Fotolietas: CMOS matricas un bilžu kvalitāte

[samurajs]

[imgl]https://notepad.lv/userpix/28_714pxmatrixw_1.jpg[/imgl]Š ajā rakstiņā mēs iepazīsimies ar digitālās kameras galveno attēlveidojošo elementu – CMOS matricu, un uzzināsim dažas praktiskas lietas, kuras varētu palīdzēt fotografēšanā un pareizā fotoaparāta izvēlē. Bez šaubām, vislabākās bildes mums vienmēr sanāks ar profesionālo tehniku (spoguļkameru). Bet tā kā pēdējās ir dārgas, un ne vienmēr visur līdz paņemamas – diezgan normālus rezultātus parasti var iegūt arī ar lēto ziepjtrauku. Tāpēc uzzināsim, kas un kā pareizi jādara. Literatūrā var atrast visu sīki un smalki, bet šeit centīšos pasniegt tikai galveno viegli uztveramā formā.

Vispārīgā veidā CMOS attēlveidojošā matrica ir gaismjutīga mikroshēma (titulattēlā), kas sastāv no tik šūnām, cik pikseļu tanī ir, reizinātām ar 3 (pamatkrāsu skaits). Praksē mūsdienu kamerās lieto Baijera krāsu filtru, kurā “zaļo” elementu ir divreiz vairāk, tātad elementāro fotošūnu sanāk pat 4 reizes vairāk.

[img]https://notepad.lv/userpix/28_bild1_1.jpg[/img]

Katra šūna bez fotojutīgā elementa sastāv arī vēl no 2 vai 3 vadības tranzistoriem:

[img]https://notepad.lv/userpix/28_563pxaps_pd_pixel_schematicsvg_1.png[/img]

Un šeit nu sākas pirmā problēma: CMOS sensora izmēri mērāmi milimetros, bet pikseļu skaits miljonos, un to izmēri kompaktkamerās nepārsniedz dažus mikronus (parasti ir ap 0,005 – 0,008 mm). Tā jau gaismas kvantu skaits, kuri nokļūst uz katru šūnu, ir neliels, bet te vēl vietu aizņem vadības tranzistori. Izeja tika atrasta, novietojot fotosensora priekšā mikrolēcu matricu, kura fokusē gaismu tieši uz konkrēto jutīgo elementu, un papildus vēl atfiltrē infrasarkano starojumu.

[img]https://notepad.lv/userpix/28_camerasensor1_1.jpg[/img]

Otrā problēma un tā ir viena no nopietnākajām digitālajā fototehnikā vispār – trokšņi. Pusvadītāju materiālus nav iespējams izgatavot absolūti ideālus; noteikti kādam nekontrolētam elektronam izdosies pārlēkt tranzistora vai diodes p-n pārejai, un radīt haotisku traucējumu. Jo lielāks pastiprinājums ķēdē, jo vairāk tiks pastiprināts šis troksnis, un jo vairāk tas būs jūtams.

Iztaisām eksperimentu – ieslēdzam skaņas pastiprinātāju bez signāla klusā telpā. Ko dara skandas? Nedaudz šņāc – tie arī ir trokšņi. Tieši tas pats notiek arī fotokamerā (fotografēts pilnīgā tumsā):

[img]https://notepad.lv/userpix/28_p1195859_1.jpg[/img]

Attēla pastiprinājums un ISO vērtība

Mēs apskatījām fotosensora trokšņus, bet katrā kamerā vēl ir arī signāla pastiprinātājs, kurš nepieciešams, fotografējot sliktos gaismas apstākļos. Arī tas vēl pievieno bildītei savus trokšņus. Pastiprinātāja darbība tiek raksturota ar jutību ISO, kurai ir standarta vērtības 64, 100, 200, utt. “Ziepjtraukiem” maksimālais ISO vairumā gadījumu nepārsniedz 1600, bet profesionālajai tehnikai var būt 6400 un vairāk.

ISO vērtības ir stingri standartizētas: ja fotogrāfs ar Canon kameru fotografējis mākoņus saulrietā ar ekvivalento fokusa attālumu 50 mm un parametriem ISO=200, f/2,8, 1/250s, tad ar Sony kameru un šādiem parametriem būtu jāsanāk tādai pat bildei.

Katram fotoaparāta lietotājam vajadzētu noskaidrot maksimālo ISO, ar kuru viņa kamera vēl dod normālas bildes, un censties nekad to napārsniegt. Jaunajiem “ziepīšiem” tas varētu būt ap 200-400, vecākiem modeļiem parasti ne vairāk par 100. Nākamā attēlu sērija fotografēta vakara krēslā ar ISO= 64, 100, 200, 400, 800, 1600. Ekspozīcijas laiki attiecīgi 1/3s – 1/40s.

[img]https://content5-foto.inbox.lv/albums120078756/modjo/03-12-2008/P1135849-1.jpg[/img]

[img]https://content5-foto.inbox.lv/albums120078757/modjo/03-12-2008/P1135850-1.jpg[/img]

[img]https://notepad.lv/userpix/28_p11358511_1.jpg[/img]

[img]https://content5-foto.inbox.lv/albums120078763/modjo/03-12-2008/P1135852-2.jpg[/img]

[img]https://content5-foto.inbox.lv/albums120078765/modjo/03-12-2008/P1135853-1.jpg[/img]

[img]https://content5-foto.inbox.lv/albums120078767/modjo/03-12-2008/P1135854-1.jpg[/img]

Š eit nu redzam, ka normālas bildes sanākušas ar ISO līdz 200. Ar 400 vēl varēs digitāli iztīrīt, bet ar 800 un 1600 var droši mest laukā. Daudzām jaunajām kompaktkamerām un gandrīz visiem mūsdienu mobilajiem telefoniem ir iebūvēts attēla pēcapstrādes algoritms trokšņu samazināšanai, bet tā darbība bieži ir neapmierinoša, attēlu kropļojoša. Vislabāk bildes tīrīt “ar rokām”, lietojot datorprogrammu Neat Image, kuras bāzes versija ir bezmaksas.

Kādu fotoaparātu izvēlēties?

Sen pierādīts, ka noteicošais faktors fotokameras trokšņošanas ziņā ir tikai un vienīgi CMOS matricas ģeometriskais izmērs. Jo lielāka matrica, jo labāka bilde. Tam ir elementārs skaidrojums: ja matrica ir 2 reizes lielāka, tad tikpat lielāks ir katrs pikselis, un uz to nokļūst 2²=4 reizes vairāk gaismas kvantu. Līdz ar to vajag daudz mazāku fotostrāvas pastiprinājumu, kā arī trokšņi daudz labāk maskējas ar derīgo signālu.

Nākamajā tabulā redzams, kāda izmēra matricas visvairāk tiek ražotas. Kreisajā pusē redzamās domātas spoguļkamerām (4/3 – Olympus standarts), zilā krāsā – kompaktkamerām.

[img]https://notepad.lv/userpix/28_dc_sensorssizes_1.jpg[/img]

Loģiski, ka jācenšas nopirkt kameru ar maksimāli lielu matricu (parasti specifikācijās to uzrāda). Bet kur ir āķis? Lielāka matrica būs dārgāka, bet pats galvenais – kamera kļūs biezāka un iegūs klucīša formu, kas kompaktkamerai ir pavisam nevēlami. Tas izskaidrojams ar to, ka lielākai matricai būs lielāks fokusa attālums, resp. objektīvam jābūt vairāk attālinātam.

Īsais kopsavilkums

Lai iegūtu maksimālo derīgo bilžu procentu, katram “ziepjtrauka” īpašniekam vispirms vajadzētu atteikties no pilnīgās automātikas (“A” režīms), un lietot pusautomātiku “P”, kur iespējams iestatīt fiksētu ISO. Vislabāk likt to fiksētu uz 100. Fotografējot tumsā – tad var būt nepieciešams statīvs, bet vismaz bildes sanāks. Bez tam “P” režīmā pieejamas vēl dažas noderīgas iespējas, par kurām nākamreiz.

Varu apgalvot no personīgās pieredzes – kopš esmu pilnībā atteicies no visiem iepriekšprogrammētajiem režīmiem, dažādu nepatīkamo pārsteigumu ir kļuvis daudz, daudz mazāk.

Vēl tāda lieta: vai kameras megapikseļu skaits ietekmē bildes kvalitāti? Nē, nekādā gadījumā neietekmē. Bet jāņem vērā, ka, ja būs nepieciešama jebkura pēcapstrāde, bildei ar augstāku izšķirtspēju to varēs veikt ievērojami precīzāk un kvalitatīvāk.

Lasīt vairāk:

Digitālās kameras

Baijera filtrs

CMOS sensori

Trokšņu samazināšana

[RicoPico]

Paldies, paldies, paldies!!!! :woot:

[elvisburdajs]

Ļoti īsi un vienkārši. 🙂

btw, Manam jaunajam ziepjutraukam maksimālais ISO ir 3200 (Sony dsc-w290). 😀

[TrakaisKursis]

pieseivoju, un atgriezīšos pie šī raksta, kad sev pirkšu jauno kameru 😉 labs, paldies!

[dogz]

Rakstiņš ir labs.

Prieks par matricu un tās īpašību ietekmes uz attēla veidošanu aprakstu.

Tikai būtu bijis labi, ja netiktu norādīts, ka ‘spoguļkamera’ ir īsais ceļš uz kvalitatīvu attēlu. Tā nav. Attēlu veido divas svarīgas komonentes (ja neskaita fotogrāfu), un tās ir – OBJEKTĪVS un MATRICA! Veids, kā tiek iegūts starpattēls iekadrēšanas vajadzībām nekādi neietekmē attēla fiziskās īpašības. Protams, ir zināma sakarība – izgatavotājs, kas var atļauties izveidot spoguļkameru, parasti var atļauties arī fotoaparātā iebūvēt kvalitatīvu objektīvu, matricu un programatūru, kas apstrādā no matricas iegūto informāciju.

[RicoPico]

No vienas puses Notepadā varētu izveidot jaunu sadaļu- Fotolietas, taču no otras- būs grūti atrast tēmu par kuru rakstīt, kura jau nebūtu apskatīta iekš Fotoblog.lv sadaļā Fotoskola. Savukārt no trešās puses- nav divu vienādu rakstu, ja vien tos nekopē. Konkrētajā rakstā izklāstītā informācija ir kā labs papildinājums kādam citam rakstam iekš Fotoblog.lv.

Rezumē- taisam jaunu sadaļu, un aktīvāk rakstam par fotolietām. Interesanti taču! 🙂 Fotoaparāts mājās ir gandrīz katram, un katrs vēlas uzņemt labākas bildes. Un lai uzņemtu labākas bildes, ir jāpazīst tehnika. Un ne tikai.

[dogz]

Patiesība varētu būt tāda, ka par ‘foto lietām’ ir jau sarakstīts pietiekami daudz mācību literatūras, lai tās izlasot varētu tikt sagatavots pietiekami lietpratīgs speciālists. Lai dabā esošu objektu (aizmirsīsim speciālos apstākļus, piem., elementārdaļiņu foto, foto netradicionālajās attēlu veidojošahās spektra daļās, u.t.t.), tātad lai dabā esošu objektu tehniski nevainojami iemūžinātu digitālajā vai analogajā attēlā, nav nepieciešamas pārmērīgi plašas zināšanas. Cita lieta ir filozofiskais rīcības pamats, kas tad arī rada LABÄ€KÄ€S BILDES. Tam gan varētu atvēlēt vietu, bet vai būs kāds, kas šo vietu spēj aizpildīt? Es labprāt palasītu kaut ko no tā.

[Nelabojams]

Labs rakstiņš. Konkretizēja dažas lietas, par kurām saskaņā ar manām fizikas zināšanām bija gan teorētisks priekšstats, bet kvantitatīvs funktieris nepietiekams.

[Scandal]

Raksts tīri tā neko! Bet domāju, ka bez tādām lietām, kā diafragma un slēdzis šeit nevar iztikt, jo saistībā ar ISO šīm divām lietām arī ir liela nozīme attēla kvalitātē, un attiecīgi ISO, slēdža ātrums un diafragmas atvērums nav bezgalīgi lielumi abējos virzienos, tāpēc viens otram ir pakārtoti, lai rastos līdzsvars un kaut kas saredzams!

[samurajs]

Es te vēl veselu fotoaparātu grupu izlaidu – t.s “superzoom” kameras. Tie kluči maksā 200+ Ls, parametri kā ziepjtraukiem, bet bildes prāvāko matricu dēļ tiem tomēr ir labākas. Bet tad gudrāk pielikt vēl mazliet naudiņas un nopirkt vislētāko spoguleni par 300 Ls Canon EOS 1000D (Kit).

https://www.canon.lv/products/about.asp?id=2333

Varbūt tai rakstelī mazliet idealizēju spoguļkameras, bet nav tādas, ar kuru sanāktu sliktas bildes 🙂

scandal: ekspozīcija un diafgrama ziepīšos parasti ir lielumi, kur tu netiec klāt 🙂 Ja var ar rociņām iestatīt, tad ir pavisam cita opera un cita teorija.

Jā, parametri ir saistīti pēc vienkāršas shēmas: 2x samazinot ISO – 2x palielinās ekspozīcijas laiks.

[RicoPico]

Atļaušos nepiekrist Samurajam. Es pirms mēneša paņēmu superzoom kameru pa 170 Ls (Sony Cyber-shot® Digital Camera H20/B, sensors: 1/2.3 type(7.79mm) Super HAD CCD ). Jauns modelis- augusta beigās tik iznācis. Tam gan diafragmas atvērumu var regulēt, gan ekspozīcikas laiku, gan slēdža ātrumu gan ISO, gan… Vārdsakot, no spogulenes aparāts atšķiras vien ar to, ka tā nav spoguļkamera, un nav manuālā zūma. Pat objektīvus mainīt ir iespēja (Telezoom un macro). Bildes sanāk lieliskas (pie attiecīgiem iestatījumiem Manual režīmā, jo Auto visu sabojā) un video var uzņemt Full HD režīmā pie 30 fps. Vārdsakot nenožēloju prirkumu, jo sākumā arī skatijos uz Canon EOS 1000D (Kit). Canonu nepaņēmu galvenokārt dēļ summas (naudas palika žēl), gan arī dēļ svara. Mans jaunais aparāts sver uz pusi mazāk nekā Canon EOS 1000D (Kit).

Turklāt palasot interneta vietnēs atsauksmes par manu kameru- nevar atrast neviena slikta vārda. Nu gandrīz. 🙂 Līdz ar ko labu “superzoom” kameru ir iespējams iegādāties zem 200 Ls.

[Scandal]

Savā dzīvē esmu lietojis daudzus ziepīšus, un visiem ir bijis iespējams kruķīt gan slēdža ātrumu, gan diafragmas atvērumu, gan ekspozīcijas kompensāciju! Vienīgais cik nu kuram šie parametri pielāgojami! Paša tagad ir Panasonic FZ38, kuram matrica nu nav liela (1/2.33), un attēlu kvalitāte ir gana laba priekš saimniecības un mākslas! Iepriekš bija Canon A530 (1/2.5) un kvalitāte arī laba, bet nav superzooms! Superzoomiem, tāpat kā visiem pārējiem ziepjiem, ir CCD matrica, kura ir dranķīgi maza! Varbūt retajam ziepim vai superzoomam ir lielāka matrica, bet tad ar♦ī tā neskaitās vairs kompaktkamera! Pats tagad skatos uz lietotu a230 vai d450!

RicoPico, kādu kameru paņēmi pa 170 ls ar maināmiem objektīviem? Fuji?

[RicoPico]

Sorry, nepieminēju pašu kameru- Sony Cyber-shot® Digital Camera H20/B, sensors: 1/2.3 type(7.79mm) Super HAD CCD

https://tinyurl.com/yfdrymf

[Scandal]

Manuprāt, Sony H20 nav tas pats veiksmīgākais pirkums. Labāks pēc parametriem un iespējām liekas Panasonic TZ7. Bet katram sava gaume.

[RicoPico]

Jā. Panasonic TZ7 arī nav slikta izvēle. Taču maksā tuc vairāk, un ja svars un kompaktums nav izšķirošais, tad tiešām jau labāk piemest vēl mazliet Ls un ņemt EOS 1000D kitu.

Š is ir ļoti izsmeļošs apskats, kurā salīdzinātas abas augstāk minētās kameras (Sony H20 un Panasonic TZ7/ZS1):

https://www.dpreview.com/reviews/Q209grouplongzoom/

[Scandal]

Nu runājot par kompaktuma ziedošanu, tad man īsti negribas ziedot kompaktumu 1000D kitam, jo gribas nedaudz vairāk no kameras ne tikai knipsēt. Labāk patīk 450D, jo lielāks ekrāns, var uzņemt video, labāka matrica! Vēl ļoti patīk Nikon D5000 modelis!

[RicoPico]

Nu Tu arī salīdzināji… Protams, ka labāk ir ņemt “Canon 1D Mark IV” ar “EF 70-200mm” stobru, nevis kaut kādu “kompakto superzūmu”. Nē nu godavārds sasmīdināji. 😀

[Scandal]

Nesalīdzināju jau superzoomu ar SLRs. Runa gāja par EOS 1000D un EOS 450D, jeb tu domāji par manu FZ38? FZ38 jau ir salīdzinoši kompakts ar SLRs, jo nav garais stobrs un ir vieglāks, gabarītos mazāks.

[izredzētais]

seivoju pie grāmatzīmēm, thanks!

[samurajs]

A ziniet kāpēc man tie superzõõõõmi nepatīk? Tāpēc, ka tie ir prastas plastmaskas, bieži pat ļurīgas, rokā paņemot! Kvalitāte gadās bik augstāka par lēto ziepi, bet tikai nedaudz, un ne vienmēr. Vispār tas ir kaut kas ne cepts, ne vārīts. Kabatā neiebāzīsi, bet profesionālas bildes arī nesanāks. Ar lielām zoom vērtībām bez statīva arī nav ko darīt.

Spogulene ir smagāka tāpēc, ka tai solīds ( bieži arī metāla lējuma) korpuss – tā nav tehnika, ko pērk vienam-diviem gadiem. Arī pēc 10 gadiem būs lietojama. Un objektīvs ir kvalitatīvs, ar īstām, nevis koka lēcām.

Izsmeļoši “lētuča” Canon EOS 1000D testi 5 lapās ar lielu testbilžu galeriju – šeit.

[Autors]

Ieraksti