Размер датчика камеры. Размеры сенсоров цифровых камер. Лидерские качества CMOS

Вендоры сейчас предлагают огромный выбор камер для видеонаблюдения. Модели отличаются не только общими для всех камер параметрами - фокусным расстоянием, углом обзора, светочувствительностью и т. д.,- но и различными фирменными "фишками", которыми каждый производитель стремится оснастить свои устройства.

Поэтому зачастую краткое описание характеристик камеры для видеонаблюдения представляет собой пугающий перечень непонятных терминов, к примеру: 1/2.8" 2.4MP CMOS, 25/30fps, OSD Menu, DWDR, ICR, AWB, AGC, BLC, 3DNR, Smart IR, IP67, 0.05 Lux и это еще далеко не все.

В предыдущей статье мы остановились на видеостандартах и классификации камер в зависимости от них . Сегодня мы разберем основные характеристики камер для видеонаблюдения и расшифровку обозначений специальных технологий, используемых для улучшения качества видеосигнала:

Фокусное расстояние и угол обзора
Апертура (число F) или светосила объектива
Регулировка диафрагмы (автодиафрагма)
Электронный затвор (AES, скорость затвора, выдержка)
Чувствительность (светочувствительность, минимальное освещение)
Классы защиты IK (Vandal-proof, антивандальные) и IP (от влаги и пыли)

Тип матрицы (CCD ПЗС, CMOS КМОП)

Существует 2 типа матриц камер видеонаблюдения: CCD (на русском - ПЗС) и CMOS (на русском - КМОП). Они отличаются как устройством, так и принципом действия.

CCD	CMOS
Последовательное считывание из всех ячеек матрицы	Произвольное считывание из ячеек матрицы, что уменьшает риск смиринга - появления вертикального размазывания точечных источников света (ламп, фонарей)
Низкий уровень шумов	Высокий уровень шума из-за так называемых темповых токов
Высокая динамическая чувствительность (больше подходят для съемки движущихся объектов)	Эффект "бегущего затвора" - при съемке быстро движущихся объектов могут возникать горизонтальные полосы, искажения картинки
Кристалл используется только для размещения светочувствительных элементов, остальные микросхемы нужно размещать отдельно, что увеличивает размеры и стоимость камеры	Все микросхемы можно расположить на одном кристалле, что делает производство камер с CMOS-матрицами простым и недорогим
Благодаря использованию площади матрицы только под светочувствительные элементы, возрастает эффективность ее использования - она приближается к 100%	Низкое энергопотребление (почти в 100 раз меньше, чем у ПЗС матриц)
Дорогое и сложное производство	Быстродействие

Долгое время считалось, что матрица CCD дает гораздо более качественное изображение, чем CMOS. Однако современные матрицы КМОП зачастую практически ничем не уступают ПЗС, особенно в том случае, если к системе видеонаблюдения нет слишком высоких требований.

Размер матрицы

Обозначает размер матрицы по диагонали в дюймах и пишется в виде дроби: 1/3", 1/2", 1/4" и т. д.

Стандартно считается, что чем больше размер матрицы, тем лучше: меньше шумов, четче картинка, больше угол обзора. Однако на самом деле лучшее качество изображения обеспечивает не размер матрицы, а размер ее отдельной ячейки или пикселя - чем он больше, тем лучше. Поэтому при выборе камеры для видеонаблюдения нужно рассматривать размер матрицы вместе с количеством пикселей.

Если матрицы с размерами 1/3" и 1/4" имеют одинаковое количество пикселей, то в этом случае матрица 1/3", естественно, будет давать лучшее изображение. А вот если на ней пикселей больше, то нужно брать в руки калькулятор и подсчитывать примерный размер пикселя.

К примеру, из приведенных ниже расчетов размера ячейки матрицы можно увидеть, что во многих случаях размер пикселя на матрице 1/4" оказывается большим, чем на матрице 1/3", а значит, видеоизображение с 1/4" , хотя она и меньше по размеру, будет лучше.

Размер матрицы	Количество пикселей (млн)	Размер ячейки (мкм)
1/6	0.8	2,30
1/3	3,1	2,35
1/3,4	2,2	2,30
1/3,6	2,1	2,40
1/3,4	2,23	2,45
1/4	1,55	2,50
1 / 4,7	1,07	2,50
1/4	1,33	2,70
1/4	1,2	2,80
1/6	0,54	2,84
1 / 3,6	1,33	3,00
1/3,8	1,02	3,30
1/4	0,8	3,50
1/4	0,45	4,60

Фокусное расстояние и угол обзора

Эти параметры имеют большое значение при выборе камеры для видеонаблюдения, и они тесно связаны между собой. Фактически, фокусное расстояние объектива (часто обозначается f)- это расстояние между линзой и матрицей.

На практике же фокусное расстояние определяет угол и дальность обзора камеры:

чем меньше фокусное расстояние, тем шире угол обзора и тем меньше деталей можно рассмотреть на объектах, расположенных вдали;
чем больше фокусное расстояние, тем уже угол обзора видеокамеры и тем детальнее изображение удаленных объектов.

Если вам необходим общий обзор какой-то площади, и вы хотите использовать для этого как можно меньше камер - покупайте камеру с небольшим фокусным расстоянием и, соответственно, широким углом обзора.

А вот на тех участках, где требуется детальное наблюдение за сравнительно небольшой площадью, лучше поставить камеру с увеличенным фокусным расстоянием, направив ее на объект наблюдения. Это часто используется на кассах супермаркетов и банков, где нужно видеть номинал купюр и другие подробности расчетов, а также на въезде на автостоянки и прочие площадки, где необходимо различать автомобильный номер на большом расстоянии.

Самое распространенное фокусное расстояние - 3,6 мм. Оно примерно соответствует углу обзора человеческого глаза. Камеры с таким фокусным расстоянием используются для видеонаблюдения в небольших помещениях.

В представленной ниже таблице - информация и взаимосвязи фокусного расстояния, угла обзора, дистанции распознавания и т. д. для наиболее распространенных фокусов. Цифры примерные, так как зависят не только от фокусного расстояния, но и других параметров оптики камеры.

В зависимости от ширины угла обзора камеры для видеонаблюдения принято делить на:

обычные (угол обзора 30°-70°);
широкоугольные (угол обзора примерно от 70°);
длиннофокусные (угол обзора менее 30°).

Буквой F, только обычно заглавной, обозначается также светосила объектива - поэтому при чтении характеристик обращайте внимание - в каком контексте употребляется параметр.

Тип объектива

Фиксированный (монофокальный) объектив - самый простой и недорогой. Фокусное расстояние в нем зафиксировано, и его нельзя поменять.

В варифокальных (вариофокальных) объективах можно менять фокусное расстояние. Его настройка производится вручную, обычно один раз, когда камера устанавливается на место съемки, а в дальнейшем - по необходимости.

Трансфакторные или зум-объективы также предоставляют возможность менять фокусное расстояние, но удаленно, в любой момент времени. Изменение фокусного расстояния производится с помощью электропривода, поэтому их также называют моторизированными объективами.

"Рыбий глаз" (fisheye, фишай) или панорамный объектив позволяет установить всего одну камеру и достичь при этом 360° обзора.

Конечно, в результате получаемое изображение имеет эффект "пузыря" - прямые линии искривлены, однако в большинстве случаев камеры с такими объективами позволяют разделять одно общее панорамное изображение на несколько отдельных, с корректировкой под привычное человеческому глазу восприятие.

Pinhole-объективы позволяют вести скрытое видеонаблюдение, благодаря своему миниатюрному размеру. Фактически, пинхол-камера не имеет объектива, а лишь миниатюрное отверстие вместо него. В Украине использование скрытого видеонаблюдения серьезно ограничено, как и сбыт устройств для него.

Это наиболее распространенные типы объектива. Но если вдаваться более глубоко, объективы разделяются также по другим параметрам:

Апертура (число F) или светосила объектива

Определяет способность камеры снимать качественную картинку в условиях плохой освещенности. Чем больше число F, тем менее открыта диафрагма и тем большая освещенность требуется камере. Чем меньше апертура, тем больше открыта диафрагма, а видеокамера может давать четкое изображение даже при плохом освещении.

Буквой f (обычно строчной) обозначается также фокусное расстояние, поэтому при чтении характеристик обращайте внимание - в каком контексте употребляется параметр. К примеру, на картинке выше апертура обозначена маленькой f.

Крепление объектива

Для крепления объектива к видеокамере существует 3 вида креплений: C, CS, M12.

Крепление C сейчас используется редко. Объективы C можно установить на камеру с креплением CS при помощи специального кольца.
Крепление CS - наиболее распространенный тип. Объективы CS несовместимы с камерами C.
Крепление M12 используется для объективов небольшого размера.

Регулировка диафрагмы (автодиафрагма), АРД, ARD

Диафрагма отвечает за поступление света на матрицу: при усиленном потоке света она сужается, препятствуя таким образом засвечиванию картинки, а при недостаточном освещении, наоборот, раскрывается, чтобы на матрицу попадало больше света.

Различают две большие группы камер: с фиксированной диафрагмой (сюда же можно отнести камеры вообще без нее) и с регулируемой .

Регулировка диафрагмы в различных моделях камер для видеонаблюдения может осуществляться:

Вручную.
Автоматически видеокамерой с помощью постоянного тока, на основании количества света, попадающего на матрицу. Такая автоматическая регулировка диафрагмы (АРД) обозначается как DD (Direct Drive) или DD/DC .
Автоматически специальным модулем, встроенным в объектив и отслеживающим световой поток, проходящий через относительное отверстие. Такой способ АРД в спецификациях видеокамер обозначается как VD (Video Drive) . Он эффективен даже при попадании в объектив прямых солнечных лучей, но камеры наблюдения с ним дороже.

Электронный затвор (AES, скорость затвора, выдержка, shutter)

У разных производителей этот параметр может обозначаться как автоматический электронный затвор, выдержка или скорость затвора, но по сути он обозначает одно и то же - время, в течение которого свет экспонируется на матрицу. Выражается он обычно в виде 1/50-1/100000s.

Действие электронного затвора чем-то схоже с автоматической регулировкой диафрагмы - он регулирует светочувствительность матрицы, чтобы подстроить ее под уровень освещенности помещения. На рисунке ниже можно увидеть качество изображения в условиях недостаточной освещенности при разной скорости затвора (на рисунке ручная настройка, в то время как AES делает это автоматически).

В отличие от АРД подстройка происходит не путем регулировки светового потока, попадающего на матрицу, а путем регулировки выдержки, длительности накопления электрического заряда на матрице.

Однако возможности электронного затвора гораздо слабее, чем автоматической регулировки диафрагмы, поэтому на открытых пространствах, где уровень освещения изменяется от сумерек до яркого солнечного света, лучше использовать камеры с АРД. Видеокамеры с электронным затвором оптимальны для помещений, где уровень освещения в течение времени меняется незначительно.

Характеристики электронного затвора мало чем отличаются у различных моделей. Полезной фичей является возможность ручной регулировки скорости затвора (выдержки), так как в условиях плохой освещенности автоматически выставляются низкие значения, а это приводит к смазанности изображения движущихся объектов.

Sens-UP (или DSS)

Это функция накопления заряда матрицы в зависимости от уровня освещенности, т. е. увеличения ее чувствительности в ущерб скорости. Необходима для съемки качественной картинки в условиях плохой освещенности, когда отслеживание скоростных событий не критично (на объекте наблюдения нет быстро движущихся объектов).

Она тесно связана с описанной выше скоростью затвора (выдержкой). Но если скорость затвора выражается во временных единицах, то Sens-UP - в коэффициенте увеличения выдержки (xN): время накопления заряда (выдержка) увеличивается в N раз.

Разрешение

Тему разрешений камер видеонаблюдения мы немного затронули в прошлой статье . Разрешение камеры - это, фактически, размер получаемой картинки. Он измеряется либо в ТВЛ (телевизионных линиях), либо в пикселях. Чем больше разрешение, тем больше деталей вы сможете рассмотреть на видео.

Разрешение видеокамеры в ТВЛ - это количество вертикальных линий (переходов яркости), размещенных на картинке по горизонтали. Он считается более точным, поскольку дает представление именно о размере картинки на выходе. Тогда как разрешение в мегапикселях, указываемое в документации производителя, может вводить покупателя в заблуждение - оно часто относится не к размеру итоговой картинки, а к числу пикселей на матрице. В этом случае нужно обращать внимание на такой параметр, как "Эффективное количество пикселей"

Разрешение в пикселях - это размер картинки по горизонтали и вертикали (если он указывается в виде 1280×960) или общее количество пикселей на картинке (если он указывается как 1 МП (мегапиксель), 2 Мп и т. д.). Собственно, разрешение в мегапикселях получить очень просто: нужно умножить количество пикселей по горизонтали (1280) на количество по вертикали (960) и разделить на 1 000 000. Итого 1280×960 = 1,23 МП.

Как пересчитать ТВЛ в пиксели и наоборот? Точной формулы пересчета нет. Для определения разрешения видео в ТВЛ нужно использовать специальные тестовые таблицы для видеокамер. Для примерного представления соотношения можно воспользоваться таблицей:

Эффективные пиксели

Как мы уже сказали выше, часто размер в мегапикселях, указываемый в характеристиках видеокамер, не дает точного представления о разрешении получаемого изображения. Производитель указывает количество пикселей на матрице (сенсоре) камеры, но далеко не все из них участвуют в создании картинки.

Поэтому был введен параметр "Количество (число) эффективных пикселей", который как раз и показывает, сколько пикселей формируют итоговое изображение. Чаще всего он соответствует реальному разрешению получаемой картинки, хотя бывают и исключения.

ИК (инфракрасная) подсветка, IR

Позволяет проводить съемку в ночное время. Возможности матрицы (сенсора) камеры видеонаблюдения гораздо выше, чем человеческого глаза - к примеру, камера может "видеть" в инфракрасном излучении. Это свойство стали использовать для съемок в ночное время и в неосвещенных/слабоосвещенных помещениях. При достижении определенного минимума освещения видеокамера переходит в режим съемки в инфракрасном диапазоне и включает ИК-подсветку (IR).

Светодиоды IR встраиваются в камеру таким образом, чтобы свет от них не попадал в объектив камеры, а освещал угол ее обзора.

Изображение, полученное в условиях слабого освещения с помощью инфракрасной подсветки, всегда черно-белое. Цветные камеры, которые поддерживают ночную съемку, также переходят в черно-белый режим.

Значения ИК-подсветки в видеокамерах обычно даются в метрах - т. е. на сколько метров от камеры подсветка позволяет получить четкое изображение. IR-подсветку с большой дальностью называют ИК-прожектором.

Что такое Smart ИК, Smart IR?

Умная ИК-подсветка (Smart ИК) позволяет увеличивать или уменьшать мощность инфракрасного излучения в зависимости от дистанции до объекта. Это делается для того, чтобы объекты, оказавшиеся близко к камере, не были засвечены на видео.

ИК фильтр (ICR), режим день/ночь

Использование инфракрасной подсветки для съемок в ночное время имеет одну особенность: матрица таких камер выпускается с повышенной чувствительностью к инфракрасному диапазону. Это создает проблему для съемок в дневное время, так как матрица регистрирует инфракрасный спектр и днем, что нарушает нормальную цветность получаемого изображения.

Поэтому такие камеры работают в двух режимах - день и ночь. Днем матрицу закрывает механический инфракрасный фильтр (ICR), который отсекает инфракрасное излучение. Ночью фильтр сдвигается, позволяя лучам ИК-спектра беспрепятственно попадать на матрицу.

Иногда переключение режима день/ночь реализуется программно, однако такое решение дает менее качественные изображения.

Фильтр ICR может устанавливаться и в камерах без инфракрасной подсветки - для отсечения инфракрасного спектра в дневное время и улучшения цветопередачи видео.

Если в камере нет фильтра IGR, потому что она изначально не была предназначена для съемок в ночное время, ей нельзя добавить функцию ночной съемки, просто докупив отдельный модуль с ИК-подсветкой. В этом случае цветность дневного видео будет существенно искажаться.

Чувствительность (светочувствительность, минимальное освещение)

В отличие от фотокамер, где светочувствительность выражается параметром ISO, светочувствительность камер видеонаблюдения чаще всего выражается в люксах (Lux) и означает минимальное освещение, при котором камера способна давать видеоизображение хорошего качества - четкое и без шумов. Чем ниже значение этого параметра, тем выше чувствительность.

Камеры для видеонаблюдения подбираются в соответствии с теми условиями, в которых их планируется эксплуатировать: к примеру, если минимальная чувствительность камеры составляет 1 люкс, то четкого изображения в ночное время без дополнительной инфракрасной подсветки с нее получить не удастся.

Условия	Уровень освещенности
Естественное освещение на улице в безоблачный солнечный день	свыше 100 000 люкс
Естественное освещение на улице в солнечный день с легкими облаками	70 000 люкс
Естественное освещение на улице в пасмурную погоду	20 000 люкс
Магазины, супермаркеты:	750-1500 люкс
Офис или магазин:	50-500 люкс
Холлы гостиниц:	100-200 люкс
Стоянки автотранспорта, товарные склады	75-30 люкс
Сумерки	4 люкс
Хорошо освещенная автомагистраль ночью	10 люкс
Места зрителей в театре:	3-5 люкс
Больница в ночное время, глубокие сумерки	1 люкс
Полнолуние	0,1 - 0,3 люкс
Лунная ночь (четверть Луны)	0,05 люкс
Ясная безлунная ночь	0,001 люкс
Облачная безлунная ночь	0,0001 люкс

Соотношение сигнал/ шум (S/ N) определяет качество видеосигнала. Шумы на видеоизображении появляются в результате плохого освещения и выглядят как цветной или черно-белый снег или зернистость.

Параметр измеряется в децибелах. На картинке ниже довольно неплохое качество изображения показано уже при 30 Дб, но в современных камерах для получения качественного видео S/N должно быть не ниже 40 Дб.

Подавление шумов DNR (3D-DNR, 2D-DNR)

Естественно, что проблема наличия шумов в видео не осталась без внимания производителей. На данный момент существуют две технологии подавления шумов на картинке и соответствующего улучшения изображения:

2-DNR. Более старая и менее совершенная технология. В основном, убираются шумы только ближнего плана, кроме того, иногда изображение из-за чистки немного смазывается.
3-DNR. Новейшая технология, которая работает по сложному алгоритму и убирает не только ближние шумы, но и снег и зернистость на дальнем фоне.

Частота кадров, fps (скорость потока)

Частота кадров влияет на плавность видеоизображения - чем она выше, тем лучше. Для достижения плавной картинки необходима частота не менее 16-17 кадров в секунду. Стандарты PAL и SECAM поддерживают частоту кадров на уровне 25 к/с, а стандарт NTSC - 30 к/с. У профессиональных камер частота кадров может доходить до 120 к/с и выше.

Однако нужно учитывать, что чем выше частота кадров - тем больше места потребуется для хранения видео и тем больше будет загружен канал передачи.

Компенсация засветки (HLC, BLC, WDR, DWDR)

Распространенными проблемами видеонаблюдения являются:

отдельные яркие объекты, попадающие в кадр (фары, лампы, фонари), которые засвечивают часть изображения, и из-за которых невозможно рассмотреть важные детали;
слишком яркое освещение на заднем плане (солнечная улица за дверями помещения или за окном и тому подобное), на фоне которого ближние объекты отображаются слишком темными.

Для их решения существует несколько функций (технологий), применяемых в камерах наблюдения.

HLC - компенсация яркой засветки. Сравните:

BLC - компенсация задней засветки. Реализуется путем увеличения экспозиции всего изображения, в результате чего объекты на переднем плане становятся светлее, однако задний фон получается слишком светлым, на нем невозможно рассмотреть детали.

WDR (иногда его называют также HDR) - широкий динамический диапазон. Также используется для компенсации задней засветки, но более эффективно, чем BLC. При использовании WDR все объекты на видео имеют примерно одинаковую яркость и четкость, что позволяет в деталях рассмотреть не только передний план, но и задний. Достигается это благодаря тому, что камера делает снимки с разной экспозицией, и потом совмещает их для получения кадра с оптимальной яркостью всех объектов.

D-WDR - программная реализация широкого динамического диапазона , которая несколько хуже, чем полноценный WDR.

Классы защиты IK (Vandal-proof, антивандальные) и IP (от влаги и пыли)

Этот параметр важен, если вы выбираете камеру для наружного видеонаблюдения или в помещение с высокой влажностью, пыльностью и проч.

Классы IP - это защита от попадания внутрь посторонних предметов различного диаметра, в том числе пылевых частиц, а также защита от влаги. Классы IK - это антивандальная защита, т. е. от механического воздействия.

Самыми распространенными среди наружных камер видеонаблюдения классами защиты являются IP66, IP67 и IK10.

Класс защиты IP66 : камера полностью пыленепроницаема и защищена от сильных водяных струй (или морских волн). Внутрь вода попадает в незначительных количествах и не нарушает работу видеокамеры.
Класс защиты IP67 : камера полностью пыленепроницаема и может выдержать кратковременное полное погружение под воду или долго находиться под снегом.
Антивандальный класс защиты IK10 : корпус камеры выдержит попадание 5 кг груза с 40 см высоты (энергия удара 20 Дж).

Скрытые зоны (Privacy Mask)

Иногда возникает необходимость скрыть от наблюдения и записи некоторые участки, попадающие в поле зрения камеры. Чаще всего это связано с охраной неприкосновенности частной жизни. Некоторые модели камер позволяют настроить параметры нескольких таких зон, закрыв определенную часть или части изображения.

К примеру, на рисунке ниже на изображении с камеры скрыты окна соседнего дома.

Другие функции камер видеонаблюдения (DIS, AGC, AWB и др.)

OSD меню - возможность ручной настройки множества параметров камеры: экспозиции, яркости, фокусного расстояния (если есть такая опция) и т. д.

- съемка в условиях плохой освещенности без инфракрасной подсветки.

DIS - функция стабилизации изображения с камеры при съемке в условиях вибрации или движения

EXIR Technology - технология инфракрасной подсветки, разработанная Hikvision. Благодаря ей достигается большая эффективность подсветки: большая дальность при меньшем энергопотреблении, рассеивании и т. д.

AWB - автоматическая регулировка баланса белого цвета в изображении, с тем, чтобы цветопередача была как можно ближе к естественной, видимой человеческим глазом. Особенно актуальна для помещений с искусственным освещением и различными источниками света.

AGC (АРУ) - автоматическая регулировка усиления. Применяется для того, чтобы выходной видеопоток с камер всегда был стабильным, независимо от силы входного видеопотока. Чаще всего усиление видеосигнала требуется в условиях слабой освещенности, а уменьшение - наоборот, при слишком сильном освещении.

Детектор движения - благодаря этой функции камера может включаться и вести запись только при возникновении движения на объекте наблюдения, а также передавать сигнал тревоги при срабатывании детектора. Это помогает сэкономить место для хранения видео на видеорегистраторе, разгрузить канал передачи видеопотока, и организовать оповещение персонала о произошедшем нарушении.

Тревожный вход камеры - это возможность включить камеру, начать запись видео при наступлении какого-либо события: срабатывания подключенного датчика движения или другого подключенного к ней датчика.

Тревожный выход позволяет запустить реакцию на зафиксированное камерой тревожное событие, например, включить сирену, отправить оповещение по почте или SMS и т. д.

Не нашли характеристику, которую искали?

Мы постарались собрать все часто встречаемые характеристики камер для видеонаблюдения. Если вы не нашли здесь пояснение какого-то непонятного для вас параметра - напишите в комментариях, мы постараемся добавить эту информацию в статью.

сайт

Дюймовочки. Выбираем камеру с сенсором типоразмера 1’’

Инициатива Nikon была встречена благосклонным недоумением. Было ясно, что такой размер матрицы позволяет делать камеры меньше, оптику – компактнее и проще, а саму систему в целом – дешевле. Однако упрямые законы физики заставляли эти фотокамеры нормально существовать лишь в одной единственной нише – бюджетных решений для любительской съёмки.

Спустя четыре года, можно сказать, что опыт Nikon с беззеркалками на матрице 1’’ оказался условно успешен – аппараты неплохо продаются, сменили уже полдесятка поколений, развились в три линейки и даже получили последователя-конкурента в лице всепроникающей Samsung.

Nikon 1 V1 - первая фотокамера в мире с матрицей типоразмера 1""

Однако реальная заслуга Nikon оказалась в другом: избрав размер 1’’, компания неожиданно вывела на рынок очень удачный технологический элемент – матрицу достаточно дешёвую, достаточно удобную и дающую достаточно качественную картинку. С одним – правда – уточнением: для любительского сегмента.

К сегодняшнему дню на базе матрицы типоразмера 1’’ выпущено 28 фотокамер, причём две из них – под премиальными брэндами Hasselbled и Leica, а 12 – со сменной оптикой.

Матрицу типоразмера 1"" признали "своей" даже премиальные брэнды

Остальные 14 фотокамер с матрицей типоразмера 1’’ – это модели с несменной оптикой. В отличие от строго бюджетных беззеркалок, их можно разделить на три группы. Ультразумы – камеры с оптикой, фокусный диапазон которых превышает значение 199 миллиметров ЭФР. Компакты – компактные камеры с трансфокальной оптикой универсального диапазона. Просьюмеры – те же компакты, но имеющие светосильную трансфокальную оптику.

Что приятно (для покупателей), в каждой из групп существует конкурентная борьба и возможность выбора. Активизировавшаяся на поле качественных компактов Canon выступила против Sony в каждой из ниш. Именно выбору удачных камер невзирая на марку мы и решили посвятить эту статью.

Ультразумы

В группе ультразумов с матрицей типоразмера 1’’ сейчас представлено пять аппаратов трёх компаний.

В частности, именно к «дюймовым» ультразумам формально можно отнести уникальную «просто камеру» Canon XC10, о которой . Напомним, что Canon создавала этот аппарат в соответствии с концепцией DSMC (Digital Still and Motion Camera), в рамках которой производитель стремится объединить удобство фото- и видеосъёмки в одном продукте.

Canon XC10

Canon XC10 получилась интересной камерой, хотя и без недостатков. У аппарата хороший диапазон фокусных расстояний и удобный дизайн. К ней можно подключать внешний микрофон, аппарат поддерживает работу с двумя картами памяти и записывает видео в формате Ultra HD. Однако с точки зрения фотографа, модель совершенно безосновательно лишена возможности записывать снятое в формате RAW. Ну и ещё одна претензия – не слишком впечатляющая светосила на предельном фокусном расстоянии (кстати, не слишком уж и большом – 241 мм ЭФР). В данный момент Canon XC10 стоит около 150 тысяч рублей.

Оставшиеся четыре камеры, как нам кажется, группируются в чёткую иерархию по диапазону фокусных расстояний, светосиле, дизайну и цене.

Canon PowerShot G3X

Так, с точки зрения универсальности заметно впереди Canon PowerShot G3X (), объектив которого охватывает фокусные расстояния от 24 до 600 мм ЭФР. На шаг от него отстаёт Panasonic Lumix DMC-FZ1000 с диапазоном 25-400 мм ЭФР. А Sony Cyber-shot DSC-RX10 и Sony Cyber-shot DSC-RX10 II с диапазоном от 24 до200 претендуют на звание «ультразумов» уже с большой натяжкой.

Sony Cyber-shot DSC-RX10

Зато по светосиле оптика Sony Cyber-shot DSC-RX10 () и Sony Cyber-shot DSC-RX10 II () впереди с большим отрывом – F/2,8 и никаких компромиссов в виде падения с ростом фокусного расстояния. У Panasonic Lumix DMC-FZ1000 светосила «плавает» с F/2,8 до F/4. А у Canon PowerShot G3X она снижается с всё тех же F/2,8 до F/5,6.

Sony Cyber-shot DSC-RX10 II

По дизайну и возможностям камеры сильно разнятся, однако, признаем, что Canon PowerShot G3X выглядит наименее впечатляюще. Из интересных особенностей можно выделить лишь сенсорный информационный дисплей с поворотным механизмом и наличие порта для микрофона. В Sony Cyber-shot DSC-RX10 к этому «богатству» (правда, тут дисплей не сенсорный) добавляется электронный видоискатель. Лучше всего с функциональностью и дизайном у Panasonic Lumix DMC-FZ1000 и Sony Cyber-shot DSC-RX10 II. Первый, помимо, поворотного дисплея, качественного (2,36 мегапикселя) видоискателя и микрофонного разъёма, может предложить видеосъёмку в формате Ultra HD, а второй аппарат добавит к этому высокую скорость серийной съёмки.

Panasonic Lumix DMC-FZ1000

Подытоживая всё сказанное выше денежными выкладками, перечислим аппараты с указанием их цены: Panasonic Lumix DMC-FZ1000 – около 55 тысяч рублей, Canon PowerShot G3X – 56 тысяч, Sony Cyber-shot DSC-RX10 – 63,5 тысячи и Sony Cyber-shot DSC-RX10 II – около 95 тысяч рублей.

	Разрешение и ISO	Объектив	Экран и видоискатель	Видео
Canon PowerShot G3X		24 – 600 мм ЭФР	3.2″ 1,62 МПикс Откидной, Сенсорный	1920 x 1080 (60p)
Canon XC10		24 – 241 мм ЭФР	3″ 1,03 МПикс Откидной	3840 x 2160 (30p) 1920 x 1080 (60p)
Panasonic Lumix DMC-FZ1000		25 – 400 мм ЭФР	3″ 0,921 МПикс 3 степени свободы	1920 x 1080 (60p)
Sony Cyber-shot DSC-RX10		24 – 200 мм ЭФР	3″ 1,23 МПикс Откидной	1920 x 1080 (60p)
Sony Cyber-shot DSC-RX10 II		24 – 200 мм ЭФР	3″ 1,23 МПикс Откидной	3840 x 2160 (30p) 1920 x 1080 (60p)

Источник: ZOOM.CNews

Компакты

Нишу компактов с матрицей типоразмера 1’’ в ближайшее время ждут заметные изменения. Благодаря анонсированной в середине октября модели PowerShot G9X, компания Canon пытается разрушить сложившуюся здесь с 2012 года монополию Sony. Первые итоги борьбы можно будет подвести уже после Нового года (Canon PowerShot G9X появится в продаже в ноябре), однако, и сейчас можно сделать кое-какие прогнозы.

Когда Canon PowerShot G9X появится на полках магазинов, в качестве конкурентов ему будут противостоять модели Sony Cyber-shot DSC-RX100 и Sony Cyber-shot DSC-RX100 II. Аппараты появились в 2012 и 2013 году соответственно и за время присутствия на рынке успели заметно подешеветь. В настоящее время Sony Cyber-shot DSC-RX100 стоит 33 тысячи рублей, а Sony Cyber-shot DSC-RX100 II – 40 тысяч. Заявленная Canon стоимость PowerShot G9X составляет 530 долларов США. При всей сложности курсовых прогнозов, можно предположить, что камера будет стоить в России от 34 до 42 тысяч рублей. То есть, на ценовой шкале окажется между Sony Cyber-shot DSC-RX100 и Sony Cyber-shot DSC-RX100 II.

Canon PowerShot G9X

Прежде, чем продолжить, кратко перечислим отличия двух аппаратов Sony. Во-первых, у Sony Cyber-shot DSC-RX100 II матрица с задней подсветкой (BSI-CMOS) это позволяет добиться лучшего соотношения сигнала к шуму на высоких значениях ISO. Во-вторых, у Sony Cyber-shot DSC-RX100 II есть фирменный разъём для подключения внешней вспышки или электронного видоискателя. В-третьих, информационный дисплей Sony Cyber-shot DSC-RX100 II крепится к корпусу на поворотный механизм. В-четвёртых, более новая камера имеет встроенный модуль Wi-Fi с функцией NFC и может синхронизироваться со смартфонами. Оба аппарата Sony используют несъёмный объектив с диапазоном 28 – 100 миллиметров ЭФР и плавающей светосилой F/1,8 – F/4,9. Габариты камер весьма схожи: 102x58x36 миллиметров у Sony Cyber-shot DSC-RX100 и 102x58x36 миллиметров – у Sony Cyber-shot DSC-RX100 II.

Размеры Canon PowerShot G9X - 98x58x31 миллиметров. На данный момент это самая маленькая камера на матрице типоразмера 1’’. Однако, хоть модель и относится к классу компактов, выбирать её только лишь за габариты довольно странно.

Sony Cyber-shot DSC-RX100

Самый существенный недостаток Canon PowerShot G9X на фоне камер Sony – меньший диапазон фокусных расстояний: от 28 до 84 миллиметров ЭФР. Конечно, миллиметры в положении «теле» легко «наращиваются» обычным кадрированием готового фото – благо разрешение в 20 мегапикселей позволяет проводить подобные процедуры. Но… факт есть факт: оптика Canon несколько хуже чем у Sony и Carl Zeiss.

В остальном Canon PowerShot G9X старается соответствовать цене и по характеристикам балансирует между Sony Cyber-shot DSC-RX100 и Sony Cyber-shot DSC-RX100 II. Так, матрица у него – честная BSI-CMOS, которая позволяет надеяться на хорошую детализацию и низкий «шум» на высоких значениях ISO. Внешнюю вспышку камера использовать не в состоянии, видоискателя тоже нет. Информационный дисплей у Canon PowerShot G9X сенсорный, качественный – но намертво зафиксированный на задней стороне корпуса. С модулем Wi-Fi, технологией NFC и синхронизацией со смартфонами у аппарата всё в порядке – камера выпущена в 2015 году, когда эти опции стали практически стандартными. Если же попытаться найти что-то уникальное, что отличает Canon PowerShot G9X от конкурентов, то это окажется… режим замедленной видеосъёмки Timelaps.

Как мы видим, по формальным признакам Canon PowerShot G9X выглядит довольно средне. Если бы камере пришлось конкурировать только с Sony Cyber-shot DSC-RX100, возможно, всё было бы неплохо. Однако наличие на рынке Sony Cyber-shot DSC-RX100 II, чьи характеристики предпочтительней (несмотря на солидный возраст камеры), делает вопрос о выживаемости новинки вопросом цены на неё. Надеемся, что наши предсказания о стоимости Canon PowerShot G9X слишком пессимистичны. И у аппарата будет шанс на успех.

	Разрешение и ISO	Объектив	Экран и видоискатель	Габариты и масса
Canon PowerShot G9X		28 – 84 мм ЭФР	3″ 1,04 МПикс Сенсорный	98 x 58 x 31 мм
Sony Cyber-shot DSC-RX100		28 – 100 мм ЭФР	3″ 1,23 МПикс	102 x 58 x 36 мм
Sony Cyber-shot DSC-RX100 II		28 – 100 мм ЭФР	3″ 1,23 МПикс Откидной	102 x 58 x 38 мм

Данная глава посвящена вопросу: как размер сенсора цифровой камеры влияет на различные типы фотографии? Выбор размера сенсора аналогичен выбору между плёночными камерами 35 мм, среднего и большого формата - с некоторыми существенными отличиями, присущими цифровым технологиям. Эта тема порождает множество недоразумений, поскольку размеры сенсоров существенно варьируются, и плюс к тому есть много параметров выбора, включая глубину резкости, визуальный шум, дифракцию, стоимость и размер/вес.

Я написал эту статью после того, как провёл собственное исследование, которое имело целью выяснить, является ли Canon EOS 5D в действительности шагом вверх по сравнению с 20D для моих целей. Основные понятия, обсуждаемые в этой статье, можно найти в главе, посвящённой сенсорам цифровых камер .

Обзор размеров сенсоров

Существует множество сенсоров разного размера, в зависимости от их использования, ценовой категории и требуемой портативности. Относительные размеры для многих из них показаны ниже:

Canon 1Ds/1DsMkII/5D и Kodak DCS 14n являются наиболее распространёнными полнокадровыми сенсорами. Такие камеры Canon, как 300D/350D/10D/20D, все используют кроп-фактор 1.6, тогда как в камерах Nikon, таких как D70(s)/D100 используется кроп-фактор 1.5. В диаграмме отсутствует кроп-фактор 1.3, который используется в серии 1D камер Canon.

Камеры телефонов и другие компактные камеры используют сенсоры в диапазоне от ~1/4" до 2/3". Olympus, Fuji и Kodak объединились для создания стандарта 4/3, который имеет кроп-фактор 2 относительно плёнки 35 мм. Существуют сенсоры среднего формата и даже больше, однако они намного менее распространены и в настоящее время невозможно дороги, в связи с чем мы не рассматриваем их здесь, хотя к ним применимы те же принципы.

Кроп-фактор и множитель фокусного расстояния

Кроп-фактором называют отношение диагонали полного кадра (35 мм) к диагонали сенсора . Называют его так, поскольку при использовании 35 мм объектива сенсор по сути обрезает края изображения (в связи со своим уменьшенным размером).

На первый взгляд можно предположить, что потеря информации об изображении никогда не будет уместна, но в действительности в ней есть свои преимущества. Практически все объективы наиболее резки в центральной части, и по мере приближения к краю деградация качества нарастает. Это означает, что урезанный сенсор по сути теряет части изображения худшего качества , что может оказаться весьма полезным при использовании объективов низкого качества (поскольку у них граничное качество, как правило, наихудшее).

С другой стороны это означает, что используется намного больший объектив, чем эт ов действительности необходимо - что становится особенно заметно, если камеру приходится носить долгое время (см. ниже). В идеале следовало бы использовать практически всё изображение, передаваемое объективом, и объектив должен быть при этом достаточно высокого качества, чтобы изменения резкости от центра к краям были пренебрежимо малы.

Вдобавок, оптическое качество широкоугольных объективов редко настолько же велико, как у объективов с большими фокусными расстояниями . Поскольку обрезанный сенсор вынужден использовать более широкоугольные объективы для получения того угла обзора, который возможен для сенсора большего размера, это ухудшает качество. Кроме того, сенсоры меньшего размера больше используют центральное поле зрения объектива, так что пределы его разрешающей способности станут более заметны для объективов худшего качества.

Аналогично, множитель фокусного расстояния относит фокусное расстояние объектива, используемого с сенсором меньшего формата, к фокусному расстоянию объектива с таким же углом зрения на 35 мм , и он равен кроп-фактору. Это означает, что объектив 50 мм, используемый с сенсором, кроп-фактор которого равен 1.6, обеспечит тот же угол зрения,что и объектив 1.6 x 50 = 80 мм для полно кадрового сенсора 35 мм.

Учтите, что каждый из этих терминов может несколько дезориентировать. Фокусное расстояние объектива в действительности не меняется при использовании его с сенсором другого размера - изменяется исключительно угол зрения. Объектив 50 мм всегда будет объективом 50 мм, вне зависимости от типа сенсора. В то же время «кроп-фактор» может быть неподходящим термином для описания малых сенсоров, поскольку обрезание изображения далеко не всегда имеет место (если используются объективы, разработанные для данного сенсора).

Размер и вес объектива

Меньшие сенсоры требуют более лёгких объективов (для эквивалентного угла зрения, диапазона зума, качества сборки и диапазона диафрагм). Это отличие может быть критично для съёмок дикой природы, в походах и поездках, поскольку в них зачастую требуется использовать более тяжёлые объективы или носить оборудование длительные периоды времени. Следующий график иллюстрирует этот тренд на примере выбора типичных телеобъективов Canon для съёмок спорта и дикой природы:

Подразумевается, что если требуется достичь на 35 мм камере того же приближения, которое достигается объективом 200 мм f/2.8 на камере с кроп-фактором 1.5 (то есть, использовать объектив 300 мм f/2.8), придётся носить в 3.5 раза больший вес! Это если не принимать в расчёт разницу в размерах между ними, которая может быть важна, если не хочется привлекать внимание публики. Вдобавок, более тяжёлые объективы обычно значительно дороже стоят.

В зеркальных камерах увеличение размера сенсора означает заодно увеличение размера и прозрачности картинки в видоискателе, что может быть особенно полезно при ручной фокусировке. Однако, такая конструкция также будет тяжелее и стоить больше, поскольку требует большего размера пентапризмы (или пентазеркала), чтобы передать свет от объектива к видоискателю и далее на сетчатку вашего глаза.

Требования к глубине резкости

При увеличении размера сенсора глубина резкости при заданной диафрагме уменьшится (для предмета съёмки тех же размеров и на том же расстоянии). Происходит это потому, что сенсор большего размера для заполнения кадра потребует либо приблизиться к предмету съёмки, либо использовать большее фокусное расстояние . Сокращение дистанции фокусировки означает сокращение глубины резкости, для компенсации которого потребуется увеличить число диафрагмы (закрыть её сильнее). Следующий калькулятор определяет необходимые диафрагму и фокусное расстояние для сохранения глубины резкости (при неизменной перспективе).

В качестве примера расчёта, если захотеть воспроизвести ту же перспективу и глубину резкости на полнокадровом сенсоре, которые были получены при помощи объектива 10 мм при диафрагме f/11 на камере с кроп-фактором 1.6, понадобилось бы использовать объектив 16 мм и диафрагму порядка f/18. Иначе, если использовать объектив 50 мм f/1.4 на полнокадровом сенсоре, полученная глубина резкости была бы настолько мала, что на камере с кроп-фактором 1.6 для этого потребовалась бы диафрагма 0.9 - для потребительских объективов недостижимая!

Малая глубина резкости может быть желательна для портретов, поскольку она улучшает размытие фона, тогда как большая глубина резкости желательна для пейзажно-ландшафтной съёмки. Вот почему компактные камеры бьются за получение хорошего размытия фона на портретах, тогда как камеры большого формата бьются за требуемую глубину резкости пейзажей.

Примите во внимание, что вышеприведенный калькулятор предполагает, что у вас есть объектив для второго сенсора, который может воспроизвести угол зрения первого. Если вы используете один и тот же объектив, требования по диафрагме сохранятся, но вам потребуется приблизиться к объекту (или отдалиться от него). Однако при этом заодно изменится перспектива.

Влияние дифракции

Сенсоры большего размера могут использовать меньшие диафрагмы, прежде чем кружок рассеивания станет больше, чем кружок нерезкости (определяется печатным размером и критериями резкости). Происходит это в первую очередь потому, что большие сенсоры не требуют настолько большого увеличения зафиксированного ими изображения для получения аналогичного печатного размера. Например, если использовать (теоретически) цифровой сенсор размером 20x25 см, отпечатки размером 8x10 см вообще не потребуют увеличения, тогда как отпечаток с сенсора 35 мм потребовал бы существенного увеличения.

Следующий калькулятор может быть использован для оценки дифракционного предела резкости. Учтите, что его результаты справедливы только для визуального контроля изображения на экране в масштабе 100% - то есть, различимость дифракции в отпечатке будет также зависеть от расстояния просмотра и печатного размера. Для получения расчёта по этим параметрам используйте калькулятор, приведенный в главе о дифракционном пределе в фотографии .

Не забывайте, что усиление влияния дифракции происходит постепенно, так что диафрагмы несколько меньшие или большие полученного значения дифракционного предела не станут внезапно выглядеть лучше или хуже, соответственно. Используя Canon 20D, например, зачастую можно применять f/11 без заметных изменений резкости в фокальной плоскости, но если закрывать диафрагму сильнее, дифракция становится хорошо заметна. Далее, вышеприведенная цифра является всего лишь теоретическим пределом, в действительности значение будет также зависеть от характеристик объектива. Следующая диаграмма показывает размер диска Эйри (теоретического максимума разрешающей способности) для двух диафрагм в матрице, отображающей размер пикселя:

Важным следствием этих явлений является то, что дифракционный предел размера пикселя увеличивается для сенсоров большего размера (если требуемая глубина резкости остаётся неизменной). Именно размер пикселя определяет момент, когда размер кружка рассеивания становится ограничивающим фактором общего разрешения - но не плотность пикселей. Далее, дифракционный предел ГРИП является константой для всех размеров сенсоров. Этот фактор может быть критическим при выборе новой камеры для целевого использования, поскольку большее число пикселей необязательно обеспечит прирост разрешающей способности (для определённых требований к глубине резкости). Фактически, увеличение числа пикселей может даже повредить качеству изображения, повысив шумность и сократив динамический диапазон (в следующем разделе).

Размер пикселя: уровень шума и динамический диапазон

Сенсоры большего размера обычно имеют пиксели большего размера (хотя это не всегда так), что потенциально означает меньший визуальный шум и больший динамический диапазон. Динамический диапазон описывает диапазон оттенков цветности, которые сенсор в состоянии записать, прежде чем пиксель окажется абсолютно белым, но не ниже уровня, при котором текстура становится неотличима от фонового шума (близко к чёрному). Поскольку пиксели большего размера занимают больший объём - и, следовательно, имеют большую фотонную ёмкость - их динамический диапазон тоже как правило больше.

Примечание: ёмкости показаны без цветофильтров

Далее, более крупные пиксели получают больший поток фотонов за время заданной экспозиции (при одинаковой диафрагме), так что их светосигнал намного сильнее. Для аналогичного количества фонового шума достигается более высокое соотношение сигнал-шум - и как следствие, более гладкое фото.

Однако это не всегда так, поскольку уровень фонового шума зависит также от технологии производства сенсора и от того, насколько эффективно камера извлекает тональную информацию из каждого пикселя (не внося дополнительный шум). В остальном вышеописанная тенденция верна. Ещё один аспект, который имеет смысл учитывать, состоит в том, что даже если два сенсора имеют одинаковый видимый шум при просмотре в масштабе 100%, сенсор с большим числом пикселей выдаст более чистый финальный отпечаток . Произойдёт это потому, что на сенсоре с большим числом пикселей шум будет меньше увеличен (для заданного печатного размера), следовательно, это будет более высокочастотный шум , с более мелким зерном.

Стоимость производства цифрового сенсора

Стоимость цифрового сенсора драматически повышается по мере увеличения его площади. Это означает, что сенсор удвоенной площади будет стоить гораздо более, чем вдвое дороже, так что вы в действительности платите больше за единицу площади сенсора по мере увеличения его размера.

Понять это можно, взглянув на процесс производства цифровых сенсоров. Каждый сенсор вырезается из большого листа кремния, называемого подложкой, который может содержать тысячи индивидуальных чипов. Каждый лист невероятно дорог(тысячи долларов), и как следствие, чем меньше чипов можно получить из листа, тем дороже будет каждый из них. Далее, степень отбраковки (слишком много сгоревших пикселей или что-нибудь ещё) нарастает по мере прироста размера сенсора, то есть процент пригодных к использованию сенсоров (выход с листа) падает. Считая эти факторы (количество чипов с листа и доход) самыми важными, считаем стоимость возрастающей пропорционально квадрату площади сенсора (сенсор двойного размера будет стоить вчетверо дороже). В действительности отношение размера к стоимости имеет более сложную форму, но квадратичный расчёт поможет вам оценить, насколько быстро растёт стоимость.

Это не значит, что сенсоры определённого размера всегда будут невозможно дороги; их стоимость может однажды упасть, но относительная стоимость большого сенсора всегда будет намного больше (за единицу площади) по сравнению с некоторым меньшим размером.

Прочие соображения

Некоторые объективы доступны только для определённых размеров сенсоров (в противном случае могут не работать), что тоже может оказаться соображением, если они нужны для вашего стиля фотографии. Одним из примечательных типов объективов является сдвиго-поворотный (tilt/shift), который можно применять для увеличения (или уменьшения) видимой глубины резкости посредством поворота или управления перспективой с помощью сдвига для снижения (или исключения) завала вертикали , вызванного отклонением камеры от линии горизонта (полезно при съёмке архитектуры).

Итоги: общая детальность изображения и взаимоисключающие факторы

Глубина резкости для сенсоров больших форматов намного меньше, однако они также позволяют закрыть диафрагму намного сильнее, прежде чем дифракционный предел будет достигнут (для выбранного печатного размера и критериев резкости). Так у какого же из вариантов есть потенциал сделать наиболее детальный снимок? Большие сенсоры (и соответствующие большие количества пикселей) без сомнения создают более детальные изображения, если вы можете позволить себе пожертвовать глубиной резкости. С другой стороны, если вы хотите сохранить определённую глубину резкости, большие размеры сенсоров необязательно имеют преимущество в разрешающей способности . Далее, дифракционный предел глубины резкости одинаков для всех размеров сенсоров . Другими словами, если требуется использовать предельно закрытую диафрагму до проявления эффекта дифракции, все размеры сенсоров создадут одинаковую глубину резкости - несмотря на то, что дифракционный предел числа диафрагмы будет различным.

Техническое примечание : подразумевается, что размер пикселя сравним с размером дифракционного кружка рассеивания (диска Эйри) для каждого из сенсоров, и что используются объективы сравнимого качества. Более того, поворотные объективы гораздо больше распространены для камер больших форматов - позволяя изменить угол фокальной плоскости и, как следствие, увеличить видимую глубину резкости.

Ещё одно важное следствие таково: если решающим параметром оказывается глубина резкости, требуемая длительность экспозиции увеличивается вместе с размером сенсора при одинаковой чувствительности ISO . Этот фактор, пожалуй, максимально влияет на макросъёмку и ночную фотографию, поскольку для каждой из них может потребоваться большая глубина резкости и разумная длительность экспозиции. Заметьте, что если снимок может быть сделан с рук на меньшем формате, необязательно то же самое можно снять с рук на большем.

С другой стороны, длительности выдержки необязательно вырастут настолько сильно, как может показаться на первый взгляд, поскольку большие сенсоры обычно меньше шумят (и, соответственно, могут позволить использовать большую чувствительность ISO с сохранением аналогичного уровня визуального шума).

В идеале, уровень визуального шума (на данном печатном размере) обычно падает при увеличении размера сенсора цифровой камеры (вне зависимости от размера пикселя) .

Вне зависимости от размера пикселя, большие сенсоры неизбежно имеют большую площадь светосборника. Теоретически сенсор большого размера с маленькими пикселями по-прежнему будет показывать меньше визуального шума (для выбранного печатного размера), чем меньший сенсор с большими пикселями (и значительно меньшим числом пикселей, как следствие), поскольку шум камеры с высокой разрешающей способностью подвергается меньшему увеличению, даже если при просмотре в масштабе 100% на экране компьютера снимок выглядит более зашумленным. Иначе, можно усреднить смежные пиксели сенсора с большим числом пикселей (тем самым уменьшив случайный шум), достигнув при этом разрешения сенсора с меньшим числом пикселей. Именно поэтому изображения, уменьшенные для публикации на сайтах и мелкоразмерных отпечатков , выглядят настолько бесшумно.

Технические примечания : все эти утверждения предполагают, что разница в эффективности микролинз и межпиксельном расстоянии для различных размеров сенсоров несущественна. Если межпиксельное расстояние остаётся неизменным (в силу наличия цепей считывания и прочей схемотехники чипа), более высокая плотность пикселей означает уменьшение площади светосборника, если микролинзы не смогут компенсировать эти потери. Вдобавок, здесь игнорируется влияние структурного и линейчатого шума, который может значительно отличаться между моделями камер и схемотехникой считывания сенсора.

В целом: сенсоры больших размеров обычно предоставляют больше контроля и художественной гибкости, но за счёт увеличения размера и веса объективов, а также общей стоимости . Такая гибкость позволяет использовать меньшую глубину резкости, чем это возможно для меньшего сенсора (если это требуется), и при этом позволяет достичь сравнимой глубины резкости при использовании меньшего отверстия диафрагмы и более высокой чувствительности ISO (или штатива).

Размеры сенсоров и изображений

Объектив создаёт изображение в форме круга (image circle), а в камерах типа CCTV чувствительный элемент имеет прямоугольную форму (image size), поэтому получается прямоугольное изображение внутри круга (image circle). Отношение горизонтального размера сенсора к вертикальному называется форматным соотношением (aspect ratio) и для стандартной CCTV камеры это соотношение равно 4:3.

Размер сенсора (оптический формат)	По горизонтали	По вертикали

Соответствие между углом зрения и размером сенсора

Камеры с различными размерами сенсоров (такими как 1/4", 1/3", 1/2", 2/3" и 1") и с одинаковым фокусным расстоянием, обладают различными углами зрения. Если объектив предназначен для работы с большим размером сенсора, то он вполне подойдёт и для работы с сенсором меньшего размера. Однако, если объектив предназначен для работы с сенсором формата 1/3", а будет использоваться с сенсором формата 2/3", то у изображения на мониторе будут тёмные углы.

Соотношение между размерами сенсоров таково: 1:0,69:0,5:0,38:0,25. Это означает, что сенсор формата 1/2" - это 50% от сенсора формата 1", сенсор формата 1/2" - это 75% от сенсора формата 2/3", а сенсор формата 1/3" - это 75% от сенсора формата 1/2".

Размер сенсора в мм (Image Sensor Size in mm)

Увеличение системы видеокамера-монитор (Camera to Monitor Magnification)

Формат камеры	Размер монитора (по диагонали) в дюймах

Фокусное расстояние (Focal Length)

Параллельный пучок света, падающий на поверхность выпуклой линзы, сходится в точке на оптической оси. Эта точка называется фокальной точкой линзы. Расстояние между главной точкой оптической системы и фокальной точкой называется фокусным расстоянием (focal length). Для одиночной тонкой линзы фокусное расстояние - это расстояние от центра линзы до фокальной точки. При увеличении фокусного расстояния возрастает различимость мелких деталей, но уменьшается угол обзора.

Фокусное расстояние объектива указывается в миллиметрах и при прочих равных условиях определяет угол зрения. Более широкий угол обеспечивается меньшим фокусным расстоянием. И наоборот - чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол зрения объектива. Нормальный угол зрения ТВ-камеры эквивалентен углу зрения человека, при этом объектив имеет фокусное расстояние, пропорциональное размеру диагонали видео сенсора.

Примерное фокусное расстояние, необходимое для обеспечения угла зрения 30° по горизонтали

Оптический формат	1/2"	1/3"	1/4"
Фокусное расстояние	12 мм	8 мм	6 мм

Объективы принято делить на нормальные, короткофокусные (широкоугольные) и длиннофокусные (телеобъективы).

Объективы, фокусное расстояние которых может изменяться более чем в 6 раз, называются ZOOM-объективами (объективами с трансфокатором). Данный класс объективов применяется при необходимости детального просмотра объекта, удалённого от камеры. Например, при использовании ZOOM-объектива с десятикратным увеличением, объект, находящийся на расстоянии 100 м, будет наблюдаться как объект, удаленный на расстояние 10 м. Наиболее часто используются ZOOM-объективы, оборудованные электроприводами для управления диафрагмой, фокусировкой и увеличением (motorized zoom). Управление камерой, оборудованной таким объективом, оператор может осуществлять удалённо.

Минимальное расстояние до объекта (Minimum Object Distance = MOD)

Минимальное расстояние до объекта показывает, насколько близко при съёмке объектив можно приблизить к объекту. Это расстояние измеряется от вертекса передней линзы объектива.

Рабочий отрезок и задний фокус (Flange Distance and Back Focal Length)

Рабочий отрезок (flange distance) - расстояние от плоскости, на которую крепится объектив до фокальной плоскости (в воздухе). Для переходника C-mount это расстояние равно 17,526 мм (0,69"), а для переходника типа CS-mount это расстояние равно 12,526 мм (0,493"). Резьба CS-mount и C-mount имеет диаметр 25,4 мм (1") и шаг 0,794 мм (1/32").
Рабочий отрезок для крепления М42х1 равен 45,5 мм.

Задний фокус (back focal length) - расстояние межу вертексом крайней линзы и сенсором.

Совместимость с адаптерами C-mount и CS-mount

Современные видеокамеры и объективы могут иметь разные типы крепления. К камере с посадочным местом "CS - типа" крепятся объективы "CS - типа". С помощью дополнительного переходного кольца на камеру с посадочным местом "CS - типа" можно установить объектив "С - типа". Кольцо устанавливается между камерой и объективом. Камера с посадочным местом "C - типа" несовместима с объективом "CS - типа", так как невозможно получить сфокусированное изображение.

Совместимость	C-mount камера	CS-mount камера
C-mount объектив
CS-mount объектив

Угол зрения и поле зрения (Angle of View and Field of View)

The angle of view is the shooting range that can be viewed by the lens given a specified image size. It is usually expressed in degrees. Normally the angle of view is measured assuming a lens is focused at infinity. The angle of view can be calculated if the focal length and image size are known. If the distance of the object is finite, the angle is not used. Instead, the dimension of the range that can actually be shot, or the field of view, is used.

Относительное отверстие

Обычно объектив имеет два значения относительного отверстия - (1:F) или апертуры. Максимальное значение F - минимальное значение F; полностью открытая диафрагма - F минимально, максимальное F - диафрагма закрыта. Значение F влияет на выходное изображение. Малое F означает, что объектив пропускает больше света, соответственно, камера лучше работает в тёмное время суток. Объектив с большим F необходим при высоком уровне освещённости или отражения. Такой объектив будет препятствовать "ослеплению" камеры, обеспечивая постоянный уровень сигнала. Все объективы с автодиафрагмой используют фильтр нейтральной плотности для увеличения максимального F. Апертура (F) влияет так же и на глубину резкости.

Глубина резкости

Глубина резкости показывает, какая часть поля зрения находится в фокусе. Большая глубина резкости означает, что большая часть поля зрения находится в фокусе (при закрытой диафрагме возможно достижение бесконечной глубины резкости). Малая же глубина резкости позволяет наблюдать в фокусе лишь небольшой фрагмент поля зрения. На глубину резкости влияют определённые факторы. Так, объективы с широким углом зрения обеспечивают, как правило, большую глубину резкости. Высокое значение F свидетельствует также о большей глубине резкости. Наименьшая глубина резкости возможна ночью, когда диафрагма полностью открыта (поэтому объектив, сфокусированный в дневное время, ночью может оказаться расфокусированным).

Диафрагма (автоматическая или ручная)

В условиях переменной освещённости рекомендуется использовать объективы с автодиафрагмой. Объективы с ручной диафрагмой в основном используются для помещений, где уровень освещённости постоянный. С появлением камер с электронным ирисом появилась возможность использования объективов с ручной диафрагмой в условиях переменной освещённости. Однако необходимо учитывать, что при полностью открытой диафрагме в условиях плохой освещённости, значение F становится критичным, а глубина резкости совсем незначительной, что затрудняет достижение необходимой фокусировки в дневное время. Камера может поддерживать постоянный уровень видеосигнала, но не может влиять на глубину резкости. При полностью закрытой диафрагме глубина резкости увеличивается, однако это приводит к снижению чувствительности камеры.

Объектив с автодиафрагмой служит для достижения требуемого качества изображения. У такого объектива есть кабель, по которому осуществляется управление. Используя контроллер с ЦАП, можно программным образом изменять фокусное расстояние и диафрагму такого объектива (при отсутствии электропитания диафрагма полностью закрыта). У некоторых объективов таким образом можно менять либо фокус, либо диафрагму.

Как определить необходимое фокусное расстояние объектива

Для выбора объектива для конкретного приложения нужно принять во внимание следующие моменты:

Поле зрения (Field of View - размер области съёмки)
Рабочее расстояние (Working Distance, WD) - расстояние от объектива камеры до объекта или до области наблюдения
Размер матрицы видео сенсора (CCD Sensor)

Фокусное расстояние объектива = размер сенсора x рабочее расстояние / размер области съёмки

Пример: если есть видеокамера формата 1/3" (т.е. горизонтальный размер сенсора 4,8 мм), то для рабочего расстояния 305 мм и размера области съёмки 64 мм получаем фокусное расстояние объектива 23 мм.

Это очень приблизительный подход, но, тем не менее, он в общих чертах описывает процедуру расчёта фокусного расстояния объектива.

Любой выбор - это сравнение, нам всем периодически приходится сравнивать. Дело неблагодарное, а главное - требующее отправных точек: что с чем можно сравнивать, пусть и с натяжкой, а что - и ставить рядом некорректно.

В качестве первого (а зачастую и основного) фактора для цифровых фотоаппаратов можно использовать физический размер светочувствительного датчика (ака "матрицы"). Чтобы сгруппировать все многообразие существующих размеров, предлагаю использовать весовые категории профессионального бокса (английские соответствия от Всемирной Боксерской Организации (World Boxing Association (WBA).

Поначалу хотел ограничиться размерами матриц цифровых фотоаппаратов, но потом решил себя ни в чем не ограничивать и добавил немножко про пленку: нет ничего нового и стандарты не берутся с потолка. Большинство привычных размеров (не учитывая матрицы компактных фотоаппаратов) пришли из пленочных времен, а в отдельных случаях ("Большой формат") там пока и остаются: я надеюсь, что лет через 5 (если землетрясения, наводнения и цунами не помешают) мы увидим матрицы цифровых фотоаппаратов, по размерам относящиеся к "тяжеловесам" - большому формату. Пока же он - тяжелый и большой - остается уделом очень немногочисленных пленочников. Остальные "привычные" продвинутым фотолюбителям форматы и размеры - так или иначе - соотносятся с размерами пленки. Новые и непривычные (от Nikon 1/CX и меньше) в пленочные времена отсутствовали и стандартизация еще впереди. Разброд и шатание сойдут на нет: придет время, когда себестоимость матрицы опустится до уровня, когда легче будет соответствовать стандарту, чем пытаться добавить долю миллиметра и выйти в более высокий класс.

Интересна разнонаправленность развития: на заре фотографии (с ростом качества светочувствительного материала) размеры уменьшались, в наш цифровой век наоборот - развитие технологии позволяет увеличивать размер матриц.

Получается следующее (на сегодня, завтра все может измениться):

Тяжёлый вес Heavyweight (большой формат)
Первый тяжёлый вес Cruiserweight (средний формат)
Полутяжёлый вес Light heavyweight (35 мм)
Второй средний вес Super middleweight (APS -H )
Средний вес Middleweight (APS-C) + Foveon
Первый средний вес Super welterweight (4/3 и micro 4/3)
Полусредний вес Welterweight (Nikon 1 / CX)
1й полусредний вес Super lightweight (2/3 дюйма)
Лёгкий вес Lightweight (1/1,6)
2й полулёгкий вес Super featherweight (1/1,7 дюйма)
Полулёгкий вес Featherweight (1/1,8 дюйма)
2й легчайший вес Super bantamweight (1/2 дюйма)
Легчайший вес Bantamweight (1/2,3 и 1/2,33 дюйма)
2й наилегчайший вес Super flyweight (1/2,5 дюйма)
Наилегчайший вес Flyweight (1/2,7 дюйма)
1й наилегчайший вес Light flyweight (1/3 и 1/3,2 дюйма)

Минимальный вес Minimumweight (все, что меньше 1/1,32 (1/1,36, 1/4, 1/6, 1/8, 1/10)

Ничто не совершенно и пришлось волюнтаристски объединить некоторые отличающиеся по размерам матриц фотоаппараты: APS -C от Canon , Nikon и фовеоновский APS -C от Sigma .

Ebony SV2024

Тяжелый вес.

Царь, просто царь - форматные камеры или большой формат.

Большим форматом называют фотоаппараты, работающие с пленками (или пластинами) размером 9*12 см и более. Исторически вся фотография началась с камер большого формата, а средний формат и плёнка появились позже. Стандартные размеры: 9*12 см, 13*18 см, 18*24 см. В павильонных, репродукционных и других специальных форматных камерах может использоваться плоская листовая фотопленка или стеклянные фотопластинки 10*15 см, 24*30 см, 30*40 сантиметров и более.

Hasselblad H4D-40

Первый тяжелый вес.

Чуть ближе к народу - средний формат.

Среднеформатные фотоаппараты используют фотопленку типов 120 и 220. Размер кадра может варьироваться: 45*60, 60*60, 60*70, 60*80, 60*90 мм и 60*120 мм, важно, что одна из сторон кадра равна 6 см - по ширине пленки. (Фактический размер кадра несколько меньше обозначаемого: например для формата 45*60 размеры поля изображения: 40-42*55,5–57,5 мм; для 60*90 - 55,5–57,5*86–88 мм). Плёнка типа 120 была внедрена фирмой Kodak в 1901. В 1965 году появилась плёнка 220го типа - плёнка типа 120 удвоенной длины.

Сейчас средний формат представлен фотоаппаратами, использующими пленочные или цифровые задники и полностью цифровыми фотоаппаратами с матрицами схожего со средним форматом размера. Наиболее "пленочные" размеры матриц встречаются у Mamiya/Phase One 645 - от 44*33 мм до полноценных 53,9*40,4 мм. Есть матрицы от Kodak размером 48*36 мм. "Народный средний формат" - Pentax 645D - оборудован матрицей 44*33 мм, "антинародный" Leica S2 - 45*30 мм.

Полутяжелый вес.

Традиционный и всем известный "35 мм".

Размер кадра составляет 24*36 мм и соответствует традиционному размеру кадра 135 пленки, появившейся в 1934 году. В цифровой фотографии фотоаппараты с матрицей такого размера принято называть полнокадровыми (Nikon D3 и D700, Canon EOS 5D, 1Ds или Sony A900), а в пленочные времена они именовались "малоформатными" или "узкоплёночными".

Диагональ кадра - 43,2 мм. Площадь - 864 кв. мм.

В модельном ряду Leica присутствует Leica M9 - единственный на сегодня дальномерный цифровой фотоаппарат с полнокадровой матрицей.

Canon 1D mark IV

Второй средний вес.

APS-H (Advanced Photo System-H)

Назван по аналогии с пленочным APS -H кадром (30.2*16.7 мм). "Аналогия", правда, слабенькая - пленочный кадр имел соотношение сторон 16:9. APS -H - крайне немногочисленный отряд матриц по причине использования только Canon (кроп-фактор 1,3) со слабой поддержкой от дальномерной Leica M 8 с матрицей 18*27 мм (кроп-фактор 1,33).

Pentax K-5

Средний вес.

APS-C (Advanced Photo System-C)

Пленочный APS -C (пленка Kodak типа 240 увидела свет в 1996 году) был призван победить и "убить" 35 мм формат. Размер кадра составлял 16.7*25.1 мм. Площадь 419 кв. мм. Диагональ кадра 30.1 мм, кроп-фактор - 1.4. Победить не удалось, да и вскоре в массы активно двинулась "цифра". На сегодняшний день - вероятно - самый распространенный размер матриц для цифровых зеркальных фотоаппаратов. Существует два с половиной варианта:

с кроп-фактором 1,5 (Nikon , Sony , Pentax ) Размеры Nikon DX 23.6*15,8 мм. Площадь 373 кв. мм. Диагональ 28,4 мм.

с кроп-фактором 1,6 (Canon EF -S ) Размер 22.3*14,9 мм. Площадь 329 кв. мм. Диагональ 26,7 мм.

и половинка: Foveon Sigma SD : 20,7*13,8 с площадью 286 кв. мм. Кроп-фактор 1,7.

Кроп-фактор вычисляется очень просто: нужно разделить 43,2 мм (диагональ полнокадрового 35 мм) на диагональ матрицы рассматриваемого фотоаппарата.

Кстати, есть еще Leica X 1, оборудованная CMOS матрицей размера APS -C - 23.6*15.8 мм - наверное, самый дорогой компактный цифровой фотоаппарат, и изумительный Fujifilm X 100.

Первый средний вес

4/3 и Micro 4/3.

От Olympus и Panasonic. Размер 17,3*13,0 мм. Площадь 225 кв. мм. Диагональ 21.6 мм. Соотношение сторон: 4:3. Кроп-фактор почти ровно равен 2. Матрица почти в 4 раза меньше полнокадровой матрицы по площади, что позволяет делать компактные по размеру и дружелюбные по весу фотоаппараты.

"Стандарт" был заложен "полукадровыми" фотоаппаратами, использующими обычную 135 пленку, но экспонирующими только половину кадра размером 18*24 мм, ставшие прорывом в продолжающейся в пленочные времена борьбе за компактность и миниатюрность. На стандартную кассету 35 мм пленки влезало в 2 раза больше кадров (72 на 36-кадровой пленке, 48 - на 24). Кадры имели вертикальную (портретную) ориентацию, в отличие от стандартной для 35 мм пейзажной (горизонтальной).

Полусредний вес.

Nikon 1/CX

Совсем недавно появился Nikon 1/CX c матрицей размером 13,2*8,8 мм и площадью 116 кв. мм. Кроп- фактор 2, 7. В принятой для компактных цифровых фотоаппаратов системе названий он стал бы "дюймовым" или 1/1 дюйма.

Первый полусредний вес.

2/3 дюйма.

Размер 8,8*6,6 мм с диагональю 11 мм и площадью 58 кв. мм. Кроп-фактор 3,9. До появления системы Nikon CX считался "топовым" вариантом для компактных цифровых фотоаппаратов. Среди примеров: FujiFilm X10, X-S1, Sony Cyber-shot DSC-F717 и F828, Minolta DiMAGE 7Hi и A1, Nikon Coolpix 5000 .

Легкий вес

1/1,6 дюйма

Размеры 8,08*6 мм или 8,07*5,56 для 1/1,63 дюйма. Диагональ 10,4 мм, площадь 52 кв. мм. Кроп-фактор - 4,2.

Примеры: FujiFilm FinePix F 50FD , Olympus XZ -1, Leica D -lux 4, Panasonic Lumix DMC Lx -3

Второй полулегкий вес

1/1,7 дюйма