Журнал "Компьютерра" №721 - Компьютерра

Реально работающий твердотельный датчик изображения, построенный на базе CMOS (по-русски - КМОП), появился лишь в 1993-м. Главные достоинства этой технологии - простота и дешевизна производства, высокое быстродействие, возможность снимать сигнал с каждой отдельной ячейки, низкое энергопотребление. Вдобавок на том же кристалле легко реализовать дополнительные схемы: АЦП, процессор, память и т. п. Разумеется, недостатков у CMOS тоже предостаточно: высокий уровень шума, требующий сложных алгоритмов шумоподавления; не завидная чувствительность (так называемый fill factor - коэффициент заполнения, представляющий собой отношение площади фоточувствительного элемента ко всей площади пиксела, - у CMOS не превышает 75%); усилители, занимающие много полезной площади кристалла, и пр.

Противостояние CCD и CMOS до некоторого времени можно было приравнять к знаменитой войне брэндов Nikon и Canon. Известно, что Canon с самого начала (с момента выпуска EOS D30 в октябре 2000-го) сделала ставку на CMOS и по сей день оснащает свои зеркальные камеры сенсорами, изготовленными на основе этой технологии. Nikon же долго оставалась верна CCD, превознося достоинства этого типа сенсора как источника менее шумной и более качественной картинки. До поры до времени CCD действительно пребывал в безусловном фаворе (в том числе и в умах потребителей), но сегодня уже нельзя с уверенностью сказать, какая технология окончательно завоюет рынок, а какая постепенно сойдет со сцены. Если говорить о зеркальных камерах, то здесь, пожалуй, CMOS уже начинает преобладать над CCD, и свою роль в этом процессе сыграла не столько Canon, сколько Sony, как крупнейший производитель сенсоров, к тому же продающий их "на сторону" - в последнее время она, видимо, тоже решила поставить на CMOS. Nikon же "сломался" только в 2004-м, выпустив профессиональную камеру топ-класса D2X на основе сониевского CMOS-датчика; позднее похожей матрицей был оснащен аппарат D2Xs. Вообще интересное явление: почти все производители, крепко сидевшие на CCD, в 2007–08 гг. выпустили хотя бы одну свежую модель на основе CMOS-сенсора: Nikon, Sony, Pentax, Olympus, Panasonic - тенденция, однако…

Один из несокрушимых пока бастионов - компания Fuji, стоящая особняком со своими уникальными сенсорами SuperCCD.

Мнения об этой технологии самые разные, но даже скептики признают, что камера S5 Pro с матрицей SuperCCD четвертого поколения заметно превосходит по динамическому диапазону профессиональные модели N и С. Правда, она столь же заметно проигрывает оным в детализации, но Москва не сразу строилась, и есть надежда, что компания не станет сидеть сложа руки. Тем более что Fuji хоть и использует только собственные матрицы, но "коробки" для них патентует у Nikon: старушка S3 Pro - это фактически "Nikon F80 с цифрозадником", а S5 Pro - почти копия Nikon D200; впрочем, это не секрет. Цимес матриц Fuji в том, что, во-первых, ячейки имеют не прямоугольную, а ромбовидную форму (точнее - шестигранную), что позволяет эффективнее использовать площадь кристалла; во-вторых, массив SuperCCDсенсора состоит из двух типов пикселов: S и R. S-пикселы, предназначенные для проработки деталей в тенях, - большого размера и весьма чувствительны к падающему свету; при увеличении освещенности быстро насыщаются и перестают реагировать на дальнейшее увеличение экспозиции. Напротив, R-пикселы - маленькие и низкочувствительные - отвечают за проработку деталей в светах. Казалось бы, вечная проблема "цифры" решена, но, увы, ничего в этой жизни не дается даром.

Динамический диапазон и правда получился отменный, но за него пришлось расплачиваться низкой производительностью: в режиме Wide dynamic range (а иначе какой смысл покупать такую камеру?) скорость серийной съемки всего 1,6 кадра/с в JPEG и 1,4 кадра/с - в RAW (да и 3 кадра/с в режиме стандартного ДД не бог весть какой подарок). Вес RAW-файлов тоже впечатляет - около 25 Мбайт, ну а что касается разрешения, то споры, сколько мегапикселов у "фуджи" на самом деле, не утихают до сих пор. В спецификации четко написано: 12,34 млн. эффективных пикселов, но камень преткновения именно в слове "эффективных" - на деле получается, что хотя в формировании изображения и задействованы все 12 миллионов (6+6), реальное разрешение картинки именно 6 мегапикселов, а в режиме, когда размер записываемой картинки 4256x2848 (12 мегапикселов), изображение формируется путем интерполяции, что не лучшим образом сказывается на детализации. В общем и целом SuperCCD - задумка отличная, но работы там еще непочатый край: пока у Fuji не получится камера с реальным, а не интерполированным разрешением 12 мегапикселов и скоростью… ну пусть 5 кадров/с, - она так и будет занимать свою маргинальную нишу.

Кстати, о производителе сенсора. Есть одна странность, всплывшая в жарких форумных обсуждениях новых аппаратов: почему-то очень большой процент пользователей волнует, кто именно сделал сенсор для той или иной камеры. Так вот достоверно выяснить это удается не всегда: порой вендор прямо указывает в технических характеристиках, чей сенсор, порой, напротив, тщательно скрывает. Иногда сведения подаются с помпой, чтобы заинтересовать потенциальных покупателей, а иногда с прозрачным намеком: мол, вы же понимаете, о ком речь. С Canon все понятно - та делает собственные матрицы для собственных же камер, с Sony в этом плане тоже все прозрачно, но есть еще Nikon и Pentax, а также Olympus и Panasonic, покупающие матрицы на стороне. Только ли покупающие? Еще с момента выпуска модели D1X Nikon тесно сотрудничает с Sony, при каждом удобном случае подчеркивая, что инженеры компании либо принимали участие в разработке очередного сенсора, либо при разработке Sony учла их пожелания; D2H вообще оснащен эксклюзивной матрицей Nikon JFET LBCAST (в основе которой лежит, кстати, технология CMOS), а в последних моделях - D3 и D300 - о тете Соне вообще ни слова, "сенсор разработан компанией Nikon", а прочее вас не касается. Согласитесь, между разработкой и производством - большая разница, и, как мне кажется, первое гораздо важнее, даже если разработка - совместная.

Добавлю, что Sony вовсе не обязана производить сенсоры лишь на собственных мощностях, она вправе разместитьзаказ у той же TSMC или еще где-нибудь; таким образом, понятие "производитель сенсора" становится весьма расплывчатым. Olympus начинала свою "зеркальную карьеру" при помощи Kodak (знаменитая профессиональная 5-мегапиксельная E1 до сих пор в строю), а начав сотрудничать с Panasonic, "перепрыгнула" на сенсоры этой компании; Pentax долго довольствовался продукцией Sony, но некоторое время назад умудрился "задружиться" с корейским полупроводниковым гигантом, и, думаю, Sony "Пентаксу" больше не понадобится. Новый аппарат K20D, анонсированный 23 января, согласно прессрелизу, оснащается оригинальным 14-мегапиксельным CMOS(!)-датчиком принципиально новой конструкции, где инженерам удалось на 60% увеличить полезную площадь пиксела и за счет этого существенно снизить шумы. Производитель суперсенсора деликатно не указывается, но вы же понимаете, о ком речь?

И еще один важный момент: матрица - это не все, что определяет картинку с камеры. Есть еще процессор, и есть софт, интерпретирующий полученные с матрицы данные. А эти вещи, как вы понимаете, у разных производителей камер разные. К примеру, в плане софта (как внутреннего, так и внешнего) Nikon всегда был и есть на высоте, оттого картинка с камер Nikon D80 и Sony A100, сделанных на одной и той же матрице, заметно лучше у первой. Скажите, вам все еще действительно важно, кем сделан сенсор вашей камеры? Мне - нет.

Рынок цифровой фотографии жив не едиными зеркалками, есть еще сектор среднеформатных цифровых камер, где не требуется особенное быстродействие и нет необходимости задирать чувствительность выше крыши - потому CCD там, что называется, на своем месте. Учитывая, что рынок среднеформатной цифровой техники сравнительно молод, говорить о победе той или иной технологии (в глобальном смысле) пока рано.

Что ж, несмотря на расхожее мнение скептиков, что в цифровой фотографии давно не происходит ничего технологически революционного, определенные успехи инженеров вполне заметны. Можно сказать, технология достигла расцвета: с одной стороны, даже бюджетные зеркальные камеры обеспечивают очень хорошее качество картинки и мало в чем ограничивают творческий замысел фотолюбителя. Если взглянуть на сегмент advancedмоделей, - там, по зрелом размышлении, вообще минимум технологических ограничений: даже 1600 ISO в подавляющем большинстве сюжетов полностью рабочее, а при правильном подходе и 3200 ISO может служить неплохим творческим инструментом - например, как средство имитации черно-белой высокочувствительной пленки. О профессиональном сегменте и говорить нечего - узкая пленка здесь давно ушла на задворки истории, и лишь средний формат еще остается конкурентоспособным - в основном из-за дороговизны крупных сенсоров [Оборудования, способного "отпечатать" за один раз матрицу столь большой площади, пока не существует. Сенсор приходится "клеить" из нескольких кусков, что, разумеется, сильно удорожает процесс]. Свежая "полнокадровая" модель D3 от Nikon, недавно вышедшая на рынок, удивляет даже опытных фотографов: чистая картинка вплоть до 1000 ISO, абсолютно рабочие 1600 и 3200 (!) ISO, и даже на 6400 ISO вполне можно снимать, когда условия не позволяют установить более низкую чувствительность. В режиме hi2 крайнее значение чувствительности - вдумайтесь! - 25600 ISO, и хотя это "на самый крайний случай", сама цифра уже говорит о многом. По крайней мере, о том, что есть куда двигаться, и то, что мы имеем сегодня, - не предел.