Ви ні коли не замислювалися що від вас приховує фотоапарат? Таємниці, інтриги, розслідування?
Якось на форумі була дискусія, про будову фотоапаратів, і один дуже упертий юзверя ніяк не міг зрозуміти що не все так просто в будові настільки технічно складного пристрою. Той суперечка змусив мене написати цю невелику статтю.
В інтернеті повно статей про будову сучасних матриць фотоапаратів, розміри пікселів, байеровскій фільтр, його фуджіковская заміна на іншу решітку (X-Trans CMOS) (яка чарівним чином повинна привезти до кращої деталізації - привіт маркетологам) і багато іншого, але дуже рідко згадується про тому, що стоїть безпосередньо перед матрицею. Для бажаючих заповнити цю прогалину у своїх знаннях я зробив страшне - докопався до самої матриці, ну а по дорозі подивився що ж там стоїть перед нею.
Отже, для початку трохи про самих цифрових матрицях.
На сьогоднішній день найпоширенішими є матриці вироблені за технологією CMOS в тій, чи іншій варіації. Кожен піксель накритий світлофільтром певного кольору. Є кілька основних схем світлофільтрів. Використовувати світлофільтри необхідно тому, що фотодіоди не можуть розпізнати колірні характеристики світла. По суті, все що видає кожен окремий світлодіод - це певний рівень сигналу, ніяк не пов'язаний з колірними складовими. Відповідно, якщо не використовувати світлофільтри, то на виході буде інформація лише про рівні яскравості, без колірної складової. До речі, саме так вчинила компанія Leica в своїй чорно-білої камері Leica M Monochrom (Type 246) - камера знімає виключно чорно-білі знімки.
І якщо ви раптом скажете: «Стривайте, але той же Фотошоп вже дуже давно вміє відновлювати колір з чорно-білих знімків!» - вміти щось вміє, ось тільки це відновлення можна назвати тільки наближеним, ні про яке правильному відтворення кольору мови і бути не може.
А ось щоб отримати кольорове зображення треба якось викручуватися. Всі ми знаємо, що для отримання будь-якого кольору необхідно три вихідних - червоний, зелений, блакитний. Відповідно, якщо змусити окремі пікселі отримувати інформацію тільки про одне якомусь кольорі, то потім, після об'єднання можна відновити початковий колір.
Відповідно кожен піксель отримує тільки частину інформації відповідної його кольором. Потім, в процесі обробки сигналу, відбувається процес дебайерізаціі - відновлення початкового кольору за інформацією з групи 4 пікселів - RGGB.
До речі, у колірних фільтрів є ще один важливий параметр - щільність. Чим вище щільність кольорового фільтра, тим більше соковитий і насичений колір вийде в підсумку, але при цьому страждає чутливість. Окремі виробники, в гонитві за високими значеннями ІСО, робили ці самі фільтри меншої щільності, в результаті отримували більшу чутливість, але при цьому більш бліді кольору. Офіційного підтвердження подібної ситуації ви не знайдете, можливо це всього лише думка окремих людей і не відповідає дійсності, але. «Збіг? Не думаю. »
Існують і інші варіації схеми колірних фільтрів. Колись дуже чекали розвитку схеми RGBW - червоний, зелений, блакитний, білий. Три основних колірних фільтра давали свідчення підсумкового кольору, а фільтр «білий» давав додаткову загальну інформацію про рівень. В теорії подібна схема повинна була дати виграш в 1,5-2 ступені по світлочутливості і більший динамічний діапазон. Але не вийшов кам'яна квітка. За винятком декількох моделей нічого ділового не вийшло.
Окремо можна відзначити технологію запропоновану компанією Sigma - Foveon X3.
Foveon X3 - серія фотоматриці, в якій кольороподіл на адитивні кольору RGB проводиться пошарово, по товщині напівпровідникового матеріалу, з використанням фізичних властивостей кремнію.
А тепер перейдемо безпосередньо до розбору нашого піддослідного.
В якості донора виступає Olympus E-P2. Весь процес розбору описувати не буду, перейдемо відразу у блоку з матрицею.
Ось так виглядає сам блок з матрицею.
Уважний глядач повинен вигукнути: «Що це за фігня? Чорне скло? У мене в фотоапараті все зовсім не так! ». І буде правий.
На фотографії вище була проведена невелика модифікація, заміна блоку фільтрів на спеціальний ІК-фільтр.
Ні для кого не секрет, що крім видимого людським оком діапазону світла є ще інфрачервоний діапазон і ультрафіолетовий. Око людини їх не бачить, а ось фотодіоди матриці здатні їх приймати. Що може внести спотворення в рівні сигналу, а відповідно і в правильність передачі кольору. Ті, хто в школі фізику вчив знають, що відсікти УФ діапазон дуже просто - будь-яке скло відсікає велику частину УФ діапазону, залишками можна знехтувати. З ІК діапазоном складніше, на допомогу приходять спеціальні ІК-фільтри. Де він знаходиться в фотоапараті буде показано далі.
Так ось, в даному прикладі, в блоці з матрицею зроблена заміна. Беремо ІК відтинає фільтр і замінюємо його на ІК залишає - тобто відсікається видимий діапазон світла, а залишається тільки ІК. ІК фотографія це окрема і дуже велика тема в фотографії, картинки виходять просто казкові)
Що що? Чому не можна просто накрутити ІК фільтр на об'єктив і отримати ІК фотографію? Можна, звичайно, але ось тільки у вас на порядок збільшується витримка, і далеко не весь ІК діапазон задіюється.
Гаразд, повернемо все на місце.
Ось так виглядає блок з матрицею.
Знімаємо захисне скло.
Що, а ви боялися пошкодити матрицю при чищенні або зміні об'єктива? Скажу по секрету: «До матриці ще далеко».
Йдемо далі. Перед матрицею варто ще ось такий бутерброд.
А ось зверху той шматок ІК фільтра що стояв на початку.
До речі, на цій фотографії добре видно ІК відтинає фільтр (прозорий) і ІК залишає - чорний, непрозорий у видимому діапазоні. А ось якби я взяв фотоапарат перероблений під ІК зйомку, то ситуація була рівно навпаки - прозорим був би ІК залишає фільтр, а чорним і непрозорим ІК відтинає.
Ну а ось і сама матриця.
Тут теж є невеликий захисний шар.
Ну і ось що у нас в підсумку вийшло.
А тепер трохи про те, що ж таїть в собі той самий «бутерброд» перед матрицею.
Точних даних по фотоапаратів Олімпус я не знайшов, але слідуючи логіці картина у всіх повинна бути приблизно однакова. Є дуже гарна ілюстрація на прикладі Nikon D800.
Можливо не в такому порядку, а й у Olympus суть приблизно така ж. ІК-фільтр, полярик і два низькочастотних фільтра (у вертикальній і горизонтальній площині).
Низькочастотні фільтри (АА-фільтр) історично потрібні були для того, щоб уникнути такого явища як муар і окремі помилки відтворення кольору. Причому «товщина» АА-фільтрів могла сильно варіюватися у різних камер. Відповідно і «мильность» картинки була різна, попиксельной різкості було не добитися ні за яких умов.
Але розвиток сучасних технологій в загальному, і більш продуктивні процесори застосовуються в камерах зокрема, дозволили боротися з муаром на програмному рівні. Потрібно було тільки прибрати АА-фільтри перед матрицею. Але не можна так просто взяти і прибрати АА-фільтр. Відповідно що потрібно зробити? Правильно, береться один АА-фільтр розділяє в горизонтальній (ну або вертикальної) площини, а замість другого АА-фільтра ставиться реверсивний першому.
Саме за такою схемою пішли інженери в компанії Nikon, і щось мені підказує, що саме так надходять і всі інші виробники.
Хоча, можливо я не правий, і інженери в Olympus змогли зовсім прибрати АА-фільтр. Останніх моделей фотоапаратів, в яких немає АА-фільтра (А це моделі Е-М1, Е-М5 II, E-M10II, Pen-F і за деякими даними E-PL7) у мене чи ні, або рука не підніметься їх розібрати ( хоча якщо хтось із читачів згоден надати спонсорську допомогу на суму рівну вартості будь-якого з даних фотоапаратів, то я з радістю прийму пропозиції і розберу фотоапарат, знайду самої суті).
У різний час компанії Никон і Кенон випускали спецверсії своїх фотоапаратів без АА-фільтра. Також, є подібне і у Пентаксим. Є приклади і у представників середнього формату, і, звичайно ж, у Leica. А ось серед відомих мені більш-менш поширених і серійних камер про відсутність АА-фільтра заявляли в компанії FujiFilm (моделі з матрицями X-Trans CMOS), і Olympus з моделями останніх декількох років (Е-М1, Е-М5 II, E- M10II, Pen-F і за деякими даними E-PL7).