Сравнение матриц фотоаппаратов и смартфонов
Мне очень нравится тот факт, что современные смартфоны имеют очень неплохие возможности для съемки фото и видео. Смартфон это всегда удобно и всегда под рукой! Для незапланированного снимка смартфон идеален. Вынули устройство из кармана и сделали снимок - готово! Но во всех других случаях я предпочту камеру, и вот почему!
Пока нет смартфона с размером матрицы, сопоставимой с размерами кропнутых зеркалок или беззеркальный камер. А соответственно из этого вытекают следующие проблемы мобильной фотографии: количество шумов, потеря детализации, невозможность съемки в темных условиях, отсутствие "плотности" снимка. Для того, чтобы минимизировать эти недостатки в смартфонах программным способом "улучшаются" снимки. И это безусловно хорошо, НО! Практически всегда имеются последствия такого программного улучшения снимков - перешарпинг(увеличение резкости), потеря детализации(когда устройство пытается убрать количество цифрового шума на фотографиях). Камера дает преимущество по этим параметрам!
Есть правило: На камере можно сэкономить но на стекле экономить не нужно. Это справедливо. Хорошие светосильные объективы позволяют получить прекрасный в техническом и художественном плане результат. Но объективы, о которых я говорю, можно использовать только на камерах. Смартфон этой привелегии не имеет. Да, я знаю о наличии объективов-прищепок для смартфонов, но даже самые дорогие из них не сравнятся с дорогими объективами к зеркальным или беззеркальным фотоаппаратам. Зумные и дальнофокусные объективы позволяют снимать объекты которые расположены от вас на большом расстоянии! Это может быть здание стоящее далеко от вас, птица летящая высоко в небе, лодка на удалении от берега и т.д. Цифровой, или даже оптический(в некоторых моделях смартфонов) никогда не даст подобного результата из-за качества зума и размера матрицы.
Этот пункт следствие двух предыдущих. Из-за размера матрицы и отсутствия возможности использования хороших портретных стекол на смартфоне сложно сделать красивые портреты. Для съемки портретов в смартфоне вторая камера дополнительно замыливает фон, и подставляет этот фон программным способом на первую фотографию(в некоторых моделях имеется несколько камер, например широкий угол, узкий угол для портретов и третья для размытия фокуса) но всегда это происходит не идеально, в связи с чем мы имеем не ровные края в области размытия заднего фона, потерю детализации и плотности кадра, не верные пропорции человека. Вот примеры:
Каждый год выходит какой-нибудь телефон, в котором обязательно стоит супер-новая камера, которая должна быть на порядок лучше предшественников и еще чуть-чуть и никто уже не будет покупать фотоаппараты, потому что камеры в телефоне будет достаточно всем. Или по-крайней мере непрофессионалам (тем, кто на фотографии деньги не зарабатывает). И каждый раз после покупки телефона я искренне надеюсь, что теперь то у меня вегда с собой отличная камера, буду ловить интересные моменты и красивые пейзажи. Зеркалку-то с объективами только по особым случаям можно взять. Но каждый раз что-то идет не так.
Конечно, за последние 10 лет выглядеть снимки гораздо лучше. Но если приглядеться, то сильнее всего на это повлияли 2 изменения: во-первых, теперь телефоны выставляют более “теплый” баланс белого, во-вторых — выравнивают экспозицию по всему кадру. То есть убирают пересветы и осветляют тени. Конечно, это лучшее, что можно сделать в условиях физических ограничений на размер камеры и на её цену. Последнее нововведение – второй длиннофокусный объектив и стерео режим с эмуляцией размытия фона просто восхитительны. Размытие фона работает на удивление хорошо.
Но действительно ли снимки с телефона можно сравнить со снимками настоящих фотоаппаратов? Попробуем понять, что с чем нужно сравнивать. У меня есть телефон Xiaomi MI6 с двумя камерами, одна с фокусным расстоянием 27мм и диафрагмой f/1.8, вторая – 52мм f/2.6 (пишут, что от телефонов самой известной марки почти не отличается) и Canon 6D. Чтобы не сравнивать теплое с мягким нужно найти соответствующие объективы для зеркалки. В случае первого это Canon EF 28mm f/1.8 USM, в случае второго подойдет, например Canon EF 50mm f/1.4 USM. К сожалению первого у меня нет, так что протестируем только длиннофокусную камеру телефона.
