Светочувствительные матрицы фотокамер
 Светочувствительные матрицы Качественный уровень современного цифрового фотоаппарата определяется техническим совершенством установленного в нем сенсора - матрицы светочувствительных элементов. Выбирая цифровой фотоаппарат, мы наверняка столкнемся со случаями применения в относительно дорогих камерах сенсоров с невысокими характеристиками. Но обратная ситуация, когда в простой любительский фотоаппарат устанавливается высококачественная светочувствительная матрица, невозможна. Светочувствительный сенсор самая дорогая и наиболее значимая деталь цифровой камеры. На сегодняшний день в производстве светочувствительных сенсоров применяются две конкурирующие технологии. Первая, более простая по ряду признаков более перспективная, технология CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). В переводе эта технологияназывается КМОП - комплементарный металл-окисел-полупроводник. В силу разных причин сенсоры, построенные по технологии CMOS, устанавливаются в цифровые фотоаппараты начального уровня и в профессиональные камеры компании Canon. 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 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, 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, также пониженной светочувствительностью полевых транзисторов по сравнению с ячейками с зарядовой связью. Устанавливаемые недорогие камеры начального уровня сенсоры CMOS выполнены в виде большой гибридной микросхемы, на кристалле которой смонтированы многие сервисные схемы фотоаппарата. Это аналого-цифровой преобразователь (АЦП), и электронный затвор (схема считывания состояния матрицы), схемы баланса белого и сжатия изображений. А фотоаппаратам на основе CMOS-сенсоров не нужны многие вспомогательные электронные механизмы.По сути дешевая Web-камера с функцией автономной работы в качестве цифрового фотоаппарата состоит из корпуса, батарейного блока питания, простого объектива, небольшого набора пассивных элементов (согласующих резисторов, порта USВ, 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.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 производства (требования к допускам при массовом производстве сенсоров CMOS оказываются несколько ниже, чем при производстве сенсоров CCD). Микроскопические ячейки светочувствительной матрицы способны отреагировать только на силу попадающего на них света. Для того чтобы получить изображение, приближающееся по качеству к пленочному фотоснимку, цифровой фотоаппарат должен распознавать еще и цветовые оттенки. Для увеличения точности работы матрицы (улучшения соотношения сигнал/шум) 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 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 очень 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. При этом каждая ячейка матрицы состоит из трех субэлементов, то есть из трех светочувствительных ячеек, каждая из которых прикрыта тонкопленочным светофильтром одного из трех базовых цветов. Совокупный электрический сигнал триады субэлементов конечном результате дает информацию о цвете каждого элемента изображения. Стоит лишь представить, насколько сложна конструкция светочувствительного сенсора, чтобы понять трудности, которые приходится преодолевать разработчикам цифровой фототехники. Еще одна важная деталь устройства светочувствительных матриц — способ регистрации изображения. Матрица CCD состоит из двух идентичных наборов ячеек светочувствительных элементов, образующих секцию накопления зарядов, и элементов, образующих секцию хранения зарядов. Электрические заряды, которые возникают при облучении элементов сенсора световым потоком, поступают в ячейки секции накопления и перемещаются в ячейки секции хранения зарядов, откуда затем через регистры вертикального сдвига в выходной усилитель матрицы. Ячейки секции хранения прикрыты светонепроницаемым фильтром, потому на световой поток не реагируют. Но при переходе зарядов из секции накопления в секцию хранения следует изолировать непроницаемой заслонкой и светочувствительные ячейки, чтобы не смешивать возникшие при облучении новые заряды с уже сохраненными (иначе изображение просто не получится), используя для этого в цифровых фотоаппаратах обычный электромеханический затвор. Эта особенность касается матриц с построчным переносом зарядов. В фотоаппаратах с матрицами с покадровым переносом зарядов затвор оказывается ненужным, поскольку заряды ячеекнакапливаются сразу со всей поверхности матрицы и с сигналами ячеек накопления не смешиваются. При этом регистрами вертикального сдвига, представляющими собой простые проводники, снабжается каждая светочувствительная ячейка секции накопления зарядов, а светоизолированная секция хранения зарядов занимает отдельную область сенсора. Проблема в том, что применение покадрового переноса зарядов увеличивает размеры сенсора и в то же время уменьшает его разрешение. Поэтому сегодня применяется технология комбинированного построчно-кадрового переноса. Что позволяет, с одной стороны, получать постоянный сигнал матрицы использовать его для построения изображения на встроенном контрольном дисплее фотоаппарата, другой получать высококачественные изображения построчным считыванием зарядов и применением электромеханического затвора. В фотоаппаратах с сенсорами CMOS (в самыхпростых из них) электромеханический затвор не применяется, поскольку информация состоянии ячеек подобной матрицы считывается непосредственно выводов полевых транзисторов, образующих матрицу. Элементарные сведения о принципе действия сенсоров CCD важны для фотолюбителя и с практической точки зрения. Дело в том, что при покупке нового фотоаппарата, вне зависимости от уровня техники и ее стоимости, у фотографа, как это ни печально, всегда есть шанс угодить на камеру с "битыми" пикселами. "Битый" пиксел - это светочувствительный элемент, в силу разных причин утративший способность реагировать на световое облучение. При этом бездействующая ячейка может быть совершенно незаметна на снимке, если находится в нижней части матрицы, на которую приходится та часть кадра, где обычно фиксируется земля. В нижней части кадра мало светлых участков, на которых одна черная точка может быть хорошо заметна. Другое дело - верхняя часть матрицы, где изображается небо и прочие светлые объекты.Один "битый" пиксел - вещь для любительской камеры обычная. Хуже, когда таких пикселов несколько и они объединены в группу. Тогда темная точка на снимке становится различимой даже при съемке с самым высоким разрешением, когда в построении изображения участвуют все светочувствительные ячейки матрицы. Именно по этой причине для цифровых фотоаппаратов актуальна модель продаж money back, при которой камеру можно обменять в течение определенного срока эксплуатации (обычно не более двух недель). В магазине "битые" пикселы матрицы увидеть очень трудно, а в ходе практической работы с камерой подобная неприятность будет непременно обнаружена. Для фотоаппаратов с сенсорами CMOS проблема "битых" пикселов почти не актуальна. Из-заневысокого разрешения матрицы (от 350 тысяч пикселов до 1,3 мегапиксела) и больших размеров ячеек "битые" пикселы встречаются редко. Да и на качестве изображения, которое способна дать дешевая матрица CMOS, "битый" пиксел скажется мало. Во всяком случае у навечно погасшей точки мало шансов быть явно различимой среди множества цветовых артефактов в тенях и на границах цветовых переходов. Совершенство камеры определяется качеством сенсора, а как определяется качество самого сенсора? Существует ряд характеристик, имеющих для светочувствительной матрицы цифрового фотоаппарата первостепенное значение. В первую очередь это разрешение матрицы. Чем больше разрешение матрицы светочувствительных элементов, тем выше качество конечного бумажного отпечатка или электронного фотоизображения. Количество эффективных пикселов на матрице цифрового фотоаппарата определяет разрешение оцифрованного изображения, поскольку максимальное разрешение снимка равно количеству пикселов светочувствительного сенсора. Иногда в сводке технических характеристик можно обнаружить, что максимальное разрешение фотоснимков превышает количество пикселов матрицы фотоаппарата. Этим заявлениям производителей не стоит доверять. Повышенное разрешение достигается программной интерполяцией, когда недостающие пикселы синтезируются на основе усредненных значений яркости соседних пикселов. Интерполяция увеличивает количество пикселов, но за счет реального качества изображения. Интерполированный снимок выглядит "замыленным" - границы снятых объектов утрачивают резкость. В лучшем случае разрешение возрастает без какого бы то ни было улучшения изображения. Поэтому разного вида интерполяционную обработку, если таковая функция присутствует в камере, лучше не использовать вовсе. Разрешение (разрешающая способность) светочувствительного сенсора, как и разрешение экрана монитора, выражается в пикселах. При этом экранное разрешение монитора определяется величиной светящейся экранной точки пиксела, образованного люминофором электронно-лучевой трубки или ячейкой жидкокристаллической матрицы. Экранное разрешение - величина постоянная. Оно зависит от размера пиксела экрана монитора. Стандартные значения величины пиксела - 0,25, 0,28 и 0,31 мм. Стандартные значения экранного разрешения компьютерных мониторов 72 или 96 пикселов на квадратный дюйм. Разрешение светочувствительных сенсоров тоже зависит от размера пиксела, но каких-либо стандартов здесь не существует. Чем меньше величина каждого пиксела, тем больше пикселов (то есть светочувствительных элементов) размещается наповерхности матрицы и, как следствие, тем большим разрешением обладает сама матрица.Кроме экранного разрешения разрешения сенсора цифровой камеры существует еще одна важная характеристика - разрешение печатающего устройства (в любительской цифровой фотографии, как правило, цветного струйного принтера). Однако разрешение принтера измеряется не в пикселах, а в точках. А выражается разрешение принтера в точках на квадратный дюйм. Для фотолюбителя принципиальной разницы между пикселом и точкой нет, поэтому обе единицы измерения разрешающей способности можно считать равнозначными. Различия между точкой пикселом носят теоретический характер, имеющий значение для разработчиков цифровой техники. Считается, что пиксел имеет правильную прямоугольную форму, близкую к квадрату (на практике экранные пикселы могут иметь форму круга или вытянутого по вертикали прямоугольника зависимости от типа электронно-лучевой трубки со щелевой маской или с апертурной решеткой соответственно, пиксел матрицы цифрового фотоаппарата может иметь форму квадрата или восьмиугольника. Принтерная же точка имеет неправильную форму, близкую к кругу.С другой стороны, чем выше разрешающая способность принтера, тем выше качество полученного отпечатка на бумаге. Принтер с разрешением в 720 точек на квадратный дюйм даст отпечаток лучшего качества, чем принтер с разрешением 360 точек. Правда, тут есть одна любопытная подробность значение разрешения некоторых принтеров по горизонтали выше, чем разрешение по вертикали (но никак не наоборот). То есть распечатанный принтером закрашенный квадрат по горизонтали будет содержать больше точек краски, чем по вертикали.Дело в том, что количество дюз (отверстий в печатающей головке, через которые чернила разбрызгиваются на бумагу) на единицу ширины бумажного носителя в таких принтерах больше, чем шаг протяжного механизма, транспортирующего бумагу. Печатающая головка может иметь множество близко расположенных дюз, это вполне технически осуществимо. Но слишком мелкий шаг транспортировки бумаги требует прецизионной точности изготовления протяжного механизма, что сильно влияет на стоимость принтера и в экономическом плане неоправданно.Слишком большое разрешение печатающего устройства зачастую оказывается совершенно бесполезным. Даже на очень хорошей, специальной бумаге для струйной фотопечати капли чернил расплываются и никогда не имеют правильной круглой формы. В результате капля наплывает на каплю и реальное разрешение отпечатка оказывается ниже заявленного производителем. Это первое. Второе - качественную распечатку фотографии можно осуществить даже на принтере с относительно невысоким разрешением, если применить технологию растрирования. Эта технология широко применяется в полиграфии (взгляните на обложку самого красочного журнала - разрешение этой фотографии не превышает 300 точек на дюйм, а качество кажется безупречным). Суть растрирования в том, что цифровое изображение при помощи специальных программ (растровых процессоров) делится на располагающиеся под углом друг к другу линии. Расстояние между линиями называется разрешением или шагом растра. К сведению, газеты имеют шаг растра не 50 линий на дюйм, журналы среднего качества 150 линий на дюйм, глянцевые журналы высококачественной печати и книжные иллюстрации 300 линий на дюйм. Выше значение шага растра только у отпечатанных типографским способом фотоальбомов и специальных иллюстрированных каталогов. Недостатком этой технологии является чрезвычайно высокая стоимость программ растрирования. А в фотонаборных автоматах в дорогих лазерных принтерах специального назначения система растрирования встроена аппаратно растрирование изображений выполняет специализированный компьютер на базе мощного микропроцессора. Фотолюбителю остается только попробовать на практике возможности функции растрирования программы верстки. При соответствующем подходе результаты могут оказаться весьма любопытными. Связь между разрешением сенсора цифрового фотоаппарата и печатающего устройства отслеживается достаточно явно. А как обстоит дело с экранным разрешением монитора персонального компьютера? Связь есть, но только до определенного предела. Если сенсор фотоаппарата способен выдавать снимки с максимальным разрешением выше, чем рабочее разрешение монитора, то для экранного отображения эта возможность окажется совершенно напрасной. Мы не можем изменить максимальное разрешение монитора в сторону увеличения, как бы нам этого ни хотелось.