Типи матриць – особливості і різниця

Сьогодні хотілося б трохи заглибитися у таку тему, як типи матриць. Мій інтерес до цієї теми був продиктований попередньою публікацією, у якій ми розбирали таке явище як rolling shutter. І власне спираючись на інформацію про його походження (а саме воно продиктоване типом матриці) було вирішено зрозуміти що таке CCD-матриця і CMOS-матриця. Українською ПЗС-матриця і КМОП-матриця. А насправді такі технічні моменти дадуть змогу краще зрозуміти природу формування картинки в цифровій техніці, а також більш філігранно підходити до вибору наступної камери.

Що таке матриця

І що цікаво під час цього дослідження виявив декілька закономірностей, які кардинально міняють уявлення про якість і функціональність матриць. Тому наш екскурс таки розпочати з початку, щоб далі не виникало зайвих запитань. І так що таке «матриця» у фотоапараті. По простому це замінник плівки – електронна запчастина, яка перетворює світлову інформацію в цифрову. Ніби усе й просто, та на практиці у нас відбувається потрійне перетворення: світло потрапляє на матрицю (як ви уже зрозуміли це світлочутливий елемент). Воно зпровоковує певні хімічні процеси, які ?породжують ту чи іншу електричну діяльність (імпульси, токи тощо – не заглиблююся так детально) і вже ці імпульси передаються на процесор, який розрізняє їх як цифрову картинку.

Як виглядає матриця?

Власники дзеркалок мають змогу її навіть побачити наочно піднявши дзеркало. Це такий собі електронний квадрат, який впаяний у плату фотоапарата. Насправді його конструкція куди складніша: його поверхня вкрита мініатюрними світлочутливими елементами – кожен з яких відповідає за відтворення одного пікселя. І ось тут криється перша загадка. Виявляється, якість картинки буде покращуватися не від кількості пікселів, а від їх фізичних розмірів. Відтак логічно: чим більший розмір матриці, тим кращу картинку ми отримуємо на виході.

Як будується картинка в матриці?

На початку ми уже згадували про два типи матриць. Саме ці типи базуються на двох радикально-протилежних варіантах формування картинки. Та власне в цьому місці нам варто трошки зануритися в історію, оскільки те чим були подібні матриці раніше, і те що вони сьогодні являють – дві величезні різниці. І так колись на зорі цифрових фотокамер на ринку з’явилися дві матричні технології, які в своєму роді займали абсолютно відмінні ніші і слугували для конкретних завдань.

Скажімо ПЗС або ссd матриця (charge-coupled device) одразу займала елітарне лідируюче місце, оскільки в її технології використовувався принцип сканування аналогової версії картинки цілком, а вже потім відбувалося її оцифрування. Така технологія мала одну суттєву перевагу: високоякісна картинка, в порівнянні з конкурентом. Проте це одразу впливало на її вартість. Також такі матриці були суттєво енергозатратні. Тому вони використовувалися в дорогих відеокамерах, в медицині, науці тощо.

А ось CMOS чи КМОП-матриця (complementary metal-oxide-semiconductor) технологічно вирізнялася від конкурента тим, що оцифрування відбувалося одразу в пікселі. Ніби формування картинки відбувалося швидше і технологія виготовлення була в рази дешевшою, проте сам сенсор був куди громіздкіший. Також він суттєво програвав у якості. Хоча ще однією його сильною стороною була низька енергозатратність.

А тепер стоп: не варто з розчаруванням кидати гнівні погляди на ваші дзеркальні чи без дзеркальні камери з CMOS-матрицею, оскільки усі недоліки, які описував вище, уже відійшли в історію. Так було до 2008 року. Цей рік приніс революційні зміни для CMOS-матриць, і називалися вони  APS-C. Думаю кожен бачив таку абревіатуру. Що це таке? Насправді це революційна «Технологія активного пікселя», коли до кожного пікселя було додано транзисторний підсилювач, який дав змогу знімати струм прямо з пікселів. Десь так приблизно виглядало в ділі це ноу-хау.

Як не дивно ця технологія дала змогу CMOS-матрицям по якості зрівнятися з CCD-матрицями, що і спричинило їх масову появу у професійному сегменті фотоапаратури. До речі CCD-технологія також на місці не стояла і у її техпроцесі було суттєво допрацьовано елемент енергозатратності. І тепер сучасні ПЗС-матриці також економні.

Тож який тип матриці обрати?

Багато критиків вважають що два типи матриць сьогодні є рівноцінними і взаємозамінним, тому великої різниці ви не відчуєте у роботі. Та все ж зі своєї практики можу констатувати, що невеличка різниця таки є. І полягає вона у завданні та потребі покупця. Якщо ви фотограф – CMOS-матриця саме те що треба: компроміс між вартістю, енергозатратністю та якістю. Якщо ж все таки ви відеограф, мабуть  CCD-матриця буде дещо зручнішим вибором. І ось чому?

Пригадуєте на початку ми згадували таке явище як rolling shutter. Так от це явище притаманне саме CMOS-матрицям через їх технологічну особливість. Отож у просунутих відеокамерах частіше можемо побачити саме CCD-матриці. І це мабуть єдиний момент, який відрізняє ці два типи матриць у роботі.

Типи матриць – що далі.

Насправді «далі» уже наступило. Кожна з технології розвивається і має свої різновиди. Згадаймо лишень 3CCD-матриці, або так звані трьох матричні відеокамери, у яких матриця мала три слої, кожен з яких відповідав за окремий канал RGB. Свої вдосконалення також мають і CMOS-матриці, та про це уже в нових постах на тему «Матриці».

 

 

Додати відгук

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *