Краткий курс фотографии для рыболовов

Урок 2. Техника. Изучаем свой фотоаппарат. Матрица

Юрий Марченко

Характеристики матриц приведены в таблице.

Характеристики Fujifilm FinePix A170 Canon PowerShot А510 Nikon Coolpix P300
Тип матрицы CCD CCD CMOS
Кроп-фактор 5,6 6,0 5,6
Размер матрицы 1/2,3" 1/2,5" 1/2,3"
Количество эффективных пикселей 10 Мп 3,2 Мп 12,2 Мп
Светочувствительность ISO 100, 200, 400, 800, 1600 50, 100, 200, 400 160, 200, 400, 800, 1600, 3200

Матрица — это электронный аналог фотопленки, предназначенный для преобразования проецированного на неё при помощи объектива оптического изображения в электрический сигнал. Она представляет собой пластинку из полупроводникового материала, разделенную на миллионы фотоэлементов, чувствительных к основным цветам: красному, зеленому и синему (RGB).

На выходе матрицы получают сигнал изображения, наиболее соответствующий восприятию цветов человеком.

Количество фотоэлементов, содержащихся в матрице, определяет количество элементов изображения – пикселей в полученной картинке. Поэтому детализация изображения будет тем выше, чем большее количество пикселей будет содержать матрица. Это достигается увеличением размеров матрицы или увеличением плотности расположения пикселей при уменьшении их размера.

Эти факторы, а также уровень шума в основном определяют качество матрицы.

Тип матрицы

Тип матрицы для нас не имеет значения. Какой есть – такой есть. Производители вносят в саму микросхему матрицы всевозможные изменения, которые делают матрицу лучше при том же самом типе. Считается, что матрицы CMOS более современные, но для любителя такие параметры типа матрицы, как, например, энергопотребление или стоимость единицы пикселя и т.п. совершенно не имеют значения. Определить, связано ли улучшение качества снимков Nikon Coolpix P300 по сравнению с Fujifilm FinePix A170 с типом матрицы – невозможно (хотя производитель так и будет говорить). Поэтому просто не обращайте на это внимания. Матрица, конечно, влияет на качество снимков, и, если вас не устраивает качество ваших фотографий после освоения всех приемов, описанных в этом курсе, то просто купите другой фотоаппарат. Более высокого класса. Но принципы фотосъемки и обработки фотографий останутся теми же.

Кроп-фактор

Кроп-фактор или просто кроп является одной из важнейших характеристик матрицы фотоаппарата.

Кроп-фактор (от англ. Crop factor, crop - обрезать, factor - множитель)- отношение линейных размеров стандартного кадра 35-мм фотоплёнки к линейным размерам кадра рассматриваемой камеры. Большинство сенсоров выпускаемых цифровых камер имеют размер меньший, чем у плёночного кадра.

Чем меньше физический размер матрицы, тем больше кроп-фактор.

Этот показатель был введен в связи с тем, что разные фотоаппараты имеют разные размеры матрицы, и нужно было каким-то образом сравнивать их характеристики, в первую очередь – фокусное расстояние. Теоретически от кроп-фактора глубина резкости снимка не зависит, так как это чисто расчетный показатель, но она зависит от кроп-фактора опосредовано – через фокусное расстояние. Так как в формулы для расчета глубины резкости обычно входит величина кроп-фактора, то мы для простоты будем принимать, что, чем больше кроп-фактор, тем резче снимок.

Для характеристики глубины резкости используются понятия «ГРИП» и «гиперфокальное расстояние».

ГРИП – это сокращенная аббревиатура от слов Глубина Резко Изображаемого Пространства, она же Глубина резкости. Это область пространства или расстояние между ближней и дальней границей, где объекты будут восприниматься резкими, что, в общем-то, интуитивно понятно.

На глубину резко изображаемого пространство оказывают влияние три параметра:

1. Фактическое фокусное расстояние объектива

2. Величина диафрагмы

3. Расстояние до объекта съемки

Чем больше фактическое фокусное расстояние объектива, тем меньше глубина резкости. Чем шире открыта диафрагма (меньше диафрагменное число), тем меньше глубина резкости.

Чем ближе объект съемки к объективу, тем глубина резкости меньше, а размытие заднего плана выражено сильнее. То есть, нужно понимать, что при изменении расстояния от объектива до объекта фокусировки, будет меняться глубина резкости. Все объекты будут казаться резкими в пределах ± 0,5 ГРИП от объекта.

Гиперфокальное расстояние - это расстояние до передней границы резко изображаемого пространства при фокусировке объектива на бесконечность. Иными словами, это характеристика глубины резкости при фокусировке на бесконечность.

Для расчета величин ГРИП и гиперфокального расстояния обычно применяют специальные таблицы, формулы или онлайн-программы.

Выбор оптимальной глубины резкости зависит от задач съемки.

В зависимости от того, где важнее получить максимальную резкость – на переднем плане или на максимально удаленных объектах, фокусируются либо на гиперфокальное расстояние, либо на бесконечность. В первом случае более резкими получатся детали переднего плана, во втором – удаленные объекты. Гиперфокальное расстояние также зависит от фокусного расстояния объектива и диафрагмы. Чем больше закрыта диафрагма и меньше фокусное расстояние объектива – тем меньше гиперфокальное расстояние.

Чтобы не запутывать читателя вычислениями, я рассчитал значения гиперфокальных фокусных расстояний для рассматриваемых аппаратов при съемке пейзажа при наводке на бесконечность (таблица).

Фотоаппарат Диафрагма Гиперфокальное фокусное расстояние, м
При отсутствии зуммирования При максимальном зуме
Fujifilm A170 2,9 2,3 20,5
10,0 0,7 5,9
Canon PowerShot А510 2,6 2,8 45,3
8,0 0,9 14,7
Nikon Coolpix P300 1,8 2,1 35,8
8,0 0,5 8,0

Если же сфокусировать объектив не на бесконечность, а на гиперфокальное расстояние, то можно получить максимально возможный для данного значения диафрагмы охват - от половины гиперфокального расстояния до бесконечности. Для фотографа-любителя это мало что дает, так как в этом случае нужно знать зависимость гиперфокального расстояния от диафрагмы, а потом найти объект в кадре, который находится на этом расстоянии. Вряд ли кто-то на рыбалке будет этим заниматься.

На самом деле приведенные в таблице величины гиперфокальных расстояний вполне достаточны для получения резких снимков при съемке пейзажей компактным фотоаппаратом. Исключением являются краевые области с близкорасположенными объектами, которые фотограф хочет включить в снимок в качестве естественного обрамления, либо которые попадают туда случайно (фото 1). Такие объекты (ветки деревьев, кусты, высокая трава и т.п.), как правило, находятся гораздо ближе к фотографу, чем основной пейзаж.

Краткий курс фотографии для рыболовов
Фото 1. Nikon Coolpix P300, выдержка 1/320 с, диафрагма 5.6, ISO 160 Оригинал 1.4MB

Краткий курс фотографии для рыболовов
Фото 1а. Левый верхний угол (увеличено) Оригинал 979KB

Очевидно, что если пейзаж имеет не только "дальние" объекты, но и средний и, тем более, ближний план, диафрагму лучше прикрыть.

Сравнивать диафрагмы для зеркалок и компактов некорректно. Гиперфокальное расстояние для зеркалок существенно больше и, например, для большой глубины резкости при съемке пейзажа, нужно устанавливать диафрагму иногда больше 11, чтобы получить глубину резкости не хуже, чем у компактов при диафрагме 2,8. В литературе часто можно встретить рекомендации по установке диафрагмы в тех или иных условиях съемки. Нужно понимать, что эти рекомендации не являются универсальными, и, скорее всего, приводятся для пленочных фотоаппаратов с фокусным расстоянием 35 мм, или для зеркалок с кропом 1,5. Конкретные рекомендации для компактов будут приведены в уроках по фотосъемке.

В принципе, чтобы все-таки использовать рекомендации, приведенные в очень хороших старых книгах по пленочной фотографии, можно разделить рекомендуемую диафрагму на кроп-фактор, то есть, если в книге рекомендуется устанавливать диафрагму, например, 11, то для цифромыльницы с кроп-фактором около 6, требуемая диафрагма составит около 2, что фактически недостижимо для большинства бюджетных компактов. Для них эквивалентная диафрагма пленочного фотоаппарата составит 16-18 единиц, а для зеркалок 8-11. Отсюда ясно, почему глубина резкости у компактов значительно выше, чем у пленочных аппаратов или зеркалок. Для рыболова это имеет существенное значение, так как в большинстве случаев при съемке пейзажей нет необходимости заботиться о правильном выставлении диафрагмы с целью обеспечить резкость снимка. Снимать пейзажи на рыбалке вполне можно на минимальной диафрагме, этого в большинстве случаев достаточно, чтобы обеспечить нужный световой поток для съемки с рук без штатива.

Видно, что у наиболее простого фотоаппарата глубина резкости больше, то есть при прочих равных условиях резкость деталей в кадре будет выше, а это может иметь значение.

Размер матрицы

Кроме глубины резкости, физический размер матрицы в миллиметрах влияет на уровень шумов. Это вызвано тем, что размер матрицы определяет площадь поглощения света и другие, связанные с этим, характеристики.

Чем меньше матрица – тем больше уровень шумов. Так как основная масса компактных фотоаппаратов имеет примерно одинаковые размеры матрицы, а уровень шумов зависит от большого количества факторов, а не только от размера матрицы, то для рыболова никакого практического значения размер матрицы его фотоаппарата не имеет.

Количество мегапикселов (разрешение)

Количество мегапикселов для нас также не имеет значения. Какое есть – такое есть. Оно, конечно, влияет на качество снимка, особенно при печати, но управлять этим показателем Вы не сможете.

Матрицы разного размера могут иметь одинаковое количество пикселей, при этом соотношение уровня полезного сигнала к уровню шума будет лучшим у большей матрицы. Особенно это ощутимо при съемке в условиях слабой освещенности, поэтому погоня за мегапикселями не всегда оправдана, и фотографии камеры с малошумящей матрицей 8 Мп может превосходить по качеству снимки фотоаппарата с матрицей 16 Мп.

При публикации фотографии в интернете Вы, скорее всего, не заметите разницы между фотографиями, снятыми на 5-и или 20-и мегапиксельную фотокамеры. Например, снимки, снятые Canon PowerShot А510 с 3,2 мегапикселями, в полноэкранном режиме просмотра на мониторе практически невозможно отличить от аналогичных снимков на 10-мегапиксельной камере Fujifilm A170.

Если же Вы хотите распечатывать Ваши снимки на фотобумаге, то 3 мегапикселей вполне достаточно для высокого качества фотографий размером 10х15. Для стандартного листа А4 (20х30) достаточно 5 мегапикселей. Отметим, что Canon PowerShot А510 уже «древний» фотоаппарат, сегодня редкостью являются компакты с количеством мегапикселей меньше 10.

В то же время, если матрица имеет небольшой размер, а количество мегапикселей большое, то это означает, что размер пикселя у нее будет маленький. Отсюда и повышенное влияние тепловых шумов при работе матрицы. Тут уж ничего не поделаешь, ясно, что за маленький размер приходится платить. В данном случае – качеством фотографии.

Чувствительность

Одним из важных показателей является чувствительность матрицы к свету, которая измеряется в единицах ISO. Чем больше значение ISO, тем при меньшей освещенности Вы можете снимать с рук, не используя штатив. Чем меньше ISO, тем меньше уровень шумов на темных местах фотографии.

Шум в цифровой фотографии – это некоторый эквивалент «зерна» в пленочной фотографии. Шум определяется минимальным размером области на снимке, внутри которой ничего не меняется при увеличении. Для фотографий малого размера шум в большинстве случаев визуально не заметен и не влияет на восприятие изображения.

Причём, следует иметь в виду, что, выставляя разные значение ISO в цифровой камере, Вы на самом деле не изменяете чувствительность матрицы. Чувствительность матрицы - величина постоянная и примерно соответствует минимальному значению ISO, доступному для выбора в той или иной модели камеры. Все величины ISO выше минимального значения получаются просто усилением сигнала с матрицы, а поскольку усиливаются в равной степени и полезный сигнал, и шумы самой матрицы, то любой подъём ISO ведет к неизбежному ухудшению соотношения сигнал/шум. Влияние увеличения ISO на шумы снимка видно на фото 2 - 4.

Краткий курс фотографии для рыболовов
Фото 2. Fujifilm A170, выдержка 1/250 с, диафрагма 5.5, ISO 100 Оригинал 972KB

Краткий курс фотографии для рыболовов
Фото 2а. Увеличено Оригинал 430KB

Краткий курс фотографии для рыболовов
Фото 3. Fujifilm A170, выдержка 1/120 с, диафрагма 5.2, ISO 400 Оригинал 878KB

Краткий курс фотографии для рыболовов
Фото 3а. Увеличено Оригинал 491KB

Краткий курс фотографии для рыболовов
Фото 4. Fujifilm A170, выдержка 1/30 с, диафрагма 3.5, ISO 800 Оригинал 1.2MB

Краткий курс фотографии для рыболовов
Фото 4а. Увеличено Оригинал 589KB

Минимальное значение ISO в наших фотоаппаратах разное. Однако нельзя сравнивать чувствительность матриц разных фотоаппаратов. При сравнении изображений на фото 5 и 6 видно, что матрица Nikon Coolpix P300 при чувствительности ISO = 1600 «шумит» так же, как и матрица Fujifilm A170 при чувствительности ISO = 400, хотя физические размеры этих матриц одинаковы.

Краткий курс фотографии для рыболовов
Фото 5. Fujifilm A170, выдержка 1/120 с, диафрагма 5.2, ISO 400 Оригинал 795KB

Краткий курс фотографии для рыболовов
Фото 5а. Увеличено Оригинал 462KB

Краткий курс фотографии для рыболовов
Фото 6. Nikon Coolpix P300, выдержка 1/30 с, диафрагма 1.8, ISO 1600 Оригинал 1.2MB

Краткий курс фотографии для рыболовов
Фото 6а. Увеличено Оригинал 764KB

Отсюда следует, что заранее предсказать, какова фактическая чувствительность матрицы Вашего фотоаппарата невозможно. Поэтому я рекомендую провести небольшой эксперимент, его можно сделать и дома, а не на природе. Нужно поздним вечером без искусственного освещения выключить вспышку, поставить фотоаппарат на стол и сделать несколько снимков с разной установленной чувствительностью. Можно также утром или вечером снимать вид из окна. Рассмотрев потом полученные изображения при большом увеличении, Вы получите некоторое представление о том, при каких чувствительностях имеет смысл делать съемку Вашим фотоаппаратом.

Материал опубликован в газете "Рыбачок" № 47 2012.

Размещается с разрешения автора.

Обсудить на форуме

Joomla SEF URLs by Artio