Основы фотографии # 5.11

1. Основы фотографии #1
2. Основы фотографии #2.1
3. Основы фотографии #2.2
4. Основы фотографии #3
5. Основы фотографии #4.1
6. Основы фотографии #4.2
7. Основы фотографии #4.3
8. Основы фотографии #4.4
9. Основы фотографии #4.5
10. Основы фотографии #4.6
11. Основы фотографии #4.7
12. Основы фотографии #4.8
13. Основы фотографии #4.9
14. Основы фотографии #4.10
15. Основы фотографии #4.11
16. Основы фотографии #4.12
17. Основы фотографии #5.1
18. Основы фотографии #5.2
19. Основы фотографии #5.3
20. Основы фотографии #5.4
21. Основы фотографии #5.5
22. Основы фотографии #5.6
23. Основы фотографии #5.7
24. Основы фотографии #5.8
25. Основы фотографии #5.9
26. Основы фотографии #5.10

В предыдущей статье я рассмотрел электронный затвор, реализованный в полнокадровом¹ приборе с зарядовой связью (далее, ПЗС). С одной стороны, благодаря «просторному» расположению сенселей, конструкция позволяет фотографу получать снимки высокого технического качества. С другой стороны, последовательная манера, в которой сенсор ведёт «подсчёт» накопленных электрических зарядов, снижает производительность сенсора Вы можете наблюдать особенность по значению одной из распространённых характеристик цифровых фотоаппаратов, именуемой «скорость серийной съёмки» или «скорость съёмки в кадрах за секунду».

Инженеры, проектирующие светочувствительные сенсоры-ПЗС, пробуют повысить производительность последних, во-первых, внедряя более «проворный» усилитель – «счётчик» накопленных порций электронов – во-вторых, наращивая скорость передачи электрических зарядов между сенселями. Другими словами, разработчики стараются увеличить быстродействие «подсчёта». Однако, ускорение как в первом, так и во втором случаях приводит к росту ошибок и, как следствие, к увеличению шума. Аналогичную закономерность Вы можете наблюдать в быту. Если Вы в цейтноте – хотите завершить много дел за один день – то повышается вероятность того, что пострадает качество результатов.

С учётом названной особенности полнокадровые ПЗС применяют там, где между кадрами фотографы допускают длинные паузы. В частности, когда Вы создаёте постановочные фотографии, длинные паузы являются само собой разумеющимся явлением. Соответственно, полнокадровые ПЗС едва ли устанавливают, например, в фотоаппараты, которые производители снабжают функцией видеосъёмки или режимом Live View.

Дополнительным ограничением в использовании полнокадрового ПЗС выступает необходимость в электромеханическом затворе, который становится «узким» местом. Другими словами, оригинальные возможности, свойственные природе электронного затвора: короткие выдержки, высокая производительность, бесшумность, отсутствие вибраций и габаритов, ресурс срабатываний, лимитированный лишь «продолжительностью жизни» светочувствительного сенсора – едва ли раскрываются, но замещаются сравнительно более скромными возможностями шторно-щелевого и\или лепесткового затворов.

Чтобы обойти «узкое» место и в полной мере задействовать потенциал электронного затвора, инженеры применяют решение «Б», общее описание которого я привёл в конце «Основы фотографии # 5.9». Рядом с сенселями, воспринимающими световые лучи, располагают сенсели-буферы, которые повторяют по устройству сенсели-светоприёмники, но в отличие от последних защищены от воздействия фотонов. Чтобы превратить светоприёмник в буфер, то есть остановить распространение фотонов внутрь сенселя, последний в буквальном смысле накрывают светонепроницаемой пластиной, обычно, выполненной из металла.

На практике решение воплощают по-разному. Другими словами, различными способами группируют сенсели-буферы относительно сенселей-светоприёмников. Совокупность всех сенселей-буферов образует так называемую буферную зону.

Об эффективности решения «Б» я буду говорить в каждом конкретном случае его воплощения. В настоящее время их три, соответственно, они обусловливают три способа реализации электронного затвора, три конструкции ПЗС:

1) ПЗС с межстрочной буферной зоной,

2) ПЗС с кадровой (выделенной) буферной зоной,

3) ПЗС с межстрочной и кадровой буферной зоной².

