Megapiksele, kolory i szumy - czyli wszystko o matrycach aparatów Źródło: fotografuj.pl (Marcin Pawlak, Jarosław Zachwieja)

Megapiksele, kolory i szumy… Matryca fotograficznego aparatu cyfrowego pozwala na rejestrowanie obrazu rzutowanego przez obiektyw i pełni analogiczną funkcję jak dobrze znany film światłoczuły stosowany od lat w tradycyjnych aparatach analogowych.

Megapiksele, kolory i szumy… Prosta matryca światłoczuła nie rejestruje informacji o barwie padającego światła, dlatego uzyskiwany obraz jest monochromatyczny.

Megapiksele, kolory i szumy… Sposób pracy matrycy powoduje, że zapisany obraz ma nieciągłą strukturę – składa się z szachownicy punktów o zmiennej jasności.

Od szarości do koloru Dzięki zastosowaniu filtrów RGB możliwe jest rejestrowane informacji o barwie światła padającego na matrycę.

Od szarości do koloru Fragment zdjęcia w postaci nieprzetworzonego zapisu danych z matrycy światłoczułej.

Od szarości do koloru Na powiększonym fragmencie zdjęcia wyraźnie widać, iż filtry składowych RGB mają różną siłę oddziaływania.

Od szarości do koloru Informacja o barwie pojedynczego punktu obrazu jest interpolowana na podstawie danych pochodzących z sąsiednich komórek matrycy

Po przekątnej, czyli matryce od Fuji Oktagonalny układ elementów matrycy SuperCCD HR pozwala na lepsze wykorzystanie powierzchni sensora.

Po przekątnej, czyli matryce od Fuji Wprowadzenie dodatkowych, niskoczułych punktów pozwoliło zwiększyć rozpiętość tonalną rejestrowanego obrazu.

Dwa razy więcej punktów – czy dwa razy lepiej? Schemat budowy matrycy Super CCD EXR oraz porównanie struktury starych wersji sensorów Super CCD z najnowszą. Schemat parowania się fotodiod odczytujących barwy składowe o mniejszym i większym natężeniu światła.

Dwa razy więcej punktów – czy dwa razy lepiej? Schemat separacji informacji o barwie jaśniejszych i ciemniejszych obszarów zdjęcia. Producent twierdzi, że udało się w ten sposób zwiększyć powierzchnię pojedynczych fotoelementów, które mogą w ten sposób przechwytywać więcej światła.

Foveon – odmienny sposób na kolor Choć rozwiązanie zastosowane przez Foveona gwarantuje bardzo wierne odwzorowanie kolorów, zupełnie nie sprawdza się przy rejestracji słabo oświetlonych scen. Kolejne warstwy sensorów pochłaniają na tyle dużo światła, że do ich grupy znajdującej się na spodzie dociera go już zbyt mało.

Matryca światłoczuła to nie tylko fotoelementy W lustrzankach Sigmy filtr IR jest osobnym elementem i w razie potrzeby – np. przy fotografowaniu w podczerwieni – łatwo można go zdemontować. Przed matrycą umieszczony jest filtr podczerwieni. Gdyby nie jego obecność, fotografie byłyby zafałszowane dodatkowym obrazem rejestrowanym w promieniowaniu niewidzialnym.

Przetwornik w okularach Zastosowanie mikrosoczewek pozwala zwiększyć powierzchnię aktywnie zbierającą światło padające na powierzchnię przetwornika aparatu.

Trzy matryce w jednej, czyli lustra zamiast filtrów W układach trójprzetwornikowych zestaw pryzmatów dichroicznych rozdziela światło na trzy wiązki kierowane do osobnych matryc światłoczułych, odpowiadających za rejestrację składowych RGB. (fot.: wikimedia)

Trzy matryce w jednej, czyli lustra zamiast filtrów Dzięki temu rozwiązaniu każdy z fotoelementów otrzyma tę samą ilość światła, bez żadnych strat, gdyż światło padające na zestaw luster dichroicznych jest separowane na składowe poprzez odbicie promieniowania o określonej częstotliwości, a nie jego pochłanianie.

Trzy matryce w jednej, czyli lustra zamiast filtrów W rozwiązaniu Nikona elementy światłoczułe mają stosunkowo niewielką powierzchnię.

Trzy matryce w jednej, czyli lustra zamiast filtrów Przesunięcie poszczególnych linii przetwornika względem siebie pozwala lepiej zagospodarować powierzchnię sensora.

Sensor aparatu jak ludzkie oko Różnica pomiędzy konstrukcją filtra stosowanego w matrycy bayerowskiej (z lewej) a Color Filter Array 2.0 (z prawej). Poprzez połączenie ze sobą danych o barwach składowych (chrominancji) z informacjami o luminancji możliwe będzie odtworzenie obrazu o większej rozpiętości tonalnej i mniejszym zaszumieniu.

Sensor aparatu jak ludzkie oko W zależności od budowy przetwornika obrazu oraz jego oprogramowania może zostać wykorzystany jeden z kilku wzorów matrycy. Trzy zaprojektowane wzory pozwolą konstruować matryce o wysokiej precyzji obrazu, wymagające silnego procesora oraz takie, których sygnał będzie znacznie łatwiejszy do przetworzenia na gotowy obraz.

Spis treści Megapiksele, kolory i szumy… Od szarości do koloru Po przekątnej, czyli matryce od Fuji Dwa razy więcej punktów – czy dwa razy lepiej? Foveon – odmienny sposób na kolor Matryca światłoczuła to nie tylko fotoelementy Przetwornik w okularach Trzy matryce w jednej, czyli lustra zamiast filtrów Sensor aparatu jak ludzkie oko