Как найти размер пикселя камеры

Как узнать размер пикселя матрицы?

© 2016 Vasili-photo.com

Для чего фотографу может потребоваться размер пикселя? Таких ситуаций хватает. Знание размера пикселя бывает полезно для определения безопасной выдержки при съёмке с рук, ведь чем мельче пиксель, тем заметнее на снимках проявляется дрожание камеры, и тем более короткая выдержка может потребоваться для устранения шевелёнки. Не имея представления о размере пикселя матрицы вашего фотоаппарата, нельзя всерьёз рассуждать о глубине резкости, поскольку именно от размера пикселя напрямую зависит допустимый диаметр кружка рассеяния. Значение дифракционно-ограниченной диафрагмы для конкретной фотокамеры также зависит от размера пикселя. Наконец, не исключено, что при сравнении нескольких камер вы захотите узнать, какая из них обладает большей плотностью пикселей, а, значит, обеспечивает лучшую детализацию и больше подходит для съёмки удалённых объектов.

В инструкциях к цифровым фотоаппаратам очень редко указывается размер пикселя матрицы, но, к счастью, этот параметр довольно легко рассчитать самостоятельно.

В большинстве инструкций можно найти сведения о физическом размере фотоматрицы, а также о её линейном разрешении, т.е. о количестве пикселей, умещающихся на матрице в одном ряду по горизонтали или по вертикали. Например, матрица цифрового фотоаппарата Canon EOS 70D имеет размеры 22,5 × 15 мм или 5472 × 3648 пикселей. Чтобы найти размер одного пикселя, достаточно взять цифры для любой из сторон, разделить миллиметры на пиксели и умножить полученное частное на 1000, чтобы перевести результат в микрометры (микроны). Получаем формулу:

, где

n – размер пикселя в микрометрах;

x – линейный размер матрицы в миллиметрах по одной из сторон;

a – количество пикселей по соответствующей стороне.

Для упомянутого выше 70D расчёт будет следующим:

22,5 ÷ 5472 · 1000 ≈ 4,1 мкм

Результат округлён до 0,1 мкм. Этого более чем достаточно для любых практических целей. Я использовал длинную сторону матрицы, но вы можете взять короткую и убедиться в том, что результат будет идентичным. У всех массовых современных фотоаппаратов пиксели условно квадратные, и потому расчёты можно проводить по любой из сторон матрицы. Впрочем, при использовании длинной стороны погрешность вычисления оказывается несколько меньше.

Возможно, вам не хочется лезть в инструкцию? Что ж, размер пикселя можно вычислить и не зная точных размеров матрицы.

Вам достаточно вспомнить разрешение вашей камеры в мегапикселях и её кроп-фактор. Уж эти-то параметры своего аппарата знает любой фотолюбитель. Формула будет выглядеть следующим образом:

, где

n – всё тот же размер пикселя в микрометрах;

K_f– кроп-фактор;

N – разрешение в мегапикселях.

Таким образом, для Canon EOS 70D, обладающего кроп-фактором 1,6 и разрешением 20 Мп получаем:

29,4 ÷ (1,6 · √20) ≈ 4,1 мкм

Как видим, обе формулы дают абсолютно единодушный ответ. Вы вправе использовать ту, которая вам больше нравится.

На случай, если кто-то из моих читателей не в ладах с квадратными корнями, я счёл своим долгом самостоятельно рассчитать размеры пикселей для некоторых наиболее употребимых цифровых форматов и свести эти данные в единую таблицу. Пользуйтесь на здоровье.

Размер пикселя в зависимости от разрешения камеры и её кроп-фактора, мкм.

Разрешение, Мп	Кроп-фактор
1*	1,5	1,6	2	2,7
10		6,2	5,8		3,4
12	8,5	5,7	5,3	4,2
14		5,2			2,9
16	7,3	4,9		3,7
18	6,9		4,3		2,6
20	6,6		4,1		2,4
21	6,6	4,2
22	6,4
24	6	4	3,8
28		3,7
30	5,4
36	4,9
42	4,5
45	4,4
50	4,1

* Кроп-фактор, равный единице, соответствует
полному кадру (36 × 24 мм).

Очевидно, что чем меньше матрица цифрового фотоаппарата и чем выше его разрешение, тем меньшим размером обладает единичный пиксель матрицы. Хорошо это или плохо?

Главным, да, пожалуй, и единственным положительным следствием уменьшения размеров отдельного пикселя является возрастание общей плотности пикселей. Матрица с большей плотностью пикселей при прочих равных условиях способна обеспечить лучшую детализацию снимка. Однако это преимущество, хоть и довольно весомое, тянет за собой целый ворох негативных последствий. Камеры с высоким разрешением очень требовательны к качеству объективов и техническому мастерству фотографа. Они не прощают небрежности в работе и с циничным удовольствием запечатлят на снимке не только полезные детали, но и всевозможные дефекты оптики, шевелёнку и промахи фокусировки. Чем мельче пиксель, тем раньше становится заметным негативное влияние дифракции на резкость при диафрагмировании объектива. Вместе с тем, мелкий пиксель диктует пропорционально малые размеры допустимого кружка рассеяния, уменьшая тем самым глубину резко изображаемого пространства.

Следует помнить, что при двукратном уменьшении линейных размеров пикселя его площадь уменьшается вчетверо, а, значит, вчетверо же уменьшается и количество фотонов, которые способен уловить фотодиод в единицу времени. На практике это означает падение ёмкости фотодиода, и пропорциональное снижение динамического диапазона матрицы. Можно даже сказать, что повышение количества пикселей почти всегда осуществляется ценой снижения их качества.

***

Не исключено, что у некоторых читателей возникнет вопрос: а действительно ли автор уверен в том, что размер пикселя может быть рассчитан с помощью приведённых им формул? Нет, автор в этом не уверен. Собственно фотодиоды матрицы занимают далеко не всю её площадь, и их фактический размер всегда меньше расчётного (см. «Как работает цифровой фотоаппарат»). Если быть точным, то формулы наши позволяют вычислить расстояние между геометрическими центрами двух соседних фотодиодов. Это расстояние смело может быть принято за теоретический размер пикселя и использовано для любых необходимых фотографу вычислений.

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект, внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.

Желаю удачи!

Дата публикации: 07.01.2015   Последнее обновление: 11.11.2016

Вернуться к разделу “Матчасть”

Перейти к полному списку статей

При покупке фотоаппарата одна из вещей, на которую стоит обратить внимание — матрица и её характеристики. Это самая дорогая и сложная по устройство деталь фотоаппарата.

Разбираемся, что такое матрица, какие параметры у неё бывают, и почему количество мегапикселей при современном развитии техники не самый важный маркер качества.

Что такое матрица в фотоаппарате

Матрица — это специальная светочувствительная микросхема в фотоаппарате. Она принимает попадающий в камеру свет и формирует электрический сигнал, который преобразует в цифровой. По сути, матрица «превращает» свет в изображение.

Раньше фотоаппараты фиксировали сцену в кадре с помощью светочувствительной плёнки. Матрица зеркального и цифрового фотоаппаратов — это усовершенствованный технически аналог плёнки.

Что такое пиксели и мегапиксели в матрице

Матрица состоит из маленьких отдельных фотодиодов. Они чувствительны к свету. И именно они ловят его и преобразовывают в электрический сигнал. Один диод — это один пиксель цифровой фотографии. Получается пиксель матрицы фотоаппарата — маленький квадратик, за которым закреплены определённые цвет и яркость, которые уловила матрица фотодиодом.

Все вместе пиксели составляют изображение, которое мы видит на мониторе или в экране телефона. У современной техники они настолько малы, что глаз не может различить каждый пиксель отдельно, и мы воспринимаем картинку целостно.

У современных камер количество пикселей (фотодиодов на матрице, которые ловят свет) настолько велико, что их записывают и измеряют в миллионах. То есть в мегапикселях (МП).

Число мегапикселей — то, сколько миллионов пикселей содержит матрица. Проще всего его подсчитать, если умножить число пикселей по длине и по высоте. Например, у нас есть матрица с 5184 пикселями по длине и 3456 пикселями по высоте. 5184х3456 — это 18 мегапикселей. А, например, у Canon EOS 850D максимальное разрешение 6400х4000, что соответствует 24МП. К слову, число, указывающее количество пикселей по длине и ширине — это разрешение матрицы фотоаппарата.

Казалось бы, всё просто — чем больше мегапикселей у матрицы, тем лучше. Но это было актуально раньше, когда технология развивалась. Гораздо важнее физический размер пикселя (фотодиода) в матрице. Чем он больше, тем больше света на него попадает и тем меньше на фотографии будет шумов.

Именно поэтому, если вечером вы сфотографируете одну и ту же сцену на смартфон и на фотоаппарат, то у второго шумов будет меньше, а качество картинки — выше. Хотя по количеству мегапикселей смартфон может даже обгонять камеру! Дело в том, что у телефона физический размер пикселей гораздо меньше. И именно поэтому профессиональные и полупроф камеры никогда не были маленькими.

Вывод: если выбирать между фотоаппаратами, у которых одинаковый размер матрицы (о характеристиках матриц ниже), но разное разрешение, то качественнее картинка будет у того, у которого физический размер пикселя больше. То есть, у которого общее число пикселей меньше!

Как рассчитать физический размер пикселя?

• Посмотрите характеристики фотокамеры. Найдите разрешение (в пикселях) и физический размер матрицы (измеряется в миллиметрах).
• Поделите физическую длину матрицы на количество точек по длинной стороне. Полученное число — физический размер пикселя.

Например: у Canon EOS 5D Mark IV физический размер матрицы по длинной стороне — 36мм, а максимальное разрешение — 6720 пикселей. Делим 36 на 6.720 и получаем 0,005. Это и есть размер пикселя. Также у Nikon D780 делим 35.9мм на 6048 пикселей и получаем то же самое число — 0,005.

Характеристики матриц у фотоаппаратов

Рассмотрим характеристики матрицы, на которые можно опираться при выборе фотоаппарата. При этом важно, для каких целей вы берёте камеру. Если интересна ночная съемка, то следует обратить внимание на светочувствительность матрицы и то, насколько фотоаппарат «шумный». Если же нужна компактная камера для путешествий раз в год, то нет смысла переплачивать десятки тысяч за тяжёлую и громоздкую махину для профсъёмки.

Размер

Матрица — прямоугольная пластина со светочувствительными фотоэлементами на ней. Как мы выяснили выше, чем больше фотоэлемент (который потом станет пикселем), тем лучше качество снимка.

Да, пиксели могут быть одинаковыми на матрицах разного размера. Просто в таком случае их будет меньше и, соответственно, у фотоаппарата будет меньше разрешение. Но, в теории, чем больше матрица, тем больше фотодиодов бОльшего размера на ней можно разместить.

Естественно, матрицы бывают разных форматов. Для них есть условная точка отсчёта размеров — это полный кадр (можно встретить названия фуллфрейм, полнокадровый фотоаппарат, FullFrame, FF).

Физический размер полнокадровой матрицы фотоаппарата — 36х24мм. Почему именно 36 на 24? В плёночную эпоху это был стандартный размер фотоплёнки. И именно размер кадра в старых плёночных фотоаппаратах взяли за точку отсчёта.

Кроп-фактор матрицы

Кроп-фактор — условный коэффициент, который обозначает, насколько матрица камеры меньше, если сравнивать с полнокадровой. Фуллфрейм — точка отсчёта, и именно поэтому в таблице ниже кроп-фактор фуллфрейма — единица. Фотоаппараты с размером матрицы меньше полнокадрового называют «кропнутыми».

На что влияет кроп-фактор?

• Фотоаппарат захватывает меньшую область, чем полнокадровая камера. Угол обзора уменьшается, так как уменьшается поле зрения кадра.

Это как смотреть сквозь свернутый в трубочку лист бумаги. Без него вы видете полную с цену, с ним — выхватываете отдельные детали.

• Для кропнутых камер есть своя оптика, которая не пойдет на полнокадровые фотоаппараты. У Canon такие объективы маркируют буквами EF-S, а у Nikon — DX. Например, Canon EF-S 10-18mm или Nikon 35mm f/1.8G AF-S DX. Sony отмечает оптику для полного кадра маркировкой FE вместо E для кроп-фотоаппаратов. Сравните: Sony E 18-105mm f/4 G OSS PZ и Sony FE 24mm F1.4 GM.
• На кропнутые камеры встает оптика для полнокадровых фотоаппаратов. Но угол обзора на них будет меньше. Например, если на камеру с кроп-фактором 1,52 поставить объектив с фокусным расстоянием 50мм, то его реально фокусное расстояние будет 75мм.
• Если надеть объектив для кропнутых камер на полноформатный фотоаппарат, по границам кадра поползет заметная чёрная виньетка. Но, например, у некоторых камер Nikon есть DX режим, который при съёмке сразу же кадрирует фотографию и тем самым обрезает виньетку.

Размер матриц фотоаппаратов. Таблица

Подразумевая размер матрицы, могут употреблять любое из этих значений: название формата или длину матрицы по диагонали, её размер в миллиметрах или кроп-фактор.

На что влияет размер матрицы

• количество шумов (зернистости) на фотографии. Чем больше матрица, тем более детализированный и чистый кадр получится. Это важный параметр, если вы снимаете в условиях плохой освещённости, вечером, ночью. Днём в яркий солнечный день разница не будет видна.
• динамический диапазон. То есть насколько широкий диапазон яркости может захватить камера, не теряя при этом качество в тенях и светах.
• глубина цвета. Чем больше матрица, тем больше оттенков и полутонов она сможет зафиксировать. Это видно на однотонных снимках. Например, зимних пейзажах. То есть, актуально достаточно редко.
• размер камеры. Чем больше матрица, тем больше и тяжелее камера.
• широта обзора. Чем больше кроп-фактор, тем уже обзор. При прочих равных визуально кажется, что объект, сфотографированный на кропнутый фотоаппарат, ближе.

Светочувствительность

Этот тот самый параметр ISO. Если перекладывать это на матрицу, то, чем выше ISO, тем более тёмные элементы может поймать фотоаппарат. Чем выше ISO, тем светлее кадр и больше шумов.

Минимальное возможное ISO — 50. Но у разных камер разные минимальные и максимальные значения. Так, у Nikon D5600 ISO колеблется в диапазоне от 100 до 25 000, а у PENTAX K-70 — от 100 до 3 200.

Тип матриц фотоаппаратов

Матрицы различаются по технологии, на основе которой они работают.

Не так давно между собой конкурировали два основных типа:

• CCD (от Charge Coupled Device или ПЗС по-русски). У таких матриц мельчайший структурный элемент — диод.
• CMOS (от Complementary Metal Oxide Semiconductor или КМОП-матрица по-русски). В основе этих матриц транзисторы с каналами разной проводимости.

Сейчас не особо актуально, так как большинство фотоаппаратов оснащают CMOS-матрицами. Они потребляют меньше энергии, выдают меньше шумов на снимке, лучше чувствуют себя в условиях плохого освещения, а также более дешёвы в производстве, если сравнивать с CCD-матрицами.

Стабилизация матрицы

Считается, что стабилизация помогает сделать картинку менее смазанной, если вы снимаете с рук и на удлиненных значениях выдержки. Эту технологию активно используют и продвигают Sony, Panasonic, Olympus, Nikon. Например, матричная стабилизация есть у Sony Alpha A7С или Panasonic Lumix DC-GH5.

Но, по большому счёту, это лишь маркетинговый ход. Так как никакая стабилизация не является панацеей и не изменит ситуацию кардинально. Профессионалы знают, что ничто не зафиксирует камеру лучше, чем штатив (читайте, как его выбрать). Кроме того, эта функция работает тяжело, если выдержка действительно высокая (от 1 секунды и больше).

Если же сравнивать стабилизацию матриц и объективов, то матричная не влияет на светосилу, что однозначно плюс. При этом более эффективной и надежной всё же считается оптическая стабилизация.

Did this article help you?

Чаще всего производители фотоаппаратов рекламируют свою продукцию с помощью мегапикселей.

Действительно, среднее разрешение цифровых камер постоянно увеличивается.

Вы можете найти 20-Мп сенсоры в смартфонах. В модели Sony A7R IV можно делать даже 240-мегапиксельные фотографии благодаря смещению сенсора.

Но что для вас значит разрешение камеры? Нужно ли вам большое количество мегапикселей? Сегодня мы это выясним.

Почему разрешение камеры имеет значение?

Попробуем разобраться в маркетинговых лозунгах. Мегапиксель и разрешение камеры стали крылатыми словами.

Действительно, здорово, что даже ваш телефон способен снимать 20-мегапиксельные фотографии. Но как это отражается на реальных деталях? Не очень хорошо.

А главное, нужно ли оно вам?

Очень общий ответ – нет; скорее всего, нет.

Есть две области применения, где вам действительно необходимо высокое разрешение: широкое кадрирование (цифровое масштабирование) и большая печать. И даже в этих ситуациях вам нужны не обязательно высокие мегапиксели.

Что такое пиксельный граф?

Разрешение камеры не равно количеству пикселей, хотя их часто путают и используют как взаимозаменяемые понятия. У пленки также есть разрешение, означающее уровень детализации, который она может разрешить.

Пиксели – это наименьший компонент сенсора цифровой камеры. Они регистрируют свет. Их миллионы, один за другим, и они формируют целостное изображение.

Ее количество имеет значение, но оно не говорит нам все о разрешении камеры.

Количество пикселей выражается в мегапикселях. Один мегапиксель (МП) – это один миллион пикселей. Поэтому, когда кто-то говорит, что разрешение камеры составляет 20 МП, он имеет в виду 20 миллионов пикселей на ее матрице.

Действительно, количество пикселей ограничивает детализацию изображения. Но само по себе оно не устанавливает минимальный уровень детализации. Оно ничего не значит, пока мы не знаем других факторов.

Расчет размера изображения в пикселях

Датчики фотокамер имеют прямоугольную форму. Пиксели на них не разбросаны беспорядочно, они расположены в виде сетки.

Размеры двух сторон сопоставимы. Их соотношение сторон варьируется от 1:1 (квадрат) до 16:9 в некоторых видеокамерах.

Наиболее используемыми соотношениями сторон являются 3:2 и 4:3.

Например, моя Canon 5D MkIII имеет соотношение сторон 3:2. Размер матрицы составляет 5760 пикселей по длинной стороне и 3840 пикселей по короткой стороне.

Вы можете перемножить две стороны, чтобы получить общее количество пикселей. 5760 x 3840 равно 22 118 400. (Таким образом, камера 5D MkIII имеет сенсор 22,1 Мп.)

Я все еще могу добиться различных соотношений сторон, но только путем кадрирования. То же самое делает камера, когда я устанавливаю другое соотношение сторон в меню. Кроппинг уменьшает разрешение.

Что такое разрешение камеры?

Когда мы говорим “разрешение” в контексте камер, мы имеем в виду пространственное разрешение. Это технически правильный термин, но, вероятно, это первый и последний раз, когда вы его читаете.

Разрешение камеры говорит нам об уровне детализации, который может обеспечить камера. Другими словами, это способность средства визуализации различать два объекта.

Разрешение зависит от нескольких факторов.

Когда записывающей поверхностью является пленка, она определяется:

• Размер пленки. Очевидно, что при большем размере больше деталей
• Уровень зернистости. Пленки с более низким ISO обычно имеют меньшую зернистость и, таким образом, обеспечивают более чистое и детализированное изображение.
• Чистота объектива. Каким бы большим и бесшумным ни был кусок пленки, если в камере используется низкокачественный объектив, разрешение камеры останется низким.
• Дифракция. Значение относительного отверстия (f-stop) ограничивает, насколько малой может быть мельчайшая единица детали. Однако она всегда присутствует в той или иной степени.

В эпоху цифровых датчиков это немного меняется на:

• Шаг пикселя. Плотность пикселей на сенсоре. Также дает достаточно точное измерение размера пикселя;
• Размер датчика;
• ISO;
• Четкость объектива;
• Идифракция;

Кроме того, внешние обстоятельства также влияют на четкость изображения.

• Фокус. Если изображение сфокусировано неправильно, оно не будет таким детальным, каким могло бы быть.
• Тряска камеры и размытие движения. В зависимости от выбранной вами выдержки на фотографии может появиться размытие движения или даже дрожание. Это снижает разрешение, особенно при фокусных расстояниях телефото и большом количестве пикселей.
• Атмосферное размытие. Если вы фотографируете объект со значительного расстояния, сама атмосфера начинает оказывать негативное влияние на детали. Это влияние наиболее заметно на телеснимках. Туман, дождь и другие погодные явления также оказывают свое влияние.
• Состояние оборудования. У вас может быть самый резкий объектив в мире, но если вы не будете содержать его в чистоте, он не будет работать наилучшим образом. Кроме того, при резких перепадах температуры на линзах образуется конденсат. Это приводит к помутнению изображения.

Давайте обсудим некоторые из них более подробно.

Шаг пикселя и размер пикселя

Очевидно, что меньшие пиксели требуют от объектива лучшего оптического качества.

Пиксель размером 8 м (микрометров) имеет в четыре раза большую площадь и вдвое больший шаг пикселя, чем пиксель размером 4 м.

Это означает, что если объектив достаточно резок, чтобы обеспечить детализацию для 8м пикселей, он не сможет обеспечить достаточную резкость для 4м пикселей.

Ну, где вы можете найти маленькие пиксели?

В двух местах:

• Большие сенсоры с очень большим количеством пикселей. У камеры Canon 5Ds R шаг пикселей составляет около 4 м. Это полнокадровая камера с разрешением 51 МП.
• Маленькие сенсоры с нормальным количеством пикселей. В iPhone XR установлена камера с разрешением 12 МП. Но ее сенсор настолько мал, что размер пикселей составляет всего 1,3 метра. Таким образом, его пиксели в девять раз меньше, чем пиксели камеры 5Ds Rs.

В свою очередь, Canon 5D (оригинальная модель) имеет 12 МП пикселей на полнокадровом сенсоре. Шаг пикселей составляет 8 м. Его пиксели в 36 раз больше, чем пиксели на iPhone!

