Матрицы для камер видеонаблюдения. На что обращать внимание? / Habr

Качество изображения видеокамеры во многом зависит от используемого в ней светочувствительного сенсора (матрицы). Ведь поставь хоть лучший процессор для оцифровки видео – если на матрице получено плохое изображение, хорошим оно уже не станет. Попытаюсь популярно объяснить, на что следует обращать внимание в характеристиках сенсора камеры видеонаблюдения, чтобы потом не было мучительно больно при взгляде на изображение…

Тип матрицы

В интернете вы наверняка найдете информацию о том, что в камерах видеонаблюдения применяются CCD (ПЗС, прибор с зарядовой связью) и CMOS (КМОП, комплементарная структура металл-оксид-полупроводник) светочувствительные матрицы. Забудьте! Давно остался только CMOS, только хардкор.

CCD матрицы, при всех их достоинствах (лучшая светочувствительность и цветопередача, меньший уровень шумов) – уже практически не используются в видеонаблюдении. Потому что сам принцип их действия CCD матриц – последовательное считывание заряда по ячейкам – слишком медленный, чтобы удовлетворить запросы быстрых современных видеокамер высокого разрешения. Ну и самое главное CCD дороже в производстве, а в условиях современной высококонкурентной среды на счету каждая копейка прибыли. Вот почему все ключевые производители сосредоточились на выпуске именно CMOS матриц.

Осталось производителей, между прочим, не так и много. Крупнейшими, по состоянию на начало 2017 года, являются компании: ON Semiconductor Corporation (в свое время поглотившая известную профильную компанию Aptina), Omnivision Technologies Inc., Samsung Electronics и Sony Corporation. Кроме того, матрицы для собственных нужд производит, например, компания Canon, Hikvision.

Конкуренцию старым брендам пытаются создать молодые, полные энтузиазма и денег китайские чипмейкеры «второго эшелона», вроде компании SOI (Silicon Optronics, Inc.) и др. Трудно сказать, выживет ли молодая поросль, когда на рынке CMOS сенсоров наступит насыщение и станет слишком тесно. Но в любом случае в этом сегменте не исключено появление новых игроков и обострение борьбы, ведь наладить производство CMOS сенсоров не слишком и сложная по современным меркам задача.

Крупные мировые бренды типа Hikvision или Dahua обычно предпочитают работать с производителями матриц первого эшелона или собственными. Локальные же ведут себя по разному. Например, Tecsar даже в недорогих камерах использует матрицы с хорошей репутацией от ON Semiconductor, Omnivision и Sony. В в ассортименте других “народных” марок, например Berger, широко представлены сенсоры SOI и т.д.

Как делаются матрицы цифровых камер

Лидерские качества CMOS

CMOS технология предусматривает размещение электронных компонентов (конденсаторов, транзисторов) непосредственно в каждом пикселе светочувствительной матрицы.

Структура пикселя и CMOS матрицы

Это уменьшает полезную площадь светочувствительного элемента и снижает чувствительность, плюс активные элементы повышают уровень собственных шумов матрицы. Зато технология позволяет осуществлять преобразование заряда светочувствительного элемента в электрический сигнал прямо в матрице и гораздо быстрее сформировать цифровой сигнал изображения, что критично для видеокамер. Именно поэтому CMOS лучше подходят для камер видеонаблюдения, где требуется быстрая смена кадров.

Принцип работы CCD и CMOS матриц

Плюс возможность произвольного считывания ячеек CMOS матрицы дает возможность буквально «на лету» изменять качество и битрейт получаемого видео, что невозможно для CCD. А энергопотребление CMOS-решений ниже, что тоже немаловажно для компактных камер наблюдения.

Да будет цвет

Для получения цветного изображения матрица разлагает световой поток на составляющие цвета: красный, зеленый и синий. Для этого используются соответствующие светофильтры. Разные производители варьируют размещение и количество светочувствительных элементов разного цвета, но суть от этого не меняется.

Принцип формирования изображения на светочувствительной матрице:

Р – светочувствительный элемент
Т — электронные компоненты

Как устроен и работает КМОП сенсор камеры можно также посмотреть на этом видео от Canon:

CMOS матрицы всех производителей базируются на вышеописанных общих принципах, отличаясь лишь в деталях реализации на кремнии. Например, в погоне за дешевизной и сверхприбылью, чипмейкеры стараются выпускать матрицы как можно меньшего размера. Расплата за это неизбежна…

Почему большой – это хорошо

Типоразмер (или другими словами формат) матрицы обычно измеряют по диагонали в дюймах и указывают в виде дроби, например 1/4″, 1/3″, 2/3″, 1/2 дюйма и др.

Первое правило выбора лучшей матрицы довольно простое: при одинаковом количестве пикселей (разрешении), чем больше физические размеры сенсора – тем лучше. У большей матрицы крупнее пиксели, а значит, она улавливает больше света. Пиксели большей матрицы расположены менее тесно, а значит меньше влияние взаимных помех и ниже уровень паразитных шумов, что напрямую влияет на качество получаемого изображения. Наконец, более крупная матрица позволяет получить большие углы обзора при использовании объектива с одним и тем же фокусным расстоянием!

Светочувствительная матрица производства ON Semicondactor для камер видеонаблюдения

Светочувствительная матрица, установленная на плате видеокамеры

Увы, большеформатные матрицы в массовых камерах видеонаблюдения сейчас практически не используются в силу дороговизны и самих матриц, и объективов для них, которые должны иметь более крупные линзы и, соответственно, габариты и стоимость. На сегодня в камеры устанавливают в основном матрицы типоразмера 1/2″ – 1/4″ (это самые крошечные). Выбирая камеру, нужно четко понимать, что покупая ультрадешевую модель с 1/4″ матрицей производства SOI и крохотным объективом с пластиковыми линзами сомнительной прозрачности, вы не сможете создать систему видеоконтроля приемлемого качества, на которой можно было бы хорошо различать небольшие детали отснятых событий, особенно при съемке в условиях слабой освещенности.

Выбирая же камеру с матрицей Sony типоразмера 1/2.8″ вы априори получите гораздо лучший результат по качеству видео, камеру с такой матрицей уже вполне можно использовать в профессиональной системе видеонаблюдения. И чувствительность у такой камеры будет заведомо выше, что позволит лучше снимать в условиях слабой освещенности: в плохую погоду, в сумерках, в полутемном помещении и т.п. С увеличением разрешения при том же размере матрицы светочувствительность падает, и это тоже нужно учитывать при выборе. Для камеры, установленной в темной подворотне у черного хода, имеет смысл выбрать матрицу с меньшим разрешением и более высокой чувствительностью, чем камеру ультравысокого разрешения с низкой чувствительностью матрицы на которой из-за шумов ничего нельзя будет толком различить.

