Фотоаппараты. Размер матрицы.

На что влияет размер матрицы? Его обозначение в дюймах

Матрица или светочувствительная матрица — специализированная аналоговая или цифро-аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных элементов — фотодиодов.

• Предназначена для преобразования спроецированного на неё оптического изображения в аналоговый электрический сигнал или в поток цифровых данных (при наличии АЦП непосредственно в составе матрицы).
• Является основным элементом цифровых фотоаппаратов, современных видео- и телевизионных камер, фотокамер, встроенных в мобильный телефон, камер систем видеонаблюдения и многих других устройств.
• Применяется в оптических детекторах перемещения компьютерных мышей, сканерах штрих-кодов, планшетных и проекционных сканерах, системах астро- и солнечной навигации.

Обозначение матрицы характеризует геометрический размер чипа. Исторически сложилось, что маркировка матриц соответствует маркировке видиконов по внешнему диаметру с равным матрице размером чувствительной к свету области. Обозначение не позволяет точно вычислять реальный размер матрицы (зато оно дает возможность сравнивать между собой матрицы различных типоразмеров). Понятно, что большая матрица имеет более крупные пиксели, чем маленькая, если количестве пикселей осталось прежнее.

Рассмотрим два примера.

Первый — это матрица компактного цифрового фотоаппарата с не самой маленькой матрицей 7.2 x 5.3 mm (обозначение 1/1.8").

Второй — матрица зеркальной камеры 23.7 x 15.6 mm (обозначение «APS-C»).

При одинаковой пиксельности (в примере, у обоих матриц 48 квадратиков-пикселей), площадь каждого пикселя у крупной матрицы больше, и соответственно, светочувствительность и цветопередача у зеркалки куда лучше. На самом деле количество квадратиков-пикселей в реальных камерах гораздо больше, (например, 6 миллионов, а не 48 как здесь).
Для обозначения крупных (больше, чем 4/3") матриц обычно используется так называемый кроп-фактор (Kf). Это отношение диагонали пленочного кадра 24х36 мм к диагонали данной матрицы. Матрицы, у которых Kf>1 часто называются «кропнутыми» (в отличие от «полнокадровых» матриц с Kf=1). Кстати, ЭФР = Kf * ФР.
Одна из важнейших характеристик, зависящих от размера матрицы — ее шумность. Так, ЦФК с матрицей APS-C (22x15 мм, Kf=1,6) позволяет устанавливать ISO в восемь раз больше, чем аппарат с матрицей 1/2.7" (5,4х4,0 мм, Kf=6,4) при сохранении примерно одинакового уровня шумов. Отметим, что шум на изображениях также зависит от настроек повышения резкости (внутрикамерного шарпенинга) и шумоподава, поэтому матрицы одного типоразмера на разных камерах зачастую шумят по-разному.
Размер матрицы влияет и на ГРИП — чем больше матрица, тем меньше глубина резкости при равном угле зрения и одинаковом количестве пикселей. Кроме того, у больших матриц шире динамический диапазон, естественнее и натуральнее цвета.
К минусам крупной матрицы можно отнести, увеличенные размеры оптики, и рост цен. Поэтому чем более компактен аппарат и чем он дешевле, тем меньшего размера в нем установлена матрица.