Маленькие пиксели также означают меньше света, падающего на один пиксель.

Как бы то ни было, и большие, и маленькие пиксели должны быть выведены на один уровень. В противном случае изображение, состоящее из мелких пикселей, будет намного темнее.

Это приводит к увеличению шума, потому что когда вы осветляете изображение, вы также осветляете его шум.

При меньших размерах пикселей дифракция также более выражена. Она начинает оказывать заметное влияние при низкой диафрагме, иногда уже при f/2,8.

Но что такое дифракция?

Понимание дифракции

Трудно объяснить дифракцию без научного подхода. Если вы эксперт в области физики, пожалуйста, простите мое упрощение.

Вы, вероятно, знакомы с дифракцией в воде. Если на пути воды поставить барьер с небольшим отверстием, поток изгибается вблизи отверстия. Чем меньше отверстие, тем больше изгиб.

То же самое происходит и со светом. При меньших диафрагмах (более высоких f-стопах) дифракция вредит резкости и разрешению.

Вследствие дифракции существует вполне измеримый физический предел разрешения. Независимо от того, насколько хорош ваш объектив, это всегда так. Он задается следующей формулой:

Здесь – наименьший пиксель, который может получать информацию от объектива на уровне пикселя, длина волны входящего света и f/stop.

Вычислим с помощью камеры iPhone XRs. Мы откроем диафрагму до f/1,8, чтобы получить наименьшее количество дифракции.

Длина волны видимого света составляет около 0,5 м.

Это означает, что iPhone XR (с шагом пикселя 1,3 м) очень близок к дифракционному ограничению.

Так что, даже если объектив оптически совершенен, свободен от всех аберраций, он находится на пределе своих возможностей. Он не может вместить меньшие пиксели.

Возьмем другой пример.

При f/16 результирующее значение составляет 7,3 м. Это означает, что камеры с шагом пикселя около этого значения подвержены дифракции только при f/16.

Так, оригинальный 5D с шагом пикселя 8 м становится дифракционно ограниченным только после f/16.

Это совпадает с моим опытом. Когда я использую старую модель 5D, я могу снимать даже на f/16 без снижения резкости. На 5D MkIII и MkIV это скорее f/11 и f/9.

Посмотрите на эту иллюстрацию, которую я снял с помощью Canon 5D MkIV и макрообъектива Canon 100mm f/2.8L. Оба снимка находятся в идеальном фокусе; смягчение вызвано дифракцией.

Как резкость объектива влияет на разрешение?

Таким образом, чтобы дифракция не представляла угрозы для разрешения изображения, на большинстве фотоаппаратов вам нужно оставаться на уровне f/8 или ниже.

Но широкая диафрагма также может повлиять на резкость в худшую сторону, особенно на дешевых объективах, а объективы вообще не работают лучше всего на широкой диафрагме.

Обратите внимание, что здесь я говорю только о резкости, а не о других аспектах эстетики изображения. Резкость – это важное качество объектива, но не основной решающий фактор, по крайней мере для меня.

Отличным средством измерения резкости объектива являются MTF-диаграммы. Они показывают разрешение объектива независимо от размера матрицы и количества пикселей.

Но вы можете проверить свои объективы и в реальной жизни. В конце концов, если они достаточно резкие для вас, вы можете идти.

Верхний предел резкости объектива – резкость на уровне пикселя. Это означает, что объектив настолько резок, что может разрешить данные изображения до каждого отдельного пикселя, не затрагивая соседний пиксель.

Это зависит не только от объектива, но и от шага пикселя камер, на которых он используется.

Мой объектив 85 мм f/1,8 достаточно резок, чтобы обеспечить резкость на уровне пикселей на 12-Мп камере Canon 5D.

Не так много на 30-Мп Canon 5D MkIV, но он все равно показывает достойные результаты. И я все равно люблю этот объектив.

Это также доказывает, что маленькие пиксели требуют от объективов большего.

Обратите внимание, что при просмотре обоих изображений в одинаковом размере (скажем, на вашем мониторе) вы не заметите разницы. Вы увидите ее только при увеличении масштаба изображения.

Что вызывает атмосферное размытие?

Мы все знаем, что когда свет проходит через стекло, он преломляется. Но это не сверхъестественная способность только стекла.

Свет преломляется в любом веществе, включая воздух.

Вы не замечаете этого на коротких расстояниях. Это становится очевидным, когда вы снимаете дальние объекты с помощью телеобъектива.

Посмотрите на эту фотографию. Я снял ее объективом 400 мм f/2.8 (немного чрезмерно для этой задачи, я знаю) при f/8. Ближайшие здания находятся на расстоянии 5 км, поэтому все в фокусе. Но обратите внимание на разницу между зданиями на переднем плане и холмами на заднем.

Передний план хороший и резкий. Он находится достаточно близко, чтобы на него не повлияло атмосферное размытие.

Холмы удалены от камеры более чем в три раза. На таком расстоянии свет начинает расщепляться. Разные длины волн по-разному смещаются. Это смещение вызывает размытие.

Как добиться максимального разрешения

Не хочу сказать, что нужно покупать самую высокомегапиксельную камеру, какую только можно найти. Мегапиксели и количество пикселей, как я уже говорил, ничего не значат без правильных настроек и техники, которые их поддерживают.

Важно отметить, что очень часто вашей целью не является захват абсолютного максимального количества деталей, которые вы теоретически можете захватить.

Фотография – это не только резкость. Главное – передать историю или чувство. Или чтобы понравиться эстетически.

Но все же есть приложения, где вам нужно максимальное разрешение. Возможно, вы захотите впоследствии кадрировать изображение (цифровое увеличение). Для больших отпечатков также требуются высокодетализированные изображения.

Так что же вы можете сделать, чтобы добиться максимального разрешения с помощью вашего фотооборудования?

Знайте свой объектив. Знайте его острые и слабые стороны. Изучите, при каких диафрагмах он лучше всего работает. Проверьте, не приводит ли фокусировка на близком расстоянии к более размытому изображению, это часто бывает проблемой. Проверьте резкость на разных фокусных расстояниях в диапазоне зума.

Знайте свою камеру. Знайте уровни ISO, которые вы можете набрать без сильного влияния на изображение.

Снимайте с правильной выдержкой. Экспериментируйте с выдержками на всех фокусных расстояниях. Мы все знаем правило обратного фокусного расстояния, но это еще не все. Когда я фотографирую людей, я стараюсь не снимать медленнее 1/400 с, чтобы заморозить движение. (Если только мне не нужен творческий эффект размытия движения)

Настройте его правильно. Установите полное соотношение сторон и наилучшее качество JPG. Или просто установите RAW, чтобы у вас было больше возможностей при постобработке. Также проверьте настройки повышения резкости в камере. Она не дает большего, но подчеркивает имеющиеся детали. Однако чрезмерное повышение резкости может повредить детали на фотографии.

Почистите камеру и объектив. Убедитесь, что в них практически нет пыли. Если на объективе есть грибок, удалите его. Очистите сенсор.

Проверьте фильтры. Если вы используете фильтры, убедитесь, что они не ухудшают качество изображения. Некоторые дешевые фильтры снижают резкость.

Точная фокусировка. Потренируйте автофокусировку, заставьте ее вести себя так, как вы хотите. При необходимости выполняйте микроподстройку автофокуса. Помните о смещении фокуса в объективе и фокусируйтесь соответствующим образом. Если вы снимаете устойчивые объекты на штативе, используйте ручную фокусировку.