Светочувствительность

Светочувствительность матрицы определяет возможность ее работы в условиях слабого окружающего освещения. С точки зрения физики это выглядит совсем банально: чем меньше световой энергии достаточно для получения изображения матрицей, тем выше ее светочувствительность. Но! Будем откровенны, гнаться за высокой чувствительностью уже особо не стоит. Дело в том, что современные камеры видеонаблюдения благополучно переходят в режимы «день/ночь», при снижении освещенности переводя матрицу в режим черно-белого изображения с более высокой чувствительностью. Плюс автоматическое включение инфракрасной подсветки дает камерам возможность отлично снимать даже в полной темноте. Например, в закрытом помещении без окон и с выключенным светом, когда об уровне какой-то внешней освещенности даже речи нет. Светочувствительность остается критичной для камер лишенных ИК подсветки, но использовать такие в современном видеонаблюдении – почти моветон. Хотя корпусные модели без подсветки все еще продаются, конечно.

Сравнение матриц разных производителей

Вообще правило таково: чем выше освещенность, тем лучше снимет матрица и, соответственно, камера. Поэтому не рекомендуется ставить камеры по полутемным закоулкам, даже если у них хорошая чувствительность. Имейте в виду, что в спецификации матриц камер обычно указывается минимальный уровень освещенности, когда можно зафиксировать хоть какое-то изображение. Но никто не обещает, что это изображение будет хотя бы приемлемого качества! Оно будет отвратительным в 100% случаев, на нем с трудом можно будет что-либо разобрать. Для достижения хотя бы удовлетворительного результата рекомендуется снимать как минимум при освещенности хотя бы в 10-20 раз большей, чем минимально допустимая для матрицы.

Производители придумали ряд технических решений, чтобы улучшить чувствительность CMOS матриц и снизить потери света в процессе фиксации изображения. Для этого в основном используется один принцип: вынести светочувствительный элемент как можно ближе к микролинзе матрицы, собирающей свет. Сначала компания Sony предложила свою технологию Exmor, сократившую путь прохождения света в матрице:

Затем прогрессивные производители дружно перешли на использование матриц с обратной засветкой, позволяющей не только сократить путь света сквозь матрицу, но и сделать полезную площадь светочувствительного слоя больше, разместив его над другими электронными элементами в ячейке:

Технология обратной засветке дает камере максимальную чувствительность. Отсюда вывод – «при прочих равных условиях» лучше приобрести камеру использующую матрицу с обратной засветкой, чем без таковой.

Для улучшения изображения в условиях слабого освещения для слабочувствительных дешевых матриц производители камер могут использовать различные ухищрения. Например, режим «медленного затвора», а говоря проще – режим большой выдержки. Однако «размазывание» контуров движущихся объектов уже на этапе фиксации изображения матрицей в таком режиме не позволяет говорить о мало-мальски качественной видеосъемке, поэтому такой подход совершенно неприемлем в охранном видеонаблюдении, где важны детали.

Определенным прорывом в качестве изображения стало появление технологии Starlight, впервые появившейся в камерах Bosch в 2012 году. Эта технология, благодаря комбинации огромной светочувствительности матрицы (порядка 0,0001 — 0,001 люкс) и очень эффективной технологии шумоподавления позволила получать очень качественное цветное изображение с видеокамер в условиях слабой освещенности и даже в ночное время.

Тогда как традиционный способ преодоления слабой освещенности – использование ИК подсветки – дает возможность получить четкое изображение лишь в монохромном режиме (оттенках серого), камеры с технологией Starlight позволяют получить цветную картинку, обладающую гораздо большей информативностью. В частности, при слабой освещенности система видеонаблюдения с технологией Starlight легко сможет различать цвета автомобилей, одежды и др. важные признаки.

Вот демонстрация технологии Starlight в действии:

Итоги

При выборе камеры видеонаблюдения обязательно обращайте внимание на характеристики матрицы, а не только ее разрешение. Ведь от этого в значительной степени будет зависеть качество изображения, а следовательно и полезность камеры. В первую очередь следует обращать внимание на надежный бренд, типоразмер и разрешение матрицы, светочувствительность принципиальна лишь для камер лишенных ИК-подсветки.

Очень рекомендую брать камеру с матрицей, по которой можно найти вменяемый даташит с подробной информацией, а не покупать кота в мешке. Например, вы легко найдете спецификации на матрицы производства ON Semiconductor, Omnivision или Sony. А вот мало-мальски подробных характеристик матриц SOI не сыскать днем с фонарем. Возникает подозрение, что производителю есть что скрывать…

А общий итог такой: CMOS матрицы безоговорочно победили в устройствах видеонаблюдения и в ближайшем будущем не собираются сдаваться какой-либо конкурирующей технологии.

Матрица фотоаппарата — все самое главное и ничего лишнего

По сравнению с фотокамерами прошлых лет, у цифровых камер очень мало механических узлов. Их заменили электронные компоненты. Остался неизменным только принцип получения фотографии, который заключается в переносе видимого изображения на какой-либо физический носитель. У старых фотокамер это была светочувствительная плёнка, а у современных цифровых устройств – матрица фотоаппарата. Статья может быть полезна тем, кто интересуется фотографией не только, как искусством, но и хочет понять некоторые конструктивные особенности фотокамер и принципы получения изображения.

Формирование изображения в фотокамере

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

Типы матриц

Матрицы фотоаппаратов могут быть изготовлены по разным технологиям и иметь разные размеры. В фотокамерах применяются следующие виды сенсоров:

• ПЗС;
• КМОП;
• Live-MOS;
• 3 CCD.

ПЗС матрица состоит из полупроводниковых фотодиодов, а считывание электрических потенциалов осуществляется по горизонтальным строкам. Полевые структуры КМОП намного экономичнее, но за счёт электронных преобразований при считывании, качество картинки несколько хуже, чем на матрице ПЗС. Live-MOS является усовершенствованным КМОП сенсором. Его отличают повышенная чувствительность и быстрая передача сигналов. В матрице используется малошумящий усилитель и низковольтное питание. Это разработка Панасоник, которая применяется в фотоаппаратах этой компании, а так же в камерах Leica и Olympus. 3CCD или трёхматричный сенсор обеспечивает высококачественную цветопередачу с малым уровнем шумов. Разделение цветов осуществляется дихроидной призмой маленького размера с записью каждого из основных цветов на отдельную матрицу. К недостаткам системы 3CCD относятся большие размеры устройства и высокая цена камеры.

Важные характеристики матриц

Полупроводниковая матрица цифрового фотоаппарата имеет ряд основных характеристик, от которых зависит качество изображения. Это следующие параметры:

1. Размер
2. Количество пикселей
3. Чувствительность
4. Динамический диапазон
5. Соотношение сигнал/шум

К дополнительным характеристикам относится напряжение питания и энергопотребление. Они не влияют на картинку и в описании фотоаппарата обычно не указываются.

Кроп фактор

Это главный параметр полупроводниковой матрицы. От него, и в меньшей степени от количества пикселей, зависят важнейшие характеристики изображения, снятого камерой. Кроп фактор это цифра, показывающая, на сколько реальная матрица меньше полнокадрового стандарта. Full Frame – это размер матрицы 24 Х 36 мм. Такими сенсорами оснащаются самые дорогие и профессиональные фотоаппараты. Этот размер соответствует кадру на стандартной фотоплёнке. Для снижения стоимости фототехники, а так же для производства компактных и лёгких любительских фотокамер «мыльниц» применяются матрицы маленького размера.

Существует общепринятый ряд форматов светочувствительных матриц. За полнокадровыми матрицами следует размер 16 Х 24 мм, что соответствует кроп-фактору 1,5. Самыми маленькими сенсорами, применяемыми в недорогих фотоаппаратах, являются матрицы с размерами 4,5 Х 3,4 мм. Это кроп фактор 7,6. Они применяются в дешёвых моделях фотокамер, где высокое качество кадра не требуется.

Разрешение, мегапиксели

Количеством мегапикселей обычно хвастаются продавцы фотоаппаратов, когда предлагают товар начинающим фотолюбителям. К этому параметру следует относиться с осторожностью. Кадр цифрового фотоаппарата состоит из миниатюрных полупроводниковых элементов. Каждый пиксель это сверхминиатюрный фотодиод или фототранзистор. Теоретически получается, что чем больше пикселей, тем выше качество изображения, точнее проработка мелких деталей или разрешение. На практике большое количество пикселей повышает качество изображения только на матрицах большого размера.

 Если размер кристалла небольшой, а изготовитель фотоаппаратов сумел разместить на нём большое количество светочувствительных элементов, то качество изображения будет невысоким. Очень важным для матрицы является не только размер отдельных фотоэлементов, но и расстояние между ними. Маленькие расстояния приводят к перегреву матрицы и возрастанию цифрового шума, который характеризуется цветными точками по всему изображению. Кроме того, при сильном диафрагмировании объектива фотокамеры, за счёт дифракции, вокруг элементов изображения будет появляться цветовая окантовка. Поэтому кадр, снятый на фотоаппарате с матрицей 5,4 Х 4,0 мм и 16 Мп, будет гораздо хуже снимка, полученного на камере с размерами матрицы 8,8 Х 6,6 мм и 10 Мп. Считается, что, в камерах, превышение числа мегапикселей свыше 25 будет излишним. Отчасти это связано с разрешением принтеров для фотопечати, когда самые продвинутые модели печатают фотографии с разрешением 9 600 Х 2 400 точек, что соответствует 23,4 мегапикселей.

Светочувствительность

Этот параметр в цифровых фотокамерах является относительной величиной. Кремниевая пластина со светочувствительными элементами имеет постоянную чувствительность. Всё дело в уровнях сигнала, которые поступают с фотодиодов для дальнейшего преобразования. Если на сенсор фотоаппарата поступает мало света, то электрический сигнал с него будет слабым и фотография будет тёмной. Для того чтобы сделать изображение более светлым слабый сигнал можно усилить. Изменяемый коэффициент усиления и является чувствительностью фотоаппарата. Для удобства фотографов чувствительность матрицы выражается в тех же единицах, что и у западного стандарта на фотоматериалы ASA. Соотношение чувствительности ISO и отечественных фотоплёнок выглядит следующим образом:

• 50 – 45;
• 64 – 65;
• 100 – 90;
• 160 – 130;
• 320 – 250.

В левой графе величина чувствительности фотоаппарата, а в правой чувствительность фотоплёнки по ГОСТ.

Отношение сигнал/шум

Мелкие цветные точки на изображении возникают от разных причин. Прежде всего, сама матрица даже при отсутствии засветки будет выдавать слабый электрический потенциал. Это и есть шум. Чтобы он не влиял на изображение, уровень полезного сигнала должен намного превышать уровень шума. Шумовые характеристики матрицы повышаются с уменьшением размера пикселя и расстояния между отдельными точками. Поэтому самой некачественной картинкой будет та, которая получена на маленьком сенсоре с большим количеством мегапикселей. Шум фотокамеры заметно возрастает при увеличении коэффициента усиления или чувствительности. Поэтому, если это возможно, рекомендуется снимать на минимальной чувствительности. Отрицательно влияет на качество изображения нагрев матрицы фотоаппарата. Это происходит, когда она постоянно работает, выводя изображение на дисплей. Профессионалы стараются работать с оптическим видоискателем фотокамеры. В этом случае питание на матрицу подаётся только на очень короткое время, и она не успевает нагреться.

Динамический диапазон

Этот параметр определяется промежутком между минимальным и максимальным значением экспозиции, которые отчётливо видны на снимке. Если у фотоаппарата указан динамический диапазон 8 ступеней или EV, то на снимке будут видны объекты, отличающиеся по яркости в 256 (28) раз. Все предметы, яркость которых выше, получатся совершенно белыми. Нижний порог определяется уровнем шумов самой матрицы, а верхний максимальным электрическим зарядом фотодиода.

Какой фотоаппарат выбрать

При желании снимать всё подряд, не задумываясь о высоком качестве снимка, можно приобрести любой фотоаппарат типа компакт или «мыльница». Отсутствие ручных режимов, большое количество сюжетных программ и фокусировка на лица, делает такой фотоаппарат простым в обращении и удобным для бытового использования. Для получения качественных снимков подойдёт недорогой фотоаппарат с матрицей большего размера и с возможностью ручной установки некоторых параметров съёмки. Ещё больше возможностей предоставляет пользователю беззеркальная камера «суперзум». Обладая небольшими размерами, она позволяет снимать интересные сюжеты на большом удалении от объекта съёмки, поэтому подойдёт для туристов и путешественников. Самые качественные снимки получаются с помощью зеркальной камеры, хотя её применение ограничивается большими размерами и весом. Если Вы хотите узнать все нюансы выбора фотокамеры, наши эксперты подготовили подробные инструкции в статье как выбрать фотоаппарат.

Итоги

При выборе фотоаппарата следует сначала ориентироваться на размер матрицы. Не стоит гнаться за большим количеством точек на изображении. 12-16 Мп более чем достаточно для получения и печати фотографий хорошего качества. Цифровой зум для камеры не слишком важен, так как он только позволяет растянуть центральную часть изображения на весь экран с ухудшением качества. Многие параметры не указываются в спецификации на фотоаппарат, поэтому перед выбором модели неплохо почитать отзывы фотолюбителей на специальных сайтах.

Физический размер матрицы и его влияние на качество снимков

Не все начинающие пользователи знают, что такое физический размер матрицы. Многие путают его с разрешением, но это разные вещи. При этом, физический размер матрицы — это один из важнейших параметров камеры, который влияет на качество снимков.

Прежде чем приступить к рассмотрению влияния размера матрицы на фотографии, рассмотрим сначала какие именно бывают матрицы.

Иногда бывает не просто узнать какая именно матрица стоит на том или ином фотоаппарате. Продавцы в магазинах зачастую просто не знают этого, а производители крайне редко указывают эту информацию. Почему? Этот загадка.

И всё же, что такое физический размер матрицы?

Как многие могли догадаться, физический размер матрицы — это ей длинна и ширина, измеряемые в миллиметрах.

Исторически сложилось так, что в спецификациях производители указывают физический размер матрицы в обратном количестве дюймов, а не в миллиметрах. Это выглядит следующим образом: 1 / 3.2 — это 3.4 * 4.5 мм.

Зачастую даже в дюймах размер матрицы в спецификациях не указывается, хотя тенденция начинает изменяться. В анонсах новых камер часто можно встретить эту информацию, но не факт, что её можно будет найти в инструкции к камере. В тех случаях, когда размер неизвестен, можно воспользоваться расчетом. Облегчит это занятие таблица со стандартными значениями:

В мм.	В дюймах	KF
3.4 * 4.5	1 / 3.2 «	7.6
4.0 * 5.4	1 / 2.7 «	6.4
4,3 * 5,8	1 / 2,5″	6.0
5,3 * 7,2	1 / 1,8″	4.9
6,6 * 8,8	2 / 3″	4.0
15 * 23	APS-C	1.6

Первая колонка содержит значения физического размера матрицы. Вторая колонка указывает соответствующий размер в дюймах. Третья колонка содержит информацию о том, насколько диагональ кадра 35мм больше диагонали матрицы.Чтобы произвести расчет, нужны будут два значения, которые всегда указываются в спецификациях к фотоаппаратам. Это эквивалентное фокусное расстояние и фокусное расстояние. В технической документации и на объективе вся нужная информация должна быть. Если фокусное расстояние и эквивалентное фокусное расстояние известны, вычисления легко провести путем деления второго на первое. Результатом расчета будет значение коэффициента KF.

Пример: имея F = 7 – 21мм, и Feq = 35 – 105мм, можно получить две формулы. Делить можно либо 35/7, либо 105/21. Результатом обеих действий будет KF = 5. По таблице находим самое близкое значение к расчетному и получаем интересующую нас информацию. В нашем случае это физический размер 1 / 1,8″ или 5,3 * 7,2мм.

Рассмотрим матрицы по типоразмерам:

• Самые маленькие матрицы — 1 / 3.2″. Используются они чаще всего в дешевых компактных фотоаппаратах. Их соотношение сторон составляет 4:3, а физический размер — 3.4 * 4.5 мм.
• Матрицы 1 / 2.7″ с соотношением сторон 4:3 и физическим размером 4.0 * 5.4 мм применяются также в недорогих компактах.
• Матрицы 1 / 2,5″ относятся к тому же сегменту камер, что и предыдущие две позиции. Они имеют соотношение сторон 4:3, а размер — 4,3 * 5,8мм.
• Матрицы размером 1 / 1,8″ с соотношением сторон 4:3 и геометрическим размером 5,3 * 7,2 мм применяются в более дорогих компактных камерах. Их можно встретить в устройствах среднего и выше среднего ценового диапазона.
• Размер матриц 2 / 3″ имеет соотношение сторон 4:3, а физический размер 6,6 * 8,8 мм. Часто они применяются в дорогих компактах с не сменной оптикой.
• Матрицы размером 4 / 3″ — физический размер 18 * 13,5 мм и соотношение сторон 4:3 применяются в дорогих камерах.
• DX, APS-C — это формат матриц с соотношением сторон 3:2 и размером около 24 * 18 мм. Эти матрицы применяются в полупрофессиональных и профессиональных зеркальных камерах. Широкое распространение они получили благодаря относительной дешевизне и хорошем качестве снимков.
• Полнокадровая матрица имеет размер 36 * 24 мм. Её соотношение сторон 3:2, а по размеру она соответствует 35 мм кадру. Такие матрицы дорого обходятся в производстве и применяются в профессиональной фототехнике.
• Среднеформатные матрицы имеют формат 60 * 45 мм с соотношением сторон 3:2. Такие матрицы сшиваются из нескольких более простых, что непременно сказывается на стоимости такого производства. Применяются исключительно в дорогих фотоаппаратах.

Разобравшись с основными размерами, стоит поговорить о том, на что же именно они влияют.

Прежде всего, размер матрицы влияет на габариты и вес фотокамеры. Размер оптической части напрямую зависит от размера матрицы, а отсюда можно делать соответствующие выводы.

Также размер матрицы является показателем цифрового шума, который будет передаваться на снимки.

Цифровой шум существенно портит фотографии, создавая впечатление наложенной на снимок маски из точек и царапин.

Шум может возникать по многим причинам. Это может быть дефект самой матрицы, проявляющийся в утечке тока, пробивающегося на соседние пиксели. Также появление шума может быть следствием нагрева матрицы.

На показатели шума влияют как физический размер матрицы, так и размеры пикселей. Чем размер матрицы больше, тем больше света на нее попадает. Соответственно полезной информации больше. Использование больших по размеру матриц позволяет получить более яркое изображение с естественными цветами.

При большом размере пикселей слой изоляции между ними тоже больше, а следовательно ток утечки уменьшается.

Для большего осознания понятия размера пикселя просто представьте две матрицы одинакового размера. На одной матрице 4000 пикселей (4Мп), а на второй 8000 пикселей (8Мп). Представьте теперь разницу в слое изоляции между каждым пикселем для первого и для второго случая.

Стоит заметить, что на матрицы маленького размера попадает мало света, а соответственно полезный сигнал не велик. Его нужно усиливать, а вместе с полезной информацией усиливаются и шумы.

Вывод!

Подводя итог, можно выделить тот факт, что на матрицу большого размера попадает большее количество света. Соответственно снимок будет ярче и четче. Увеличение размера матрицы увеличивает стоимость её производства, а, следовательно, фотоаппараты с матрицами большого физического размера будут стоить намного дороже своих компактных аналогов.

Copyright by TakeFoto.ru

Какой размер матрицы фотоаппарата лучше: таблица размеров

Рад вновь приветствовать вас, дорогой читатель. С вами на связи, Тимур Мустаев. Ранее на нашем блоге уже обозревались светочувствительные элементы фотоаппаратов, их свойства, кроп-фактор, количество мегапикселей и прочие параметры. Сегодня настал тот день, когда я вам расскажу более подробно, какой размер матрицы фотоаппарата лучше и почему.

В чём подвох?

