О матрицах простым языком, Гл.2. Кроп-фактор

Кроп-фактор: что это и как влияет на качество снимков?

Многие фотографы-любители не знают, что такое кроп-фактор. Но этот параметр важен, так как характеризует размер матрицы фотоаппарата. В данной статье мы постараемся простыми словами объяснить значение этого загадочного термина и сориентируем всех желающих купить фотокамеру в том, какой матрице отдать предпочтение.

Задавшись целью купить фотокамеру, мы идем в магазин и интересуемся у консультанта характеристиками приглянувшейся модели. Вот тут-то нас и вводят в заблуждение, выставляя главным параметром, влияющим на качество снимков, количество мегапикселей и умалчивая о размере матрицы. А ведь именно от него в большей степени зависит качество отснятого материала.

Матрица, именуемая также сенсором и фотодатчиком, представляет собой микросхему из фотодиодов, которая является важнейшей частью любой цифровой камеры. По сути, это аналог фотопленки. Во времена пленочных фотоаппаратов картинка сквозь объектив попадала на пленку, где и хранилась, а в наш цифровой век она попадает на матрицу и хранится потом на карте памяти.

Полная матрица (Full Frame) по размеру равна кадру 35-миллиметровой пленки. Такая матрица достаточна дорога в изготовлении, а камеры с ней имеют приличные размеры и вес. Используют аппараты с полной матрицей в основном профессионалы или любители, которые неплохо зарабатывают и могут себе позволить иметь дорогостоящую камеру.

Для уменьшения габаритов и цены камер современные фотомастера решили уменьшить матрицу, обрезав ее («crop» с англ. — «обрезать»), так и возникло понятие «кроп-фактор», означающее во сколько раз матрица урезана по отношению к Full Frame.

Какими матрицами оснащаются современные фотоаппараты?

Сегодня фотокамеры стали весьма популярными, большинство людей имеют в личном распоряжении и фотоаппарат, и мобильные девайсы с камерами, которые всегда под рукой. Кроп-фактор разных камер существенно отличается:

• дорогие профессиональные камеры, как уже отмечалось выше, снабжаются матрицей Full Frame;
• популярные любительские зеркалки имеют кроп-фактор 1,5…1,7, то есть матрица в них урезана по сравнению с полноформатной в 1,5; 1,6 или 1,7 раза;
• новые беззеркальные камеры, которые уже вовсю конкурируют с зеркалками, обычно имеют кроп-фактор 2;
• недорогие цифровые мыльницы оснащаются матрицей с кропом в районе 5,62;
• планшеты и смартфоны наделяются камерами с кроп-фактором около 7,1.

Покупая фотоустройство, несложно и растеряться, что же предпочесть. Как понять, какая матрица подойдет именно вам, чтобы и не переплатить, и не оказаться наказанным за скупость?

Какую матрицу предпочесть?

У многих формируется мнение, что Full Frame — это идеал к которому нужно стремиться. Так ли это? Есть ли смысл гнаться за дорогой и тяжелой камерой или обойтись вариантом попроще?

Конечно, большой сенсор — это залог хорошего качества получаемых фотографий, которое проявляется в большей детализации, четкости и резкости изображения. Для полиграфии, особенно когда речь идет о многократном увеличении изображения перед печатью, использовать Full Frame не просто желательно, а обязательно. Кроме того, большой исходник намного проще кадрировать: то есть обрезать лишнее, сильно не потеряв при этом в качестве. Большая матрица лучше проявляет себя и в условиях недостаточной освещенности, обеспечивая получение снимков с меньшими шумами.

Но полноформатная матрица — это дорого и неудобно, ввиду больших размеров и веса фотоаппарата. Для фотолюбителя использовать ее совсем не обязательно. Зачем тратить кучу денег и потом повсюду таскать за собой огромный аппарат, если вас вполне устроит качество, предлагаемое урезанной матрицей?

Вывод

Камеру нужно выбирать под собственные цели и кошелек. Любителям вполне подойдет мыльница, имеющая кроп 5,7, чтобы пополнять новинками семейный альбом. Продвинутым любителям лучше отдавать предпочтение зеркалкам или беззеркальным камерам с кропом 1,5…2, которые сейчас выпускаются небольшого размера и с широким функционалом. Также стоит узнать основные параметры объектива, чтобы наверняка выбрать лучшую модель.

Что такое кроп-фактор и что он значит

Это числовая пропорция между диагональю кадра 35-миллиметровой пленки (24 x 36 мм) и матрицы цифровой камеры, имеющей обычно меньший или почти такой же размер. Служит для вычисления эквивалентного фокусного расстояния сменных объективов.

При использовании 35-миллиметровой оптики на пленочных камерах стандартным считается объектив с фокусным расстоянием 50 мм, широкоугольным — не длиннее 35 мм. Для портретов используется объектив 75–120 мм, а более «дальнобойная» оптика применяется для решения специальных задач (например, съемки спорта). Если матрица имеет меньший размер, чем кадр 35-миллиметровой пленки, то из центра формируемого объективом изображения как бы вырезается часть — кроп. Портретный объектив превращается в телевик, стандартный — в портретный и т.д.

Производителями принято указывать фокусное расстояние для кадра 24 x 36 мм, даже если объектив может использоваться только с цифровыми камерами (современная оптика Olympus, серия AF-S от Canon, DX от Nikon). Цифровые объективы имеют меньшее кроющее поле, чем обычные. Они не могут использоваться с пленочными и полнокадровыми цифровыми зеркальными камерами, но имеют свои плюсы — компактность и большую светосилу при меньшей цене. Правда, не все три качества сразу, а всего два на выбор. Минусом такой оптики является виньетирование (падение яркости ближе к краям кадра), в той или иной степени присущее любому объективу EF-S или DX. Бороться с этим эффектом научились в компании Olympus, уже много лет не выпускающей «пленочные» объективы.

Классификация зеркальных ЦФК

Зеркальные цифровые камеры выпускают Canon, Fuji, Nikon, Olympus, Pentax, Sigma, Sony… Фотоаппараты этих производителей, в свою очередь, подразделяются на профессиональные и любительские. Но что лежит в основе всех различий? В чем главное отличие одной от другой? Можно с уверенностью говорить, что фундаментальным является именно формат матрицы — кроп-фактор. Общая тенденция такова, что чем больше матрица — тем «профессиональнее» и дороже сама камера. Хотя встречаются исключения из этого правила (например, Sigma SD14). В настоящее время можно говорить о пяти классах цифровых зеркальных камер:

К перечисленным категориям необходимо добавить разношерстное семейство камер, матрицы которых больше Full Frame, — среднеформатные камеры со сменными задниками. Наряду с цифровым задником можно использовать пленочный, поэтому свой кроп-фактор есть и здесь — он отсчитывается от размера пленочного кадра. 56 x 56 мм — для Hasselblad 500-й серии, Rolleiflex 6000-й серии. 41,5 x 56 мм — для систем Contax, Mamiya 645 AFD.

Исключениями являются изначально цифровые среднеформатные камеры, не совместимые с пленкой: самая доступная модель этого класса Mamiya ZD, Hasselblad H3D, не запущенный в серийное производство Pentax 645 Digital.

Цифровая камера среднего формата — мечта рядового фотографа. Это дорогое удовольствие, ведь самая дешевая стоит $10 тыс. За счет особо крупного пикселя и оптики с красивым рисунком, от которой, с учетом формата, уже не требуется обеспечивать заданное число «линий на 1 мм», эти камеры создают потрясающую картинку. Правда, у «камеры мечты» есть минус, обусловленный как раз большой матрицей. Она сильно греется, поэтому «шумит» даже на средних ISO и нуждается в активной системе охлаждения с вентилятором (отсюда — громоздкий размер комплекта).

Добро или зло?

Типичная проблема «кропнутых» камер — шумы. Она будет заметна, если сравнивать картинку, которую дают на высоких ISO 12-мегапиксельная Canon 5D и, к примеру, Sony A700, имеющий такое же разрешение, но меньший размер матрицы. Чем больше сенсор, тем меньше шумы и шире динамический диапазон (охват яркостей между самой светлой и темной точками изображения).

Минус full frame-камер — виньетирование и падение резкости по краям кадра. Оно обусловлено особенностями оптики и светочувствительных ячеек. Матрицы «правильно» улавливают только фронтальный свет, а ближе к периферии кадра он падает под углом, что приводит к заметному падению детализации и яркости на этих участках. Пленочные камеры избавлены от этого недостатка, потому что для светочувствительной поверхности пленки совершенно неважно, под каким углом на нее падает свет.

Чем меньше матрица, тем больше глубина резкости. При съемке портрета с помощью Canon 5D на диафрагме f/2,8 резким может быть, например, только часть лица модели. А если у вас в руках псевдозеркалка Fuji S9600, то при той же диафрагме резкой будет вся модель целиком. Для макро и пейзажей изображение должно быть резким — здесь хороши зеркальные Олимпусы и качественные компакты вроде упомянутого Fuji S9600. При съемке портретов, напротив, нужен красиво размытый фон и пластичная картинка, передающая нюансы тональности. Лучшим вариантом здесь будет студийная камера среднего формата с цифровым задником.

Пути прогресса

Качество изображения, полученного с помощью цифровой камеры, зависит не только от площади кадра, но и от структуры элементов, отвечающих за формирование картинки, и от потерь на этапе превращения «сырого» аналогового сигнала в цифровое изображение (разрядности аналогово-цифрового преобразователя, алгоритма баеровской интерполяции). На соотношение детализация/шум непосредственное влияние также оказывает интенсивность фильтра низких частот (low-pass filter), расположенного перед матрицей. Даже при идентичных матрицах камеры одних производителей обходят другие в плане качества картинки. За счет большего размера микролинз, которые размещены перед каждым пикселем и отвечают за формирование светового пучка, в новой зеркалке Canon 40D удалось добиться меньшего уровня шума, чем в любительской 400D, оснащенной, казалось бы, такой же 10-мегапиксельной матрицей.

Самое интересное, что даже при одинаковом размере матриц и разрешении полезная площадь каждого пикселя может варьироваться. Матрицы HR (в компактных камерах) отличаются формой пикселей — в виде шестигранника. Пиксели образуют структуру, похожую на пчелиные соты. Образец из природного мира подсказал инженерам, как можно более эффективно использовать площадь матрицы. Результат: компактные камеры Fuji, вроде F31fd или S9600, несмотря на крохотную матрицу, приближаются к зеркалкам по качеству картинки.

Точно такая же структура имеет место и в «профессиональных» матрицах Super CCD SR, которыми оснащены зеркальные модели Fuji (в том числе новая S5 PRO). Она дополнена другой полезной находкой инженеров: под каждой микролинзой находится шестиугольный S-пиксель, формирующий информацию о цвете, и дополнительный R-пиксель меньшего размера, который реагирует на сильный свет. Строго говоря, R-пиксель не увеличивает детализацию: микролинза одна на пару разных пикселей. Он выполняет функцию саббуфера, позволяя получать изображения с лучшим «объемом». Перепад яркостей (динамический диапазон) на каждом участке может достигать существенно большего значения, чем в случае обычной матрицы. А это позволяет спокойно снимать с прямой вспышкой, не опасаясь пересветов и получая при этом хорошо проработанное изображение в тенях. Для приверженцев Fuji данная особенность намного ценнее, чем абстрактная разрешающая способность, измеряемая тестами.

Альтернативный вариант предлагает Sigma, использующая трехслойные матрицы Foveon X3. В обычной матрице, придуманной инженером Kodak Баером в конце 70-х, цвет достигается за счет группы из четырех пикселей — красного, синего и двух зеленых (в зеленом больше информации о яркости). Все бы хорошо, но при большом увеличении мы видим мутную картинку — это связано с самим принципом получения изображения. Проблема частично устранима методом сложной обработки в программе Photoshop (или процессором вашей камеры). В основе «революционной» матрицы Foveon — свойство кремния пропускать лучи различного цвета на разную глубину. Пиксель конечного изображения требует сразу трех ячеек матрицы, расположенных последовательно друг за другом, на разных слоях. Каждый слой обеспечивает разрешение 2652 x 1768 пикселей (4,7 Мп). На выходе получаем изображение, где каждый пиксель имеет строго точный цвет, что дает превосходную резкость при печати небольших форматов (до А4). Недостаток такого подхода — невысокое по современным меркам разрешение. Новая зеркалка SD14 имеет общее разрешение 14 Мп, но эффективное, конечное разрешение картинки не достигает даже 5 Мп. Компания Olympus сумела устранить главный минус своих прежних моделей — плохое качество на высоких ISO. Отставание новых зеркалок Olympus и Panasonic от большинства конкурентов не превышает одной ступени ISO (при отключенном шумодаве). За счет лучшего в истории стабилизатора изображения в профессиональной модели E-3 (до пяти ступеней) на этот недостаток можно просто не обращать внимание!

Цифровые зеркалки с полноформатной матрицей становятся более доступными, но это вовсе не означает, что метод улучшения картинки за счет увеличения площади матрицы — единственная дорога к идеальному качеству картинки. Есть много вариантов добиться того качества, к которому мы стремимся, не выходя за рамки «кропа», акцентируя внимание на внутренних характеристиках пикселя, более разумно используя имеющуюся площадь.

Фотография для чайников: размер матрицы, что такое «кроп»

Мне в почте приходит немало вопросов начинающих любителей фотографии, и я решил, что уже пора сделать небольшую серию статей из серии «Фотографии для чайников», в которых предполагается дать объяснения различным фотографическим терминам, рассказать о том, как подбирать себе фотоаппарат под любительские задачи, ну и обязательно будет несколько статей о работе с программой Adobe Lightroom, ибо обработка сделанных снимков не менее важна, чем сам процесс фотографирования.

В данной статье мы поговорим о таком важном параметре, как размер матрицы фотоаппарата, и раскроем завесу тайны над загадочным термином «кроп-фактор».

Продавцы в магазинах и маркетологи обычно любят оперировать количеством мегапикселов у камеры, и их послушать — так какая-нибудь «цифромыльница» с 20 мегапикселами значительно круче зеркалки с 16 мегапикселами. А это вовсе не так. Потому что, кроме всего прочего, в камерах очень важен физический размер матрицы (сенсора), а не только мегапикселы.

Вот в разговорах о фотокамерах продвинутых фотолюбителей и профессионалов часто приходится слышать фразы из серии: «Да у нее же матрица маленькая», «Да там же пятый кроп», «Что можно снять на такую матрицу?», «Full frame — наше все».

Что за матрица такая?

Матрица (светочувствительная матрица, сенсор, фотодатчик) — это микросхема, состоящая из фотодиодов, являющаяся важнейшей частью цифровой фотокамеры.

Проще говоря, матрица — это аналог фотопленки. В пленочных фотоаппаратах изображение через объектив попадало на фотопленку и хранилось на ней, а в цифровых фотоаппаратах изображение через объектив попадает на матрицу, формируется там, но хранится уже на карте памяти или во встроенной памяти камеры.

Так называемая полная матрица (Full Frame) имеет размер, приблизительно равный размеру кадра 35-миллиметровой пленки, на которую производилась съемка в пленочных аппаратах.

Полная матрица дорога в производстве (там высок процент брака), фотоаппараты с ней, как правило, имеют немаленькие размеры, солидный вес и в любом случае стоят дорого, в результате чего камеры с полной матрицей используют в основном только профессионалы. Ну или продвинутые любители с хорошими заработками, для которых термин Full Frame является сакральным.

Чтобы уменьшить стоимость, размер и вес камер, производители додумались делать матрицу меньших размеров — обрезать ее. Английское слово crop и означает — «обрезать». Кроп-фактор — число, показывающее, во сколько раз данную матрицу обрезали по отношению к полной матрице (Full Frame).

Кроп-фактор 1,5 или 1,6 (самый популярный вариант в любительских зеркалках) означает, что матрица тут уменьшена в 1,5 или 1,6 раза по сравнению с полноформатной.

Вот, например, визуальное сравнение размеров матрицы фотокамеры с Full Frame и матрицы любительской зеркалки (с сайта Cameraimagesensor.com).

В продвинутых беззеркальных камерах, которые сейчас активно теснят любительские зеркалки, нередко устанавливается матрица с кроп-фактором 2 — то есть она в два раза меньше полноформатной матрицы. Вот она в сравнении с предыдущими двумя.

В дешевых цифровых «мыльницах» вроде Canon Powershot A1300 устанавливается матрица с кропом что-то вроде 5,62 — вот так это выглядит в сравнении.

Ну и в современных смартфонах сейчас ставят матрицы с кроп-фактором в районе 7,1 — например, в iPhone 5S именно такая установлена. Вот она в масштабе сравнений.

Теперь вопрос: какую все-таки матрицу предпочесть? Нужно ли сразу стремиться к Full Frame, чтобы на нее ежедневно молиться?

С одной стороны, чем больше сенсор, тем лучше качество получаемой фотографии. Конечно, тут играют и многие другие факторы, прежде всего объектив, но просто чисто физически: чем больше матрица, тем лучше качество.

(Кстати, существуют так называемые среднеформатные камеры с сенсорами от 40 мм по ширине и больше, но они уже только для профессионалов и стоят, как хорошие автомобили.)

В чем проявляется это «лучше качество»? В детализации, резкости, четкости, в качестве получаемого отпечатка: если снимок нужно будет использовать в полиграфии, то там полный формат матрицы практически обязателен, чтобы как можно меньше проиграть в качестве при заметном увеличении во время печати.

Кроме того, чем больше исходное изображение, тем проще его кадрировать: то есть вырезать из него кусок кадра и при этом получать приемлемое качество.

Также чем больше матрица, тем лучше камера снимает в плохих условиях освещения: у большой матрицы при высоких значениях светочувствительности значительно меньше проявляется так называемый «шум» (это точки на изображении — как зерно на старых черно-белых фотографиях, снятых на высокочувствительную пленку).

С другой стороны, полный формат, как мы уже говорили, ведет к повышение размеров камеры, увеличению веса и всегда — к высокой цене. И если вы — фотолюбитель, то зачем вам тратить большие деньги и таскать с собой тяжеленную камеру, если вы не очень представляете, что вам это вообще дает?

В результате камеру (и сенсор) нужно подбирать под свои задачи и свой кошелек. Для начинающих вполне подойдет недорогая «мыльница» с кропом 5,7. Продвинутым любителям, которые уже что-то понимают в фотографии и знают, какие возможности им предоставляют те или иные камеры, лучше ориентироваться или на хорошие беззеркалки с кропом 2 — 1,5, или на любительские зеркальные камеры с кропом 1,5 — 1,6, тем более что такие зеркалки сейчас выпускаются компактные и легкие.