Обращайте внимание на внешние обстоятельства. Пасмурные дни, хотя и сулят много хорошего для творческой фотографии, не способствуют резкости.

Обращайте внимание на дифракцию. Проверьте шаг пикселя на вашей камере и старайтесь избегать диафрагм, на которые влияет дифракция.

Разрешение и кадрирование

Основной причиной съемки изображений с высокой детализацией является возможность последующего кадрирования.

Это дает вам гибкость и творческую свободу. Вы можете изменить композицию, основной объект съемки, фокусную точку и передать что-то еще с помощью кадрирования.

Обратите внимание, что цифровое масштабирование – это тот же процесс, что и кадрирование, но оно происходит в камере, без возможности позже раскрыть кадрированные части. Я рекомендую избегать цифрового зума. Вместо этого кадрируйте изображения во время постобработки.

Я не люблю снимать с зумами. Я ценю дополнительный свет, а не универсальность. Поэтому в поездках я часто беру с собой только объективы 24 мм и 85 мм.

В большинстве случаев я меняю кадрирование, приближая 24 мм. Это также дает перспективу, которая мне больше нравится.

Как бы то ни было, на фотографии ниже мне пришлось обрезать кадр позже. Я не смог подойти ближе. Честно говоря, мне одинаково нравятся обе версии, но на обрезанном снимке больше внимания уделяется мальчику и меньше – окружающей обстановке.

Я мог это сделать, потому что у меня было много разрешений.

Как избежать пикселизации при увеличении масштаба

Увеличение или увеличение маленьких изображений редко дает желаемые результаты. Adobe Photoshop и другие программы редактирования предлагают алгоритмы, позволяющие сделать увеличенные фотографии менее пиксельными, но результат далеко не всегда получается резким.

Но за последние несколько лет варианты стали гораздо более изощренными. Это связано с развитием и эволюцией алгоритмов машинного обучения.

Инструмент фотошопа значительно улучшился, но существуют веб-сервисы для расширенного масштабирования.

Посмотрите это видео от PiXimperfect, чтобы узнать о них больше.

Также учитывайте предыдущие пункты. Фотографию, резкость которой близка к пиксельной, легче масштабировать, чем размытую и мягкую.

Разрешение и печать

Другая причина для изображений действительно высокого разрешения – печать.

Ну, я не имею в виду печать дома с помощью принтера, который вы используете для печати документов.

Я имею в виду профессиональную печать фотографий, журналов, книг и плакатов.

Печать работает аналогично цифровой обработке изображений. Принтеры наносят на бумагу крошечные точки, которые являются наименьшей единицей детализации в печати.

Цифровые пиксели можно напрямую перевести в точки. И так же, как и пиксели, точки мало что говорят о деталях.

Однако службы печати просят предоставить файлы с конкретными размерами в пикселях. Это связано с тем, что они предполагают, что предоставленные вами файлы содержат информацию на уровне пикселей и являются подробными.

В процессе печати вы столкнетесь с новой единицей измерения: DPI. Она обозначает

DPI показывает, насколько плотно точки нанесены на бумагу. Чем они плотнее, тем более детальным может быть отпечаток.

Журналы, книги и небольшие отпечатки выглядят хорошо при разрешении выше 300 DPI, как правило.

Постеры, более крупные отпечатки делаются с немного меньшей плотностью точек. Это связано с тем, что часто не хватает разрешения для обеспечения 300 DPI.

Расчет размера печати

Предположим, вы хотите получить отпечаток размером 8 x 10. Это стандартный, средний формат.

Просто умножьте желаемое DPI (в данном случае 300 DPI) на длину сторон.

Оказывается, для этой печати необходимо предоставить изображение размером 2400 x 3000 пикселей.

Если перевести это в мегапиксели, то это не так уж и много: всего 7,2 Мп.

А теперь сделайте расчет в обратном направлении. Если я использую все количество пикселей на моей 22,1-мегапиксельной камере, какой размер я смогу напечатать при различной плотности?

Изображения имеют размер 5760 x 3840. Они имеют соотношение сторон 3:2. Давайте посмотрим размеры:

Точки на дюйм	Окончательный размер
600 DPI	9.6″ x 6.4″
300 DPI	19″ x 13″
200 DPI	29″ x 20″
100 DPI	58″ x 38″
10 DPI	14m x 10m

Разрешение и цифровое использование

Цифровое отображение изображений не требует большого разрешения.

Изображения, которые вы найдете на вебсайтах, очень маленькие. Например, на нашем сайте мы используем изображения размером 700 пикселей по длинной стороне.

Этого все еще достаточно, чтобы увидеть, что изображено на картинке. Но он также достаточно мал, чтобы быстро загружаться.

Полное разрешение мониторов и телевизоров тоже не намного больше. Самые популярные размеры дисплеев – HD и FullHD, а 4K завоевывает все большую долю.

Но что это такое?

HD означает 1280 x 720 или 1366 x 768 пикселей. Это примерно 1 мегапиксель!

FullHD в два раза больше – 1920 x 1080 пикселей. Это 2 мегапикселя.

4K – это значительный шаг, его размер в четыре раза больше, чем FullHD, примерно 3840 x 2160. Его размер приближается к 8 мегапикселям.

Дисплеи с более высоким разрешением встречаются редко.

Заключение

Так вам нужно высокое разрешение?

Если да, то теперь вы также знаете, что детализация и разрешение – это не только мегапиксели. Другие технические и человеческие факторы способствуют получению фотографии высокого разрешения.

Надеемся, что теперь вы сможете добиться максимальной резкости изображения с помощью вашего фотоаппарата.

Удачи, и спасибо, что читаете Make photo!

Как узнать размер пикселя матрицы

Виды матриц в зависимости от их размера. Главная и побочная диагонали. След матрицы.

Пусть задана некая матрица $A_{mtimes n}$. Если $m=1$ (матрица состоит из одной строки), то заданную матрицу называют матрица-строка. Если же $n=1$ (матрица состоит из одного столбца), то такую матрицу называют матрица-столбец. Например, $left( begin{array} {ccccc} -1 & -2 & 0 & -9 & 8 end{array} right)$ – матрица-строка, а $left( begin{array} {c} -1 \ 5 \ 6 end{array} right)$ – матрица-столбец.

Если для матрицы $A_{mtimes n}$ верно условие $mneq n$ (т.е. количество строк не равно количеству столбцов), то часто говорят, что $A$ – прямоугольная матрица. Например, матрица $left( begin{array} {cccc} -1 & -2 & 0 & 9 \ 5 & 9 & 5 & 1 end{array} right)$ имеет размер $2times 4$, т.е. содержит 2 строки и 4 столбца. Так как количество строк не равно количеству столбцов, то эта матрица является прямоугольной.

Если для матрицы $A_{mtimes n}$ верно условие $m=n$ (т.е. количество строк равно количеству столбцов), то говорят, что $A$ – квадратная матрица порядка $n$. Например, $left( begin{array} {cc} -1 & -2 \ 5 & 9 end{array} right)$ – квадратная матрица второго порядка; $left( begin{array} {ccc} -1 & -2 & 9 \ 5 & 9 & 8 \ 1 & 0 & 4 end{array} right)$ – квадратная матрица третьего порядка. В общем виде квадратную матрицу $A_{ntimes n}$ можно записать так:

Говорят, что элементы $a_{11}$, $a_{22}$, $ldots$, $a_{nn}$ находятся на главной диагонали матрицы $A_{ntimes n}$. Эти элементы называются главными диагональными элементами (или просто диагональными элементами). Элементы $a_{1n}$, $a_{2 ; n-1}$, $ldots$, $a_{n1}$ находятся на побочной (второстепенной) диагонали; их называют побочными диагональными элементами. Например, для матрицы $C=left(begin{array}{cccc}2&-2&9&1\5&9&8& 0\1& 0 & 4 & -7 \ -4 & -9 & 5 & 6end{array}right)$ имеем:

Элементы $c_{11}=2$, $c_{22}=9$, $c_{33}=4$, $c_{44}=6$ являются главными диагональными элементами; элементы $c_{14}=1$, $c_{23}=8$, $c_{32}=0$, $c_{41}=-4$ – побочные диагональные элементы.

Сумма главных диагональных элементов называется следом матрицы и обозначается $Tr A$ (или $Sp A$):

Например, для матрицы $C=left(begin{array} {cccc} 2 & -2 & 9 & 1\5 & 9 & 8 & 0\1 & 0 & 4 & -7\-4 & -9 & 5 & 6 end{array}right)$ имеем:

Понятие диагональных элементов используется также и для неквадратных матриц. Например, для матрицы $B=left( begin{array} {ccccc} 2 & -2 & 9 & 1 & 7 \ 5 & -9 & 8 & 0 & -6 \ 1 & 0 & 4 & -7 & -6 end{array} right)$ главными диагональными элементами будут $b_{11}=2$, $b_{22}=-9$, $b_{33}=4$.

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.

Размер пикселя и разрешение матрицы цифровой камеры

Принимая решение, какую купить цифровую камеру для телескопа или цифровую камеру для микроскопа, Вы можете заметить, что в описании их технических характеристик указан такой параметр как размер пикселя. Давайте разберемся, за что отвечает данная величина, и какой цифровой камере в таком случае следует отдать предпочтение.

Прежде всего, считаем, что нужно дать определение термину «пиксель». Понятие пиксель происходит от английского словосочетания picture element, что в переводе означает «элемент изображения». Так, говоря о пикселях, мы имеем в виду точки, образующие изображение на экране монитора. И отметим, что в формировании снимка, сделанного цифровой камерой, может участвовать даже несколько миллионов подобных точек.

А теперь давайте выясним, на что влияет размер этой точки, т.е. пикселя. От физического размера пикселя зависит количество собираемого им света. Поэтому чем крупнее пиксель, тем, соответственно, больше его площадь, а, значит, и количество собранного света. Таким образом, получаем, что чем больше физический размер пикселя, тем выше светочувствительность матрицы и лучше соотношение сигнал/шум.

Также заметим, что цифровые компактные фотоаппараты, которые часто еще называют мыльницами или цифромыльницами, при одинаковом количестве пикселей имеют гораздо меньшие размеры матрицы, чем обычные цифровые камеры. По этой причине мы получаем меньшие физические размеры пикселей на матрицах цифромыльниц. Таким образом, мы видим, что размеры пикселей оказывают существенное влияние на качество получаемого изображения, количество шумов и динамический диапазон. Отметим, что в пленочной фотографии шумы также еще могут называть «вуалью».

Так от физического размера пикселей зависит:

• Количество информации, попадающей на него
• Динамический диапазон матрицы
• Шумы

Нельзя ожидать, что решив купить цифровую камеру для телескопа или микроскопа с небольшим физическим размером матрицы и большим количеством пикселей, Вы получите качественный снимок.

Следует понимать, что чем меньшие размеры пикселя матрицы цифровой камеры, тем раньше проявляется дифракция, и получаемое изображение начинает мылить (собственно, отсюда и происходит название «мыльница»).

Сегодня производители цифровых камер предлагают цифровые камеры с разрешением, которое может достигать даже десятков миллионов пикселей. Чем большее количество пикселей указано в технических параметрах цифровой камеры для микроскопов и телескопов, тем большим будет разрешение матрицы цифровой камеры, а, следовательно, тем выше будет детализация полученного снимка.

Вывод:

Итак, при выборе цифровой камеры для микроскопа или телескопа рекомендуем Вам учитывать, что:

1. Чем больше физический размер пикселя, => тем большее количество информации на него попадает, и тем больше будет динамический диапазон матрицы, и меньше будут сказываться шумы.
2. Чем выше разрешение матрицы, => тем более четкое и детализированное изображение Вы получите и, тем большего размера фотографию будет возможно напечатать без ощутимой потери качества.

opticalmarket.com.ua

Как влияет расстояние просмотра снимка на резкость

На самом деле это крайне важный параметр. Так уж получилось, что мы не орлы и не видим мельчайших деталей на большом расстоянии. Таким образом есть мнение, что нет смысла печатать избыточную информацию на снимке, которую всё равно с заранее известного расстояния никто не увидит.
Так, обычные снимки 10×15см смотрят вблизи, с расстояния 25-30см. Но снимки 40×60см уже смотрят с расстояния примерно 1м хотя бы по причине, что неудобно вращать головой, чтобы рассмотреть все края изображения. Да и рассматривая кусками не получить впечатления обо всем снимке.
Вот этот момент даёт возможность сильно «экономить» на разрешении.
По этой причине, например, журналы чаще всего печатают с разрешением 300dpi, а баннер 3×6м печатают с разрешением 150dpi и менее. Всё равно никто не сможет подойти ближе и рассмотреть мелкие детали.
Вот поэтому большой плакат часто проще снять на камеру с низким разрешением, нежели разворот глянцевого журнала.

Вернемся к монитору.
Процитирую брошюру Carl Zeiss:

«Если у монитора 1200 пикселей, размещенных на высоте картинки 32.4см, то у него 3.7 пикселя/мм.
Таким образом разрешение монитора 2 линии/мм.

При просмотре картинки на мониторе с расстояния 50см, максимальная разрешаюшая способность глаза 4 линии/мм. Т.е. глаз потенциально может увидеть в 2 раза больше, чем может отобразить монитор!
По этой причине изображения увеличенные на мониторе до 100% никогда не будут нам казаться абсолютно резкими.»
«How to read MTF curves», Carl Zeiss Camera Lens Division

Чтобы резкое изображение было для нас резким и на мониторе, нужно, чтобы разрешение монитора совпадало с разрешением глаза. Иначе говоря нужно отодвинуться на в 2 раза бОльшее растояние. На расстоянии 1м до данного монитора разрешающая способность глаза и монитора совпадут и мы сможем увидеть абсолютно резкие снимки (там где они есть).

Физический размер

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.
 

Обозначение матриц

Обозначают размер фотосенсора обычно как дробь дюйма. Например, 1/1.8 дюйма. Такое значение больше реальной диагонали матрицы, для которой это обозначение применяется.

Это обозначение прижилось еще в 50-х годах прошлого века. Тогда это значение применялось для обозначения размера передающей трубки (круглой), которая называлась «видикон». С тех пор и называются эти дюймы — «видиконовские». Тогда было установлено, что полезное изображение по диагонали примерно равно 2/3 диаметра трубки. Потому что прямоугольное изображение помещалось в кругу передающей трубки.

Внешний вид видикона и определение диагонали

Применяются таблицы соответствия значения в дюймах и соотношения сторон фотосенсора в миллиметрах.

Размеры матрицы могут быть указаны в спецификации как диагональ в дюймах, или можно воспользоваться значением кроп-фактора для определения диагонали, а для нахождения кроп-фактора используйте значение фокусного расстояния.

Узнать величину фотосенсора можно по коэффициенту (кроп-фактор), который показывает во сколько раз диагональ матрицы меньше диагонали кадра пленки в 35 мм. А вот для вычисления этого коэффициента можно использовать значения фокусного расстояния и эквивалентного фокусного расстояния (ЭФР). Обычно они обозначаются как две пары чисел (фокусное расстояние должно быть написано на объективе), например, F=18-55 мм. Эквивалентное фокусное расстояние так же обозначается парой чисел Feq=28-84 мм. Теперь берем соответствующие числа и делим, например, 28/18 или 84/55. В результате получим коэффициент, который мы и искали (кроп-фактор), равным 1,53. И можно воспользоваться таблицей для определения физического размера фотоэлемента. Получим, что на фотокамере используется матрица APS 23х15 мм.

Эти отношения площади различных по размеру фотосенсоров (смотрите рисунок) могут примерно показать вам, насколько реальная чувствительность будет различаться у разных фотокамер, какие будут шумы, где и почему большие габариты фотоаппарата.

Чем больше размер сенсора, тем должна быть и больше оптика для обслуживания такой матрицы, поэтому фотоаппараты с большим фотосенсором и сами по размеру больше.

vybrat-tekhniku.ru

Цветовые модели.

Одной из наиболее распространенных цветовых моделей является RGB-модель ( Red – красный, Green – зеленый, Blue — синий). А принцип смешивания основных цветов называют аддитивным ( с суммированием цветов, когда интенсивности каждого из основных цветов суммируются для получения результирующего).

RGB-модель используется для отображения светящихся объектов, таких как экран телевизора, мониторы компьютеров.

Другая не менее распространенная цветовая модель — это CMYK-модель. В ее основу положены следующие цвета: Cyan — голубой, Magenta – пурпурный, Yellow – желтый. В принципе этих трех цветов достаточно для получения всех цветов. Черный цвет должен получаться (так же, как и белый в RGB-модели) путем смешивания всех основных цветов. Однако на практике идеально черный цвет получить путем смешивания всех основных цветов не удается, в лучшем случае можно получить грязно-коричневый цвет. Это вызвано тем, что красители идеально чистых основных цветов получить не возможно. Поэтому к этой модели добавляют еще черный — Key (ключевой) цвет. Кроме того для получения черного цвета в этой модели потребовалось бы в три раза больше красителей, в то же время имеются природные красители уже достаточно черного цвета, такие, как сажа.

Рис.1. Цветовые модели RGB и CMYK.

CMYK-модель широко используется в полиграфии. При печати цветных изображений используется 4 печатные машины, каждая печатает свой цвет. Эта модель в отличие от RGB-модели является не суммирующей, а цветоразностной. При ее воспроизведении используется т. н. субтрактивный синтез. Дело в том, что рассматривая изображение на бумаге мы видим отраженные лучи света. При отражении от бумаги часть света поглощается, а часть отражается. Так вот поглощаются как раз цвета основные для RGB-модели, а отражаются т. н. дополнительные. Так желтый цвет — дополнительный к синему, пурпурный — дополнительный к зеленому, голубой — к красному. В этой модели цвета определяются путем вычитания из белого определенных участков цветового спектра, поэтому она и называется цветоразностной.

Эти две модели несколько отличаются друг от друга по степени передачи цветов. Цветовой моделью CMYK воспроизводится меньший диапазон цветов, чем RGB-моделью. Если ввести понятие цветового охвата, то его условно можно изобразить, см. рис.2.

Рис.2. А – цветовой охват человеческого глаза, В – охват цветного монитора, С – охват при цветной печати.

Вернемся к матрице. Для создания матрицы, чувствительной к цветам над пикселями располагаются светофильтры трех цветов, каждый из которых пропускает только свет своего основного цвета. Пиксел воспринимает монохроматический (только одного цвета) свет. Вообще ПЗС-элемент матрицы чувствителен ко всем цветам почти одинаково. Он воспринимает яркость света, интенсивность светового потока. Далее нужно сигналы от этих пикселов, каждый по своему каналу передать на выход, а при воспроизведении цвета смешать по определенному закону. Так делается в телевизоре, где мы имеем три луча в электронно-лучевой трубке, каждый из которых попадает на люминофор своего цвета.

Светофильтры располагаются над пикселами, создавая своеобразную мозаику. Схема расположения светофильтров носит название мозаичных светофильтров.

В настоящее время самой распространенной схемой расположения светофильтров является Байеровская схема. Об этом речь в следующей статье.

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.

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.

DLA и дифракционный лимит

Мне иногда кажется, что все про это знают. Но статью будут читать и начинающие фотографы и фотографы, которые снимали на плёнку, когда этот момент был не столь важен. Так что для полноты статьи напишу.

Итак, у нас есть оптическая система, называемая объектив. В ней наличествует диафрагма, при прохождении которой в объективе возникает дифракция световых волн.

Зеленой линией помечено распределение интенсивности света.

Дифракционный предел был открыт 1873 году Эрнстом Аббе. Дифракционный предел — минимально возможный размер светового пятна, которое можно получить, фокусируя электромагнитное излучение (свет) заданной длины волны в среде с показателем преломления n:

В нашем случае мы получаем на матрице камеры так называемый диск Эйри.

диск Эйри, Airy disc

Размер диска и в частности его радиус, который нам понадобится для вычислений, принято мерить по первому световому кольцу, на которое приходится около 80% интенсивности света.

λ — длина волны света. Если у нас белый свет, то все длины волн будут создавать диски разного размера, ухудшая ситуацию (видимый свет от 400 nm синий до 700 nm красный). Сильнее страдает красный свет.D — диаметр диафрагмыF — фокусное расстояние

Это явление накладывает на нас два ограничения.

1. Каждая точка объекта съемки на матрице камеры создаёт такой рисунок. Если два диска Эйри будут расположены слишком близко друг к другу, то 2 точки будут восприниматься, как одна.

По формуле видно, что при увеличении значения диафрагмы, растёт радиус диска Эйри.
И происходит сливание дисков Эйри в один объект. Т.е. точка перестает быть точкой на изображении. Это явление дифракции, которое и снижает разрешение объектива при достижении определенной диафрагмы. Оно назвается (Diffraction Limited Aperture).
Оно существует для каждого оптического прибора, но если результат мы проецируем на некий носитель (пленку или матрицу или глаз), то накладывается еще одно ограничение.Критерий Релея: предел при котором два диска считаются еще разделимы визуально — радиус диска Эйри. Если расстояние между их центрами меньше радиуса, то разрешение объектива падает.

И в принципе это явление не имеет отношения к матрице камеры. Совсем не имеет, пока мы не начали разделять получившуюся картинку на цифровые пиксели.

И вот если мы начали оцифровывать сигнал с помощью пикселей, то получаем такие правила.

Если пиксель больше диска Эйри, то значит сенсор не способен использовать всё разрешение, которое предоставляет ему объектив и считается, что система ограничена разрешением.

Если пиксель меньше диска Эйри, то дополнительного разрешения мы не получаем, а вот система становится ограниченной явлением дифракции, которая возникает в объективе.

Размер диска Эйри существенно уменьшается при открытии диафрагмы, но там вступают в силу ХА ( хроматические аберрации), которые тоже существенно снижают разрешение объектива.

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.

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.

Что такое физическое разрешение матрицы

Разрешением изображения называют общее количество пикселей, из которых оно состоит. Чем выше это разрешение, тем больше деталей может воспроизвести проектор и тем качественнее будет картинка. Разрешение проекторов определяется количеством ячеек и микрозеркал LCD и DLP-матриц: Ячейки бывают разного размера, поэтому разные матрицы с одной диагональю могут иметь разное разрешение.

Формат изображения — это фактическое соотношение сторон кадра. Наиболее распространены форматы 4:3, 16:9 и 16:10. Формат 4:3 наиболее распространен в телевещании, однако цифровой телесигнал в качестве HDTV обычно транслируется в формате 16:9. Кроме того, форматы 16:9 и более редкий 16:10 используется в киноиндустрии. Матрицы формата 4:3 могут воспроизводить изображение с соотношением сторон 16:9 или 16:10 и наоборот. В таком случае возможны два варианта: изображение может подгоняться под стандартный для проектора формат, т.е. искажаться; изображение остается без искажений, однако используется не вся поверхность матрицы.

По поддерживаемому разрешению современные проекторы можно условно разделить на несколько групп:

sites.google.com

Что такое резкость и что такое достаточная резкость

Для того, чтобы определить разрешение новых объективов некоторое время назад были придуманы фотографические миры.

Качество объектива определялось в частности его разрешением, а разрешение — способностью отобразить мелкие штрихи фотографической миры. Но кто будет определять различимы штрихи или уже нет?
Вот от этого наблюдателя и зависели результаты определения разрешения.

Глаза у нас у всех разные и понятие о резком кадре, как бы это не было странно — разные. Для одного кадр резкий, а для другого нерезкий.

Были придуманы также дополнительные параметры, такие как lp/mm (Line Pairs per Millimeter, линии на мм). Это был первый этап.

Кроме того, различимость линий зависит от их контрастности. И дальнейшее развитие численной системы оценки качества объектива привело к появлению MTF (Modulation Transfer Function — Функция передачи модуляции, она же Частотно-контрастная характеристика)

Понятие резкость состоит из двух частей — разрешения и чёткости.
Если разрешение зависит от связки камера + объектив, то чёткость или контраст вполне могут быть усилены микропрограммой камеры или при использовании графического редактора.

Что изменилось на более резкой картинке? Разрешение? Нет. Повысилась чёткость вследствие применения нерезкой маски (sharpen) в Adobe Photoshop.

Это один из способов обмана покупателей цифровых фотокамер. Нежели увеличивать размер матрицы или ставить более дорогие объективы на камеру, проще ввести некоторый шарпинг (sharping) и у пользователя создастся впечатление, что новая камера выдаёт более резкий снимок.

Но попутно мы приходим к тому, что в большинстве ситуаций нам не нужно так много мегапикселей. Если мы печатаем большие форматы, то вполне можем повысить четкость изображения программным методом и снизить общее разрешение ввиду того, что большой формат люди обычно не смотрят вблизи.

Третий вопрос.

Типы матриц по применяемой технологии код

• ПЗС-матрица (CCD, «Charge Coupled Device»);
• КМОП-матрица (CMOS, «Complementary Metal Oxide Semiconductor»);
• SIMD WDR (Wide dynamic range) — разновидность КМОП матрицы с иным обрамлением пиксела;
• Live-MOS-матрица — МОП матрица, с более простой структурой пиксела, чем КМОП;
• Super CCD-матрица — разновидность ПЗС матрицы с разными размерами элементов;
• QuantumFilm-матрица на основе квантовых точек, пока не реализована в массовом оборудовании;

Долгое время ПЗС-матрицы были практически единственным массовым видом фотосенсоров. Реализация технологии Active Pixel Sensors около 1993 года и дальнейшее развитие технологий привели в итоге к тому, что к 2008 году КМОП-матрицы стали практически альтернативой ПЗС.

ПЗС-матрица | код

Основная статья: ПЗС-матрица

ПЗС-матрица (CCD, «Charge Coupled Device») состоит из светочувствительных фотодиодов, выполнена на основе кремния, использует технологию ПЗС — приборов с зарядовой связью.

КМОП-матрица | код

Основная статья: КМОП-матрица

КМОП-матрица (CMOS, «Complementary Metal Oxide Semiconductor») выполнена на основе КМОП-технологии. Каждый пиксел снабжён усилителем считывания, а выборка сигнала с конкретного пиксела происходит, как в микросхемах памяти, произвольно.

SIMD WDR (Wide dynamic range) матрица, также выполненная на основе КМОП-технологии, имеет в обрамлении каждого пиксела ещё и автоматическую систему настройки времени его экспонирования, что позволяет радикально увеличить фотографическую широту устройства.

Live-MOS-матрица | код

Основная статья: Live-MOS-матрица

Создана и применяется компанией Panasonic. Выполнена на основе МОП-технологии, однако содержит меньшее число соединений для одного пикселя и питается меньшим напряжением. За счёт этого и за счёт упрощённой передачи регистров и управляющих сигналов имеется возможность получать «живое» изображение при отсутствии традиционного для такого режима работы перегрева и повышения уровня шумов.

Super CCD-матрица | код

В фотоаппаратах фирмы Fujifilm применяются матрицы, получившие название «Super CCD», в которых присутствуют зелёные пиксели двух различных размеров: большие, для малых уровней освещённости, и малые, совпадающие по размеру с синими и красными. Это позволяет увеличить фотографическую широту матрицы на величину до 4-х ступеней.

Технологическая начинка видеокамеры

Когда меня спрашивают, на какие технические параметры и компоненты стоит обращать внимание при выборе видеокамеры, то я отвечаю, что для каждой камеры (аналоговой, цифровой, HD) существует единая стандартная база. Именно эти компоненты играют важнейшую роль в качестве съемки, работоспособности и мощности аппарата

Думаю, вам тоже будет интересно узнать о них:

• Объектив – составляющая видеокамеры, отвечающая за собирание и передачу визуализированной картинки на чувствительную к свету матрицу;
• Матрица – компонент, преобразующий переданный объективом оптический луч в электрический импульс;
• Обрабатывающий и передающий видеосигнал процессор, помогающий перемещать электрический импульс на различные устройства записывания и просмотра.

Конечно же, технологический прогресс развивается со скоростью света, поэтому функционал камер значительно расширился. Ответ на вопрос, из чего состоит цифровая видеокамера, не может быть однозначным, ведь различные бренды выпускают аппараты с различным набором компонентов.

В расширенный компонентный набор может входить:

• ИК-подсветка, отвечающая за качество получаемого изображения в темноте;
• Поворотный механизм, позволяющий с легкостью управлять подвижными камерами;
• Центральный процессор, в котором располагаются интеллектуальные модули, детекторы движения, происходит обработка и сжатие HD-качества;
• Кратный зум – встречается двух видов, оптический и цифровой. Для любительской видеосъемки больше подходит оптический ZOOM. В данном случае оптика выполняет функцию приближения или удаления получаемого изображения без потери качества. Увеличение в цифровом зуме происходит уже после съемки путем обрезания материала;
• Универсальный корпус, выполняющий функцию защиты от влаги, ударов и других внешних негативных факторов, способных нарушить функциональность устройства;
• Фиксирующий, записывающий, передающий звуковые эффекты встроенный аудиомикрофон;
• Модуль хранения материала на карте памяти, а также блокировка записи на носитель;
• Датчики тревоги;
• Сетевой интерфейс.

Благодаря этим составляющим каждый желающий может отснять высококачественное любительское кино, запечатлеть самые счастливые события, заснять красивые места и поделиться этим с окружающими. Ведь вряд ли существует в этом мире хоть один человек, который не хотел бы сделать памятное видео того либо иного события, не так ли?