Второе, что нужно сделать – это сфотографировать одно и то же с одинаковыми настройками. К счастью, добрые китайцы позволяют выбрать камеру без фокусов с вырезанием кусочка кадра из широкоугольной и последующей интерполяцией, также присутствует ручной режим, в котором можно зафиксировать все параметры, кроме диафрагмы.
И, наконец, нужно подогнать цвета и яркость картинки с зеркалки так, чтобы она выглядела так же, как фото с телефона. Надо понимать, что после всего этого есть еще один черный ящик, который преобразует данные с матрицы камеры телефона в картинку.
К сожалению получить абсолютно одинаковые картинки не получится из-за разного размера матрицы, в результате чего кадр с телефона весь в фокусе, а на кадре с фотоаппарата в фокусе только часть цветка. В разных случаях это может быть как огромным преимуществом так и серьезным недостатком. Например в репортажной и портретной съемке это позволяет выделить главный объект. А в пейзажной и макро — наоборот мешает. В телефонах есть програмная эмуляция размытия, чтобы уменьшить глубину резкости, а в последних моделях зеркалок есть поддержка технологии «focus stacking», которая делает несколько кадров с разной фокусировкой и потом склеивает их в одно изображение. Так что предлагаю этот факт не считать ни преимуществом ни недостатком зеркальных фотоаппаратов.
Ресайз (телефон — слева):
Я считаю получилось достаточно похоже.
Посмотрим на кроп, сначала часть с контрастными пятнами и резкими линиями (телефон опять слева, лучше смотреть на нижнюю правую четверть изображения, так как она в фокусе):
Здесь в-целом все хорошо и там и там. Обратите внимание на резкость линий, Лайтрум получше обработал края пятен на листе, но картинка с телефона тоже выглядит очень достойно.
Теперь полутона (опять таки телефон — слева, но здесь предлагаю обратить внимание на чистоту цвета и градиенты):
Вот оно — самое слабое место снимков с большим количеством шумодава и увеличения резкости. Снимки с такими участками выглядят неплохо разве что в инстаграме. При просмотре в полноэкранном режиме на компьютере или планшете это уже бросается в глаза. И это еще самые легкие условия. Что же будет, когда света мало?
Вторая часть, сложные условия: 2 люстры с теплыми энергосберегающими лампами. Параметры съемки: ISO1600, выдержка 1/30, диафрагма 1/2.6 (1/2.8 на Canon 6D). В лайтруме поставил Temp 2920, Tint -3, Exposure -1.87, Contrast +13.
Проверим, достаточно ли одинаково выглядят фотографии?
Опять, сначала посмотрим контрастный участок изображения:
Слева шумодав был настолько сильный, что подпортил края пятен. То есть это уже не тот лист цветка, который был на самом деле, а его интерпретация. Края пятен довольно сильно сместились. Справа же изображение по-крайней мере честное. Небольшой шум, конечно, присутствует.
Слева осталась одна мазня а шум так и не удалось убрать. Справа же все неплохо.
Ладно, получается, что с телефона в условиях недостаточной освещенности картинки годятся только для инстраграма, но ведь и фото с зеркалки неидеальное. ISO1600 по современным меркам практически начало диапазона. Попробуем как в анекдоте про гонку мерседеса и запорожца «а теперь вторая». Уберем шум в лайтруме. В предыдущим настройкам добавим Noise reduction->Luminance 50 и Sharpening 50.
Лайтрум очень неплохо справился с небольшим шумом, и, если не смотреть на эффект масляных красок, который присутствует на кадрах с телефона даже на ISO100, то ясно, что можно снимать в еще более темных местах, вытягивать тени на излишне контрастных снимках, увеличивать экспозицию на снимках, где автоматика почему-то не сработала должным образом. Да и еще можно сделать много всего, при этом потенциал снимков с телефоном в том виде, в котором они выдаются пользователю, исчерпан.
Возможно возникнут вопросы, откуда такая большая коррекция экспозиции в лайтруме? Почти на 2 стопа, это же можно было ISO400 поставить. Я просто хотел поставить одинаковые параметры съемки. Почему-то телефон выдавал недоэкспонированные кадры, если я ставил ISO400 и ISO800. Если сделать все правильно, фото с зеркалки будет еще лучше.
Встроенные камеры телефонов никогда не догонят фотоаппараты. Зеркалки, беззеркалки или что-то еще, что появится в будущем будет всегда на 3 шага впереди, потому что именно они — источник всех инноваций в фотосъемке.