Итак, если вы заинтересовались этой темой, значит, вы заинтересованы в улучшении качества своих фотографий. Вы, наверняка, уже слышали байку от рекламщиков, что на качество фотографии влияет только лишь количество мегапикселей. На самом деле, это не совсем так. Почему? Давайте разбираться.

Практически в каждом магазине фотооборудования есть, как минимум, один постер, кричащий о новой камере со встроенной матрицей супер высокого разрешения. Естественно, стоить она будет много больше, чем «скромные» конкуренты, поэтому рекламировать их гораздо выгоднее.

Размер матрицы

Если говорить о габаритах датчика, то здесь любого читателя ожидает огромный диапазон вариантов. От миллиметровых сенсоров смартфонов до огромных светочувствительных элементов кинокамер. Я постараюсь затронуть лишь фотокамеры, насколько это будет возможно.
Итак, существует специальная классификация размеров матриц фотоаппаратов. Таблица, приведённая ниже, показывает более наглядно различия в их длине и ширине.

Как мы здесь видим, начинается с 1/3-½ дюйма. Как правило, такие сенсоры устанавливаются в наиболее дешёвых вариантах любительских мыльниц. Соотношение сторон таких матриц составляет 4:3. Вообще, этого достаточно для формирования семейного фотоальбома, но ведь мы не для этого начали так подробно изучать фотографию, верно?

Камеры с соотношением 2/3, 4/3 дюйма имеют такое же соотношение сторон, однако, пикселям на них более «комфортно», что положительно сказывается на качестве, потому применяются такие элементы на более дорогих фотоаппаратах.

Остальные варианты представляют собой сенсоры, с соотношением сторон 3:2, а также составляют половину от полного кадра. Последний пункт таблицы – Full Frame. Он полностью соответствует своему названию и представляет собой золотой стандарт – 35-миллиметровый светочувствительный элемент. 35-мм сенсор, кстати говоря, соответствует размеру плёнки старых камер, о чём уже говорилось ранее, в одной из прошлых статей.

Каков итог?

Настал тот момент, когда нужно формулировать тезисы. Итак, первый из них – чем шире и выше матрица, тем дальше пиксели находятся друг от друга. Как результат, пиксели «чувствуют себя более комфортно» в таких условиях: они меньше подвергаются перегреву и, сами по себе, имеют большие габариты, за счёт чего каждый из них может захватить большее количество света.

Исходя из этого, делаем вывод, что две камеры с одинаковым количеством мегапикселей и разной величиной сенсора получат различный конечный снимок. Камера с большим датчиком получит фотографию более качественную.

Мегапиксели

Как бы реклама не заверяла, что их количество сильно влияет на качество фотографии, это не совсем так. Вообще, число фотодиодов определяет не столько качество, сколько количество занимаемого в памяти объёма светового отпечатка, который передаётся на процессор. Конечно, высокое разрешение – это хорошо, только если они расположены на матрице соответствующего размера. Иначе, элементы будут перегревать друг друга, из-за чего на фотографиях может образоваться шум.

Благодаря тому, что огромное количество фотографов начинает разбираться в этом вопросе, производители начали создавать пиксели большей величины, чем раньше. А какой от этого толк?

Всё просто: площадь пикселя обширнее, следовательно, он способен захватить большее количество света и передать его на процессор для обработки.

Как мы знаем, многие камеры имеют определённый диапазон регулировки разрешения конечной фотографии. Так вот, подавляющая часть зеркалок имеют показатель от 12 до 24 Мп, а профессиональные – 10-36 Мп, причём площади сенсоров отличаются в 2 и более раз.

В чём смысл всего этого? Можно выбрать среднее разрешение меж двух крайних значений. Это обеспечит быструю обработку снимка и задействует лишь часть пикселей, из-за чего увеличится расстояние между работающими элементами. Такой лайфхак позволит избавиться от лишних шумов.

В чём же итог? Всё просто: под каждый случай будет хороша определённая матрица, однако, сравнение конечных результатов покажет превосходство полнокадрового датчика. Причиной тому универсальность последнего.

Если у вас есть зеркальная фотокамера и вы хотите научиться ею пользоваться, чтобы получать красивые фотографии, предлагаю вашему вниманию «Цифровая зеркалка для новичка 2.0» или «Моя первая ЗЕРКАЛКА». Данный видео курс, просто находка для новичка. Ознакомившись с его содержимым, вы получите отличные знания о зеркалки. Помните, саморазвитие — это большой шаг в будущее своего успеха.

Цифровая зеркалка для новичка 2.0 — у вас NIKON? Этот курс для вас.

Моя первая ЗЕРКАЛКА — у вас CANON? Этот курс для вас.

Надеюсь, у меня получилось рассказать о матрицах в фотоаппаратах, какая лучше и почему стоит выбирать больший сенсор. Если статья была интересна, а также полезна для вас – расскажите о ней друзьям, подпишитесь на обновления блога, впереди нас ждёт масса полезных фотостатей.

Всех вам благ, Тимур Мустаев.

Размер матрицы и угол обзора объектива фотоаппарата

---

Читайте также:

---

Это третья часть урока, рассказывающего про объективы для фотокамер. В первой и второй части мы познакомились с устройством и основными характеристиками объективов. О том, что угол обзора и фокусное расстояние объектива — главные характеристики, мы говорили в прошлых уроках. Мы уже знаем, что эти характеристики взаимосвязаны:

Чем меньше фокусное расстояние объектива — тем шире его угол обзора.

Чем больше фокусное расстояние объектива — тем уже его угол обзора.

Когда человек пользуется собственной фотокамерой, он со временем привыкает, что при определенных фокусных расстояниях, его объектив дает тот или иной угол обзора: “приближает” снимаемый сюжет сильнее или слабее. Сохранятся или изменятся эти соотношения между фокусным расстоянием и углом обзора в случае смены фотоаппарата? Сегодня мы это выясним. Часто при обсуждении снимков фотографы говорят: “эта картинка снята с таким-то фокусным расстоянием”, характеризуя тем самым угол обзора, при котором было снято изображение. Даже под фотопримерами в наших статьях часто указано фокусное расстояние объектива, на который эти изображения были сняты. Как узнать, какое фокусное расстояние на вашем фотоаппарате соответствует такому же углу обзора? Как на вашу камеру сделать такое же фото?

Нам предстоит разобраться с тем, как будет зависеть угол обзора объектива от модели вашей камеры, познакомиться с понятиями “кроп-фактор” и “эквивалентное фокусное расстояние”.

