Przechodzimy do aparatu zaawansowanego. Może być to kompakt, może być to lustrzanka. Przed wyborem i zakupem warto jest zaznajomić się z kilkoma ważnymi parametrami…
Matryca, czułość i szumy.
Matryca to odpowiednik filmu w aparacie cyfrowym. Składa się ona z milionów światłoczułych elementów. Na rynku popularne są dwa typy matryc. CCD (zasada działania na stronach Wikipedii) oraz CMOS (zasada działania na stronach Wikipedii). Historycznie pierwsza w powszechnym użytku pojawiła się matryca CCD, najpierw w astronomii, potem w aparatach cyfrowych. Od mniej więcej dwóch lat jest wypierana przez technologię CMOS dlaczego? Przede wszystkim jest dużo tańsza produkcji niż matryca CCD. To jest główna odpowiedź. W ogólności matryca CCD jest lepsza pod względem parametrów użytkowych (czułość, dynamika rejestracji) od matryc CMOS. Jednakże w fotografii ma ona jedną wyraźną wadę w stosunku do konkurenta. Zużywa dużo więcej energii podczas pracy, co powoduje wzrost jej temperatury, a co za tym idzie szumu termicznego.
Czym jest szum termiczny? Elektrony w każdym elemencie elektronicznym poruszają się swobodnie. Na końcówkach takiego elementu widziane jest to jako przypadkowe malutkie skoki napięcia, które nazywamy szumem. Im wyższa temperatura, tym elektrony poruszają się szybciej i skoki napięcia są większe. Nie jest to problemem, gdy mierzymy duży sygnał, wtedy szum zwykle jest nieistotny. Problem zaczyna się w momencie, gdy chcemy mierzyć małe sygnały. Wtedy szum staje się istotnym składnikiem tego co odczytujemy. Tak też jest w przypadku matrycy. Szum termiczny objawia się jako piksele o przypadkowym kolorze (gdy wykonamy zdjęcie w zupełnej ciemności). Skutkuje to zwykle zmniejszeniem ostrości oraz irytującymi punktami na obrazie. Im matryca jest cieplejsza, tym owe piksele stają bardziej wyraźne (jaśniejsze). Obrazek po lewej prezentuje efekt silnego szumu (źródło Wikipedia). Jak widać detale są mało widoczne.
Ze względu na szumy ważna jest także powierzchnia matrycy. Im większe wymiary matrycy, tym zwykle większa powierzchnia przypada czujnika na jeden piksel obrazu. Zwykle jest tak, że duże matryce pod względem wymiarów fizycznych charakteryzują się mniejszymi szumami.
Dobrze. Wiemy już, że matryce CMOS są lepsze pod względem charakterystyki szumowej. Oczywiście nic za darmo. Związane jest to z czułością matrycy. Czułość jak sama nazwa wskazuje to siła reakcji na padające światło. Pojecie czułości w fotografii wywodzi się jeszcze z fotografii analogowej, kiedy to produkowane filmy posiadały standaryzowaną określoną czułość, pozwalającą dobrać pożądane parametry naświetlania (więcej na Wikipedii). Aby zachować zgodność matryc cyfrowych z filmem analogowym, matryce mają regulowaną czułość w tych samych jednostkach co kiedyś produkowane filmy.
Matryce posiadają czułość minimalną (tak zwaną natywną). W przypadku matryc CCD było to zwykle ISO 100 lub mniej. W przypadku CMOS nie spotka się matryc z natywnym ISO mniejszych niż 200. Wiążą się z tym pewne konsekwencje. Gdy wybrany czas naświetlania i ustawiona przysłona wymagają ustawienia czułości mniejszej niż natywna, aparat zwykle pozwala na to, ale zdjęcie i tak wykonywane jest z czułością natywną, a następnie dane są sztucznie redukowane względem najbardziej jasnego punktu, aby spełniały wymagania wybranej czułości. Skutkuje to zwykle mniejszą dynamiką w obrazie (czyli można się spodziewać, że zostaną utracone detale w ciemnych miejscach obrazu). Tak więc wysoka natywna czułość jest uznawana za wadę matrycy CMOS.
Pamiętam mój pierwszy kompakt zaawansowany. Był nim Lumix FZ-30. Charakteryzował się potwornymi szumami praktycznie na wszystkich czułościach. Akceptowalne szumy miał na ISO 80, ISO 100. ISO 200 używałem tylko jak była taka potrzeba, a ISO 400 było praktycznie bezużyteczne. Ale to było parę dłuuugich lat temu. Obecnie matryce mają dużo większą rozpiętość czułości, od ISO 100 do ISO 1600, na nie rzadko i więcej. Zasada jednak pozostała ta sama. Najlepszą charakterystykę pod względem jakości obrazu pod każdym względem uzyskuje się na najniższej (natywnej) czułości. Potem w zależności od producenta jest coraz gorzej. Szumy zaczynają się pojawiać przy czułościach wyższych niż ISO 400, szczególnie widać je na ciemnych elementach obrazu lub gdy zdjęcie wykonuje się w kiepskich warunkach oświetleniowych. A najwyższe czułości zwykle są bezużyteczne i stanowią chwyt marketingowy. Jednakże należy się tym kierować, gdyż zwykle jest tak, że jeżeli matryca ma szeroką rozpiętość czułości, to szumy na czułości np ISO 800 są mniejsze niż dla porównywalnej matrycy o mniejszej rozpiętości. Warto to jednak sprawdzić. Jestem fanem strony DCResource.com. Znajdują się tam szczegółowe testy zarówno lustrzanek jak i aparatów kompaktowych, w tym szczegółowe badania szumów matryc.
Oczywiście cały czas technologia idzie na przód. Na początku można było dywagować jaka matryca jest lepsza. Teraz ma to już niewielką wartość, gdyż matryce CCD przestały być rozwijane w kierunku fotografii na rzecz matryc CMOS, które są coraz lepsze. Coraz więcej firm montuje matryce CMOS nawet w aparatach kompaktowych. W przypadku nabywania zaawansowanego kompaktu z drugiej ręki, warto zwrócić uwagę na szumy, gdyż szczególnie starsze modele miały z nimi problemy (jak i większość fotografii kompaktowej w tamtych czasach). W przypadku lustrzanek pod tym względem jest dużo lepiej. Nawet starsze modele charakteryzują się całkiem niezłym poziomem szumów ze względu na duże wymiary matryc.