Если монитор рассчитан на разрешение XGA 1024 х 768 пикселов, большего разрешения мы установить не сможем. Следовательно, для полноэкранного отображения цифрового снимка достаточно разрешения в 780 тысяч пикселов, что намного ниже разрешения сенсоров большинства цифровых фотоаппаратов. Простой очевидный вывод - если снимки не предназначены для печати, если фотолюбитель твердо знает, что его "цифровой фотоальбом" будет просматриваться только на экране монитора, то значение разрешения сенсора фотоаппарата можно уменьшить.Кстати, для просмотра снимков на экране телевизора разрешение в 800 х 600 пикселов будет избыточным, поскольку максимальное разрешение телеэкрана составляет 720 х 576 пикселов (разрешение DVD). Это важное замечание, поскольку в ежедневной практике не слишком опытные фотолюбители часто устанавливают цифровой фотоаппарат на максимальное значение разрешения. В результате карта флэш-памяти в буквальном смысле забивается избыточной информацией, и в самый важный момент оказывается, что места на карточке памяти не хватает. Уменьшенное разрешение имеет свои плюсы и свои минусы. К плюсам, кроме увеличения емкости памяти фотоаппарата, можно отнести повышенное быстродействие камеры (поскольку графический файл меньшего размера быстрее записывается во флэш-память) и то обстоятельство, что в съемке задействована самая "беспроблемная" центральная часть светочувствительного сенсора. Минус в том, что снимок невысокого разрешения невозможно кадрировать без существенных потерь. Иными словами, если после съемки выяснилось, что в кадр попали нежелательные, лишние детали, а произвести пересъемку уже невозможно, то из снимка высокого разрешения можно просто вырезать часть изображения. Размер снимка при этом уменьшится, но не настолько, чтобы повлиять на его полноэкранное отображение. Снимок же экранного разрешения можно кадрировать только с определенными потерями. И все же, сегодня цифровая камера для более или менее серьезных занятий любительской фотосъемкой - это фотоаппарат с сенсором разрешением не менее 2 мегапикселов. Дело в том потенциале, что заложен в фотографию высокого разрешения. Снимок разрешением 1600 х 1200 пикселов (нормальное разрешение для сенсора 2,1 мегапиксела) легко поддается кадрированию. Его можно без каких бы то ни было потерь вывести на экран в оконном и полноэкранном режиме, если применить функцию сжатия изображения программы просмотра (например, популярного ACDSee и других программ). Наконец, фотографию можно распечатать на бумаге, получив отпечаток 10 х 15 см очень хорошего качества и даже формата А4 (стандартный альбомный лист) при вполне приемлемом качестве. Со снимком разрешением 1280 х 960 пикселов (нормальное разрешение для сенсора в 1,3 мегапиксела), как бы хорошо он ни выглядел (а выглядит он и в самом деле замечательно), подобные манипуляции попросту невозможны. Еще несколько слов о разрешении светочувствительного сенсора цифрового фотоаппарата. Добросовестный производитель в технических характеристиках своего изделия всегда указывает полное и эффективное значение разрешения матрицы фотоаппарата. При этом полное значение разрешения всегда больше, чем эффективное. В чем тут дело? Часть ячеек сенсора не участвует построении изображения, выполняя сервисные функции например, в системе экспозамера или в качестве дополнительного регистра вертикального сдвига. Кроме того, расположенные по краям кристалла ячейки больше подвержены браку, чем ячейки центральной части сенсора. Поэтому кадровое окно сенсора всегда чуть меньше, чем физический размер самой матрицы. Реальное разрешение сенсора легко определить элементарным подсчетом пикселов 1600 х 1200 1920000. Это стандартное эффективное разрешение 2,1-мегапиксельного сенсора. Остальные пикселы в построении изображения не задействованы. Вторая важнейшая характеристика светочувствительного сенсора - его физический размер. Он измеряется по диагонали и обозначается в долях дюйма. При этом форма сенсора всегда прямоугольная с соотношением сторон 4 : 3. Чем больше физический размер сенсора, тем он работает точней и эффективней. Сенсор размером 1/1,8 дюйма лучше, чем сенсор размером 1/3,2 дюйма, поскольку на большей площади кристалла умещается большее количество светочувствительных ячеек (значит, выше и разрешение). Более того, при одинаковых значениях разрешения сенсор большего размера лучше, чем сенсор меньшего размера. В этом случае ячейки сенсора имеют большие размеры, значит и такие параметры оцифровки изображения, как динамический диапазон и устойчивость к шумам, выше. Размер сенсоров профессиональных камер измеряется миллиметрах по сторонам кадрового окна. Дело в том, что величина матрицы профессиональных фотоаппаратов вплотную приближается к стандартному размеру кадрового окна узкопленочной 35-миллиметровой камеры, то есть 36 х 24 мм. Это позволяет использовать на профессиональном цифровом фотоаппарате оптику от пленочных аналогов. Но при этом следует учитывать изменение фокусного расстояния сменных объективов. Следующая крайне важная, но достаточно трудноопределимая без специального оборудования характеристика светочувствительных сенсоров - соотношение сигнал/шум. В той или иной степени "шумят" любые сенсоры, включая и самые на сегодняшний день совершенные. Цветовые шумы проявляются на снимке в виде мелких окрашенных точек (артефактов) в тенях и в виде цветовых ореолов вокруг контуров фигур на границах контрастных переходов. Бороться с шумами очень трудно. В случае необходимости применяются специальные фильтры утилиты, работающие программной среде графического редактора Adobe Photoshop. Фильтры способны в некоторой степени смягчить шумы, замещая артефакты точками с усредненными значениями цвета и яркости. Если фильтры не способны убрать все артефакты и ореолы, приходится править снимок вручную, сильно увеличивая и ретушируя элементы изображения.Ни один способ правки изображения не дает стопроцентного избавления от шумов. Поэтому фотолюбителю, если качество снимков для него в самом деле значимо, приходится следовать элементарным правилам как при выборе камеры, так и при практической съемке. Первое правило не приобретать дешевых камер матрицами низкой светочувствительности. Склонность шумам наиболее присуща сенсорам CMOS, которые устанавливаются в Web-камеры с опционной функцией автономной работы в качестве фотоаппарата. "Шумят" сенсоры более серьезных камер. Технология цифровой фотографии очень молода, а потому производство сенсоров бурно совершенствуется. Поколения матриц сменяют друг друга быстрей, чем морально устаревают конкретные модели фотоаппаратов (а они устаревают достаточно быстро в течение двух лет). Сенсоры разрешением в 1,3 мегапиксела, которые устанавливались в камеры средней и даже старшей группы два-три года назад, сегодня применяются недорогих любительских "мыльницах". Их место занимают матрицы с повышенными характеристиками, в том числе и по устойчивости к шумам. Следовательно, выбирать следует ту модель, которая выпускается не слишком долго не более года. Тогда у фотографа будут основания полагать, что сенсор его камеры склонен к шумам в минимальной степени. Второе правило касается изменения светочувствительности сенсора. В большинстве цифровых фотоаппаратов достаточно развитыми сервисными функциями светочувствительность устанавливается как автоматически, так и вручную. В режиме auto компьютер фотоаппарата сам выбирает значение светочувствительности сенсора в зависимости от уровня освещенности снимаемого объекта установленного программного режима работы камеры. Например, в режиме "ночной портрет" светочувствительность будет выбрана максимальной, а в обычном режиме минимально возможной (если позволяет освещение). Чем выше значение светочувствительности матрицы, тем она больше "шумит". Следовательно, лучше совсем отказаться от применения автоматического режима и выставить селектор выбора значения светочувствительности сенсора на минимальное значение, поскольку минимальное значение соответствует реальной светочувствительности сенсора. В этом режиме не задействованы электронные схемы усиления сигнала, которые вносят дополнительные искажения приводят появлению артефактов в тенях. Если же условия освещения таковы, что автоматика камеры устанавливает слишком длительную выдержку, с которой невозможно снимать без штатива, то значение светочувствительности можно увеличить, но при этом надо быть готовым к тому, что уровень шумов существенно повысится. И еще одно правило, заключающееся том, что не следует предъявлять к цифровому фотоаппарату завышенных требований. То, что по силам высококачественной профессиональной (а в большинстве случаев и любительской) фотопленке, цифровому фотоаппарату не по силам в принципе. Цифровой фотоаппарат не способен снимать условиях слишком низкой освещенности без применения источников искусственного света, импульсных фотовспышек или ламп накаливания. А профессиональная пленка светочувствительностью в 3200 единиц ISO "вытянет" снимок даже при свете одной свечи (причем в буквальном смысле). Две качественные характеристики, напрямую влияющие на качество снимков, - динамический диапазон сенсора и разрядность цвета. Первая из этих характеристик отражает способность матрицы передавать световые оттенки, вторая относится не только собственно сенсору, но аналого-цифровому преобразователю, переводящему электрические сигналы выводов матрицы в цифровой код. Динамический диапазон - это количество оттенков серого (то есть уровней яркости), которые способен различить светочувствительный материал (фотопленка или сенсор цифровой камеры) между абсолютно черным и абсолютно белым цветом. Чем выше динамический диапазон, тем выше достоверность изображения на экспонированном носителе. Самым высоким динамическим диапазоном обладает негативная фотопленка. Поэтому до сих пор, несмотря на достижения цифровых технологий, для демонстрации фильмов кинотеатрах используются обычные пленочные, не цифровые проекторы. Динамический диапазон фотобумаги, даже очень высококачественной, на порядок (то есть примерно в десять раз) ниже, чем у фотопленки. Чтобы получить цветную фотографию максимального качества, следует применять обращаемую пленку, а еще лучше печатать слайды контактным способом с негатива на негативную же пленку. Бумажный отпечаток никогда не сравнится по качеству изображения (точности цветопередачи, количеству дета-лей) со слайдом. Среди цифровых устройств наибольшим динамическим диапазоном обладают барабанные сканеры, которые применяются в полиграфии и стоят десятки тысяч долларов. Динамический диапазон планшетных сканеров CCD гораздо меньше, но еще меньше динамический диапазон сенсоров цифровых фотоаппаратов. У самых дорогих профессиональных фотоаппаратов этот показатель лишь приближается к уровню фотобумаги на основе серебра. Качество цветопередачи цифрового фотоаппарата выражается разрядностью цвета. Разрядность цвета — это сумма значений разрядности оцифровки каждого цветового канала. К примеру, каждый цветовой канал большинства матриц цифровых фотоаппаратов любительского класса способен зафиксировать 256 оттенков (или градаций) серого, что составляет 8 битов. В этом случае разрядность сенсора будет 8 + 8 + 8 = 24 бита, по 8 битов на каждый цветовой канал (красный, зеленый, голубой). В принципе, 24-битного представления цвета вполне достаточно для получения качественного фотоснимка, поскольку в этом случае АЦП камеры выдаст снимок, содержащий 16,7 млн. цветовых оттенков. Но в продаже можно встретить камеры как с более высокой разрядностью кодирования цвета — по 10 или 12 битов на канал, так и с низкой — по 4 или 6 битов на канал. Избыточная разрядность — до 36 битов (то есть по 12 битов на канал) используется в профессиональных камерах, предназначенных для получения снимков с максимально достоверной цветопередачей. Хотя сегодня сенсорами с повышенной разрядностью цветового кодирования оснащают и камеры любительского класса. А матрицы с пониженной разрядностью в 12 или 16 битов устанавливают в самые дешевые Web-камеры с функцией работы в качестве автономного фотоаппарата и в камеры начального уровня с сенсорами CMOS. Матрица светочувствительных элементов не только самая сложная и самая дорогая деталь цифрового фотоаппарата, но и самая уязвимая. Она подвержена старению (электрохимическому износу) и, как следствие, изменениям светочувствительности, а также, по всей видимости, выходу из строя отдельных ячеек. Если на естественное старение матрицы владелец фотоаппарата не может повлиять никак, то возможность уберечь сенсор от нежелательных воздействий окружающей среды и тем самым продлить срок службы фотоаппарата в целом у него есть. Как любое сложное электронное устройство, состоящее из множества микроскопических элементов, сенсор цифровой камеры боится резких температурных перепадов, при которых в материале подложки и пленочных слоях оптических фильтров возникают внутренние деформации, а на поверхности сенсора образуется конденсат. Если пленочная камера, особенно механическая, способна работать при очень низких температурах (Nikon FM-3, к примеру, работает при температуре до -40° по Цельсию, что проверено на практике), то цифровой фотоаппарат при отрицательных температурах работать не будет. Во-первых, даже на легком морозе сенсор цифровой камеры может изменить светочувствительность в сторону уменьшения. Во-вторых, изображение на встроенном контрольном дисплее станет слишком светлым и малоконтрастным, чтобы пользоваться дисплеем в качестве видоискателя. В-третьих, пострадают элементы питания (литиевые аккумуляторы при температуре — 10° могут попросту взорваться).Если возникает необходимость снимать цифровой камерой при низких температурах, следует позаботиться о надежной защите фотоаппарата. Камеру следует держать в тепле, под верхней одеждой, вынимая фотоаппарат для съемки и тут же пряча его под шубу или пальто. Работа со штативом или неторопливое кадрирование исключаются. В крайнем случае следует воспользоваться утепленным меховым или тканевым чехлом. Но при этом надо помнить, что остывшая камера при перемещении в тепло (даже под шубу) тут же покроется капельками влаги. Из замерзшей камеры надо немедленно удалить элементы питания или аккумулятор и убрать фотоаппарат в чехол до того момента, пока температура не выровняется. В противном случае на поверхности сенсора и линзах объектива могут образоваться капли влаги, которые приведут к короткому замыканию электрических цепей камеры и иным неисправностям. | |
|
| |
| Просмотров: 9758 | | |