Экскурс в историю

Раньше, в пленочную эпоху, широчайшее распространение имела пленка формата 35 мм — обычная фотопленка, знакомая каждому человеку. Она использовалась повсеместно, начиная от простейших компактных фотоаппаратов (пожалуй, у каждого была пленочная “мыльница”), заканчивая серьезной профессиональной техникой. Поскольку все аппараты имели одинаковую площадь светочувствительного элемента (пленочного кадра), на всех аппаратах объективы с одинаковым фокусным расстоянием давали одинаковый угол обзора. К примеру, на любом фотоаппарате, работающем с 35-мм пленкой, объектив с фокусным расстоянием 50 мм имел угол обзора 45°. Напомним, что и в современных полнокадровых цифровых камерах используется сенсор, по размеру равный кадру фотопленки — 24х36 мм.

Угол обзора объектива и размер матрицы

Сегодня же ситуация изменилась. Матрицы в цифровых фотоаппаратах бывают разного размера.

Современные форматы матриц фотоаппаратов

Поэтому при одинаковых фокусных расстояниях объектива на разных камерах угол обзора будет зависеть еще и от того, каков размер матрицы фотоаппарата. Взглянем на схему:

Чем меньше матрица фотоаппарата, тем уже угол обзора объектива при том же фокусном расстоянии

Получается, что если на полнокадровой матрице (или на пленочном кадре) объектив с фокусным расстоянием 50 мм обеспечит угол обзора 45°, то на матрице формата APS-C — уже 35°. На фотокамере системы Nikon 1 с еще более компактной матрицей формата 1” тот же объектив даст угол обзора всего лишь 15°. Чем меньше в фотоаппарате матрица, тем сильнее объектив с тем же фокусным расстоянием будет “приближать”. Один и тот же объектив, будучи установленным на разные фотоаппараты, будет давать совершенно разную картинку. Это нужно учитывать при выборе оптики.

Кроп-фактор и эквивалентное фокусное расстояние

Поскольку сегодня в различных камерах установлены матрицы совершенно разного размера, легко запутаться с тем, какой угол обзора даст объектив с тем или иным фокусным расстоянием на той или иной фотокамере.

Фотографам старой закалки, привыкшим к работе с пленочной фототехникой и к классическим значениям фокусных расстояний, четко ассоциируют их с конкретными углами обзора. Чтобы разобраться с тем, какому фокусному расстоянию соответствует тот или иной угол обзора объектива на современных аппаратах, было введено два понятия: кроп-фактор и эквивалентное фокусное расстояние.

Эквивалентное фокусное расстояние (ЭФР)

Данная характеристика не нужна новичкам, тем кто купил свою первую фотокамеру — ему цифры эквивалентного фокусного расстояния ни о чем не скажут. А вот опытным фотографам, привыкшим к пленочной фототехнике, эта характеристика окажется полезной. Также она будет полезна тем, кто задумался о покупке новой фотокамеры с матрицей другого размера и хочет выбрать подходящую для нее оптику, узнать, как на новой камере будут работать его старые объективы.

Эквивалентное фокусное расстояние позволяет узнать, какое фокусное расстояние будет иметь объектив с таким же углом обзора на полнокадровой (или пленочной) фотокамере. Эта характеристика позволяет сравнивать объективы, всех типов камер, в том числе и компактных. В характеристиках объектива, рассчитанного не под полнокадровую камеру, зачастую можно найти пункт “эквивалентное фокусное расстояние” или “фокусное расстояние в 35-мм эквиваленте”. Этот пункт нужен для того, чтобы фотограф, смог разобраться с тем, какой угол обзора даст данный объектив. К примеру, для объектива с фокусным расстоянием 50 мм, установленного на камеру с матрицей APS-C эквивалентными фокусным расстоянием будет 75 мм. Крохотное фокусное расстояние 4,3 мм, используемое в объективе компактной камеры, соответствует по углу обзора 24-мм объективу на полном кадре.

Как рассчитать самому эквивалентное фокусное расстояние? Для этого нужно знать кроп-фактор. Это условный множитель, отражающий изменение угла обзора объектива при его использовании с матрицами меньшего размера. Этот множитель выводится при сопоставлении диагоналей матриц цифровых аппаратов с пленочным кадром 24х36 мм. Слово “кроп-фактор” происходит от английских слов crop — “обрезать” и factor — “множитель”.

Например, диагональ матрицы формата APS-C меньше полнокадровой примерно в 1,5 раза. Так что кроп-фактор для матрицы APS-C будет равен 1,5. А вот диагональ матрицы формата Nikon CX меньше полнокадровой в 2,7 раз. Поэтому ее кроп-фактор будет равняться 2,7. Теперь, зная кроп-фактор, мы сможем рассчитать и эквивалентное фокусное расстояние для объектива. Для этого нужно фактическое фокусное расстояние объектива умножить на кроп-фактор. Допустим, нам необходимо узнать эквивалентное фокусное расстояние для объектива 35 мм, если он будет установлен на камеру с матрицей APS-C. 35х1,5=50мм. Итак, эквивалентное фокусное расстояние такого объектива будет равно 50 мм. То есть на любительской зеркалке 35-мм объектив будет вести себя так же, как классический “полтинник” на полном кадре.

Фотография, сделанная полнокадровым аппаратом и объективом с фокусным расстоянием 20 мм. Что будет, если тот же объектив установить на камеру с матрицей APS-C или на аппарат семейства Nikon-1? Угол обзора станет уже. В кадр войдут только области, показанные на картинке.

В дальнейших уроках мы будем изучать, какими объективами пользуются при съемке различных сюжетов, укажем их фокусные расстояния как для фотокамер с матрицей APS-C, так и для полнокадровых аппаратов.

Размеры матриц и кроп-фактор фототехники Nikon

В современных системных зеркальных и беззеркальных фотокамерах Nikon применяется всего три стандарта матриц различного размера. В них легко разобраться.

Полнокадровые матрицы (Nikon FX). Имеют физический размер 36х24 мм, то есть равны по размерам кадру с 35-мм пленки. На такие фотоаппараты рассчитано большинство современных объективов. И на них они могут раскрыть весь свой потенциал. Среди современных аппаратов Nikon, полнокадровыми матрицами оснащаются: Nikon D610, Nikon D750, Nikon D800/D800E, Nikon D810, Nikon D4/D4s, Nikon Df. Поскольку матрица таких фотоаппаратов равна по размерам пленочному кадру, то и понятие кроп-фактора и ЭФР для таких аппаратов не нужно.

