На что влияет размер матрицы: Размер матрицы фотоаппарата и её влияние на ГРИП

Содержание

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)

О матрицах простым языком, Гл. 1, Или опять про мегапиксели

Для начала, дадим определение матрице. Матрица - это светочувствительный сенсор преобразующий спроецированное на него через объектив оптическое изображение в электрический сигнал (цифровой аналог фотопленки), который затем с помощью других микросхем фотокамеры преобразуется в поток цифровых данных, который можно записать в файл поместить на носитель информации (карту памяти), а затем посмотреть на мониторе либо распечатать на фотобумаге.

Наверное не одну сотню раз вы слышали, что чем больше в матрице мегапикселей, тем качественней и детализированней будут снимки. Это самое большое заблуждение. Не количество мегапикселей в матрице влияет на картинку, а ее физический размер.

И раз уж обещал обо все рассказывать простым языком и, что у нас на сайте не будет рутинной теории, то расскажу пожалуй на “пальцах”.

Взгляните на эту картинку, здесь схематично представлены матрицы, вернее их физические размеры, каждому цвету соответствует определенный размер матрицы. А ниже будут приведены модели фотокамер с сопоставлением физического размера ИХ матрицы и количеством мегапикселей “затолканным” в нее. Итак, приступим.

 

На этой картинке видно, как разительно отличаются матрицы по своему размеру. (между прочим прошу обратить ваше внимание на то, что масштаб здесь увеличен).

 

1) Начнем как полагается с цифры 1. Красным цветом выделена матрица "стандартной" цифровой компактной камеры, ее диагональ измеряется в дюймах и равна 1/2,3". Такой матрицей снабжено огромное кол-во компакт камер. Для примера я взял популярные на данный момент цифрокомпакты от Canon, а теперь посмотрите на физический размер их матриц и на кол-во "впиханных" в них мегапикселей.... Есть над чем поразмыслить?

 

СANON Digital IXUS 100 IS

Размер матрицы - 1/2,3"

Число Мпикселей - 12,1

 

 

СANON Digital IXUS 990 IS

Размер матрицы - 1/2,3"

Число Мпикселей - 12,1
 

СANON Digital IXUS 85 IS

Размер матрицы - 1/2,3"

Число Мпикселей - 10
 

СANON PowerShot SX1 IS

Размер матрицы - 1/2,3"

Число Мпикселей - 12,1
 

СANON PowerShot A480

Размер матрицы - 1/2,3"

Число Мпикселей - 10
 

СANON PowerShot SX200 IS

Размер матрицы - 1/2,3"

Число Мпикселей - 12
 

Olympus -SP-565 UZ

Размер матрицы - 4/3"

Число Мпикселей - 12

2) Под цифрой 2 показана матрица размером 4/3 дюйма.

В основном матрицы такого размера ставит на свои камеры компания Olympus.

Ниже представлены яркие представители семейства Olympus обладающими такими матрицами

 

Olympus - E-410

Размер матрицы - 4/3"

Число Мпикселей - 10

 

 

Olympus -E-P1

Размер матрицы - 4/3"

Число Мпикселей - 13.1

 

 

     

 

Узнайте, как правильно выбрать зеркальную фотокамеру и научиться делать отличные фотографии!

 

3) Под цифрой 3 показана матрица формата

APS-C, матрицы этого размера можно встретить на всех популярных моделях цифровых зеркальных фотокамерах начального уровня (т. е. любительских) от Canon и Nikon. Давайте немного углубимся в терминологию. Наверняка вы не раз встречали аббривеатуру DSLR (в интернет или бумажных обзорах по зеркальным фотокамерам). DSLR - (Digital single-lens reflex camera), что означает - Цифровая однообъективная зеркальная камера (однообективная - вовсе не означает, что камера может использует всего один объектив, а означает это что камера не может использовать более одного объектива одновременно; т.е за раз более одного объектива не нацепить)

 

Canon - EOS 1000D

Формат матрицы - APS-C

Размер матрицы - 22,2 x 14,8 мм

Число Мегапикселей - 10,1

 

 

Canon - EOS 500D

Формат матрицы - APS-C

Размер матрицы - 22,3 x 14,9 мм

Число Мегапикселей - 15
 

Canon - EOS 50D

Формат матрицы - APS-C

Размер матрицы - 22,3 x 14,9 мм

Число Мегапикселей - 15,1
 

Nikon - D60

Формат матрицы - APS-C

Размер матрицы - 23,6x15,8 мм

Число Мегапикселей - 10,1
 

Nikon - D5000

Формат матрицы - APS-C

Размер матрицы - 23,6x15,8 мм

Число Мегапикселей - 12,9
 

Sony - A700P

Формат матрицы - APS-C

Размер матрицы - 23,5x15,6 мм

Число Мегапикселей - 12,2
 

Sony - A350K

Формат матрицы - APS-C

Размер матрицы - 23,5 x 15,7 мм

Число Мегапикселей - 14,2
 

Pentax K-x

Формат матрицы - APS-C

Размер матрицы - 23,6 х 15,8 мм

Число Мегапикселей - 12,4
 

Pentax K7

Формат матрицы - APS-C

Размер матрицы - 23,4 х 15,6 мм

Число Мегапикселей - 14,6

Если вы внимательно рассмотрели таблицу, то у вас наверняка появились вопросы: почему формат один (APS-C), а размеры в миллиметрах разные, да и что это вообще за формат? Отвечаю: размеры данного формата могут варьироваться от 20. 7?13.8 мм до 25,1?16,7 мм. APS-C - Advanced Photo System type-C, что означает Усовершенственная фотосистема классического типа.

 

4) И наконец перейдем к цифре 4. Эта матрица имеет размер 36х24 мм, и равняется по размеру с кадром 35 мм пленки, да, да той пленки на которую вы когда то снимали своими мыльницами от Kodak или Minolta. Матрицу такого размера имеют профессиональные DSLR камеры (это я вас потихоньку приучаю вас привыкать к аббревиатурам), их еще называют полнокадровые или фул фрейм (от full frame) матрицы. Давайте посмотрим на некоторых "монстров", которые имеют их.

 

Canon - EOS 5D

Размер матрицы - 36 x 24 мм

Число Мегапикселей - 12,8

 

 

Canon - EOS 5D Mark II

Размер матрицы - 36 x 24 мм

Число Мегапикселей - 21,1
 

Canon - EOS-1Ds Mark III

Размер матрицы - 36 x 24 мм

Число Мегапикселей - 21,1
 

Nikon - D700

Размер матрицы - 36 x 24 мм

Число Мегапикселей - 12,1
 

Nikon - D3X

Размер матрицы - 36 x 24 мм

Число Мегапикселей - 24,5
 

Sony - A900

Размер матрицы - 36 x 24 мм

Число Мегапикселей - 24,6

 

Выводы: Увеличение количества пикселей на матрицах маленького размера происходит за счет уменьшения размера этого самого пикселя. А это черевато возникновением таких проблем как "шумы". Если сравнить матрицы фотокамер СANON Digital IXUS 990 IS и скажем Nikon - D700, то вы уведите, что число мегапикселей у них равно, но вот если сравнить размеры их матриц в миллиметрах...., то сразу видно, кто кому даст фору, так что уважаемые читатели не ведитесь на количество пикселей при покупке фотоаппарата, приглядитесь к размеру матрицы и качеству объектива.

Количество пикселей VS размер матрицы

Дата публикации: 07.12.2016 05:31

Фото видео студия "Бекар" - рекламная фото и видео съёмка!

 Существует мнение, что количество пикселей — основная качественная характеристика фото или видео камеры. В какой-то степени это так. Чем больше пикселей расположено на сенсоре, тем больше деталей изображения сенсор способен передать. При этом не стоит забывать и о размере самого сенсора. Основное отличие дорогой профессиональной фото или видео камеры от своих компактных собратьев в том, что в профессиональной фото видео технике сенсор имеет заметно большую площадь. Это означает, что если даже у двух камер будет одинаковое количество пикселей, площадь самого пикселя в профессиональной камере будет больше.

  Как это влияет на качество фото или видео изображения? Во-первых, светосигнал у пикселя большего размера сильнее, что существенно влияет на соотношение сигнал-шум (SNR). В свою очередь чем больше сигнал и меньше шум, тем более гладкое и детальное получается изображение. Во-вторых, градация света и тени между абсолютно чёрным и белым (динамический диапазон), которую камера способна передать, возрастает с увеличением размера пикселя. Чем больше динамический диапазон, тем больше полутонов способна передать камера.

 Вывод: на качество фотографии или видео в первую очередь влияет не количество пикселей, расположенных на сенсоре, а размер самого сенсора. Чем больше размер матрицы приближен к стандартному размеру кадра, тем ближе значение кроп-фактора будет приближено к 1 (единице), что в свою очередь позволит фиксировать фото или видео камере полное изображение, а не его часть.

Наши работы

Статьи по теме:

Ритм и правило диагоналей в композиции кадра

Виды съёмочных планов и их практическое применение

Основные элементы композиции кадра и композиционные конструкции

Композиция кадра и правило третей

Виды освещения в фото и видео съёмке и световые схемы

Точка съёмки и ракурс как выразительные средства композиции

Композиционное равновесие

Монтажные соединения в видеосъёмке

Наглядное позирование

Основы позирования

 Тень - незаменимый элемент композиции кадра

Перспектива изображения как способ формирования композиции кадра

Таймлапс - определение и особенности

Панорама - творческий приём в фотографии и кинематографе

© Студия Бекар. Все права защищены.

Любое использование материалов допускается только с указанием активной ссылки на источник.

Размер матрицы имеет значение.

Одним из самых важных и основных параметров любой фототехники являетсявеличина светочувствительного сенсора фотоаппарата. И речь здесь идет не о мегапикселях, а о реальной физической площади светочувствительного элемента.

Что такое кроп фактор

Раньше большинство фотографов снимали на пленочные фотоаппараты, которые использовали так называемую 35мм пленку (стандарт пленки с далеких 1930 годов). То были довольно давние времена, а где-то начиная с 2000 года очень популярными стали цифрозеркальные фотоаппараты (ЦЗК), принцип работы которых остался такой же, как и в пленочных камерах, но вместо пленки ЦЗК начали использовать электронную светочувствительную матрицу, которая и формирует изображение.

Вот только цена на изготовление такой матрицы в сотни раз дороже обычной пленки. В связи с огромной ценой на изготовления аналога 35мм пленки и общей сложностью изготовления огромной матрицы с миллионами транзисторов, ряд производителей начали выпускать камеры с кропнутой матрицей. Понятие ‘кропнутая матрица’ означает, что речь идет о матрицы меньшего размера за стандартный размер 35мм пленки.

Кроп-фактор (Crop – от английского «резать») — это показатель для кропнутых матриц, он измеряет соотношения диагонали стандартного кадра 35мм пленки к диагонали кропнутой матрицы. Самые популярные кроп факторы среди ЦЗК, это K=1.3, 1.5, 1.6, 2.0. Например, К=1.6 означает, что диагональ матрицы камеры в 1.6 раза меньше за диагональ полнокадровой матрицы или за диагональ 35мм пленки.

На самом деле не все ЦЗК оснащены кропнутой матрицей, сейчас существует очень много камер, у которых размер матрицы равный размеру35мм пленки, а K=1.0. Фотоаппараты, у которых имеется матрица размером с классическую 35мм пленку, называются полнокадровыми цифрозеркальными камерами.

Кропнутые камеры обычно являются APS-C камерами с K=1. 5-1.6, или APS-Hкамерами с K=1.3. Полнокадровые камеры называют Full Frame, или APS камерами. Для примера, кропнутые камеры APS-C Nikon именуют Nikon DX, а полнокадровые APS имеют название Nikon FX.

DX (кропнутая камера, APS-C типа, К=1.5) имеет матрицу с размерами приблизительно 23.6 на 15.8 мм, площадь такой матрицы буде равна 372,88 кв.мм.

FX (полнокадровая камера, APS типа, К=1.0) имеет матрицу с размерами приблизительно 36 на 23.9 мм, площадь такой матрицы буде равна 860,4 кв.мм

Теперь поделим площади матриц и получим, что DX матрица меньше полнокадровой матрицы в 2,25 раза. Чтобы быстро посчитать реальную разницу в физических размерах полнокадровой и кропнутой камеры, достаточно возвести в квадрат кроп фактор. Так, DX камеры используют кроп фактор K=1.5, получим, что площади у DX и FX камер разнятся на1.5*1.5=2.25 раза.

На что влияет размер матрицы?

Уровень шума при использовании на высоких значениях ISO. Чем больше матрица, тем меньше паразитных шумов она дает – достаточно сравнить два снимка при одинаковом ISO с двух камер DX и FX формата. Обычно полнокадровые камеры имеют намного большие пределы максимального значения ISO.Размер матрицы влияет на управление ГРИП – глубину резко изображаемого пространства. Чем больше матрица – тем меньше ГРИП (в сравнении для одного и того же объектива с разными матрицами, но одинаковой компоновкой кадра) и тем проще отделить задний фон от предмета в зоне резкости. Это непосредственно влияет на интенсивность боке. И если у Вас обычный цифровой компакт с маленькой матрицей, то даже с светосильным объективом не получится добиться хорошего размытия заднего фона.В общем случае размер матрицы влияет на цветопередачу, тоновые поправки иДД (Динамический диапазон).Размер матрицы влияет на типы объективов, которые можно использовать с фотокамерой. Это очень важно: объективы от кропнутых матриц нельзя или крайне нежелательно использовать для полнокадровых камер. А наоборот можно, только при этом еще нужно учитывать фактор, о котором поговорим ниже.

Если мы установим стандартный (для примера) объектив с фокусным расстоянием в50мм на кропнутую камеру и посмотрим в видоискатель, то увидим, что угол обзора стал уже, нежели с тем же объективом на полнокадровой камере. Не волнуйтесь, с объективом все в порядке, просто из-за того, что матрица кропнутой камеры меньше, она «вырезает» только центральную область кадра, как показано на примере ниже.

Разница между кропнутой и полнокадровой камерой. Первый снимок сделан на полнокадровую камеру и объектив 50мм, второй снимок сделан на кропнутую камеру и тот же объектив. Угол обзора на кропнутой камере стал меньше.

При этом у многих людей складывается мнение, что меняется фокусное расстояниеобъектива – но это просто иллюзия. На самом деле меняется угол обзора, который человек наблюдает в видоискателе, фокусное расстояние объектива не изменяется. Фокусное расстояние — это физическая величина объектива и она будет оставаться такой же на любой камере. Но из-за такой иллюзии удобно говорить, что на кропнутой камере видимая картинка подобна объективу в 75мм (50мм*1,5=75мм) при использовании на полнокадровой матрице. То есть, если взять два штатива и две камеры – одну полнокадровую, другую кропнутую и на полнокадровую прикрутить объектив с фокусным расстоянием 75мм, а на кропнутую с фокусным расстоянием в 50мм – то в конечном итоге мы увидим идентичную картинку, так как углы обзора у них будут одинаковые. Пересчитанное фокусное расстояниеназывают Эффективным Фокусным Расстоянием, сокращенно ЭФР. ЭФР пересчитывается даже для кропнутых объективов, таких как Nikon DX и Canon EF-S.

Снимок на полнокадровую камеру в полнокадровом режиме

И пример того же снимка, снятого с той же дистанции, без изменения настроек, но только в кропнутом режиме:

Снимок на полнокадровую камеру в DX режиме. Видна разница в угле обзора. DX режим, или DX камера как будто вырезает с оригинального изображения, которое дает объектив, только центральную область.

Фактически, при использовании объективов от Фул фрейм камер на кропнутых камерах мы получаем некие весомые преимущества:

Уменьшается угол обзора, делая из стандартного объектива – телевик, а с телевика – супер телевик. Так используя телевик в 300мм мы получим угол обзора такой же как и в 450мм объектива на 35мм пленку. Это довольно отличная возможность за не большие деньги купить дешевый зум-телевик и в силу кроп-фактора получать сильное приближение. В силу того, что полнокадровые объективы работают только центральной областью на кропнутых камерах, можно избавиться от таких дефектов картинки как виньетирование, падение разрешающей способности по краям кадра, дисторсии. В центральной области кадра качество изображения максимальное.

Также, используя объективы от кропнутых матриц мы получаем удешевление объективов. Хотя тут есть свои минусы. Объективам от кропнутых камер нужно крыть меньший участок светочувствительного элемента, а значит можно использовать меньше дорого стекла, сделать меньший вес и т.д. Хотя, покупая объективы для кропнутых матриц и при переходе на полный кадр придется дополнительно покупать новые объективы для полного кадра. Советую ознакомится со смежной статьей —различия объективов Nikon, и — Особенности кропнутых камер и объективов

Выводы:

Кропнутые камеры (кропнутые матрицы) — это просто матрицы меньшего размера, и для того, чтобы понять величину уменьшения матрицы используют понятие кроп фактора. Кроп фактор удобно использовать для пересчета эфективного фокусного расстояния полнокадровых объективов при их использовании на кропнутых камерах. Чтобы пересчитать фокусное расстояние объектива на кропнутой камере достаточно умножить его на кроп фактор.

 

Зависит ли качество изображения от количества мегапикселей? Выбираем цифровую камеру

Чем больше мегапикселей, тем лучше? Вовсе нет! Качество изображения напрямую зависит от размера матрицы, но может меняться в зависимости от многих факторов.

Как качество изображения зависит от матрицы?

Матрица цифровой камеры — это плата, на которой расположены фотодиоды. Количество этих диодов зависит от указанных мегапикселей. Таким образом, если вы покупаете камеру с разрешением 20 МП, на матрице будет 20 миллионов фотодиодов. К чему это ведет:

Чем больше диодов на сенсоре, тем больше света улавливает камера. Это означает, что чем больше мегапикселей матрица, тем детальнее будут ваши снимки.

Но размер каждого фотодиода зависит от размера матрицы. Если у вас камера с большим полнокадровым сенсором и разрешением 20 МП, каждый из ее фотодиодов будет больше, чем на меньшей матрице с тем же разрешением.

Чем меньше фотодиод, тем чувствительнее он реагирует на свет. Поэтому при использовании маленького сенсора с большим количеством светочувствительных элементов, как это практикуется в недорогих цифровых камерах, возникает множество дефектов изображения. Например, в темной части снимка возникнет так называемый шум. Если у вас камера с тем же количеством мегапикселей, но с большой матрицей, диоды будут больше и смогут правильнее обрабатывать световую информацию.

Даже если у камеры большая матрица, но при этом очень высокое разрешение, фотодиоды опять же будут меньше, что приведет к тем же дефектам изображения, какие характерны для камер с небольшой матрицей.

Как выбрать лучшую камеру? Всё дело в правильном сочетании матрицы и разрешения

Чтобы создавать фотографии с минимумом дефектов изображения и хорошей детализацией, необходимо найти компромисс между размером матрицы и разрешением.

Системная камера с сенсором APS-C

Как правило, для повседневной съемки не требуется разрешение выше 10-12 мегапикселей. Более высокое разрешение приводит только к большему количеству ошибок изображения, что безнадежно портит снимок. Примером камеры с этой проблемой является Canon IXUS 170.

 

Кроме того, матрицы очень дорогие, поэтому производители предпочитают использовать сенсоры меньшего размера. Стандартные обозначения таких сенсоров: Micro-Four-Thirds (Микро 4:3) — для самых маленьких, APS-C — для матриц среднего размера и полнокадровые матрицы.

Если вы ищете компромиссный вариант, выбирайте камеру с матрицей APS-C и разрешением от 10 до 20 МП. По рекламным причинам сейчас выпускают не так много камер с разрешением ниже 20 мегапикселей, но они все же есть, например Sony Alpha 5000.

В конечном счете, выбор сенсора зависит от ваших потребностей. Если вы установите камеру в фиксированное положение и будете снимать с помощью дистанционного спуска затвора, то это поможет свести к минимуму ошибки изображения даже при съемке фотоаппаратом с небольшой матрицей и большим разрешением.

Читайте также:

Как зависит глубина резкости от размера матрицы

Для того, чтобы размыть фон на фотографии, нужно добиться маленькой глубины резкости. В любом учебнике вы найдёте три основных фактора, которые влияют на глубину резкости: диафрагма, фокусное расстояние объектива и дистанция фокусировки.

Вот так, например, диафрагма влияет на глубину резкости:

Но есть ещё один фактор, не такой очевидный.

Современные фотолюбители часто спорят о том, как зависит глубина резкости от размера сенсора фотоаппарата.

Это действительно очень сложный и запутанный вопрос, который не имеет однозначного ответа. И всё потому, что существует несколько точек зрения, и почти все они по-своему правильные.

Мы не смогли обойти эту тему стороной, поэтому собрали основные точки зрения, снабдили их примерами и записали этот видеоролик:

Видео, как обычно, короткое и ёмкое. Но если у вас нет возможности его сейчас посмотреть, можете прочитать статью ниже.

Итак, хороший способ что-то объяснить — это привести наглядный пример. Представим, что этот круг — изображение, которое создаёт объектив:

Мы будем подставлять под этот круг сенсоры разных размеров, как будто надеваем один и тот же объектив на разные фотоаппараты.

6х6 — самый большой сенсор, который смог поместиться в наш круг. Это плёночный средний формат. Он квадратный, поэтому смотрится немного необычно.

44х33 — это современный цифровой средний формат.

35 mm — в плёночную эпоху был самым распространённым, а теперь это формат цифровых полнокадровых камер продвинутого уровня.

APS — широко распространённый современный цифровой формат доступного ценового сегмента (так называемый кроп).

Хорошо видно, как постепенно фотография теряет большое количество деталей, которые обрезаются со всех сторон границами кадра. И в конце концов, маленькая APS матрица фиксирует только скучную центральную часть.

Теперь сравним самый большой кадр — 6×6 с самым маленьким — APS, чтобы понять, где глубина резкости больше, а где меньше.

 

И тут мы сталкиваемся с тремя разными точками зрения, которые вызывают так много споров вокруг этой темы.

1. ГРИП одинаковая

1) Сторонники первой точки зрения утверждают, что по сути ничего не поменялось, и глубина резкости на обоих снимках одинаковая. Ведь рисунок объектива остался прежним, мы просто взяли и вырезали кусок из этого рисунка.

2. Чем меньше матрица, тем меньше глубина резкости

Вторая точка зрения — техническая и лежит в основе расчётов, которые используют калькуляторы глубины резкости (например, этот). Чтобы соответствовать правилам расчёта, правое изображение нужно растянуть до размеров левого.

А чем больше мы растягиваем любое изображение, тем менее резким оно становится. Сравните эти два участка кадра. Правый явно более размытый.

Вместе с уменьшением общей резкости уменьшается и глубина резкости. Вот ещё пример с линейкой, который мы сделали одним объективом, но на разные камеры:

Левый снимок сделан на камеру Canon EOS 6D (35 mm), а правый на Canon EOS 550D (APS). Объектив одинаковый.

То есть, любой приличный калькулятор вам подтвердит, что чем меньше матрица, тем меньше глубина резкости и тем больше размывается фон.

Этот факт может нам показаться довольно странным, ведь мы знаем, как сложно размыть фон, например, снимая на крошечную камеру смартфона. Поэтому есть третья точка зрения, которая способна запутать вас ещё больше.

Большой матрица лучше размоет фон

Третья точка зрения — практическая. На практике нет смысла сравнивать эти два кадра, потому-что они получились слишком разными по крупности плана.

Добиться одинаковой крупности можно, если надеть на камеру с большей матрицей более длиннофокусный объектив. А мы знаем, что чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше глубина резкости.

В итоге получается, что на большой матрице фон размоется лучше. Хотя, это размытие происходит не благодаря размеру матрицы, а благодаря длиннофокусному объективу. Это важное замечание, но на него, обычно, закрывают глаза. И именно поэтому, чаще всего, происходит непонимание и путаница.

Давайте теперь ответим на вопрос, который мы задавали в самом начале.

Можно ли красиво размыть фон, снимая на маленькую матрицу?

Можно. Ведь, как мы убедились, сама по себе маленькая матрица даже лучше размывает фон, чем большая.

Такой будет фотография, если мы подставим под наш круг матрицу фотокамеры смартфона iPhone SE.

Но только увидеть всю красоту этого размытия вряд ли получится. Его слишком мало помещается в кадр. Маленькая матрица вынуждает производителей использовать более короткофокусные объективы, а вот они-то как раз плохо размывают фон. Например, на камере смартфона iPhone SE фокусное расстояние объектива всего 4 мм.

Минимальная глубина резкости, которой получилось добиться, снимая на Fujifilm X-T1 и на камеру смартфона iPhone SE.

Конечно, таким объективом размыть фон будет сложно, даже снимая на диафрагму f2.2.

Так что, если хотите получить красивое боке, всё таки лучше использовать сенсор побольше. Но не забывайте и про остальные факторы, которые тоже влияют на глубину резкости.

Ну и напоследок, если у вас нет возможности приобрести дорогостоящую камеру большого формата, существует способ искусственно увеличить размер сенсора.

Нужно последовательно внахлёст сделать несколько кадров с одинаковыми настройками, а потом склеить их в большую панораму.

Склейка панорамы — способ искусственно увеличить размер сенсора.

Данный метод мы описывали в этом видео:

У нас вообще много интересного и оригинального материала на фотографическую тему, так что подписывайтесь на нас в социальных сетях.

Напоминаем, что у нас ещё есть отличный авторский Телеграм канал без рекламы и взаимопиара — t.me/koldunovs. Там у нас есть чат фотографов, в котором можно общаться и обсуждать новые материалы.

Если вам нравится то, что мы делаем, пожалуйста, поддержите наши начинания. У нас много разных интересных идей, которые с вашей помощью реализовать будет намного проще.

Размер сенсора цифровой камеры: влияние на фотографию

Данная глава посвящена вопросу: как размер сенсора цифровой камеры влияет на различные типы фотографии? Выбор размера сенсора аналогичен выбору между плёночными камерами 35 мм, среднего и большого формата — с некоторыми существенными отличиями, присущими цифровым технологиям. Эта тема порождает множество недоразумений, поскольку размеры сенсоров существенно варьируются, и плюс к тому есть много параметров выбора, включая глубину резкости, визуальный шум, дифракцию, стоимость и размер/вес.

Я написал эту статью после того, как провёл собственное исследование, которое имело целью выяснить, является ли Canon EOS 5D в действительности шагом вверх по сравнению с 20D для моих целей. Основные понятия, обсуждаемые в этой статье, можно найти в главе, посвящённой сенсорам цифровых камер.

Обзор размеров сенсоров

Существует множество сенсоров разного размера, в зависимости от их использования, ценовой категории и требуемой портативности. Относительные размеры для многих из них показаны ниже:

Canon 1Ds/1DsMkII/5D и Kodak DCS 14n являются наиболее распространёнными полнокадровыми сенсорами. Такие камеры Canon, как 300D/350D/10D/20D, все используют кроп-фактор 1.6, тогда как в камерах Nikon, таких как D70(s)/D100 используется кроп-фактор 1.5. В диаграмме отсутствует кроп-фактор 1.3, который используется в серии 1D камер Canon.

Камеры телефонов и другие компактные камеры используют сенсоры в диапазоне от ~1/4" до 2/3". Olympus, Fuji и Kodak объединились для создания стандарта 4/3, который имеет кроп-фактор 2 относительно плёнки 35 мм. Существуют сенсоры среднего формата и даже больше, однако они намного менее распространены и в настоящее время невозможно дороги, в связи с чем мы не рассматриваем их здесь, хотя к ним применимы те же принципы.

Кроп-фактор и множитель фокусного расстояния

Кроп-фактором называют отношение диагонали полного кадра (35 мм) к диагонали сенсора. Называют его так, поскольку при использовании 35 мм объектива сенсор по сути обрезает края изображения (в связи со своим уменьшенным размером).

Угол зрения полного кадра 35 мм

На первый взгляд можно предположить, что потеря информации об изображении никогда не будет уместна, но в действительности в ней есть свои преимущества. Практически все объективы наиболее резки в центральной части, и по мере приближения к краю деградация качества нарастает. Это означает, что урезанный сенсор по сути теряет части изображения худшего качества, что может оказаться весьма полезным при использовании объективов низкого качества (поскольку у них граничное качество, как правило, наихудшее).

Полный снимок Центральный фрагмент Угловой фрагмент

С другой стороны это означает, что используется намного больший объектив, чем эт ов действительности необходимо — что становится особенно заметно, если камеру приходится носить долгое время (см. ниже). В идеале следовало бы использовать практически всё изображение, передаваемое объективом, и объектив должен быть при этом достаточно высокого качества, чтобы изменения резкости от центра к краям были пренебрежимо малы.

Вдобавок, оптическое качество широкоугольных объективов редко настолько же велико, как у объективов с большими фокусными расстояниями. Поскольку обрезанный сенсор вынужден использовать более широкоугольные объективы для получения того угла обзора, который возможен для сенсора большего размера, это ухудшает качество. Кроме того, сенсоры меньшего размера больше используют центральное поле зрения объектива, так что пределы его разрешающей способности станут более заметны для объективов худшего качества.

Аналогично, множитель фокусного расстояния относит фокусное расстояние объектива, используемого с сенсором меньшего формата, к фокусному расстоянию объектива с таким же углом зрения на 35 мм, и он равен кроп-фактору. Это означает, что объектив 50 мм, используемый с сенсором, кроп-фактор которого равен 1. 6, обеспечит тот же угол зрения,что и объектив 1.6 x 50 = 80 мм для полно кадрового сенсора 35 мм.

Учтите, что каждый из этих терминов может несколько дезориентировать. Фокусное расстояние объектива в действительности не меняется при использовании его с сенсором другого размера — изменяется исключительно угол зрения. Объектив 50 мм всегда будет объективом 50 мм, вне зависимости от типа сенсора. В то же время «кроп-фактор» может быть неподходящим термином для описания малых сенсоров, поскольку обрезание изображения далеко не всегда имеет место (если используются объективы, разработанные для данного сенсора).

Размер и вес объектива

Меньшие сенсоры требуют более лёгких объективов (для эквивалентного угла зрения, диапазона зума, качества сборки и диапазона диафрагм). Это отличие может быть критично для съёмок дикой природы, в походах и поездках, поскольку в них зачастую требуется использовать более тяжёлые объективы или носить оборудование длительные периоды времени. Следующий график иллюстрирует этот тренд на примере выбора типичных телеобъективов Canon для съёмок спорта и дикой природы:

Подразумевается, что если требуется достичь на 35 мм камере того же приближения, которое достигается объективом 200 мм f/2.8 на камере с кроп-фактором 1.5 (то есть, использовать объектив 300 мм f/2.8), придётся носить в 3.5 раза больший вес! Это если не принимать в расчёт разницу в размерах между ними, которая может быть важна, если не хочется привлекать внимание публики. Вдобавок, более тяжёлые объективы обычно значительно дороже стоят.

В зеркальных камерах увеличение размера сенсора означает заодно увеличение размера и прозрачности картинки в видоискателе, что может быть особенно полезно при ручной фокусировке. Однако, такая конструкция также будет тяжелее и стоить больше, поскольку требует большего размера пентапризмы (или пентазеркала), чтобы передать свет от объектива к видоискателю и далее на сетчатку вашего глаза.

Требования к глубине резкости

При увеличении размера сенсора глубина резкости при заданной диафрагме уменьшится (для предмета съёмки тех же размеров и на том же расстоянии). Происходит это потому, что сенсор большего размера для заполнения кадра потребует либо приблизиться к предмету съёмки, либо использовать большее фокусное расстояние. Сокращение дистанции фокусировки означает сокращение глубины резкости, для компенсации которого потребуется увеличить число диафрагмы (закрыть её сильнее). Следующий калькулятор определяет необходимые диафрагму и фокусное расстояние для сохранения глубины резкости (при неизменной перспективе).

Эквиваленты ГРИП
Сенсор №1 цифровая зеркальная, кроп-фактор 1.6цифровая компактная, сенсор 1/3"цифровая компактная, сенсор 1/2"цифровая компактная, сенсор 1/1.8"цифровая компактная, сенсор 2/3"цифровая зеркальная, сенсор 4/3"цифровая зеркальная, кроп-фактор 1.5APSцифровая зеркальная, кроп-фактор 1.335 мм6x4.5 см 6x6 см6x7 см5x4 дюйма10x8 дюймов
Выбранная диафрагма F 1.2F 1.4F 1.8F 2F 2.8F 4F 5. 6 F 8F 11F 16F 22F 32F 64
Фокусное расстояние мм
Сенсор №2 цифровая зеркальная, кроп-фактор 1.6цифровая компактная, сенсор 1/3"цифровая компактная, сенсор 1/2"цифровая компактная, сенсор 1/1.8"цифровая компактная, сенсор 2/3"цифровая зеркальная, сенсор 4/3"цифровая зеркальная, кроп-фактор 1.5APSцифровая зеркальная, кроп-фактор 1.335 мм6x4.5 см 6x6 см6x7 см5x4 дюйма10x8 дюймов
Фокусное расстояние (та же перспектива)
Требуемая диафрагма

В качестве примера расчёта, если захотеть воспроизвести ту же перспективу и глубину резкости на полнокадровом сенсоре, которые были получены при помощи объектива 10 мм при диафрагме f/11 на камере с кроп-фактором 1.6, понадобилось бы использовать объектив 16 мм и диафрагму порядка f/18. Иначе, если использовать объектив 50 мм f/1.4 на полнокадровом сенсоре, полученная глубина резкости была бы настолько мала, что на камере с кроп-фактором 1. 6 для этого потребовалась бы диафрагма 0.9 — для потребительских объективов недостижимая!

 

Малая глубина резкости может быть желательна для портретов, поскольку она улучшает размытие фона, тогда как большая глубина резкости желательна для пейзажно-ландшафтной съёмки. Вот почему компактные камеры бьются за получение хорошего размытия фона на портретах, тогда как камеры большого формата бьются за требуемую глубину резкости пейзажей.

Примите во внимание, что вышеприведенный калькулятор предполагает, что у вас есть объектив для второго сенсора, который может воспроизвести угол зрения первого. Если вы используете один и тот же объектив, требования по диафрагме сохранятся, но вам потребуется приблизиться к объекту (или отдалиться от него). Однако при этом заодно изменится перспектива.

Влияние дифракции

Сенсоры большего размера могут использовать меньшие диафрагмы, прежде чем кружок рассеивания станет больше, чем кружок нерезкости (определяется печатным размером и критериями резкости). Происходит это в первую очередь потому, что большие сенсоры не требуют настолько большого увеличения зафиксированного ими изображения для получения аналогичного печатного размера. Например, если использовать (теоретически) цифровой сенсор размером 20x25 см, отпечатки размером 8x10 см вообще не потребуют увеличения, тогда как отпечаток с сенсора 35 мм потребовал бы существенного увеличения.

Следующий калькулятор может быть использован для оценки дифракционного предела резкости. Учтите, что его результаты справедливы только для визуального контроля изображения на экране в масштабе 100% — то есть, различимость дифракции в отпечатке будет также зависеть от расстояния просмотра и печатного размера. Для получения расчёта по этим параметрам используйте калькулятор, приведенный в главе о дифракционном пределе в фотографии.

Не забывайте, что усиление влияния дифракции происходит постепенно, так что диафрагмы несколько меньшие или большие полученного значения дифракционного предела не станут внезапно выглядеть лучше или хуже, соответственно. Используя Canon 20D, например, зачастую можно применять f/11 без заметных изменений резкости в фокальной плоскости, но если закрывать диафрагму сильнее, дифракция становится хорошо заметна. Далее, вышеприведенная цифра является всего лишь теоретическим пределом, в действительности значение будет также зависеть от характеристик объектива. Следующая диаграмма показывает размер диска Эйри (теоретического максимума разрешающей способности) для двух диафрагм в матрице, отображающей размер пикселя:

 
Разрешение ограничено плотностью пикселей
(требование малой ГРИП)
Разрешение ограничено диском Эйри
(требование большой ГРИП)

Важным следствием этих явлений является то, что дифракционный предел размера пикселя увеличивается для сенсоров большего размера (если требуемая глубина резкости остаётся неизменной). Именно размер пикселя определяет момент, когда размер кружка рассеивания становится ограничивающим фактором общего разрешения — но не плотность пикселей. Далее, дифракционный предел ГРИП является константой для всех размеров сенсоров. Этот фактор может быть критическим при выборе новой камеры для целевого использования, поскольку большее число пикселей необязательно обеспечит прирост разрешающей способности (для определённых требований к глубине резкости). Фактически, увеличение числа пикселей может даже повредить качеству изображения, повысив шумность и сократив динамический диапазон (в следующем разделе).

Размер пикселя: уровень шума и динамический диапазон

Сенсоры большего размера обычно имеют пиксели большего размера (хотя это не всегда так), что потенциально означает меньший визуальный шум и больший динамический диапазон. Динамический диапазон описывает диапазон оттенков цветности, которые сенсор в состоянии записать, прежде чем пиксель окажется абсолютно белым, но не ниже уровня, при котором текстура становится неотличима от фонового шума (близко к чёрному). Поскольку пиксели большего размера занимают больший объём — и, следовательно, имеют большую фотонную ёмкость — их динамический диапазон тоже как правило больше.

Примечание: ёмкости показаны без цветофильтров

Далее, более крупные пиксели получают больший поток фотонов за время заданной экспозиции (при одинаковой диафрагме), так что их светосигнал намного сильнее. Для аналогичного количества фонового шума достигается более высокое соотношение сигнал-шум — и как следствие, более гладкое фото.

 
Крупные пиксели
(часто больший сенсор)
Мелкие пиксели
(часто меньший сенсор)

Однако это не всегда так, поскольку уровень фонового шума зависит также от технологии производства сенсора и от того, насколько эффективно камера извлекает тональную информацию из каждого пикселя (не внося дополнительный шум). В остальном вышеописанная тенденция верна. Ещё один аспект, который имеет смысл учитывать, состоит в том, что даже если два сенсора имеют одинаковый видимый шум при просмотре в масштабе 100%, сенсор с большим числом пикселей выдаст более чистый финальный отпечаток. Произойдёт это потому, что на сенсоре с большим числом пикселей шум будет меньше увеличен (для заданного печатного размера), следовательно, это будет более высокочастотный шум, с более мелким зерном.

Стоимость производства цифрового сенсора

Стоимость цифрового сенсора драматически повышается по мере увеличения его площади. Это означает, что сенсор удвоенной площади будет стоить гораздо более, чем вдвое дороже, так что вы в действительности платите больше за единицу площади сенсора по мере увеличения его размера.

 
Кремниевый диск
(поделен на маленькие сенсоры)
Кремниевый диск
(поделен на большие сенсоры)

Понять это можно, взглянув на процесс производства цифровых сенсоров. Каждый сенсор вырезается из большого листа кремния, называемого подложкой, который может содержать тысячи индивидуальных чипов. Каждый лист невероятно дорог(тысячи долларов), и как следствие, чем меньше чипов можно получить из листа, тем дороже будет каждый из них. Далее, степень отбраковки (слишком много сгоревших пикселей или что-нибудь ещё) нарастает по мере прироста размера сенсора, то есть процент пригодных к использованию сенсоров (выход с листа) падает. Считая эти факторы (количество чипов с листа и доход) самыми важными, считаем стоимость возрастающей пропорционально квадрату площади сенсора (сенсор двойного размера будет стоить вчетверо дороже). В действительности отношение размера к стоимости имеет более сложную форму, но квадратичный расчёт поможет вам оценить, насколько быстро растёт стоимость.

Это не значит, что сенсоры определённого размера всегда будут невозможно дороги; их стоимость может однажды упасть, но относительная стоимость большого сенсора всегда будет намного больше (за единицу площади) по сравнению с некоторым меньшим размером.

Прочие соображения

Некоторые объективы доступны только для определённых размеров сенсоров (в противном случае могут не работать), что тоже может оказаться соображением, если они нужны для вашего стиля фотографии. Одним из примечательных типов объективов является сдвиго-поворотный (tilt/shift), который можно применять для увеличения (или уменьшения) видимой глубины резкости посредством поворота или управления перспективой с помощью сдвига для снижения (или исключения) завала вертикали, вызванного отклонением камеры от линии горизонта (полезно при съёмке архитектуры).

Итоги: общая детальность изображения и взаимоисключающие факторы

Глубина резкости для сенсоров больших форматов намного меньше, однако они также позволяют закрыть диафрагму намного сильнее, прежде чем дифракционный предел будет достигнут (для выбранного печатного размера и критериев резкости). Так у какого же из вариантов есть потенциал сделать наиболее детальный снимок? Большие сенсоры (и соответствующие большие количества пикселей) без сомнения создают более детальные изображения, если вы можете позволить себе пожертвовать глубиной резкости. С другой стороны, если вы хотите сохранить определённую глубину резкости, большие размеры сенсоров необязательно имеют преимущество в разрешающей способности. Далее, дифракционный предел глубины резкости одинаков для всех размеров сенсоров. Другими словами, если требуется использовать предельно закрытую диафрагму до проявления эффекта дифракции, все размеры сенсоров создадут одинаковую глубину резкости — несмотря на то, что дифракционный предел числа диафрагмы будет различным.

