Устройство одного пикселя матрицы
Архитектура пикселей у производителей разная. Для примера здесь приводится архитектура ПЗС-пикселя.
Пример субпикселя ПЗС-матрицы с карманом n-типа
Схема субпикселей ПЗС-матрицы с карманом n-типа (на примере красного фотодетектора)
Обозначения на схеме субпикселя ПЗС-матрицы — матрицы с карманом n-типа:1 — фотоны света, прошедшие через объектив фотоаппарата;2 — ;3 — R — красный светофильтр субпикселя, фрагмент фильтра Байера;4 — прозрачный электрод из поликристаллического кремния или сплава индия и оксида олова;5 — оксид кремния;6 — кремниевый канал n-типа: зона генерации носителей — зона внутреннего фотоэффекта;7 — зона потенциальной ямы (карман n-типа), где собираются электроны из зоны генерации ;8 — кремниевая подложка p-типа.
Микролинза субпикселя
Основная статья: Микролинзы
Буферные регистры сдвига на ПЗС-матрице, равно как и обрамление КМОП-пиксела на КМОП-матрице «съедают» значительную часть площади матрицы, в результате, каждому пикселю достаётся лишь 30 % светочувствительной области от его общей поверхности. У матрицы с полнокадровым переносом эта область составляет 70 %. Именно поэтому в большинстве современных ПЗС-матриц над пикселем устанавливается микролинза. Такое простейшее оптическое устройство покрывает бо́льшую часть площади ПЗС-элемента и собирает всю падающую на эту часть долю фотонов в концентрированный световой поток, который, в свою очередь, направлен на довольно компактную светочувствительную область пиксела.
Резюме
Подробное резюме вынесено в отдельную статью:
Выбор фотокамеры –
самое главное.
Более подробная информация в полном варианте этой статьи – Как выбрать фотоаппарат.
А купить фотоаппарат можно например вот в этом магазине:
Федеральная сеть магазинов Юлмарт это хорошее место для покупки компьютерной и бытовой техники. Невысокие цены, удобный процесс покупки.
Регистрация в Юлмарт
Если вы, при регистрации, укажете промо-код 6023036, тогда за покупки можно будет получать бонусные баллы, которые вы сможете потратить в Юлмарт.
Иван Сухов, 2012, 2014 г.
Поделитесь этим сайтом с друзьями!
Если вам оказалась полезна или просто понравилась эта статья, тогда не стесняйтесь – поддержите материально автора. Это легко сделать закинув денежек на Яндекс Кошелек № 410011416229354. Или на телефон +7 918-16-26-331.
Даже небольшая сумма может помочь написанию новых статей 🙂
Или поделитесь ссылкой на эту статью со своими друзьями.
Сопутствующие статьи:
|
|
Динамический диапазон матрицы
Он устанавливает максимальный диапазон яркости фотографии. Каждый из пикселей, составляющих матрицу, имеет свой уровень яркости. Функцией динамического диапазона является идентификация широты яркого участка снимка, который способен охватить фотоаппарат без ущерба качеству наиболее темных и наиболее ярких частей кадра.
Динамический диапазон является статичной характеристикой матрицы. Его невозможно изменить. Правда, есть возможность сделать его более узким, если повысить чувствительность ISO, но это далеко не всегда сможет решить проблему. Строго говоря, это даже нежелательно.
Когда фотоаппарат не справляется с трудными условиями съемки, например, если снимать нужно против солнца, мы получаем на фотографии слишком сильные контрасты, которые действительно режут глаз. При взгляде на такие фотографии даже непрофессионал вынесет кадру строжайший вердикт и, конечно, будет совершенно прав.
При таких результатах съемки говорят, что динамический диапазон матрицы не справляется с условиями, в которых ведется съемка. Обычно для исправления этих недостатков нужно менять компоновку кадра, прибегать к разного рода профессиональным хитростям, которые сгладят досадные несовершенства, словом, делать все то, что с динамическим диапазоном фотоаппарата совершенно не связано, поскольку, как мы уже упомянули выше, менять его показатели невозможно, поскольку они статичны.
Перемещение зарядов в ПЗС-матрице.
В каждом ПЗС-элементе имеется несколько электродов, на которые подаются разные потенциалы.
Рис.3.
При подаче на соседний электрод (см. рис. 3) потенциала, большего, чем на данном электроде, под ним образуется более глубокая потенциальная яма, в которую перемещается заряд из первой потенциальной ямы. Таким образом заряд может перемещаться из одной ПЗС-ячейки в другую. Показанный на рис.3 ПЗС-элемент называется трехфазным, бывают еще и 4-х фазные элементы.
Рис.4. Схема работы трехфазного прибора с зарядовой связью – сдвигового регистра.
Для преобразования зарядов в импульсы тока (фототока) используются последовательные регистры сдвига (см. рис.4). Такой регистр сдвига и является строкой ПЗС-элементов. Амплитуда импульсов тока пропорциональна величине передаваемого заряда, и пропорциональна,таким образом, падающему световому потоку. Последовательность импульсов тока, образующихся при считывании последовательности зарядов, затем подается на вход усилителя.
Линейки близко расположенных друг к другу ПЗС-элементов объединяются в ПЗС-матрицу. Работа такой матрицы основывается на создании и передаче локального заряда в потенциальных ямах, создаваемых электрическим полем.
Рис.5.
Заряды всех ПЗС-элементов регистра синхронно перемещаются в соседние ПЗС-элементы. Заряд, который находился в последней ячейке, поступает на выход из регистра, а затем подается на вход усилителя.
На вход последовательного регистра сдвига подаются заряды перпендикулярно расположенных регистров сдвига, которые в совокупности называются параллельным регистром сдвига. Параллельный и последовательный регистры сдвига и составляют ПЗС-матрицу (см. рис.4).
Перпендикулярные к последовательному регистру сдвиговые регистры носят название столбцов.
Перемещение зарядов параллельного регистра строго синхронизовано. Все заряды одной строки смещаются одновременно в соседнюю. Заряды последней строки попадают в последовательный регистр. Таким образом за один рабочий цикл строка зарядов из параллельного регистра попадает на вход последовательного, освобождая место для вновь образуемых зарядов.
Работа последовательного и параллельного регистров синхронизуется тактовым генератором. В состав матрицы цифрового фотоаппарата также входит микросхема, подающая потенциалы на электроды переноса регистров и управляющая их работой.
ЭОП такого типа носит название полнокадровой матрицы (full-frame CCD-matrix). Для его работы необходимо наличие светонепроницаемой крышки, которая сначала открывает ЭОП для экспонирования светом, затем, когда на него попало количество фотонов, необходимое для накопления достаточного заряда в элементах матрицы, закрывает его от света. Такая крышка является механическим затвором, как в пленочных фотоаппаратах. Отсутствие такого затвора приводит к тому, что при перемещении зарядов в сдвиговом регистре ячейки продолжают облучаться светом, добавляя к заряду каждого пиксела лишние электроны, не соответствующие световому потоку данной точки. Это приводит к «размазыванию» заряда, соответственно к искажению получаемого изображения.
Скорость работы такого ЭОПа зависит не только от скорости считывания как с параллельного , так и с последовательного регистров, но еще и наличием механического затвора, который влияет на длительность интервала между экспонированием отдельных кадров.
С целью уменьшения интервала между экспонированием отдельных кадров была разработана матрица с буферизацией кадра.
Здесь была рассмотрена физика восприятия света светочувствительным элементом ПЗС-матрицы, но ничего не говорится о цвете. В принципе ПЗС-элемент воспринимает все цвета почти одинаково (есть некоторая спектральная чувствительность, но об этом позже). Каким же образом с помощью Пзс-элементов создается цветное изображение рассматривается далее.
Предлагаю вам на десерт ролик с изумительной музыкой, в котором представлены армянский дудук и скрипка:
https://youtube.com/watch?v=EU801Qtr-D0
Прирост мегапикселей и его влияние на размер кадра
Я не знаю, обратили ли вы внимание на то, что при увеличении количества мегапикселей размер кадра растёт весьма несущественно. Дело в том, что мегапиксель это параметр площади матрицы и соответственно связан с линейными размерами матрицы через ширина * высоту. Т.е
кадр по длинной стороне с приростом мегапикселей растёт весьма неохотно, а этот параметр существенно влияет на разрешение по высоте и соответственно на размер снимка, который вы можете напечатать без потери деталей
Т.е. кадр по длинной стороне с приростом мегапикселей растёт весьма неохотно, а этот параметр существенно влияет на разрешение по высоте и соответственно на размер снимка, который вы можете напечатать без потери деталей.
Прирост мегапикселей и его влияние на размер кадра
Здесь видно, что при 10 Мпикс камеры мы имели в районе 4000 пикс по длинной стороне кадра, а при 21 Мпикс это значение в районе 5600 пикс.
И если 5600 пикс на 21 Мпикс камере нам давало отпечаток 47×31см (300dpi), то на 10 Мпикс камере мы получим отпечаток 34×22.5см. Т.е. двукратное увеличение мегапикселей дало нам увеличение кадра по длинной стороне на 38% или 13см. Не так уж и много! Я уверен, что вас не впечатлит увеличение размера снимка, но впечатлит разница в цене между 10 Мпикс камерой и 21 Мпикс камерой.
Вывод: для существенного увеличения размера снимка количество мегапикселей должно увеличиться в 4 раза!
Это даст увеличение снимка в 2 раза.
А теперь подумаем, стоит ли расстраиваться владельцам топовой камеры Canon 1D X из-за того, что в ней 18 Мпикс, а в любительской Canon 5D mark III — 21 Мпикс.
44×30см отпечаток при 300dpi против 47×31см. 3 сантиметра больше по ширине и 1см по высоте…Уверен, вы не заметите разницы.
Сколько же Вам мегапикселей вообще нужно
Где вы чаще всего смотрите фотографии? На экране монитора. А какое у вас разрешение монитора?
Вот у меня, к примеру два монитора.
Один 1280×1024, а второй 1680×1050 пикселей.
Догадайтесь, какой из них основной.
Так вот первый 1.3 Мпикс, а второй 1.76 Мпикс!
Мегапиксель по маркетинговой стратегии заданной еще в своё время Kodak в первых цифровых сенсорах равняется 1 000 000 пикс, а не 1024 * 1024 как во всем остальном мире.
Когда я смотрю фото, вьюер (ух какое слово, программа просмотра фото) масштабирует картинку по ширине моего экрана. Это логично тк я хочу сразу видеть всё фото.
Таким образом я и использую для просмотра фото 1.3 Мпикс в основном. Вы чувствуете разницу с теми 22 Мпикс из которых состоит фото моей камеры?
Я просматриваю свои фото через окошечко в 17 раз меньше размера фото.
Иначе говоря, если я буду снимать только для просмотра на своём мониторе и буду нормально составлять композицию кадра (без лишних краёв), то мне хватит 2 Мпикс.
Вы уже, наверное, забыли камеры 2 Мпикс, а я на них снимал коммерческое фото. И даже печатал с них фото в глянцевом каталоге (правда, небольшие фото 3×4см, каталог товаров).
Вы сейчас наверняка скажете — а как же моя возможность кадрировать кадр в фотошопе? Во многом ваша необходимость кадрировать связана с плохим построением композиции кадра. Чем больше вас будет баловать избыточное разрешение, тем хуже вы будете снимать.
Сравнивать с упомянутыми мастерами, снимающими на 80 Мпикс цифрозадники было бы неумно тк они используют разрешение по полной программе, без избыточного кадрирования. Для плакатов во всю стену дома, фотогалерей с их фотокартинами шириной в несколько метров это разрешение очень даже нужно и даже не всегда достаточно, если не масштабировать снимок.
А какое, кстати, у таких фотокартин разрешение?
Мировой стандарт на печать — 300dpi (dots per inch = точек на дюйм). Примерно столько способен различить человеческий глаз с расстояния 25-30см.
Вот беру я свой кадр 22 Мпикс (5616 х 3744 пикселей) и выставляю ему вместо камерных 240 dpi, печатных 300 dpi.
Вместо печатного размера 60×40см мой печатный размер уменьшается до 47.55 х 31.7 см. Уже совсем и не много.
Какие тут плакаты 3 х 6 м…
Если говорить про плёнку, которую используют многие пейзажисты, то достаточно на мой взгляд будет упомянуть, что со среднеформатного слайда можно вытащить все 100 Мпикс. Причем честных, а не «раздутых», как в современных любительских камерах.
Но тут кроется еще одна хитрость.
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.
Физический размер
| Мерная диаф рагма. |
В водомере Вентури St и SK непосредственно определяются его физическими размерами.
Предположите, что все основные параметры дрейфового транзистора включая и физические размеры, известны. Получите выражение для уровня тока, вплоть до которого могут быть полностью использованы преимущества, связанные с наличием поля в области базы.
В эти параметры входят общая геометрия структуры резервуара, его физические размеры, начальное содержание в нем жидкостей и их распределение, пористость и проницаемость породы коллектора, соотношение насыщения и проницаемости, состав нефти, природа газа в растворе, пластовая температура, начальное пластовое давление, давление насыщения нефти газом, характеристика подстилающих водоносных горизонтов, если таковые существуют, а также постоянство или изменчивость продуктивного горизонта в пределах подземного резервуара.
Важной особенностью микроэлектроники является разработка и внедрение методов предельного уменьшения физических размеров элементов микросхемы: микрорезисторов, диодов, транзисторов. Это приводит к увеличению функциональных возможностей микросхем, повышению их надежности и быстродействия, снижению потребления энергии.
В эти параметры входят общая геометрия структуры резер вуара, его физические размеры, начальное содержание в не; жидкостей и их распределение, пористость и проницаемост породы коллектора, соотношение насыщения и проницаемое состав нефти, природа газа в растворе, пластовая температур начальное пластовое давление, давление насыщения нефти газок характеристика подстилающих водоносных горизонтов, есл таковые существуют, а также постоянство или изменчивост продуктивного горизонта в пределах подземного резервуара.
В эти параметры входят общая геометрия структуры резер вуара, его физические размеры, начальное содержание в не; жидкостей и их распределение, пористость и проницаемост породы коллектора, соотношение насыщения и проницаемое состав нефти, природа газа в растворе, пластовая температур начальное пластовое давление, давление насыщения нефти газок характеристика подстилающих водоносных горизонтов, есл таковые существуют, а также постоянство или изменчивост продуктивного горизонта в пределах подземного резервуара.
Соотношение в таком виде во времени более широко употребимо, а физические размеры могут быть исчислены на основе этого применительно для того или другого периода.
Кроме того, тепловое расширение при возрастании температуры непосредственно влияет на физические размеры системы и, следовательно, на утечку нейтронов.
При таком подходе можно учесть все побочные явления, связанные с физическими размерами общего соединения. Однако, когда собственное его влияние относительно мало, ур-ние (16.04.17) вместе с возможными коррекциями, учитывающими любую параллельную проводимость, о которой известно, что она подключена а входы фильтров, должны давать очень хорошую оценку мдаимой части проводимости Ут.
При таком подходе можно учесть все побочные явления, связанные с физическими размерами общего соединения. Однако, когда собственное его влияние относительно ало, ур-ние (16.04.17) вместе с возможными коррекциями, учитывающими любую параллельную проводимость, о которой известно, что она подключена а входы фильтров, должны давать очень хорошую оценку мнимой части проводимости YT.
Рассматривая различные приемы композиции внутренних лестниц, нужно отмстить, что их физические размеры не позволяют в обычных условиях воспринимать их полностью с какой-то одной стабильной точки. Между тем открытая деревянная лестница выглядит эффектнее и подобно красивой мебели служит украшением помещения. Впечатление от таких лестниц, рассматриваемых имеете с другими деревянными элементами интерьера — стенами, плафоном, дверьми, окнами и декоративными деталями, — формирует целостное впечатление об его архитектуре. Учитывая это, архитекторы в необходимых случаях отдают предпочтение открытым лестницам.
| Ударное уширение полосы 1310 см-1 СН4. |
Эффективность ударного уширения полос молекулами постороннего газа зависит в некоторой степени от физического размера — чем больше молекула, тем больше влияние.
Матрица в фотоаппарате. Что это такое?
Матрица в камере – это основной элемент, при помощи которого мы получаем изображение. Также часто называется сенсором или датчиком. Представляет собой микросхему, состоящую из фотодиодов – светочувствительных элементов. В зависимости от интенсивности попадающего света фотодиод формирует электрический сигнал разной величины, который впоследствии преобразуется в цифровой при помощи отдельного АЦП или встроенного в матрицу.
Выглядит она следующим образом:
Матрица в фотоаппарате
Блестящая прямоугольная пластина по центру – это она и есть. А по краям фотографии байонет камеры.
Тест: стоит ли покупать фулфрейм или можно ограничиться кроп-камерой?
Этот тест поможет вам понять, насколько серьезно вы увлекаетесь фотографией, и решить, нужна ли вам полнокадровая камера или вполне достаточно кропа.
- Вы уже давно фотографируете, и интерес не пропадает (Да / Нет).
- Вы всегда берете камеру в путешествие и уделяете время съемке (Да / Нет).
- Вы снимаете на ручных настройках, не используя авторежим (Да / Нет).
- Вы снимаете в формате RAW (Да / Нет).
- Вы обрабатываете ваши фотографии в фотошопе, лайтруме или другом фоторедакторе (Да / Нет).
- Вы регулярно проводите творческие съемки и получаете от них кайф (Да / Нет).
- Вы планируете заниматься коммерческой съемкой (Да / Нет).
- Вы имеете больше одного объектива (Да / Нет).
- Вы имеете что-то еще из фототехники: внешняя вспышка, штатив, отражатель, фотофильтр (Да / Нет).
- Вы готовы выделить из бюджета около $4000-5000 на фотооборудование (Да / Нет).
- Вы бережно храните и пересматриваете свой фотоархив (Да / Нет).
- Вы печатаете фотографии и фотокниги (Да / Нет).
- Вы делитесь своими фотографиями с близкими, публикуете в соцсетях и на фотофорумах (Да / Нет).
- Вы участвуете в фотоконкурсах (Да / Нет).
- Вы уже зарабатываете съемками (Да / Нет).
Если на большинство вопросов вы ответили «Да», то вы готовы к покупке полнокадровой камеры. Если же у вас в тесте больше отрицательных ответов, то для ваших потребностей, скорее всего, будет достаточно и кропа.
Размеры матриц фотоаппаратов: таблица
| Формат или дюймы диагонали | Физический размер, мм | Пример устройства |
| FF (FullFrame), полный кадр | 36 × 24 | Дорогие профессиональные фотокамеры. Canon, Nikon, Sony, Leica |
| APS-C | 23,5 × 15,6 | Зеркалки широкого ценового диапазона Nikon, Canon, Sony |
| APS-C | 22,3 × 14,9 | Зеркалки широкого ценового диапазона Canon, Sony, продвинутые беззеркалки |
| 4/3″ или Micro 4/3 | 17,3 × 13,0 | Беззеркалки широкого ценового диапазона Panasonic, Olympus |
| 1″ | 12,8 × 9,6 | Беззеркалки Nikon, Samsung и продвинутые компактные фотоаппараты |
| 1/2,3″ | 6,16 × 4,62 | Подавляющее большинство мыльниц |
| 1/3″ | 4,69 × 3,52 | Фотокамеры смартфонов |
Термины
Объектив фотокамеры (Lens)
Это набор линз, которые расположены друг за другом в
цилиндрическом корпусе. Задача объектива уменьшить размер «внешнего»
изображения до размера матрицы фотокамеры и сфокусировать это уменьшенное изображение на матрицу.
Объектив первый из двух компонентов фотокамеры, которые в наибольшей
степени влияют на качество получаемых фотографий.
Один из важнейших параметров объектива это фокусное
расстояние, оно указывается в миллиметрах. По этому показателю
объективы делятся на две группы:
- Фиксы – объективы, рассчитанные на одно фокусное
расстояние. Самый распространенный фикс-объектив имеет фокусное
расстояние 35 мм. - Зумы – объективы, рассчитанные на несколько фокусных
расстояний, обычно 3 или 4. Таким объективом можно снимать на разных
дистанциях.
Большинство моделей цифровых фотокамер
комплектуются зум-объективами. Для зумов, фокусное расстояние указывается
как диапазон из меньшего и большего значений – самый «короткий» и самый
«длинный» фокусы.
Матрица фотокамеры
Матрица это второй из двух компонентов фотокамеры,
которые в наибольшей степени влияют на качество получаемых фотографий.
Электронный компонент – прямоугольная пластина, на
которой размещены фотоэлементы. Каждый фотоэлемент преобразует свет, который
на него попадает, в электрический сигнал. Количество фотоэлементов на
матрице определяет ее разрешение, то есть максимальный размер фотографии,
которую можно получить с этой матрицы. Например матрица имеющая 5 миллионов
фотоэлементов (5 мегапикселей) позволяет получить фото размером с лист
бумаги формата А4 (если точнее 20 х 30 сантиметров).
Но важнее размер матрицы в миллиметрах (длина и ширина). Однако, в
спецификациях, чаще всего размер указывается относительными числами. Есть «базовый» размер
матрицы равный 24 х 36 мм. Матрица такого размера считается полноразмерной. Проще всего ориентироваться по кроп-фактору матрицы –
число 1 это полноразмерная матрица. кроп-фактор 5.62 это самая дешевая
и самая маленькая матрица. Чем ближе кроп-фактор к единице, тем
крупнее матрица.
Размеры матриц указывают:
Либо в виде такой дроби 2/3″,
4/3″, 1/2.33″ – это длина
диагонали матрицы в долях дюйма.
Либо десятичным числом вида 2, 4, 4.8, 5.62 – это
кроп-фактор, он указывает на сколько диагональ матрицы меньше
диагонали полноразмерной матрицы.
Кроп-фактор 4 означает что диагональ матрицы
в 4 раза меньше диагонали полноразмерной
матрицы.
Размеры матриц (от хороших к плохим):
- Полноразмерная матрица (full frame) 36 х 24 мм.
- APS-H, APS-C – матрицы используются в дорогих зеркальных фотоаппаратах. Кроп-факторы 1.3, 1,5.
- 4/3″ – матрица используется в достаточно дорогих зеркальных
фотоаппаратах. Кроп-фактор 2. - 1″ – матрица используется некоторых в
беззеркальных фотоаппаратах, например Nikon 1.
Кроп-фактор 2.7. - 2/3″ – такие матрицы используются в недешевых “мыльницах”
Fujifilm (дороже 200 долларов). Кроп-фактор 4. - 1/1.8″, 1/1.7″ – такие матрицы тоже
используются в недешевых
“мыльницах”, однако эта матрица меньше чем 2/3″. Кроп-фактор 4.8. - 1/2.3″, 1/2.33″, 1/2,7″, 1/3″ – самые маленькие дешевые и плохие
матрицы. Кроп-фактор 5.6 и выше.
Общий принцип таков – чем больше размер матрицы, тем она
чувствительнее, тем меньше шумов она дает при фотографировании.
Видоискатель
Это «прицел» фотокамеры, с его помощью фотограф
выбирает объект для снимка. Видоискатель ограничивает взгляд фотографа,
рамкой, которая показывает границы будущей фотографии. Кроме этого
видоискатель дает фотографу и другую важную информацию – фокус, резкость.
Существует три типа видоискателей:
Оптический параллаксный –
система линз, которая формирует изображение в рамке. Ось видоискателя не
совпадает с осью объектива (это раздельные узлы фотокамеры). Это создает
некоторое неудобство для фотографа, так как он видит не совсем такой кадр,
какой будет на фотографии.
Оптический без параллакса (зеркальный) –
специальное зеркало, закрепленное внутри фотокамеры, позади объектива и
перед матрицей. Это зеркало отражает изображение, получаемое из объектива, в
видоискатель. Через такой видоискатель фотограф видит в точности то, что
будет на фотографии.
Дисплейный – изображение, с матрицы, передается на
дисплей, расположенный снаружи фотокамеры. Так же как и в случае с
зеркальным видоискателем, фотограф видит в точности то, что будет на
фотографии.
Электронный – изображение, с матрицы, передается на крохотный
окулярный дисплей, который похож по своей форме на оптический.
В цифровых фотокамерах наиболее распространен дисплейный видоискатель.
Предварительная фильтрация света
Поверх фильтра Байера и микролинз сенсор накрыт дополнительным фильтром, прозрачным для видимого света, но непроницаемым для инфракрасных лучей. Необходимость в ИК фильтре продиктована высокой чувствительностью матрицы не только к видимому, но также и к инфракрасному излучению. ИК фильтр отсекает световые лучи с длиной волны свыше 700 нм и приводит диапазон частот, воспринимаемых фотосенсором, в соответствие с чувствительностью человеческого глаза.
Для съёмки же в инфракрасном диапазоне выпускаются специальные камеры без ИК фильтра.
К ультрафиолетовому излучению (с длиной волны меньше 400 нм) сенсор цифрового фотоаппарата практически не восприимчив, и потому в специальном УФ фильтре не нуждается.
Помимо фильтра, задерживающего инфракрасное излучение, фотосенсор часто снабжается ещё и т.н. оптическим фильтром нижних частот или сглаживающим фильтром, задача которого состоит в лёгком размытии изображения. Дело в том, что если снимаемый объект имеет области с мелкими деталями, размер которых сопоставим с размерами фотодиодов матрицы, то при оцифровке изображения возможно появление неестественно выглядящих артефактов вроде муара. Фильтр нижних частот сглаживает мельчайшие детали изображения, т.е. снижает частоту исходного аналогового сигнала до уровня, не превышающего частоту дискретизации. Это позволяет уменьшить риск возникновения артефактов оцифровки ценой незначительного снижения резкости конечного снимка.
Чем выше разрешение цифрового фотоаппарата, тем меньше необходимость в сглаживающем фильтре, и потому в последнее время всё чаще выпускаются модели без оного. При разрешении матрицы свыше 15-20 мегапикселей аберрации объектива и дифракция на отверстии диафрагмы обеспечивают естественное и неизбежное размытие изображения, что делает намеренное ухудшение резкости с помощью фильтра нижних частот излишним.
***
Теперь вы знаете, как работает цифровая камера, и обладаете достаточным представлением об определённых технических слабостях цифровой фотографии на настоящем этапе её развития. Само собой разумеется, что сведения эти дополняют, но ни в коем случае не заменяют глубокое и всестороннее понимание экспозиции.
Спасибо за внимание!
Василий А.
Тип CMOS или КМОП
Отличительной чертой CMOS-матриц можно считать низкое энергопотребление, что является неоспоримым плюсом.
К особенностям данной технологии можно отнести:
- Произвольное считывание ячеек, что позволяет получать высококачественное несмазанное изображение;
- Отсутствие «вертикальных столбцов света», возникающих из-за яркости точечных объективов;
- Доступность цены;
- Низкая чувствительность матрицы из-за сниженной площади светочувствительного элемента, что является небольшим минусом;
- Низкое время сканирования, из-за чего объекты, расположенные в качестве, периодически могут искажаться;
- Обработка картинки на пикселе, повышающая число помех.
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.
Светочувствительность
Параметры чувствительности (ISO) демонстрируют возможность камеры снимать в условиях плохой освещенности. Фотоаппарат с высокой чувствительностью будет делать более четкие изображения
Важность это показателя заключается в том, что при помощи ISO, не меняя параметры диафрагмы и выдержки, можно отрегулировать яркость кадра. Принцип работы состоит в усилении электрического тока, а не в усилении светочувствительности фотоэлементов
Однако при сильном увеличении, появляются шумы.
Увеличивать значение ISO рекомендуется только в случаях, когда слабо освещен задний план, нет возможности воспользоваться вспышкой либо съемка идет с руки.
Рекомендуемые параметры ISO:
- 100-200 единиц для съемки на улице и при хорошем освещении;
- 400-800, для помещений с искусственным освещением;
- 800-1600, для создания фотографий ночью.
Более высокие показатели рекомендованы для съемок концертов.
От редакции сайта Vt-tech.eu
Автор данной статьи – Владимир Медведев. Статья была опубликована на личном сайте автора по адресу:vladimirmedvedev.com/dpi.htmlОднако, автор решил полностью переделать сайт и статья пропала.Статья очень хорошо и доступно раскрывает тему дифракции при высоких значениях диафрагмы, поэтому редакция сайта Vt-Tech никак не могла пройти мимо. Мы извлекли статью из архивов кэширующих сайтов и выложили здесь.
При экспорте статьи немного пострадали картинки: не все изображения из первоначальной статьи доступны.
Надеемся, что автор статьи не будет возражать против размещения её здесь.