Матрицы формата APS-C (Nikon DX). Имеют физический размер 25,1х16,7 мм и кроп-фактор 1,5. Такая матрица незначительно меньше полнокадровой, но зато значительно дешевле. Подобные матрицы иногда называют “кропнутыми” (обрезанными). Такой размер матриц используют почти все производители цифровых зеркальных фотоаппаратов. Среди современных аппаратов Nikon матрицы APS-C имеют камеры Nikon D3300, Nikon D5300, Nikon D5500, Nikon D7100. С ними по-прежнему можно использовать полнокадровую оптику, однако, все объективы будут значительно сильнее “приближать”, что не всегда удобно, ведь некоторые объективы рассчитаны на сугубо определенный вид съемки и потеря ими нужного угла обзора не позволяет их использовать по назначению. Прежде всего это касается широкоугольной, портретной и репортажной оптики. Полнокадровая широкоугольная оптика теряет свое главное достоинство — большой угол обзора; портретные полнокадровые объективы на “кропе” начинают слишком сильно приближать, и на них становится сложно снимать, приходится очень далеко отходить. Например, установив классический портретный объектив с фокусным расстоянием 85 мм на кропнутую камеру, придется отойти от фотографируемого человека на 5-7 метров, чтобы снять хотя бы портрет по пояс. Полнокадровая репортажная оптика (прежде всего зум-объективы с фокусным расстоянием 24-70 мм) получает на кропе неудобные углы обзора, не очень подходящие на практике для быстрой, динамичной репортажной съемки.

Чтобы создать подходящие для этих задач объективы, для “кропа” выпускают специально разработанные объективы. В системе Nikon такие объективы маркируются буквами “DX” в названии. Поскольку такие объективы рассчитываются для использования на меньшей по размеру матрице, они и сами становятся компактнее и дешевле своих полнокадровых собратьев.

Важно иметь в виду, что на DX-объективах (рассчитанных на камеры с матрицей APS-C) указывается реальное, а не эквивалентное фокусное расстояние

По этой же причине они не смогут корректно работать на полнокадровых матирцах. Что будет, если установить “кропнутый” объектив на полнокадровую камеру? В отличие от фотоаппаратов Canon, у Nikon есть такая возможность. В таком случае будет получаться очень сильное затемнение по краям кадра. Кстати, современные полнокадровые аппараты Nikon могут распознавать “кропнутую” оптику в случае ее установки, они автоматически обрезают кадр до размеров матрицы APS-C. Такую настройку можно включить или выключить в меню камеры.

Фото сделано на полнокадровую фотокамеру объективом с фокусным расстоянием 85мм.

NIKON D810 / 85.0 mm f/1.4 УСТАНОВКИ: ISO 80, F1.4, 1/1250 с, 85.0 мм экв.

Фото сделано на фотокамеру с матрицей APS-C тем же объективом и с той же дистанции. Как видите, объектив на кропе дал более узкий угол обзора.

NIKON D5300 / 85.0 mm f/1.4 УСТАНОВКИ: ISO 100, F1.4, 1/1600 с

Фотографии сделаны одним и тем же объективом с одинаковой дистанции. Как видите, вариант, сделанный на “кропнутую” камеру имеет более узкий угол обзора, в кадр вошло меньше деталей.

Nikon CX — формат матриц для беззеркалок семейства Nikon 1. Физический размер — 13,2х8,8 мм. Имеют кроп-фактор 2,7. Столь небольшая матрица обеспечивает всей системе компактность. Для нее разрабатывается своя оптика: она компактна и практична. Через специальный переходник (Nikon FT-1) на камерах Nikon 1 можно использовать и объективы для полнокадровых и APS-C аппаратов.

Через переходник Nikon FT-1 можно устанавливать объективы от зеркалок на фотокамеры семейства Nikon 1.

У других производителей встречаются матрицы и других размеров, а значит и с другим кроп-фактором. Например, широко известен стандарт матриц micro 4/3, используемый сразу несколькими производителями. Этот стандарт имеет кроп-фактор 2. Это не очень крупные матрицы, со всеми вытекающими плюсами и минусами. Камеры, оборудованные такими матрицами компактны, как и разработанная для них оптика. Однако, аппаратам с таким сенсором очень сложно тягаться в качестве изображения с полнокадровыми аппаратами — площадь матрицы различается в четыре раза.

Итоги

Если вы собираетесь покупать новую фотокамеру или выбираете новую оптику к старой и хотите выполнить примерный расчет угла обзора объектива, узнайте кроп-фактор установленной в ней матрицы. Исходя из этого выбирайте и технику. Если ваш фотоаппарат имеет кроп-фактор 1,5, знайте, что вам потребуется более короткофокусная оптика, чем для полнокадровых фотоаппаратов. В следующем уроке мы поговорим о том, объективы с каким фокусным расстоянием подойдут для тех или иных видов съемки, какой подойдет объектив для съемки портретов, а какой — для съемки пейзажей.

Ознакомьтесь с обзором матриц, формирующих фотоизображение. Часть 2

Часть 2. История развития форматов

Владимир Нескоромный

Главный редактор сайта alphapro.sony.ru

Продолжение. Начало материала (часть 1) здесь.

 

Компания-производитель камеры сообщает обычно размер изображения в мегапикселях, а также условный размер матрицы, к примеру, «полный кадр», APS-C, «4/3», разнообразные дюймовые дроби. С практической точки зрения, фотографу полезнее знать кроп-фактор. Это коэффициент пересчета фокусного расстояния объектива для получения с помощью разных камер и объективов одного и того же по передаче перспективы снимка.

Если кроп-фактор 1,5х, это значит, что 50-мм объектив на определенной камере будет работать как 75-мм на полнокадровой. А также, что гиперфокальное расстояние будет примерно в эти же полтора раза меньше. Начало зоны резкости расположится ближе к фотографу, а сама она будет шире.

Чтобы определить кроп-фактор, нужно разделить принятую за «единицу измерения» диагональ малоформатного (24х36 мм) кадра, а это 43,3 мм, на диагональ матрицы выбранной камеры.

 

Два дюйма — две эпохи

Цифровая фотография унаследовала технологии и стандарты как пленочной, так и видеозаписывающей техники. Так, для расчета кроп-фактора мы используем величину диагонали (43,3 мм) кадра 35-мм кинопленки с перфорацией. Именно эта пленка и, конечно, камеры Leica, где она применялась, в свое время обеспечили популярность этому формату. А вот дюймовым дробям в маркировке матриц мы обязаны видеокамерами, вернее телекамерам.

В телекамерах на заре телевидения использовались для регистрации видеосигнала электронно-лучевые передающие телевизионные трубки — видиконы. Их технологический размер, а именно внешний диаметр трубки, обозначался в дюймах. Этот размер дошел до эпохи цифровых камер как отраслевой стандарт производства теле/видеоаппаратуры. Важно отметить, что этот стандарт характеризует не размер светочувствительной области, а габаритные размеры видикона. В прошлом это было важно для возможности независимой разработки и ремонта телекамер.

Реальный размер светочувствительной зоны матрицы составляет примерно две трети от видиконовской трубки. (Точно узнать значение размеров можно из справочников или из документации аппарата.) Поэтому когда говорят «видиконовский дюйм», то имеется в виду не 25,4 мм (общепринятый дюйм), а около 17 мм (16,93 мм). Иными словами, сам видикон имел габариты 24,5 мм, а диагональ его светочувствительного элемента составляла 17 мм.

Напомним, что для кадра 24х36 мм с диагональю 43,3 мм цифровая фотография унаследовала технологии и стандарты как пленочной, так и видеозаписывающей техники. Так, для расчета кроп-фактора мы используем величину диагонали (43,3 мм) кадра 35-мм кинопленки с перфорацией. Именно эта пленка и, конечно, камеры Leica, где она применялась, в свое время обеспечили популярность этому формату. А вот дюймовым дробям в маркировке матриц мы обязаны видеокамерами, вернее телекамерам.

Сколько дюймов?

Именно в видиконовских дюймах измеряют сенсоры компактных камер. Например, в камерофоне Sony Ericsson Cyber-Shot C905 (2008) установлен КМОП-сенсор с диагональю 1/ 2,5 дюйма. Как это значение перевести в традиционные миллиметры? Нужно единицу разделить на 2,5 и умножить на 16,93 мм. Получается 6,77 мм. Напомним, что диагональ 35-мм кадра равна 43,3 мм. Значит, диагональ сенсора камерофона в 6,4 раза меньше, чем полный кадр. Иными словами, кроп-фактор 6,4х.

Теперь рассмотрим объектив. В спецификациях сказано, что его фокусное расстояние составляет f=5,91 мм. Умножаем это значение на полученный кроп-фактор 6,4х и получаем эквивалентное фокусное расстояние f=38 мм.

Соответственно, популярный формат Four Thirds (4/3 дюйма) пересчитываем следующим образом: 4 делим на 3 и умножаем на 16,93; получается 22,57 мм, что почти в два раза меньше, чем полный кадр (кроп-фактор 2х). Собственно, так и пересчитывается оптика для системы Four Thirds.  

В камерафоне Sony Ericsson Cyber-Shot C905 (2008) установлен КМОП-сенсор с диагональю 1/ 2,5 дюйма. Кроп-фактор 6,4х. Фокусное расстояние объектива экв. f=38 мм.

Пленочный формат в цифровых камерах

Терминология современных цифровых камер сберегла для нас память об одной из последних попыток автоматизации и цифровизации пленочной фотографии. В 1990-х годах компании-производители фототехники и фотоматериалов приняли новый набор отраслевых стандартов под названием «Усовершенствованная фотосистема»/Advanced Photo System (APS).

В серийных образцах APS-камер использовалась 24-мм пленка с более тонким слоем фотоэмульсии, по сравнению с 35-мм, и с лучшими характеристиками. В камеру заряжалась почти традиционная кассета, но уменьшенного размера. При съемке можно было выбрать различное соотношение сторон кадра, например, 3:2, 16:9 или 3:1 (панорама). Первый режим съемки маркировался «С» (Classic), второй — «H» (High Definition), третий — «P» (Panoramic).

Собственно, когда стали появляться цифровые камеры, а полный кадр все еще был непозволительной роскошью, разработчики решили использовать APS-формат применительно к новым цифровым моделям. Они выбрали формат, который ближе к фотографии, а не видиконовский из видеоиндустрии.

Например, камера ILCE-6500 оснащается сенсором APS-C с площадью кадра 23,5х15,6 мм. Как мы уже написали, это Classic, соотношение сторон 3:2. Попробуем просчитать кроп-фактор. При диагонали 28,20 мм кроп-фактор составляет 1,54х.

Матрица формата APS-C (23,5×15,6 мм). Разрешение 20 Мпикс.

Заключение

Хотя в качестве отправной точки для пересчета и был выбран кадр узкой пленки 24х36 мм, он не является вершиной пирамиды матриц. Современные технологии уже обеспечили доступность матриц и камер больше малого формата. И если говорить о цифровом среднем формате, то следует сказать, что для него кроп-фактор меньше единицы, например, 0,79х, Но цифра эта малоинформативна для практического применения. Фотографы, использующие среднеформатные камеры, не пересчитывают свои объективы на малоформатные, а оперируют более профессиональным термином — «угол поля зрения объектива». Но это тема уже для другого материала.

 

Примечания:

1_ Four Thirds — Стандарт крепления объективов для цифровых зеркальных фотокамер.

2_ Advanced Photo System (APS) — «Усовершенствованная фотосистема» («А-Пэ-Эс»).

3_«С» (Classic) — Классический формат.

4_«H» (High Definition) — Формат высокой четкости.

5_«P» (Panoramic) — Панорамный формат.

похожие статьи

Подбор объектива: формат матрицы | БИК Дом оптики

Матрица (сенсор, фотоприемник)- это устройство камеры, где формируется телевизионное изображение,как правило представляет собой микросхему,состоящую из фотодиодов. При прохождении лучей света (фотонов) фотодиоды генерируют попавший свет в электрический сигнал. Соответственно, чем больше света попадет,тем лучше будет сигнал. Как правило один фотодиод содержит три пикселя RGB, расположенных в трех уровнях один под одним каждый и представляют собой ячейку фотоприемника. От количества пикселей зависит разрешение (детализация) получаемого изображения.Чем больше пикселей содержит матрица, тем выше будет детализация.

Одной из основных характеристик матрицы является её физический размер.В спецификациях к камерам производителями принято указывать размеры матрицы в дюймах.К примеру, матрица формата 1/3″ имеет размеры: горизонтальный 4.8 x вертикальный 3.6 мм. Размер матрицы влияет на такие важные показатели,как вес и габариты камеры, цифровой шум на изображении и поле зрения при использовании с тем или иным объективом.На большую по площади матрицу попадает большее количество света, тем самым получая на выходе изображение с меньшим количеством шумов.Стоит отметить,что на показатели шума также влияет размер пикселей.При большом размере пикселей слой изоляции между ними тоже больше, а следовательно ток утечки уменьшается.

При подборе оптики к тому или иному формату ТВ камеры нужно руководствоваться простым правилом: выбранный объектив должен либо быть равным формату матрицы камеры либо превосходить его.Если объектив спроектирован для работы с сенсором меньших размеров,чем установленный в камере, то на изображении появится тёмная окантовка или так называемое «виньетирование«.Если объектив спроектирован для работы с сенсором большего размера,чем установленный в камере,то часть информации на изображении будет находится за пределами матрицы, таким образом сужается поле зрения (угол обзора).Во втором случае,отсекание краевых участков на изображении позволяет использовать самую «продуктивную» часть объектива — центральную область,в которой разрешение оптики,измеряемое в линиях/мм всегда больше,чем на краях,поэтому и качество изображения будет выше.

Поясняющее изображение:

К примеру, объектив Kowa LMVZ655 формата 1/2″ можно с успехом использовать на камерах с сенсором 1/2″,1/3″,но нежелательно на 2/3″.

Соотношение основных оптических форматов сенсоров и их физические размеры приведены в таблице: