Snímače digitálů

Základní parametry

Rozlišení

Každý snímač je tvořen z jednotlivých bodů, jejichž počet je pevně stanoven. Efektivní rozlišení snímače je počet bodů, na které dopadá světlo a vytvářejí výsledný obraz. Tyto hodnoty se v současné době pohybují kolem milionů pixelů, u profesionálních fotoaparátů to jsou pak desítky (20) milionů pixelů. U čipů se ještě udává celkové rozlišení, které je vyšší. Což je způsobeno tím, že se krajní sloupce a řádky používají jako sběrnice pro odečet napětí. Pro uživatele je tedy podstatné efektivní rozlišení, jelikož určuje konečnou velikost fotografie.
Na fotoaparátu ovšem není hodnota rozlišení snímače tím nejdůležitějším. V posledních letech stále roste rozlišení, ačkoliv velikost snímače, která má významný vliv na kvalitu obrazu, je stále stejná. Pokud nechceme dělat zvětšeniny rozměrů větších jako A4 jsou 4 MPx zcela dostačující. Nesmíme však opomenout, že s rostoucím rozlišením snímače také roste potřebný objem dat fotografie. Počet megapixelů tedy ovlivňují dva zásadní faktory: maximální velikost fotografie pro tisk a množství detailů na fotografii.

Citlivost

Citlivost na světlo se uvádí v hodnotách od ISO 50 do ISO 6 400.
Při změně citlivosti z ISO 100 na ISO 200, bude snímači stačit polovina světla pro získání stejně exponované fotografie. To znamená, že nám stačí poloviční čas expozice (např. 1/200 s místo 1/100 s). S nárůstem citlivosti ISO ovšem narůstá šum, což je zásadní nevýhoda vysokého ISA. A čím je snímací čip menší, tím je nárůst šumu větší a ve výsledku více patrný.
U digitálních zrcadlovek se s šumem nesetkáme v takové míře a můžeme bez problémů použít i hodnoty citlivosti ISO 800. Kompaktní přístroje však mají již při hodnotách kolem ISO 200 nepříjemně zašuměný obraz. Tento znatelný rozdíl je způsoben menší velikosti snímacího čipu kompaktů. Proti vysoké hladině šumu bojují fotoaparáty pomocí firmwarové redukce šumu. Tento proces je založen na rozostření pořízeného snímku, respektive rozostření jemných detailů. Eliminuje se tak šum, ale také některé detaily a kresba obrazu, proto není tento proces zrovna zcela přínosným. Tento proces se dá nahradit i na počítači, kde si můžete míru rozostření zvolit sami. Podle sebe si pak určíte poměr mezi eliminací šumu a ztrátou detailů.

Velikost snímače

Snímače vyrábí jen několik společností např. Kodak, Fuji, Sony, Canon a Panasonic. Ti s předstihem rozhodnou jaké budou vyrábět čipy a nabídnou je ostatním výrobcům fotoaparátů. Proto mají také všechny novinky daného roku vesměs stejné rozlišení snímače. Typické marketingové pravidlo v tomto případě zní "Čím více, tím lépe", ale není tomu tak.
Kvalita výsledné fotografie nezávisí jen na snímači. Dalším parametrem je kvalita objektivu a následné zpracování obrazových informací obrazovým procesoren ve fotoaparátu.
Velikost snímače se uvádí buď jako velikost úhlopříčky snímače nebo jako rozměr v milimetrech. Nejmenší úhlopříčka snímače bývá 1/3,2" a maximum je plocha stejná jako u kinofilmu.

Používané typy snímačů

CCD

CCD (Charge Coupled Device) Snímače jsou zařízení citlivá na dopadající světlo. Dělí se na progresivní a prokládané, podle způsobu sběru el. náboje.
U progresivních CCD snímačů je náboj sbírán vysokou rychlostí ze všech buněk téměř najednou (FTD - Frame Transfer Device). Díky tomu nepotřebují mechanickou závěrku a navíc může být expoziční doba velice krátká (až 1/10 000s).
U prokládaných CCD snímačů je elektrický náboj sbírán po částech. Je tedy nutná mechanická závěrka, která určuje dobu, po kterou jsou buňky osvětleny. Výhodou prokládaných CCD snímačů je snadnější výroba a tím pádem nižší výrobní náklady. Ale i přesto je technologie výroby CCD prvků velmi náročná a drahá. Každý snímač potřebuje ke své funkci tři různá napájecí napětí, čímž rovněž roste spotřeba energie.

Výhody: - nevyskytují se vážné chyby, protože technologie je už dostatečně známá. Nevýhody: - pomalejší přenos el. náboje

- CCD snímač s RGBG filtrem

- CCD snímač s CMYG filtrem

Super CCD

Snímače typu SuperCCD jsou založeny na poznatku, že lidské oko vnímá citlivěji vertikální a horizontální linie, než diagonální. Proto je struktura senzoru SuperCCD oproti tradičnímu řešení pootočena o 45 stupňů. Výsledný efekt je, že rozlišení jakoby 2,3× vzrostlo. Přídomek super v názvu značí, že fotodioda není čtvercová, ale osmiúhelníková. Díky tomu je dosaženo rovnoměrnějšího pokrytí plochy snímače. Super CCD snímače jsou patentem Fujifilmu, který jej také jako jediný používá. Nejnovější inovací je Super CCD SR (super dynamic). Tyto čipy obsahují dvě fotodiody. Jedna slouží k přesnému měření barvy a druhá k přesnému měření dynamického rozsahu. Výsledkem je mnohem méně přepalů a podexpozic ve výsledném snímku. Výhody: - zvýšený dynamický rozsah Nevýhody: - složitější technologie výroby

Multi-shot

Snímač není vybaven žádným barevným filtrem, ale barevný filtr je součástí optické soustavy. Snímání pak probíhá ve třech expozicích (ne v jedné). Při každé expozici se vymění filtr se základní barvou a a teprve poté se exponuje. Po dokončení všech tří expozic se pak obraz složí elektronicky dohromady. Jak je už z technologie patrné je podmínkou úspěchu statická scéna, stálé osvětlení a především zafixovaný fotoaparát. S touto technologií se můžeme setkat u studiových digitálních fotoaparátů. Tato technologie je tedy vhodná především pro interiérové statické scény.
Výhody:

Nevýhody:

Multi-CCD

V poslední době se jedná o velmi se rozšiřující technologii. V jednom přístroji je umístěno více snímačů a před každým je jiný barevný filtr. Světlo přicházející z objektivu je pomocí optického hranolu rozloženo na jednotlivé snímače. V rámci jedné expozice je tedy možno provést snímání na všech CCD. Nejběžnější je varianta se třemi snímači, při které je před každým snímačem jeden z RGB filtrů tedy s třemi CCD snímači. Tato technologie je podobná multi-shotu, ale nemá takové limitující parametry jako multi-shot.
Výhody:

Nevýhody:

CMOS

Snímače typu CMOS (Complementary Metal Oxid Semiconductor) využívají polovodičové součástky. Ty jsou řízené elektrickým pólem, stačí jim jen jedno napájecí napětí, mají tedy menší spotřebu energie. Dělí se na dvě skupiny:

-pasivní CMOS

-aktivní CMOS

Live MOS

Umožňují 100% náhled na scénu a to i přes displej. Mají dobrou obrazovou kvalitu a přitom nízkou spotřebu energie. Základní "vychytávkou" je jednoduchý zesilovač v každém pixelu. Tím dosáhneme zvýšení kvality obrazu, zvětšení citlivosti a poklesu šumu. Tuto technologii zatím využívá pouze Olympus E330 a Panasonic L1.

Výhody proti CCD: - nižší spotřeba energie - nižší zbytkové teplo (toto je problém u velkých CCD snímačů), čím více se snímač zahřeje, tím více produkuje digitálního šumu - jednodušší výroba - při výrobě je menší problém s chybovostí a nižší spotřeba drahého křemíku - rychlejší přenos náboje ze snímače na A/D převodník

Foveon X3

Čip CMOS Foveon X3 se svým konceptem záznamu obrazových informací přibližuje klasickému filmu. Každá světlocitlivá buňka je schopna zpracovat informace o všech třech složkách barevného prostoru RGB. Snímač je složen ze tří světlocitlivých vrstev umístěných nad sebou. Základním technologickým principem je využití fyzikálního jevu, kdy světlo různých vlnových délek proniká do různých hloubek křemíkového čipu. Horní vrstva získá informaci o modré části barevného spektra, prostřední o zelené a poslední vrstva o červené. To znamená, že objem informací o snímaném obraze je v porovnání s klasickým čipem o stejném počtu buněk trojnásobný. Dle výrobce tohoto čipu bude možné při hromadné výrobě za stejné peníze vyrobit čip, který v kvalitě obrazu překoná současná CCD nebo CMOS prvky.
Zatím tyto čipy využívá pouze společnost Sigma.
Výhody:

Nevýhody: