Размеры матрицы фотоаппарата: Физический размер матрицы фотоаппарата

Содержание

Физический размер матрицы фотоаппарата

Так как матрица (фотосенсор) состоит из множества пикселей, то физический размер матрицы фотоаппарата зависит от размеров самого пикселя и их количества, то-есть от разрешения матрицы. А вот размер пикселя зависит от того, какую чувствительность от него требуют. Ведь чем больше размер пикселя, тем больше света он соберет и тем больше будет его светочувствительность и отношение сигнал-шум. Получается, что на больших по размеру фотосенсорах меньше шума и больше светочувствительность, поэтому и такая разница в цене.

Влияние на кроп-фактор и ГРИП

Разные размеры фотосенсора определяют и значение кроп-фактора. Числовое значение кроп фактора получается из отношения диагонали кадра 35 миллиметровой пленки к диагонали матрицы. Чем меньше матрица, тем меньше её диагональ и значит кроп-фактор больше. Значение кроп-фактора влияет на эквивалентное фокусное расстояние, а ЭФК в свою очередь влияет на ГРИП.

Вляние физической величины матрицы на ГРИП происходит по законам оптики.

При проведении опыта брали три фотоаппарата и делали снимки при полностью одинаковых настройках, но с тремя разными по размеру фотосенсорами.И в итоге ГРИП (резкость предметов на разном удалении от фотокамеры) был больше у фотоаппарата с наименьшей матрицей, то есть все предметы были в резкости. А у фотоаппарата с большими матрицами ГРИП был меньше.

Это важно когда вы делаете снимки с размытым фоном. Если на вашей фотокамере фотоэлемент с маленькой диагональю, то будет тяжело получить размытый фон на снимке.

Обозначение матриц

Обозначают размер фотосенсора обычно как дробь дюйма. Например, 1/1.8 дюйма. Такое значение больше реальной диагонали матрицы, для которой это обозначение применяется.

Это обозначение прижилось еще в 50-х годах прошлого века. Тогда это значение применялось для обозначения размера передающей трубки (круглой), которая называлась «видикон». С тех пор и называются эти дюймы — «видиконовские». Тогда было установлено, что полезное изображение по диагонали примерно равно 2/3 диаметра трубки.

Потому что прямоугольное изображение помещалось в кругу передающей трубки.

Внешний вид видикона и определение диагонали


Так до сих пор и считается, что реальный размер диагонали матрицы примерно равен 2/3 от значения типоразмера выраженного в дроби дюймов (видиконовских).

Применяются таблицы соответствия значения в дюймах и соотношения сторон фотосенсора в миллиметрах.

Размер в «видиконовых дюймах»Диагональ в мм.Ширина в мм.Высота в мм.Площадь матрицы мм2
1/6″2.671.971.472.90
1/4″4.002.952.216.53
1/3.6″4.443.282.468.06
1/3.2″5.003.692.7710.20
1/3″5.333.932.9511.60
1/2.7″5.934.373.2814. 32
1/2″8.005.904.4226.10
1/1.8″8.896.554.9232.22
1/1.7″9.416.945.2136.13
2/3″10.677.875.9046.40
1″16.0011.808.85104.40
4/3″21.3315.7311.80185.60

Размеры матрицы могут быть указаны в спецификации как диагональ в дюймах, или можно воспользоваться значением кроп-фактора для определения диагонали, а для нахождения кроп-фактора используйте значение фокусного расстояния.

Узнать величину фотосенсора можно по коэффициенту (кроп-фактор), который показывает во сколько раз диагональ матрицы меньше диагонали кадра пленки в 35 мм. А вот для вычисления этого коэффициента можно использовать значения фокусного расстояния и эквивалентного фокусного расстояния (ЭФР). Обычно они обозначаются как две пары чисел (фокусное расстояние должно быть написано на объективе), например, F=18-55 мм. Эквивалентное фокусное расстояние так же обозначается парой чисел Feq=28-84 мм. Теперь берем соответствующие числа и делим, например, 28/18 или 84/55. В результате получим коэффициент, который мы и искали (кроп-фактор), равным 1,53. И можно воспользоваться таблицей для определения физического размера фотоэлемента. Получим, что на фотокамере используется матрица APS 23х15 мм.

Эти отношения площади различных по размеру фотосенсоров (смотрите рисунок) могут примерно показать вам, насколько реальная чувствительность будет различаться у разных фотокамер, какие будут шумы, где и почему большие габариты фотоаппарата.

Чем больше размер сенсора, тем должна быть и больше оптика для обслуживания такой матрицы, поэтому фотоаппараты с большим фотосенсором и сами по размеру больше.

Навигация по записям

размер матрицы фотоаппарата | Мир сквозь призму

 Многие уже в курсе того, что нужно знать, выбирая цифровой фотоаппарат.

Сегодня поговорим о таком важном элементе, как матрица фотоаппарата и ее разрешении.

1.      Мегапиксели

Реклама пестрит: мегапиксели! Почему-то убеждая покупателя, что чем больше этих самых мегапикселей, тем лучше снимает камера.

Наверное, стоит пояснить, что такое пиксель. Пиксель – это элемент изображения, который состоит из 5ти частей, несущих информацию: яркость красного, яркость зеленого и яркость синих цветов, а также координаты по вертикали и горизонтали.

Эти данные позволяют процессору камеры правильно определять положение точек на матрице и их цвета. Все вместе пиксели образую кадр. В Мегапикселях (миллион пикселей) измеряют размер фотографии или отсканированного снимка.

2.    Размер матрицы фотоаппарата

Однако матрица камеры, на которую записывается информация, имеет определенные размеры. За стандарт матрицы цифрового фотоаппарата принят размер пленочного кадра 24х35мм. В зависимости от типа камеры матрицы могут быть меньше или равны этому формату.

Ниже вы можете увидеть соотношение физических размеров матрицы некоторых моделей цифровых фотоаппаратов к стандартному размеру пленки в 35 мм. У компактов размер матрицы принято указывать в виде формулы 1/х ” (где «х» может быть целым или дробным числом, например 1/1,7, 1/2,5 и т. п.), а у зеркальных камер указываются физические размеры матрицы в мм (например, 22,2×14,8 мм или 24х36 мм).

Компактные камеры

:

  • Матрица размером 1 / 3.2″ – самые маленькие матрицы, соотношение сторон 4:3, физический размер 3.4 х 4.5 кв.мм;
  • Матрица размером 1 / 2.7″ , соотношение сторон 4:3, физический размер 4.0 х 5.4 кв.мм;

Хорошие компактные камеры и псевдозеркалки

  • Матрица размером 1 / 2,5″, соотношение сторон 4:3, то есть 4,3 х 5,8 кв.мм;
  • Матрица размером 1 / 1,8″ , соотношение сторон 4:3, геометрический размер 5,3 х 7,2 кв.мм;

Дорогие компактные камеры и компактных камерах со сменной оптикой

  • Матрица размером 2 / 3″ , соотношение сторон 4:3, физический размер 6,6 х 8,8 кв.мм ;
  • Матрица размером 4 / 3″ , физический размер 18 х 13,5 кв.мм, соотношение сторон 4:3;

Бюджетные и полупрофессиональные зеркальные камеры

  • DX, APS-C формат, соотношение сторон 3:2, размер около 24 х 18 кв.мм. Матрицы таких размеров соответствуют “полукадру” 35 мм кадра.

3.      Как это все совмещается

Чем больше размер матрицы фотоаппарата, тем комфортнее чувствуют себя светочувствительные элементы – пиксели: расстояние между ними больше, перегреваются они меньше и, следовательно, лучше восприимчивость матрицы к свету. И тем качественнее получится снимок. Даже при одинаковом количестве пикселей качество фотографий с разных фотокамер может оказаться разным.

Что бы ни кричала реклама, число мегапикселей определяет лишь максимальный размер отпечатка, который можно получить с фотографии. И совсем уж мегапиксели не связаны с качеством изображения  в отличие от размера матрицы цифровых фотоаппаратов. Ведь по факту даже разрешения 2 Мп достаточно, чтобы напечатать изображение хорошего качество размером 10*15. А 4Мп подойдут прекрасно для фотографии формата А4.

Поэтому гораздо более важно не количество пикселей, а их размер. Ведь если на маленькую матрицу запихнуть, скажем, 8Мп, то они будут очень маленькими. А чем меньше размер пикселя, тем выше уровень шума изображения. В компактных камерах и большинстве зеркалок нежелательные эффекты сглаживает встроенная программа шумоподавления, но эффект от нее — замыленность снимка.

Большое количество компактных любительских камер имеет разрешение матрицы фотоаппарата от 5 до 12 Мп, у зеркалки же этот диапазон составляет от 8 до 21 МП, при этом размер матрицы гораздо больше. В настройках камеры всегда можно выбрать разрешение снимка. Советую устанавливать этот параметр, ориентируясь на золотую середину, – такого разрешения вполне достаточно, чтобы получить четкую и красочную картинку.

Чтобы лучше объяснить соотношение количества пикселей и размера матрицы, приведу простой пример. Допустим, нужно посадить на грядке кусты клубники.  Чем больше грядка, тем больше кустов можно посадить. Но если попытаться втиснуть на кусок земли 20 кв.м. 5 кустов, то в итоге вырастет сорняк.

Так и с пикселями: количество пикселей может быть одинаковым, но у «взрослой» камеры они будут на большей площади и смогут собрать больше света. А больше света — это, как правило, меньше шума и более широкий динамический диапазон.

Надеюсь, я все доступно объяснила. Удачи вам в выборе фотокамеры!

Какой размер матрицы фотоаппарата лучше: таблица размеров

Рад вновь приветствовать вас, дорогой читатель. С вами на связи, Тимур Мустаев. Ранее на нашем блоге уже обозревались светочувствительные элементы фотоаппаратов, их свойства, кроп-фактор, количество мегапикселей и прочие параметры. Сегодня настал тот день, когда я вам расскажу более подробно, какой размер матрицы фотоаппарата лучше и почему.

В чём подвох?

Итак, если вы заинтересовались этой темой, значит, вы заинтересованы в улучшении качества своих фотографий. Вы, наверняка, уже слышали байку от рекламщиков, что на качество фотографии влияет только лишь количество мегапикселей. На самом деле, это не совсем так. Почему? Давайте разбираться.

Практически в каждом магазине фотооборудования есть, как минимум, один постер, кричащий о новой камере со встроенной матрицей супер высокого разрешения. Естественно, стоить она будет много больше, чем «скромные» конкуренты, поэтому рекламировать их гораздо выгоднее.

Размер матрицы

Если говорить о габаритах датчика, то здесь любого читателя ожидает огромный диапазон вариантов. От миллиметровых сенсоров смартфонов до огромных светочувствительных элементов кинокамер. Я постараюсь затронуть лишь фотокамеры, насколько это будет возможно.
Итак, существует специальная классификация размеров матриц фотоаппаратов. Таблица, приведённая ниже, показывает более наглядно различия в их длине и ширине.

