Влияние размера матрицы на ее характеристики

19.04.2020 837 Мнение 3

Наш читатель, Александр Хлупнов, поделился своим мнением о влиянии размера сенсора фотокамеры на ее характеристики. Спасибо, Александр, публикуем вашу статью.


Хотим мы, или нет, но фотоаппарат необходим для регистрации информации, т.е. памяти о каком либо событии. Количественной мерой информации может служить объем фотографии в Мрiх (мегапикселях). Очевидно, чем больший объем информации, тем она ценнее. Для цифровой фотографии объем информации определяется размером матрицы. Качество фотографии зависит от ряда технических характеристик матрицы, таких как глубина цвета (бит), динамический диапазон (ЕВС) и чувствительность ISO (low-light ISO). Наиболее полная характеристика матриц цифровых фотоаппаратов приведена на сайте независимой лаборатории DxOMark. Выберем для примера характеристики некоторых зеркальных фотоаппаратов  фирмы Nikon, которые лучше знакомы автору статьи. Это, конечно, профессиональные полнокадровые и аппараты с «кропнутой» матрицей. Для полноты анализа в этой таблице приведены сведения и о некоторых фотоаппаратах фирмы Canon. Приведенная таблица содержит такие данные матриц фотоаппаратов, как разрешение в Мрiк, начальной цене, годе выпуска, общей оценки матрицы на сайте DxOMark, глубине цвета (бит), динамическом диапазоне (ЕВС), чувствительности в ISO (low-light ISO).

Анализ приведенных данных показывает, что у всех рассматриваемых  фотоаппаратов, приблизительно, одинаковые значения глубины цвета и   динамического диапазона.  Фотоаппараты с полнокадровой матрицей имеют выше чувствительность в ISO. Анализ матриц современных зеркальных фотоаппаратов показывает, что у полнокадровых аппаратов при числе ячеек 46 Мрix (D850) размер ячейки составляет 4,35 мкм, что соизмеримо с ячейкой «кропнутой» матрицы 24 Мрix (D7200) – 3,92 мкм. Следовательно, учитывая эти геометрические размеры ячеек матриц, можно сделать вывод о том, что диапазон чувствительности матриц рассматриваемых фотоаппаратов  во многом определяется электронным обеспечением фотоаппарата.

Для сравнения влияния размера матрицы на качество фотографии  выберем зеркальные камеры с матрицами 24 Мрix, например, D750 и D7200. В этом случае качество фотографии не будет зависеть от размера  матрицы, а будет определяться только техническими характеристиками как матрицы, так и фотоаппарата. Из данных таблицы 1 можно сделать вывод, что  эти параметры близки.

Таблица 1. Матрицы фотоаппаратов   

Модель фотокамеры

Мрiх

Цена

Дата выпуска

Оценка DxOMark

Бит

ЕВС

ISO

Nikon D850

45,7

$3300

08.2017

100

26,4

14,8

2660

Canon EOS 50 Ds

50,6

$3700

02.2015

87

24,7

12,4

2381

Nikon D810

36,3

$3300

06,2014

97

25,7

14,8

2853

Nikon D750

24,3

$2300

09,2014

93

24,8

14,5

2956

Nikon D5

20,8

$6500

01,2016

88

25,1

12,3

2434

Nikon D700

12,1

$2699

07,2008

80

23,5

12,2

2290

Canon EOS 6D

20,2

$2099

09,2012

82

23,2

11,8

2786

Nikon D7200

24,2

$1200

03,2015

87

24,5

14,6

1333

Nikon 1 V1

10,1

$1000

09,2011

54

21,3

11,0

346

Nikon D3400

24,2

$650

08,2016

86

24,8

13,9

1192

Nikon D500

20,9

$2000

01,2016

84

24,1

14,0

1324

Canon EOS 80D

24,2

$1200

02,2016

79

23,6

13,3

1135

      Дальнейшее сравнение требует рассмотрение системы  «матрица + объектив». Для корректного анализа возьмем характеристики объективов фирмы Nikon (Nikkor), приведенные на сайте DxOMark. При выборе объективов необходимо учитывать, что для сохранения неизменным объема регистрируемой информации требуется соблюдать угол обзора объектива, т.е. для аппаратов Nikon с «кропнутой» матрицей, фокусное расстояние объективов должно быть в 1,5 раза меньше, чем у полнокадровой матрицы. Обычно штатный объектив для аппарата с полнокадровой матрицей 50 мм, а эвивалентный ему штатный объектив для аппарата с «кропнутой» матрицей уже 35 мм. Если использовать зумы, то для полнокадровых матриц применяются штатные объективы 24-70 мм, 24-85 мм, 24-120 мм, а соответствующие им для «кропнутой» матрице  18-55 мм, 16-80 мм, 16-85 мм. Конечно, есть и другие объективы, но для примера выберем ниболее доступные и менее дорогие. Для характеристики объектива приводится  общая оценка сайта, начальная цена, год выпуска, резкость в Мрiх, передача Тстор, мскажения %, виньетирование ЭВ, КГИ аберрация в мкм. Наиболее важной для анализа является резкость объектива в Мрiх, т.к. этот параметр определяет объем информации, которая с помощью объектива передаётся на матрицу фотоаппарата. Остальные характеристики определяют качество передаваемой информации и при анализе могут не учитываться. Так как характеристики объективов зависят от параметров матрицы фотоаппарата, то в этой таблице указано, каким фотоаппаратом получены эти данные.

Таблица 2. Характеристики объективов 

Объектив

Цена

Дата выпуска

Оценка DxOMark

Мрiх

Камера

 AF Nikkor 50mm f/1.4D 

$329

06.1995

37

22

D800E

AF Nikkor 50mm f/1.4D 

$329

06.1995

27

15

D500

AF Nikkor 50mm f/1.8D

$134

02.2002

32

24

D800E

AF Nikkor 50mm f/1.8D

$134

02.2002

22

11

D500

AF Nikkor 50mm f/1.8D

$134

02.2002

29

19

D750

AF Nikkor 50mm f/1.8D

$134

02.2002

21

10

D700

AF-S Nikkor 24-70mm f/2.8 G ED

$1800

08.2007

30

21

D800E

AF-S Nikkor 24-85mm f/3.5-4.5 G ED VR

$599

06.2012

24

17

D800E

AF-S DX Nikkor 35mm f/1.8 G

$195

03.2009

28

10

D500

AF-S DX Nikkor 16-85mm f/3.5-5.6 G ED VR

$630

01.2008

19

8

D500

AF-S DX Nikkor 18-55mm f/3.5-5.6 G VR

$185

11.2007

17

8

D500

Nikon 1 Nikkor 18.5mm f/1.8

$187

09.2012

13

6

Nikon 1 V1

Сравним снимки, выполненные фотоаппаратом Nikon D750 с объективом Nikkor 50mm f/1.8D  и фотоаппаратом D7200 с объективом 35mm f/1.8G. У фотоаппарата D750 разрешение снимка будет в этом случае 19 Мрiх. Для фотоаппарата D7200 с разрешением матрицы 24,3 Мрiх, разрешение объектива 35mm f/1.8   будет чуть выше, чем у D500, у которого матрица с разрешением 20.9 Мрiх, и может быть принята 11 Мрiх. В результате этого анализа получаем, что на фотоаппаратах с одинаковым разрешением матрицы 24 Мрiх при съёмке на полнокадровой и «кропнутой» матрицах одинаковой области пространства получаем снимки с разным разрешением. Для полнокадровой матрицы, т.е. D750 разрешение 19 Мрiх, а у D7200 – с «кропнутой» -  11 Мрiх.

Подобный анализ можно провести для других объективов и матриц цифровых фотоаппаратов, используя данные DxOMark.

Рассмотрим беззеркальный фотоаппарат (можно сказать квазизеркальный) Nikon 1 V1 с матрицей в 1 дюйм. Объектив 18,5 мм эквивалентен 50 мм на полный кадр  (множитель 2,7). Разрешение этого объектива из таблицы 2 – 6 Мрiх, т.е. существенно меньше, чем у фотоаппарата D700 с объективом 50mm (10 Мрiх).  Ещё больше разница будет, если применить штатный зум 10-30mm, у которого разрешение всего 3 Мpix.

Съемка аппаратом с «кропнутой», т.е. меньшей по размерам матрицей, приводит к существенному уменьшению объёма получаемой информации по сравнение с полнокадровой матрицей, и как следствие, к ухудшению качества снимка.

Для современных фотоаппаратов с полнокадровыми матрицами постоянно выпускаются новые объективы с увеличенным разрешением, что позволяет увеличить объем получаемой информации, т.е. качества фотографий.

Надеюсь, что приведенный анализ, базирующийся на объективных технических характеристиках, поможет однозначно решить вопрос о том, какой цифровой фотоаппарат лучше,  с  полнокадровой или «кропнутой»  матрицей, или сделать более широкий вывод, о том, что объем информации увеличивается при росте размеров матрицы.



Читайте также:
Комментарии
avatar
Это не анализ, это фигня какая-то.
avatar
Исходя из статьи, лучшая мегапиксельность изображения достигается лучшим объективом. Смысл всей статьи сводится к простому сравнению объективов, что автор и делает в конце статьи. Объектив является "узким горлом" системы камера-объектив и по нему выставляются конечные оценки. Поэтому, незачем сравнивать матрицы разных размеров, они не главные в таком обзоре и слегка вносят путаницу в излагаемый материал. Главный вывод автором так и не был сделан, что разрешающая способность матриц давно обогнала разрешающую способность объективов, что видно из приведённых в статье таблиц. То есть нет смысла покупать камеру с числом мегапикселей 30, 50 и т.п. если нет объектива способного дать такое количество информации в кадре. У меня есть небольшой технический вопрос. Как были получены значения мегапиксельности объективов, которые есть в таблице? Или первоисточник этой информации? Я сам, как-то делал подобные вычисления и получил схожие цифры. Спасибо за ответ.
avatar
0
Спасибо за ваше мнение!
avatar