Размер имеет значение. Но не всегда

Если помните, уважаемые читатели, в прошлый раз я обещал вам более подробное (ну, конечно, в разумных пределах — речь идет только о том, что необходимо для понимания фотографу на практике) обсуждение характеристик светочувствительных матриц цифровых фотоаппаратов. Постараюсь сдержать свое обещание. :-)

Мы остановились на том, что чем больше физические размеры матрицы — тем лучше. Теперь самое время привлечь сухие цифры. Если не принимать во внимание штучную экзотику вроде среднеформатных камер, сопоставимых по стоимости с приличными автомобилями, то наибольшими являются сенсоры, имеющие линейные размеры 36×24 мм. Это так называемый полный кадр; именно таковыми являются размеры кадра стандартной 35-миллиметровой пленки.

Полнокадровыми матрицами комплектуются далеко не все фотоаппараты даже самого высокого класса. Скажем, классическая репортерская камера — «единичка» (Canon EOS 1D, пережившая уже четыре реинкарнации; последнее поколение имеет обозначение Mark IV) — и та оснащается матрицей, диагональ которой в 1,3 раза меньше, чем диагональ полного кадра. (В таком случае говорят, что кроп-фактор матрицы равен 1,3 — о физическом смысле этого термина расскажу позже.) Размеры сенсора были принесены в жертву скорострельности и длительности непрерывной съемки — характеристикам, жизненно необходимым камерам репортерского класса. Полнокадровая версия «единички» — Canon EOS 1Ds (последнее поколение — Mark III), позиционирующаяся как аппарат для относительно «неторопливой» студийной, рекламной, пейзажной, архитектурной съемки — сто́ит существенно дороже. Причем коэффициент, отражающий это самое слово «существенно», превышает значение пресловутого кроп-фактора. :-) Впрочем, оно и понятно, ведь разница в площадях матриц — это, как-никак, квадрат кроп-фактора. А сенсор — это самая дорогая часть «тушки».

Другая полнокадровая Canon’овская камера — «пятак» (ныне представленный вторым воплощением — Canon EOS 5D Mark II). В силу относительной доступности по сравнению с «единичкой», особенно полнокадровой, «пятачок» стал классикой в среде профессионалов и продвинутых любителей, снимающих в каких угодно жанрах; объектом обожания для счастливых обладателей и объектом желания для всех остальных. Недостатком (если тут вообще уместно такое слово) «пятака» по сравнению с репортерской «единичкой» является лишь то, что перед разработчиками «пятака» не ставилась задача обеспечить в этом аппарате беспрецедентные скорострельность и длительность серийной съемки любой мыслимой ценой. Теоретически сие может создать некие ограничения при съемке динамично развивающихся сюжетов. Других недостатков у этой камеры нет. :-) Вы тут не подумайте, что я заделался рекламным агентом фирмы Canon. Весь этот рассказ я затеял с одной лишь целью — показать на примере одного из ведущих производителей фотоаппаратуры, к какому классу относятся камеры с полнокадровыми сенсорами. У Canon’а при всем богатстве ассортимента выпускаемой техники лишь две модели (1Ds и 5D — ну, без учета их разных поколений, конечно) оснащены матрицами размером в полный кадр.

Коль скоро уж даже в высококлассных репортерских аппаратах используются «кропнутые» матрицы, в «зеркалках» любительского класса, а уж тем более в «компактах», и подавно применяются сенсоры меньших линейных размеров, чем таковые у пленочного кадра.

Для обозначения форматов «кропнутых» матриц «зеркалок» есть много разных заумных буквенных обозначений. Так, например, аббревиатуры APS-C и APS-H восходят корнями к формату пленки шириной 24 мм (Advanced Photo System — APS), но точного соответствия матриц распространенных моделей цифровых фотоаппаратов пленочным кадрам соответствующих форматов по размеру не прослеживается. Есть и фирменные обозначения отдельных производителей, например, Nikon DX. Тем, кому доставляет удовольствие копаться в этих всех буковках, могу порекомендовать заняться этим на досуге в другой компании. Я скажу лишь, что у подавляющего большинства современных цифровых «зеркалок» любительского и полупрофессионального классов диагонали сенсоров в 1,5—1,6 раз меньше диагонали полного кадра, а соотношение сторон остается таким же, как у полного кадра — 3:2. Не вписываются в это правило некоторые модели аппаратов Olympus, снабженные матрицами формата 4/3″ (соотношение сторон — 4:3, кроп-фактор — порядка 2,0).

У большинства «компактов» (исключая редкие самые продвинутые модели, оснащенные матрицами таких же размеров, что у любительских «зеркалок») размеры сенсоров еще меньше. Чаще всего используется соотношение сторон 4:3, распространены обозначения в дюймах: 1″, 2/3″, 1/2″, 1/2,5″, 1/3″ и т. д. Этот самый размер в дюймах соответствует диагонали матрицы, умноженной приблизительно на полтора (ну, исторически так сложилось еще в доцифровую эпоху). В видеокамерах используются матрицы размерами вплоть до 1/8″ — с диагональю всего около 2 мм! Правда, видеокамерам не нужны матрицы с большим количеством пикселей — так что плотность расположения светочувствительных элементов на таких сенсорах вполне сопоставима с аналогичным показателем у карманных «мыльниц», в которых обычно используются матрицы форматов 1/3″…1/2″ (с диагоналями, соответственно, 6…8 мм).

Напомню, что плотность расположения пикселей на матрице во многом определяет уровень шумов. При прочих равных условиях доля шума в соотношении сигнал/шум тем меньше, чем больше линейные размеры каждого светочувствительного элемента. При прочих равных полнокадровый сенсор (диагональ 43,3 мм) даст примерно в 7 раз меньше шумов, чем матрица формата 1/3″ (диагональ 6 мм) с тем же самым количеством пикселей.

Повторюсь еще раз — при прочих равных. Фотоаппараты различаются технологиями изготовления сенсоров; режимами их работы (в частности, мы уже отмечали, что в «мыльницах», где матрица работает не только в момент экспонирования кадра, но и во время визирования, несоизмеримо выше влияние теплового шума, чем в «зеркалках», где сенсор включается лишь на время съемки кадра); электроникой, ответственной за обработку данных, получаемых с матрицы. Более того. Фотоаппараты одного и того же производителя с матрицами одного формата весьма существенно различаются по уровню шумов в зависимости от класса. Моей первой «зеркалкой» был аппарат Pentax K-m любительского класса, который я со временем, почувствовав ряд ограничений, сменил на Pentax K-7 — это уже нечто полупрофессиональное. Пробовал (но в силу ограниченности в средствах не купил себе в подарок) Pentax K-5 — аппарат еще более высокого класса, функциональный аналог K-7, но с другой матрицей. Сенсоры у всех трех аппаратов имеют одинаковые размеры, кроп-фактор 1,5. Более того, плотность размещения светочувствительных элементов от младшей модели к старшей возрастает: 10 мегапикселей у K-m, 14 мегапикселей у K-7 и 16 мегапикселей у K-5 при неизменной площади сенсоров. Однако вследствие совершенствования матриц и их электронной «обвязки» диапазон чувствительностей у K-7 расширен вдвое (фотографы говорят: на ступень) по сравнению с K-m, а у K-5 — в 8 раз (на три ступени!) по сравнению с K-7. Конечно, номинальный диапазон — дело пятое, но существенно различаются и рамки рабочих чувствительностей, которые можно реально использовать с приемлемыми результатами съемки. Такая петрушка.

Прошу прощения, если утомил упоминанием конкретных моделей фотоаппаратов, а табличку с перечислением всех возможных форматов сенсоров с указанием их длины, ширины, диагонали, площади, соотношения сторон, маркетингового обозначения и т. д. не привел. Полагаю, найти такую табличку в Интернете при желании нетрудно. Мне же больше хочется поделиться собственными мыслями, к которым я пришел в ходе какой-никакой практики. Мне кажется, в жанре авторских колонок это более ценно и более уместно. А разговор о матрицах мы только начали. В следующий раз планирую рассказать про кроп-фактор и фокусное расстояние объектива. Ну и обстоятельный разговор про чувствительность у нас по-прежнему остается на повестке дня…