Техническое примечание: подразумевается, что размер пикселя сравним с размером дифракционного кружка рассеивания (диска Эйри) для каждого из сенсоров, и что используются объективы сравнимого качества. Более того, поворотные объективы гораздо больше распространены для камер больших форматов — позволяя изменить угол фокальной плоскости и, как следствие, увеличить видимую глубину резкости.

Ещё одно важное следствие таково: если решающим параметром оказывается глубина резкости, требуемая длительность экспозиции увеличивается вместе с размером сенсора при одинаковой чувствительности ISO. Этот фактор, пожалуй, максимально влияет на макросъёмку и ночную фотографию, поскольку для каждой из них может потребоваться большая глубина резкости и разумная длительность экспозиции. Заметьте, что если снимок может быть сделан с рук на меньшем формате, необязательно то же самое можно снять с рук на большем.

С другой стороны, длительности выдержки необязательно вырастут настолько сильно, как может показаться на первый взгляд, поскольку большие сенсоры обычно меньше шумят (и, соответственно, могут позволить использовать большую чувствительность ISO с сохранением аналогичного уровня визуального шума).

В идеале, уровень визуального шума (на данном печатном размере) обычно падает при увеличении размера сенсора цифровой камеры (вне зависимости от размера пикселя).

Вне зависимости от размера пикселя, большие сенсоры неизбежно имеют большую площадь светосборника. Теоретически сенсор большого размера с маленькими пикселями по-прежнему будет показывать меньше визуального шума (для выбранного печатного размера), чем меньший сенсор с большими пикселями (и значительно меньшим числом пикселей, как следствие), поскольку шум камеры с высокой разрешающей способностью подвергается меньшему увеличению, даже если при просмотре в масштабе 100% на экране компьютера снимок выглядит более зашумленным. Иначе, можно усреднить смежные пиксели сенсора с большим числом пикселей (тем самым уменьшив случайный шум), достигнув при этом разрешения сенсора с меньшим числом пикселей. Именно поэтому изображения, уменьшенные для публикации на сайтах и мелкоразмерных отпечатков, выглядят настолько бесшумно.

Технические примечания: все эти утверждения предполагают, что разница в эффективности микролинз и межпиксельном расстоянии для различных размеров сенсоров несущественна. Если межпиксельное расстояние остаётся неизменным (в силу наличия цепей считывания и прочей схемотехники чипа), более высокая плотность пикселей означает уменьшение площади светосборника, если микролинзы не смогут компенсировать эти потери. Вдобавок, здесь игнорируется влияние структурного и линейчатого шума, который может значительно отличаться между моделями камер и схемотехникой считывания сенсора.

В целом: сенсоры больших размеров обычно предоставляют больше контроля и художественной гибкости, но за счёт увеличения размера и веса объективов, а также общей стоимости. Такая гибкость позволяет использовать меньшую глубину резкости, чем это возможно для меньшего сенсора (если это требуется), и при этом позволяет достичь сравнимой глубины резкости при использовании меньшего отверстия диафрагмы и более высокой чувствительности ISO (или штатива).

Влияние размера матрицы на качество изображения КТ легкого сверхвысокого разрешения: сравнение 512 × 512, 1024 × 1024 и 2048 × 2048

Обоснование и цели

Это исследование было направлено на оценку влияния матрицы размер от пространственного разрешения и качества изображения компьютерной томографии сверхвысокого разрешения (U-HRCT).

Материалы и методы

Щелевые фантомы и 11 трупных легких сканировали на U-HRCT. Щелевое фантомное сканирование было реконструировано с использованием поля зрения 20 мм с размером матрицы 1024 и 320 мм с размером матрицы 512, 1024 и 2048.Сканы трупного легкого были реконструированы с использованием размеров матрицы 512, 1024 и 2048. Три наблюдателя субъективно оценили изображения по трехбалльной шкале (1 = худшее, 3 = лучшее) с точки зрения общего качества изображения, шума, артефактов в виде штрихов, сосудов, бронхов и результатов изображения. Средний балл трех наблюдателей оценивался с помощью знакового рангового теста Вилкоксона с поправкой Бонферрони. Шум измеряли количественно и оценивали с помощью теста Тьюки. Значение P <0,05 считалось значимым.

Результаты

Максимальное пространственное разрешение 0,14 мм; среди изображений с полем обзора 320 мм матрица 2048 имела самое высокое разрешение и была значительно лучше, чем матрица 1024 с точки зрения общего качества, твердого узелка, непрозрачности матового стекла, эмфиземы, внутрилобулярной ретикуляции, сот и прозрачности сосудов ( P <0,05). Матрицы 2048 и 1024 работали значительно лучше, чем матрица 512 ( P <0,001), за исключением шума и артефактов в виде полос.Визуальный и количественный шум значительно уменьшился в порядке 512, 1024 и 2048 ( P <0,001).

Заключение

При сканировании U-HRCT большой размер матрицы поддерживал пространственное разрешение и улучшал качество изображения и оценку заболеваний легких, несмотря на увеличение шума изображения, по сравнению с размером матрицы 512.

Ключевые слова

Компьютерная томография сверхвысокого разрешения

размер матрицы

качество изображения

пространственное разрешение

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Просмотр Аннотация

© 2018 Ассоциация университетских радиологов.Опубликовано Elsevier Inc.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Качество МР-изображения


Качество изображения зависит от:

  1. Разрешение
    1. Матрица
    2. Поле зрения (FOV)
    3. Толщина ломтика
  2. Отношение сигнал / шум (SNR)
  3. Контраст
  4. Артефакты

Артефакты рассматриваются позже, а контраст зависит от параметра сканирования.


Разрешение

Разрешение - это размер отдельного пикселя (2D) или вокселя (3D). Чем меньше пиксель или воксель, тем выше разрешение. Это тесно связано с полем зрения, размером матрицы и толщиной среза, как показано в уравнении ниже.

Размер пикселя = поле зрения / матрица

Объем вокселя = (поле зрения / матрица) x толщина среза

Матрица

Размер матрицы - это количество пикселей в изображениях.Увеличение размера матрицы приведет к увеличению количества пикселей в изображении, но, поскольку они все еще находятся в том же поле зрения , они будут меньше.

Увеличение размера матрицы:
  • Увеличивает пространственное разрешение - меньшие пиксели / воксели означают лучшую детализацию
  • Уменьшает сигнал - меньше фотонов на воксел, поэтому сигнал меньше
  • Увеличивает время сканирования - необходимо получить больше вокселей (обратите внимание, что это только в направлении фазового кодирования, поскольку каждый воксел требует нового сигнала) i.е. больше вокселей означает, что необходимо создать больше сигналов.

Поле зрения

Поле зрения (FOV) определяет размер отображаемой области; большее поле зрения означает большую площадь изображения. Размер матрицы остается прежним, поэтому для заполнения большей области воксел становится больше.

Увеличение FOV:
  • Увеличивает сигнал - чем больше воксель, тем больше сигнала принимается на воксель
  • Меньшее разрешение - воксели увеличиваются
  • Увеличенная зона обзора

Толщина среза

Увеличение толщины среза:
  • Повышает сигнал
  • Уменьшает разрешение
  • Увеличивает эффект частичной громкости
  • Обеспечивает больший охват объекта
Разрыв между слоями

Промежуток между слоями - это расстояние между слоями.Он измеряется в процентах от толщины среза. В реальном мире срезы не идеальны, и сигналы образуют колоколообразную кривую. Зазор между срезами - это зазор между пиками этих кривых. Мы хотим минимизировать пространство между каждым фрагментом, чтобы разделы не пропустили. Однако, когда срезы перекрывают область перекрестных помех, возникает , что вызывает артефакты (перекрывающаяся область содержит сигнал от обоих срезов, и протоны становятся насыщенными, что приводит к отсутствию сигнала).Обычно для минимизации перекрестных помех используется зазор в 10-20%.

Увеличенный зазор между слоями:
  • Меньше перекрестных помех
  • Увеличенное покрытие - срезы расположены дальше друг от друга и, следовательно, покрывают большую площадь.

Другой способ избежать артефакта перекрестных помех - это изображение несмежных срезов (например, срезов 1, 3 и 5 в одной последовательности, а затем 2, 4 и 6).

Уже выпущен в мягкой обложке и на Kindle.
Написано радиологами для радиологов с множеством простых диаграмм, поясняющих сложные концепции.Отличный ресурс для пересмотра физики радиологии.

Примечание. Доступно не во всех регионах.


Примечание. Доступно не во всех регионах.


Отношение сигнал / шум

Отношение сигнал / шум (SNR) - полезная концепция во всех модальностях радиологии. На рентгеновских снимках, КТ и МРТ всегда присутствует фоновый шум. Чтобы получить полезное изображение, уровень сигнала от объекта, на котором изображено изображение, должен быть больше шума.Более высокий SNR означает лучшее и более полезное изображение (больше сигнала, чем шума).

Чем больше размер воксела / пикселя, тем больше сигнала на точку изображения, что улучшает SNR. Однако больший размер воксела / пикселя означает, что каждая точка изображения больше, а разрешение ниже.

Более высокое разрешение = более низкое отношение сигнал / шум (при условии, что все остальные факторы остаются равными)

Количество приобретений

Другой способ улучшить сигнал - сканировать одну и ту же область несколько раз.Это определяется количеством захватов (количество средних сигналов (NEX / NSA)). Каждое приобретение заполняет k-пространство. Мы можем повторить количество захватов, а затем усреднить сигналы для создания изображения, таким образом собирая больше сигнала на каждый отображаемый срез.

Увеличение NEX:
  • Увеличивает сигнал - однако сигнал увеличивается только на √NEX (удвоение NEX увеличивает SNR только на √2, т.е. 1,4)
  • Меньше шума
  • Меньше артефактов из-за усреднения сигнала
  • Увеличенное время сканирования - удвоение NEX удваивает время сканирования

Σ Сводка

  • Площадь пикселя = поле зрения / матрица
  • Объем вокселя = (поле зрения / матрица) x толщина среза
  • Увеличение размера матрицы:
    • Увеличивает пространственное разрешение
    • Понижает сигнал
    • Увеличивает время сканирования
  • Увеличение FOV:
    • Увеличивает сигнал
    • Низкое разрешение
    • Увеличенная зона обзора
  • Увеличение толщины среза:
    • Увеличивает сигнал
    • Уменьшает разрешение
    • Увеличивает эффект частичной громкости
    • Обеспечивает больший охват объекта
  • Увеличенный зазор между слоями:
    • Меньше перекрестных помех
    • Увеличенное покрытие
  • Увеличение NEX:
    • Увеличивает сигнал
    • Меньше шума
    • Меньше артефактов из-за усреднения сигнала
    • Увеличено время сканирования
  • Для улучшения отношения сигнал / шум:
    • Увеличьте NEX
    • Низкое разрешение
    • Более толстые ломтики
    • Больше FOV
    • Используйте поверхностные катушки
  • Для улучшения разрешения:
    • Увеличить матрицу
    • Уменьшить FOV
    • Уменьшить толщину среза
Следующая страница: MR артефакты

09-01 | Основы характеристик изображения: МРТ • Магнитно-резонансная томография | ЯМР МРТ | Основы, введение, основные принципы, факты, история

При диагностической визуализации содержимое, отображаемое на изображении, должно максимально объективно отражать суть исходной информации.Однако, как мы видели ранее, существуют ограничения: например, аппаратное и программное обеспечение МР-оборудования и, возможно, другие внешние силы влияют на содержимое изображения (рис. 09-01).


Рисунок 09-01:
Объект и «зеркальное» изображение - возбуждение, в данном случае метлой, скоро изменит элементы изображения.


09-01 Объем и элементы изображения

При компьютерной визуализации, будь то визуализация ядерной медицины, рентгеновская компьютерная томография или ангиография, или магнитно-резонансная томография, изображения состоят из элементов, называемых элементов изображения или пикселей , которые, в свою очередь, отражают содержимое объема элементы или вокселей .Рисунок 09-02 объясняет это.


Рисунок 09-02:
Воксель и пиксель.
Мы хотим изобразить человека целиком, который для этого математически разделен на объемные элементы. В каждом элементе объема сигналы усредняются и преобразуются в число, которое представляет определенный уровень на серой шкале. Эти числа используются для создания картинки, состоящей из пикселей.


В принципе, размер вокселей может составлять всего одна ячейка. В действительности, однако, размер вокселя зависит от ряда ограничивающих факторов, причем основными препятствиями являются мощность компьютера и сигнал, полученный от отдельного воксела. Поэтому, например, воксели 256 × 256 × 1 создаются из среза объекта и превращаются в пиксели. Эти элементы изображения размером 256 × 256 называются матрицей изображения .


09-02 Матрица изображения и поле зрения

Матрица изображения характеризуется количеством пикселей в направлениях x и y .Он определяется крутизной x-градиента (градиент частотного кодирования) и количеством шагов фазового кодирования в y-градиенте. Оба вместе представляют собой поле зрения (FOV), как показано на рисунке 09-03.


Рисунок 09-03:
Матрица изображения и поле зрения.
В данном случае у нас есть матрица изображения 6 × 6, то есть сетка из 6 строк и 6 столбцов с общим количеством 36 пикселей.Обычно при МРТ поле зрения составляет не менее 256 × 256. Обычно отдельные воксели и пиксели больше при визуализации тела, чем при визуализации головы.


Если поле обзора представляет собой всю головку с длиной края 25,6 см и размером матрицы 256 × 256, то один пиксель представляет 1 мм. Если поле обзора меньше (например, 12,8 см) и используется такой же размер матрицы, пространственное разрешение составляет 0,5 мм.


09-03 Пространственное разрешение и эффекты частичного объема

Как и в других методах оцифровки изображений, размер вокселя и пикселя влияет на пространственное разрешение и, следовательно, на контраст.

Все анатомические структуры в одном вокселе добавляют к его средней интенсивности сигнала в окончательном изображении. Если воксель имеет большой объем, он может содержать множество различных структур и типов тканей. В окончательном пикселе изображения они будут неразличимы. Если размер воксела может быть меньше, одним пикселем будет представлено меньше структур, и поэтому пространственное разрешение и контраст будут лучше.


Методы сбора и реконструкции данных определяют различные формы вокселей.

Изотропные реконструкции используют кубики, тогда как в анизотропных методах одна сторона длиннее двух других. Хотя они могут выглядеть одинаково в плоскости изображения, их содержимое и, следовательно, вычисленное число для представления уровня серого в пикселе могут быть разными (Рисунок 09-04).

Рисунок 09-04:
Различная толщина среза (a) может привести к изотропным или анизотропным элементам объема (b) и различной интенсивности сигнала.


Иногда размытые детали этих изображений вызваны усреднением различных структур. Это известно как эффект частичного объема . Чем меньше размер пикселя, тем лучше подавляется эффект частичного объема (Рисунок 09-05).

Однако, чем больше размер вокселя, тем лучше будет сигнал (и отношение сигнал-шум). В общем, отношение сигнал-шум является определяющим фактором для окончательного соотношения размера вокселя и пикселя. Увеличение размера матрицы с 128 × 128 до 256 × 256 при сохранении постоянного поля зрения, толщины среза и изображения уменьшит отношение сигнал / шум в 4 раза.Таким образом, отношение сигнал-шум должно быть достаточно высоким, чтобы разрешить увеличение разрешения.


Рисунок 09-05:

Эффекты пространственного разрешения и частичного объема: размер матрицы (a) 256 × 256, (b) 128 × 128, (c) 64 × 64 и (г) 32 × 32. Из-за эффектов частичного объема анатомические детали исчезают.

Ядра изображений, объяснение визуально

Виктор Пауэлл

Ядро изображения - это небольшая матрица, используемая для применения эффектов, подобных тем, которые вы можете найти в Photoshop или GIMP, таких как размытие, резкость, обводка или тиснение.Они также используются в машинном обучении для «извлечения признаков», метода определения наиболее важных частей изображения. В этом контексте процесс упоминается в более общем смысле как «свертка» (см .: сверточные нейронные сети).

Чтобы увидеть, как они работают, давайте начнем с изучения черно-белого изображения. Матрица слева содержит числа от 0 до 255, каждое из которых соответствует яркости одного пикселя на изображении лица. Большая гранулированная фотография была увеличена, чтобы ее было легче увидеть; последнее изображение - "настоящего" размера.

Давайте рассмотрим применение следующего ядра 3x3 {{selectedKernel}} к изображению лица сверху.

Ниже для каждого блока пикселей 3x3 в изображении слева мы умножаем каждый пиксель на соответствующий элемент ядра и затем получаем сумму. Эта сумма становится новым пикселем на изображении справа. Наведите указатель мыши на пиксель на любом изображении, чтобы увидеть, как вычисляется его значение.

Одна тонкость этого процесса заключается в том, что делать по краям изображения.Например, верхний левый угол входного изображения имеет только три соседа. Один из способов исправить это - увеличить значения краев на единицу в исходном изображении, сохранив при этом наше новое изображение того же размера. В этой демонстрации мы проигнорировали эти значения, сделав их черными.

Это игровая площадка, где вы можете выбрать различные матрицы ядра и посмотреть, как они влияют на исходный образ, или создать собственное ядро. Вы также можете загрузить собственное изображение или использовать живое видео, если ваш браузер поддерживает это.

Ядро Sharpen подчеркивает различия в значениях соседних пикселей. Это делает изображение более ярким.

Ядро blur уменьшает различия в значениях соседних пикселей.

Ядро emboss (похоже на ядро ​​ sobel и иногда обозначает то же самое) создает иллюзию глубины, подчеркивая различия пикселей в заданном направлении.В данном случае в направлении по линии от верхнего левого угла до нижнего правого.

Ядро indentity оставляет изображение без изменений. Как скучно!

Ядро custom - это все, что вы делаете.

Ядра

sobel используются для отображения только различий в значениях соседних пикселей в определенном направлении.

Ядро схемы (также называемое "краевым" ядром) используется для выделения больших различий в значениях пикселей.Пиксель рядом с соседними пикселями с почти такой же интенсивностью будет казаться черным на новом изображении, а пиксель рядом с соседними пикселями, которые сильно различаются, будет казаться белым.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с отличной документацией GIMP по использованию ядра изображения. Вы также можете применить свои собственные фильтры в Photoshop, выбрав Фильтр -> Другое -> Пользовательский ...

Проблемы матричных организаций

Ни один организационный дизайн или метод управления не идеальны.И любая форма может страдать от множества проблем, которые развиваются из-за самой конструкции. Это особенно верно, когда компания пробует новую форму. В этой статье мы рассмотрим одну относительно новую организационную форму - матрицу, которая приобрела значительную популярность в последние годы, но имеет некоторые серьезные патологии. Однако, прежде чем обсуждать его недостатки, давайте взглянем на матричное управление и организацию (см. Врезку ниже) и на то, насколько широко распространена матрица в промышленности США сегодня.

Список известных компаний, использующих ту или иную форму матрицы, становится длинным и впечатляющим. Возьмем, к примеру, компанию, годовой объем продаж которой составляет 14 миллиардов долларов, и в которой работает около 400 000 человек в самых разных сферах деятельности - General Electric. На протяжении десятилетий, несмотря на разнообразие своего бизнеса, GE использовала одну базовую структуру в своей организации: пять функциональных менеджеров, подчиняющихся одному генеральному директору. Используя логику, которую компания должна организовать для удовлетворения конкретных потребностей каждого бизнеса, некоторые группы, подразделения и отделы GE, которые сочли пирамиду громоздкой, обратились к матрице как к фундаментальной альтернативе.

Планируя свою организацию на следующие десять лет, руководство GE сообщает в своем бюллетене по организационному планированию (сентябрь 1976 г.):

«Мы выделили матричную организацию. не потому, что мы хотим, чтобы вы все запрыгнули на подножку, а потому, что это сложная, трудная, а иногда и разочаровывающая форма организации. Однако он также является предвестником грядущих событий. Но при правильной реализации он предлагает лучшее из обоих миров.И всем нам придется научиться использовать организацию, чтобы подготовить менеджеров к тому, чтобы все чаще сталкиваться с высокими уровнями сложности и двусмысленности в ситуациях, когда им нужно получать результаты от людей и компонентов , а не от под их непосредственным контролем…

«Успешный опыт работы в рамках матрицы представляет собой лучшую подготовку для человека к управлению огромным диверсифицированным учреждением, таким как General Electric, - где необходимо сбалансировать так много сложных, конфликтующих интересов, - чем продукт и функциональные режимы, которые были нашей отличительной чертой в прошлом. двадцать лет.”

Другие крупные корпорации в различных сферах деятельности, такие как Bechtel, Citibank, Dow Chemical, Shell Oil, Texas Instruments и TRW, и многие другие, также обратились к матрице. Основываясь на наших исследованиях матрицы в этих компаниях, мы полагаем, что, хотя популярность матрицы в некоторых случаях является лишь преходящим увлечением, большинство ее применений основано на серьезных деловых причинах, которые сохранятся. Основное преимущество матрицы перед знакомой функциональной или продуктовой структурой состоит в том, что она способствует быстрой реакции руководства на меняющиеся рыночные и технические требования.Кроме того, это помогает менеджерам среднего звена принимать компромиссные решения с точки зрения общего управления.

Поскольку матрица является относительно новой формой, компании, которые ее приняли, по необходимости учились методом проб и ошибок. Ошибки, а также успехи этих пионеров могут быть очень информативными для компаний, которые следуют их примеру. Здесь мы представляем некоторые из наиболее распространенных проблем, которые возникают, когда компания использует матричную форму. Для удобства мы сначала диагностируем каждую патологию, а затем обсуждаем ее профилактику и лечение.Однако, используя этот формат, мы не хотим сказать, что простая первая помощь при патологиях вылечит их.

Болезни Матрицы

Многие из болезней, которые мы обсуждаем, действительно возникают в более традиционных организациях, но матрица кажется несколько более уязвимой для этих конкретных. Поэтому для менеджеров, думающих о принятии матрицы, разумно быть знакомыми с диагнозами, профилактикой и лечением девяти конкретных патологий: тенденции к анархии, борьба за власть, тяжелый группит, коллапс во время экономического кризиса, чрезмерные накладные расходы, снижение уровни, неконтролируемое наслоение, пристальный взгляд на пупок и удушение принятия решения.

Тенденции к анархии

Состояние бесформенного замешательства, когда люди не признают «начальника», перед которым они чувствуют ответственность.

Диагноз - Многие менеджеры, не знакомые с матричными организациями из первых рук, склонны наполовину выражать опасения, что матрица ведет к анархии. Основаны ли эти опасения на реальных опасностях? Фактически сегодня значительное количество организаций успешно используют матричную форму, поэтому нам не нужно рассматривать анархию как общую опасность матрицы.Однако есть определенные условия или серьезные заблуждения, которые могут привести компанию в бесформенное замешательство, напоминающее анархию.

Из первых рук мы знаем только об одной организации, которая, используя «скрытую» матричную форму, буквально развалилась по швам во время довольно умеренного экономического спада. Следуя стратегии быстрого роста, эта компания использовала высокий мультипликатор запасов для приобретения, а затем и полной ассимиляции более мелких компаний в области оборудования для отдыха.Примерно за шесть месяцев компания превратилась из впечатляющего успеха в драматическую катастрофу. Вся его производственная, сбытовая и финансовая системы вышли из-под контроля, оставив после себя невыполненные заказы, закрытые фабрики, проблемные запасы и огромные долги.

Конечно, есть много возможных причин, почему это могло произойти, но одно вполне разумное объяснение состоит в том, что организационная структура потерпела неудачу из-за стресса. Что это был за дизайн?

По сути, организация использовала функциональную структуру.Приобретая каждую небольшую компанию, высшее руководство сначала поощряло увольнение владельцев и генеральных менеджеров, а затем закрепило за своими коллегами в головной организации три основных функции компании: продажи, производство и инжиниринг. В рамках родительского отдела маркетинга молодой агрессивный менеджер по продукту будет назначен для разработки комплексного маркетингового плана для приобретенной линейки продуктов, который включал бы прогноз продаж, планы продвижения, планы ценообразования, прогнозируемую прибыль и т. Д.Как только высшее руководство одобрило план, оно велело выбранному продакт-менеджеру поторопиться и воплотить его в жизнь. Вот тут и появилась скрытая матрица.

Менеджер по продукту обнаруживал, что работает в разных функциональных направлениях, пытаясь координировать производственные графики, запасы, денежные потоки и схемы распределения без каких-либо явных и формальных соглашений о характере его отношений с функциональными менеджерами. Поскольку он был привязан к утвержденному маркетинговому плану, когда продажи отставали от графика, его ответ заключался в том, чтобы призывать людей стараться изо всех сил, а не сокращать объемы производства.

Но как только одна или две вещи начали рушиться, в системе не хватило резерва, чтобы все остальное не пошло не так. Когда менеджер по продукту потерял контроль, образовался вакуум власти, в который попали функциональные менеджеры, каждый из которых схватился за полный контроль. В результате умеренная рецессия спровоцировала условия, приближающиеся к анархии.

Профилактика - Мы считаем, что урок из этого опыта очевиден. Организации не должны слишком полагаться на неформальную или скрытую матрицу для координации важнейших задач.Взаимоотношения между функциональными менеджерами и менеджерами по продукту должны быть явными, чтобы люди примерно соглашались, кто и что должен делать при различных обстоятельствах. При правильном использовании матрица не оставляет такие вопросы в неопределенном состоянии; это определенная структура, а не организация «свободной формы».

Полезный «индекс анархии» - это то, сколько людей в организации не признают одного начальника, перед которым они чувствуют ответственность за большую часть своей работы. В исследовании пяти медицинских школ, которые заведомо анархичны, школа с наиболее явной матричной структурой оказалась и школой с наименьшим количеством «без начальников». 1

Лечение - Если случится худшее и компания погрузится в анархию, истинное антикризисное управление будет лучшим ответом. Реакция на кризис действительно не является загадкой. Генеральный директор должен собрать всех ключевых людей и важную информацию в центр. Он должен лично принимать все важные решения в круглосуточном режиме до тех пор, пока кризис не закончится. Тогда и только тогда он сможет приступить к работе по перестройке организации, чтобы она могла выдержать любые будущие потрясения, такие как небольшая рецессия.

Борьба за власть

Менеджеры стремятся к власти во многих организациях, но матричный дизайн почти поощряет их к этому.

Диагностика — Суть матрицы - двойная команда. Чтобы такая форма выжила, должен существовать баланс сил, при котором ее локус, кажется, постоянно меняется, и каждая сторона всегда пытается добиться преимущества. Недостаточно просто создать баланс, но должны быть также постоянные механизмы для сдерживания возникающего дисбаланса.

В бизнес-организациях, которые работают с формой баланса сил, существует постоянная тенденция к дисбалансу. Пока каждая группа или измерение в организации пытается максимизировать свое преимущество перед другими, будет происходить постоянная балансирующая борьба за доминирующую власть. Борьба за власть в матрице качественно отличается от борьбы в традиционно структурированной иерархии, поскольку в последней она явно незаконна. Однако в матрице борьба за власть неизбежна; границы полномочий и ответственности пересекаются, побуждая людей максимально использовать свои преимущества.

Предотвращение - Большинству топ-менеджеров будет чрезвычайно трудно предотвратить любую борьбу за власть. Однако равная сила двух сторон не позволит борьбе достичь разрушительных высот. Следует поощрять дружеское соревнование, но строго наказывать тотальный бой. Управляющие в матрице должны стремиться к своим преимуществам, но никогда не с намерением устранить тех, с кем они делят власть, и всегда с точки зрения, которая охватывает обе позиции.

Лечение - Лучший способ гарантировать, что борьба за власть не подорвет матрицу, - это дать менеджерам на осях власти осознание того, что абсолютное завоевание власти - это ее окончательная потеря. Эти менеджеры должны видеть, что полная победа одного измерения только положит конец равновесию, положит конец двойственности командования и разрушит матрицу. Они должны рассматривать это разделение власти как основополагающий принцип до и во время всей последующей и неизбежной борьбы за власть.

Matrix-менеджеры должны осознавать, что им нужны достойные противники, партнеры, которые могут им соответствовать, чтобы превратить конфликт в конструктивные цели.Для этого успешного результата необходимы три вещи.

Во-первых, матричные менеджеры всегда должны придерживаться институциональной точки зрения, рассматривая свою борьбу с более широкой общей точки зрения. Во-вторых, они должны совместно согласиться устранить других матричных менеджеров, которые из-за слабости или какой-либо неспособности теряют безвозвратные позиции. И, в-третьих, они заменяют этих слабых менеджеров самыми сильными из имеющихся людей - даже если это означает размещение очень сильных менеджеров в ослабленных частях организации и отмену их властных инициатив.

Еще одним ключевым элементом в прекращении борьбы за власть до того, как она выйдет из-под контроля и нарушит баланс, является высший уровень, которому подчиняются менеджеры дуэлей. Из-за этого элемента матрица представляет собой парадокс: система с разделением власти, которая зависит от сильного человека, который не разделяет делегированные ему полномочия (скажем, советом директоров) для арбитража между своими подчиненными, разделяющими власть. .

У топ-менеджера есть много средств для этого: количество времени, которое он проводит с одной или другой стороной матрицы, разница в оплате, скорость продвижения по службе, прямые приказы, отданные в одно измерение, а не в другое, и так далее.Однако в первую очередь он должен защищать слабое измерение в организации, не обязательно слабого менеджера, отвечающего за это измерение.

Групит тяжелой степени

Ошибочное мнение, что матричное управление - это то же самое, что и принятие групповых решений.

Диагноз - Путаница между матричным поведением и групповым принятием решений, вероятно, возникает из-за того, что матрица часто развивается из новых проектных или бизнес-команд, которые действительно предполагают групповой процесс принятия решений.Конечно, во многих случаях для менеджеров вполне разумно принимать решения в группах. Но менеджеры должны ожидать возникновения трудностей, если они считают, что групповое принятие решений является сущностью матричного поведения.

Мы видели одну матричную организацию, у которой был тяжелый случай «групита». У этой многопродуктовой электронной компании был менеджер по продукту и продуктовая группа, состоящая из специалистов, набранных из каждого функционального отдела, назначенных для каждого продукта.Все идет нормально. Но каким-то образом идея о том, что матричная структура требует, чтобы все бизнес-решения принимались на групповых собраниях, стала преобладающей в организации. Принимать решения другими способами считалось незаконным и не соответствовало духу матричных операций.

Многие решения, которые необходимо было принять по каждому продукту, касались подробных вопросов, с которыми регулярно были знакомы только один или два человека. Тем не менее, все члены команды были вынуждены слушать эти обсуждаемые вопросы до тех пор, пока не будет принято решение, и даже должны были участвовать в обсуждении и влиять на выбор.Некоторым людям нравилась постоянная диета на собраниях и возможность практиковаться в общении.

Однако большее количество людей считало, что их время зря тратится, и предпочли бы оставить решения наиболее информированным людям. Инженеры, в частности, жаловались, что время, которое они проводят на совещаниях, лишает их возможности усилить свою особую компетентность и индивидуальность. Отмечая эти личные реакции, руководители высшего звена сообщали об общем разочаровании скоростью и гибкостью реакции организации.

Предотвращение - Поскольку сама идея матричной организации все еще незнакома многим менеджерам, понятно, что они путают ее с такими процессами, как групповое принятие решений. Ключ к профилактике - образование. Топ-менеджеры должны сопровождать свой стратегический выбор перехода к матрице серьезными образовательными усилиями, чтобы разъяснить всем участникам, что такое матрица, а что нет.

Лечение - В случае компании, выпускающей многоцелевое электронное оборудование, проблема обнаружилась, когда мы исследовали матричный подход.Как только пожилые люди четко диагностировали проблему, она была излечена на 90%. Высшее руководство категорически заявляло, что в решениях группы нет ничего священного и что неразумно постоянно вовлекать в процесс всех членов продуктовой группы. Как только была проведена граница между индивидуальными и групповыми вопросами в соответствии с тем, у кого была информация, действительно имеющая отношение к принятию решения, собраний стало меньше и меньше, а работа стала более экономичной и отзывчивой. Концепция совместной работы была представлена ​​в перспективе: как можно чаще и как можно реже.

Коллапс во время экономического кризиса

Когда бизнес приходит в упадок, матрица становится козлом отпущения для плохого управления и отбрасывается.

Диагноз — Матричные организации, которые процветают в периоды быстрого роста и процветания, иногда отбрасываются в периоды экономического спада. Поразмыслив, мы можем это понять. В процветающие времена компании часто расширяют свои бизнес-направления и рынки, которые они обслуживают. Последующая сложность может обратить их в сторону матричного управления и организации.

Однако, если эти компании будут следовать нормальному бизнес-циклу, пройдет период от двух до пяти лет, прежде чем они испытают еще один экономический кризис, которого более чем достаточно для распространения концепции матрицы по всей компании. К тому времени матрица занимает центральное место в разговорах компаний и является привычной частью этих организаций. Хотя могут все еще быть некоторые проблемы, матрица, кажется, остается.

Когда начинается нижняя часть экономического цикла, высшее руководство этих компаний может быть заметно обеспокоено конфликтом между подчиненными, а также очевидной медлительностью, с которой они реагируют на ситуацию.«Нам нужны решительные действия» - это их сплоченный клич.

В авторитарной структуре высшее руководство может действовать быстро, потому что ему не нужно учитывать спектр мнений. Думая, что сейчас нет времени для организационных игрушек и возни, менеджеры высшего уровня берут на себя командование почти, но не совсем забытым способом, и утрамбовывают свои директивы. Матрица «готова».

Предотвращение - Высшее руководство может предотвратить такой вид коллапса матрицы, применяя общие управленческие навыки, независимо от матрицы, задолго до того, как наступит кризис.Например, хорошее планирование часто позволяет спрогнозировать спад экономического цикла. Корпоративные структуры, такие как матрица, не должны меняться из-за стандартных изменений бизнес-цикла. Однако при плохом планировании управления матрица становится легким козлом отпущения.

Компании, испытывающие серьезные экономические кризисы, часто вносят радикальные изменения сразу во многих направлениях: сокращают продуктовые линейки, закрывают офисы, значительно сокращают персонал и бюджет, а также ужесточают управленческий контроль.Матрица часто используется в этот период по нескольким причинам: это слишком большой риск; «Он никогда не работал должным образом», и придание ему удачного удара может замаскировать провал реализации; а качество принятия решений не улучшило производительность настолько, чтобы уравновесить тяжелые времена. Меры, которые руководство может принять для предотвращения этой патологии, лежат не в самой матрице, а в улучшении основных управленческих навыков и планирования.

Компания, занимающаяся недвижимостью и строительством, представляет собой пример того, как компания может предвидеть экономический кризис и гибко реагировать на него, что демонстрирует силу, а не слабость матрицы.Компания разработала структуру, а также процедуры, которые особенно хорошо подходят для экономической неопределенности бизнеса. Сюда входит набор полностью принадлежащих дочерних компаний, каждое из которых эквивалентно функциональному отделу производственной компании, и каждая «базовая база» для различных специалистов, необходимых для выполнения всех этапов крупного строительного проекта. Руководители дочерних компаний выступают в качестве главных продавцов различных услуг и часто возглавляют команды торгов, которые составляют сложные предложения.

По мере продвижения проекта предложения, выбранный менеджер проекта вовлекается в команду в ожидании заключения контракта. Это обеспечивает упорядоченный переход к фазе управления проектом. На проектный офис возлагается основная ответственность за контроль затрат, графиков и качества проекта, но высшее руководство материнской компании регулярно рассматривает проект в качестве резервного.

Компания успешно использовала матрицу, чтобы выдержать серьезные изменения как в доступности бизнеса по сегментам рынка, например, от школ до больниц, так и в уровне строительной активности.Он поддерживает кадры профессиональных специалистов и менеджеров проектов, которые могут быть заняты во время минимума цикла, который он быстро расширяет во время максимума за счет субподряда на временные услуги.

Лечение —Эта патология требует профилактического лечения; мы не знаем никакого лекарства. Когда матрица действительно рушится во время экономического кризиса, очень маловероятно, что ее можно будет воскресить. В лучшем случае организация вернется к своим временам маятника, чередуя централизованное управление в период кризиса и децентрализованные свободы в более благополучные времена.Даже если высшее руководство попытается еще раз, оно, скорее всего, получит отрицательный ответ от руководителей более низкого уровня. «Они сказали, что привержены матрице, но при первых же признаках трудных времен все хорошие слова о преимуществах матрицы оказались просто красивыми словами». Если условной реакцией компании на тяжелые времена является сокращение расходов, ей вообще не следует пытаться создать матрицу.

Чрезмерные накладные расходы

Боязнь больших затрат, связанных с матрицей.

Диагноз - На первый взгляд, матричная организация может удвоить управленческие расходы из-за двойной цепочки подчинения. Этот вопрос заслуживает внимательного рассмотрения.

Ограниченный объем исследований матричных накладных расходов показывает, что на начальных этапах накладные расходы действительно растут, но по мере созревания матрицы эти дополнительные затраты исчезают и компенсируются увеличением производительности. 2 Наш опыт подтверждает этот вывод. В крупной компании по производству электроники мы довольно подробно наблюдали, как начальное увеличение накладных расходов не только обязательно происходит в матрице, но и как оно может увеличиваться без необходимости.В этом случае компания решила использовать матричный дизайн с самого начала при создании своего нового производственного подразделения на новой производственной площадке.

Этот уникальный организационный эксперимент имел ряд положительных качеств, но одна из проблем заключалась в накладных расходах. Укомплектовывая новое подразделение персоналом, высшее руководство заполнило каждый функциональный офис и каждое место менеджера по продукту одним сотрудником, работающим полный рабочий день. В результате получилось относительно небольшое подразделение, в котором есть менеджеры высшего уровня, а также штатные функциональные группы и менеджеры по продуктам.Однако через несколько месяцев это высшее тяжелое подразделение было сокращено до более разумного штатного расписания; Распределив сотрудников по двум или более позициям, руководство взяло под свой контроль расходы.

Предотвращение - Проблема подразделения была вызвана предположением высшего руководства о том, что для каждой должности менеджера требуется постоянный сотрудник. Избыток персонала гораздо менее вероятен, когда организация постепенно переходит от традиционного дизайна к матрице, а менеджеры выступают как функциональные менеджеры, так и менеджеры по продукту.Хотя этот метод можно оправдать как переходную стратегию, он также имеет свои опасности. Более безопасный путь - назначить руководителям роли на одной стороне матрицы (т. Е. Две функциональные должности или две должности по управлению продуктами).

В качестве последнего аргумента против опасений накладных расходов, учтите, что ни одна хорошо управляемая организация не примет матричную структуру без долгосрочного ожидания, что при заданном уровне выпуска операционные затраты будут ниже, чем с другими организационными формами .Каким образом можно достичь такой экономии?

Потенциальная экономия исходит из двух общих источников: меньше плохих решений и меньше оперений. Во-первых, что наиболее важно, матрица может улучшить качество бизнес-решений, поскольку она помогает своевременно предоставлять необходимую информацию и делать упор на критические решения. Второй источник, меньше перины, не так очевиден, но потенциально имеет большее значение. Как это может работать?

Лечение - Возможно, наиболее ярким примером потенциала матрицы для сокращения избыточности человеческих ресурсов является то, как ее используют некоторые консалтинговые организации.Эти фирмы обычно создают матрицу из функциональных специалистов против менеджеров по работе с клиентами или по работе с клиентами. Другие консультанты сгруппированы со своими коллегами-специалистами, но доступны для назначения в проекты под руководством менеджеров по работе с клиентами или клиентов.

Таким образом, с точки зрения бухгалтерского учета, время консультантов выставляется напрямую на счета клиентов, когда они работают на менеджера по работе с клиентами или по заданию. В противном случае их время оплачивается из бюджета их функционального руководителя.Таким образом, не подлежащие оплате расходы фирмы очень заметны как по отделам, так и по отдельным консультантам. Конечно, время, отведенное функциональным отделам, такое как предварительное изучение, исследовательская работа и время между заданиями, ни в коем случае не следует считать потраченным зря. Но руководство может запланировать такое время заранее, чтобы тщательно изучить отклонения от бюджета.

Как сказал один старший менеджер консалтинговой фирмы: «В матричной организации негде спрятаться.«Этот факт предъявляет четкие требования к людям среднего звена и, следовательно, заставляет их производить. Для долгосрочного блага как людей, так и организации, топ-менеджерам необходимо не допускать чрезмерного усиления такого давления. Поскольку вполне возможно получить как слишком большое, так и слишком маленькое давление, ищется творческое напряжение.

Опускание на более низкие уровни

У матрицы есть некоторые трудности в выживании на высоких уровнях корпорации и соответствующая тенденция опускаться до уровней группы и подразделения, где она процветает.

Диагностика — Опускание может произойти по двум причинам. Либо высшее руководство не поняло или не смогло реализовать концепцию матрицы так же, как руководители более низкого уровня, либо матрица нашла свое подходящее место. Например, если компания устанавливает матрицу между основными функциональными группами и группами продуктов, менеджеры по продуктам никогда не откажутся от своего полного контроля, и матрица не сможет закрепиться на корпоративном уровне.

Но, скажем, один или два менеджера считают эту идею полезной в своих подразделениях.Их собственные функциональные специалисты и руководители проектов могут совместно использовать делегированные им полномочия, и проект может сохраняться в рамках подразделений корпорации. Например, попытка Dow Chemical поддерживать баланс продукта / географического положения на вершине провалилась, но баланс функции / продукта сохранялся в пределах географических регионов в течение нескольких лет.

Когда опускание происходит из-за недопонимания высшего руководства, это может произойти в сочетании с другими патологиями, особенно с борьбой за власть.Например, если многие топ-менеджеры рассматривают возможность принятия идеи матрицы, но только один или несколько действительно убедятся в ее ценности, существует опасность: те наверху, которые придерживаются философии и метода, которые они сами не использовали, будут противостоять. те, кто может показать, что это работает.

Предотвращение —Если высшее руководство компании продумывает, какие аспекты компании оно должно сбалансировать и на каком уровне агрегирования, оно может предотвратить просадку матрицы.Например, топ-менеджеры должны спросить себя, нужно ли сбалансировать все бизнес-единицы центральными функциональными подразделениями. Если ответ отрицательный, то некоторые бизнес-единицы должны работать как продуктовые подразделения с традиционной пирамидой командования, в то время как другие совместно используют функциональные услуги в частичной матрице. Однако опускание не всегда плохо, и его следует предотвращать только тогда, когда оно указывает на то, что соответствующая конструкция разрушается.

Обработка — Для того, чтобы управление матрицей могло работать бесперебойно, оно должно быть в правильном месте.Очень часто, когда матрица опускается, она может просто испытывать здоровую адаптацию, и ее следует рассматривать как оседание, а не как опускание. Расчет, вероятно, произойдет на ранних этапах эволюции матрицы и приведет к созданию управляемых единиц матрицы.

Вопрос размера очень беспокоит многих менеджеров, которые, по сути, спрашивают: «Это звучит отлично для компании с оборотом 250 миллионов долларов и несколькими тысячами сотрудников, но может ли это сработать для компании с 2 или 3 миллиардами долларов и 50 000 сотрудников. сотрудники? Вся его компания размером с одно из наших подразделений.«Наш опыт показывает, что матричное управление и организация работают лучше, когда в матричные отношения вовлечено не более 500 менеджеров. Но это не исключает компанию с оборотом от 2 до 3 миллиардов долларов. В компании, насчитывающей 5000 человек, всего около 50 менеджеров могут быть в матрице; таким образом, в компании с 50 000 сотрудников, возможно, потребуется задействовать только около 500 человек в двойной подчиненности. Имея это число, люди, которым необходимо регулярно координировать свои действия, могут делать это через сети связи, основанные на личных отношениях.

Независимо от размера единицы, в которой работает матрица, важно, чтобы руководство тщательно рассуждало, начиная с анализа задачи и кончая дизайном организации. Затем, если происходит урегулирование, это следует рассматривать не как патологию, а как самонастройку, которая предполагает способность организации развиваться вместе с ростом.

Неконтролируемое наслоение

Матрицы, которые лежат внутри матриц, которые лежат внутри матриц, часто являются результатом динамики власти, а не логики проектирования.

Диагностика —Иногда матрицы не только опускаются, но и спускаются вниз по организации и фильтруются по нескольким уровням и по нескольким подразделениям. Этот процесс наслоения может быть патологическим, а может и не быть. Фактически, это может быть рациональное и логическое развитие матрицы, но мы кратко включаем его сюда, потому что иногда он создает больше проблем, чем решает. С точки зрения метафоры, которую мы использовали в этой статье, наслоение является патологией, только если матрица начинает метастазировать.Когда это происходит, организационные схемы начинают напоминать чертежи сложной электронной машины, отношения становятся излишне сложными, а матричная форма может стать большим бременем, чем того стоит.

Профилактика и лечение - Лучшее средство от неконтролируемого наслоения - это тщательный анализ задачи и уменьшение проблем с властью. Мы видели несколько случаев, когда одно измерение матрицы явно теряло силу по отношению к другому, поэтому, адаптируя философию «если вы не можете победить их, присоединяйтесь к ним», он создал матрицу в пределах своего собственного измерения.Например, продуктовая единица разработала свои собственные функциональные знания, отличные от функциональных единиц следующего уровня. Лучшая защита - это нападение, по крайней мере, так казалось.

В двух других случаях международные подразделения двух крупных компаний, каждое из которых создавало свою собственную матрицу, добавляли бизнес-менеджеров в качестве наложения к своему географическому формату, не согласовывая их с менеджерами, которые управляли национальными группами продуктов / услуг. В каждом случае адекватное осмысление со стороны топ-менеджеров, вероятно, упростило бы структуру организации и предотвратило бы расслоение, которое произошло из-за маневров власти.Руководство может лучше всего справиться с этим нездоровым состоянием, перебалансировав матрицу так, чтобы ни один менеджер одного измерения не подвергался слишком большой угрозе или слишком сильно подталкивался к достижению цели власти.

Конструкция матрицы

достаточно сложна, без дополнительных усилий. Хорошо продуманная матрица неизбежно будет менее сложной и более простой в управлении, чем нелогично организованная.

Взгляд пупка

Менеджеры в матрице могут поддаться чрезмерной внутренней озабоченности и потерять связь с рынком.

Диагноз - Поскольку матрица способствует значительной взаимозависимости людей и задач и требует навыков ведения переговоров со стороны ее членов, менеджеры матрицы иногда склонны погружаться во внутренние отношения за счет внимания к миру за пределами организации, особенно клиентам. Когда это происходит, организация тратит больше энергии на разрешение собственных споров, чем на обслуживание клиентов. Внешний фокус исчезает, потому что краткосрочные требования повседневной трудовой жизни еще не решены.

Наблюдатели отнюдь не вялые; скорее они вовлечены в горячую братскую любовь / ненависть друг к другу. Эта внутренняя озабоченность чаще встречается на ранних этапах матрицы, когда изучаются новые модели поведения, чем в матрицах, которые действовали в течение нескольких лет.

Профилактика - Какие бы другие патологии ни развивались в матрице, внимание к их лечению обязательно увеличит внутреннюю сосредоточенность членов; поэтому предотвращение других патологий, безусловно, снизит вероятность возникновения этой.Осведомленность о тенденции также поможет. Поскольку продуктовое измерение организации, как правило, имеет больше внешнего внимания, чем измерение ресурсов, ответственность за предотвращение чрезмерного самоанализа распределяется неравномерно. Люди, ориентированные на продукт, могут помочь другим сохранять перспективу, но сильная маркетинговая ориентация - лучшее средство предотвращения.

Лечение —Если менеджеры в матрице пристально смотрят на пупок, первым шагом в лечении является информирование этих менеджеров о последствиях.Клиенты жалуются много или, по крайней мере, больше, чем обычно? Менеджеры должны противостоять внутреннему конфликту, но также осознавать, что конфронтация вторична по сравнению с поддержанием эффективных внешних отношений. Наблюдение за пупком обычно происходит, когда матрица полностью запущена, но еще не отлажена. Люди принимают это, но они поглощены тем, чтобы понять, как заставить это работать.

Второй шаг - рассматривать внутреннюю сосредоточенность как симптом основной проблемы: как институционализировать матричные отношения, чтобы они стали привычными и удобными рутинами, и чтобы люди могли работать через них, не становясь ими одержимы.Наконец, всегда нужно помнить, что любая форма организации - это только средство и никогда не должна становиться самоцелью.

Решение удушения

Слишком много демократии, мало действий?

Может ли переход в матрицу привести к удушению процесса принятия решений, к бесконечным задержкам для обсуждения, для согласования со всеми, кто находится в поле зрения? Будут ли решения, независимо от того, насколько они хорошо продуманы, будут приниматься слишком поздно, чтобы их можно было использовать? Сможет ли слишком много людей ослабить все смелые инициативы или наложить на них полное вето? Такие условия могут возникнуть в матрице.Мы имеем в виду три ситуации - постоянное очищение, эскалацию конфликта и односторонний стиль, каждая из которых требует немного разных превентивных действий и лечения.

Постоянное согласование - В одной известной нам компании различные функциональные специалисты, которые подчинялись второму боссу, менеджеру по продукту, подхватили идею, что они должны решить все проблемы со своими функциональными боссами, прежде чем соглашаться с решениями по продукту. Это означало, что каждый вопрос должен был обсуждаться как минимум на двух встречах, если не больше.Во время первой встречи специалисты и менеджер по продукту могли только рассмотреть факты проблемы, которые затем были вынесены на обсуждение до тех пор, пока на второй встрече специалисты не прояснили этот вопрос со своими функциональными начальниками, которым в ходе этого процесса было дано факто вето на решения о продуктах.

Эта невозможная процедура очистки представляла, на наш взгляд, отказ делегирования, а не матрицы. Возникает вопрос, почему нельзя было доверять функциональным специалистам, чтобы они действовали на месте в отношении большинства решений по продукту таким образом, чтобы это соответствовало общим руководящим принципам их функциональных отделов? Либо специалисты были плохо отобраны, слишком неопытны и плохо информированы, либо их начальству не хватало практического доверия друг к другу.Тем не менее, эту проблему, ее профилактику и лечение необходимо решать напрямую, не делая матрицу козлом отпущения.

Эскалация конфликта —Еще один возможный источник удушения решений в матричных организациях возникает, когда менеджеры часто или постоянно передают решения по двойной цепочке подчинения. Видя, что одно из преимуществ традиционной единой цепочки команд состоит в том, что два несогласных партнера могут обратиться к своему общему начальнику для решения проблемы, менеджеры, незнакомые с матрицей, беспокоятся об этой проблеме почти больше, чем о любой другой.Они смотрят на матрицу и понимают, что ближайшим общим начальником может быть генеральный директор, который может быть на пять или шесть ступеней выше. Они понимают, что не так много проблем можно доверить генеральному директору для решения, не создавая при этом полной информационной перегрузки. Итак, думают они, не приведет ли неизбежное разногласие к огромному скоплению неразрешенных конфликтов?

Конечно, это может произойти в неисправной матрице. Произойдет ли это, зависит, прежде всего, от глубины понимания требуемой матрицы поведения со стороны менеджеров в двойной структуре.Представим себе следующую сцену: менеджер с двумя начальниками получает резко противоречивые инструкции от своего продукта и его функциональных начальников. Когда он безуспешно пытается согласовать свои инструкции, он совершенно справедливо просит о сеансе с двумя своими боссами, чтобы решить эту проблему. Три человека встречаются, но обсуждение замирает, решение не достигается, и ни один босс не уступает.

Затем два босса апеллируют к проблеме на более высоком уровне перед своим начальством в каждой из двух цепочек подчинения.Это критический шаг. Если два начальника правильно понимают поведение матрицы, они сначала выяснят, отражает ли спор нерешенный более широкий политический вопрос. Если это не так, они знают, что их правильный шаг - научить своих подчиненных решать проблему самостоятельно, а не решать ее за них. Короче говоря, они не позволят нерешенной проблеме обостриться, но заставят ее вернуться на надлежащий уровень для решения и настаивают на том, чтобы решение было найдено как можно скорее.

Часто конфликт не может быть разрешен; однако им можно управлять, что должно быть, если матрица должна работать.Любой другой образ действий будет означать неспособность руководства понять суть дизайна.

Односторонний стиль - Третья возможная причина удушения решения в матричной системе может происходить из совершенно другого источника - личного стиля. Некоторым менеджерам кажется, что они не могут по-настоящему управлять, если они не в состоянии принимать четкие односторонние решения. Отождествляя лидерство с решительными действиями, они очень разочаровываются, когда им приходится вступать в тщательно аргументированные дебаты о разумности того, что они хотят делать.

Такой менеджер, вероятно, будет разочарован даже в отношении бизнес-проблемы, решение которой существенно повлияет на функции, отличные от его собственных, например, в компании, которая испытывает критическое двойное давление со стороны рынка и со стороны развития технологий. Матрица, которая намеренно побуждает одновременное принятие решения между двумя или более точками зрения, может еще больше расстроить такого человека.

Если менеджеры начнут чувствовать себя выхолощенными из-за принятия двусторонних решений, они наверняка будут недовольны матричной организацией.В таких случаях удушение происходит на глазах у смотрящего. Такие люди должны работать над своим личным стилем принятия решений или искать работу в нематричной организации.

Наконец-то легитимность

Мы не рекомендуем каждой компании использовать матричную форму. Но там, где это актуально, это может стать важной частью эффективного управленческого процесса. Как и любой новый метод, он может привести к серьезным ошибкам, но опыт, который многие компании получают с этой организационной формой, теперь может помочь другим осознать ее преимущества и избежать ее ошибок.

Матрица, кажется, распространилась вопреки самой себе и своим патологиям: то, что было необходимо, стало желаемым. Это сложно и сложно, и для достижения гибкости организации требуется человеческая гибкость.

Но верно и обратное; успех придал форме легитимность, и по мере распространения концепции знакомство, кажется, снижает сопротивление и трудности, с которыми люди сталкиваются при использовании матрицы. Теперь менеджеры начинают говорить: «В конце концов, все не так уж и ново или иначе.«Это знакомство - знак принятия, больше, чем изменения или умеренности дизайна.

В течение нескольких поколений менеджеры жили счастливой выдумкой пунктирных линий, указывающих на то, что вторая линия отчетности была необходима, если не формальна. Результатом всегда был своего рода управленческий ménage à trois, треугольная структура, в которой у менеджера были одни законные отношения (линия подчинения) и те, которые существовали, но не получали равных привилегий (пунктирная линия).

По мере того, как руководители начинают больше доверять матричной форме, они выводят из шкафа отношения пунктирной линией и придают ей легитимность.

Каждый раз, когда другая организация обращается к матрице, у нее появляется все больше и больше разнообразных предшественников, которые наметили путь. Примеры более широкого применения показывают, что матрица становится все менее и менее экспериментом и все более зрелой формулировкой в ​​организационном дизайне. По мере того, как все больше организаций проходят кривую обучения, сама кривая становится все легче подниматься. Аналогичным образом, по мере того, как все больше менеджеров приобретают опыт работы в матричных организациях, они обязаны распространять этот опыт по мере того, как некоторые из них переходят, что неизбежно, в другие организации.

Мы считаем, что в будущем матричные организации станут почти обычным явлением и что менеджеры будут говорить не столько о трудностях и патологиях матрицы, сколько о ее преимуществах и преимуществах.

1. Из предстоящей статьи М.Р. Вейсборда, М.П. Чарнс и П.Р. Лоуренс, «Организационные дилеммы академических медицинских центров», Journal of Applied Behavioral Science, Vol. XIV, № 3.

2. C.J. Миддлтон, «Как создать проектную организацию», HBR, март – апрель 1967 г., стр.73.

Версия этой статьи появилась в выпуске Harvard Business Review за май 1978 г.

Размер эффекта - Статистические решения

Величина эффекта - это статистическая концепция, которая измеряет силу взаимосвязи между двумя переменными по числовой шкале. Например, если у нас есть данные о росте мужчин и женщин и мы замечаем, что в среднем мужчины выше женщин, разница между ростом мужчин и женщин называется размером эффекта.Чем больше размер эффекта, тем больше будет разница в росте между мужчинами и женщинами. Величина статистического эффекта помогает нам определить, является ли разница реальной или она вызвана изменением факторов. При проверке гипотез размер эффекта, мощность, размер выборки и критический уровень значимости связаны друг с другом. В метаанализе размер эффекта связан с разными исследованиями, а затем все исследования объединяются в один анализ. В статистическом анализе величина эффекта обычно измеряется тремя способами: (1) стандартизованная разница средних, (2) отношение нечетных чисел, (3) коэффициент корреляции.

Типы размера эффекта

Корреляция Пирсона r : Корреляция Пирсона r была разработана Карлом Пирсоном и наиболее широко используется в статистике. Этот параметр величины эффекта обозначается r . Величина эффекта корреляции Пирсона r варьируется от -1 до +1. Согласно Коэну (1988, 1992), величина эффекта будет низкой, если значение r изменяется около 0,1, средней, если значение r изменяется около 0.3, и большой, если r изменяется более 0,5. Корреляция Пирсона вычисляется по следующей формуле:


Где
r = коэффициент корреляции
N = количество пар оценок
∑xy = сумма произведений парных оценок
∑x = сумма x баллов
∑y = сумма y-баллов
∑x2 = сумма квадратов x баллов
∑y2 = сумма квадратов значений y

Стандартизированная разница средних значений : Когда исследование основано на среднем значении совокупности и стандартном отклонении, то для определения величины эффекта используется следующий метод:

Размер эффекта для генеральной совокупности может быть определен путем деления двух разностей средних значений совокупности на их стандартное отклонение.

Размер эффекта d Коэна: d Коэна известен как разность двух средних значений генеральной совокупности и делится на стандартное отклонение от данных. Математически величина эффекта Коэна обозначается:

Где с можно рассчитать по следующей формуле:

Метод Δ размера эффекта по Глассу: Этот метод аналогичен методу Коэна, но в этом методе для второй группы используется стандартное отклонение.Математически эту формулу можно записать как:

Метод хеджирования. Размер эффекта: Этот метод является модифицированным методом Коэна d . Метод величины эффекта хеджирования можно математически записать следующим образом:


Стандартное отклонение можно рассчитать по следующей формуле:

Метод Коэна f 2 размера эффекта: Метод Коэна f 2 измеряет размер эффекта, когда мы используем такие методы, как ANOVA, множественная регрессия и т. Д.Величина эффекта меры коэна f 2 для множественной регрессии определяется следующим образом:

Где R 2 - квадрат множественной корреляции.

φ Крамера или метод V Крамера. Размер эффекта: Хи-квадрат - лучший статистический показатель для измерения величины эффекта для номинальных данных. В номинальных данных, когда переменная имеет две категории, фи Крамера является лучшим статистическим использованием. Когда этих категорий больше двух, тогда V-статистика Крамера даст лучший результат для номинальных данных.

Отношение шансов: Отношение шансов - это шансы на успех в экспериментальной группе по сравнению с шансами на успех в контрольной группе. Этот метод используется в случаях, когда данные являются двоичными. Например, он используется, если у нас есть следующая таблица:

Частота
Успех Отказ
Группа лечения a б
Контрольная группа с д

Чтобы измерить размер эффекта таблицы, мы можем использовать следующую формулу отношения шансов:

Связанные страницы:

Ссылка на эту страницу: Статистические решения.(2013). Размер эффекта [WWW-документ]. Получено с https://www.statisticssolutions.com/academic-solutions/resources/directory-of-statistical-analyses/effect-size/

.

Sugar-Chex Linearity от Streck Lab устраняет матричный эффект в тест-полосках POC для глюкозы

Колин Карран

Для большей части населения слова «матричный эффект» вызывают в воображении образы Киану Ривза, летящего сквозь стальные стены в кожаном плаще длиной до пола, но для лаборантов это напоминает нечто гораздо менее интересное - плохие результаты.

NCCLS определяет матричный эффект.
Согласно определению NCCLS, матричный эффект - это влияние свойства пробы, отличного от аналита, на измерение и, следовательно, на значение измеряемой величины. Другими словами, матричные эффекты в аналитических системах являются источником ошибок, поскольку они маскируют истинные результаты.

Контроль уровня глюкозы Sugar-Chex II от Streck Laboratories

Хотя матричный эффект может проявляться во всем спектре клинических лабораторных тестов, он имеет тенденцию становиться серьезной проблемой в больницах, которые используют различные типы и бренды глюкометров в местах оказания медицинской помощи.Чтобы правильно управлять каждым отдельным глюкометром, пользователь обычно использует индивидуальный контроль. Если учесть количество глюкометров, тест-полосок и контрольных полосок, находящихся в средней больнице, легко увидеть, как все может быстро выйти из-под контроля.

Проверка линейности глюкометров - это обычная практика для медицинских отделений. CLIA требует этого, а исследование CAP требует, чтобы проверки линейности выполнялись на каждом новом глюкометре перед его использованием на пациенте, а затем дважды в год на работающих глюкометрах.При определении способности отделения фиксировать «истинную глюкозу» необходимо проверить линейность всей системы мониторинга глюкозы - методики оператора, вариации партии полосок с реагентами и характеристики прибора.

В отличие от контролей глюкозы для анализаторов влажной химии, суспендирующая среда в контрольных образцах для глюкометров в месте оказания помощи играет важную роль в определении конечной концентрации глюкозы. Таким образом, приготовление контролей глюкозы для устройств POC требует наличия характеристик цельной крови для получения точных значений.

Ранние контроли глюкозы
Таким образом, самые ранние контроли глюкозы основывались на добавлении метаболических ингибиторов к свежей крови. К сожалению, срок службы таких элементов управления составлял всего несколько дней. Другие пытались создать коммерческий контроль уровня глюкозы с сывороткой и альдегид-стабилизированными эритроцитами (RBC). Хотя эти контроли обычно давали стабильные воспроизводимые значения с любой одной полосой, между полосами и разными инструментами, значения сильно различались. Кроме того, значения не соответствовали результатам анализов центральной лаборатории.

Построение проверки линейности, похожей на кровь
Целью Streck Labs было обеспечение стабильного воспроизводимого контроля уровня глюкозы, который обеспечивает значения в пределах нескольких процентных пунктов от истинного значения. Чтобы сделать это, компания знала, что должна обеспечить имитацию эритроцитов и сыворотки крови. Если эритроциты могут проходить через двухмикронный фильтр, несмотря на их гораздо больший размер, соответствующий суррогат должен производить тот же эффект, что и удлиненные эритроциты. Движение контроля через тест-полоску должно имитировать цельную кровь, поскольку диффузия глюкозы через мембрану полоски является этапом, ограничивающим скорость ферментативной реакции.Именно этого и достигают Sugar-Chex II и Sugar-Chex Linearity.

Например, глюкоза в h3O на YSI = 60 мг / дл. На тест-полоске тот же образец измеряет 175 мг / дл. Подобные расхождения наблюдаются и с сывороткой. Контроль глюкозы Sugar-Chex II / Sugar-Chex Linearity дает хорошее согласие с YSI и другими приборами. (Yellow Springs Inc., эталонный анализатор глюкозы, соответствующий Золотому стандарту.)

Соглашение об уровне глюкозы между POC и центральной лабораторией
Чтобы достичь согласия по глюкозе с центральной лабораторией, необходимо определить ключевые элементы в контроле, которые помогают добиться точного моделирования цельной крови.Неспособность эффективно воспроизвести и объединить эти ключевые элементы в значительной степени ответственна за введение матричных эффектов как в инструментальную, так и в полосовую технологии.

Streck Labs определила эти ключевые элементы как: клеточный элемент, вязкость и ионную силу. Клеточный элемент цельной крови вносит свой вклад в вязкость, что, в свою очередь, влияет на регулирование потока пробы через различные слои полоски. Например, красные кровяные тельца физически заполняют поры на мембране реагента, регулируя тем самым поток к следующему слою.Ионная сила влияет на кинетику реакции, которая, в свою очередь, укорачивает или удлиняет фазу реакции. В отсутствие клеточного элемента или ионной силы миграция образца через слои заметно отличается. Скорость абсорбции, доставка образца через мембрану реагента и скорость / скорость ферментативной реакции изменяются. Ионная сила в сочетании с точным моделированием функциональных характеристик клеточных элементов (размер, плотность, заряд и концентрация) позволяет контрольному раствору работать универсально и поддерживать хорошее согласование с центральной лабораторией.

Брэдфорд А. Хансли, менеджер по исследованиям и разработкам в Streck Labs, описывает матричный эффект как неточное измерение указанного параметра. «Если у вас истинная концентрация глюкозы 100 мг / дл; матричный эффект может заключаться в восстановлении чрезмерного или недостаточного количества глюкозы. Истинная концентрация глюкозы так или иначе маскируется », - сказал он.

Точность не может заменить точность
Пункты обслуживания регулярно проверяют рабочие характеристики глюкометров в соответствии с требованиями CLIA.Для разных технологий глюкометров требуются разные средства контроля. Например, два основных производителя поддерживают несколько составов контроля глюкозы для своего широкого спектра технологий приборов. Кто-то скажет, что причиной множественных контролей является неспособность любого из них работать так же, как цельная кровь. Контрольные растворы, у которых отсутствуют свойства крови (вязкость, ионная сила, скорость абсорбции, доставка пробы через мембрану реагента или скорость ферментативной реакции), по сути, не позволяют тестировать способность полоски обеспечивать точное и точное измерение глюкозы.При отсутствии точности одна только точность (т.е. воспроизводимость от цикла к запуску) не может гарантировать врачу правильность результатов пациента.

Благодаря исследованиям Streck определила основные элементы в крови, которые связаны с характеристиками глюкометра в месте оказания медицинской помощи, и построила матрицу, которая точно имитирует цельную кровь. Чтобы добиться подобной имитации на нескольких платформах для полос и измерителей, он распознал важные особенности, связанные со скоростью потока / вязкостью, смачивающими свойствами и ионной силой.В сочетании эти элементы образуют композицию глюкозы, которая точно воспроизводит поведенческие характеристики свежей цельной крови с использованием технологий мониторинга уровня глюкозы в местах оказания медицинской помощи.

«Многие коммерчески доступные контроли не содержат клеточного элемента», - сказал Хансли. «Учитывая, что эти полоски предназначены для обработки, управления и разделения ячеистых материалов, вы можете видеть, что характеристики потока и кинетика реакции изменяются, когда вы наносите контрольный материал, для которого полоска не предназначена.”

Опыт компании Baylor Medical
Медицинский центр Университета Бейлора в Далласе недавно переключил управление линейностью на Sugar-Chex, чтобы помочь им точно улавливать очень высокие и очень низкие границы спектра глюкозы.

«С Уровнем 5 вы пытаетесь получить более высокое значение, а [Линейность Sugar-Chex] смогла дать более высокое значение», - сказала Клаудиа Хилл, координатор по месту работы Медицинского центра Университета Бэйлор в Ваксахачи. «Другой продукт, который мы использовали, не достиг того уровня, в котором мы нуждались.”

Кэти Белот, координатор по оказанию помощи в Медицинском центре Университета Бэйлор, Гарланд сообщила о той же проблеме: «У нас были проблемы с переходом на пятый уровень», - сказала она. «Это было ниже, чем нам хотелось бы. Он был в пределах допустимого диапазона, но когда вы его построили, казалось, что это далеко. Поэтому мы и некоторые другие больницы, входящие в состав Бейлора, перешли на продукт Streck, потому что у всех были одинаковые проблемы ».

Как и многие другие медицинские учреждения, которые стремятся к оптимальному уходу за пациентами, Бейлор осознал, что недостаточно иметь воспроизводимое число.Воспроизводимость и точность должны сочетаться с точностью. Благодаря Sugar-Chex Linearity отделы медицинского обслуживания уверены, что полученные значения глюкозы значимы даже в очень высоких и низких диапазонах.

Колин Карран - писатель-фрилансер и консультант по вопросам здравоохранения из Шарлотт, Северная Каролина.

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *