Матрица - сердце цифровой камеры

Главный элемент цифровой фотокамеры - матрица, или сенсор, или массив светочувствительных элементов (их еще называют ячейками). Она-то и фиксирует изображение в цифровой камере. От матрицы зависит и качество снимков, и цена камеры. Обычно стоимость матрицы составляет около половины стоимости фотоаппарата. Да и развитие цифровой фотографии в целом зависит от разработки и производства новых, все более совершенных матриц-сенсоров.

Матрица отчасти напоминает сетчатку человеческого глаза, и, несмотря на высокую точность используемых в ее производстве технологий, каждая матрица посвоему уникальна. Совершенно одинаковых сенсоров не бывает, а это значит, что не бывает совершенно одинаковых камер. Попрактиковавшись, вы постепенно изучите характер своей камеры и будете знать ее особенности куда лучше, чем разработчик с производителем. Посмотрите, что говорится в технической характеристике вашей камеры о ее матрице. Аббревиатура CCD означает Charge Coupled Device, или прибор с зарядовой связью (ПЗС). Из таких приборов, из ПЗС-элементов, состоят наиболее распространенные сегодня светочувствительные матрицы. ПЗС-элемент - это полупроводниковый прибор.

Разработка и производство CCD-матриц развиваются так стремительно, изображение в миллион пикселов, еще совсем недавно казавшееся фантастикой, сегодня устраивает разве что начинающих фотографов-любителей - да и то не всех. Профессионалы же сегодня используют камеры с разрешением 8-10 миллионов пикселов, и это вовсе не предел - хотя современные камеры и без этого достигли почти фотографического качества.

Характеристики матрицы
Качество вашей камеры определяется не только ее разрешением, но и физическим размером ее матрицы. Этот размер принято измерять в дюймах по диагонали. Физический размер матрицы напрямую влияет на качество фотоснимков. Чем матрица меньше, тем меньшим количеством света будет сформировано изображение и тем менее натуральными будут его цвета. В особенности эта ненатуральность будет проявляться при плохом или искусственном освещении. С шумами и с другими искажениями можно побороться при помощи специальных программ — графических редакторов. Но главный и неустранимый порок маленьких матриц - неестественность цветов и так называемый «сдвиг баланса белого», то есть потеря плавности и естественности переходов между оттенками. Чем сенсор больше, тем он больше содержит ПЗС-элементов, тем больше его разрешение и, следовательно, тем выше качество получаемых фотографий. Размеры матрицы принято обозначать в виде дроби: например, 1/3,2 дюйма или 1/2,7 дюйма. Не вдаваясь в подробности, скажу, что дюймы эти не совсем обычные, и для сравнения размеров достаточно знать, что сенсор с диагональю 1/3,2 больше, чем сенсор с диагональю 1/1,8. Словом, чем больше знаменатель такой дроби, тем больше диагональ матрицы.

Следует учесть, что у матриц с разными длинами сторон длина диагонали бывает одна и та же. Точная информация известна лишь производителю да тем, кто интересуется специальной информацией с профессиональными целями. Чем больше линейные размеры матрицы, тем она дороже стоит. Сенсоры, что устанавливаются в профессиональные камеры, даже при меньшем разрешении стоят дороже тех, что применяются в любительских камерах. При этом некоторые производители при переходе в новой камере с трех - на четырехмегапиксельную матрицу оставляют ее линейные размеры прежними. Покупатели, разумеется, обращают взгляд на число мегапикселов, а об уменьшении размера каждого ПЗС-элемента обычно не знает никто (за исключением немногих специалистов). Возможно, поэтому многие производители в характеристиках любительских цифровых камер «скромничают» и не указывают физических размеров матрицы.

Но у матриц малого физического размера есть преимущество перед «большими». Дело в том, что они обеспечивают большую глубину резкости (это размер четко изображаемого пространства снимка «вглубь»). Это очень большое подспорье и при съемке пейзажей, и при макросъемке. Еще одна важнейшая характеристика матрицы — разрешение. Разрешение матрицы цифровой камеры еще совсем недавно выражали в тысячах пикселов, но с распространением сенсоров высокого разрешения стало принято характеризовать разрешение матрицы числом мегапикселов. Сегодня наиболее распространены двух- и трехмегапиксельные любительские камеры, а в ближайшем будущем их, несомненно, сменит более совершенная техника с матрицами большего размера и разрешения. Чем больше размер матрицы в пикселах, тем лучше. Но учтите: с увеличением числа ПЗС-элементов матрицы цена камеры растет значительно быстрее, чем ее линейные размеры. Это объясняется тем, что помимо размера матрицы в пикселах существует и такая характеристика, как так называемый «эффективный размер», то есть число элементов, непосредственно участвующих в регистрации изображения. Не вдаваясь в подробности, скажу, что с увеличением размера матрицы отношение ее эффективного размера к общему падает.

Следующая характеристика сенсора цифровой камеры - его динамический диапазон. Динамический диапазон светочувствительной матрицы — это ее способность передавать световые оттенки. Эта величина измеряется числом оттенков серого цвета, который матрица способна «увидеть» в промежутке между абсолютно черным и абсолютно белым цветами. Динамический диапазон связан с еще одним показателем — с глубиной цвета, или его разрядностью. Глубиной цвета называется количество битов, описывающих цвет одного пиксела. Если каждый цвет (канал) пиксела описывается восемью битами, то говорят о 24-битовом сенсоре (ведь каналов, как мы знаем, три: красный, зеленый и синий). В продаже бывают камеры и с более низкой (4-6 бит) разрядностью, и с очень высокой — по 12 или даже по 16 бит на канал, что означает разрядность сенсора 36 и 48 бит.

Еще одна характеристика светочувствительной матрицы — уровень шумов. Цветовой шум на снимке проявляется в виде цветных ореолов на границах резких переходов света к тени, беспорядочных цветных черточек или пятен в темных областях изображения и цветовых искажений. Матрица меньших размеров при том же количестве мегапикселов обычно дает более шумные снимки. Дорогие профессиональные камеры снабжены большими и малошумными сенсорами, а дешевые - относительно шумными и маленькими.