Популярно о матрице цифрового фотоаппарата

Цифровые видео- и фотокамеры пользуются все большей популярностью у российских потребителей. Мировые производители цифровой техники каждый год выпускают новые модели цифровых камер, которые предоставляют все новые возможности для фотографии. Определиться с выбором цифрового фотоаппарата сегодня обычному человеку бывает достаточно сложно. Даже опытные продавцы в магазинах порой не могут дать дельного, профессионального совета по выбору фотокамеры. Поэтому любителю фотографии, а тем более профессиональному фотографу важно знать особенности и технические характеристики современных камер.

Одним из главных элементов любого цифрового фотоаппарата является матрица или светочувствительное сенсорное устройство, обеспечивающее преобразование спроецированного на него объективом оптического изображения в цифровой сигнал. От матрицы цифровой фотокамеры напрямую зависит качество и детализация полученных фотоснимков. Остановимся поподробнее на особенностях матрицы современных цифровых фотоаппаратов.

Матрица цифровой фотокамеры состоит из множества отдельных светочувствительных элементов, преобразующих оптическое изображение в электрическое. Каждый маленький  элемент матрицы или «пиксел» формирует одну точку на изображении. По своей конструкции матрицы цифровых фотокамер подразделяются на полнокадровые, с буферизацией кадра, с буферизацией столбцов, с прогрессивной разверткой, с чересстрочной разверткой и с обратной засветкой. При этом принято выделять два основных типа матриц, которые можно увидеть в современных цифровых фотоаппаратах.

В качестве матриц долгое время использовались комплементарные металлооксидные полупроводники (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS), чувствительность к свету которых была обнаружена многими учеными в шестидесятые годы. Считывание сигнала здесь может происходить из любого места, достаточно лишь задать номер столбца и номер строки. При этом каждый пиксел имеет усилитель считывания сигнала. Позже появились приборы с зарядовой связью (Charge Coupled Device, CCD), которые вначале существенно превосходили по своим возможностям CMOS-матрицы. Считывание сигнала в таких матрицах производится аналогично электронно-лучевой трубке (ЭЛТ), то есть последовательно слева направо и сверху вниз. При этом в качестве светочувствительных элементов выступают кремниевые фотодиоды.

В начале 90-х годов характеристики CMOS-сенсоров были значительно улучшены за счет увеличения эффективной площади облучаемой матрицы. Правда, в силу определенной особенности конструкции CMOS-сенсоров, высокого качества изображения и приемлемой чувствительности удается добиться только на довольно больших по физическим размерам CMOS-матрицах. Поэтому CMOS-матрицы часто можно увидеть в профессиональных фотоаппаратах и студийных цифровых камерах, для которых габариты матрицы не имеют такого значения, как для компактных любительских аппаратов.Сегодня добиться высокого качества фотоснимков можно на цифровых фотоаппаратах, оснащенных как матрицами CMOS, так и CCD, однако, более профессиональные модели все же в основном оснащаются CMOS-сенсорами. В качестве недорогих, любительских фотокамер рекомендуют фотоаппараты с CCD-матрицей. Такие камеры вполне подойдут для получения типичных любительских фотоснимков – архитектуры, пейзажей и пр. Некоторые мировые производители, в частности компании Canon и Nikon, также выпускают цифровые фотоаппараты с модифицированными CMOS-матрицами, которые представляют собой определенный переходной вариант между CCD- и CMOS-технологиями.

Одной из наиболее важных характеристик матрицы цифровой фотокамеры, всегда указываемой производителем, является ее разрешение. Разрешающая способность – это число чувствительных элементов на матрице, то есть количество пикселов. Каждый такой пиксель воспринимает свет и преобразует его в электрический заряд. Чем их больше, тем выше может быть детализация и, соответственно, качество получаемого фотоизображения. Благодаря этому появляется возможность напечатать готовый снимок большим форматом. Для качественной печати фотографии 10х15 см Вам будет достаточно цифрового фотоаппарата с разрешением два мегапикселя. Здесь стоит помнить, что погоня за пикселями не имеет практического смысла, поскольку разницу в качестве фотоснимков, полученных при использовании трех или пяти мегапиксельной камеры, можно увидеть только через увеличительное стекло.

Качество фотоснимков зависит непосредственно также от физических размеров матрицы фотокамеры, то есть длины и ширины полупроводниковой пластинки, на которую объектив аппарата проецирует изображение. Чем больше физический размер матрицы, тем больше ее площадь, и тем больше света на нее попадает. Однако, усиление сигнала негативно сказывается на получаемом изображении – на фотоснимке начинают проявляться случайные помехи и выбросы, которые принято называть «шумом». Таким образом, физические размеры определяют количество этого цифрового шума, передаваемого вместе с основным сигналом на светочувствительные элементы матрицы. Наличие цифрового шума предает фотографии неестественный вид, при котором создается впечатление, что на фотографию сверху наложена маска из точек различного цвета и яркости. Также помехи обычно проявляются на изображении в виде пикселов ошибочных цветов, что особенно заметно в темных областях, где хорошо видны отличия между соседними точками. Производители цифровых фотоаппаратов пытаются компенсировать дефекты, связанные с усилением сигнала, при помощи различных программных решений.

В большинстве случаев, чем больше физический размер матрицы фотокамеры, тем соотношение сигнал/шум будет лучше, что позволяет получать более качественное изображение с естественными, натуральными цветами. Таким образом, подводя итог вышесказанному, можно сказать, что чем больше физические размеры матрицы при равном числе мегапикселей, тем лучше.

Источник: Fotokomok.ru – все об обработке фотографий