Как мы здесь видим, начинается с 1/3-½ дюйма. Как правило, такие сенсоры устанавливаются в наиболее дешёвых вариантах любительских мыльниц. Соотношение сторон таких матриц составляет 4:3. Вообще, этого достаточно для формирования семейного фотоальбома, но ведь мы не для этого начали так подробно изучать фотографию, верно?

Камеры с соотношением 2/3, 4/3 дюйма имеют такое же соотношение сторон, однако, пикселям на них более «комфортно», что положительно сказывается на качестве, потому применяются такие элементы на более дорогих фотоаппаратах.

Остальные варианты представляют собой сенсоры, с соотношением сторон 3:2, а также составляют половину от полного кадра. Последний пункт таблицы – Full Frame. Он полностью соответствует своему названию и представляет собой золотой стандарт – 35-миллиметровый светочувствительный элемент. 35-мм сенсор, кстати говоря, соответствует размеру плёнки старых камер, о чём уже говорилось ранее, в одной из прошлых статей.

Каков итог?

Настал тот момент, когда нужно формулировать тезисы. Итак, первый из них – чем шире и выше матрица, тем дальше пиксели находятся друг от друга. Как результат, пиксели «чувствуют себя более комфортно» в таких условиях: они меньше подвергаются перегреву и, сами по себе, имеют большие габариты, за счёт чего каждый из них может захватить большее количество света.

Исходя из этого, делаем вывод, что две камеры с одинаковым количеством мегапикселей и разной величиной сенсора получат различный конечный снимок. Камера с большим датчиком получит фотографию более качественную.

Мегапиксели

Как бы реклама не заверяла, что их количество сильно влияет на качество фотографии, это не совсем так. Вообще, число фотодиодов определяет не столько качество, сколько количество занимаемого в памяти объёма светового отпечатка, который передаётся на процессор. Конечно, высокое разрешение – это хорошо, только если они расположены на матрице соответствующего размера. Иначе, элементы будут перегревать друг друга, из-за чего на фотографиях может образоваться шум.

Благодаря тому, что огромное количество фотографов начинает разбираться в этом вопросе, производители начали создавать пиксели большей величины, чем раньше. А какой от этого толк?

Всё просто: площадь пикселя обширнее, следовательно, он способен захватить большее количество света и передать его на процессор для обработки.

Как мы знаем, многие камеры имеют определённый диапазон регулировки разрешения конечной фотографии. Так вот, подавляющая часть зеркалок имеют показатель от 12 до 24 Мп, а профессиональные – 10-36 Мп, причём площади сенсоров отличаются в 2 и более раз.

В чём смысл всего этого? Можно выбрать среднее разрешение меж двух крайних значений. Это обеспечит быструю обработку снимка и задействует лишь часть пикселей, из-за чего увеличится расстояние между работающими элементами. Такой лайфхак позволит избавиться от лишних шумов.

В чём же итог? Всё просто: под каждый случай будет хороша определённая матрица, однако, сравнение конечных результатов покажет превосходство полнокадрового датчика. Причиной тому универсальность последнего.

Если у вас есть зеркальная фотокамера и вы хотите научиться ею пользоваться, чтобы получать красивые фотографии, предлагаю вашему вниманию «Цифровая зеркалка для новичка 2.0» или «Моя первая ЗЕРКАЛКА». Данный видео курс, просто находка для новичка. Ознакомившись с его содержимым, вы получите отличные знания о зеркалки. Помните, саморазвитие — это большой шаг в будущее своего успеха.

Цифровая зеркалка для новичка 2.0 — у вас NIKON? Этот курс для вас.

Моя первая ЗЕРКАЛКА — у вас CANON? Этот курс для вас.

Надеюсь, у меня получилось рассказать о матрицах в фотоаппаратах, какая лучше и почему стоит выбирать больший сенсор. Если статья была интересна, а также полезна для вас – расскажите о ней друзьям, подпишитесь на обновления блога, впереди нас ждёт масса полезных фотостатей.

Всех вам благ, Тимур Мустаев.

типы, размер, разрешение, светочувствительность, чистка

Ни один фотоаппарат не может обойтись без матрицы. Современные модели оснащаются ей практически поголовно. Так произошло в момент, когда цифровые аналоги начали вытеснять устаревшие пленочные технологии. Матрица фотоаппарата является одним из основных компонентов, без которых невозможна эксплуатация всего прибора в целом, ведь его роль если и не является ключевой, то, по крайней мере, может считаться одной из ведущих. Именно матрица отвечает за качество будущего снимка, цветопередачу, четкость, полноту кадра. Как и другие важные элементы фототехники, матрица обладает рядом основных параметров, на которые обычно принято ориентироваться при выборе той или иной модели.

Типы матриц

Матрица цифрового фотоаппарата – это, в первую очередь, микросхема. Она преобразует световые лучи, которые, преломившись в системе линз и зеркал, попадают на нее. В результате такого преображения получается электрический сигнал, который выводится в цифровом виде, образуя снимок. За весь этот процесс отвечают специальные фотодатчики, расположенные на самой плате. Чем больше количество датчиков, чувствительных к свету, тем больше разрешение, и, как следствие, качество конечного снимка.

Встречаются матрицы следующих типов.

  1. ПЗС – тип матрицы фотоаппарата, который дословно расшифровывается как прибор зарядовой связи. В английском варианте – Charge-Coupled Device. Весьма известная аббревиатура, которая, впрочем, не так часто встречается в наши дни. Многие используют приборы, в основе которых лежат светодиоды, имеющие высокую светочувствительность, созданные на основе ПЗС системы, но, несмотря на широкую распространенность, данный вид микросхем все больше вытесняется более современным.
  2. КМОП-матрица. Формат матрицы, введенный в эксплуатацию в 2008 году. Впрочем, история создания данного формата уходит корнями в далекий 93-й, когда впервые была опробована технология APS. КМОП-матрица – это комплиментарный металл-оксид-полупроводник. Данная технология позволяет производить выборку отдельного пикселя почти так же, как и в стандартной системе памяти, к тому же, каждый пиксель оснащается дополнительным усилителем. Поскольку данная система является более современной, она зачастую оснащается автоматической подстройкой времени экспонирования каждого пикселя по отдельности. Данное улучшение позволяет получить полный кадр без потери боковых границ, а так же без потери верха и низа кадра. Полноразмерная матрица чаще всего бывает выполнена по технологии КМОП.
  3. Существует еще один тип матрицы – Live-MOS-матрица. Ее выпустила фирма «Панасоник». Данная микросхема функционирует при помощи технологии, в основе которых лежит МОП. МОП-матрица позволяет делать качественные профессиональные снимки без высокого уровня шума, а также исключает перегрев.

Физический размер матрицы

Размер матрицы фотоаппарата – одна из ее важнейших характеристик. Как правило, его указывают в дюймах в виде дроби. Больший размер подразумевает меньшее количество шумов на конечном снимке. К тому же, чем больше физический размер, тем больше световых лучей способна зарегистрировать матрица. Объем и количество лучей напрямую влияют на качество передачи оттенков и полутонов.

Кроп-фактор — это соотношение размеров кадра пленочного фотоаппарата 35 мм к размерам матрицы цифрового фотоаппарата. Все дело в том, что процесс создания цифровой матрицы довольно дорогостоящий, и поэтому производители постарались максимально сократить ее размер.

Если сравнить фото, сделанное с одним объективом на фотоаппарате с полнокадровой матрицей и фотоаппарате с «кропнутой» матрицей, то в первом случае угол охвата будет больше, и само изображение шире. Получается, что кропнутая матрица обрезает готовую картинку, отсюда и пошло такое название – кроп от англ. crop  (резать).

Чаще всего кроп-фактор используют для замера наиболее точного расстояния фокуса у объектива, устанавливая его на различные приборы. Здесь вступает в игру такое понятие, как эквивалентное фокусное расстояние (ЭФР), которое вычисляется путем умножения фокусного расстояния (ФР) на кроп-фактор. Так, объектив с полнокадровой матрицей (кроп=1) и объективом с ФР 50 мм зафиксирует такое же по размерам изображение, как и кропнутая матрица 1,6 с объективом с ФР 30 мм. В этом случае можно сказать, что ЭФР у этих объективов одинаковое. Ниже приведена таблица, в которой можно провести сравнение, как меняется ЭФР в зависимости от кроп-фактора.

Количество мегапикселей и разрешение матрицы

Матрица сама по себе является дискретной. Она состоит более чем из миллиона элементов, которые и преобразовывают световой поток, идущий от линз. В характеристике каждой модели фотоаппарата можно отыскать такой параметр матричной платы как количество светочувствительных элементов или разрешение матрицы, измеряемое в мегапикселях.

Один мегапиксель равен одному миллиону светочувствительных датчиков, улавливающих преломленные в линзах лучи. Разумеется, чем этот параметр будет больше, тем лучший снимок получится сделать.

Правда, здесь есть и обратная зависимость. Если физический размер матрицы меньше, то и количество мегапикселей должно быть пропорционально меньше, в противном случае не удастся избежать эффекта дифракции: фотографии будут замыленными, без четкости.

Чем больше размер пикселя, тем больше он способен зафиксировать лучей, падающих на него. Размер пикселей напрямую связан с размерами матрицы, и влияет, в основном, на широту кадра. Чем больше количество мегапикселей с правильным соотношением размеров матрицы, тем больше лучей света смогу уловить датчики. Количество зафиксированных лучей напрямую влияет на исходные параметры преобразуемого материала: резкость, цветность, объем, контрастность, фокус.

Таким образом, разрешение фотокамеры влияет на качество снимка. Зависимость разрешения от объема использующихся пикселей очевидна. В объективе при помощи сложной расстановки оптических элементов формируется необходимый световой поток, который потом матрица поделит на пиксели. Оптические приборы тоже обладают собственным разрешением. Более того, если разрешение объектива достаточно мало, а передача двух светящихся точек, разделяемых одной темной, происходит как единого целого, то разрешение будет не столь отчетливо выделяться. Происходит это именно из-за прямой зависимости и привязки к числу мегапикселей.

Важно: на качественный снимок влияет как параметр разрешения матрицы, так и разрешение оптики объектива. Измеряется оно количество линий на 1 мм. Своего максимального значения разрешение достигает, когда оба показателя — и матрица, и объектив — соответствуют друг другу.

Если говорить о разрешении современных цифровых микросхем, то оно складывается из размера пикселя (от 2 до 8 мкм). На сегодняшний день на рынке представлены модели с показателями до 30 мп.

Светочувствительность

В фотоаппаратах по отношению к матрице принято использовать термин эквивалентной чувствительности. Связано это с тем, что подлинную чувствительность можно измерять различными способами в зависимости от множества параметров матрицы. Зато, применив усиление сигнала и цифровую обработку, пользователь может обнаружить высокие пределы чувствительности.

Параметры светочувствительности демонстрируют возможность исходного материала преобразовываться из электромагнитных воздействий потока света в электрический двоичный сигнал. Проще говоря, показывать, сколько требуется света для получения объективного уровня электрического импульса на выходе.

Параметр чувствительности (ISO) чаще всего используется фотографами для демонстрации возможности съемки в условиях плохого освещения. Увеличение чувствительности в параметрах прибора позволяет улучшить качество конечного снимка при необходимом значении диафрагмы и выдержки. ISO может достигать значения от нескольких десятков до тысяч и десятков тысяч единиц. Негативной стороной высоких значений светочувствительности является появление «шумов», которые проявляются в виде эффекта зернистости кадра.

Как проводить чистку матрицы в домашних условиях

Битые пиксели не всегда могут быть таковыми на самом деле. В действительности, когда происходит смена объектива, на матрицу могут попасть частицы мусора, вызывающие эффект «битого пикселя». Чистка матрицы фотоаппарата нужна для профилактики этого эффекта, а также для более комфортной работы с прибором.

Со временем, в особенности, если устройство эксплуатируется подолгу в различных погодных условиях, матрица может покрыться слоем пыли. При нарушении герметичности в области крепления объектива на поверхность может попасть небольшое количество влаги, что тоже может негативно сказаться на качестве кадра. Чистку можно доверить профессионалам из сервисного центра, а можно провести и самостоятельно, в домашних условиях.

Важно не забывать, что помещение, в котором будет происходить процедура, должно быть как можно менее пыльным, без сильных сквозняков. Прежде чем приступать к самой процедуре, необходимо убедиться, что аккумуляторная батарея заряжена.

Первый и самый простой способ очистки стеклянной поверхности кремниевой пластины микросхемы – сдувание пыли. Для этого следует использовать самую обычную грушу для чистки объективов, она продается в любом крупном магазине бытовой техники. К сожалению, использование груши помогает только при снятии легкого налета небольших песчинок пыли. Для более крупных частиц, которые могли прилипнуть к поверхности, может потребоваться что-то более основательное.

Если груша не помогла справиться с пятнами на матрице, можно попробовать использовать специальный набор для очистки стеклянной поверхности. Стоит он несколько дороже, но эффективность очистки значительно выше.

  1. Первый пункт в очистке – использование специального пылесоса. Его сборка не занимает много времени и детально описана в инструкции к набору. На конце устройства находится мягкий наконечник, так что повреждение прибора во время работы исключено. Лучше всего будет прочистить при помощи пылесоса не только стеклянную поверхность, но и все скрытые полости, доступные для чистки.
  2. После уборки при помощи пылесоса можно начинать влажную уборку. Она осуществляется при помощи специальных щеточек, одна из которых влажная, другая сухая. Этот вид уборки нужен для пылинок, которые, будучи мокрыми, попали на поверхность стекла, и, высохнув, прикрепились к нему, создав эффект «битого пикселя». Влажная щетка пропитана специальным раствором, который эффективно удаляет засохшие песчинки и пылинки, не оставляя пятен и разводов. Необходимо проводить по стеклу плавными аккуратными движениями, лишь слегка нажимая на саму щетку. Оставшаяся влага довольно быстро испарится сама. Даже если после влажной уборки на стекле остается пара капель, то они прекрасно удаляются сухой щеточкой (кисточкой).
  3. Третий этап – финальный, проводим сухой щеточкой по матрице и убеждаемся, что она чистая.

После очистки можно попробовать сделать тестовый снимок, чтобы убедиться, что процедура прошла успешно. Для этого необходимо закрыть диафрагму до максимального значения и сделать снимок чистого белого листа, приведя объектив в состояние полной расфокусировки. Затем сравнить качество снимков до и после.

Почистить матрицу зеркального фотоаппарата довольно просто, для этого не требуется каких-то глубоких знаний или большого опыта, достаточно желания, немного терпения и знания базовых принципов очистки высокоточной оптической техники.

Заключение

Матрица фотоаппарата является важнейшей деталью любой современной зеркалки. Без нее невозможно сделать снимок, а от ее параметров зависит дальнейшее использование устройства. Если параметры матрицы выбраны неправильно, фотоаппарат не будет оптимально справляться со своими задачами. Матрица не требует какого-то дополнительного ухода, кроме периодической чистки стеклянной поверхности.

Следует отметить, что светочувствительные датчики очень хрупкие и плохо переживают падение прибора даже с небольшой высоты, поэтому эксплуатировать фотоаппарат рекомендуется с максимальной осторожностью и аккуратностью.

Размер матрицы фотоаппарата и её влияние на ГРИП

Матрица в цифровой фотокамере – это что-то вроде кадра на пленочных аппаратах. Проходящие через объектив лучи света попадают на нее и «рисуют» заданную картинку. Отличие матрицы от аналоговой технологии в том, что картинка не хранится на поверхности пленки, а записывается в память камеры в виде электронного файла.

Матрица представляет собой пластину, состоящую их фотодатчиков (пикселей). В зависимости от количества света, попадающего на пиксели, они генерируют сигнал определенной мощности. Зависимость здесь прямая: больше света – сильнее сигнал. Именно от количества этих фотодатчиков зависит размер будущей фотографии, уровень детализации изображения и наличие на картинке шумов.

Так, если матрица имеет 2592 пикселя в ширину и 1944 – в высоту, то камеру характеризуют как «пятимегапиксельную» (2592х1944=5038848). При прочих равных условиях, чем больше матрица, тем выше качество снимков.

CMOS матрица фотоаппарата Canon EOS1000D

Таким образом, размер матрицы является одной из важнейших характеристик аппарата. Но наряду с покупателями этот факт отлично известен производителям техники. И результатом борьбы за клиента стала подмена понятий. Вместо того, что ориентироваться на физический размер матрицы, измеряемый в миллиметрах, фотолюбители смотрят исключительно на пиксельность камеры, искусственно «подогнанную» в рекламных целях.

Увеличить количество фотодатчиков можно двумя разными способами: путем увеличения матрицы или же уменьшения площади самих датчиков. Первый метод (дорогой) приводит к реальному улучшению характеристик матрицы, а второй (дешевый) – позволяет поместить на неизменной площади пластины большее количество точек. Нетрудно догадаться, какой путь для себя выбирают производители массовой фототехники.

Размеры матрицы на камерах обозначаются геометрическим размером чипа. Причем точно вычислить физический размер пластины это обозначение не позволяет, а используется для сравнения матриц между собой. Для понимания реальных габаритов следует воспользоваться небольшой «шпаргалкой».

Самые маленькие  матрицы обозначаются как 1/3.2?. Физический размер их равен 3,4х4,5 миллиметров, соотношение сторон – 4:3. Используются такие матрицы в недорогих фотоаппаратах.

Матрицы с аналогичным соотношением сторон, но несколько большего размера (4х5,4 мм) маркируются как 1 / 2.7?.

1/2,5? – обозначение пластины размером 4,3х5,8 миллиметров. Эти матрицы являются самыми распространенными в камерах любительского уровня с несменной оптикой.

Матрицы 1/1,8? характеризуются геометрическими размерами 5,3х7,2 мм; 2 / 3? – 6,6х8,8 мм; 4 / 3? – 18х13,5 мм. Соотношение сторон у всех этих фотопластин составляет 4:3.

Стороны более профессиональных матриц соотносятся между собой как 3:2. Встречаются они в зеркальных цифровых камерах среднего ценового диапазона. Размер DX и APS-C матриц – 24х18 миллиметров.

APS-C, APS-H и полнокадровая 35 мм матрицы

Самые дорогие фотоаппараты оснащаются полнокадровыми или среднеформатными матрицами, габариты которых составляют 36х24 и 60х45 миллиметров соответственно.

Как уже отмечалось выше, размер матрицы оказывает влияние на несколько ключевых величин: габариты камеры, наличие шумов и ГРИП. В первом случае всё очевидно: чем больше матрица, тем больше размер фотоаппарата, больше его вес и выше стоимость.

Наличие на изображении цифровых шумов определяется, кроме размера матрицы, еще настройками камеры (повышением резкости, функцией шуподавления). Рассматривать показатель шума как отдельный показатель было бы неправильно, потому что передача его идет параллельно с основным световым сигналом на фотодатчики. Характеризовать эту величину можно только в соотношении силы сигнала к шумам.

Что касается влияния физического размера матрицы на глубину резкости (ГРИП), то здесь ситуация неоднозначна. Дело в том, что сами по себе ширина и высота фотопластины не имеют принципиального значения. Глубина резкости зависит, прежде всего, от фокусного расстояния и светосильности объектива. А они, как правило, невелики на компактных камерах с маленькой матрицей. Соответственно, получение малой глубины резкости на так называемых «мыльницах» практически невозможно.

Кроме размера, матрицы различаются также по типам, наиболее распространенными из которых являются следующие три:

1) CCD-, или ПЗС-матрицы. Изначально целью изобретения этой технологии было использование ее при создании запоминающих устройств. Но способность ПЗС-матрицы получать определенный заряд в результате фотоэлектрического эффекта изменила ее основной функционал. На основе CCD работают камеры фирмы Sony и еще нескольких крупных производителей.

2) CMOS-, или КМОП-матрицы. Главной особенностью CMOS является пониженное энергопотребление, которое достигается за счет использования транзисторов. Такие матрицы используются, в основном, в тех устройствах, для которых уровень потребления электроэнергии является критичным фактором (в кадбкуляторах, например, или электронных часах).

3) LiveMOS-матрица. Впервые технология «живого» просмотра была применена компанией Olympus в 2006 году. В перечне характеристик камеры LiveMOS-матрицу обычно указывают как «Live View».

Стоит отметить, что отличия между типами матриц принципиальны только в отношении процесса их производства. Человеческому же глазу разница между ними невидна. Поэтому тип используемой матрицы должен восприниматься фотографами в качестве дополнительной информации, и не более того.

Источник: Фотокомок.ру – изучаем основы фотографии (при копировании или цитировании активная ссылка обязательна)

Какая матрица для фотоаппарата лучше: как выбрать

Покупая фотоаппарат, неважно какой: профессионального класса или рядовой бюджетный компакт для съемок друзей и семьи на природе, хочется, чтобы снимки получались качественными, а сам аппарат давал как можно больше свободы. Зная, какая матрица для фотоаппарата лучше, можно не впадать в ступор в магазине при виде двух моделей разных марок, которые выглядят одинаково, но стоят очень по-разному. Все дело в сенсоре, который и отвечает за то, какое изображение будет получаться и насколько гибкие рамки пользования фотоаппаратом будут у владельца.

Немного технических сведений

Матрицы цифровых фотоаппаратов делятся на два основных типа по применяемым полупроводникам и технологии считывания информации.

  1. Тип матрицы ПЗС (CCD) – самый распространенный. Это достаточно дешевая технология, информация об изображении считывается последовательно с каждой ячейки.
  2. КМОП матрицы CMOS дороже, но эффективнее в плане скорости работы, поскольку позволяют считывать данные сразу со всех светочувствительных элементов. Такие сенсоры устанавливаются в дорогих камерах, поскольку ни один производитель не пройдет мимо шанса предоставить пользователю возможности съемки с очень малыми выдержками, что в свою очередь усложняет аппаратно-программный комплекс.

Большинство фотоаппаратов пользовательского класса оснащено ПЗС матрицами. При этом ставится вполне ожидаемое условие: для получения действительно качественных снимков при естественном освещении (или при недостаточном) лучше использовать штатив, поскольку время выдержки будет значительным. Аналогично – не получится делать снимки крайне быстро, поскольку нужно время на получение и обработку изображения.

Некоторые производители решают последнюю проблему достаточно просто: оснащают фотоаппараты буфером памяти. Туда помещаются кадры до обработки, когда ведется съемка в так называемом спортивном режиме – серией за короткий промежуток времени.

Дорогие фотокамеры, оснащенные КМОП матрицами, позволяют делать снимки “с рук” с малой выдержкой, имеют высокую светочувствительность и низкий уровень шума. С помощью такого оборудования можно проводить экспонометрию, снижается время автофокусировки, естественно, легко сделать хороший кадр.

Еще одна технология, которая применяется в самой дорогой фототехнике – многослойные матрицы. Это не очередной пункт в списке «виды матриц». Светочувствительная зона таких аппаратов состоит из трех слоев ПЗС, каждый из которых считывает только один цвет. В результате качество изображения просто потрясает. Техника с данной технологией особо маркируется: 3CCD.

Последнее, что стоит упомянуть, – технологические размеры матриц. ПЗС сенсоры можно сделать маленькими, они построены на кремниевых элементах. А КМОП матрицы достаточно большие, что является еще одним рациональным доводом в пользу их применения в дорогой профессиональной технике.

Количественный показатель качества

Задавая себе вопрос, какая матрица фотоаппарата лучше,- можно достаточно быстро получить ответ без необходимости вникать в технологические особенности. Обратите внимание на следующие характеристики:

  • заявленное количество мегапикселей в характеристике камеры;
  • эффективное количество пикселей, которое ответственные производители указывают в документации к фотоаппарату;
  • возможные размеры изображений, которые можно делать с помощью камеры.

Производители дешевых моделей фотоаппаратов часто лукавят, указывая, прежде всего, размерность картинки и выставляя огромные цифры как эффективный рекламный ход. Это не говорит о качестве получаемых снимков. Типы матриц фотоаппаратов могут быть разного класса. Однако если сенсор не имеет достаточной разрешающей способности, большие изображения на выходе будут иметь низкую детализацию и высокий уровень шума.

Еще больше о качестве камеры скажет соотношение между заявленными мегапикселями матрицы и количеством эффективных точек. Это напрямую говорит о применяемой оптике. Если аппаратная часть выполнена ответственно, заявленное и эффективное количество пикселей будет почти одинаково, что не только положительно характеризует продажную цену, но и напрямую отвечает за качество снимков.

Светочувствительность и шумы

Светочувствительность матрицы – еще одна характеристика, которая описывает фотоаппарат. Покупать камеру стоит, ориентируясь на планируемые возможности применения. Сегодня в документации в графе светочувствительности можно встретить очень высокие цифры – до 51000 и больше. Однако это не говорит напрямую о возможности делать качественные снимки. Нет и рекомендаций, какой должна быть светочувствительность. Работает все следующим образом:

  • для получения хорошего изображения требуется обеспечить выдержку, время которой зависит от уровня освещенности и светочувствительности матрицы;
  • при среднем и низком освещении приходится применять штатив;
  • если хочется продолжать снимать “с рук”, можно программно поменять уровень светочувствительности матрицы в настройках фотоаппарата.

Однако высокая светочувствительность при малой установленной выдержке – это прямой путь к появлению шумов на снимке. Повышенная зернистость, появление мозаики – это те черты, которые раздражают и требуют тщательной вторичной обработки изображения.

Уровень светочувствительности является определяющим только при четком осознании того, в каких именно условиях будет использоваться камера. К примеру, при работе со штативом можно покупать фотоаппарат с высоким показателем, это даст широкие возможности съемки при самых разных освещениях без применения вспышки.

Физическая геометрия сенсора

Физический размер матрицы фотоаппарата в миллиметрах – еще один фактор, который не только напрямую отвечает за качество снимков, но и очень сильно формирует цену камеры. У самых лучших моделей соотношение размерности, которое основано на стандартном формате пленки 35 мм, близко к единице. Чем дешевле модель, тем выше показатель “кроп”, обрезки, который сигнализирует о том, что матрица меньше по габаритам.

Чем меньше площадь сенсора, тем ниже охват визуального пространства перед объективом и:

  • ниже общее количество света, которое падает на матрицу, следовательно, приходится повышать светочувствительность и увеличивать цифровой шум;
  • больше теряется малых деталей, появляется размытие, это вызывают малые размеры, до которых преобразуется кадр.

Высокие значения кропа в фотоаппарате также означают, что разница в освещенности объектов в поле зрения фотоаппарата будет сглаживаться, что очень негативно сказывается на снимках, полученных в вечернее время без вспышки, например.

Коэффициент размерности указывается в документации к камере. Неважно, ориентируетесь ли на бюджетную или профессиональную модель – лучше будет купить аппарат с большой в геометрическом смысле матрицей.

Заключение

Невозможно сказать, какая матрица лучше. Выбирать фотоаппарат следует исходя из режимов, в которых он будет использоваться. Невозможно провести и всесторонне сравнение матриц фотоаппаратов – каждая проиграет в каком-то случае.

Правильно предсказанные условия съемок позволят камерам даже с относительно посредственными матрицами делать очень хорошие снимки. Главный фактор, который нужно учитывать обязательно – геометрические размеры матрицы. Тем, кто хочет получать действительно большие изображения в пикселях, также нужно обратить внимание на количество эффективных мегапикселей фотоаппарата.

Что такое размер матрицы фотоаппарата, видеокамеры? Как правильно определить размер матрицы?

Продавцы и производители фотоаппаратов стараются обращать внимание покупателей на количество мегапикселей и умалчивать о таком важном параметре, как физический размер матрицы. Конечно, это нечестно, однако маркетинг никто не отменял, и он успешно диктует свои условия, поэтому производители и продавцы просто вынуждены давать пользователям то, чего они хотят.

Почему так важен размер матрицы?

Количество мегапикселей вообще не влияет на качество. Оно только определяет, насколько большим будет изображение. Картинка может быть просто огромной, но плохой. А чтобы она была хорошего качества, необходим большой размер матрицы. Эта информация не нова, но про нее намеренно забывают даже в магазинах.

Между тем хороший размер матрицы фотоаппарата (не максимальный, а просто хороший) важнее разрешения, ведь именно от него зависит качество картинки и то, насколько много света попадет на сам сенсор. Разрешение играет роль только тогда, когда планируется печать фотографий на большом носителе. Например, для печати фото на формате A1 необходимо большое разрешение, но даже здесь 4 Мп будет достаточно. Но для печати на обычной фотобумаге размером 10 х 15 см подойдет разрешение 2 Мп, не более. А вообще, большинство пользователей загружают фото в социальные сети, где они проходят предварительное сжатие.

Что такое размер матрицы?

Это соотношение фактического размера матрицы фотоаппарата к стандартному размеру пленки, который равен 35 мм. Поясним: современные камеры имеют кропнутые (обрезанные) матрицы, поэтому их размер чаще всего не равен и половине стандартного. Однако он всегда указывается в дробной величине (например, 1/3.2″), и покупатель при этом запутывается окончательно.

Часто люди видят большое значение и думают, что это хорошо, но на самом деле большое значение в знаменателе — это плохо. Ведь чем оно будет больше, тем размер матрицы видеокамеры или фотоаппарата будет меньше, а значит, и качество снимков будет хуже.

Типовые размеры

В зависимости от того, насколько дорогой или хороший фотоаппарат, размер матрицы может быть малым, средним или большим. Ниже представим типовые размеры, которые встречаются чаще всего.

Начнем с самых маленьких матриц:

  1. 1/3.2″ — матрицы с таким размером являются самыми маленькими. Хуже ничего на рынке быть не может. Видя такой параметр в характеристиках фотоаппарата, покупать его не стоит. Физический размер здесь равен 3,4 х 4,5 квадратных миллиметра, и ни один более-менее достойный фотоаппарат не будет оснащаться столь маленькой матрицей.
  2. 1/2.7″ — этот размер также мал (4 х 5,4 квадратных миллиметра) и встречается только в дешевых камерах.
  3. 1/2.5″ — физический размер матрицы с таким соотношением равен 4,3 х 5,8 кв. мм. Большинство современных «мыльниц» среднего ценового диапазона оснащаются такими сенсорами. Можно сказать, что это стандарт даже для современных беззеркальных и дешевых зеркальных фотоаппаратов.
  4. 1/1.8″ — геометрический размер сенсора равен 5,3 х 7,2 кв. мм. Отсюда начинается категория более-менее достойных фотоаппаратов. Дорогие зеркальные камеры среднего уровня могут оснащаться сенсором с такими геометрическими параметрами. Также и простые небольшие мыльницы могут иметь такие матрицы.
  5. 2/3″ — соотношение, при котором физический размер будет равен 6,6 х 8,8 квадратным миллиметрам. Сенсоры с таким параметром используются в дорогих зеркальных и компактных фотоаппаратах со сменной или несменной оптикой.
  6. 4/3″ — матрицы с таким соотношением применяются исключительно в дорогих камерах. Здесь размер равен 18 х 13,5 кв. мм.
  7. DX, APS-C. Редко размер указывается буквами. Если вы видите такой параметр, то это значит, что матрица в фотоаппарате больше предыдущего формата, и ее размер составляет 24 х 18 мм. Он соответствует полукадру 35 мм. Эти матрицы довольно популярны и часто их можно увидеть в полупрофессиональных фотоаппаратах. Они дешевые в изготовлении, а размер пикселя при этом в них остается большим даже при разрешении 11-12 Мп.
  8. Полнокадровые матрицы. По размеру они соответствуют классическому кадру 35 мм, и их размер составляет 36 х 24 кв. мм. На рынке существует мало фотоаппаратов с такими матрицами. Это профессиональные модели, которые очень дорого стоят. Сами матрицы сложны в производстве, чем и объясняется высокая стоимость фотоаппаратов, созданных на базе этих сенсоров.

Как определить размер матрицы?

Сделать это несложно. Он всегда указывается в технических характеристиках к любой камере. Но это можно даже сделать визуально. Например, цифровые фотоаппараты с матрицами размером 1/2.7″ будут небольшими, легкими. А вот камера с матрицей 1/1.8″ при прочих равных характеристиках будет немного больше и тяжелее.

