдоль своих векторов? Настройка одного цветового канала влияет на все остальные, поэтому, если я меняю один, мне часто приходится возвращаться и настраивать другие. Если цвета совпадают на вектороскопе, продолжайте. Если нет, вернитесь к шагу (2) и попробуйте поместить каждый цвет в его вектор, не жертвуя «руками» на форме волны.
(6) Повторяйте бесконечно, пока не закончите.

Добавление и вычитание цветовых сигналов из цвета делает две вещи: оно влияет на то, где этот цвет попадает на вектороскоп, который показывает точность цветопередачи; и это влияет на цветоделение, обеспечивая чистоту каждого цветового канала при просмотре отдельно. Вектороскоп показывает точность цветопередачи, а форма волны парада показывает цветовое разделение.

Еще в начале этой статьи я упомянул, что это путешествие началось как эксперимент, чтобы определить, используют ли датчики RED ONE M и RED ONE MX одни и те же цветовые фильтры.Вот несколько изображений осциллограмм / вектороскопов из Color, которые показывают результаты тестов. Помните, что я никоим образом не изменял эти изображения, используя предустановки баланса белого в обеих камерах, поэтому изображения не имеют идеального баланса белого. Это проявляется двумя способами:

(1) Когда белый цвет сбалансирован, в центре вектороскопа появится плотная белая точка. На этих изображениях вы заметите, что центр вектороскопа не представляет собой плотную белую точку и что диаграмма не всегда выглядит идеально точной.Направление белой точки говорит вам, что такое смещение цвета, поэтому, если точка смещена в сторону синего, ожидайте, что диаграмма будет синей.
(2) Когда белая точка перекошена, это означает, что общая диаграмма вектороскопа смещена в том же направлении. Это не меняет своей формы. Сравните формы шаблонов вектороскопа, а не то, где они попадают в область видимости.
(3) То же самое с формами волны: они не будут идеально совпадать из-за разного баланса белого, но вы сможете увидеть, куда падают «руки», и это многое говорит о чистоте цвета.

Все эти тесты были сняты камерой, установленной на ASA 400.

Датчик

M, дневной свет, красный цвет. Баланс белого немного в сторону голубого.

Датчик MX, дневной свет, красный цвет. Баланс белого — голубовато-синий, но основная форма вектороскопа соответствует датчику M. Обратите внимание, насколько плотно расположены точки на датчике MX, это показывает, что он отображает значительно меньше цветового шума, чем датчик M.

Датчик

M, вольфрам, красный цвет.Баланс белого немного голубой.

Датчик MX, вольфрам, красный цвет. Баланс белого немного голубой. И снова формы примерно такие же, включая то, как точки размазываются по сине-желтой оси. Мы видели это ранее в эксперименте, когда я вычитал зеленый из синего канала.

Основываясь на этом сравнении, я могу предположить, что RED использует одну и ту же колориметрию в обеих камерах, и единственное существенное различие между ними заключается в том, что датчик MX намного, намного, намного тише, чем M.

Я многому научился из этого процесса. В частности, я узнал, что то, что я считал специфическим недостатком RED, на самом деле отражает то, с чем так или иначе приходится иметь дело каждому производителю камеры. Хотя путь КРАСНЫХ был полон болезней роста, эти боли позволили нам заглянуть внутрь процесса, который обычно скрыт от глаз. Одно можно сказать наверняка: с точки зрения цвета и шума RED ONE наконец-то стала зрелой камерой.

Спасибо Адаму Уилту и Meets the Eye Productions за их помощь в съемке тестов, используемых в этой статье.Спасибо также Гэри Адкоку и Биллу Хогану за выборочную проверку этой статьи, а также Дэвиду Корли и Майклу Виганду из DSC Labs за их идеи.

Раскрытие информации: DSC Labs отправляет мне бесплатные диаграммы для моих тестов и до сих пор не просил их вернуть.

Арт Адамс — DP, который совершает частые поездки в самое сердце матрицы. Его веб-сайт www.artadams.net.

Централизованные решения для видеонаблюдения на базе IP

Безопасность жизненно важна, и технология наблюдения, необходимая для этого, становится все более сложной и сложной.Сегодня умным предприятиям требуются не устаревшие аналоговые системы наблюдения, а новые, динамичные автоматизированные подходы, обеспечивающие высокую безопасность и высокую ценность для бизнеса с первого дня.

Решения для матричного видеонаблюдения

предназначены для предоставления решений для видеонаблюдения мирового класса, которые могут решить проблемы безопасности малых, средних и крупных предприятий. Как признанный поставщик решений, обслуживающий широкий круг клиентов, мы понимаем уникальные потребности различных отраслей. В отличие от универсальных решений, Matrix делает упор на предоставление клиентам отраслевых решений.Независимо от того, управляете ли вы более чем 100 локациями или одним, наша эффективная централизованная система IP-видеонаблюдения может фиксировать и документировать события безопасности из бесконечных локаций.

Что дает вам матрица?

Matrix обеспечивает централизованную безопасность с решениями IP-видеонаблюдения, которые могут управлять несколькими устройствами, расположенными в разных местах. Более того, эти решения могут быть интегрированы с функциями интеллектуальной видеоаналитики, контроля доступа и сигнализации о пожаре и вторжении.Это помогает нашим клиентам получить больший контроль над своими системами, тем самым увеличивая производительность за счет использования коллекторов.

Централизованная система видеонаблюдения на базе IP, такая как Matrix, не только объединяет все функции видеонаблюдения, но и повышает эффективность этих функций, обеспечивая лучшую безопасность, безопасность, видимость и контроль.

В целом, Matrix Video Surveillance представляет собой комбинацию лучших в своем классе IP-камер, сетевых видеорегистраторов и программного обеспечения для управления видео, разработанного специально для всех типов современных организаций.

Решения для централизованного видеонаблюдения

Решения для видеонаблюдения мирового класса, которые решают проблемы безопасности малых, средних и крупных предприятий.

Доступ к продукту в реальном времени

Продукты

Широкий спектр решений для сетевого видеонаблюдения, специально разработанных для крупных организаций всех секторов.

режимов замера и принцип работы измерителя камеры

Правильная экспозиция vs.Как камера экспонирует

Exposure — сложный зверь. Овладение им имеет первостепенное значение. Экспозиция и композиция — два наиболее важных компонента для создания великолепного изображения. Экспозиция основана на трех компонентах:

ISO или светочувствительность
Диафрагма или размер проема, пропускающего свет, и
Выдержка, определяющая время, в течение которого свет должен пройти через диафрагму

Независимо от того, снимаете ли вы в ручном режиме, с приоритетом диафрагмы или с приоритетом выдержки; нет разницы в том, как измеритель оценивает сцену.

Измерение света или яркости сцены, которую вы пытаетесь сфотографировать, является важным компонентом в определении идеальной экспозиции. Чтобы установить это, вам понадобится измеритель, который может считывать уровни яркости.

Экспозиция измеряется с помощью люксметров. Есть два типа: один измеряет свет, падающий на объект или сцену, и называется измерителем падающего света; другой измеряет свет, отраженный от сцены или объекта, и называется измерителем отраженного света. Все измерители, встроенные в цифровые камеры, являются измерителями отраженного света, и мы рассмотрим этот тип в этой статье.Чем лучше вы понимаете эти счетчики и то, как они работают, тем лучше вы будете понимать и интерпретировать то, что они вам говорят. Имейте в виду, что измерители падающего света намного точнее, чем измерители отраженного света.

Как ваша камера определяет экспозицию?

Измерители отраженного света пытаются определить количество света в сцене, которую вы пытаетесь захватить. К сожалению, это предположения. Возможно, вам не повезло сфотографировать очень темный или черный объект, и он выглядел переэкспонированным, или снежную сцену, где снег выглядит серым или недодержанным.Причина такого поведения в том, что экспонометр камеры считает, что большинство сцен должно иметь средний серый цвет, также называемый 18% серым. Этот средний серый цвет — это середина между самыми темными тенями и самыми яркими светлыми участками. Поскольку измеритель камеры не имеет представления о белом или черном, вам нужно помочь ему, используя некоторую форму компенсации экспозиции, основанную на тональности вашего объекта или сцены.

Режимы измерения

Чтобы помочь с экспозицией и определением величины компенсации, в камерах есть различные режимы замера.Обычно три основных режима — это матричный (также называемый оценочным), центрально-взвешенный и точечный замер. Каждый из них применим в определенных ситуациях, но не полагайтесь только на один из этих режимов, чтобы сделать все за вас.

Оценочный замер

В этом режиме измерения измеритель делит сцену на сетку и анализирует каждый сегмент на предмет информации о светлых и темных участках (ярких и темных). После того, как эти данные собраны, он вычисляет среднее значение и основывает экспозицию на этом среднем.Имейте в виду, что у всех камер разное количество областей в кадре. Кроме того, не все они рассчитывают среднее значение экспозиции одинаково. Производители используют сложные формулы для определения значений воздействия. Поэтому важно, чтобы вы понимали, как ваша камера ведет себя в различных ситуациях, и научились, когда ей доверять, а когда нет.

Многие из новых зеркальных фотокамер не только усредняют сетку, но и делают дополнительный акцент на точках фокусировки, которые используются во время захвата этого конкретного изображения.

В следующей серии изображений для установки экспозиции использовался матричный замер. Две плиты из пенопласта, одна белая, а другая черная, были помещены рядом в одном свете.

Для первого изображения камера считала экспозицию, когда она была направлена на середину белой и черной досок. Камера считала все белое и черное и пришла к разумному выводу, усреднив экспозицию.

Оценочный замер — по центру между белой и черной досками

Измерение от белой доски

Следующее изображение было снято с помощью счетчика камеры, снятого с белой доски.Белый был захвачен как серый, а черный — как темно-серый. Это потому, что камера пытается сделать все нейтральным серым или 18%.

Измерение от черной доски

На третьем изображении камера считала экспозицию с черной доски. Результирующее изображение переэкспонировано, что делает белые слишком яркими и темно-серыми там, где они должны были быть черными.

Центровзвешенный замер
Центровзвешенный замер
Этот метод измерения придает наибольшее значение центральной части кадра, которая может достигать 75% или более, в то время как углам кадра уделяется мало внимания или вообще не уделяется никакого внимания.Многие профессиональные DSLR-камеры позволяют регулировать диаметр центра тяжести.
Этот режим замера предпочитают многие фотографы, и он имеет приемлемый уровень точности. Также имейте в виду, что большинство объектов при кадрировании обычно располагаются по центру. Затем вы получаете экспозицию и меняете композицию перед захватом изображения.
Точечный замер
Точечный замер
В этом режиме измеряется свет только от очень небольшой части сцены. Измеряемая область обычно находится в центре изображения с диапазоном измерения примерно от 3 до 7 градусов.Обычно это меньше 5% площади кадра. С большинством средних и верхних цифровых зеркальных фотокамер вы можете расположить точку в кадре так, чтобы определить, где вы хотите зафиксировать показания (обычно это следует за тем, где вы фокусируетесь).
Это очень точный режим измерения. Он обеспечит точные показания с небольших участков вашей сцены и наиболее эффективен в высококонтрастных ситуациях.
Те же белые и школьные доски были снова сфотографированы с использованием точечного замера.Как вы можете видеть на изображениях ниже, существует та же проблема. Даже точечный измеритель обманули.
Точечный замер на черном (левое изображение), а затем точечный замер на белой доске (правое изображение)
Чтобы получить правильную экспозицию и не обмануть камеру, были сняты показания точечного измерителя с использованием серой карты, помещенной в том же свете, что и черно-белые доски. Эта настройка экспозиции, основанная на серой карте, использовалась для фотографирования двух досок. Изображение ниже показывает хорошую экспозицию.
Измерение экспозиции с использованием серой карты
Как вы переключаете режимы замера?
Значок измерения представляет собой изображение в форме глаза в прямоугольнике. Система замера вашей камеры может иметь три или более режима замера, и отображение будет меняться в зависимости от того, какой режим выбран.
Какой режим замера следует использовать и когда?
Матричный замер
Матричный замер хорошо подходит для равномерно освещенных сцен. Его можно использовать как методику захвата.Даже если измеритель камеры может подвести вас, эти измерители являются очень сложными устройствами, управляемыми компьютером, и на них можно положиться при обычной фотографии. Вы можете оставить камеру в этом режиме и использовать его как средство обучения экспозиции.
Центровзвешенный замер
Используйте это для любой сцены, где вы хотите, чтобы основной объект был правильно экспонирован, в то время как остальную часть изображения обычно можно игнорировать для правильной экспозиции. Это идеально подходит для портретной фотографии людей и домашних животных, натюрморта и некоторых продуктов.
Центровзвешенный намного более последовательный и предсказуемый по сравнению с матричным замером. Используйте его с умом, чтобы контролировать, где камера будет измерять сцену, и те области, где освещение не играет ключевой роли в вашей композиции.
Используйте этот режим для портретов на открытом воздухе, высококонтрастных сцен, фотографий продуктов и еды, и это лишь некоторые из них.
Точечный замер
Точечный замер обеспечивает максимальную точность и контроль экспозиции. Это идеально подходит для съемки объектов с контровым освещением, макросъемки и макросъемки.Его можно использовать для считывания самых ярких и самых темных зон пейзажей. Без этого режима нельзя было бы снимать луну. Не забывайте использовать этот режим всякий раз, когда важно правильно выставить экспозицию для объекта, который не заполняет кадр.
Режим точечного замера
работает исключительно хорошо в ситуациях, когда ваш основной объект намного светлее или намного темнее, чем его окружение.
Коррекция экспозиции
В ряде ситуаций вам потребуется компенсация экспозиции, чтобы получить правильную экспозицию, независимо от выбранного вами режима замера.Сценарии с большим количеством снежного покрова будут недоэкспонированы и потребуют увеличения экспозиции на +1 или более ступеней, чтобы снег выглядел белым.
И наоборот, черный пушистый медведь или человек в очень темной одежде будут переэкспонированы и потребуют отрицательной компенсации экспозиции -1 или более ступеней.
Итак, какой режим вам следует использовать?
Ответ — это зависит от объекта, направления света и т. Д. Выберите матричный или оценочный замер для равномерно освещенных сцен.Используйте Центровзвешенный для сцен с высокой контрастностью и в которых вы хотите, чтобы основной объект был правильно экспонирован. Используйте точечный замер для объектов, освещенных сзади, пока не познакомитесь с измерением, используйте точечный замер для объектов, освещенных сзади.
В заключение, для точности экспозиции может быть полезен измеритель падающего света, поскольку экспонометр вашей камеры легко обмануть. Но изучение того, как работает экспонометр вашей камеры, также поможет вам получить более точную экспозицию.
.
Какой тип матрицы лучше для фотоаппарата: типы, размер, разрешение, светочувствительность, уход