советы по фотосъёмке на Бесплатная фотошкола

Почему шумит матрица?

Вряд ли кто-то станет спорить, что XXI век - век цифровых технологий. Цифровые устройства повсюду внедряются в нашу жизнь. Идя по улице, мы слушаем цифровой плеер, сидя в машине мы слушаем цифровой компакт диск, у каждого из нас в кармане лежит сотовый телефон - тоже цифровой, между прочим. Да к тому же он ещё и может фотографировать! Да и просто фотоаппарат стал компактным и лёгким благодаря всё тем же цифровым технологиям. Не за горами то время, когда мы будем смотреть качественное, помехоустойчивое телевидение, возможно даже в 3D.

Парадокс цифровой фотографии.

Всегда ли цифровые технологии лучше и качественнее аналоговых? Если вы любите слушать виниловые пластинки, то скорее всего вы понимаете разницу между аналоговым сигналом и цифровым. Да, цифровая запись музыки не имеет посторонних шумов, присущих обычной граммофонной пластинке или магнитной записи. Цифровая запись свободна от помех и не подвержена старению, как магнитофонная лента. Когда мы слышим словосочетание "цифровая фотография" у нас невольно возникает ощущение чего-то качественного и не подверженного старению... Однако, должен вас разочаровать, уважаемый читатель. Дело в том, что цифровое изображение получается в цифровом фотоаппарате посредством аналогового элемента - матрицы.

От аналогового сигнала к цифровому.

Матрица цифрового фотоаппарата состоит из набора очень простых аналоговых датчиков (пикселей) преобразующих свет в электрический сигнал. Когда частица света (фотон) ударяется в датчик, то в нём возникает фотоэлектрон, который в свою очередь увеличивает аналоговый электрический сигнал. Увеличение этого сигнала регистрируется аналогово-цифровым преобразователем. Удары фотонов заставляют нагреваться датчик и появляются дополнительные электроны, которые называются термоэлектроны. Они тоже влияют на увеличение аналогового сигнала. Но из-за них появляется первый вид электрических шумов - цветной шум. Когда нам не хватает освещения для фотосъёмки, мы вынуждены каким-нибудь способом увеличить его количество. Первый способ - это добавить света, используя дополнительные источники света.

А теперь представьте себе, что вы и два ваших друга находитесь в пустыне. И вдруг пошёл дождь. А вам обоим очень хочется пить. Что вы будете делать, чтобы собрать как можно больше воды пока не закончился дождь? Самый простой способ - сложить ладони лодочкой и подставить их струям. Держу пари, в этот момент вы подумали о какой-нибудь ёмкости да пошире! В любом случае, самое простое и быстрое решение получить чего-то падающего (не важно, воды или света ) побольше увеличить площадь "инструмента сбора".
Теперь представьте, что вы утолили жажду и хотите собрать воды про запас. Но кроме обычной походной кружки у вас нет больше ничего. Что вы будете делать? Совершенно верно, вы будете собирать воду ладошками и сливать её в кружку. То по очереди, то все вместе... Но суета будет ещё та... :о) Так вот, ваши друзья и вы - это три сенсора трёх основных цветов, и вы собираете свет в одну картинку (кружку) ... И всё же вернёмся к цифровому фотоаппарату.

К сожалению, купив однажды цифровой фотоаппарат, мы не можем так просто увеличить размер и площадь матрицы, чтобы собрать побольше света. Мы можем лишь увеличить её чувствительность - поднять значение ISO. Чтобы собрать побыстрее и побольше воды про запас вам потребовалась помощь друзей. Точно так же и в цифровом фотоаппарате, чтобы собрать побольше света, нужна помощь - усиление сигнала. И роль эту выполняет всё тот же аналогово-цифровой преобразователь. И усиливает он как вы понимаете, не только сигнал, но и шум. Это второй вид шума, так называемый яркостным. Поэтому поднимая чувствительность матрицы мы всегда увеличиваем шумы. Но мы ведь можем не поднимать ISO, а просто удлинить выдержку! Конечно, но чем дольше фотоны будут бомбардировать фотосенсоры, тем сильнее они нагреются, соответственно будет больше цветового шума... Вот такой замкнутый круг... Единственный выход на сегодняшний день - цифровой фотоаппарат с бóльшим размером матрицы! Соответственно за большие деньги. А большей матрице добавьте ещё и большие (и дорогие) линзы для объектива...И цифровой фотоаппарат становиться большим, тяжёлым и дорогим. И многие уже не смогут заниматься любимым делом - слишком дорого!