Размер оказывает влияние на вес и объем камеры, ведь размеры оптики тесно связаны с геометрическими параметрами сенсоров. Профессиональные фотографы могут «на глаз» определить, какой размер матрицы используется в том или ином фотоаппарате.

Шумы

Зернистость на фото — это один из самых распространенных дефектов, который может быть на фото. Если камера имеет небольшую матрицу, то количество света на нее попадает тоже небольшое. Из-за этого при ограниченном свете (например, в помещении) такие камеры делают фотографии с зернистостью (шумами). При равных условиях фотоаппарат с матрицей размером 1/1.8″ сделает фото с меньшим количеством шумов по сравнению с моделью с матрицей 1/2.3″. Конечно, в появлении шумов имеют место также внутренние электрические процессы, дефекты или нагрев матрицы, но это уже не относится к нашей теме.

Заключение

Помните, что фотоаппарат с разрешением 20 Мп и размером матрицы 1/2.3″ сделает фото по качеству хуже, чем камера с разрешение 8 Мп, но матрицей с размером 1/1.8″. Так что дело здесь совсем не в разрешении, которое влияет только на размер изображения. Он то вообще в нынешних условиях не играет роли, ведь в основном люди «заливают» свои фото в социальные сети, где никто не будет открывать их оригинальный размер.

Помните: размером матрицы называется физический реальный размер используемого сенсора, который оказывает наибольшее влияние на качество изображения. Выбирая камеру, в первую очередь обращайте внимание именно на геометрические размеры сенсора, которые всегда указываются в характеристиках. И только затем смотрите на остальные параметры, включая разрешение.

Разрешение 16:9. Соотношение сторон экрана мониторов разных форматов

Современные мониторы оснащаются дисплеями, имеющими высокое разрешение. 16:9 — это стандарт соотношения сторон, позволяющий просматривать цифровой контент, созданный специально для широкоформатных устройств.

далее Что это — матрица в телевизоре? Специфические особенности, виды и замена

Попробуем разобраться, что такое матрица в телевизоре, зачем она нужна и какие типы систем можно встретить в магазинах. Рассматривать мы будем самые распространенные виды устройств, работающие на ЖК-технологиях LCD, LED и «плазме».

далее Что это — интерполяция камеры в телефоне и для чего она нужна?

Интерполяция камеры — это искусственное увеличение разрешения изображения. Именно изображения, а не размера матрицы. То есть это специальное программное обеспечение, благодаря которому снимок с разрешением 8 Мп интерполируется до 13 Мп.

далее Узнаем как ие бывают диагонали мониторов? Какой размер монитора подходит для работы и дома

Попробуем разобраться, как диагональ экрана монитора влияет на остальные характеристики девайса, и обсудим, на какие модели лучше обратить внимание.

далее

Размер пикселя и матрицы, его разрешение и диафрагма в камере смартфона

Популярность смартфонов стремительно растет уже более 10 лет. Конечно, компании адекватно реагируют на огромный спрос, постоянно совершенствуя свои модели. Традиционно конкурентоспособность любого устройства зависит от его цены, функциональности и характеристик. Цена и функциональность в этой статье не рассматриваются. Но в целом конкуренция вынуждает компании интенсивно расширять функциональность и проводить гибкую ценовую политику.В итоге современный бюджетный смартфон стоимостью несколько сотен долларов уже предоставляет возможности, которые кажутся безграничными по сравнению с моделями 5-летней давности.

Blackview MAX 1 Projector Мобильный телефон с проектором, режим рабочего стола в Android Q 10 и складные смартфоны прекрасно иллюстрируют эту тенденцию. Фактически современный смартфон превратился в универсальный карманный компьютер с довольно качественными мультимедийными функциями, включая камеру, проектор и т. Д.

Конечно, конкурентоспособность требует постоянного улучшения всех компонентов, включая производительность смартфона, камеру, хранилище смартфона и т. Д. ОС, экран и т. Д.В частности, усовершенствование фотоаппаратов развивается по двум направлениям.

Во-первых, компании увеличивают количество различных фотоаппаратов, расширяя возможности съемки. В результате современные мультикамерные смартфоны обеспечивают высокое качество изображения при съемке практически в любых условиях. Список самых популярных дополнительных модулей включает камеры Ultra-Wide, Telefoto, Depth и ToF.

Сегодня даже в бюджетных моделях часто используются две камеры. Современные флагманы обычно имеют три и более модулей.Более того, Sony анонсировала смартфон с беспрецедентным 8 камерами.

Во-вторых, компании продолжают традиционно улучшать основные характеристики матриц и линз. В данной статье предлагается более подробный анализ этого аспекта.

Разрешение, размер пикселя и апертура

Как известно, матрица формирует изображение с помощью светочувствительных ячеек (фотодатчиков). 1 МП соответствует миллиону фотодатчиков на матрице. Они определяют разрешение матрицы и напрямую влияют на качество изображения.

Несколько лет назад в смартфонах в основном использовалась 0,5-, 1,3-мегапиксельная или 2-мегапиксельная матрица. Лишь у некоторых флагманов были камеры на 5 МП. Стремительное развитие технологии производства фотосенсоров в корне изменило ситуацию. В современных моделях уже используются матрицы с разрешением от 8 МП до 40 МП и даже больше.

Размер пикселя напрямую влияет на количество поглощенных фотонов во время экспонирования. Соответственно, эффективность захвата потока фотонов различна для матриц с разными размерами пикселей.Этот фактор напрямую влияет на качество изображения. Его градации:

— 1,55 мкм-1,40 мкм — высокое качество даже при слабом освещении;

— 1,40 мкм-1,22 мкм — высокое качество при нормальном освещении, шумы изображения при слабом освещении;

— 1,12 мкм или меньше — высокое качество только при ярком освещении.

Но увеличение размера пикселя при том же разрешении требует увеличения размера матрицы и оптики, что увеличивает толщину и ширину смартфона. Поэтому компании вынуждены постоянно искать компромиссные решения.

Яркие детализированные изображения требуют мощного светового потока, который зависит от диафрагмы (степени открытия объектива).

Соответственно, широкая апертура поглощает больше светового потока. Его размер обозначается буквой «f». Широкая диафрагма обеспечивает макросъемку, эффект боке и т. Д.

Влияние диафрагмы на качество:

— f / 2.6, f / 2.4 — низкое качество;

— f / 2.2, f / 2.0 — обычно используются в бюджетных моделях;

— f / 1.8, f / 1.7, f / 1.6 — оптимальная диафрагма.

Размер датчика изображения

Матрица представляет собой микросхему со светочувствительными фотодиодами. Как известно, фотодиод под воздействием света формирует электрический сигнал, который впоследствии преобразуется в цифровой сигнал. Фактически матрица выполняет функцию пленки в традиционных фотоаппаратах. В дальнейшем информация об изображении поступает в процессор, который преобразует его и отправляет в хранилище смартфона. В среднем этот процесс длится 0,2-0,3 секунды.

При этом качество картинки напрямую зависит от размера матрицы.

В современных моделях используются матрицы со следующей диагональю:

— 1/3 ″ — бюджетные смартфоны;

— 1 / 2,9 ″, 1 / 2,8 ″ — модели среднего уровня;

— 1 / 2,6 ″, 1 / 2,3 ″ — флагманские смартфоны.

Например, диагональ 12-мегапиксельной матрицы Sony IMX386 в Xiaomi Mi Mix 2 составляет 1 / 2,9 ″ (6,2 мм), а размер пикселя — 1,25 мкм.

Соотношение размеров матрицы и пикселя

Конечно, большое количество пикселей (разрешение) требует увеличения их плотности.

Но для постоянного размера матрицы это требует уменьшения размера пикселей с уменьшением поглощения света каждым из них. Таким образом, только выбор оптимального соотношения сторон может обеспечить максимальное качество изображения.

Из маркетинговых соображений большинство компаний часто не указывают размер пикселей, указывая только разрешение матрицы. Но разрешение не характеризует эффективность поглощения света, а, как следствие, реальное качество снимков.

Сегодня компании экспериментируют с этим соотношением.Samsung Galaxy S6 отлично продемонстрировал очень удачное сочетание.

При тех же характеристиках он явно выигрывает по сравнению с iPhone 6.

Кроме того, Samsung Galaxy S7, S8, S9 с 12-мегапиксельной матрицей также демонстрируют отличное качество за счет большого размера пикселя.

Технология Super Pixel (Quad Pixel, Quad Bayer, TetraCell)

Достигнув огромного разрешения (48 мегапикселей, 64 мегапикселя и более), компании начали искать другие способы дальнейшего улучшения камеры.В результате была разработана технология Super Pixel с использованием Pixel Binning. Фактически, этот алгоритм объединяет четыре маленьких пикселя в один большой пиксель с помощью фильтров.

Практически все лидеры используют эту технологию. Sony называет это Quad Bayer, Samsung использует термин TetraCell.

Смешивание пикселей устраняет проблему недостаточного освещения. Алгоритм объединяет данные RAW из четырех пикселей в один эффективный суперпиксель, обеспечивая максимальное количество захваченного света при одновременном снижении шума изображения.

Конечно, это снижает реальное разрешение изображения. Например, 24-мегапиксельная камера с технологией Super Pixel может обеспечить реальное разрешение всего 6 мегапикселей. Поэтому камеры с низким разрешением редко используют эту опцию. Его эффективность проявляется в 40-мегапиксельных матрицах и выше. В этом случае алгоритм улучшает качество в условиях низкой освещенности за счет уменьшения чрезмерного разрешения.

Помимо уменьшения разрешения, эта технология также исключает вывод в формате RAW (DNG) из-за потери данных во время объединения пикселей.

OIS и автофокус

Многие современные камеры используют OIS (оптическую стабилизацию изображения) для повышения четкости и улучшения фокусировки при съемке в движении или при слабом освещении.

Фактически, OIS обеспечивает амортизацию для компенсации перемещений камеры во время движения. Механизм оптической стабилизации сглаживает дрожание рук или движение при ходьбе. Функционально OIS заменяет традиционный штатив.

В бюджетных моделях часто используется цифровая стабилизация вместо более эффективной и дорогой оптической стабилизации.В этом случае алгоритм сглаживает градации размытых кадров.

Кроме того, почти все современные фотоаппараты имеют автофокус на одном или нескольких объектах. Сегодня компании используют контрастный, фазовый и лазерный автофокус. Но лазерный автофокус обеспечивает максимальную эффективность.

Вывод

1. Разрешение датчиков изображения в камерах смартфонов практически достигло максимума. Его дальнейшее увеличение уже ограничено уменьшением захваченного света из-за уменьшения размера пикселя.Судя по всему, дальнейшее совершенствование камер будет основано на увеличении размера матрицы и улучшении алгоритмов обработки сигналов.

2. С другой стороны, даже среднебюджетные модели обеспечивают достаточно высокое качество для любительской фотографии. Многие дорогие смартфоны уже успешно конкурируют с традиционными фотоаппаратами за качество изображения.

В этом видео демонстрируется новейший инновационный датчик изображения Sony IMX686 для смартфонов.

Внутренний параметр — обзор

16.3.2 Регулирование пути биосинтеза жирных кислот для улучшения производства MSCO путем манипулирования стрессами окружающей среды и метаболической инженерии

Накопление липидов в микроводорослях сильно зависит от внутренних и внешних параметров, включая доступность питательных веществ, таких как азот и углерод, а также факторы культивирования, такие как температура и соленость. Среди них было предложено и доказано, что ограничение азота является ключевым регулятором, влияющим на биосинтез липидов, и обычно используется для увеличения продукции MSCO в микроводорослях (Таблица 16.3). Согласно Янгу и соавт. (2013) и Chen et al. (2017), ограничения азота часто приводят к нарушениям синтеза аминокислот, нуклеиновых кислот и различных клеточных компонентов, что приводит к резкому увеличению метаболизма липидов за счет активации нескольких путей, включая ГАМК, гликолиз и цикл TCA. Эти данные были также подтверждены транскриптомным анализом, проведенным Sirikhachornkit et al. (2018) на микроводорослях Scenedesmus acutus TISTR8540, где лишение азота вызывало усиление гликолиза и деградации крахмала, тогда как пути глюконеогенеза, фотосинтеза, деградации триацилглицерина (ТАГ) и синтеза крахмала подавлялись.Кроме того, транскриптомный анализ показал, что ограничение азота также привело к значительной активации нескольких ключевых генов и путей, связанных с липогенезом у фотоавтотрофных микроводорослей, включая ген белка-носителя ацила (ACP), изоформы DGAT, такие как DGAT-1, DGAT-2A, DGAT. -2B и DGAT-2E (катализирующий последнюю стадию синтеза ТАГ), биотинкарбоксилазу (которая регулирует активность ACC посредством карбоксилирования биотиновой части фермента), гены тиоэстеразы (жир A и тиоэстереаза олеоил-ACP гидролаза), ацил- ACP (ацильный белок-носитель) десатураза (AAD), дельта-15 сатураза, липазы и сапозин, а также подавление активности фотосинтеза, метаболизма азота, крахмалосинтазы, ACC MAT и 1,4, ферментов ветвления α-глюкана (Таблица 16.2). Сообщается, что помимо ограничения по азоту, другие стрессовые факторы, такие как дефицит фосфора и кремния, свет, температура и соленость, также увеличивают производство MSCO в микроводорослях (таблица 16.3). Исследование, проведенное Wahidin et al. (2013) показали, что накопление липидов в фотоавтотрофных микроводорослях Nannochloropsis sp. увеличилась до 31,3% после 8 дней культивирования при 100 мкмоль м — 2 с — 1 Интенсивность света с фотопериодом 18 часов света и 6 часов темноты по сравнению с непрерывной подачей света.При низкой интенсивности света будет производиться больше полярных липидов из-за увеличения синтеза мембран хлоропластов; Напротив, повышенная интенсивность света вызывает накопление большего количества нейтральных липидов без ущерба для выхода биомассы (Breuer et al., 2013). Другое исследование Ma et al. (2015) показали, что холодовой стресс приводит к существенной активации клеточных липидов и генов, связанных с PKS, у Aurantiochytrium sp., Что приводит к значительному усилению продукции PUFA (DHA и DPA) (Таблица 16.3).

Таблица 16.3. Применение метаболической инженерии для регулирования и увеличения производства MSCO в MSCOPS.

Микроводоросли Генетическая модуляция Улучшение (по сравнению с диким типом) Ссылки
Chlorella minutissima 901DAHAT Сверхэкспрессия G3GPAT и G3GPAT относительно дикого типа Hsieh et al.(2012)
Phaeodactylum tricornutum Сверхэкспрессия DGAT1 Увеличение содержания нейтральных липидов на 35% Niu et al. (2013)
Nannochloropsis oceanica Накопление ТАГ на 47% выше, чем у дикого типа Wei et al. (2017)
Chlamydomonas reinhardtii Сверхэкспрессия DGAT 2 Девятикратное увеличение содержания ТАГ Hung et al.(2013)
Nannochloropsis oceanica Увеличение содержания нейтральных липидов на 69% Li et al. (2016a, b)
Aurantiochytrium limacinum Сверхэкспрессия Δ5-десатуразы из Thraustochytrium 4,6- и 13,2-кратное увеличение продукции EPA и ARA, соответственно, Kobayashi et al. (2011)
Nannochloropsis salina Экспрессия WRI1 из Arabidopsis thaliana Трансформанты показали на 64% более высокое содержание липидов, чем дикий тип Kang et al.(2017)
Aurantiochytrium sp. SD116 Сверхэкспрессия глюкозо-6 фосфатдегидрогеназы Изменил профиль жирных кислот и увеличил продукцию ПНЖК на 10,6% Cui et al. (2016)
Aurantiochytrium sp. SD116 Сверхэкспрессия яблочного фермента 105% прирост SFA по сравнению с урожаем дикого типа Cui et al. (2019)

Таблица 16.2. Обзор различных факторов стресса и химических индукторов, регулирующих биосинтез MSCO у микроводорослей.

430 Факторы Stax. Путь : метаболизм липидов, гликолиз, глюконеогенез, пентозофосфатный путь, метаболизм фиксации углерода, деградация крахмала, диацилглицерин-ацилтрансферазы (DGTT3)
Гены : пермеаза аммиака, глутаминсинтазы, D1GAT2-синтазы, D1GAT2-синтазы и глутамат-синтазы биотинкарбоксилаза, KAS II, KAS III, KAR экспрессия и повышение экспрессии липидов и др. (2019)
Микроводоросли Факторы стресса / химический индуктор Активная регуляция генов / путей Угнетающая регуляция генов / путей Ссылки
908
Путь : фотосинтез (сбор света), рибосомы, метаболизм азота, гены липазы ТАГ и синтез крахмала
Ген : синтаза крахмала, АССаза, MAT, 1,4, α -глюкановый фермент ветвления
Fang et al.(2015) и Ли и др. (2016a, b)
Boyle et al. (2012) и Sirikhachornkit et al. (2018)
Chlorella sp., C. reinhardtii
Scenedesmus acutus TISTR8540
Phaeodactylum Phaeodactylum tricornutum Путь : фотосинтез, ассимиляция азота и биосинтез нуклеиновых кислот и рибосом Alipanah et al.(2018)
Штамм Picochlorum SENEW3 Солевой стресс Путь : фотодыхание, синтез пролина, ассимиляция нитратов и мочевины, синтез крахмала
Гены : гликолат-гликолат-оксидрогеназа
30 Foflonker et al. (2016)
C. reinhardtii Холодовой стресс Гены : рибосомные белки, PSI, PSII, LHC, NADH, АТФ-синтазы, дегидрогеназа, НАДФН-убихинон-оксидоредуктаза, фосфат-бисихинон-оксидоредуктаза, фосфатизофосфат фруктозо-1,6-бисальдолаза, RuBisCO, киназа I, родственная SNF, цитозольный рибосомный белок L22 Гены : сахарозосинтаза, AGPase, транскетолаза, аконитаза, пируваткиназа Kwak et al.(2017)
Aurantiochytrium sp. Гены: FAS I, PUFA A, B, C, яблочный фермент, ацетил-CoA карбоксилаза Ma et al., 2015
Thalassiosira pseudonana Дефицит кремния Цикл Кальвина-Бенсона, гликолиз, биосинтез пигментов
Гены : ACCase, DGAT1, FAS II, LPLAT / AGPAT
Путь : деление клеток, фотосинтез, трансляция, рибосома Smith et al.(2016)
Chlamydomonas reinhardtii Фитогормоны : AA, GA3, KIN, TRIA, ABA Путь : усиление гликолиза, цикл TCA, связанный с биосинтезом липидов Путь : снижение метаболизма PPP и пути перекисного окисления липидов Sun et al. (2018, 2019)
Chlorella vulgaris PAA, IBA, NAA
Crypthecodinium cohnii BNOA, ETA и SA Li et al.(2015)
Monoraphidium sp. QLY-1 Минералы : кадмий Гены : гены, связанные с белковыми антиоксидазами, Ca 2 + и биосинтезом липидов Снижают АФК и перекисное окисление липидов

Кроме того, сообщалось, что некоторые химические модуляторы и минералы регулируют накопление липидов в MSCOPS. Добавление 10 -5 М фитогормонов, индол-3-уксусной кислоты (ИУК) и диэтиламиноэтилгексаноата (ДАГ) дало 1.9–2,5-кратное увеличение продукции липидов и биомассы Scenedesmus obliquus , C. vulgaris , Chlorella pyrenoidosa и Scenedesmus quadricauda (Sun et al., 2018). С другой стороны, синергический ответ BNOA, ETA и SA увеличивает содержание липидов C. cohnii более чем на 20% (Li et al., 2016a, b). Это связано с тем, что лечение фитогормонами активирует несколько путей, таких как гликолиз, цикл TCA и экспрессию генов, связанных с антиоксидантами, которые снижают окислительный стресс и перекисное окисление липидов во время процесса ферментации, что приводит к усилению биосинтеза липидов (Таблица 16.2). Некоторые минералы (например, сера, кадмий и медь) были исследованы на предмет накопления липидов в микроводорослях. В частности, штаммы C. reinhardtii CC-124 и CC-125 показали большее содержание ТАГ при серном голодании по сравнению с недостатком азота (Cakmak et al., 2012). В другом отдельном исследовании добавление кадмия 80 и 40 мкМ увеличивает содержание липидов в Monoraphidium sp. QLY-1 в 1,59 и 1,39 раза, соответственно, за счет активации генов, связанных с синтезом липидов, антиоксидазами и абсорбцией Ca 2 + , а также с уменьшением АФК и перекисного окисления липидов (Таблица 16.2).

В дополнение к традиционным факторам стресса и подходам к химическим модуляторам были разработаны стратегии метаболической инженерии для улучшения и улучшения качества продукции MSCO за счет увеличения пула предшественников углерода и / или поставки восстанавливающих эквивалентов, повышения эффективности фотосинтеза, блокирования конкурирующие пути и манипулирование экспрессией регуляторов транскрипции в микроводорослях (Sun et al., 2019). Одна из наиболее многообещающих стратегий метаболической инженерии, которая обычно используется, — это сверхэкспрессия ключевых генов пути биосинтеза ТАГ (путь Кеннеди).Например, сверхэкспрессия DGAT1 (ограничивающего скорость фермента в пути Кеннеди) у P. tricornutum и N. oceanica привела к увеличению содержания нейтральных липидов на 35% и 47% соответственно по сравнению с диким типом. (Таблица 16.3). Кроме того, DGAT 2, который локализован в эндоплазматическом ретикулуме, был идентифицирован как более мощный фермент для биосинтеза ТАГ, чем его аналог типа I, особенно для необычных жирных кислот. Этот результат был подтвержден исследованиями Hung et al.(2013) и Ли и др. (2016a, b), которые сообщили, что сверхэкспрессия DGAT 2 привела к девятикратному и 69% приросту содержания ТАГ у C. reinhardtii и N. oceanica соответственно. Для достижения превосходного воздействия накопления ТАГ была сконструирована конструкция из пяти генов, которая включает G3PDH, GPAT, LPAAT, PAP и DGAT, и была сверхэкспрессирована в Chlorella minutissima (Hsieh et al., 2012). Однако эта модификация привела только к двукратному увеличению содержания запасных липидов, намного меньшему, чем ожидалось, что указывает на то, что другие ограничивающие факторы связаны с биосинтезом ТАГ в этих микроводорослях.Кроме того, усиление экспрессии ключевых генов продукции НАДФН в Aurantiochytrium sp. также обнаружил некоторые интересные находки. Как упоминалось ранее, траустохитриды состоят из двух ключевых путей биосинтеза липидов: обычного пути FAS, который отвечает за продукцию SFA, и пути PKS, который был предложен в качестве ключевого пути биосинтеза PUFA. Исследования, проведенные Cui et al. (2016, 2019) обнаружили и доказали, что PPP в сочетании с путем PKS поставляет NADPH для биосинтеза PUFA, в то время как яблочный фермент (путь трансгидрогеназы) в сочетании с путем FAS поставляет NADPH для производства SFA.Результаты экспериментов показали, что сверхэкспрессия G6P увеличивала продукт пути PKS (PUFA) более чем на 10%, в то время как продукция SFA была увеличена до более чем 105%, когда система трансгидрогеназы была сверхэкспрессирована, что позволяет предположить, что манипулирование производством NADPH является многообещающей стратегией для увеличение продукции НЖК и ПНЖК у Aurantiochytrium sp. (Таблица 16.3). Кроме того, использование CRISPR / Cas и TALEN помогает в создании сложных программируемых синтетических цепей, которые обогащают профили жирных кислот для лучшего производства биотоплива и ПНЖК при температуре C.reinhardtii , N. oceanica и P. tricornutum (Jagadevan et al., 2018).

Как определяются параметры внутренней и внешней камеры? — Поддержка

1. Внешние параметры камеры

2. Из 3D в 2D: внутренние параметры камеры

2.1 Перспективный объектив

2.1.1 Камера без искажения модели
2.1.2 Камера с искажением модели

2.2 Линза рыбий глаз

3. Внешние параметры установки камеры

1.Внешние параметры камеры

Параметры внешней камеры различны для каждого изображения. Их выдают:

  • T = (T x , T y , T z ) положение центра проекции камеры в мировой системе координат.
  • R матрица вращения, которая определяет ориентацию камеры с углами ω, φ, κ (соглашение PATB).

Если X = (X, Y, Z) является трехмерной точкой в ​​мировой системе координат, ее положение X ‘ = (X’, Y ‘, Z’) в системе координат камеры определяется как:

Рисунок 1.Трехмерная геометрия внешнего вида камеры. Если смотреть от T к 3D-точке X, отображается изображение, видимое на экране. Мировая система координат определяется как Z указывает вверх, Y указывает на север, а X указывает на восток.
2. Из 3D в 2D: внутренние параметры камеры
2.1 Перспективная линза
2.1.1 Модель камеры без искажений

Пиксельная координата (x u , y u ) трехмерной точечной проекции без искажения модели определяется выражением:

Где f — фокусное расстояние в пикселях, а (c x , c y ) главная точка в пиксельных координатах.

Рис. 2. Геометрия перспективной камеры без искажений. При взгляде от T ‘к 3D-точке X’ изображение отображается на экране, начало системы координат изображения находится в нижнем левом углу изображения. Системы координат изображения (X ‘, Y’, Z ‘) на рисунках 1 и 2 соответствуют друг другу.
2.1.2 Модель камеры с искажением

Лет:

— однородная точка,

квадрат 2D радиуса от оптического центра, R 1 , R 2 , R 3 радиальный и T 1 , T 2 тангенциальные коэффициенты искажения
.Искаженная однородная точка в системе координат камеры (x hd , y hd )
определяется как:

Пиксельная координата (x d , y d ) трехмерной точечной проекции с моделью искажения:

Где f — фокусное расстояние в пикселях, а (c x , c y ) главная точка в пиксельных координатах.

2.2 Линза рыбий глаз

Дисторсия для объектива «рыбий глаз» определяется следующим образом:

  • Параметры C, D, E, F, которые описывают аффинную деформацию кругового изображения в координатах
    пикселей.
    Диагональные элементы аффинной матрицы могут быть связаны с фокусным расстоянием f :

    Недиагональные элементы связаны с искажением круга проецируемого изображения,
    который в самом общем случае может быть повернутым эллипс.

  • Коэффициенты p 2 , p 3 , p 4 полинома:

    Где:

Пиксельная координата (x d , y d ) трехмерной точечной проекции с моделью искажения «рыбий глаз» равна
, заданному

Где:

И (c x , c y ) — главная точка в координатах пикселей.

Пример:

При использовании объектива Sigma 8 мм на камере Canon 6D с размером изображения 5472 x 3648 пикселей (рис. 3) внутренние параметры могут быть инициализированы следующим образом:

  • (c x , c y ) = (5472/2, 3648/2) пиксель — центр круга проецируемого изображения
  • p 2 = p 3 = p 4 = 0
  • п. 1 = 1
  • C = F = 1780 пикселей — радиус окружности изображения
  • E = D = 0
Рисунок 3.Искажение объектива 8 мм Sigma на Canon 6D.
3. Внешние параметры установки камеры

Установка камеры состоит из нескольких камер, соединенных вместе геометрическими ограничениями. Камерная установка имеет следующие характеристики:

  • Одна камера принимается в качестве эталонной (ведущей) камеры с заданным положением T м и ориентацией R м в мировых координатах.
  • Все остальные камеры являются дополнительными камерами с положением T s и ориентацией R s в мировых координатах.
  • Для каждой дополнительной камеры известно относительное перемещение T отн. и поворот на R отн. относительно опорной камеры.

Положение и ориентация камер вторичной буровой установки определяются по заданию. эталонная (основная) камера такая, что:

Положение X ‘ трехмерной точки в системе координат опорной (главной) камеры определяется как:

Положение X ‘ трехмерной точки в системе координат дополнительной камеры определяется как:

После вычисления трехмерной точки в координатах камеры проекция работает так же, как и для любой другой камеры, как описано в разделе 2.

Понимание матрицы камеры — OpenCV Q&A Forum

Привет всем,

Я использовал процедуру калибровки шахматной доски для получения матрицы камеры с использованием OpenCV и python на основе этого руководства: http://opencv-python-tutroals.readthe …

Я просмотрел пример кода на этой странице и смог воспроизвести их результаты с изображениями шахматной доски в папке OpenCV, чтобы получить матрицу камеры.

Затем я попробовал ту же процедуру с моей собственной шахматной сеткой и камерой, и я получил следующую матрицу:

mtx = [1535 0 638 0 1536 204 0 0 1]

Я пытаюсь лучше понять эти результаты, основываясь на датчике камеры и объективе, которые я использую.

На основании: http://ksimek.github.io/2013/08/13/in …

Fx = fx * W / w

Fx = фокусное расстояние в мм W = ширина сенсора в мм w = ширина изображения в пикселях fx = фокусное расстояние в пикселях

Размер моих изображений: 1264 x 512 (ширина x высота) Я использую следующий объектив: http://www.edmundoptics.com/imaging/i …

У него фокусное расстояние 8 мм.

Я использую камеру FL3-U3-13Y3 от PtGrey (https: //www.ptgrey.com/flea3-13-mp-mo …), ширина изображения которой составляет 12 мм, согласно этому изображению. :

В матрице камеры fx — это элемент в первой строке, первом столбце.Итак, выше, fx = 1535. Короче:

fx = 1535 пикселей (из матрицы камеры, которую я получил) w = 1264 пикселя (размер изображения я установил) W = 12 мм (из таблицы) Fx = 8 мм (из таблицы)

Используя: Fx = fx * W / w, можно было бы ожидать Fx = 1535 * 12/1264 = 14,57 мм

Но реальный объектив 8 мм. Почему несоответствие?

Я бы подумал, что необходимо знать фактический размер шахматной сетки, но я не видел упоминания о манипуляциях с ней в предоставленной мной ссылке на учебник.По сути, мне пришлось уменьшить сетку шахматной доски, чтобы она работала с моей камерой.

Я был бы признателен за любую помощь или понимание по этому поводу.

Заранее спасибо

РЕДАКТИРОВАТЬ: На самом деле, чтобы быть более конкретным, объектив имеет максимальный формат сенсора камеры 1/3 дюйма, а формат сенсора камеры — 1/2 дюйма. Я нашел статью об этом: http://www.cambridgeincolour.com/tuto …

Множитель фокусного расстояния = (1/2) / (1/3) = 1,5 Фокусное расстояние объектива, указанное в таблице данных = 8 мм. Эквивалентное фокусное расстояние объектива = 1.5 * 8 мм = 12 мм

Тем не менее, 12 мм отличается от 14,57 мм. Не учитываю ли я что-то еще в своих расчетах? Может ли это происходить из-за плохих изображений, которые все еще попадают в углы шахматной доски?

Ниже приведен пример изображения:

Формирование изображения | Урок | Академия роботов

Теперь мы рассмотрим более математический способ описания процесса проекции, проекции точки из реального мира на плоскость изображения. В прошлой лекции мы рассмотрели это с очень интуитивной геометрической точки зрения.На этот раз мы посмотрим на это более математически.

Мы собираемся использовать модель проекции, отличную от той, что мы использовали в прошлый раз. Мы собираемся использовать модель, которая называется моделью «центральной проекции». Ключевыми элементами этой модели являются координатная рамка камеры, которую мы обозначаем буквой C. Плоскость изображения параллельна осям x и y камеры и расположена на расстоянии F в положительном направлении оси z. F эквивалентно фокусному расстоянию объектива, о котором мы говорили в прошлой лекции.

Теперь, чтобы спроецировать точку, мы пропускаем луч из точки в мире через плоскость изображения в исходную точку камеры. В модели с центральной проекцией вы заметите, что изображение не инвертируется, как это было в случае, о котором мы говорили в прошлой лекции. Мы можем написать уравнение для точки P в однородных координатах, мы умножим мировые координаты X, Y, Z на матрицу 3 x 4, чтобы получить однородные координаты проецируемой точки на плоскости изображения.

Давайте рассмотрим это уравнение более подробно. Довольно просто написать выражение для x̃, ỹ, z̃ через фокусное расстояние и мировую координату, X, Y, Z. Мы можем преобразовать однородные координаты в декартовы координаты, используя правило, о котором мы говорили в предыдущем разделе. и с небольшой перестановкой мы можем привести уравнение к этой форме, и это точно такая же форма, которую мы вывели в предыдущей лекции, глядя на похожие треугольники.

Что действительно удобно и полезно в этом однородном представлении процесса формирования изображения, так это то, что оно полностью линейно. У нас нет этого явного деления на Z, расстояние между камерой и объектом. Это подразумевается в том, как мы пишем уравнения в однородной форме.

Давайте снова посмотрим на это уравнение, и мы можем разделить эту матрицу на две части. Матрица справа имеет элементы, равные либо 0, либо 1, либо f — фокусному расстоянию объектива. Итак, эта матрица выполняет масштабирование и масштабирование.Это функция фокусного расстояния нашего объектива. Матрица слева имеет интересную форму, это всего лишь 3 x 4, и эта матрица выполняет уменьшение размерности, сжимая точки из трех измерений в два.

И пока мы считаем плоскость изображения сплошной. На самом деле плоскость изображения квантуется. Он состоит из массивного массива светочувствительных элементов, соответствующих пикселям выходного изображения. Размер каждого пикселя в этой сетке я обозначу греческой буквой ро.Таким образом, пиксели имеют равную ширину и высоту роу. Пиксели действительно очень маленькие, поэтому ширина и высота пикселя часто составляют порядка 10 микрон, может быть, немного больше, может быть, немного меньше.

Что нам теперь нужно сделать, так это преобразовать координату P, которую мы вычислили ранее и которая была в единицах метров по отношению к началу плоскости изображения.

Нам нужно преобразовать его в единицы пикселей, и наша система координат пикселей имеет другое происхождение, о котором мы говорили в предыдущих лекциях.Координаты пикселей отсчитываются от верхнего левого угла изображения, поэтому нам нужно выполнить масштабирование и сдвиг, и это простая линейная операция. Итак, если у нас есть декартовы координаты x и y точки P на плоскости изображения, мы можем преобразовать их в эквивалентную координату пикселя, которую мы обозначаем координатами u и v, и мы можем представить это снова в однородной форме.

Здесь мы умножаем на матрицу, элементы матрицы — это размеры пикселя Pu и Pv и координаты того, что называется главной точкой.Главная точка — это координата пикселя, где ось z исходного кадра пересекает плоскость изображения.

Однородные пиксельные координаты могут быть преобразованы в более привычные декартовы пиксельные координаты u и v с помощью правила преобразования, которое мы рассмотрели ранее.

По сути, мы берем первый и второй элементы однородного вектора и делим его на третий элемент однородного вектора.

Теперь мы можем собрать все эти части вместе и написать полную модель камеры в виде трех матриц.Произведение первых двух матриц обычно обозначается символом K, и мы называем их внутренними параметрами. Все числа в этих двух матрицах являются функциями самой камеры. Неважно, где камера, куда она направлена, это всего лишь функция камеры. Эти числа включают высоту и ширину пикселей на плоскости изображения, координаты главной точки и фокусное расстояние объектива.
Третья матрица описывает внешние параметры, которые описывают, где находится камера, но ничего не говорят о типе камеры.

Элементы в этой матрице являются функцией относительной позы камеры по отношению к кадру начала координат мира. Фактически, это противоположность xi C.

Произведение всех этих матриц вместе называется матрицей камеры и часто обозначается символом C.

Таким образом, эта единственная матрица является единственной матрицей 3 x 4 — это все, что нам нужно для описания отображения от мировой координаты, X, Y и Z до однородного представления координаты пикселя на плоскости изображения.Эта координата плоскости однородного изображения может быть преобразована в знакомую координату плоскости изображения в декартовой системе координат, используя это правило преобразования. Итак, это очень простой и лаконичный способ выполнения перспективной проекции.

Давайте теперь рассмотрим, что происходит, когда я ввожу ненулевой масштабный коэффициент λ. Однородные элементы координат ũ, ṽ и w̃ будут масштабированы по λ. Когда я конвертирую их в декартову форму, член λ будет разложен на числитель и знаменатель, поэтому результат не изменится.Это особое преимущество записи отношений в однородной форме. Это дает нам то, что называется масштабной дисперсией.

Поскольку мы можем умножить матрицу на произвольный масштабный коэффициент, это означает, что мы можем записать матрицу камеры в несколько упрощенной форме, которую мы называем нормализованной матрицей камеры. Мы делаем это, выбирая один конкретный элемент этой матрицы, чтобы иметь значение 1, и обычно мы выбираем нижний правый элемент и устанавливаем его на 1.

Эта нормализованная матрица камеры по-прежнему содержит всю информацию для полного описания процесса формирования изображения.Он содержит фокусное расстояние объектива, размер пикселей, координату главной точки и положение и ориентацию камеры в трехмерном пространстве. И, наконец, мы можем преобразовать однородные пиксельные координаты в более знакомые декартовы пиксельные координаты, которые мы обозначим через u и v.

Резекция камеры | Смешанная реальность вики

Шаблон: Контекст

Обратная засечка камеры (часто называемая калибровкой камеры ) — это процесс определения истинных параметров камеры, которая произвела данную фотографию или видео.В основном параметры камеры были представлены в матрице, называемой Camera matrix.

Параметры модели камеры []

Часто мы используем положение 2D точки в пиксельных координатах. используется для представления положения трехмерной точки в мировых координатах. Примечание: они были выражены в расширенной записи однородных координат, которая является наиболее распространенной записью в робототехнике и преобразованиях твердого тела. Что касается модели камеры-обскуры, матрица камеры используется для обозначения проективного отображения мировых координат в пиксельные координаты.


Внутренние параметры []

Внутренняя матрица, содержащая 5 внутренних параметров. Эти параметры включают фокусное расстояние, формат изображения и главную точку. Параметры и представляют фокусное расстояние в пикселях, где и — масштабные коэффициенты, относящиеся к расстоянию между пикселями. [1]

Искажение объектива — важный параметр камер, но не включается в матрицу внутренних параметров.Многие современные алгоритмы калибровки камеры оценивают эти коэффициенты искажения.

Внешние параметры []

— это внешние параметры, обозначающие преобразования этой системы координат из мировых координат в координаты камеры. Эти параметры характеризуют преобразование, которое преобразует трехмерные точки в сцене в 2D-точки в плоскости камеры.

Калибровка камеры часто используется на ранней стадии компьютерного зрения, особенно в области дополненной реальности.Когда используется камера, свет из окружающей среды фокусируется на плоскости изображения и фиксируется. Этот процесс уменьшает размеры данных, принимаемых камерой, с трех до двух (свет от 3D-сцены сохраняется на 2D-изображении). Таким образом, каждый пиксель на плоскости изображения соответствует лучу света от исходной сцены. Обратное засекание камеры определяет, какой входящий свет связан с каждым пикселем результирующего изображения. В идеальной камере-обскуре для этого достаточно простой проекционной матрицы.В более сложных системах камер ошибки, возникающие из-за смещения линз и деформаций их структур, могут привести к более сложным искажениям в конечном изображении. Матрица проекции камеры выводится из внутренних и внешних параметров камеры и часто представляется серией преобразований; например матрица внутренних параметров камеры, матрица вращения 3×3 и вектор смещения. Матрица проекции камеры может использоваться для связывания точек в пространстве изображения камеры с местоположениями в трехмерном мировом пространстве.

Обратная засечка камеры часто используется в приложении стереозрения, где матрицы проекции двух камер используются для вычисления мировых координат 3D точки, просматриваемой обеими камерами.

Некоторые люди называют это калибровкой камеры, но многие ограничивают термин калибровка камеры только оценкой внутренних или внутренних параметров.

Алгоритмы []

Существует множество различных подходов к вычислению внутренних и внешних параметров для конкретной настройки камеры.

  1. Метод прямого линейного преобразования (DLT)
  2. Классическим подходом является алгоритм Роджера Ю. Цая. Это двухэтапный алгоритм, вычисляющий позу (трехмерная ориентация, перемещение по осям x и y) на первом этапе. На втором этапе он вычисляет фокусное расстояние, коэффициенты искажения и перемещение по оси Z.
  3. «Новая гибкая техника калибровки камеры» Чжан Чжэнью, основанная на плоской шахматной доске. Он основан на ограничениях на гомографии

Метод Чжана []

Шаблон: развернуть раздел В методе [2] калибровки камеры Чжана используются абстрактные концепции, такие как изображение абсолютной коники и круговых точек .

Вывод []

Предположим, у нас есть гомография, которая сопоставляет точки на «плоскости зонда» с точками на изображении.

Круговые точки лежат как на нашей плоскости зонда, так и на абсолютной конике. Лежать, конечно, означает, что они также проецируются на изображение , изображение абсолютной коники (IAC), таким образом и. Круговые точки проектируются как

.

Фактически мы можем игнорировать, заменяя наше новое выражение следующим образом:

который при разделении действительной и мнимой частей дает нам

Так как коники являются симметричными матрицами, и…

См. Также []

Внешние ссылки []

Список литературы []

Модуль: tfg.rendering.camera.perspective | Графика TensorFlow

Посмотреть исходный код на GitHub

Этот модуль реализует функции перспективной камеры.

Модель перспективной камеры, также называемая моделью камеры-обскуры, является определяется с использованием фокусного расстояния \ ((f_x, f_y) \) и главной точки \ ((c_x, c_y) \).Модель перспективной камеры можно записать как калибровочную. матрица

$$ \ mathbf {C} = \ begin {bmatrix} f_x & 0 & c_x \\ 0 & f_y & c_y \\ 0 & 0 & 1 \\ \ end {bmatrix},

$

также называется матрицей внутренних параметров. Фокусное расстояние камеры \ ((f_x, f_y) \) в пикселях — это физическое фокусное расстояние, деленное на физический размер пикселя камеры. Физическое фокусное расстояние — это расстояние между центром камеры и плоскостью изображения.Принципиальным моментом является пересечение оси камеры с плоскостью изображения. Ось камеры — это линия, перпендикулярная плоскости изображения, начиная с оптического центра.

Более подробную информацию о перспективных камерах можно найти на этой странице.

Примечание: Текущая реализация не учитывает искажения или параметры перекоса.

Функции

intrinsics_from_matrix (...) : извлекает внутренние параметры из калибровочной матрицы.

matrix_from_intrinsics (...) : Строит калибровочную матрицу на основе внутренних параметров.

parameters_from_right_handed (...) : восстанавливает параметры, используемые для построения матрицы правой проекции.

проект (...) : проецирует трехмерную точку на двумерную плоскость камеры.

random_patches (...) : выборка патчей в разных масштабах и из изображения.

random_rays (...) : выборка лучей в произвольном местоположении пикселя от перспективной камеры.

луч (...) : вычисляет трехмерный луч для двухмерной точки (z-компонент луча равен 1).

right_handed (...) : Создает матрицу для правой перспективной проекции.

unproject (.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *