13. Откуда берется цветовой шум и почему уровень шумов у зеркалки меньше, чем у мыльницы?
Ускорить выбор лучшего ответа
Эх прокачу !
Матрица цифрового фотоаппарата состоит из миллионов ячеек. Каждая ячейка формирует пиксель изображения. Свет, попадая на ячейку, вызывает возникновение электрического сигнала. Этот сигнал тем сильнее, чем больший световой поток попадает на ячейку матрицы. Чем больше площадь ячейки матрицы, тем больший световой поток она может “поймать” и сигнал большей мощности выдать на выходе. Уровень выходного сигнала светочувствительных ячеек матрицы очень мал, его нужно усиливать. Причем, чем меньше площадь ячейки (чем меньше ее светочувствительность), тем большее нужно усиление. Однако вместе с сигналом усиливаются и помехи, которые и являются причиной цветового шума. То есть, чем меньше площадь ячейки, тем большее нужнго усиление сигнала, тем выше уровень шумов.
Если сравнивать уровень шумов у зеркалки и у мыльницы, то при одинаковой чувствительности шумы у мыльницы намного сильнее. Это объясняется прежде всего тем, что площадь матрицы у зеркалки в несколько раз больше чем у мыльницы (при равном количестве мегапикселей), соответственно площадь светочувствительных ячеек больше, светочувствительность больше, коэффициент последующего усиления сигнала меньше, уровень шумов меньше. Ниже приведена формула, позволяющая оценивать качество картинки, которое будут давать матрицы c одинаковым количеством мегапикселей (N), но с разными физическими размерами (кроп-фактором – Kf). Число 50 в числителе подобрано опытным путем.
K = 50 / (N * Kf)
Диагональ матрицы, дюймы Kf
1/2.5 – мыльницы начального уровня 6
1/2.3 – любительские мыльницы 5,6
1/1,8 – продвинутые мыльницы 4,9
4/3″ – зеркалки Olympus 2
APSC – любительские и полупроф. зеркалки Canon, Nikon, Pentax, Sony и др. 1,5…1,7
FF (полный кадр) – профессиональные зеркалки 1
По результатам несложных расчетов в экселе была построена диаграмма для матриц разрешением 10 мегапикселей, которые устанавливают в мыльницы и в зеркалки. Она показывает возможности матриц при работе в разных условиях освещенности. Если столбик гистограммы “перепрыгивает” планку условий освещенности, значит при таких условиях картинка будет качественная.
Высота столбика гистограммы – ни что иное, как оценка реальной чувствительности матрицы (значение ISO, при котором уровень шумов не оказывает существенного влияния на детализацию изображения). Если высота столбика гистограммы выше заданной планки, то при таких условиях картинка будет иметь приемлемое качество. Как видим, топовые цифромыльницы едва преодолевают порог “съемка при дневном освещении”. Пусть для вас не будет сюрпризом высокая шумность фотографий, сделанных на цифромыльницу в помещении без вспышки (с увеличенной чувствительностью ISO).
Таким образом, можно сделать 2 вывода:
1. Чем больше размер матрицы тем лучше.
2. Чем меньше пикселей приходится на единицу площади матрицы, тем лучше
Матрицы бывают двух типов CMOS (КМОП) и CCD (ПЗС). Что лучше – излюбленный предмет споров любителей потестировать технику. В итоге все сводится к тому, что CCD дает чуть лучшую картинку на низких ISO, CMOS – на высоких. По цветопередаче отличия минимальны.
Для борьбы с шумами большинство фотоаппаратов имеют функцию шумоподавления (noise reduction), которая включается при съемке с выдержкой более 1 секунды, однако платить за это приходится как правило худшей проработкой мелких деталей – при обработке они “размываются”, так как принимаются за проявление шума.
Это