Матрица фотоаппарата самая важная составляющая часть любой камеры. Именно она ответственна за создание изображения, после поступления на ее поверхность светового потока. Если описать матрицу научными словами, то это будет звучать следующим образом, микросхема состоящая из светочувствительных элементов, фотодиодов. Посмотрите следующий снимок, где показано месторасположение матрицы в блоке самого фотоаппарата («тушке»).

Матрица фотоаппарата самым прямым образом влияет на качество итогового изображения, что в сочетании с приводит к точной и полной передаче всех деталей реальности.

Характеристики матрицы фотоаппарата.

1. Размер матрицы

2. Количество пикселей

3. Светочувствительность

Теперь подробнее о каждой из указанных характеристик.

Физический размер матрицы, т.е соотношение длины и ширины, измеряемой в миллиметрах, одна из самых важных характеристик матрицы. Чем больше размер, тем лучше будет качество фотографии. Почему? Большая по размеру матрицу, получает больше света, что в свою очередь связано с фактором . Даже при высоких значения ISO, количество шумов на фотоснимке, сделанном на профессиональную камеру с большой матрицей, будет минимальное. Чего нельзя сказать о фотоснимке сделанном, при участии маленькой матрицы.

Количество пикселей в матрице фотоаппарата влияет на размер изображения. Все профессиональные зеркальные фотокамеры снабжены матрицей с большим числом мегапикселей. Как результат, вы сможете распечатать большую фотографию, плакат или постер и все цвета и детали при этом, будут переданы в наилучшем качестве.

Типы матриц фотоаппарата.

По применяемой технологии матрицы бывают нескольких типов, но самые популярные из них:

— ПЗС (CCD — Charge Coupled Device) . Данный тип матрицы выпускается практически всеми фирмами производителями фотокамер (Nikon, Canon, Sony и др.). Один из очевидных плюсов высокая чувствительность и маленький уровень шумов, что положительно влияет на качество фотографии, но высокое энергопотребление.

— КМПО (CMOS — Complementary Metal Oxide Semiconductor) . Основные плюсы данного вида матрицы низкое энергопотребление и высокое быстродействие. В наши дни данный вид матрицы самый распространенный.

Профессиональные фотокамеры Nikon D5 (21,33 Мп), D810a (37,09 Мп) имеют КМОП-матрицу размером 35,9 x 24,0 мм. Компактные фотокамеры, например Nikon CoolPix L340, L2750 снабжены ПЗС матрицей.

Профессиональные фотокамеры Canon EOS – 1D X II Mark (21,5 Мп), EOS 5DS R (50,6 Мп) имеют CMOS матрицу. У Canon даже такие компактные камеры как PowerShot SX720 HS, SX 620HS также работают на КМПО матрице.

На этом я заканчиваю свою статью под названием «Матрица Фотоаппарата», дальше будет еще больше полезных и интересных статей. Подписывайтесь на обновления моего блога, и вы будете первыми получать новые статьи.

Размер пучка лазера, который перед попаданием на матрицу проходит через объектив камеры, в сочетании движения лазера и камеры относительно друг друга (лазер обычно не статичен, съемка в основном с рук) многократно превышает этот размер. В связи с этим лазер выжигает не одну точку на камере, а целую область.

Поврежденная область на столько велика, что замаскировать ее не получится. Если попытаться произвести удаление пикселей, поврежденных лазером, то это привело бы к очень сильному "замыливанию" изображения.

Фотографии, которые получаются при съемке камерой, у которой повреждена матрица могут быть разными. В каких-то случаях появляются точки, а в каких-то появляются целые полосы из неработающих пикселов.

Изучение вопроса в рунете о том, как отремонтировать матрицу фотоаппарата после прожига лазером мне не помогли. На всех интернет ресурсах говорилось о том, что требуется однозначная замена матрицы. Дальше было веселее. Я уже ремонтировал технику в сервисном центре Canon в Москве и остался доволен их работой. Но когда мне в техцентре объявили стоимость замены матрицы на фотоаппарате Canon 5D MK II, которая на тот день составляла 64500 руб., что ненамного дешевле покупки новой камеры, то я был удивлен очень сильно.

Покупка новой камеры, взамен старой, в мои планы на ближайшее время не входило. Я продолжил свои поиски. Но поиски возможности отремонтировать фотоаппарат недорого, путем замены матрицы, либо иными способами, не были быстрыми. Наступало время очередной съемки. Но благодаря появлению в Москве, Питере, и других городах проката фото и видеотехники поломка фототехники не смогла помешать очередной съемке. Дело не особо сложное, а порой аренда фототехники даже выгоднее ее покупки, поэтому пришлось на время ремонта взять напрокат фотоаппарат Canon 6D , а заодно попробовать в его работе и сравнить 5D mk II и 6D на съемке.

В одном из московских фотопрокатов мне приходится бывать довольно часто, тех, кто работает там уже встречаешь, почти как друзей. Когда я приехал в фотопрокат, то поделился своим печальным опытом с коллегами по цеху. Мне посочувствовали в моем горе, успокоили, что я далеко не первый пострадал от шаловливых лучиков света и посоветовали обратиться в сервисный центр по ремонту фото и видеотехники, куда прокат сдает свою технику на ремонт и профилактику. Я охотно взял координаты сервиса, хотя не надеялся, что мой вопрос с ремонтом получится решить малой кровью.

Когда я позвонил в рекомендованный фотопрокатом сервис центр, то мне по телефону, в ответ на описанные мною симптомы неисправности фотокамеры сразу сказали, что необходима замена матрицы. Такая работа, с учетом запчастей, будет стоить у них 12,5 т.р. Я даже переспросил стоимость, настолько велико было мое удивление. Мне подтвердили, что замена матрицы на фотоаппарате Canon 5D MK II будет стоить 12500 рублей с учетом работы и запчастей, что никаких скрытых платежей они потом не предъявят. Я конечно все равно сомневался, но выбор был не велик, решил попробовать отремонтировать свой фотоаппарат у них.

Офис сервисного центра находится на закрытой охраняемой территории. У меня уже был несчастливый опыт, когда компьютерщики-мошенники забирали технику на бесплатную, либо очень недорогую диагностику, а после вскрытия техники объявляли суммы во много раз больше, а бесплатная, либо недорогая диагностика оставалась такой только при заказе ремонта у нечестных ремонтников, сопоставимой с покупкой новых комплектующих. В случае же отказа от ремонта за диагностику выставлялась сумма равная половине стоимости ремонта техники. Те мошенники располагались как раз на территории бывшего оборонпредприятия, сохранившего пропускную систему, которая отсеивала тех, кто просто хотел забрать то, что принадлежало им по закону.

Так вот я про офис. Вход в офис по предъявлении документа и паролю. Пароль - название организации, в которую идешь) Поднимаюсь по лестнице, захожу в нужную дверь. Технику принимает мужчина. Осмотр, составление акта приемки, запись моих координат. "Готово будет к концу недели" - сказал мастер-приемщик - "позвоните нам в среду вечером, скажем более точно."

Позвонил в среду днем. Оказалось камера уже готова, можно забирать.

Но на этом история не закончилась. При очередной съемке обнаружилось, что многие кадры при фотосъемке оказались не в фокусе. Сначала я подумал, что проблема с объективом, но проверив EXIF снимков убедился, что промахи автофокуса наблюдаются на разных стеклах. Кроме того на снимках появилось большое количество битых пикселей.

Для решения проблемы автофокуса решил обратиться и битых пикселей было решено обратиться в официальный сервисный центр Canon Копия Центр Москва - там юстируют недорого и хорошо. К тому же устранение битых пикселей, или "ремапинг", в сервисе, где менял матрицу не делают по причине отсутствия соответствующего оборудовния, о чем меня предупредил мастер перед ремонтом.

В Копия Центре мне сказали, что проблема с фокусировкой скорее всего связана из-за отсутствия настройки матрицы после ее замены и последующей ее электронной юстировкой, а битые пикселы это тоже нормально, т.к. нужно менять карту битых пикселей для каждой матрицы. Тут небольшое отступление. Битые пикселы есть почти на любой матрице, даже на новой с завода. С помощью специального программного обеспечения матрица проверяется на камере, создается карта битых пикселей и прописывается в память камеры. Соответственно после замены матрицы в камере и не обновлении данных о битых пикселях они появляются на снимке.

В итоге мне выставили правильно матрицу, сделали юстировку и устранили битые пикселы. Все удовольствие обошлось еще в 8000 рублей без учета затрат времени и проезда. Итоговая сумма по замене матрицы с вызженными пикселами обошлась мне в 20692 рубля с учетом стоимости нескольких поездок по сервисным центрам в разные концы Москвы.

История с прожигом матрицы фотоаппарата и последующим его ремонтом, путем замены сожженой матрицы, получила продолжение.

Как-то после очередной съемки я обнаружил, что на моей камере не хватает нескольких винтов крепления. Точнее я заметил это не на очередной съемке, а в первую же съемку, после ремонта в "Копии". Я удивился, т.к. забирая из предидущего сервиса, заметив отсутствие 2 винтов, я потребовал поставить их на место. Мое требование было исполнено и я про это забыл. В то, что официальный СЦ может потерять винты, мне не особо верилось, но сервисов было два, и "Копия" последней.

Я позвонил в "Копию" и описал проблему девушке оператору. Девушка, попросила меня подождать на линии и через минуту соединила меня с мастером, который производил настройку камеры. Мастер мне объяснил, что винтов не было изначально, но он переставил винты туда, куда это необходимо. Сами винты есть под заказ, но стоимость их по 300 руб. за штуку..

Получается, что в первом СЦ меня фактически обманули. Вместо возврата на место моих винтов они переставили их с других мест.

Винты я заказал. Пока пришел только один, который крепит корпус под байонетом. Вот его номер, если кому-то нужен - CB3-2115-000000 (винт EOS).

Тема в себе содержит несколько вопросов и потому я и буду отвечать на неё по частям. А потом уже сведу всё воедино.

В предыдущей части мы перечислили некоторые отличия любительской и профессиональной камеры дабы понять, чем они отличаются в плане эргономики, технической начинки (я не все перечислил) и пригодности для работы в поле и прочих экстремальных условий.

Второй вопрос был про разрешение матрицы топовой камеры. Налицо попытка отталкиваться от мегапикселей, как средства измерения разрешения матрицы камеры и возможно связки камера+объектив.
Так что я немного расскажу про мегапиксели, резкость и способы их измерения и повышения.

Про мегапиксели

На самом деле про мегапиксели уже много всего было сказано, но перебороть рекламную кампанию ведущих производителей фотокамер отдельным «голосам в пустыне» не под силу.

Начнем не с самих камер теперь, а с того,...

Сколько же Вам мегапикселей вообще нужно?

Где вы чаще всего смотрите фотографии? На экране монитора. А какое у вас разрешение монитора?
Вот у меня, к примеру два монитора.
Один 1280×1024, а второй 1680×1050 пикселей.
Догадайтесь, какой из них основной.

Так вот первый 1.3 Мпикс, а второй 1.76 Мпикс!
Мегапиксель по маркетинговой стратегии заданной еще в своё время Kodak в первых цифровых сенсорах равняется 1 000 000 пикс, а не 1024 * 1024 как во всем остальном мире.

Когда я смотрю фото, вьюер (ух какое слово, программа просмотра фото) масштабирует картинку по ширине моего экрана. Это логично тк я хочу сразу видеть всё фото.
Таким образом я и использую для просмотра фото 1.3 Мпикс в основном. Вы чувствуете разницу с теми 22 Мпикс из которых состоит фото моей камеры?

Я просматриваю свои фото через окошечко в 17 раз меньше размера фото.
Иначе говоря, если я буду снимать только для просмотра на своём мониторе и буду нормально составлять композицию кадра (без лишних краёв), то мне хватит 2 Мпикс.

Вы уже, наверное, забыли камеры 2 Мпикс, а я на них снимал коммерческое фото. И даже печатал с них фото в глянцевом каталоге (правда, небольшие фото 3×4см, каталог товаров).

Вы сейчас наверняка скажете — а как же моя возможность кадрировать кадр в фотошопе? Во многом ваша необходимость кадрировать связана с плохим построением композиции кадра. Чем больше вас будет баловать избыточное разрешение, тем хуже вы будете снимать.
Сравнивать с упомянутыми мастерами, снимающими на 80 Мпикс цифрозадники было бы неумно тк они используют разрешение по полной программе, без избыточного кадрирования. Для плакатов во всю стену дома, фотогалерей с их фотокартинами шириной в несколько метров это разрешение очень даже нужно и даже не всегда достаточно, если не масштабировать снимок.

А какое, кстати, у таких фотокартин разрешение?

Мировой стандарт на печать — 300dpi (dots per inch = точек на дюйм). Примерно столько способен различить человеческий глаз с расстояния 25-30см.
Вот беру я свой кадр 22 Мпикс (5616 х 3744 пикселей) и выставляю ему вместо камерных 240 dpi, печатных 300 dpi.
Вместо печатного размера 60×40см мой печатный размер уменьшается до 47.55 х 31.7 см. Уже совсем и не много.
Какие тут плакаты 3 х 6 м...

Если говорить про плёнку, которую используют многие пейзажисты, то достаточно на мой взгляд будет упомянуть, что со среднеформатного слайда можно вытащить все 100 Мпикс. Причем честных, а не «раздутых», как в современных любительских камерах.

Но тут кроется еще одна хитрость.

Как влияет расстояние просмотра снимка на резкость

На самом деле это крайне важный параметр. Так уж получилось, что мы не орлы и не видим мельчайших деталей на большом расстоянии. Таким образом есть мнение, что нет смысла печатать избыточную информацию на снимке, которую всё равно с заранее известного расстояния никто не увидит.
Так, обычные снимки 10×15см смотрят вблизи, с расстояния 25-30см. Но снимки 40×60см уже смотрят с расстояния примерно 1м хотя бы по причине, что неудобно вращать головой, чтобы рассмотреть все края изображения. Да и рассматривая кусками не получить впечатления обо всем снимке.
Вот этот момент даёт возможность сильно «экономить» на разрешении.
По этой причине, например, журналы чаще всего печатают с разрешением 300dpi, а баннер 3×6м печатают с разрешением 150dpi и менее. Всё равно никто не сможет подойти ближе и рассмотреть мелкие детали.
Вот поэтому большой плакат часто проще снять на камеру с низким разрешением, нежели разворот глянцевого журнала.

Вернемся к монитору.
Процитирую брошюру Carl Zeiss :

«Если у монитора 1200 пикселей, размещенных на высоте картинки 32.4см, то у него 3.7 пикселя/мм.
Таким образом разрешение монитора 2 линии/мм .

При просмотре картинки на мониторе с расстояния 50см, максимальная разрешаюшая способность глаза 4 линии/мм . Т.е. глаз потенциально может увидеть в 2 раза больше, чем может отобразить монитор!
По этой причине изображения увеличенные на мониторе до 100% никогда не будут нам казаться абсолютно резкими.»
«How to read curves», Carl Zeiss Camera Lens Division

Чтобы резкое изображение было для нас резким и на мониторе, нужно, чтобы разрешение монитора совпадало с разрешением глаза. Иначе говоря нужно отодвинуться на в 2 раза бОльшее растояние. На расстоянии 1м до данного монитора разрешающая способность глаза и монитора совпадут и мы сможем увидеть абсолютно резкие снимки (там где они есть).

Что такое резкость и что такое достаточная резкость

Для того, чтобы определить разрешение новых объективов некоторое время назад были придуманы фотографические миры .

Качество объектива определялось в частности его разрешением, а разрешение — способностью отобразить мелкие штрихи фотографической миры. Но кто будет определять различимы штрихи или уже нет?
Вот от этого наблюдателя и зависели результаты определения разрешения.

Глаза у нас у всех разные и понятие о резком кадре, как бы это не было странно — разные. Для одного кадр резкий, а для другого нерезкий.

Были придуманы также дополнительные параметры, такие как lp/mm (Line Pairs per Millimeter, линии на мм). Это был первый этап.

Кроме того, различимость линий зависит от их контрастности. И дальнейшее развитие численной системы оценки качества объектива привело к появлению MTF (Modulation Transfer Function — Функция передачи модуляции, она же Частотно-контрастная характеристика)

Понятие резкость состоит из двух частей — разрешения и чёткости.
Если разрешение зависит от связки камера + объектив, то чёткость или контраст вполне могут быть усилены микропрограммой камеры или при использовании графического редактора.

Что изменилось на более резкой картинке? Разрешение? Нет. Повысилась чёткость вследствие применения нерезкой маски (sharpen) в Adobe Photoshop .

Это один из способов обмана покупателей цифровых фотокамер. Нежели увеличивать размер матрицы или ставить более дорогие объективы на камеру, проще ввести некоторый шарпинг (sharping) и у пользователя создастся впечатление, что новая камера выдаёт более резкий снимок.

Но попутно мы приходим к тому, что в большинстве ситуаций нам не нужно так много мегапикселей. Если мы печатаем большие форматы, то вполне можем повысить четкость изображения программным методом и снизить общее разрешение ввиду того, что большой формат люди обычно не смотрят вблизи.

Третий вопрос.

Почему топовая камера имеет меньше мегапикселей, чем любительская, более дешевая

Тут кроется подвох. А почему вы считаете, что дорого стоить должны именно мегапиксели?
«Нарисовать» мегапикселей с помощью интерполяции можно сколько угодно. Вы сами можете проделать эту операцию в фотошопе, увеличив картинку (resize). Но это часть правды. А вторая часть, что пикселей на новых матрицах действительно больше.

С одной стороны это плюс так как разрешение матрицы и соответственно количество мелких деталей на мм, которое она может разрешить — увеличивается.

А с другой стороны:

1) Сильно возрастают требования к оптике.
Ведь если матрица разрешает больше, то и оптика должна разрешать больше. Потому получается ситуация с точностью до наоборот — любительским камерам с кроп-фактором высококачественные объективы куда нужнее. Иначе разрешение упрётся в оптику дешевого объектива.
Повторю: выигрыш от мегапикселей любительских камер мы получим только на качественных объективах.
Иначе все мелкие пиксели будут «замылены» оптикой.

2) Маленькие пиксели означают, что всё больше уходит на «обвязку» пикселей и всё сложнее отделить полезный сигнал от шума . Разрешение возрастает, но с ним возрастают и шумы матрицы.

Для простоты представьте себе сетку к которой мало крупных ячеек и очень много мелких.

Для наглядности (а то кто еще спорить будет...) прилагаю картинку — иллюстрацию.

Слева маленький размер матрицы и большое количество мегапикселей. Справа: Такой же размер матрицы и мало мегапикселей

В данном случае камеры с одинаковым размером матрицы. Одинаковой толщиной стенок между пикселями (Их невозможно поставить совсем без стенок. Есть в этом направлении наработки — использование фокусирующих микролинз, но всё равно даже в теории это пока невозможно).

«Стенки» у всех типов матриц минимальные какие только можно сделать, т.е. одинаковые.
Получается, что по площади «стенок» гораздо больше у камеры с бОльшим числом мегапикселей . А значит и свет попадающий на матрицу в районе этих «стенок» безвозвратно теряется. Это не значит, как думают многие (не головой), что большой светочувствительный элемент более светосильный.

«Пиксель большего размера имеет большую чувствительность к свету, чем маленький пиксель, так как может накопить больший электрический заряд.»

Это не так. Т.е. он получает больше фотонов и таким образом определяет уровень сигнала точнее при высокой освещенности! (большой и ёмкий фотоэлемент) Но сам уровень сигнала точно такой же, как на маленьком элементе. Т.е. переставляю один и тот же объектив с кропнутой камеры на полнокадровую вы само собой не получите никакого выигрыша по . Тут количество света попадающего на матрицу будет определяться только светосилой объектива, диафрагмой и выдержкой.

слева маленький размер матрицы и большое количество мегапикселей. Справа: большая матрица и мало мегапикселей

На этой картинке видно, что опять площади «стенок» больше на маленькой матрице с большим количеством мегапикселей.
В идеале должно быть некое правильное соотношение между размером матрицы и количеством мегапикселей на ней.

В теории, если удастся полностью убрать стенки (а над этим активно работают), и улучшить параметры пикселей (работают, но неактивно), то мелкие пиксели должны быть наоборот большим преимуществом.
На данный же момент мелкий пиксель вынужен работать с гораздо меньшим количеством фотонов, т.е. он просто вынужден быть гораздо более чувствительным. А для того, чтобы его сделать намного лучше большого пикселя, нужно вложить в него больше денег, как и во всё сверхминиатюрное. Вот опять всё крутится вокруг прибыли. Вкладывать много денег в разработку и установку очень чувствительных пикселей ведёт к значительному снижению прибыли. Потому над этим работают, но, видимо, не очень активно.

Результат — маленькие пиксели определяют количество попавших на них фотонов менее точно и потому сильнее шумят. Т.е. у них хуже SNR (соотношение полезный сигнал/шум).
Всё усугубляется большим количеством стенок, где фотоны просто теряются вместе с той информацией, которую они несли. В этих местах информацию приходится придумывать/интерполировать из соседних пикселей.

Я не знаю, обратили ли вы внимание на то, что при увеличении количества мегапикселей размер кадра растёт весьма несущественно. Дело в том, что мегапиксель это параметр площади матрицы и соответственно связан с линейными размерами матрицы через ширина * высоту. Т.е. кадр по длинной стороне с приростом мегапикселей растёт весьма неохотно, а этот параметр существенно влияет на разрешение по высоте и соответственно на размер снимка, который вы можете напечатать без потери деталей.

Здесь видно, что при 10 Мпикс камеры мы имели в районе 4000 пикс по длинной стороне кадра, а при 21 Мпикс это значение в районе 5600 пикс.

И если 5600 пикс на 21 Мпикс камере нам давало отпечаток 47×31см (300dpi), то на 10 Мпикс камере мы получим отпечаток 34×22.5см. Т.е. двукратное увеличение мегапикселей дало нам увеличение кадра по длинной стороне на 38% или 13см. Не так уж и много! Я уверен, что вас не впечатлит увеличение размера снимка, но впечатлит разница в цене между 10 Мпикс камерой и 21 Мпикс камерой.

Вывод : для существенного увеличения размера снимка количество мегапикселей должно увеличиться в 4 раза!
Это даст увеличение снимка в 2 раза.
А теперь подумаем, стоит ли расстраиваться владельцам топовой камеры Canon 1D X из-за того, что в ней 18 Мпикс, а в любительской Canon 5D mark III — 21 Мпикс.
44×30см отпечаток при 300dpi против 47×31см. 3 сантиметра больше по ширине и 1см по высоте...Уверен, вы не заметите разницы.

DLA и дифракционный лимит

Мне иногда кажется, что все про это знают. Но статью будут читать и начинающие фотографы и фотографы, которые снимали на плёнку, когда этот момент был не столь важен. Так что для полноты статьи напишу.

Итак, у нас есть оптическая система, называемая объектив. В ней наличествует , при прохождении которой в объективе возникает световых волн.

Зеленой линией помечено распределение интенсивности света.

Это явление накладывает на нас два ограничения.

1. Каждая точка объекта съемки на матрице камеры создаёт такой рисунок. Если два диска Эйри будут расположены слишком близко друг к другу, то 2 точки будут восприниматься, как одна.

По формуле видно, что при увеличении значения диафрагмы, растёт радиус диска Эйри.
И происходит сливание дисков Эйри в один объект. Т.е. точка перестает быть точкой на изображении. Это явление дифракции, которое и снижает разрешение объектива при достижении определенной диафрагмы. Оно назвается (Diffraction Limited Aperture).
Оно существует для каждого оптического прибора, но если результат мы проецируем на некий носитель (пленку или матрицу или глаз), то накладывается еще одно ограничение.
Критерий Релея : предел при котором два диска считаются еще разделимы визуально — радиус диска Эйри. Если расстояние между их центрами меньше радиуса, то разрешение объектива падает.

И в принципе это явление не имеет отношения к матрице камеры. Совсем не имеет, пока мы не начали разделять получившуюся картинку на цифровые пиксели.

И вот если мы начали оцифровывать сигнал с помощью пикселей, то получаем такие правила.

Если пиксель больше диска Эйри , то значит сенсор не способен использовать всё разрешение, которое предоставляет ему объектив и считается, что система ограничена разрешением.

Если пиксель меньше диска Эйри , то дополнительного разрешения мы не получаем, а вот система становится ограниченной явлением дифракции, которая возникает в объективе.

Размер диска Эйри существенно уменьшается при открытии диафрагмы, но там вступают в силу (), которые тоже существенно снижают разрешение объектива.

Пример

При длине волны 555nm (жёлто-зеленый свет к которому глаз наиболее чувствителен и который лучше всего воспринимает камера) и диафрагме F11 диаметр диска Эйри составит 14.8 микрон.
При этом размер пикселя у Canon 5D mark II составляет 36мм / 5616пикс * 1000 = 6.4 микрона

Но! Для того, чтобы различить хоть какие-то детали нам нужен не один пиксель, а, как минимум, два пикселя.
Скажем, для того, чтобы увидеть черную полоску, нам нужна одна черная и одна белая.
Один пиксель показывает черный цвет, другой белый — мы можем установить, что видим переход с черного на белый.
Это называется .

Как видите, даже потенциальное разрешение камеры с меньшим сенсором гораздо ниже.

Теоретически, на 35мм сенсоре можно «выжать» около 16 мегапикселей на F11 (что и делает Nikon D4 — слава ему за честность!), а на кропе 1.6х остается только 6 мпикс!
Разница огромная, если вы визуально помните отличие 6 Мпикс от 16 Мпикс.

После частоты Найквиста мы теряем даже теоретическую (реальную теряем немного раньше) возможность иметь попиксельную резкость.

Для наглядности еще раз.

Закрывая диафрагму до F11 мы получаем:

Canon 7D 19 Mpix -> 6 Mpix
Nikon D800 36 Mpix -> 16 Mpix
Nikon D4 16 Mpix -> 16 Mpix
Canon 5D mark II 21 Mpix ->16 Mpix
Canon 1D X 18 Mpix -> 16 Mpix
PhaseOne P65+ 60 Mpix -> 39 Mpix

Камера Canon 60D (сенсор APS-C), объектив Canon 100/2.8L

Сделать с этим ничего нельзя тк это закон природы и зависит он только от диаметра дырки-диафрагмы и длины волны света. Можете попробовать снимать в ультрафиолете (шутка:))

Для чего я тут всё расписывал и вас утомлял теорией?
Ради графика по которому вы видите потенциал камер с большим и маленьким сенсором.
Т.е. сколько бы пикселей не было на матрице — разрешение будет падать всё с более открытой диафрагмы.
На данный момент нельзя добавлять мегапиксели без потери попиксельной резкости на закрытых диафрагмах, ухудшения соотношения сигнал/шум (SNR ) и уменьшения динамического диапазона (ДД).

Это теория. Но есть и сухая практика.
Оптимальная диафрагма на которой изображение будет максимально возможно резким может быть вычислена софтом типа Reikan Focal .

Этот вопрос волнует немалое количество фотолюбителей, которые подбирают себе "следующую" камеру взамен недорогой любительской модели, на которой они постигали азы фотографии и из которой выросли. При этом очень хочется, чтобы помимо роста мегапикселей в новом аппарате были какие-то принципиально новые возможности, позволяющие подняться на следующую ступень в творчестве. И тут многим в поле зрения попадает полнокадровый Canon EOS 5D - фотоаппарат, некогда позиционировавшийся как полупрофессиональный, продающийся сейчас б/у порой за смешные деньги.

Что из себя представляет Canon EOS 5D (не Марк)?

Этот аппарат выпускался в период с 2005 по 2008 годы и был первой относительно доступной по цене полнокадровой зеркалкой. На фоне кропнутых камер своего времени он выгодно отличался качеством изображения - разрешением 13 мегапикселей (против 6-10 у тогдашних "кропов"), примерно в 2 раза более высоким рабочим ISO, да и вообще, картинка с него была субъективно более живой, объемной и красивой. Когда был выпущен первый "пятак", его приобрели себе многие фотографы-пленочники. "Первопятак" и сейчас имеет множество поклонников - главным образом из-за того, что это полный кадр за смешные деньги. К сожалению, с каждым годом количество экземпляров в нормальном состоянии сокращается и в скором времени найти Canon EOS 5D в хорошем состоянии будет большой удачей, но и это не станет поводом отправлять старичка на свалку истории, он скорее перейдет в категорию "ретро".

Основные характеристики Canon EOS 5D таковы: полнокадровый КМОП-сенсор разрешением 13 мегапикселей, 9 датчиков фазовой фокусировки, из них 1 крестообразный, расположенный в центре. Зеркальный видоискатель с покрытием около 96% кадра, серийная съемка 3 кадра в секунду и... собственно все! Видеосъемки нет, лайф-вью нет, встроенной вспышки нет, сюжетных программ нет, подключение к компьютеру по USB 1.0.

В RAW результат намного лучше, но для его "проявки" нужно использовать продвинутый софт типа Adobe Photoshop Lightroom (даже древняя 3 версия "знает" Canon EOS 5D). Штатный RAW-конвертор Digital Photo Professional обеспечит результат сходный с внутрикамерным Jpeg.

Еще Canon EOS 5D имеет множество настроек в "пользовательских функциях", в которые новичку лучше не лазить - вид синхронизации вспышки, тип фокусировочного экрана, блокировка заркала и т.д. К сожалению, у 5D нет возможности микроподстройки автофокуса (она появилась в Mark II), поэтому при покупке нового объектива обязательно проверяйте его на фронт/бэкфокус.

В общем, Canon EOS 5D - это архаичный, дубовый, медлительный, простой и надежный полнокадровый фотоаппарат, созданный для съемки в ручном режиме в формат RAW. Чтобы им снимать, нужно знать, что ты делаешь и как это надо делать и в случае неудачи не сваливать вину "на какого-то там Карлсона" :)

Что реально хорошего есть в Canon EOS 5D?

Хорошая резкость фотографий

Имея полнокадровую матрицу со скромным разрешением 13 мегапикселей, Canon EOS 5D очень лоялен к разрешающей способности объектива. Даже с бюджетными зумами вроде Canon EF 28-135mm f/3.5-5.6 IS USM можно получать очень достойную картинку. Это, судя по отзывам владельцев этого объектива и этой тушки. Лично я пользуюсь объективом Canon EF 24-105mm 1:4 L IS USM и нахожу его весьма резким на всем диапазоне фокусных расстояний и при любой диафрагме, в то время как на 5D Mark III он заметно подмыливает. Если на фотоаппарат повесить фикс, даже недорогой, резкость будет просто звенящей. Вот пример фотографии, сделанной на недорогой фикс Canon EF 40mm 1:2.8 STM (откроется на Яндекс.Фотках):

Рабочее ISO в RAW

То, что написано ниже, актуально только для формата RAW. Диапазон ISO по умолчанию составляет 100-1600 единиц, но через пользовательские функции его можно расширить с 50 до 3200 единиц. По поводу ISO50 многие восторгаются, но я, если честно не заметил большой разницы в качестве картинки с ISO100. Вплоть до ISO400 картинка выглядит гладко, шумы можно увидеть только под микроскопом и то, они не раздражают и убираются в Lightroom без видимого снижения детализации. На ISO800 уже наблюдается легкая "шероховатость" картинки, но она не напрягает и воспринимается как легкая пленочная зернистость. Lightroom позволяет заметно снизить шум на ISO800, но полностью от него избавиться уже, скорее всего, не получится. ISO1600 тоже можно назвать вполне рабочим, если снимать в RAW. Вот пример фотографии, сделанной на ISO1600 в RAW при комнатном освещении.

Тестовая фотография

Шумоподавление в Lightroom. Оригинал На ISO3200 шумы уже явно заметны и никаким подавлением от них не избавишься.

Шумы Canon EOS 5D на ISO3200 без шумоподавления

Шумоподавление в Lightroom Как видите, резкость уже не та.

Цветопередача и динамический диапазон

Кто бы что не говорил, но с нормальной оптикой цветопередача у Canon EOS 5D отличная. Я им снимаю и пейзаж, и портрет, и репортаж. При работе с естественным освещением я ни разу не видел "пластмассовых цветов", "морковной желтизны скинтонов", излишней синевы, желтизны, красноты, зелени и т.д. При правильной настройке экспозиции и баланса белого фотографии получаются правдивые и красивые одновременно. Максимум, что остается сделать при обработке - подкорректировать уровни, контрастность, насыщенность.

Интересна отработка легкой переэкспозиции. Вместо того, чтобы сразу провалить цвета в белизну, как это делает любительская техника, матрица как будто какое-то время "сопротивляется", прежде чем сдаться. Вот пример фотографии - передний план в тени, фон освещен ярким солнцем.

По хорошему, здесь не помешало бы дополнительное освещение на ПП, но его просто не было, вся надежда была на динамический диапазон и она, в принципе, оправдалась. Из этого можно сделать вывод, что динамический диапазон у Canon EOS 5D неплохой. Немного портит впечатление внутрикамерные настройки кривых - тени при настройках "по умолчанию" получаются излишне темными, но весьма неплохо тянутся в Lightroom, особенно при съемке на низких ISO.

При пейзажной съемке Canon EOS 5D тоже проявляет себя с лучшей стороны. Резкость замечательная, цвета красивые.

При сложном контрастном освещении можно использовать брекетинг экспозиции с шагом +-1EV, а потом сводить картинки в "умеренный HDR" в Photoshop или в Photomatix. При этом будут получаться с красивыми и сочными цветами и плавными полутонами, например, такие.

Портретная съемка на полном кадре

Чтобы сохранить пропорции и масштабы с ростом размера кадра нужно пропорционально увеличивать и фокусное расстояние - я думаю, это известно всем более-менее продвинутым фотолюбителям. Увеличение фокусного расстояния влечет за собой сокращение ГРИП, то есть, если мы раньше на кропе фотографировали портреты на объектив 50мм/1.8, то на полном кадре нам для такой же съемки понадобится объектив 85мм/1.8 (это к примеру, многие предпочитают другие фокусные расстояния для портрета). Поскольку фокусное расстояние увеличилось, глубина резкости сократилась, а размытие заднего плана усилилось. Но и "полтинником" снимать становится интереснее. Понятно, что для полной картины здесь стоит привести фотографии с каких-нибудь "топовых" стекол типа 50/1.2L, но я не портретист и единственное, что у меня оказаось под рукой в момент написания этого обзора - советский объектив Гелиос 44М (58мм/2) и я его приспособил на "пятак" в качестве среднепланового портретника. Оказалось, даже с ним портреты в бытовой обстановке смотрятся весьма интересно, "не мыльнично".

Просто портрет жены навскидку безо всякой постановки и дополнительного освещения Я всегда утверждал и буду утверждать, что задний план, размытый художественным необычным боке играет не менее важную роль в композиции, чем передний план. У кропнутых аппаратов все прелести "бокешных" объективов остаются за пределами кадра. Хотя, у каждого автора свое мнение на этот счет, кто-то это наоборот считает за достоинство.

Преимущества полного кадра при пейзажной съемке

Мне, как пейзажисту, полный кадр открыл новые горизонты в творчестве, благодаря полноценному использованию широкоугольной оптики. Объектив Samyang 14 мм на полном кадре просто бомба! :)

Впрочем, сейчас и для кропнутых аппаратов выпущено много сверхширокоугольной оптики с фокусным расстоянием от 8 до 16 мм, поэтому проблема нехватки широкого угла на кропе легко решается покупкой того же Samyang, но не на 14, а на 10 миллиметров.

Недостатки Canon EOS 5D

Пыле/влагозащита

Ее просто нет! Даже если не менять объектив, фотоаппарат сосет пыль не понятно откуда, в итоге на фотографиях появляются характерные пятнышки от пылинок на матрице. Я раньше заморачивался с чисткой матрицы, даже купил специальное приспособление (набор "швабр" для матрицы), но сейчас ограничиваюсь сдуванием основной пыли с матрицы при помощи груши по мере ее накопления. Просто сейчас данную камеру я стал использовать реже (для бытовых съемок у меня есть беззеркалка Olympus), а Canon EOS 5D - камера "для души".

Автофокус

Еще одно слабое место первого "пятака" (да, судя по отзывам, и второго тоже). Крестообразный датчик всего один, расположен по центру кадра. По крайним датчикам сфокусироваться при недостатке освещения просто нереально, поэтому приходится прибегать к "дедовскому" методу - фокусировка по центральному датчику, перекадрирование, съемка.

Медленная серийная съемка

При съемке одиночных кадров это никак не напрягает, но если мы собрались снимать что-то в движении с проводкой или фотографируем какое-то быстропротекающее событие, 3 кадра в секунду - это ни о чем. Как у Canon EOS 1100D. Когда я купил беззеркалку , был поражен тем, что у этой "фитюльки" скорость серийной съемки аж 8 кадров в секунду:)

Внутрикамерный JPEG

Ни за что его не используйте, если не хотите полностью разочароваться в данной камере. На фотографиях шум, грубые полутона, которые плохо тянутся в Photoshop - привет из 2005 года! :)

Авторежим

Лучше бы его не было (как и формата Jpeg). Понятно, что он сделан "для галочки", но любая современная любительская зеркалка снимает в авторежиме лучше, чем Canon EOS 5D.

Баланс белого

Предустановки баланса белого программировались как будто на другой планете. Если снимаем в пасмурную погоду и выбираем ББ "пасмурно", все окрашивается в желтизну. Снимаем в помещении с лампами накаливания, выставляем ББ "лампа накаливания", все снова окрашиватся в желтизну. Ставим "автоматический ББ" и, черт возьми, все еще сильнее окрашивается в желтизну. Конечно, ББ можно настроить точно - выставить по серой карте, задать цветовую температуру, скорректировать оттенок, наконец, снимать с брекетингом баланса белого... Но будете ли вы этим заниматься? Я просто включил "автоматический ББ" и снимаю в RAW, а потом правлю ББ в Lightroom, используя собственные пресеты - "в помещении на 5Д", "на улице на 5Д", и т.д. Отнимает дополнительное время при обработке, но другого способа я не вижу.

Выводы

5 причин, по которым стоит купить Canon EOS 5D

• Этот аппарат учит фотографировать . Он не будет за вас думать, предоставив вам ручной режим. Режимы P, TV, AV - полумеры, в них вам придется иметь дело с достаточно бестолковым автоматом.
• Этот аппарат учит обрабатывать фотографии . Попробовав снимать в Jpeg, вы быстро поймете, что это плохая идея и приступите к освоению RAW, а там и до HDR недалеко.
• Этому аппарату без разницы, что у вас объектив (главное, чтобы был EF, а не EF-S). Даже с "консервной банкой " он даст приличную картинку.
• Этот аппарат - инструмент для создания шедевров, потенциал для этого есть велик. Количество сопутствующего "геморроя" не в счет:)

5 причин, по которым не стоит покупать Canon EOS 5D

• Самому новому экземпляру на данный момент (2017 год) уже 9 лет. Эти аппараты активно использовались свадебными фотографами, гонялись в хвост и в гриву. Кто-то сейчас покупает 5D "на убой", потому что дешевый и полнокадровый, а потом продает за ту же цену или дороже. Трудно найти экземпляр без битых пикселей на матрице и затвором, не доживающим свой век. Новый затвор плюс работа по его замене делают суммарную стоимость тушки Canon EOS 5D сопоставимой с более свежим б/у 5D Mark II.
• Аппарат медленный. Автофокус склонен жить своей жизнью, пока не "ткнешь его носом" в одну из 9 точек фокусировки. Медленная серийная съемка. По большому счету, это аппарат для неторопливой постановочной съемки, но никак не для репортажной.
• Тупая автоматика - ББ желтит, автоматический экспозамер регулярно ошибается, внутрикамерный JPEG лучше вообще не использовать.
• Пылесос! Пыль сосет всегда и везде, даже если неделями просто лежит в сумке. Как у него это получается - ума не приложу.
• Морально устарел. На фоне современных моделей зеркалок и беззеркалок выглядит динозавром в плане функционала. Особенно не хватает LiveView (вспомните при съемке со штатива или макро).

Приложение - полноразмерные снимки Canon EOS 5D

Снимки были сделаны при разных условиях освещенности и преобразованы из RAW в Jpeg программой Adobe Photoshop Lightroom ver.3. Я старался подбирать снимки с большим динамическим диапазоном, чтобы можно было оценить, как фотоаппарат одновременно прорабатывает яркие объекты, светлые и средние тона, умеренные и глубокие тени. Яркий солнечный день

Довольно темное помещение, съемка против света Объектив Canon 24-105/4L, ISO1600

Ночная съемка с рук Объектив Canon 24-105/4L, ISO3200

Ночная съемка со штатива Объектив Samyang 14mm/2.8, ISO100

Хочу ли я его на что-то поменять?

И да и нет. Да - потому что катастрофически не хватает скорости при репортажной съемке. Нет - потому что по всем остальным параметрам "первопятак" меня полностью устраивает, я к нему привык и не вижу смысла выкладывать почти 100 тысяч за тушку 6D или 200 тысяч за Марк 3. В последнее время крутится мысль купить ему в пару репортерскую камеру типа Canon EOS 7D Mark II - для тех случаев, когда нужна "пулеметная" скорострельность. Но это пока только мысли вслух...

Два месяца тому назад в статье, посвящённой сравнению LCD и E-Ink дисплеев , я упомянул, что одним из следующих обзоров будет «вскрытие» матрицы современного фотоаппарата. И спешу исполнить данное обещание!

Первым в «коллекцию» светочувствительных матриц попали фронтальная и задняя камеры смартфона одного известного корейского производителя, который был любезно предоставлен Василием Столяровым. Затем хабраюзер , живущий недалеко от Москвы, прислал мне свой старенький неработающий фотоаппарат фирмы Pentax (здесь и далее я намеренно не буду указывать точную модель девайсов). Девайс был мёртв и это был хороший повод сдать его в мои заботливые руки, а не выкидывать, как многие делают.

И как только я собрался пилить, поступило ещё одно предложение от моего практически однокурсника, Ильи. От этого предложение я не мог отказаться. Мне презентовали относительно современный Canon, у которого были проблемы со съёмкой изображений.

Таким образом, на красно-революционно-первомайский стол ложатся три кандидата: OEM камера из телефона и фотоаппараты Pentax (самый пожилой среди всех участников) и Canon (пожалуй, самый молодой).

Если ещё кто-то не знает, зачем мы здесь собрались, то в подвале данной статьи есть ссылки на предыдущие «вскрытия». Если же кто-то запамятовал, как работает цифровой фотоаппарат или зачем нужна матрица , то милости просим на Wiki или просто посмотрите это видео от канала Discovery:

Часть теоретическая. CCD и CMOS

На сегодняшний день матрицы, выполненные по технологии CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) завоевали более 90% мирового рынка , а не так давно безумно популярным CCD (Charge-Coupled Device) уже пророчат скорый закат.

Причин тому масса, вот далеко не полный список преимуществ CMOS-технологии: во-первых, низкое энергопотребление в статическом состоянии по сравнению с CCD, во-вторых, CMOS сразу «выдаёт» цифровой сигнал, который не требует дополнительного преобразования (точнее преобразование происходит на каждом отдельном субпикселе), в отличие от CCD, которое является фактически аналоговым устройством, в-третьих, дешевизна производства, особенно при больших размерах матриц.

Кратко ознакомиться с принципами работы CMOS-матриц можно с помощью в двух видео от компании Canon:

Но все наши пациенты (может быть, за исключением матрицы камеры мобильного телефона) относятся к той эпохе, когда миром безраздельно правил CCD, а CMOS только набирался сил и светочувствительности, чтобы впоследствии занять лидирующие позиции. Поэтому несколько слов, всё же, скажу о том, как работает CCD-матрица. Более подробное описание всегда можно найти на страницах Wiki .

Итак, фотон от объекта съёмки, пройдя сквозь фильтр Байера , то есть цветофильтр типа RGBG, или фильтр RGBW и собирающую микролинзу, попадает на светочувствительный полупроводниковый материал. Поглощаясь, фотон порождает электро-дырочную пару, которая в ячейке под действием внешнего электрического поля «разделяется», и электрон «отправляется» в копилку – потенциальную яму, где он будет ожидать «чтения».

Схема устройства CCD матрицы ()

Чтение же в CCD матрицы происходит «поячеечно», если так можно выразиться. Пусть мы имеем массив 5 на 5 пикселей. Сначала мы считываем количество электронов, а по-простому величину электрического тока, с первого пикселя. Затем специальный контроллер «сдвигает» все ячейки на одну, то есть заряд из второй ячейки перетекает в первую. Опять считывается значение и так, пока не будут прочитаны все 5 ячеек. Далее уже другой контроллер сдвигает оставшееся «изображение» на одну строчку вниз и процесс повторяется, пока не будут измерены токи во всех 25 ячейках. Может показаться, что это долгий процесс, однако для 5 миллионов пикселей он занимает считанные доли секунд.

Процесс считывания изображения с CCD матрицы ()

Чтобы было совсем понятно, предлагаю ознакомиться со следующими видео:

Часть практическая

Обычно красивыми разборами занимаются люди в белоснежных перчатках, недавно они добрались и до фотоаппаратов , однако поговаривают, что за видео-инструкцию по сборке необходимо доплатить, отправив смс на короткий номер. Далее будут применяться чуть более чем полностью топорные методы, так что не советую повторять это в домашних условиях…

Как разбирался сотовый телефон всегда можно посмотреть на страницах предыдущей статьи , поэтому не буду здесь приводить эти душераздирающие кадры ещё раз.

Вышеупомянутый фотоаппарат Pentax был предоставлен мисьё , у которого, как мне кажется, сейчас сердце должно обливаться кровью, а по щеке катиться скупая мужская слеза:

Разборка Pentax в фотографиях

Из всего многообразия деталей, нас пока интересует лишь LCD дисплей, который будет демонстрироваться школьникам, приходящим к нам, на ФНМ, на экскурсии, сама CCD матрица, стекло с чем-то подозрительно напоминающим поляризатор или фильтр и ИК-подсветка (красная лампочка) для ночной съёмки. Стоит отметить, что матрица жёстко закреплена на корпусе фотоаппарата. Следовательно, все вибрации Ваших рук будут без труда напрямую передаваться на саму матриц, что, согласитесь, никак не способствует качественной фотосъёмке. Видимо, имеет железобетонные нервы.

Что между тем не помешало ему, «утопить» свой любимый фотоаппарат. Помните, когда летом Вы оправитесь в тёплые страны на море и будете пытаться сфотографировать очередную накатывающую волну, что фотоаппарат – устройство, в котором токи могут приводить к коррозии.

Следы коррозии прямо на шлейфе, ведущем к кнопке спуска затвора (к сожалению, не единственное такое место)

Сразу видно, что Canon – чуть более продвинутая, более современная модель, нежели Pentax. Например, матрица подпружинена (на левом нижнем изображении хорошо различимы маленькие пружинки). Такая пассивная система стабилизации изображения способствует получению более качественных и чётких снимков, если, конечно, Вы не неврастеник в запущенной стадии!

«Внутренности» Canon

Кстати, на фото справа внизу отчётливо виден громадный конденсатор, отвечающий за вспышку, из-за проблем с которым мне когда-то пришлось списать свою цифровую мыльницу Canon.

Камера мобильного телефона

Начнём наши изыскания с камеры мобильного телефона, которой будет посвящено не так много времени и слов в этой статье по причине того, что сама матрица имеет совершенно микроскопические размеры и с ней трудно работать (пилить, шлифовать).

Как не сложно заметить, на оптических микрофотографиях ниже матрица у края имеет две зоны: более светлую и более тёмную. Надеюсь, что все уже догадались: под светлой стороной нет диодов, она нанесена просто так, с запасом, чтобы максимально закрыть собой тонкую душевную организацию матрицы…

Накроем всё с запасом – нам не жалко

Микрофотографии, полученные с помощью оптического микроскопа, значительно отличаются, от тех, что выдаёт микроскоп электронный. Например, как на счёт «квадратуры сферы»?

Дело в том, что на оптике мы не видим каких-то прозрачных слоёв (да хотя б они и просто менее заметны), тогда как электронная микроскопия – прежде всего метод анализа поверхности, то есть вполне может быть так, что круглые цветные цветофильтры накрыты сверху квадратными «колпаками». При этом размеры такого кубосферического субпикселя составляют около 2,5 микрометров.

Вот такая она, квадратура сферы…кстати, в вакууме…

Матрица фотоаппарата Pentax

Исследование CCD-матрицы фотоаппарата Pentax начнём с оптических микрофотографий. К моему глубокому сожалению, из-за стерических затруднений, как говорят химики, в системе образец-микроскоп, не удалось снять при больших увеличениях и рассмотреть отдельные субпикселы.

Что-то написано, интересно, а можно тут где-нибудь увидеть имена маленьких китайских детишек?

Каждая посадочная площадка под контакты пронумерована, но не к каждой подведён тот самый контактный провод.

А вот так мы скоро будем учиться считать – с помощью нанотехнологий, естественно…

Чёткая граница между самой матрицей и «обвязкой»

А следующая микрофотография достойна учебника по электронной микроскопии. Знаете, почему электронный микроскоп не является средством измерения? Да-да, именно поэтому: из-за локального накопления заряда, вроде бы сферические объекты вдруг стали эллипсоидами:

Но мы-то знаем, что это сферы…

Далее взглянем на то, что находится вокруг светочувствительной матрицы. Так как я не являюсь специалистом в области создания электронных схем, то боюсь даже предполагать, зачем нужны все эти сложные конструкции и «хитросплетения» проводников, может быть, найдётся кто-нибудь, готовый пояснить назначение приведённых ниже деталей и компонентов (в комментариях, конечно же)?

Непоколебимые столбики, пережившие распил и полировку…

В этих слоях можно запутаться, а чёрту и ногу сломать

Этот выпуск «Взгляд изнутри» - знаковый, после нескольких лет «мытарств» нам, наконец-то, установили новую систему микроанализа, так что в некоторых случаях, я смогу не только приводить красивые картинки, но и пояснять из каких химических элементов увиденное состоит.

А вот и самое интересное – матрица во всей своей красе. Под сеточкой, в ячейках которой расположились микросферы-линзы, можно видеть отдельные фоточувствительные элементы (ну или их останки, точнее сказать затруднительно). Чуть ниже при обсуждении матрицы Canon я в деталях поясню «cross-section» устройство матрицы. Пока же обратимся к данным локального химического анализа. Оказывается, что сетка состоит из вольфрама, а микросферы, по всей видимости, это диоксид кремния, который сверху «укрыт» каким-то полимерным материалом. С более детальным анализом можно ознакомиться .

Матрица во всей своей сложноустроенной красоте

Возвращаясь к первому СЭМ-изображению в этой главе, хочется отметить, что контактные площадки выполнены из чистого золота (о да!), однако проводники внутри сенсора, по всей видимости, состоят из алюминия, на который тончайшим слоем напылена медь, содержание которой на грани чувствительности прибора. Детальная информация представлена .

Матрица фотоаппарата Canon

Продолжим наше погружение в микро- и наномиры мы, как обычно, с оптической микроскопии. Как и в случае с Pentax, матрицу от фотоаппарата Canon не удалось снять на высоком увеличении вследствие геометрических нестыковок. Однако из полученных микрофотографий можно оценить размер отдельного субпикселя – около 1,5 мкм, что гораздо меньше, чем у матрицы мобильного телефона.

Оптические микрофотографии матрицы Canon

Кстати, один из виновников невозможности снимать на оптическом микроскопе при больших увеличениях – «покровное» стекло, закрывающее собой матрицу и её «начинку»:

Хороший кадр: передача за стеклом

Конечно, всегда самое интересное прячется на сколах, где разваливающийся строго упорядоченный мир даёт трещину, позволяющую заглянуть в самые сакраментальные уголки устройства:

Чуть позже мы ещё вернёмся к желтовато-оранжевым областям этой фотографии…

Уже знакомые нам столбики совершенно не понятного предназначения:

Как стойкие оловянные солдатики

Теперь рассмотрим более детально устройство CCD-матрицы. Сверху CCD-матрица покрыта чем-то, напоминающем полимерный слой (1), который защищает фоточувствительные элементы от агрессивной внешней среды. Под ним находятся микролинзы с красителем (2 и 3). Но так как электронная микроскопия не позволяет получать цветные изображения, то точно сказать, окрашена большая или маленькая сферы не представляется возможным. Микролинзы из диоксида кремния (наиболее вероятный материал для их изготовления) закреплены в ячейках вольфрамовой сетки (4), под которой скрывают фоточувствительные элементы (5). И, конечно же, вся эта конструкция покоится на подложке из чистейшего кремния!

С учётом того, что матрица дополнительно защищена «покровным» стеклом, то фотоэлементы защищены лучше, чем президент РФ в своём лимузине (если, конечно, сделать поправку на масштабный фактор).

Данные микроанализа можно скачать .

Устройство матрицы по пунктам. Описание в тексте

Но и это ещё не всё. У нас же осталось ещё стёклышко, прикрывающее матрицу, которое, как кажется, является поляризатором. Оно несколько шероховатое по краям, но практически идеально гладкое по всей остальной площади поверхности. Вроде бы оптическая микроскопия не даёт никаких результатов: стекло, как стекло.

Стекло с подозрением на поляризатор: ничего необычного

И только с помощью электронной микроскопии удаётся увидеть химконтраст на изображении и полосатую структуру. Толщина такой «плёнки» составляет всего-навсего 2,5 микрометра, при этом размеры отдельных слоёв 180 и 100 нм, соответственно, для более тёмных и более светлых. На основании данных микроанализа (), рискну предположить, что более тёмные области обогащены титаном, а светлые – алюминием. По-моему, это потрясающе!

Оказывается, внутри фотоаппарата своя полосата жизнь!

Послесловие

Такой мир уходящего века CCD-матриц предстал перед нами сегодня.

Спасибо всем (Василию за телефон, Илье и за фотоаппараты), кто внёс свой посильный вклад в создание данной статьи. Вы – молодцы, что поддержали в этом нелёгком начинании!

И апофеоз данной статьи, а точнее его апофигей:

Покойтесь с миром, пока мы не придумаем вам нового применения

Бонус 1. Как выглядит зелёная пылевая буря в Москве?

Хотел сначала отдельным постом выложить, но решил не захламлять пространство. Буквально несколько дней назад Москву накрыло жёлто-зелёное облако , многие уже начали было готовится к приходу апокалипсиса, но обошлось… Что в реальности явилось причиной столь странной окраски?

Климат в последнее время барахлит на этой планете: то на Новый Год оставит без снега, то завалит снегом по самую макушку, то весна будет похожа на зиму, то вдруг неожиданно наступит лето. Цветы, деревья и растительность менее приспособлены к такого рода пертурбациям, поэтому 1,5 месяца весны сжавшиеся в 1 неделю заставили растения пересмотреть свои планы по размножению…

Утром, сев за письменный стол, я обнаружил на нём слой пыли, а протерев салфеткой, понял, что надо бы эту пыль как следует изучить. Сказано – сделано!

Но для всех у меня две новости: хорошая и плохая.

Хорошая новость – окраска жёлто-зелёного облака действительно была обусловлена большим количеством пыльцы (я насчитал, как минимум, три вида):

Состав московской бури: пыльца… Справа внизу пыльца на поверхности части растения

Плохая новость – этим мы тоже дышим, причём каждый день, а не в периоды размножения растений (микро- и наночастицы, которые не каждый фильтр поймает):

Состав московской бури: не очень приятная пыль и грязь

Бонус 2. Угадайте, что это?