UPD:
Много вопросов вызвал участок фото не в фокусе и не все заметили эффект акварели, так что еще небольшое сравнение:
Телефон:
ISO 1794, выдержка 1/20, диафрагма 1/2.0, широкоугольная камера, съемка в raw
В лайтруме все параметры по-умолчанию, Noise Reduction и Color и Luminance по 0
Фотоаппарат:
ISO 2000, выдержка 1/20, диафрагма 1/2.0, 50мм, съемка в raw
В лайтруме Exposure — -1.87, Shadows +30, Whites -33, Blacks +15, Saturation -3, Noise Reduction и Color и Luminance по 0
ресайз:
кроп:
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
Мне в почте приходит немало вопросов начинающих любителей фотографии, и я решил, что уже пора сделать небольшую серию статей из серии "Фотографии для чайников", в которых предполагается дать объяснения различным фотографическим терминам, рассказать о том, как подбирать себе фотоаппарат под любительские задачи, ну и обязательно будет несколько статей о работе с программой Adobe Lightroom, ибо обработка сделанных снимков не менее важна, чем сам процесс фотографирования.
В данной статье мы поговорим о таком важном параметре, как размер матрицы фотоаппарата, и раскроем завесу тайны над загадочным термином "кроп-фактор".
Продавцы в магазинах и маркетологи обычно любят оперировать количеством мегапикселей у камеры, и их послушать - так какая-нибудь "цифромыльница" с 20 мегапикселями значительно круче зеркалки с 16 мегапикселями. А это вовсе не так. Потому что, кроме всего прочего, в камерах очень важен физический размер матрицы (сенсора), а не только мегапиксели.
Вот в разговорах о фотокамерах продвинутых фотолюбителей и профессионалов часто приходится слышать фразы из серии: "Да у нее же матрица маленькая", "Да там же пятый кроп", "Что можно снять на такую матрицу?", "Full frame - наше все".
Что за матрица такая?
Матрица (светочувствительная матрица, сенсор, фотодатчик) - это микросхема, состоящая из фотодиодов, являющаяся важнейшей частью цифровой фотокамеры.
Проще говоря, матрица - это аналог фотопленки. В пленочных фотоаппаратах изображение через объектив попадало на фотопленку и хранилось на ней, а в цифровых фотоаппаратах изображение через объектив попадает на матрицу, формируется там, но хранится уже на карте памяти или во встроенной памяти камеры.
Так называемая полная матрица (Full Frame) имеет размер, приблизительно равный размеру кадра 35-миллиметровой пленки, на которую производилась съемка в пленочных аппаратах.
Полная матрица дорога в производстве (там высок процент брака), фотоаппараты с ней, как правило, имеют немаленькие размеры, солидный вес и в любом случае стоят дорого, в результате чего камеры с полной матрицей используют в основном только профессионалы. Ну или продвинутые любители с хорошими заработками, для которых термин Full Frame является сакральным.
Чтобы уменьшить стоимость, размер и вес камер, производители додумались делать матрицу меньших размеров - обрезать ее. Английское слово crop и означает - "обрезать". Кроп-фактор - число, показывающее, во сколько раз данную матрицу обрезали по отношению к полной матрице (Full Frame).
Кроп-фактор 1,5 или 1,6 (самый популярный вариант в любительских зеркалках) означает, что матрица тут уменьшена в 1,5 или 1,6 раза по сравнению с полноформатной.
В продвинутых беззеркальных камерах, которые сейчас активно теснят любительские зеркалки, нередко устанавливается матрица с кроп-фактором 2 - то есть она в два раза меньше полноформатной матрицы. Вот она в сравнении с предыдущими двумя.
В дешевых цифровых "мыльницах" вроде Canon Powershot A1300 устанавливается матрица с кропом что-то вроде 5,62 - вот так это выглядит в сравнении.
Ну и в современных смартфонах сейчас ставят матрицы с кроп-фактором в районе 7,1 - например, в iPhone 5S именно такая установлена. Вот она в масштабе сравнений.
Теперь вопрос: какую все-таки матрицу предпочесть? Нужно ли сразу стремиться к Full Frame, чтобы на нее ежедневно молиться?
С одной стороны, чем больше сенсор, тем лучше качество получаемой фотографии. Конечно, тут играют и многие другие факторы, прежде всего объектив, но просто чисто физически: чем больше матрица, тем лучше качество.
(Кстати, существуют так называемые среднеформатные камеры с сенсорами от 40 мм по ширине и больше, но они уже только для профессионалов и стоят, как хорошие автомобили.)
В чем проявляется это "лучше качество"? В детализации, резкости, четкости, в качестве получаемого отпечатка: если снимок нужно будет использовать в полиграфии, то там полный формат матрицы практически обязателен, чтобы как можно меньше проиграть в качестве при заметном увеличении во время печати.
Кроме того, чем больше исходное изображение, тем проще его кадрировать: то есть вырезать из него кусок кадра и при этом получать приемлемое качество.
Также чем больше матрица, тем лучше камера снимает в плохих условиях освещения: у большой матрицы при высоких значениях светочувствительности значительно меньше проявляется так называемый "шум" (это точки на изображении - как зерно на старых черно-белых фотографиях, снятых на высокочувствительную пленку).
С другой стороны, полный формат, как мы уже говорили, ведет к повышение размеров камеры, увеличению веса и всегда - к высокой цене. И если вы - фотолюбитель, то зачем вам тратить большие деньги и таскать с собой тяжеленную камеру, если вы не очень представляете, что вам это вообще дает?
В результате камеру (и сенсор) нужно подбирать под свои задачи и свой кошелек. Для начинающих вполне подойдет недорогая "мыльница" с кропом 5,7. Продвинутым любителям, которые уже что-то понимают в фотографии и знают, какие возможности им предоставляют те или иные камеры, лучше ориентироваться или на хорошие беззеркалки с кропом 2 - 1,5, или на любительские зеркальные камеры с кропом 1,5 - 1,6, тем более что такие зеркалки сейчас выпускаются компактные и легкие.
Компания Sharp представила флагманский смартфон Aquos R6. В нем самое интересное - аж дюймовый фотосенсор, самый большой подэкранный сканер отпечатка и очень особенный дисплей. У которого они, кстати, заметно скруглили края - и до Sharp дошла эта зараза.
Практически всю фронтальную панель Sharp Aquos R6 занимает загнутый по бокам 6,6-дюймовый OLED-экран, выполненный по фирменной технологии IGZO. Матрица с 10-битной глубиной цвета и разрешением 2730х1260 пикселей может регулировать частоту своего обновления от 1 Гц до внушительных 240 Гц, а пиковое значение яркости составляет 2000 нит. Для сравнения, у Samsung Galaxy S21 Ultra этот показатель ниже — 1500 нит. Кроме того, экран новинки поддерживает технологии Dolby Vision и HDR.
Ещё одной особенностью гаджета стал самый большой в индустрии подэкранный ультразвуковой сканер отпечатков пальцев Qualcomm 3D Sonic Max. В сравнении с моделью Aquos Zero 2 его скорость срабатывания выросла вдвое, а площадь — в 11 раз. Для большей безопасности датчик поддерживает одновременное распознавание сразу двух пальцев.
Вопреки современным трендам, у Aquos R6 только одна тыльная камера. Это модуль с разрешением 20,2 Мп на базе гигантского по меркам смартфонов 1-дюймового сенсора с 7-линзовым объективом и диафрагмой f/1.9. Она способна снимать в сверхширокоугольном режиме (эквивалент фокусного расстояния 19 мм), обычном широкоугольном (24 мм) и с двукратным приближением (152 мм). Камера также оснащена датчиком лазерного автофокуса и ToF-модулем. Разрешение сенсора фронталки составляет 12,6 Мп.
В качестве аппаратной платформы смартфон использует флагманский процессор Snapdragon 888 при поддержке 12 ГБ оперативной памяти LPDDR5 и накопителя UFS 3.1 на 128 ГБ. Расширить встроенное хранилище можно до 1 ТБ посредством карты microSD. За автономность новинки отвечает аккумулятор ёмкостью 5000 мАч. В числе других особенностей устройства — чип NFC и корпус с защитой от воды и пыли по стандарту IP65/68. (Отсюда.)
Этот смартфон, возможно, даже не будет продаваться в Европе, но тут интересен сам факт засовывания дюймового сенсора. Но не очень понятно, как они реализовали с одним сенсором сверхширик, ширик и двукратный зум. Это значит, что там стоит объектив на 19 мм фокусного, а под 24 мм и 152 мм идет обрезка. Что-то есть у меня сомнения по поводу получаемого таким образом качества, но это нужно все проверять.
Читайте также: