Раздел #2. Светочувствительный сенсор 2 page

Подведу промежуточные итоги. Чем шире динамический диапазон сенсора, тем более тёмные и более светлые области снимаемой сцены сенсор может запечатлеть. Динамический диапазон обусловливает второй критерий технического качества. Чем шире диапазон, тем более реалистичнее выглядит изображение снимаемой сцены. Характер распределения тонов на изображении отличается конечной плотностью и неравномерностью. Чем выше точность аналогово-цифрового преобразования, тем больше тонов может зафиксировать сенсор (для 1-ти битного преобразования – 4096 тонов, для 14-ти битного – 16 384 тона). Точность аналогово-цифрового преобразования обусловливает первый и третий критерии технического качества изображения. Бо´льшая часть из всего числа тонов приходится на светлые участки снимка. Поэтому лёгкая переэкспозиция приветствуется (на 1/3 – 1 EV). Недоэкспозиция с последующим осветлением изображения на этапе обработки может привести к видимому эффекту постеризации или, как минимум, к ухудшению технического качества изображения по третьему критерию.

Сделаю ещё одно замечание. Чем точнее Вы подбираете экспозицию на этапе съёмки, тем более качественное итоговое изображение Вы получаете. Опытный фотограф «попадает» в экспозицию так, что её не нужно корректировать на этапе обработки. Поэтому фотографии без дополнительных усилий и временных затрат получаются априори максимального технического качества, которое способен «выдать» светочувствительный сенсор.

Таким образом, если искусственно сузить тоновый диапазон снимаемой сцены и подобрать корректную экспозицию, снимая даже с фотоаппаратами начального уровня, Вы можете получить снимки высокого качества. Помимо предложенной выше теоретической базы, это утверждение подтверждается моей практикой, практикой моих учеников и коллег. Представьте, какими будут Ваши результаты, если, овладев мастерски управлением освещением и экспозицией, Вы возьмёте в руки фотоаппарат высшего класса.

Наконец, рассмотрю третий пункт.

Динамический диапазон – характеристика непостоянная. Его ширина зависит от интенсивности светового потока. Если фотонов изначально мало, то сенселю может быть сложно «посчитать» точно, сколько фотонов он «собрал». Однако, энергия фотонов, превращённая сенселем в электрическую энергию может быть усилена. То есть сенсель может различать потоки из 10-ти и 20-ти фотонов, соответственно, «присваивая» им различное напряжение, а не одинаковое – минимальное – как я показывал в примере в начале описания особенностей динамического диапазона. Другими словами, можно управлять «чувствительностью» сенселей и, соответственно, чувствительностью сенсора к свету. Чем выше чувствительность сенсора, тем меньше может быть интенсивность светового потока, преобразуемого сенсором в цифровое изображение. Однако, усиление электрических зарядов приводит к сужению динамического диапазона. Чем выше чувствительность сенсора к свету, тем уже его динамический диапазон.

Аналогичный процесс имеет место в зрительной системе человека. В сумерках мы различаем предметы, но разница между самыми тёмными и самыми светлыми областями наблюдаемой сцены значительно меньше (другими словами, контраст мал), чем если бы наблюдаемая сцена освещалась в достаточной степени.

На практике эту особенность следует применять так. Старайтесь фотографировать с таким значением чувствительности сенсора, при котором ширина динамического диапазона максимальна. Часто, это минимальное значение чувствительности.

О чувствительности сенсора к свету я подробнее расскажу далее. В завершение описания динамического диапазона покажу, что происходит, когда тоновый диапазон снимаемой сцены превышает динамический диапазон светочувствительного сенсора, и что в такой ситуации можно предпринять.

На практике любому фотографу приходится учитывать, что тоновый диапазон снимаемой сцены в большинстве съёмочных ситуаций шире динамического диапазона сенсора. Как это отражается на итоговом изображении? В виде появления цветовых и тоновых искажений (пятый критерий технического качества).

В областях фотографии, вышедших за пределы динамического диапазона сенсора, цвет равен либо «абсолютно» белому, либо «абсолютно» чёрному.

Первый случай называется «пересветом», второй – «завалом». На грамотно созданном изображении (с технической точки зрения) «пересветы» и «завалы» нежелательны. Потому что в природе Вы едва ли встретите абсолютно белый или абсолютно чёрный цвета. Другими словами, любая тень и любой блик обладают цветом. Но, как зрительная система человека, так и светочувствительный сенсор не могут различить яркий блик и глубокую тень, когда освещение слишком интенсивное или недостаточно интенсивное, соответственно. Подробнее о «пересветах» и «завалах» и контроле за ними я расскажу в восьмой части «основ».

Тоновый диапазон снимаемой сцены шире динамического диапазона сенсора. Что делать? Существуют четыре пути. 1) Осознанно снимать, как есть, 2) сузить тоновый диапазон снимаемой сцены, 3) расширить динамический диапазон сенсора, 4) снимать «экспозиционной вилкой» (брекетинг экспозиции), с целью создать цифровое изображение с широким тоновым диапазоном (на англ. High Dynamic Range – HDR). Подробнее о том, как реализовать первый, второй и четвёртый пути я расскажу в восьмой части. Здесь же остановлюсь на расширении динамического диапазона.

В большинстве современных цифровых фотоаппаратов реализована функция расширения динамического диапазона (например, в фотоаппаратах Nikon она называется Active D-Lighting, в фотоаппаратах Canon – Highlight Tone Priority, в фотоаппаратах Sony – Dynamic Range Optimization и т.д.). В некоторых моделях камер степень расширения можно регулировать. Функция хорошо справляется со своей задачей, позволяя улучшать техническое качество изображения по второму критерию. Однако, вспомните, сколько уровней светлоты может зафиксировать сенсор?

Когда динамический диапазон шире, то все тона распределяются по более длинному промежутку. В итоге градиенты изображаются менее плавными: техническое качество по третьему критерию понижается. Выбор за Вами. Если Вы хотите достичь максимальной плавности цветовых градиентов в бликах и тенях, то фотографируйте в естественном для сенсора динамическом диапазоне. Если Вы хотите запечатлеть детали в светах и тенях любой ценой – используйте указанную функцию.

Отмечу также, что RAW-файл содержит больше информации о тонах снимаемой сцены, чем файл, получаемый в результате прохождения через «конвейер». Примерно на 33 – 48%. То есть, почти в полтора раза.

Теперь расскажу о чувствительности сенсора, диапазоне значений чувствительности и связи этой характеристики сенсора с пятым критерием технического качества изображения.

Чувствительность сенсора к свету – это способность сенсора усиливать электрические заряды, которые возникают в каждом сенселе в результате накопления ими фотонов. Чувствительность обусловливает возможность съёмки в условиях с малой интенсивностью освещения. Измеряется в единицах, принятых Международной организации по стандартизации (от англ. International Organization for Standardization – ISO) и описанных в документе ISO 12232:2006. Вы можете выбирать значение чувствительности (число ISO) и, тем самым, влиять на экспозицию.

С экспозицией чувствительность связана следующей закономерностью. Увеличение чувствительности в два раза, увеличивает экспозицию в два раза. Например, разница между экспозицией снимка, сфотографированного со значением чувствительности равным 160 ISO, и снимка, сфотографированного со значением чувствительности равным 320 ISO, составляет 1 EV.

Усилением электрических зарядов «занимаются» специальные компоненты сенсора. Каждый усилитель может быть встроен в сенсель или находиться за его пределами. В первом случае усилитель «обслуживает» один сенсель, во втором – несколько сенселей (например, целую строку или столбец).

При усилении неизбежно происходят ошибки. В итоге учтённое в числовой таблице напряжение на электродах сенселя может не соответствовать количеству «собранных» фотонов. Например, в сенсель попало 50-ть фотонов. Усилитель, настроенный на двукратное усиление, увеличил напряжение на электродах до 110-ти микровольт вместо 100-а микровольт. Погрешность составила 10-ть микровольт.

Погрешности усиления являются, в частности, причиной цифрового шума. На фотографии они проявляется россыпью точек, различных по светлоте и цвету основному «мотиву» изображения (см. рис. 12). Проявление цифрового шума может быть более заметным в тёмных, чем в светлых участках снимка.

Рис. 12. Проявление цифрового шума. Плавные тоновые переходы «испещрены» точками, цвет которых немного отличается от цвета переходов. Масштаб равен 75%, размер фрагмента равен примерно 10% площади исходного снимка. Слева – экспозиция, установленная во время съёмки; справа – коррекция экспозиция в «плюс» на 1 EVна этапе обработки.

Цифровой шум всегда присутствует на изображении. Чем сильнее усиление, тем больше погрешности. Другими словами, чем выше значение чувствительности, тем выше уровень цифрового шума и тем сильнее последний может проявиться на фотографии.

Чтобы цифровой шум менее проявлялся на итоговом изображении, производители фотоаппаратов разрабатывают специальные программные алгоритмы, встраиваемые в «конвейер». Подобные алгоритмы реализованы в самостоятельные программы, с помощью которых можно уменьшить проявление цифрового шума на этапе обработки, и в программах, интерпретирующих RAW-файлы. В отличие от «конвейерных», встроенных в фотоаппарат, алгоритмов, отдельные программы позволяют получить более качественный результат, но требуют от пользователя знаний и навыков.

Побочным эффектом от применения алгоритмов, «скрывающих» проявление цифрового шума, являются уменьшение чёткости изображения (детали «размываются»), уменьшение насыщенности цветов и их изменение, дискретизация цветовых и тоновых переходов. По сути, одни искажения итогового изображения заменяют другие. На рис. 13 представлен результат применения подобных алгоритмов.

Рис. 13. Применение алгоритмов, «скрывающих» проявление цифрового шума. Слева – фрагменты исходных изображений, справа – те же фрагменты после «сглаживания» с максимальными значениями параметров (алгоритм реализован в RAW-интерпретаторе). Отдельные волоски-детали превратились в единую пластичную массу, но «следы» цифрового шума не видны.

Таким образом, чувствительность сенсора обусловливает пятый критерий технического качества. Как Вы можете, управляя чувствительностью, получить наилучшие по качеству результаты?

Значение чувствительности можно выбирать из некоторого диапазона, индивидуального для каждой модели фотоаппарата. Например, от 50 ISO до 25 600 ISO. Изменение значения чувствительности, обычно, можно осуществлять с шагом равным шагу изменения значения диафрагмы и выдержки – 1/3 EV – что удобно для точного управления экспозицией.

Чем меньшее значение чувствительности Вы выбираете, тем меньше уровень цифрового шума. Однако, ширина динамического диапазона зависит от чувствительности сенсора немного «сложнее». Максимальная ширина динамического диапазона достигается либо при одном значении чувствительности, назову его базовым, либо на небольшом отрезке. Последний случай характерен для фотоаппаратов высшего класса, предназначенных для профессиональной деятельности (например, камеры Canon 1D Mark IV или Nikon D4). Для таких фотоаппаратов максимальная ширина естественного динамического диапазона может сохраняться на отрезке 100 – 1600 ISO. Это удобно для съёмки с естественным освещением, так как его интенсивность непостоянна.

Обычно, базовое значение чувствительности равно 100 ISO. В некоторых моделях фотоаппаратов оно равно 200 ISO. При значении чувствительности меньшем или большем базового значения ширина динамического диапазона уменьшается.

Чем «медленнее» сужается динамический диапазон с ростом значения чувствительности, тем «дольше» сохраняется техническое качество изображения в некоторых приемлемых рамках. Для цифровых зеркальных фотоаппаратов начального уровня характерно лавинообразное сужение динамического диапазона при повышении чувствительности.

Подобным образом «ведёт себя» уровень цифрового шума. На некотором отрезке из всего диапазона значений чувствительности, цифровой шум проявляется в относительно низкой, приемлемой мере. Начиная с какого-то значения происходит лавинообразное увеличение уровня цифрового шума. Фотоаппараты высшего класса отличаются большей «стабильностью», в отличие от камер начального уровня.

Отмечу, что уровни цифрового шума на различных сенсорах при одном и том же значении чувствительности, например, равном 100 ISO, могут отличаться. Минимальный уровень шума для конкретной модели фотоаппарата определяется рядом факторов, например: размерами сенсора, его разрешением, расположением сенселей относительно друг друга, типом сенсора (ПЗС или КМОП-микросхема). Некоторые тенденции-закономерности я подробнее рассмотрю далее.

Резюмирую. Чувствительность сенсора связана с экспозицией. Чем выше чувствительность, тем при меньшей интенсивности освещения можно вести съёмку. Это удобно, когда требуется сохранить атмосферу снимаемой сцены, созданную тусклым освещением. Чувствительность измеряется в единицах ISO. Чем меньше значение чувствительности, тем меньше уровень цифрового шума. Чем меньше уровень цифрового шума, тем меньше цветовых и тоновых искажений содержит итоговое изображение (пятый критерий технического качества). Алгоритмы, «скрывающие» проявление цифрового шума на снимке, относительно эффективны. Максимальная ширина динамического диапазона достигается при базовом, малом, значении чувствительности. Часто, пределы изменения чувствительности менее важны, чем стабильно широкий динамический диапазон и стабильно низкий уровень цифрового шума при различных значениях чувствительности. Чем больше «отрезок стабильности», тем более удобным является фотоаппарат для использования в различных съёмочных ситуациях.

К сожалению, точные закономерности уровня цифрового шума и ширины динамического диапазона от значения чувствительности сенсора производители фотоаппаратов не указывают. Представление об этих закономерностях Вы можете составить, основываясь либо на собственном опыте (например, его можно приобрести, если воспользоваться услугами компаний, сдающих фотооборудование в аренду), либо на результатах искусственных тестов, опубликованных на специализированных Интернет-ресурсах.

Размеры и разрешение светочувствительного сенсора – группа характеристик, которую я рассмотрю далее. Здесь же проведу обзор форматов сенсоров и сделаю замечание относительно применения объективов с фотоаппаратами, отличающимися форматом установленных в них сенсоров.

Каждый сенсель занимает место на сенсоре. Габариты сенселя измеряются в микронах. Обычно, сенсель имеет квадратную форму, поэтому указывается длина одной грани.

С одной стороны, если габариты малы, то на одной и той же площади сенсора можно разместить больше сенселей. Чем больше сенселей будут «собирать» фотоны, тем на большее количество маленьких фрагментов можно разделить оптическое изображение, формируемое объективом. Как следствие, более мелкие детали можно запечатлеть на фотографии.

С другой стороны, чем меньше габариты сенселя, и чем плотнее друг к другу размещены сенсели, тем ниже эффективность его работы: ниже точность «подсчёта» фотонов, выше погрешности при усилении электрического заряда. Вспомните, на какие факторы технического качества влияют указанные особенности.

Также, чем меньше габариты сенселя, тем с меньшими значениями диафрагмы Вы можете фотографировать, не беспокоясь об уменьшении чёткости изображения вследствие явления дифракции. Поясню особенность на примере.

Максимальная чёткость изображения при фотографировании с камерой Canon 1D X (размер сенселя равен 6,9 микрон) может быть получена при значении диафрагмы не большем 11, с камерой Canon 60D (размер сенселя равен 4,3 микрон) – не больше 7,2 [1]. Другими словами, чёткость изображения будет уменьшаться с ростом значения диафрагмы. Но «порог», при котором чёткость начнёт уменьшаться у разных фотоаппаратов отличается.

Если Вы хотите фотографировать с большим значением диафрагмы, учитывайте, каков размер сенселя на сенсоре, установленном в Вашем фотоаппарате. Эта особенность актуальна при макросъёмке, например, ювелирных украшений.

Подробнее о явлении дифракции и его влиянии на чёткость создаваемого объективом оптического изображения читайте в статье, посвящённой оптическим свойствам и искажениям объектива.

Теперь, когда я обозначил, как размер сенселя влияет на техническое качество изображения, перейду к размерам сенсора.

Светочувствительный сенсор – это прибор прямоугольной формы, соответственно, его размеры определяются шириной и высотой. Фактические габариты сенсора менее важны на практике, чем размеры области, которая отведена для размещения сенселей, участвующих в непосредственном «сборе» фотонов. Такие сенсели называются эффективными. Общее количество сенселей, расположенных на сенсоре, может быть больше количества эффективных сенселей.

Ширина и длина области, выделяемой разработчиками под размещение эффективных сенселей, измеряется в миллиметрах. Говоря о размерах сенсора, я буду иметь в виду размеры этой области.

Соотношение длины и ширины сенсора, обычно, равно 3:2. То есть, если разделить длинную сторону на три равных части, то короткая сторона равна двум таким частям. На некоторых современных цифровых фотоаппаратах малого формата соотношение длины и ширины сенсора может равняться 4:3 (например, в беззеркальных фотоаппаратах Olympus OM-D E-M5).

Обычно, чем больше размеры сенсора и чем меньше эффективных сенселей расположено на нём (соответственно, чем больше размер каждого сенселя), тем одновременно шире диапазон чувствительности, шире динамический диапазон и ниже минимальный уровень цифрового шума. Также, чем больше размеры сенсора, тем выше его стоимость.

Пример. В современных зеркальных цифровых фотоаппаратах, предназначенных для профессиональной деятельности, на сенсоре с размерами 36 х 24 мм разработчики располагают в пределах 10 – 21 миллиона эффективных сенселей. То есть, на «выходе» можно получить 10 – 21 мегапиксельное цифровое изображение. Такое же по количеству пикселей изображение можно получить с фотоаппаратом, в котором установлен сенсор с размерами 24 х 17 мм. То есть, в полтора раза меньше. Стоимость последних фотоаппаратов находится в пределах 60 000 руб., стоимость первых начинается от названной суммы.

Резюмирую. Соотношение двух характеристик: размеры сенсора и количество сенселей на нём, – естественным образом влияют на техническое качество изображения сразу по пяти критериям.

Размеры светочувствительного сенсора влияют на глубину резко изображаемого пространства. Чем больше размеры сенсора, тем меньшей ГРИП можно достичь при неизменных значении диафрагмы, дистанции съёмки и фокусного расстояния объектива.

Разрешение сенсора – к оличество эффективных сенселей – влияет на изображение деталей или, другими словами, на максимальный размер отпечатка при заданной плотности печати, а также на уровень кадрирования исходного изображения. Поясню обе особенности на примерах.

Я хочу распечатать цифровое изображение в формате 20 х 30 см (близком к формату А4), чтобы отпечаток можно было комфортно просматривать на среднем расстоянии – 30-35 см. Плотность печати, соответствующая таким условиям просмотра, равна 300-ам точкам на дюйм (от англ. dots per inch – dpi). Если плотность печати будет меньше, я не смогу передать детали. Например, если распечатываемая фотография – лицевой портрет, то отдельные волоски и другие плавные линии будут выглядеть «ступенчатыми», состоять из мелких «квадратиков». Если плотность печати будет выше, то здоровый человек при непосредственном просмотре отпечатка, скорее всего, не увидит улучшений. Потому что возможности зрительной системы человека ограничены.

Одна точка на отпечатке должна соответствовать не менее, чем одному пикселу цифрового изображения, чтобы передать детали. В длинной стороне отпечатка «помещается» 11,8 дюймов (30 см / 2,54 см ~ 11,8 см). Тогда необходимо, чтобы минимальная длина цифрового изображения равнялась 3540 пикселям (11,8 дюймов * 300 точек на дюйм). Учитывая стандартное соотношение длины и ширины (3:2) сенсора, такое изображение я могу получить при следующем условии. Разрешение сенсора моего фотоаппарата должно быть равно примерно 8,4 миллионов сенселей.

Подавляющее большинство современных цифровых фотоаппаратов этому условию удовлетворяет. Другими словами, мне не нужен фотоаппарат, в котором установлен сенсор с разрешением, превышающим 10 миллионов сенселей, чтобы печатать фотографии в формате 20 х 30 см с уровнем детализации, достаточным для просмотра на «повседневном» расстоянии.

Однако, если я захочу распечатать в указанном формате лишь глаза модели, то мне придётся кадрировать исходное изображение. Пусть площадь целевого фрагмента составляет 50% от площади исходного снимка. Тогда мне понадобится фотоаппарат, в котором установлен сенсор с количеством эффективных сенселей равным 20-ти миллионам.

Теперь, когда я показал, на что влияют размеры и разрешение светочувствительного сенсора перейду к форматам. Классификация форматов светочувствительных сенсоров корнями произрастает в классификацию размеров светочувствительных слоёв, используемых в аналоговых, «плёночных», камерах.

Размеры светочувствительного слоя, в частности, сенсора, определяют его формат.

Светочувствительный слой (соответственно, и камера, в котором он установлен) относится к малому формату, если размеры слоя равны 36 х 24 мм. Средний формат обусловлен размерами светочувствительного слоя равными от 40 х 65 мм до 60 х 90 мм. Большой формат «начинается» от 80 х 100 мм.

В настоящее время выпускаются светочувствительные сенсоры малого и среднего формата. Среднеформатные сенсоры позволяют получать превосходные по техническому качеству цифровые изображения благодаря, в частности, большому разрешению (от 30 до 80 миллионов сенселей), широкому динамическому диапазону (более 14 EV), 16-ти битному аналоговому-цифровому преобразованию (возможность фиксировать более 65 тысяч тонов).

Далее, как и прежде, в статьях серии «Основы фотографии» я буду вести речь о фотоаппаратах малого формата, так как в настоящее время они более распространены.

Чтобы уменьшить стоимость цифрового фотоаппарата, а иногда его габариты и вес, размеры светочувствительного сенсора уменьшают относительно исходного формата. Например, если размеры сенсора равны 24 х 17 мм, то говорят, что сенсор имеет формат APS-C (аббр. от англ. Advanced Photo System — Classic – «Улучшенная Фотосистема — Классическая»). При этом в данном примере сенсор формата APS-C в 1,5 раза меньше исходного, малого, формата. Коэффициент уменьшения называется кроп-фактором светочувствительного сенсора.

Кроп-фактор может немного отличаться для сенсоров различных производителей. Например, у сенсоров, используемых в малоформатных фотоаппаратах производства Pentax кроп-фактор равен 1,53; у сенсоров, используемых в некоторых камерах производства Canon, кроп-фактор равен 1,63. Все указанные сенсоры будут относится к формату APS-C.

Сенсор называют полноформатным или полноразмерным (от англ. full frame – «полный кадр»), если его размеры равны размерам исходного формата. Фотоаппарат, где установлен полноформатный сенсор, могут называть полнокадровым или полноформатным. У полноразмерного сенсора кроп-фактор равен 1. Сенсоры, кроп-фактор которых больше 1, буду называть уменьшенными.

Кроп-фактор сенсоров, применяемых в компактных цифровых фотоаппаратах, может быть значительно больше 2.

В завершение приведу замечание о совместимости объективов и фотоаппаратов относительно формата сенсора.

Оптическое изображение, создаваемое объективом, должно «покрывать» светочувствительный сенсор по всей площади. Если оптическое изображение меньше по диаметру, чем окружность, в которую можно вписать прямоугольник-сенсор, то получится снимок, подобный представленному ниже:

Рис. 14. Снимок сделан с помощью полноформатной камеры с объективом, предназначенным для фотоаппаратов с сенсором формата APS-C. Изображение, сформированное объективом, занимает лишь часть кадра. По краям кадра запечатлён корпус объектива.

Таким образом, существуют объективы, которые пригодны для использования только с фотоаппаратами, где установлен уменьшенный сенсор. Габариты, вес и стоимость таких объективов ниже, потому что оптические элементы меньше по размерам. При этом, качество изображения, создаваемого такими объективами, может быть достаточно высоким.

Объективы, которые предназначены для полноформатных фотоаппаратов, подходят для использования с камерами, где установлен уменьшенный сенсор. Но стоимость, габариты и вес таких объективов выше.

Обычно, производители указывают в маркировке объектива совместимость с форматом сенсора. Например, Canon вносит обозначение в название байонета. Объективы с байонетом EF-S предназначены для фотоаппаратов, где установлен сенсор формата APS-C. Объективы с байонетом EF подходят как для полнокадрового фотоаппарата, так и для камеры с уменьшенным сенсором. Nikon обозначает объективы, предназначенные для использования с сенсорами формата APS-C, с помощью добавления буквосочетания «DX» в маркировку объектива. В частности, чтобы сделать снимок выше, я установил на полноформатную камеру Nikon D3 объектив AF DX Fisheye-Nikkor 10.5mm f/2.8G ED.

Фокусное расстояние, указываемое в маркировке и спецификации объектива, и углы поля зрения объектива соответствуют размерам сенсора малого формата. Когда объектив, предназначенный для полнокадрового фотоаппарата, установлен на камеру с уменьшенным сенсором, говорят об эффективном фокусном расстоянии объектива. Оно равно произведению фокусного расстояния объектива и кроп-фактора сенсора. Приведу пример.

Кроп-фактор сенсора равен 1,5. На фотоаппарат установлен объектив с фокусным расстоянием равным 50 мм (число указано на корпусе объектива). Сенсор уменьшенного размера будет «видеть» такую же картинку, как полноформатный сенсор, на который оптическое изображение проецирует объектив с фокусным расстоянием равным 75 мм. Углы поля зрения объектива «сузятся» в 1,5 раза.

По факту углы поля зрения и фокусное расстояние объектива не зависят от размеров сенсора. Но ощущения, которые вызывает цифровое изображение, полученное при помощи уменьшенного сенсора, соответствуют объективу с меньшими углами поля зрения и большим фокусным расстоянием, установленному на полнокадровый фотоаппарат.

Таким образом, когда Вы подбираете объектив по фокусному расстоянию, учитывайте следующее. Указанное в маркировке фокусное расстояние объектива, установленного на фотоаппараты с уменьшенным сенсором, для оценки «охвата» снимаемой сцены необходимо умножить на кроп-фактор сенсора, а углы поля зрения объектива разделить на кроп-фактор.

При расчёте глубины резко изображаемого пространства используется фокусное расстояние объектива, указанное в маркировке или в спецификации.

Завершая описание характеристик светочувствительных сенсоров, подведу промежуточные итоги. Затем, в конце раздела, приведу краткое сравнение двух типов сенсоров: ПЗС и КМОП-микросхем.

Динамический диапазон сенсора обусловливает второй фактор технического качества изображения и зависит от текущего значения чувствительности, а также совокупно рассматриваемых размера и разрешения сенсора. Чем ближе текущее значение чувствительности к базовому значению, тем шире динамический диапазон. Чем больше размеры и меньше разрешение сенсора, тем шире динамический диапазон. Ширина динамического диапазона измеряется в EV.

Точность аналогово-цифрового преобразования обусловливает первый и третий критерии технического качества изображения. Эта характеристика неизменна (в некоторых фотоаппаратах, можно выбирать между 12-ти и 14-ти битным кодированием) и не зависит от других регулируемых параметров фотоаппарата или характеристик сенсора. RAW-файл содержит больше информации о цвете и тонах, чем цифровое изображение, сформированное «конвейером» камеры.

Чувствительность сенсора к свету обусловливает пятый критерий технического качества изображения, а также оказывает посредственное влияние на все остальные критерии. Изменение чувствительности создаёт возможности для съёмки в условиях с непостоянной интенсивностью освещения, когда параметры, влияющие на экспозицию – значение диафрагмы и выдержка – необходимо зафиксировать. Чувствительность измеряется в единицах ISO. Изменение значения чувствительности в два раза, ведёт к изменению экспозиции на 1 EV. Чем шире диапазон изменения чувствительности, тем при более низкой интенсивности освещения можно вести съёмку. Чем выше текущее значение чувствительности, тем выше уровень цифрового шума и, как следствие, уровень цветовых и тоновых искажений на изображении. Цифровой шум – «издержки» – есть всегда. Для различных сенсоров уровень цифрового шума при одинаковом значении чувствительности может отличаться. Важна не только ширина диапазона, на котором меняются значения чувствительности, но и «стабильность» ширины динамического диапазона и уровня цифрового шума на некотором отрезке значений чувствительности.

Разрешение сенсора обусловливает четвёртый критерий технического качества изображения. Чем выше разрешение (количество эффективных сенселей), тем больший по размеру отпечаток цифрового изображения можно получить. Также появляются более гибкие возможности кадрирования. Чем выше разрешение сенсора, тем выше требования к оптическим свойствам и искажениям объектива.