Матрица фотоаппарата и шумы: что это и почему они возникают?

Что такое матрица фотоаппарата?

Матрица фотоаппарата — это электронный сенсор, который преобразует свет в электрический сигнал. Она состоит из миллионов светочувствительных элементов — пикселей.

Основные параметры матрицы:

• Разрешение: количество пикселей (например, 24 МП = 24 миллиона пикселей).
• Размер: физические размеры матрицы (например, APS-C, Full Frame).
• Чувствительность (ISO): насколько сильно матрица реагирует на свет.

Что такое шумы?

Шумы — это нежелательные цветные или зернистые пятна на изображении. Они возникают, когда сигнал света слабый, и камера усиливает его искусственно, создавая дополнительные искажения.

Почему возникают шумы?

1. Высокое ISO:
   При увеличении ISO матрица усиливает слабый сигнал.
   Вместе с полезным сигналом усиливаются и электронные помехи.
   Это приводит к появлению цветных точек (цветной шум) и зерна (яркостный шум).

Пример:

• ISO 100 — почти нет шумов.
• ISO 3200 — много шумов, особенно в тенях.

1. Размер матрицы:
   Чем меньше матрица, тем меньше пиксели и тем меньше света они могут уловить.
   Чтобы компенсировать недостаток света, камера усиливает сигнал, что увеличивает шум.

Пример:

• Смартфон с маленькой матрицей при ISO 1600 будет шуметь сильнее, чем зеркалка с Full Frame матрицей.

1. Температура матрицы:
   В процессе съёмки матрица нагревается, и это увеличивает уровень электронных шумов.
   Длительная выдержка также нагревает матрицу, создавая «горячие пиксели».
2. Длительная выдержка:
   При съёмке с длинной выдержкой (например, 30 сек) матрица собирает больше света.
   В это время усиливается не только световой сигнал, но и шумовой.
3. Недоэкспонирование:
   Если кадр тёмный и его нужно осветлить в постобработке, тени и тёмные области становятся зернистыми.
   Это происходит из-за того, что программа «вытягивает» сигнал, усиливая шум.

Типы шумов:

1. Яркостные шумы (Luminance Noise):
   Зернистость без цветных пятен.
   Видны как мелкие точки или пятна.
2. Цветовые шумы (Color Noise):
   Цветные пятна (красные, зелёные, синие) на тёмных участках.
3. Горячие пиксели:
   Отдельные яркие точки на изображении, вызванные перегревом матрицы.

Как снизить шумы?

1. Снизить ISO:
   Чем ниже ISO, тем меньше шумов.
2. Правильная экспозиция:
   Избегать недоэкспонирования. Лучше осветлить кадр в камере, чем вытягивать тени в редакторе.
3. Охлаждение матрицы:
   Время от времени давать камере остыть.
4. Шумоподавление в камере:
   Включить функцию Long Exposure Noise Reduction.
   Включить High ISO Noise Reduction.
5. Обработка в редакторах:
   Lightroom, Photoshop, Capture One — все они имеют инструменты для подавления шумов.

Пример: Nikon и шумы

• Full Frame матрица (35,9 × 23,9 мм) — большая площадь, меньше шумов при высоком ISO.
• ISO 100-3200 — минимальные шумы.
• ISO 6400 и выше — начинают появляться цветные шумы.
• При длительной выдержке (например, 30 сек) могут появиться горячие пиксели.