Зависимость количества шума от плотности пикселей.
На просторах инета, в разных статьях, я встречаю много рассуждений о том как корректно сравнивать шумы с разных камер. Мнения самые разные – от отказа от подобных сравнений до изобретения мудреных формул типа ШИСО.
Я хочу рассказать как я делаю это сравнение. Как всегда здесь не будет никаких заумных слов и сложных расчетов. Обойдемся простой схемой и калькулятором.
Я выбрал три камеры – Nikon D700, Canon 7D и Panasonic FZ-38. Я считаю эти камеры лучшими среди ультразумов, кропов и ФФ. Разумеется у каждого может быть своя линейка приоритетов, но не в этом дело.
Для начала коснусь немного природы шумов. Все их видели, но мало кто знает от чего они возникают. Причин очень много, но основная - плотность пикселей на единицу площади. Причиной шума являются проводники, по которым предаются команды для ячеек. Как любой проводник он нагревается, а температура один из главных источников шума.
А теперь давайте считать.
Nikon D700. ФФ. Площадь матрицы 36х24мм = 864мм2. 12,9 МП. Значит на 1 мм2 имеем 14930 пикс.
Canon 7D. APS-C. Площадь матрицы 15,1х22,7 = 342,8 мм2. 18 МП. На 1 мм2 - 52509 пикс.
Panasonic FZ-38. 1/2,3. Площадь матрицы 6,16х4,62 = 28,5 мм2. 12 МП. На 1 мм2 – 421053 пикс.
Теперь прошу обратить внимание на схему.
Буфер обмена-6.jpg
Здесь очень упрощенно изображен пиксель матрицы ФФ (большой такой квадрат, S-это площадь) и пиксели матрицы меньшего размера (группа маленьких квадратов, с площадью каждого Si). Надеюсь тут все понятно. Так как пиксель матрицы ФФ значительно больше пикселя ультразума, то на той же площади их можно разместить значительно больше. Линия к квадратам – это та самая шина по которой пиксель управляется. Она же – основной источник шума.
Разница в качестве между снимками зеркалок и компактов происходит из-за разного соотношения сигнал-шум. Сигнал – это полезная информация которая считывается с ячейки после его засветки. А шум – это паразитный сигнал шины. Кто писал звук? Вспоминайте, наряду с источником звука всегда пишется фон. Это звук самой аппаратуры, какие-нибудь посторонние звуки и так далее. Причем, когда вы пишите звук вы этот фон вы как бы и не слышите – это ваш мозг сосредоточен на источнике звука. А вот аппаратура его пишет и при прослушивании записи вам его выдает.
Для простоты, предположим, что у нас две матрицы разного размера, зеркалки и компакта. И в результате расчетов получилось, что на одном пикселе зеркалки умещаются девять пикселей компакта (так мне проще рисовать).
Так вот, при равном полезном сигнале S со светочувствительных ячеек (S=9Si) шумовой сигнал различен, потому что проводников у компакта в девять раз больше. Имеем следующее отношение сигнал/шум. Для зеркалки оно S/N, а для компакта S/9N. То есть шумит эта матрица в девять раз сильнее.
Все это очень примитивно, но для наших целей сгодится.
А теперь перейдем к практическим занятиям. Для этого я предлагаю воспользоваться сайтом
http://www.imaging-resource.com/IMCOMP/COMPS01.HTMИтак, сравниваем Nikon D700 и Panasonic FZ-38
На одном пикселе D700 уместилось 28 пикселей FZ-38 (надеюсь, не надо пояснять как я это получил – просто разделил 421053 / 14930)
Это значит, матрица FZ-38 шумит в 28 раз сильнее матрицы D700. То есть, теоретически снимок FZ-38 на ISO100 должен иметь такую же шумовую картину как снимок D700 на ISO 2800. На исходном сайте снимка с таким ISO для D700 не нашлось, поэтому предлагаю взять кадр на ближайшему к расчетному ISO 3200. Не правда ли, идентичные кадры по шумовой картинке, сразу и не разберешь где чем снято.
Далее проделаем аналогичные эксперименты с 7D и FZ-38.
На одном пикселе 7D поместилось 8 пикселей FZ-38. Берем кадры на ISO100 для панаса и ISO800 для Canon. Тоже весьма похожие кадры.
Ну и напоследок сравним D700 и 7D
На одном пикселе D700 уместилось 3,5 (округлим до 4) пикселя 7D.
Значит сравниваем кадр 7D на ISO100 с кадром D700 на ISO400. Тоже рядом.
Можете сами по вычислять с иными камерами, главное что года выпуска были одинаковыми, так как технологии тоже не надо сбрасывать со счетов. Абсолютного тождества в снимках конечно не будет. Все-таки применялись разные матрицы, разные алгоритмы обработки и настройки, да и камеры надо сравнивать, которые были выпущены примерно в одно и тоже время. Но все-таки это дает хоть какое-то представление о шумовых картинах камер различных типов без особых заморочек с кроп-факторами, диафрагмами, ISO и т.д.
Впрочем, я не настаиваю, и у вас может быть свое мнение.