Первая и вторая конструкции мало схожи друг с другом, а третья является их комбинацией. Далее я подробно (с картинками) рассмотрю первые две конструкции и, соответственно, возможности электронного затвора, реализуемого в каждой из них. Третью конструкцию опишу коротко.

ПЗС с межстрочной буферной зоной (IT CCD или ILT CCD)

Как следует из названия, в рассматриваемом ПЗС рядом с каждым сенселем, воспринимающим фотоны, устанавливается сенсель, защищённый от фотонов. Получается, что столбцы (или строки) светоприёмников чередуются со столбцами (или строками) буферов:

 Рис. 1. Схемы, демонстрирующие конструктивные отличия ПЗС с межстрочной буферной зоной (слева) и полнокадрового ПЗС (справа). Цветовые обозначения: серый – буферная зона, белый – сенсели-светоприёмники, оранжевый – накопленные электрические заряды. Обратите внимание на различие: при одинаковых размерах сенселей и примерно одинаковых габаритах сенсора световосприимчивых сенселей почти в 2 раза меньше у ПЗС с межстрочной буферной зоной, чем у полнокадрового ПЗС.

Представьте, что электронный затвор «открылся», началось экспонирование фотографии. Как только наступает время завершить экспонирование, электронный затвор «закрывается»: каждый сенсель, воспринимающий фотоны, передаёт порцию накопленных электронов своему партнёру – соответствующему сенселю, защищённому от фотонов – и начинает заново, «с нуля», накапливать электрический заряд. Создание изображения в ПЗС с межстрочной буферной зоной демонстрируют следующие рисунок и описание к нему:

Рис. 2. Принцип действия ПЗС с межстрочной буферной зоной. Вид сверху со стороны распространения фотонов на поверхность светочувствительного сенсора с 15-ью сенселями-светоприёмниками и 21-им сенселем-буфером. Рассматривается создание одного изображения за восемь условных шагов. Обозначения на рисунке: 1 – электрический заряд, накопленный сенселем-светоприёмником 2-ой строки 1-ого столбца (все сенсели-светоприёмники обозначены белым цветом); чем больше площадь оранжевого кружка, тем больше электронов накопил сенсель; 2 – сенсель-буфер 1-ой строки 2-ого столбца (все сенсели-буферы обозначены серым цветом); 3 – выход сенсора, к которому подсоединяется «счётчик» электронов и, далее, аналогово-цифровой преобразователь; 4 – следующая порция электронов, которую накапливает сенсель-светоприёмник после передачи предыдущей порции сенселю-буферу; чем дольше сенсели-светоприёмники «улавливают» фотоны, тем больше электрический заряд, поэтому на схеме плотность кружка постепенно увеличивается от 3-его к 8-ому шагам. 1 шаг – образовалось первое изображение. 2 шаг – все сенсели-светоприёмники одновременно передают накопленные порции электронов соответствующим сенселям-буферам (например, сенсель-светоприёмник 2-ой строки 1-ого столбца передаёт накопленный заряд сенселю-буферу 2-ой строки 2-ого столбца). 3 шаг – после передачи электрических зарядов сенсели-светоприёмники сразу, без перерыва, начинают накапливать следующую порцию электронов (образовывается второе изображение). В это же время сенсели-буферы передают заряды по цепочке в такой манере: сенсель 5-ой строки 2-ого столбца передаёт сохраняемый заряд в сенсель 6-ой строки 2-ого столбца, сенсель 4-ой строки 2-ого столбца передаёт заряд сенселю 5-ой строки 2-ого столбца, сенсель 5-ой строки 4-ого столбца передаёт сохраняемый заряд в сенсель 6-ой строки 4-ого столбца и так далее. Это выглядит как смещение всех зарядов, находящихся в буферной зоне, вниз на одну строчку. 4 шаг – сенсели-светоприёмники продолжают накапливать электроны. Сенсели-буферы начинают слева-направо «по одному» выводить порции электронов к «счётчику»: электрический заряд из сенселя 6-ой строчки 6-ого столбца перемещается на вход «счётчика», электрический заряд из сенселя 6-ой строчки 5-ого столбца «перетекает» в сенсель 6-ой строчки 6-ого столбца и так далее по цепочке. 5 шаг – 6-ая строка почти освобождена, остался один заряд. Его «в своё время» накопил сенсель-светоприёмник 5-ой строки 1-ого столбца. 6 шаг – как только опустели сенсели-буферы 6-ой строчки, происходит смещение всех электрических зарядов, сохраняемых в данный момент в буферной зоне, подобное тому, которое происходило на 3-ем шаге. 7 шаг – начинается поочерёдный вывод электронов к «счётчику». Процесс на данном шаге повторяет процесс на 4-ом шаге с той лишь разницей, что «подсчитываются» электроны из предыдущей строки (на 4-ом шаге обрабатываются порции электронов, накопленных сенселями-светоприёмниками 5-ой строки, на 7-ом шаге – порции электронов, накопленные сенселями-светоприёмниками 4-ой строки). Процесс продолжается: поочерёдно повторяются 6-7 шаги вплоть до 8-ого шага. 8 шаг – остался «неучтённым» один электрический заряд. Последний накопил сенсель 1-ой строки 1-ого столбца. Как только этот заряд будет «посчитан», буферная зона освободится и, соответственно, будет готова принимать очередные порции электронов от сенселей-светоприёмников. К 8-ому шагу последние накопят электрические заряды уже в каком-то объёме. Если выдержка равна временному промежутку, отсчитываемому от приёма сенселями-буферами электрических зарядов (другими словами, от «закрытия» электронного затвора) до вывода последнего заряда к «счётчику», то перенос следующих порций электронов происходит тут же. Если выдержка больше указанного временного промежутка, то сенсели-буферы «ожидают» завершения экспонирования. Однако, выдержка едва ли может быть меньше указанного промежутка, если дополнительно не применяется электромеханический затвор. Сенсели-светоприёмники «улавливают» фотоны – накапливают электроны – непрерывно, а буферная зона должна полностью освободиться, прежде чем принять от сенселей-светоприёмников новые электрические заряды.

Из рассмотренного процесса следует несколько особенностей, на которые я обращу внимание.

Во-первых, передача накопленных порций электронов между сенселями-светоприёмниками и сенселями-буферами происходит одновременно. Другими словами, электронный затвор «закрывается» одновременно для всех сенселей, что обеспечивает однородность экспозиции по времени и позволяет фотографу рассчитывать на однородность экспозиции по площади кадра (рассчитывать позволяет, но не во всех случаях, как я покажу далее, обеспечивает). Таким образом, в ПЗС с межстрочной буферной зоной в отличие от полнокадрового ПЗС электронный затвор функционирует фактически, является самодостаточным: едва ли требует применения электромеханического затвора.

Это обстоятельство «развязывает руки» производителям цифровых фотоаппаратов: позволяет использовать рассматриваемую конструкцию ПЗС шире, чем полнокадровые ПЗС. В частности, в компактной камере, с помощью которой я иногда снимаю «закулисье» (backstage) своих занятий в студии или записываю видео-отзывы участников, установлен ПЗС с межстрочной буферной зоной.

Во-вторых, передача электрических зарядов от светоприёмников к буферам происходит почти мгновенно (в течение 1 микросекунды; 1/1000000 секунды³), что автоматически сокращает до минимума временную задержку между образованием двух изображений. Рассмотренная особенность обнажает перед производителями фотоаппаратов возможность устанавливать ПЗС с межстрочной буферной зоной в камерах, в которых построение кадра ведётся «по экрану» (например, как в режиме Live View), то есть, в которых светочувствительный сенсор создаёт не только неподвижное изображение – фотографию – но и видеоряд. К таким камерам относятся «компакты», фотоаппараты, встроенные в мобильные устройства, и большинство современных зеркальных и беззеркальных системных камер малого формата. Вспомните, полнокадровый ПЗС такую возможность едва ли предлагает.

В-третьих, произвольный сенсель-буфер, получив чужой электрический заряд, передаёт порцию электронов следующему сенселю-буферу и так далее по цепочке к выходу из буферной зоны (ко входу «счётчика»). Происходящее в буферной зоне, если рассмотреть её отдельно от совокупности сенселей-светоприёмников, повторяет происходящее в полнокадровом ПЗС с определённым отличием. Во время движения электрических зарядов по цепочке от буфера к буферу до «счётчика» их величины остаются примерно неизменными. Раз буферы защищены от «улавливания» фотонов, дополнительные свободные электроны, по идее, не появляются. Такая особенность позволяет «укротить» природное свойство приборов с зарядовой связью накапливать электроны даже во время передачи электрических зарядов между сенселями. Как следствие, светочувствительный сенсор собственными ресурсами (без применения электромеханического затвора) сохраняет однородность экспозиции по площади кадра. В итоге, едва ли фотограф будет сталкиваться со «смазыванием» изображения, которое свойственно полнокадровому ПЗС.

В-четвёртых, столбцы сенселей-светоприёмников чередуются со столбцами сенселей-буферов так, что буферная зона «пронизывает», «разбавляет», область, образованную сенселями-светоприёмниками. Вследствие такого распределения сенселей, как я отметил в описании к рисунку 1, площадь светочувствительного сенсора используется более чем в два раза менее эффективно, чем равная по величине площадь полнокадрового ПЗС. А именно, лишь половина сенселей генерирует изображение, поэтому разрешение светочувствительного сенсора уменьшается. Дополнительно, с увеличением расстояния между сенселями-светоприёмниками снижается разрешающая способность сенсора. В итоге, уменьшается точность «повторения» цифровым изображением оптического изображения, спроецированного объективом на поверхность светочувствительного сенсора. Чтобы нивелировать ослабление названных характеристик последнего, инженеры применяют различные подходы. Чаще всего, устанавливают микроскопические линзы над каждой парой «светоприёмник-буфер», чтобы, в частности, поддержать разрешающую способность, и уменьшают размеры сенселей⁴, чтобы сохранить разрешение и увеличить разрешающую способность.

В свою очередь, с уменьшением размеров сенселя может сужаться динамический диапазон и ослабляться чувствительность сенсора к свету, что, как следствие, приводит к снижению технического качества фотографий. Динамический диапазон сужается, потому что «вместимость» каждого сенселя убывает с сокращением размеров последнего. Чувствительность к свету падает, потому что с сокращением размеров сенселя уменьшается «отверстие», в которое фотоны распространяются внутрь светоприёмника.

Новые трудности, связанные с межстрочным расположением буферной зоны, которые не были свойственны полнокадровому ПЗС из-за простоты последнего, побуждают инженеров находить оптимальные, сбалансированные, решения, которые для конечного пользователя – фотографа – могут оборачиваться рядом дополнительных ограничений. Например, динамический диапазон могут расширять, в частности, увеличивая энергопотребление сенсора. Тем не менее, достичь ширины динамического диапазона, свойственной полнокадровому ПЗС, едва ли удаётся. Увеличить чувствительность сенсора к свету помогают микролинзы, которые я упомянул выше. Микролинза собирает распространившееся от объектива к поверхности сенсора фотоны и направляет их в узкое «отверстие» сенселя-светоприёмника, над которым она установлена. Тем самым, микролинза словно расширяет «отверстие» и сокращает расстояние между соседними «отверстиями» одновременно.

Такой подход, позволяет достаточно эффективно повысить чувствительность сенсора к свету. Мало того, микролинзы, собирая фотоны и направляя их строго по назначению, уменьшают накопление сенселями «случайных» электронов, освобождающихся, в частности, под действием фотонов, «проскользнувших» в зазоры между сенселями.

Однако, применение микролинз приводит к побочному эффекту. Чтобы линза смогла сработать, фотонам следует распространяться к поверхности сенсора под углом близким к прямому. Те фотоны, которые «влетают» в сенсор под острым углом, «по наклонной», могут попасть не в «свой» сенсель или отразится от микролинзы, от светонепроницаемых пластин, защищающих сенсели-буферы. На практике эта особенность «выливается» в неоднородность экспозиции по площади кадра. Неоднородность проявляется как спад светлоты итогового изображения к краям и называется, соответственно, «затемнением» (на англ. shading)⁵.

«Затемнение» проявляется сильнее как с уменьшением фокусного расстояния объектива, так и с увеличением отверстия, образованного лепестками диафрагмы. В обеих случаях световые лучи, вышедшие из задней линзы и формирующие края оптического изображения, могут распространяться по наклонной к поверхности сенсора. «Затемнение» наравне с эффектом, вызываемым виньетированием объектива, можно «сгладить» путём дополнительных манипуляций с создаваемым изображением. Разработчики фотоаппаратов на базе ПЗС с межстрочной буферной зоной могут реализовывать соответствующие алгоритмы в конвейере цифровой обработки изображений⁶.

Прежде чем перейти к описанию пятой, последней, особенности, я хочу обратить Ваше внимание на следующую идею.

Простая конструкция светочувствительного сенсора позволяет фотографу естественным образом получать более технически качественное изображение, но едва ли располагает к раскрытию возможностей электронного затвора, выгодно отличающих последнего от «старших братьев»: шторно-щелевого и лепесткового затворов. Наоборот, усложнённая конструкция ПЗС, например, рассматриваемая, реализует электронный затвор, но едва ли с лёгкостью присущей полнокадровому ПЗС обеспечивает высокое техническое качество создаваемых снимков. К тому же, чтобы поддержать последнее на уровне, ожидаемом большинством фотографов и зрителей, инженеры согласовывают друг с другом широкий ряд компромиссных решений, которые, как правило, сказываются на других функциях и возможностях сенсора.

Приобретая или арендуя фотоаппарат, я стараюсь определить приоритет, прояснить ответы на вопросы: «С технической точки зрения, изображение какого качества (с какими параметрами⁷) я ожидаю увидеть? Какие характеристики фотоаппарата (светочувствительного сенсора) оказывают наибольшее влияние на выбранные параметры? Какая совокупность характеристик мне подходит? Какими ограничениями обладает выбранная совокупность? На какие ограничения я могу “закрыть” глаза?» Приведу пример.

Можно создавать качественные, обладающие художественной ценностью, произведения с помощью камер, встроенных в мобильные устройства, или компактных фотоаппаратов. Существуют даже специализированные конкурсы фотографий или номинации, в которых оцениваются «мобильные» снимки. Тем не менее, в индустрии названные типы камер применяются в настоящее время ограниченно.

В-пятых, ПЗС с межстрочной буферной зоной наравне с полнокадровым ПЗС свойственно «смазывание» изображения (на англ. smearing). Тем не менее, в рассматриваемой конструкции одноимённое искажение возникает по другим причинам и проявляется по-другому.

Ранее я отмечал, что благодаря одновременной передаче накопленных электрических зарядов из светоприёмников в буферы экспозиция получается однородной по времени и может получиться однородной по площади кадра. Однако, однородность экспозиции по площади кадра может нарушать «затемнение», вызванное применением микролинз, и\или «смазывание». Примеры «смазывания», характерного для ПЗС с межстрочной буферной зоной, представлены, в частности:

1. верхней фотографией, опубликованной в составе пояснительной статьи «Article 1236» службы клиентской поддержки компании Nikon;
2. фотографией, расположенной в статье «Vertical bleeding or smearing from a saturated portion of an image» компании Point Gray – производителя светочувствительных сенсоров;
3. фотографией «a», представленной на рисунке 4.28 (страница 119) книги Junichi Nakamura Image sensors and signal processing for digital still cameras. CRS Press, 2006. 321 p. (ISBN 0-8493-3545-0).

Таким образом, «смазывание» в ПЗС с межстрочной буферной зоной проявляется в виде вертикальной светлой полоски с ровными краями, «пронизывающей» фотографию от края до края и проходящей через очень светлый участок изображения. Последний соответствует, обычно, сильно засвеченной поверхности снимаемого объекта или источнику освещения, попавшему в кадр.

Здесь «смазывание» возникает из-за того, что фотоны, распространяющиеся «по наклонной» к поверхности сенсора, могут проникать в сенсели-буферы вблизи краёв светонепроницаемых пластин и освобождать электроны. «Неправомерно» высвобождаемые электроны будут увеличивать электрические заряды, принятые от сенселей-светоприёмников и, впоследствии, перемещаемых по буферной зоне. Чем интенсивнее световые лучи (чем ярче снимаемый объект), тем больше фотонов проникает «под» светонепроницаемую пластину, и тем сильнее искажаются полезные электрические заряды, передаваемые вдоль одного или нескольких столбцов сенселей-буферов. Также, чем короче выдержка, тем сильнее проявляется эффект, тем светлее и заметнее вертикальная полоска.

Инженеры уменьшают «смазывание», сокращая расстояние между сенселями-светоприёмниками и соответствующими им сенселями-буферами и\или оптимизируя форму светонепроницаемых пластин, защищающих последние от воздействия фотонов. Тем не менее, полностью нивелировать эффект можно либо с применением электромеханического затвора⁸, либо с использованием в освещении снимаемой сцены импульсных источников света. В последнем случае продолжительность импульса должна быть весьма короткой, например, равной 1/10000 секунды.

Фотограф, который столкнулся с проявлением рассматриваемого эффекта на своих снимках, может уменьшить силу последнего. Доступны два способа.

Во-первых, «смазывание» становится менее заметным, с «выпрямлением» световых лучей относительно поверхности светочувствительного сенсора. Можно либо увеличить значение диафрагмы (чтобы уменьшить диаметр отверстия, образованного лепестками диафрагмы), либо попробовать воспользоваться объективом (если фотосистема позволяет менять последние) с бОльшим фокусным расстоянием.

Во-вторых, «смазывание» проявляется слабее с ростом выдержки. Чем длиннее будет последняя в сравнении с временным промежутком, в течение которого освобождается буферная зона, тем слабее будет проявляться рассматриваемый эффект. Потому что к «закрытию» электронного затвора накопленные порции электронов будут настолько большими, что во время передачи по столбцам сенселей-буферов исходные порции увеличатся на малую (и постоянную) величину относительно своих первоначальных размеров.

Первый и второй способ хорошо сочетаются вместе, так как сужение отверстия, образованного лепестками диафрагмы, приводит к уменьшению экспозиции. Поэтому, чтобы скомпенсировать последнее, чаще всего, выгодно увеличивать выдержку.

Здесь я завершу описание ПЗС с межстрочной буферной зоной и подведу промежуточный итог.

В рассмотренной конструкции ПЗС электронный затвор реализуется в полной мере. Поэтому такой светочувствительный сенсор устанавливают в тех фотоаппаратах, в которых применение электромеханического затвора нецелесообразно.

Электронный затвор, реализованный в ПЗС с межстрочной буферной зоной, «открывается» и «закрывается» одновременно для всех сенселей, что обеспечивает однородность экспозиции во времени и, теоретически, по площади кадра. Плюс фотограф может рассчитывать на впечатляющую наикратчайшую выдержку⁹, отсутствие вибраций, что удобно в создании детализированных изображений, например, в предметной съёмке ювелирных украшений, бесшумность и длительный срок службы электронного затвора, независящий от износа механических деталей.

Наличие буферной зоны позволяет сенсору одновременно накапливать электрические заряды, соответствующие одному изображению, и «подсчитывать» порции электронов, соответствующие другому изображению. Другими словами, задействование буферной зоны увеличивает производительность светочувствительного сенсора. В итоге, уменьшение временной задержки позволяет применять ПЗС с межстрочной буферной зоной в компактных устройствах, в которых фотограф может строить кадр «по экрану».

Чувствительность ПЗС рассматриваемой конструкции к свету значительно меньше, чем чувствительность полнокадрового ПЗС с теми же разрешением и габаритами. Чтобы улучшить характеристику, инженеры оснащают ПЗС с межстрочной буферной зоной микроскопическими линзами, каждая из которых фокусирует фотоны в узкое «отверстие» сенселя-светоприёмника.

Применение микролинз обусловливает «затемнение» и отчасти «смазывание» – два эффекта, нарушающие однородность экспозиции по площади кадра. Силу обоих эффектов стремятся уменьшить инженеры, но, что важнее на практике, на степень проявления эффектов может влиять фотограф, уменьшая диаметр отверстия, образованного лепестками диафрагмы, и\или сужая углы поля зрения объектива (другими словами, уменьшая фокусное расстояние последнего), и\или удлиняя выдержку.

Можно ли одновременно сохранить высокое техническое качество изображения, присущее полнокадровому ПЗС, и реализовать подобно ПЗС с межстрочной буферной зоной возможности электронного затвора? Можно. С помощью ПЗС с кадровой (выделенной) буферной зоной, который я рассмотрю в следующей статье.

Примечание:

¹ Слово «полнокадровый» в контексте статей, посвящённых электронному затвору, означает способ, которым подсчитываются накопленные электрические заряды, а не размеры светочувствительного сенсора в миллиметрах. Обратно к тексту.

² Предложенные мной названия могут не соответствовать терминам, используемым в других источниках на русском языке. Я представил Вам оригинальные обозначения, чтобы прозрачнее показать суть конструкций. Запоминать их нет необходимости. Вместо этого предлагаю Вам прочитать названия повторно и постараться уловить смысл.

Если Вам понадобится точная и общепринятая терминология, то рекомендую ориентироваться на англоязычные термины:

1) interline charge-coupled device или interline transfer charge-coupled device (аббр. ITCCD или ILT CCD)

2) frame-transfer charge-coupled device (аббр. FTCCD или FT CCD),

3) frame-interline transfer charge-coupled device (аббр. FITCCD или FIT CCD).

Обращаю внимание, что с аббревиатурами «ICCD», «ITCCD» возможна двойная путаница.

Во-первых, существуют две принципиально различные конструкции, которые могут обозначать похожим способом, а по невнимательности – одинаково. ICCD (intensified charge-coupled device, с англ. – «прибор с зарядовой связью со световым усилителем») – это составное электронное устройство, включающее прибор с зарядовой связью и специальный оптико-электронный прибор, который увеличивает количество фотонов, «подлетевших» к устройству. Оно едва ли используется в той фотографии, которой посвящена настоящая серия статей. ITCCD (interline transfer charge-coupled device) – ПЗС с определённым образом расположенной буферной зоной – напротив, в настоящее время встречается часто в различных цифровых фотоаппаратах.

Во-вторых, следует отличать конструкцию ПЗС (interline transfer charge-coupled device) от порядка считывания электрических зарядов (interlace scan, с англ. – «чересстрочная развёртка»), свойственного такой конструкции ПЗС. В рамках настоящей серии статей я не буду рассматривать порядки считывания, так как они в большей степени «характерны» не фотографии, а видеографии – созданию непрерывных последовательностей изображений. Обратно к тексту.

³ Источник: страница 111 книги Junichi Nakamura Image sensors and signal processing for digital still cameras. CRS Press, 2006. 321 p. (ISBN 0-8493-3545-0). Обратно к тексту.

⁴ Ещё можно увеличивать площадь сенсора, что экономически менее выгодно. Производство материала для ПЗС и само производство ПЗС – дорогостоящие процедуры. К материалам предъявляются высокие стандарты качества из-за того, что сенсели не являются полностью самостоятельными: они связаны друг с другом, находятся во взаимозависимости. Если один сенсель (его можно рассмотреть лишь в микроскоп) окажется дефектным, то может исказится фрагмент фотографии, заметный невооружённым взглядом. Такая особенность невыгодно отличает ПЗС от своих «коллег» – КМОП-сенсоров. Обратно к тексту.

⁵ Причину «затемнения», связанного с применением микроскопических линз, иллюстрирует схема 3.11, расположенная на странице 64 книги Junichi Nakamura Image sensors and signal processing for digital still cameras. CRS Press, 2006. 321 p. (ISBN 0-8493-3545-0). Визуально «затемнение» повторяет эффект, возникающий вследствие виньетирования объектива. Обратно к тексту.

⁶ Конвейер я подробно рассмотрел в третьем разделе четвёртой части «основ». Обратно к тексту.

⁷ Например, в некоторых съёмочных ситуациях передача цветов так, как мы – люди – видим снимаемую сцену глазами, отходит на второй план, наоборот, я могу быть заинтересован в определённой, «искусственной», цветовой гамме (например, свойственной Polaroid-снимкам). Или отсутствует необходимость в высоком уровне детализации (например, в тех снимка, где я нарочно смазываю изображение или его фрагмент, или снимаю портрет, натюрморт в духе пикториализма). Или ни к чему (излишне) большое разрешение итогового изображения (например, когда я не собираюсь печатать фотографии или последние рассчитаны на формат компактного семейного альбома). Наконец, бывает так, что проявление цифрового шума – зернистость – или «графичность» изображения, вызываемая сужением динамического диапазона светочувствительного сенсора, едва ли является недостатком, напротив, приветствуется фотографом.

Понятие технического качество изображения я подробно рассмотрел в статье «Основы фотографии # 4.3». Обратно к тексту.

⁸ Однако, в этом случае электронный затвор становится номинальным, и ПЗС с межстрочной буферной зоной перестаёт выгодно отличаться от полнокадрового ПЗС. Обратно к тексту.

⁹ Хотя в доступных моделях фотоаппаратов, в которых устанавливается рассматриваемая конструкция ПЗС, наикратчайшая выдержка длиннее, чем у шторно-щелевого или лепесткового затворов. Обратно к тексту.

1. Основы фотографии #12

Комментарии: 3

• Осталось символов: 5000

  Прикрепить изображение

  Формат JPG Удалить

  Отправить Ожидаем загрузку изображений
• 

  VarEmreis 17 Апреля 2015 - 15:06:44

  Добрый день Марк, спасибо за ваш впечатляющий труд. Я всегда считал что для эффективного использования инструмента нужно понимать как он работает. Скажите, будет ли в данном списке статей информация о механизмах работы экспозамера камеры и описание применения типов экспозамера используемых в современных камерах?

  
  
  • 

    Марк Лаптенок 17 Апреля 2015 - 16:59:46

    Здравствуйте! Пожалуйста. Рад отметить, что наши взгляды на эффективное использование инструмента одинаковы. Да, в восьмой части серии "Основы фотографии" я рассмотрю методы замера экспозиции, которые применяются в современных камерах. В целом, восьмая часть будет посвящена тонкостям управления экспозицией: гистограмме, её "чтению" и применению, способам экспозамера, замеру экспозиции с помощью датчиков, встроенных в фотоаппарат, и внешнего экспонометра.

    
    
    • 

      VarEmreis 17 Апреля 2015 - 20:41:53

      Отлично, спасибо! Буду с нетерпением ждать)

      
      

Еще уроки из рубрики "Все основы"

Покупка аккумуляторов: что нужно знать?

Доводилось ли вам использовать свою камеру с объективами от стороннего производителя? Предполагаю, что большинство ответит да. Причина этого в том, что на рынке есть много...

Читать дальше →

09/03/2020. Основы — Все основы. Перевод: Алексей Шаповал

12 276

1

Правило эквивалентной экспозиции

Фотоаппарат – восхитительный инструмент. Просто поразительно как одним щелчком затвора можно остановить текущий миг и сохранить его на будущее. Принцип работы фотоаппарата...

Читать дальше →

29/02/2020. Основы — Все основы. Перевод: Алексей Шаповал

24 555

2

Оцифровка фотографий и негативов

У каждой семьи есть своя история, а у каждой истории есть свои фотографии: старые цветные распечатки, винтажные черно-белые фотокарточки, негативы и пленки.

Читать дальше →

17/02/2020. Основы — Все основы. Перевод: Алексей Шаповал

40 518

4

Как развить профессиональный взгляд

Фотография – мощный инструмент визуальной коммуникации. Объектив в какой-то мере можно считать вашим третьим глазом, который позволяет поделиться с миром тем, что видите вы...

Читать дальше →

10/02/2020. Основы — Все основы. Перевод: Алексей Шаповал

16 672

0

Как избежать клише в фотографии

Мир современной пейзажной фотографии весьма сложный. Кажется, будто достаточно иметь камеру, несколько объективов, штатив, фильтры, карту и отличную идею в голове, но в реальности все...

Читать дальше →

05/09/2019. Основы — Все основы. Перевод: Алексей Шаповал

15 236

1

Как подзаработать фотографу (не профи)

Существует миф, будто фотографы разделяются на две категории – те, для кого это просто хобби и профессионалы, которые зарабатывают деньги. На самом деле многие находятся в...

Читать дальше →

12/08/2019. Основы — Все основы. Перевод: Алексей Шаповал

19 394

2