| Вряд ли кто-то станет спорить, что XXI век - век цифровых технологий. Цифровые устройства повсеместно внедряются в нашу жизнь. Так, прогуливаясь по улице, мы слушаем цифровой плеер, сидя в машине мы слушаем цифровой компакт диск, у каждого из нас в кармане или сумки лежит сотовый телефон - и тоже цифровой, между прочим. И не за горами то время, когда мы будем смотреть качественное, помехоустойчивое телевидение, возможно даже с 3D картинкой.
Но всегда ли цифровые технологии лучше и качественнее аналоговых? Если ты любишь слушать виниловые пластинки, то скорее всего ты понимаешь разницу между аналоговым сигналом и цифровым. Да, цифровая запись музыки не имеет посторонних шумов, присущих обычной граммофонной пластинке и магнитной записи. Цифровая запись свободна от помех и не подвержена старению и вместе с тем к деформациям, как магнитофонная лента. Когда мы слышим словосочетание "цифровая фотография" у нас обычно возникает ощущение чего-то качественного и не подверженного старению. Тем не менее, цифровое изображение получается в цифровом фотоаппарате именно 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. А удары фотонов заставляют нагреваться датчик и появляются дополнительные электроны, которые называются термоэлектронами. Которые тоже влияют на увеличение аналогового сигнала. И именно 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 представь себе, что ты и два твоих друга находитесь в пустыне. И вдруг пошёл дождь. А вам как раз 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 дождя. В этот момент ты наверное подумал(-а) о какой-нибудь ёмкости да - пошире?! В любом случае, самое простое и быстрое решение получить чего-то падающего (не важно, будь то вода или свет) побольше, увеличить площадь "инструмента сбора".
Теперь представь, что вы утолили жажду и теперь хотите собрать воды про запас. Но кроме обычной походной фляги у вас больше ничего и нет. Что вы будете делать тогда?
- Совершенно верно, вы будете собирать воду ладошками и сливать её во флягу. Так вот, ваши друзья и ты - это "три сенсора трёх основных цветов", и вы собираете свет в одну картинку (фляжку)...
К сожалению, купив однажды цифровой фотоаппарат, мы не можем так просто увеличить размер и площадь его матрицы, чтобы собрать побольше света. Мы можем лишь увеличить чувствительность - поднять значение "ISO". Чтобы собрать побыстрее и побольше воды про запас тебе потребовалась помощь друзей. Точно так же и в цифровом фотоаппарате, чтобы собрать побольше света, необходима помощь - усиление сигнала. И роль эту выполняет всё тот же аналогово-цифровой преобразователь. И усиливает он как ты понимаешь, 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 фото-сенсоры, тем сильнее они нагреются, соответственно будет больше цветового шума. Вот такой вот замкнутый круг получается...
Единственный выход на сегодняшний день - это цифровой фотоаппарат с большим (или полном) размером матрицы! Соответственно - за большие деньги! А большей матрице добавьте ещё и большие (и дорогостоящие) линзы для объектива... И цифровой фотоаппарат становиться большим, тяжёлым и очень дорогим... И многие фотолюбители уже не смогут заниматься любимым делом - будет слишком дорого! |
