Размер матрицы и грипп
В последнее время всё чаще и чаще мы сталкиваемся с тем, что приходится вступать в дискуссии по поводу зависимости глубины резкости от размера матрицы (или плёнки, ну или любого другого светочувствительного материала). Буквально на днях, когда в очередной раз подобные споры возникли, мы решили, что пора писать заметку.
! Обратите внимание на то, что заметка рассчитана на людей, уже имеющих некое представление о глубине резкости!
Сколько получается? Метр, два, десять? А теперь посмотрите на эту же фотографию, но только уже в увеличенном варианте.
Вы видите здесь резкие детали? Нет, а значит и глубина резкости в данном случае равна нулю (просто по определению, нет резкости - значит нет и глубины резкости). Так в каком же случае мы были правы, какова же реальная глубина резкости на этой фотографии? Дело в том, что мы правы в обоих случаях, потому что она зависит (кроме всего прочего) и от размера фотографии, на которую мы смотрим. Даже резкая фотография при большом увеличении станет мутной. Теперь попробуем отойти подальше от экрана и что мы видим? Фотография стала выглядеть более резкой, значит глубина резкости ещё зависит и от расстояния, с которого мы рассматриваем снимок. Ну и последний эксперимент – возьмите идеально резкую фотографию и попросите посмотреть на неё плохо видящего человека без очков. Результат очевиден. Получается, что глубина резкости зависит ещё и от остроты зрения.
Если мы слегка разрушили ваши устоявшиеся представления о глубине резкости и вам не хочется нам верить, то давайте зайдём к этой проблеме с другой стороны и покажем влияние человеческого фактора на данный параметр. Что делает идеальный объектив? Он собирает лучи, исходящие из точки пространства предметов, в соответствующую точку пространства изображений (на светочувствительном слое). По сути, резкой окажется только одна эта точка, а точки, находящиеся ближе или дальше неё, будут не резким, то есть превратятся в нерезкие кружки (их так и называют "кружок нерезкости" или "диск нерезкости").
Таким образом, глубина резкости должна была бы стремиться к нулю при любых условиях, но лишь в том случае, если бы человеческий глаз был идеально зорок. Из-за несовершенства глаза, до какой-то степени мы не можем отличить размазанную точку от резкой точки, вот и получается, что глубина резкости из нулевой превращается в очень даже не нулевую (это вообще ключевой момент при осознании такого понятия как "глубина резкости", советуем внимательно отнестись к нему). Нерезкие кружки, конечно же, будут пропорционально увеличиваться, если мы увеличиваем фотографию, а чем больше кружки нерезкости, тем легче глазу их увидеть и тем меньшее пространство на снимке будет нам казаться резким. Запомним этот вывод.
Вернёмся к объективу. Тут следует понять простую вещь – объективу всё равно, какая матрица стоит в камере, его задача – проецировать изображение на какую-либо поверхность. Попробуйте спроецировать объективом изображение на простую бумагу. У вас получится некоторый круг с изображением, в который вы можете вставить любой светочувствительный элемент для того, чтобы зафиксировать это изображение. Вы можете, например, вставить туда крохотную матрицу от мыльницы или крупноформатную плёнку 10 на 15 см (если объектив будет способен спроецировать такой большой круг; а такие есть, поверьте).
Вернёмся к нашим двум матрицам (мыльница против 10 на 15 см). Для сравнения снимков нужно привести их к одному размеру, например к "10 на 15 см". Не сложно догадаться, что фотографию с большой матрицы вообще не придётся увеличивать (кружки нерезкости останутся неизменными), в то время как фотографию с крохотной матрицы мы увеличим, а значит пропорционально увеличатся и кружки нерезкости, следовательно глубина резкости уменьшится (вспоминаем пример с увеличением снимка в начале статьи).
Отсюда следует вывод, что чем больше размер матрицы, тем больше глубина резкости (при условии, что мы приводим изображения к одному размеру).
Но есть всё же на некоторых "мыльницах" и относительно длиннофокусные объективы (70 мм, 100мм и так далее), как дела обстоят с ними, спросите вы? Представьте, что вы снимаете человека на расстоянии 3 метров на объектив 100 мм на диафрагму 2.8. Если вы поставите такой объектив на среднеформатную камеру, то сможете сделать портрет в три четверти роста с приятным размытием заднего фона. Если поставите его же на мыльницу с маленькой матрицей, то в кадр влезет только глаз (грубо говоря), размытие фона останется таким же как раньше, но сравнить эти размытия на таких разных картинках будет очень сложно. Чтобы добиться такого же заполнения кадра объектом съёмки придётся отойти подальше, но мы же знаем, что с увеличением расстояния увеличится и глубина резкости. Да, вот такая неприятность.
Надеемся, что заметка была полезна. Спасибо за то, что читаете нас!
Матрица представляет собой пластину, состоящую их фотодатчиков (пикселей). В зависимости от количества света, попадающего на пиксели, они генерируют сигнал определенной мощности. Зависимость здесь прямая: больше света – сильнее сигнал. Именно от количества этих фотодатчиков зависит размер будущей фотографии, уровень детализации изображения и наличие на картинке шумов.
CMOS матрица фотоаппарата Canon EOS1000D
Увеличить количество фотодатчиков можно двумя разными способами: путем увеличения матрицы или же уменьшения площади самих датчиков. Первый метод (дорогой) приводит к реальному улучшению характеристик матрицы, а второй (дешевый) – позволяет поместить на неизменной площади пластины большее количество точек. Нетрудно догадаться, какой путь для себя выбирают производители массовой фототехники.
Самые маленькие матрицы обозначаются как 1/3.2?. Физический размер их равен 3,4х4,5 миллиметров, соотношение сторон – 4:3. Используются такие матрицы в недорогих фотоаппаратах.
Матрицы с аналогичным соотношением сторон, но несколько большего размера (4х5,4 мм) маркируются как 1 / 2.7?.
1/2,5? – обозначение пластины размером 4,3х5,8 миллиметров. Эти матрицы являются самыми распространенными в камерах любительского уровня с несменной оптикой.
Матрицы 1/1,8? характеризуются геометрическими размерами 5,3х7,2 мм; 2 / 3? – 6,6х8,8 мм; 4 / 3? – 18х13,5 мм. Соотношение сторон у всех этих фотопластин составляет 4:3.
Стороны более профессиональных матриц соотносятся между собой как 3:2. Встречаются они в зеркальных цифровых камерах среднего ценового диапазона. Размер DX и APS-C матриц – 24х18 миллиметров.
Самые дорогие фотоаппараты оснащаются полнокадровыми или среднеформатными матрицами, габариты которых составляют 36х24 и 60х45 миллиметров соответственно.
Как уже отмечалось выше, размер матрицы оказывает влияние на несколько ключевых величин: габариты камеры, наличие шумов и ГРИП. В первом случае всё очевидно: чем больше матрица, тем больше размер фотоаппарата, больше его вес и выше стоимость.
Наличие на изображении цифровых шумов определяется, кроме размера матрицы, еще настройками камеры (повышением резкости, функцией шуподавления). Рассматривать показатель шума как отдельный показатель было бы неправильно, потому что передача его идет параллельно с основным световым сигналом на фотодатчики. Характеризовать эту величину можно только в соотношении силы сигнала к шумам.
Кроме размера, матрицы различаются также по типам, наиболее распространенными из которых являются следующие три:
1) CCD-, или ПЗС-матрицы. Изначально целью изобретения этой технологии было использование ее при создании запоминающих устройств. Но способность ПЗС-матрицы получать определенный заряд в результате фотоэлектрического эффекта изменила ее основной функционал. На основе CCD работают камеры фирмы Sony и еще нескольких крупных производителей.
2) CMOS-, или КМОП-матрицы. Главной особенностью CMOS является пониженное энергопотребление, которое достигается за счет использования транзисторов. Такие матрицы используются, в основном, в тех устройствах, для которых уровень потребления электроэнергии является критичным фактором (в кадбкуляторах, например, или электронных часах).
Стоит отметить, что отличия между типами матриц принципиальны только в отношении процесса их производства. Человеческому же глазу разница между ними невидна. Поэтому тип используемой матрицы должен восприниматься фотографами в качестве дополнительной информации, и не более того.
Источник: Фотокомок.ру – изучаем основы фотографии (при копировании или цитировании активная ссылка обязательна)
Что имел в виду Учитель? Разве ГРИП от кроп-фактора не зависит? У Афанаса смотрел, но так и не понял, т.к. у него в статье само понятие резкости не рассмотрено. Так от чего же резкость непосредственно (физически) зависит, и как на эти параметры оказывает влияние кроп-фактор?
| Crop 1,6х / 12 мп | Full Frame / 12 мп | |
| Фокусное расстояние | 50 мм | 80 мм |
| Эквивалентное ФР | 80 мм | 80 мм |
| Угол обзора | 30°10' | 30°10' |
| Размер пиксела | 5,3 µm | 8,48 µm |
| DLA | f/9 | f/14,3 |
| Диафрагма | f/10 | f/16 |
| ГРИП (фокусировка на 5м) | 2,69 м | 2,69 м |
1) Чтобы получить одинаковую картинку для Сrop и Full Frame, возьмём объективы с ФР 50 и 80мм соответственно.
2) Зажимаем диафрагму, пока не начнёт серьёзно падать качество. Тут я ориентируюсь на дифракционное ограничение диафрагмы (DLA) (подробнее читайте третью часть моей статьи, про дифракцию).
3) У кропа, дифракционное ограничение диафрагмы тут наступает значительно раньше, нежели у полного формата (f/9 и f/14,3 соответственно).
4) Теперь я вбиваю данные в калькулятор ГРИП (у себя дома, специально для этой статьи, я создал особую версию этого калькулятора ГРИП, с нужными мне "гипотетическими камерами" и диафрагмами). Результаты не могут не радовать! Выходит, что нет никакой разницы между кропом и полным форматом в таких условиях. Можно было-бы даже посчитать максимальный предел разрешения на таких диафрагмах, фокусных расстояниях и форматах кадра, и это число тоже будет одинаковым! В общем, при максимальных диафрагмах сама физика уравнивает возможности этих камер :)
Можно ли обмануть физику?
- Стоит ли использовать камеру с бо́льшим размером пикселей, ведь это позволит сильнее закрыть диафрагму?
- Никакого смысла. Если использовать камеру с с бо́льшим размером пикселей на том-же формате, то у нас банально упадёт разрешение (количество мегапикселей). Того-же эффекта можно достичь и не меняя камеры, если просто сильнее зажать диафрагму, закрыв глаза на дифракцию.
Если увеличивать размер пикселей не уменьшая их числа, то у нас увеличится и размер матрицы, и вновь придётся закрывать диафрагму для достижения необходимой ГРИП. А тогда дифракция поставит всё на свои места.
- Повысится ли качество, если увеличить количество мегапикселей на матрице?
- Нет, мы ведь уже упёрлись в теоретический предел разрешения. К сожалению, сильно лучше картинка не станет, ведь разрешение ограничивается не матрицей, а дифракционным ограничением диафрагмы.
- А если увеличить количество мегапикселей, но взять объектив с ме́ньшим ФР, а потом кадрировать?
- По сути, мы именно это только что делали рассматривая кроп 1,6. И не важно, будем ли мы кадрировать сами, или производитель изначально положит "кроп" в нашу камеру, ничего не изменится.
- А что если снимать одним и тем же объективом, а чтобы кадры были похожи, просто изменить расстояние до объекта (отойти подальше)?
- В таком случае мы получим фотографию с другой перспективой, т.е. это будет уже немного другой снимок. Что касается ГРИП, то Crop здесь не только не выиграет, но и проиграет! И вот это, как раз, очень интересно. Давайте рассмотрим ситуацию подробнее.
Часто слышал мнение, что для увеличения ГРИП можно сделать кадр с бо́льшего расстояния, и потом скадрировать. Так вот, цифры говорят обратное. Гораздо лучше закрыть диафрагму, но не кадрировать. Пожалуй, это самый интересный вовод из всей статьи :).
Спорные моменты. Это важно
Дополнительные бонусы
Небольшие преимущества оказываются на стороне полного формата. Во-первых, закрывая сильнее диафрагму мы, быть может немного, но всё-таки улучшаем качество картинки (если не считать дифракцию, которую мы тут учитываем отдельно). В результате, картинка стремится к идеалу по всей своей площади, а за счёт большей площади матрицы на полном формате требования к резкости объектива в 1,6 раз меньше, чем на кропе (хотя на кропе в кадр не попадают углы).
Во-вторых, при избытке света плюс в том, что большая матрица, как правило, шумит меньше (при равном колечестве пикселей). Помимо всего прочего тут начинает играть увеличение для печати. Если мы хотим напечатать фотографию 36*24 см, изображение с полного формата придётся увеличить в 10 раз, а с 1,6 кропа - в 16!
Вывод
ps. А вообще малая ГРИП это круто! :)
Читайте также:
- Когда вирус какие симптомы
- Вирус папилломы человека на лобке
- Инфекция общая характеристика вирусные инфекции
- Гаджеты погода без вирусов
- Все болеют странным вирусом