Динамический диапазон матрицы фотоаппарата сравнение
это группа ЧКФР, объединенных общими интересами (не глобального, а локального характера), которым необходима отдельная площадка для их обсуждения.
Создать сообщество может любой ЧКФР, состоящий в клубе не менее полугода.
Любой ЧКФР может вступить в любое сообщество или в несколько сообществ одновременно. Членство в сообществе позволяет участвовать в обсуждении тем сообщества.
Чтобы вступить в уже существующее сообщество, нужно зайти в это сообщество и нажать кнопку «Вступить в сообщество».
Вступление в сообщество происходит автоматически без одобрения кандидатуры вступающего другими членами сообщества.
Вычитала где то, что некоторый снимают кодаковскую серую ШКАЛУ по норме, потом плюс и минус три ступени. И потом что-то с этими файлами там мутят и получают динамический диапазон матрицы.
Больше ничего не поняла. А может и это поняла неправильно.
Если кто заморачивался, то как по-уму это делается? Поделитесь опытом.
Я честно попыталась поиском по форуму, но вылезает все не по теме. Если обсуждалось, то может быть кто помнит линк?
часто это вопрос обработки, чтоб фото были сочнее задирают контраст, теряя света и тени.
Shadow-highlights в Фотошопе могут помочь, только не доводите до неестественности тени.
А вариант со съёмкой тестовых таблиц от кодека наверное верный, я предложил что-то подобное на последней странице в указанной ветке, чисто теоретически, но о существовании готовых заготовок для проверки ДД и как их сделать не чего сказать не могу.
Реально нужна шкала с таким количеством разных полей или можно взять стандартную кодаковскую и меньшее количество серых полей заменить на увеличенное количество тестовых кадров?
Калиброванная заготовка - это такая шкала или что то еще?
Смотреть на пропадающие детали в тенях и светах каким методом в данном случае?
А на сколько повлияет это всё на точность, я уже не смогу ответить.
PS: Но повторюсь это увидет матрица, но без обработки снимков с конвертирования РАВ по умолчанию в конвертере или в камере,
Мне и нужно знать, что увидит матрица в RAW. Дальше уже как-нибудь наковыряю или клиент сам наковыряет. А если ковырять уже негде, то тут уж.
Доктор Ктулху писал(а):
Читайте отсюда и далее. Все уже померяно до вас
Если кратко - то в жпеге - 8.2 EV, из рава - около 10 EV.
тут менять условия съемки и свет надо, использовать фильтры, снимать в брикетинге и т.д. и т.п. а не искать более широкое ДД.
темболее что не не так уж разительно они отличаются у разных камер
Фактически хранятся уровни яркости там не линейно и например уровень 200 может быть в два раза темнее уровня 255, т.е. с помощью такой не линейности вместо 8 стопов втискивают 11,7стопов в 8 бит
Вот пятак с разной ИСО -
На этом графике значение на iso 100 почти на ступень отличаются от указанного Доктор Ктулху. Что там по этому поводу по той ссылке написано я пока не дочитала.
А то, что отличия на 100 iso и 400 iso примерно в треть ступени мне знать полезно. Может наплевать, а может и понадобится.
Доктор Ктулху, огромное спасибо за ссылку! Уже внимательно читаю. Но я слышала неоднократно об ангажированности dpreview и даже выглядящий солидно отчет может содержать неточности.
Также слышала, что от партии к партии характеристики матриц несколько погуливают. Наверняка не очень сильно, но все же.
И данные там приведены при чувствительности 100. Почти наверняка при чувствительности 200 и 400 диапазон поплывет. Выше 400 я обычно не снимаю, но 200 и 400 бывает. Так что значения на этих чувствительностях тоже будут не вредны.
Хочу попробовать все измерить сама. Вы не проводили таких измерений сами, случайно?
там есть для ИСО 50, 100 и 1600
читайте внимательнее
Без обработки в лучшем случае выходило так.
Просто о фото
ДД фотокамеры - это предел, в котором она ещё может снимать без искажений.
Ограничен он снизу (в тенях) шумом самой матрицы фотоаппарата, когда шум выше сигнала получаемого извне на матрицу, тогда просто фотоаппарат показывает этот шум, то есть тёмное изображение по всему объёму, а не то, что фотографируем.
А сверху (в светах), ограничен перенасыщением сигнала, получаемого извне на матрицу, то есть когда света поступает так много, что он просто становится одинаковым на всех частях матрицы. В этом случае, так же фотаппарат показывает не то что фотографируем, а белую засвеченную массу.
Динамический диапазон принято выражать в (EV), то есть в единицах освещённости.
- В два раза светлее: 2 (EV)
- В три раза светлее: 3 (EV)
- в четыре раза светлее: 4 (EV)
В разделе HDR диапозон мы рассматривали, что такое ДД (динамический диапазон), например, у человека он равен 14(EV).
Посмотрим чему он равен у фотоаппаратов.
Есть расхожее мнение, что он зависит, от того в какой битности файлами мы будем снимать, в 12бит, 14бит или 16бит. Некоторые считают, что ДД равен именно этим цифрам, то есть снимаем 12бит RAW, значит ДД будет 12 стопов (12EV). Это не так. И ДД вообще не зависит от того в каких мы снимаем форматах. ДД фотоаппарата - это предел самой техники.
