12.7.2. Матрицалар сипаттамасы
Жарық сезімталдық, белгі/шу қатынасы және пиксельдің физикалық өлшемі өзара байланыста болады (бірдей технологиямен құрылған матрицалар үшін).
Пиксельдің физикалық өлшемі үлкен болған сайын, берілген сезімталдықта белгі/шу қатынасы жоғары болады немесе берілген белгі/шу қатынасында сезімталдық жоғары болады.
Матрицаның физикалық өлшемі және оның шешімі пиксель өлшемін біржақты анықтайды, ол кескін сапасының динамикалық диапазон (D) секілді ең маңызды сипаттамасын анықтайды. Сандық фотокамералар шығарушылар, әсіресе әуесқойлық фотокамералар, олар туралы ештеңе айта алмайды. Бірақ матрицалар қолданылатын өлшемдерде динамикалық диапазон жүзеге асырылмайтындығын есте ұстау қажет.
Белгі/шу қатынасы. Кез келген физикалық дене ғылымда флуктуация деп аталатын өздерінің орташа жағдайларына қатысты кейбір ауытқуларды жүзеге асырады. Осының салдарынан кез келген дененің әрбір қасиеті кейбір көлемде ауытқиды.Бұл фото қабылдағыштың қандай нәрсе екендігіне қарамастан, фото қабылдағыштың жарық сезімталдығы үшін де ақиқат нәрсе.
Қорытындысында белгі/шу қатынасы қандай да бір нақты мәнге ие бола алмайды, ал жағдайларға қарамастан өзгереді. Мысал ретінде кәдімгі фотопленканы қарастыруға болады, мұндағы бромды күмістің тұқымдары - фото тетіктер және олардың өлшемдері мен «сапасы» бір нүктеден екінші нүктеге дейін бақылаусыз өзгереді (фотоматериал дайындаушы тек өлшемдердің орташа мәндерін және орта мәндерден ауытқуларды ғана қамтамасыз ете алады, бірақ нақты позициялардағы өлшемнің нақты мәндерін емес). Осы жағдайларға байланысты, экспозициясыз шығарылған пленка өте кішкентай, бірақ нольден өзгеше қарауытуды көрсетеді, оны вуаль (перде) деп атайды. Сандық фотоаппарат матрицасында да осы құбылыс байқалады. Ол ақпаратты дұрыс қабылдауға және бейнелеуге кесел келтіретіндіктен ғылымда оны шу деп атайды. Бастапқы белгі құрылысын кескінмен дәл беру үшін белгі деңгейінің берілген құралға тиісті шу деңгейін басып түсуі қажет.
Сезімталдық. Матрицаларға қатысты «эквивалентті сезімталдық» термині қолданылады, біріншіден, матрицаның қолданылуына байланысты сезімталдықтың формалды мәні әртүрлі критерийлер бойынша түрлі әдістермен анықталуы мүмкін; екіншіден, белгіні ұқсас күшейтумен және сандық өңдеумен матрица сезімталдығын кең диапазонда өзгертуге болады
Сандық фотоаппараттардың эквивалентті сезімталдығы ISO 50...25 600
диапазонында өзгеруі мүмкін. Көпшілік фотоаппараттардың максимал сезімталдығы белгі/шу қатынасының 2...5 мәніне сәйкес келеді.
Шешу. Фотоматрица фотоаппарат объективімен құрылған кескінді сандық түрге айналдырады (пиксельдерді бөлшектерге бөледі). Бірақ егер де объектив жеткіліксіз жоғары шешу қабілеті салдарынан ҮШІНШІ қара нүктемен ажыратылған, объектінің жарқыраған ЕКІ нүктесін қатарынан орналасқан ҮШ пиксельдегі бір жарқыраған нүкте түрінде берсе, онда фотоаппараттың жоғары шешімді кескіні туралы сөз де болмауы тиіс. Фотографиялық оптикада жуық қатынас бар: егер фото қабылдағыштың шешу қабілетін миллиметрдегі сызық санымен (немесе дюймдегі пиксель санымен) көрсетіп,оны М деп белгілесек, және N деп белгілеп, дәл осылай объективтің (оның фокалды жазықтығында) шешу қабілетін көрсетсек, онда «объектив + фото қабылдағыш» жүйесінің шешу нәтижесін К деп белгілеп,
(12.6)
формуласы бойынша табуға болады. N = M болған кезде, шешу N/2 тең. Объективтің шешу қабілеті фото қабылдағыштың шешу қабілетіне сәйкес келгендігі дұрыс.
Қазіргі замнғы сандық фотоматрицалардың шешу қабілеті пиксель өлшемімен анықталады, ол 0,0025 –ден 0,0080 мм -ге дейін өзгереді, ал көптеген фотоматрицаларда 0,006 мм-ге тең. Егер араларында үшінші нүкте (жарық түспеген) болып, екі нүкте ерекшеленетін болса, онда шешу қабілеті екі пиксел қашықтыққа сәйкес келеді, яғни M = 1/2p, мұндағы р - пиксель өлшемі. Сандық фотоматрицалардың шешу қабілеті миллиметрге 200 сызықтан (веб-камералар мен ұялы телефондар), миллиметрге 70 сызықтан (ірі форматты сандық фотокамералар) құрайды.
Физикалық өлшем. Фотосенсорлардың физикалық өлшемдері пиксельдер санымен анықталады. Қазіргі заманғы матрицаларда әдетте 0,005...0,006 мм.Пиксель ірі болған сайын, оның ауданы мен оның жинайтын жарық саны да үлкен болады және оның жарық сезімталдығы жоғары, белгі/шу қатынасы көп болады (қарапайым фотосуреттерде шуды перде (вуаль) деп атайды). Фотосуреттер бөлшектерінің қажетті шешулерін пикселдердің жалпы саны анықтайды, олар қазіргі заманғы фотоматрицаларда ондаған миллиондаған мегапикселдерге жетеді және осылай фотоматрицалар өлшемдерін береді. Оптика заңдары кескін сапсының матрицаның физикалық өлшеміне байланысты екендігін анықтады. Егер бір көріністі бір нүктеден объективтегі диафрагмалардың бірдей мәнінде әртүрлі физикалық өлшемді матрицалы үш фотоаппаратпен суретке түсірсе, нәтижесін бірдей жағдайда (компьютер файлында, принтерден шығару арқылы) зерттесе, онда кіші матрицалы фотоаппаратпен түсірілген сурет ең жоғары сапалы болады (кадрдегі көп нәрселер қатты көрінеді), ал ең үлкен матрицалы фотоаппаратпен түсірілген сурет - ең төменгі сапада болады (дәл келтіру аумағынан қашықтағы көріністер қатты бұлдырланп тұрады). Фотосенсорлар өлшемі дюймнің бөлшекті бөліктері түрінде көрсетіледі (мысалы, 1/1,8, немесе 2/3), олар дәл айтқанда сенсор диагоналінің нақты физикалық өлшемінен көп болады.
Бұл белгілеулер 1950 жылдары қабылданған телекамералар түтіктері өлшемдерінің стандарт белгілерінен шығады. Олар матрица өлшемдерін өрнектемейді, ал түтікке берілген колбаның ішкі өлшемін білдіреді.
Инженерлер кескіннің пайдалы ауданының диагоналі әртүрлі себептермен түтік диаметрінің үштен екісіне жуық болатынын анықтады. Бұл анықтама (әлдеқашан ауыстырылуы қажеттілігіне қарамастан) бекітілген. Дюйммен өрнектелген сенсор «түрінің» оның нақты диагоналі ұзындығымен математикалық өзара әрекеттесуі дәл берілмеген. Алайда диагональ тип өлшемінің үштен екісін құрайды деп санауға болады.