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.
Katra šūna bez fotojutīgā elementa sastāv arī vēl no 2 vai 3 vadības tranzistoriem:
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.
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):
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.
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 2[sup]2[/sup]=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.
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