Чем же определяется этот предел? Он определяется тремя параметрами:
- Размером пикселя, чем больше Пиксель матрицы, тем больше на него попадает СВЕТА, а значит тем больше можно извлечь из этого информации.
- Размером матрицы, чем больше сама Матрица фотоаппарата, тем больше на неё попадает света, а значит тем больше можно извлечь из этого информации.
- Процессором фотоаппарата, чем лучше конструкторы поставили на аппарат процессор, тем он круче обработает то, что дали ему каждый Пиксель матрицы и сама Матрица.
Из практики так же мы знаем, что ДД фотоаппаратов на данный момент не ниже, чем 6 и не выше чем 15. То есть, самая плохая мыльница снимает с ДД равным 6 стопов (6EV), а самые крутые Среднеформатные камеры с ДД равным 15 стопов (15EV).
Nikon D1H | 12.2 микрона |
Canon 1D | 11.1 микрона |
Canon D30 | 10.3 микрона |
. | . |
Smart Huawei P20 pro | 0.7 микрона |
Smart Huawei P30 pro | 0.7 микрона |
Мы привели лучшие и худшие камеры по параматру размер пикселя. Он равен у лучших 9.7 микрона, а худшие камеры из нашей базы имеют размер пикселя 1.2 микрон. Посмотреть, как мы находили размер пикселя камеры можно на страничке Предел дифракции.
Магия RAW-файла
В прошлом выпуске я уже описывал, что такое RAW-файлы и чем они хороши. Для тех, кто не читал или всё забыл, напомню буквально в двух словах: в RAW-файле содержится информация, напрямую снятая с матрицы фотоаппарата. Никакого шумоподавления, никакой пост-обработки, никаких «балансов белого» и прочих улучшайзеров. Только то, что накопили сенсели (светочувствительные блоки) и информация об условиях съёмки в «сопроводительной записке». Информации в таком файле существенно больше, чем в обычном JPEG’е, и работа с ней позволяет доставать те детали, которые на JPEG’ах будут безвозвратно потеряны. Большая часть дополнительной информации позволяет очень гибко настраивать динамический диапазон полученного кадра. Об этом диапазоне и поговорим сегодня.
2. Размер матрицы
Есть матрицы 100Мп. На такую попадает света в 5 раз больше, чем на 20Мп обычную матрицу. Конечно, Динамический Диапазон таких камер выше.
Производители таких камер пишут в спецификации чему равен ДД фотоаппарата, потому как, это почти основной параметр, по котрому такие камеры покупают.
Мы сразу знаем ДД такой камеры. 100 Мп - 15EV.
Тогда, в нашу формулу добавим одну строку
Поправка = 3 + ( (Матрица - 20) / 18 )
Взято импирическим путём. При таких формулах у камер 100 МП, динамический диапазон получается 15EV, у остальных увеливается на 3EV, учитывая RAW, что из него как минмум три ступени можно вытянуть.
Вместо предисловия
Статья рассчитана на новичков. Что-то осознанно опущено и может быть объяснено позднее, что-то описано не очень правильно с точки зрения профессионалов фотоиндустрии, но понятно для тех, кто пока является владельцем фотоаппарата, а не фотографом-любителем.
В качестве примеров я буду использовать RAW-файлы с камеры Nikon 1 S2, о которой не так давно рассказывал, со своей штатной камеры Canon EOS 6D (о которой написано миллион всего хорошего и интересного в интернете), а также смартфонов Lumia 930 и Lumia 1020, чтобы показать, что важен не размер, а умение им пользоваться. Все RAW-файлы для экспериментов также будут выложены в общий доступ: балуйтесь, экспериментируйте, повторяйте описанные шаги, только не присваивайте себе права на фотографию. А то вам Михалков с мигалкой на голове целый месяц сниться будет.
В качестве графического редактора будет выступать самый обычный Adobe Photoshop CC 2014, триальную версию которого на 30 дней может получить любой желающий прямо сейчас, бесплатно и без смс.
Что такое динамический диапазон?
Говоря простым языком, динамический диапазон (иначе называемый «фотографическая широта») — это характеристика фотоматериала, показывающая, сколько оттенков и тонов способен передать данный материал между тем, что будет считаться стопроцентно чёрным цветом и стопроцентно белым. В случае с цифровой фотографией «фотоматериал» надо заменить на «светочувствительный элемент». Динамический диапазон отличается в зависимости от размеров сенсора, их техпроцесса, настроек и прочая прочая прочая, но все современные производители стремятся к расширению этого самого диапазона.
Сам по себе ДД измеряется в EV (exposition value) — ступенях экспозиции: у лучших плёнок он достигал 9 ступеней для чёрно-белого изображения, у специальных низкоконтрастных — более 11. Современные цифровые фотоаппараты почти не уступают по своим характеристикам, а специализированные камеры (в которых наличие изображения важнее, чем его качества) и вовсе превосходят возможности плёнки. Чтобы было проще понять, вот вам картинка. Вы её все видели.
Для простоты примера, грубо уберём всю цветовую составляющую и вернёмся в прошлое, в эпоху чёрно-белой фотографии.
Если у нас матрица с крайне узким динамическим диапазоном, для описания которого нам хватит 1 бита информации на каждую точку, то всё, что мы сможем запечатлеть будет иметь только два состояния — темнее некоей точки среднего серого или светлее. В зависимости от настроек экспозиции и выдержки мы можем получить разный результат, но в конно-сферических условиях идеальной настройки фотография с ДД, который помещается в 1 бит будет выглядеть так:
Я специально уменьшил контрастность и выбрал два оттенка серого — так картинка меньше режет глаз, а суть не меняется.
В данном изображении используется всего два цвета. Если увеличить возможности сенсора до двух бит, то есть четырёх цветов, у нас появится больше деталей: так как фотоматериал (светочувствительная матрица) сможет различать не два оттенка с максимальной и минимальной яркостью, но уже четыре: максимум, минимум и два промежуточных значения (33 и 66% яркости).
Если расширить динамический диапазон до трёх бит (8 цветов) — детализация картинки улучшится ещё сильнее:
Картинка стала значительно ближе к оригиналу обесцвеченного JPEG’а. К слову, для восстановления практически всей световой информации с исходного JPEG’а вполне достаточно 5 бит и 32 цветов:
Если мы снимаем с матрицы исходные данные в JPEG-формате, (опустим даже всю обработку, шумоподавление и прочие прелести камерного JPEG’а) то больше восьми бит на цветовой канал мы не получим.
Соответственно, динамический диапазон кадра будет ограничен суммарно 2 8 =256-ю оттенками красного, синего и зелёного цвета в модели RGB. То есть для каждой из точек мы сможем получить один из 16 777 216 цветов, чего, на первый взгляд, вполне достаточно, но, как обычно, есть одно но… и оно всё портит.
Когда вы начинаете изменять фотографию в редакторе, часть данных неизбежно теряется из-за округления. Если работать неаккуратно, не следить за всеми участками изображения, грубо изменять изображение инструментом «Уровни» (levels), то рано или поздно вылезут следующие гадости: клиппинг, постеризация (уменьшение количества уровней, выражается гребёнкой на гистограмме), потеря деталей и микроконтраста.
Большую часть этих проблем можно избежать, если использовать 10, 12, 14 или 16 бит на канал. Во-первых, даже 10-битный вариант даёт нам 2 10 *2 10 *2 10 цветов. А это уже 1 073 741 824 различных значений для каждой точки изображения против смешных 16 с небольшим миллионов для обычных JPEG’ов. Во-вторых, в этих лишних битах RAW-файлов есть дополнительные данные, которые позволят расширить динамический диапазон и достать из него те детали, которые на JPEG’е можно считать безвозвратно потерянными.
Практика
Для начала возьмём вот этот JPEG (камера (или фотограф) ошиблась с экспозамером и получился лёгкий пересвет) и попробуем что-нибудь сделать с ним в фотошопе.
Если мы применим к ней Camera Raw как фильтр, и постараемся избавиться от всех пересветов, то мы увидим все недостатки JPEG’а: и отсутствие информации, и восьмибитное кодирование, и эффекты от обработки.
Вот наглядный пример:
И увеличенный фрагмент фотографии, если вы не сразу заметили, в чём проблема:
Если открыть то же самое фото в RAW (23.5 МБ), то мы получим доступ ко всем тем же инструментам, но при этом будем работать с 14-битным цветовым пространством (в 16-битном режиме). Для этого в нижней части конвертера нажимаем на ссылку и выбираем соответствующий режим:
Настраиваем экспозицию и восстанавливаем недосвеченные участки:
Устраняем искажения оптики и слегка приглушаем виньетирование:
Настраиваем цвета в соответствии с матушкой-природой и собственной задумкой на тему атмосферы снимка:
Ретушь не производилась, фуллсайз
Ключевые изменения, которых мы добились на текущем этапе: нормальная экспозиция, восстановление деталей в тёмных участках, адекватный оттенок кожи, контрастная текстура стены, аккуратно передан нежно-розовый оттенок одежды.
1. Размер пикселя
Итак, попробуем определить ДД камеры лишь по Размеру Пикселя. Возьмём обычную зеркалку 20 Мп и будем снимать в 14-ти битном RAW.
Тогда, выведем формулу для нахождения ДД такой фотокамеры, это будет нелинейная формула, в которой самые плохие фотоаппараты не могут иметь ДД ниже, чем 6EV, а самые крутые не выше 12EV. Для этих камер это предельная величина.
Это функция - арктангенс, кому интересно может сам её посмотреть, мы же приводим саму функцию. $F - это переменная размер пикселя камеры. $DD - это полученный из формулы Динамический диапазон матрицы фотоаппарата.
$x1 | = 1.2 | худший размер пикселя |
$y1 | = 6 | худший Динамический Диапазон |
$x2 | = 9.7 | лучший размер пикселя |
$y2 | = 12 | лучший Динамический Диапазон |
$pi | = 3.14 | Пи |
$Ky | = ($y2-$y1)/$pi | Коэфф увеличения по Y |
$Noll_x | = ($x2+$x1)/2 | Ноль отсчет по X |
$F | = $F-$Noll_x | Скорректированный $F |
$DD | = арктангенс($F) | Подставляем его в формулу |
$DD | = $y1+ ($Ky*($DD+($pi/2))) | находим ДД камеры |
Ниже из таблицы видны возможные значения ДД фотокамеры. Видно, что самые худшие не могут стать хуже, чем 6 стопов, а лучшие 12 стопов, худшая камера в нашей базе имела размер пикселя 1.2 микрон, а лучшая 9.7 микрон.
Пиксель, мкм | 1.2 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
ДД, EV | 6.3 | 6.4 | 6.7 | 7.9 | 10.8 | 11.4 |
Получилась нелинейная функция для фотоаппаратов с размером матрицы 20Мп и 14бит RAW, в котрой ДД зависит от размера Пикселя.
Что можно сказать, поглядев на график? При размере пикселя до 5 мкм ничего не меняется и ДД камеры остаётся минимальным (6EV).
С шести до восьми микрон ДД камеры вырастает резко, почти до 11EV, а с рамера пикселя 11 микрон и далее ДД камеры остаётся на уровне 12EV.
Выкладки сделаны для камер с размером матрицы 20Мп и 14бит RAW. Если снимки будем делать в 12бит RAW они непеременно приведут к потере Динамического Диапазона.
Тогда в функцию, приведённую выше внесём поправку на битность:
- для 16бит RAW арктангенс($F-0)
- для 14бит RAW арктангенс($F-1)
- для 12бит RAW арктангенс($F-3)
- для 10бит RAW арктангенс($F-4)
- для 8 бит JPEG арктангенс($F-6)
Контраст и динамический диапазон
С динамическим диапазоном тесно связан ещё один термин — контраст. Википедия даёт нам следующее определение:
Контра́ст (фр. contraste) — в оптике (сенситометрии и фотометрии) разница в характеристиках различных участков изображения, способность фотографического материала или оптической системы воспроизводить эту разницу, а также характеристика чувствительности глаза (зрительной системы) относительно яркости и цвета.
Общий контраст картинки мало зависит от динамического диапазона: в случае с двумя битами картинка может быть как ультраконтрастной, так и неконтрастной вовсе:
Вопрос в настройках камеры / сканера / конвертера, через которые проходит изображение, прежде чем становится набором цветных точек на вашем мониторе. Тем не менее, широкий динамический диапазон частно снижает микроконтраст: чёткие границы между светами и тенями в середине динамического диапазона, тёмными и яркими объектами, всякой мелочёвке, которая создаёт детализацию снимка.
Прим.: Если ваша камера при съёмке в RAW выдаёт «блёклые» и «серые» кадры, а JPEG’и получаются контрастными и яркими — восстановить «потерянные» детали поможет ползунок «сlarity» в RAW-конвертере.
1. Размер пикселя
Итак, попробуем определить ДД камеры лишь по Размеру Пикселя. Возьмём обычную зеркалку 20 Мп и будем снимать в 14-ти битном RAW.
Тогда, выведем формулу для нахождения ДД такой фотокамеры, это будет нелинейная формула, в которой самые плохие фотоаппараты не могут иметь ДД ниже, чем 6EV, а самые крутые не выше 12EV. Для этих камер это предельная величина.
Это функция - арктангенс, кому интересно может сам её посмотреть, мы же приводим саму функцию. $F - это переменная размер пикселя камеры. $DD - это полученный из формулы Динамический диапазон матрицы фотоаппарата.
$x1 | = 1.2 | худший размер пикселя |
$y1 | = 6 | худший Динамический Диапазон |
$x2 | = 9.7 | лучший размер пикселя |
$y2 | = 12 | лучший Динамический Диапазон |
$pi | = 3.14 | Пи |
$Ky | = ($y2-$y1)/$pi | Коэфф увеличения по Y |
$Noll_x | = ($x2+$x1)/2 | Ноль отсчет по X |
$F | = $F-$Noll_x | Скорректированный $F |
$DD | = арктангенс($F) | Подставляем его в формулу |
$DD | = $y1+ ($Ky*($DD+($pi/2))) | находим ДД камеры |
Ниже из таблицы видны возможные значения ДД фотокамеры. Видно, что самые худшие не могут стать хуже, чем 6 стопов, а лучшие 12 стопов, худшая камера в нашей базе имела размер пикселя 1.2 микрон, а лучшая 9.7 микрон.
Пиксель, мкм | 1.2 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
ДД, EV | 6.3 | 6.4 | 6.7 | 7.9 | 10.8 | 11.4 |
Получилась нелинейная функция для фотоаппаратов с размером матрицы 20Мп и 14бит RAW, в котрой ДД зависит от размера Пикселя.
Что можно сказать, поглядев на график? При размере пикселя до 5 мкм ничего не меняется и ДД камеры остаётся минимальным (6EV).
С шести до восьми микрон ДД камеры вырастает резко, почти до 11EV, а с рамера пикселя 11 микрон и далее ДД камеры остаётся на уровне 12EV.
Выкладки сделаны для камер с размером матрицы 20Мп и 14бит RAW. Если снимки будем делать в 12бит RAW они непеременно приведут к потере Динамического Диапазона.
Тогда в функцию, приведённую выше внесём поправку на битность:
- для 16бит RAW арктангенс($F-0)
- для 14бит RAW арктангенс($F-1)
- для 12бит RAW арктангенс($F-3)
- для 10бит RAW арктангенс($F-4)
- для 8 бит JPEG арктангенс($F-6)
Вместо заключения
На этом пока всё, завтра-послезавтра будет вторая часть, в которой я продолжу освещать проблему динамического диапазона и контрастности снимка: поговорим о HDR и методах его получения, мультиэкспозиции и прочих штуках. До связи!
Предложения по улучшению, комментарии, свои идеи на тему следующих статей присылайте в личку.
Два месяца тому назад в статье, посвящённой сравнению LCD и E-Ink дисплеев, я упомянул, что одним из следующих обзоров будет «вскрытие» матрицы современного фотоаппарата. И спешу исполнить данное обещание!
Первым в «коллекцию» светочувствительных матриц попали фронтальная и задняя камеры смартфона одного известного корейского производителя, который был любезно предоставлен Василием Столяровым. Затем хабраюзер DarkWood, живущий недалеко от Москвы, прислал мне свой старенький неработающий фотоаппарат фирмы Pentax (здесь и далее я намеренно не буду указывать точную модель девайсов). Девайс был мёртв и это был хороший повод сдать его в мои заботливые руки, а не выкидывать, как многие делают.
И как только я собрался пилить, поступило ещё одно предложение от моего практически однокурсника, Ильи. От этого предложение я не мог отказаться. Мне презентовали относительно современный Canon, у которого были проблемы со съёмкой изображений.
Таким образом, на красно-революционно-первомайский стол ложатся три кандидата: OEM камера из телефона и фотоаппараты Pentax (самый пожилой среди всех участников) и Canon (пожалуй, самый молодой).
Если ещё кто-то не знает, зачем мы здесь собрались, то в подвале данной статьи есть ссылки на предыдущие «вскрытия». Если же кто-то запамятовал, как работает цифровой фотоаппарат или зачем нужна матрица, то милости просим на Wiki или просто посмотрите это видео от канала Discovery:
Часть теоретическая. CCD и CMOS
На сегодняшний день матрицы, выполненные по технологии CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) завоевали более 90% мирового рынка, а не так давно безумно популярным CCD (Charge-Coupled Device) уже пророчат скорый закат.
Причин тому масса, вот далеко не полный список преимуществ CMOS-технологии: во-первых, низкое энергопотребление в статическом состоянии по сравнению с CCD, во-вторых, CMOS сразу «выдаёт» цифровой сигнал, который не требует дополнительного преобразования (точнее преобразование происходит на каждом отдельном субпикселе), в отличие от CCD, которое является фактически аналоговым устройством, в-третьих, дешевизна производства, особенно при больших размерах матриц.
Кратко ознакомиться с принципами работы CMOS-матриц можно с помощью в двух видео от компании Canon:
Но все наши пациенты (может быть, за исключением матрицы камеры мобильного телефона) относятся к той эпохе, когда миром безраздельно правил CCD, а CMOS только набирался сил и светочувствительности, чтобы впоследствии занять лидирующие позиции. Поэтому несколько слов, всё же, скажу о том, как работает CCD-матрица. Более подробное описание всегда можно найти на страницах Wiki.
Итак, фотон от объекта съёмки, пройдя сквозь фильтр Байера, то есть цветофильтр типа RGBG, или фильтр RGBW и собирающую микролинзу, попадает на светочувствительный полупроводниковый материал. Поглощаясь, фотон порождает электро-дырочную пару, которая в ячейке под действием внешнего электрического поля «разделяется», и электрон «отправляется» в копилку – потенциальную яму, где он будет ожидать «чтения».
Схема устройства CCD матрицы (Источник)
Чтение же в CCD матрицы происходит «поячеечно», если так можно выразиться. Пусть мы имеем массив 5 на 5 пикселей. Сначала мы считываем количество электронов, а по-простому величину электрического тока, с первого пикселя. Затем специальный контроллер «сдвигает» все ячейки на одну, то есть заряд из второй ячейки перетекает в первую. Опять считывается значение и так, пока не будут прочитаны все 5 ячеек. Далее уже другой контроллер сдвигает оставшееся «изображение» на одну строчку вниз и процесс повторяется, пока не будут измерены токи во всех 25 ячейках. Может показаться, что это долгий процесс, однако для 5 миллионов пикселей он занимает считанные доли секунд.
Процесс считывания изображения с CCD матрицы (Источник)
Чтобы было совсем понятно, предлагаю ознакомиться со следующими видео:
Часть практическая
Обычно красивыми разборами занимаются люди в белоснежных перчатках, недавно они добрались и до фотоаппаратов, однако поговаривают, что за видео-инструкцию по сборке необходимо доплатить, отправив смс на короткий номер. Далее будут применяться чуть более чем полностью топорные методы, так что не советую повторять это в домашних условиях…
Как разбирался сотовый телефон всегда можно посмотреть на страницах предыдущей статьи, поэтому не буду здесь приводить эти душераздирающие кадры ещё раз.
Вышеупомянутый фотоаппарат Pentax был предоставлен мисьё DarkWood, у которого, как мне кажется, сейчас сердце должно обливаться кровью, а по щеке катиться скупая мужская слеза:
Разборка Pentax в фотографиях
Из всего многообразия деталей, нас пока интересует лишь LCD дисплей, который будет демонстрироваться школьникам, приходящим к нам, на ФНМ, на экскурсии, сама CCD матрица, стекло с чем-то подозрительно напоминающим поляризатор или фильтр и ИК-подсветка (красная лампочка) для ночной съёмки. Стоит отметить, что матрица жёстко закреплена на корпусе фотоаппарата. Следовательно, все вибрации Ваших рук будут без труда напрямую передаваться на саму матриц, что, согласитесь, никак не способствует качественной фотосъёмке. Видимо, DarkWood имеет железобетонные нервы.
Что между тем не помешало ему, «утопить» свой любимый фотоаппарат. Помните, когда летом Вы оправитесь в тёплые страны на море и будете пытаться сфотографировать очередную накатывающую волну, что фотоаппарат – устройство, в котором токи могут приводить к коррозии.
Следы коррозии прямо на шлейфе, ведущем к кнопке спуска затвора (к сожалению, не единственное такое место)
Сразу видно, что Canon – чуть более продвинутая, более современная модель, нежели Pentax. Например, матрица подпружинена (на левом нижнем изображении хорошо различимы маленькие пружинки). Такая пассивная система стабилизации изображения способствует получению более качественных и чётких снимков, если, конечно, Вы не неврастеник в запущенной стадии!
«Внутренности» Canon
Кстати, на фото справа внизу отчётливо виден громадный конденсатор, отвечающий за вспышку, из-за проблем с которым мне когда-то пришлось списать свою цифровую мыльницу Canon.
Камера мобильного телефона
Начнём наши изыскания с камеры мобильного телефона, которой будет посвящено не так много времени и слов в этой статье по причине того, что сама матрица имеет совершенно микроскопические размеры и с ней трудно работать (пилить, шлифовать).
Как не сложно заметить, на оптических микрофотографиях ниже матрица у края имеет две зоны: более светлую и более тёмную. Надеюсь, что все уже догадались: под светлой стороной нет диодов, она нанесена просто так, с запасом, чтобы максимально закрыть собой тонкую душевную организацию матрицы…
Накроем всё с запасом – нам не жалко
Микрофотографии, полученные с помощью оптического микроскопа, значительно отличаются, от тех, что выдаёт микроскоп электронный. Например, как на счёт «квадратуры сферы»?
Дело в том, что на оптике мы не видим каких-то прозрачных слоёв (да хотя б они и просто менее заметны), тогда как электронная микроскопия – прежде всего метод анализа поверхности, то есть вполне может быть так, что круглые цветные цветофильтры накрыты сверху квадратными «колпаками». При этом размеры такого кубосферического субпикселя составляют около 2,5 микрометров.
Вот такая она, квадратура сферы…кстати, в вакууме…
Матрица фотоаппарата Pentax
Исследование CCD-матрицы фотоаппарата Pentax начнём с оптических микрофотографий. К моему глубокому сожалению, из-за стерических затруднений, как говорят химики, в системе образец-микроскоп, не удалось снять при больших увеличениях и рассмотреть отдельные субпикселы.
Что-то написано, интересно, а можно тут где-нибудь увидеть имена маленьких китайских детишек?
Каждая посадочная площадка под контакты пронумерована, но не к каждой подведён тот самый контактный провод.
А вот так мы скоро будем учиться считать – с помощью нанотехнологий, естественно…
Чёткая граница между самой матрицей и «обвязкой»
А следующая микрофотография достойна учебника по электронной микроскопии. Знаете, почему электронный микроскоп не является средством измерения? Да-да, именно поэтому: из-за локального накопления заряда, вроде бы сферические объекты вдруг стали эллипсоидами:
Но мы-то знаем, что это сферы…
Далее взглянем на то, что находится вокруг светочувствительной матрицы. Так как я не являюсь специалистом в области создания электронных схем, то боюсь даже предполагать, зачем нужны все эти сложные конструкции и «хитросплетения» проводников, может быть, найдётся кто-нибудь, готовый пояснить назначение приведённых ниже деталей и компонентов (в комментариях, конечно же)?
Непоколебимые столбики, пережившие распил и полировку…
В этих слоях можно запутаться, а чёрту и ногу сломать
Этот выпуск «Взгляд изнутри» — знаковый, после нескольких лет «мытарств» нам, наконец-то, установили новую систему микроанализа, так что в некоторых случаях, я смогу не только приводить красивые картинки, но и пояснять из каких химических элементов увиденное состоит.
А вот и самое интересное – матрица во всей своей красе. Под сеточкой, в ячейках которой расположились микросферы-линзы, можно видеть отдельные фоточувствительные элементы (ну или их останки, точнее сказать затруднительно). Чуть ниже при обсуждении матрицы Canon я в деталях поясню «cross-section» устройство матрицы. Пока же обратимся к данным локального химического анализа. Оказывается, что сетка состоит из вольфрама, а микросферы, по всей видимости, это диоксид кремния, который сверху «укрыт» каким-то полимерным материалом. С более детальным анализом можно ознакомиться здесь.
Матрица во всей своей сложноустроенной красоте
Возвращаясь к первому СЭМ-изображению в этой главе, хочется отметить, что контактные площадки выполнены из чистого золота (о да!), однако проводники внутри сенсора, по всей видимости, состоят из алюминия, на который тончайшим слоем напылена медь, содержание которой на грани чувствительности прибора. Детальная информация представлена тут.
Матрица фотоаппарата Canon
Продолжим наше погружение в микро- и наномиры мы, как обычно, с оптической микроскопии. Как и в случае с Pentax, матрицу от фотоаппарата Canon не удалось снять на высоком увеличении вследствие геометрических нестыковок. Однако из полученных микрофотографий можно оценить размер отдельного субпикселя – около 1,5 мкм, что гораздо меньше, чем у матрицы мобильного телефона.
Оптические микрофотографии матрицы Canon
Кстати, один из виновников невозможности снимать на оптическом микроскопе при больших увеличениях – «покровное» стекло, закрывающее собой матрицу и её «начинку»:
Хороший кадр: передача за стеклом
Конечно, всегда самое интересное прячется на сколах, где разваливающийся строго упорядоченный мир даёт трещину, позволяющую заглянуть в самые сакраментальные уголки устройства:
Чуть позже мы ещё вернёмся к желтовато-оранжевым областям этой фотографии…
Уже знакомые нам столбики совершенно не понятного предназначения:
Как стойкие оловянные солдатики
Теперь рассмотрим более детально устройство CCD-матрицы. Сверху CCD-матрица покрыта чем-то, напоминающем полимерный слой (1), который защищает фоточувствительные элементы от агрессивной внешней среды. Под ним находятся микролинзы с красителем (2 и 3). Но так как электронная микроскопия не позволяет получать цветные изображения, то точно сказать, окрашена большая или маленькая сферы не представляется возможным. Микролинзы из диоксида кремния (наиболее вероятный материал для их изготовления) закреплены в ячейках вольфрамовой сетки (4), под которой скрывают фоточувствительные элементы (5). И, конечно же, вся эта конструкция покоится на подложке из чистейшего кремния!
С учётом того, что матрица дополнительно защищена «покровным» стеклом, то фотоэлементы защищены лучше, чем президент РФ в своём лимузине (если, конечно, сделать поправку на масштабный фактор).
Данные микроанализа можно скачать тут.
Устройство матрицы по пунктам. Описание в тексте
Но и это ещё не всё. У нас же осталось ещё стёклышко, прикрывающее матрицу, которое, как кажется, является поляризатором. Оно несколько шероховатое по краям, но практически идеально гладкое по всей остальной площади поверхности. Вроде бы оптическая микроскопия не даёт никаких результатов: стекло, как стекло.
Стекло с подозрением на поляризатор: ничего необычного
И только с помощью электронной микроскопии удаётся увидеть химконтраст на изображении и полосатую структуру. Толщина такой «плёнки» составляет всего-навсего 2,5 микрометра, при этом размеры отдельных слоёв 180 и 100 нм, соответственно, для более тёмных и более светлых. На основании данных микроанализа (тут), рискну предположить, что более тёмные области обогащены титаном, а светлые – алюминием. По-моему, это потрясающе!
Оказывается, внутри фотоаппарата своя полосата жизнь!
Послесловие
Такой мир уходящего века CCD-матриц предстал перед нами сегодня.
Спасибо всем (Василию за телефон, Илье и DarkWood за фотоаппараты), кто внёс свой посильный вклад в создание данной статьи. Вы – молодцы, что поддержали в этом нелёгком начинании!
И апофеоз данной статьи, а точнее его апофигей:
Покойтесь с миром, пока мы не придумаем вам нового применения
Бонус 1. Как выглядит зелёная пылевая буря в Москве?
Хотел сначала отдельным постом выложить, но решил не захламлять пространство. Буквально несколько дней назад Москву накрыло жёлто-зелёное облако, многие уже начали было готовится к приходу апокалипсиса, но обошлось… Что в реальности явилось причиной столь странной окраски?
Климат в последнее время барахлит на этой планете: то на Новый Год оставит без снега, то завалит снегом по самую макушку, то весна будет похожа на зиму, то вдруг неожиданно наступит лето. Цветы, деревья и растительность менее приспособлены к такого рода пертурбациям, поэтому 1,5 месяца весны сжавшиеся в 1 неделю заставили растения пересмотреть свои планы по размножению…
Утром, сев за письменный стол, я обнаружил на нём слой пыли, а протерев салфеткой, понял, что надо бы эту пыль как следует изучить. Сказано – сделано!
Хорошая новость – окраска жёлто-зелёного облака действительно была обусловлена большим количеством пыльцы (я насчитал, как минимум, три вида):
Состав московской бури: пыльца… Справа внизу пыльца на поверхности части растения
Плохая новость – этим мы тоже дышим, причём каждый день, а не в периоды размножения растений (микро- и наночастицы, которые не каждый фильтр поймает):
Состав московской бури: не очень приятная пыль и грязь
3. Процессор фотоаппарата
Невозможно учесть работу процессора, посчитать то, что придумали вчера и придумают изобретатели завтра, а потому можно просто сказать, что чем новее фотоаппарат, тем при других равных условиях у него будет Динамический Диапазон выше.
4. Выводы
ТО есть, мы никак не можем учесть последний параметр в своих формулах. И, зачастую, результат ниших формул будет отличаться сильно от реальности. Однако, по болшинству камер их ДД РЕАЛЬНЫЙ, данные мы взяли на нескольких сайтах, которые утверждают, что провели испытания по определению ДД этих камер.
Формулы, приведённые выше, УЧИТЫВАЮТ реальные данные и можно спокойно сранвивать фотокамеры по параметру ДД на этом сайте.
Итак, осталось лишь определить ДД вашего фотоаппарата. Посмотреть какой у вашего аппарата ДД можно в общем списке, столбец ДД камеры.
Тут нашел интересную информацию, может быть кому-нить будет интересно.
Справка: Динамический диапазон — одна из основных характеристик фотографических материалов (плёнка, фотобумага) и матриц цифровых фотоаппаратов, показывающая максимальный диапазон яркостей объекта съёмки, которые могут быть переданы матрицей или фотоматериалом
1 — Nikon D3X (13.7 ev*)
2 — FujiFilm Finepix S3 Pro (13.5 ev)
3 — Fujifilm FinePix S5 Pro (13.5 ev)
4 — Phase One P45 Plus (12.9 ev)
5 — Nikon D90 (12.5 ev)
6 — Hasselblad H3DII 39 (12.5 ev)
7 — Leaf Aptus75S (12.5 ev)
8 — Sony Alpha 900 (12.3 ev)
8 — Nikon D3 (12.2 ev)
9 — Nikon D700 (12.2 ev)
10 — Nikon D300 (12.0 ev)
11 — Canon EOS 1Ds Mark III (12.0 ev)
12 — Canon EOS 5D Mark II (11.9 ev)
13 — Canon EOS 1D Mark III (11.7 ev)
14 — Mamiya ZD Back (11.7 ev)
15 — Pentax K10D (11.6 ev)
16 — Sony Alpha 350 (11.5 ev)
17 — Nikon D200 (11.5 ev)
18 — Nikon D40X (11.5 ev)
19 — Canon EOS 50D (11.4 ev)
20 — Konica Minolta DYNAX 5D (11.4 ev)
21 — Nikon D60 (11.4 ev)
22 — Pentax K200D (11.4 ev)
23 — Canon EOS 1Ds Mark II (11.3 ev)
24 — Leica M8 (11.3 ev)
25 — Canon EOS 1D mk2 (11.1 ev)
.
Canon EOS 1000D (10.9 ev)
Canon EOS 450D (10.8 ev)
Canon Powershot G9 (10.1 ev)
В целом получается, что Nikon обходит Canon по динамическому диапазону матрицы, даже несмотря на то, что многие камеры были выпущены раньше кэноновских.
_________________
Фотография оставляет открытыми мгновения, которые сразу же перекрываются напором времени. Морис Мерло-Понти
_________________
Подпись себе ещё не придумал.
_________________
Фотография оставляет открытыми мгновения, которые сразу же перекрываются напором времени. Морис Мерло-Понти
Держал в руках Марк2, 7d и d700. Так вот, d700-тому они оба проигрывают в скорости. Хотя может и от объектива зависит.
_________________
Подпись себе ещё не придумал.
на скорость съемки непосредственно влияет размер матрицы в пикселях, так как объем данных на обработку процессором растет геометрически. Одно дело 12МПкс*3канала, другое дело 25Мпкс*3канала*14бит. А это грубо около 1гбит пиковых данных которых надо переварить. Или около 4 гбит в секунду(3.9 кадров в сек), которые позволяет делать камера.
У д700 порядка 500Мбит на кадр или 2,5Гбит на рекордные 5 fps по этим же расчетам. )))
Тот же Д700 выпущенный на 3 года позже первого 5Д рвет все ))))
Хотя эргономика Никона и общее качество мне нравится. Но я пока пользуюсь и буду пользоваться кэноном. Меня кэноновское качество всем устраивает. К эргономике привык. Качество и цена родных топовых стекол оч нравится.
И очень согласен с фразой: лучше учитесь снимать на том что есть в наличии.
_________________
ХОЧЕШЬ ФОТОСТУДИЮ.
Помогу найти рэзкага и чоткага учителя, который объяснит дибилам, как это сделать правильно. ДОРАГА.
Последний раз редактировалось 2olg 31 янв, 11 17:35, всего редактировалось 1 раз.
Весь привет! Недавно мы говорили о возможностях RAW’а, тема оказалась интересной, в личку поступило много вопросов, так что держите продолжение, будем разбираться, что такое RAW и как его правильно прожарить.
Дня начала рассмотрим один из важнейших аспектов, который отличает RAW-файлы от камерных JPEG’ов: а именно динамический диапазон.
Многое в современной цифровой фотографии является наследием химическо-плёночной эпохи. Вы не поверите, но находятся всякие… любители ретро, которые создают специальные цветовые профили, чтобы цифровое фото получило характерную для плёнки определённого типа обработку: цветовые искажения, определённые (типичные для конкретных вариантов химических процессов) черты… В общем, фотография, как и любой другой вид искусства, периодически вздыхает на тему «раньше было лучше» и пытается вернуться в деньки, когда солнце было зеленее, а трава — ярче. Так вот. У плёнок были различные возможности из-за различных химических составов. Какая-то лучше передавала оттенки кожи, на какой-то другой цвета были более яркими, при этом она давала меньшую детализацию… В общем, одной из ключевых характеристик плёнки (которую долго догоняла цифра) был потрясающий динамический диапазон, характеристики которого цифровая фотография догнала не так давно.
Гистограмма и динамический диапазон
Практически в любом современном редакторе изображений можно найти такую штуку, которая называется гистограмма: она иллюстрирует распределение пикселов на изображении; это график, на котором указано число пикселов на каждом уровне интенсивности цвета. Работа с этим инструментом отлично описана в официальном help’е Adobe Photoshop и дублировать её здесь не вижу смысла. Если вы совсем не знакомы с этой штукой — зайдите, почитайте, будет полезно для следующих статей.
Читайте также: