Rodzaje i wielkości matryc - wszystko, co powinieneś wiedzieć [poradnik]

Nie będę przy tym mocno wgłębiał się w szczegóły czy technologię produkcji, a skupię się na praktycznych aspektach wykorzystania konkretnej matrycy.

Matryca służy do przetwarzania obrazu na sygnał elektryczny umożliwiający zapisanie np. zdjęcia na kliszy czy w pamięci aparatu. Różne ich rodzaje są stosowane zarówno w aparatach cyfrowych, jak i analogowych.

Sensory możemy podzielić przede wszystkim ze względu na typ i wielkość. Najpopularniejszym obecnie typem matryc jest CMOS i jego odmiany (Exmor, LiveMos, X-Trans). Składa się ona z określonej liczby detektorów RGB, które po odpowiednim naświetleniu i obróbce przez procesor aparatu tworzą konkretny obraz. Matryce CMOS charakteryzują się dobrym oddaniem barw, niższym, w porównaniu do CCD, szumem i możliwością pracy z wyższymi czułościami. W odróżnieniu od matryc CCD, sygnał sczytywany jest liniowo, a nie z całego sensora w jednym momencie. Minusem tego rozwiązania jest widoczny efekt rolling shutter. Podczas filmowania i wykorzystywania elektronicznej migawki, kiedy przesuwamy aparat, możemy zaobserwować charakterystyczne kładzenie się linii prostych, co widać na zdjęciu poniżej. Wynika to z tego, że górne piksele matrycy są odczytywane wcześniej niż dolne (lub w innej kolejności), co powoduje właśnie taki efekt. Niemniej jednak korzystając z migawki mechanicznej podczas fotografowania, efekt nie jest widoczny.

Ostatnio coraz bardziej popularnym typem sensorów CMOS jest BSI CMOS, czyli technologia pozwalająca zwiększyć czułość sensora, gdzie elementy światłoczułe zostały rozmieszczone inaczej, niż w klasycznych matrycach CMOS (FSI). Type rozwiązania zbudowane są tak, że soczewki z filtrami barwnymi umieszczone są z przodu, pod nimi znajdują się ścieżki, a elementy światłoczułe na dole. W technologii BSI światłoczuła warstwa krzemu znajduje się tuż pod soczewkami, przez co rejestruje ona więcej światła. Technologia z powodzeniem wykorzystywana jest szczególnie w niewielkich matrycach smartfonów czy aparatów kompaktowych. Ostatnio jednak Sony, w modelu A7R Mark II, zastosował pełnoklatkową matrycę BSI o rozdzielczości 42 megapikseli z tylną iluminacją, która przy tak dużej rozdzielczości natywnie pracuje aż do ISO 102 400.

Matryce CCD wykorzystuje się głównie w najtańszych aparatach, ale do niedawna tego typu sensory mogliśmy znaleźć w najdroższych aparatach średnioformatowych. Dopiero w ostatnim czasie CMOS wyparł CCD w Pentaxie 645Z czy przystawkach Phase One i Hasselblada. W odróżnieniu od CMOS, CCD pracują na niższych czułościach, ponieważ zaszumienie pojawia się znacznie wcześniej. Plusem jednak jest lepsze odwzorowanie barw na niższych czułościach, a także brak efektu rolling shutter. Matryce CCD pracują wolniej i potrzebują więcej energii, ale informacje sczytywane są z całej matrycy jednocześnie, co eliminuje ww. efekt. Obecnie jednak na rynku konsumenckim ten typ matryc jest marginalizowany i coraz rzadziej znajdziemy go w kupowanych produktach.

Trzecim typem matrycy jest Foveon, który wykorzystywany jest w aparatach Sigmy, ale obecnie są one niszą. Matryce składają się z trzech warstw, przez co jeden punkt rejestruje wszystkie trzy barwy, dzięki temu obraz nie jest w żaden sposób interpolowany. Zdjęcia charakteryzują się większą ostrością, ale również większym zaszumieniem i często mają problemy z poprawnym oddaniem barw.

Jak wiadomo, aparaty wyposażone są w różne wielkości sensorów. Mniejsze matryce pozwalają na uzyskanie większej głębi ostrości, a także sprawdzą się w aparatach ultrazoom, które przy zachowaniu niewielkich rozmiarów mogą zaoferować ponadprzeciętną ogniskową. Większe matryce będą wymagały większego korpusu i obiektywu, który pokryje większe pole obrazowe, a aparaty w nie wyposażone, będą droższe. Jednak większe matryce będą zapewniały lepszą jakość zdjęć, szczególnie w słabych warunkach oświetleniowych, a także będą umożliwiały uzyskiwanie małej głębi ostrości.

Wbrew pozorom rozmiar określony najczęściej w ułamku cala nie oznacza fizycznej przekątnej sensora. Jednocalowa matryca nie będzie miała przekątnej jednego cala (ok. 2,5 cm), a raptem 16 mm. Czy zatem producenci aparatów nas oszukują? Poniekąd tak, ale to ogólnie przyjęty standard. Pochodzenia tego typu oznaczeń możemy szukać w starych kamerach wideo, gdzie rolę sensora pełniła szklana lampa katodowa. Rozmiar w specyfikacji nie oznacza zatem przekątnej przetwornika, a średnicę szklanej bańki tej lampy. Brzmi to dość zawile, ale aby poznać rzeczywistą przekątną naszej matrycy, powinniśmy pomnożyć wartość ze specyfikacji przez 2/3. Przyjrzyjmy się najbardziej popularnym rozmiarom sensorów.

Tej wielkości sensory znajdziemy w większości aparatów kompaktowych. To mała matryca, która pozwala mocno ograniczyć wymiary całego aparatu. Najczęściej matryce są gęsto upakowane pikselami, przez co wielkość pojedynczego piksela nie jest duża, co odbija się na jakości zdjęć. Tego typu sensory często umieszczane są w aparatach typu ultrazoom, ponieważ przy stosunkowo niedużych rozmiarach obiektywu i całego korpusu można uzyskać bardzo duże przybliżenie. Dobre matryce 1/2.3” mogą pracować do czułości ISO 800 z zachowaniem dobrej jakości zdjęć.

Tę wielkość matrycy możemy znaleźć w kompaktach premium. Dzięki większym rozmiarom jakość zdjęć jest znacznie lepsza niż w przypadku matryc 1/2.3”, ale nadal można zachować stosunkowo małe wymiary aparatu. Aparaty wyposażone w sensory tej wielkości to zazwyczaj zaawansowane kompakty, umożliwiające pracę w trybie zapisu RAW i pełnymi ustawieniami manualnymi. To dobry wybór dla osób, które chcą uzyskiwać dobrą jakość zdjęć do wartości ISO 1600, zachować niewielkie wymiary i stosunkowo niską cenę.

Jednocalowe matryce znajdziemy w kompaktach premium oraz bezlusterkowcach systemu Nikon 1 i Samsung NX mini. Matryce tej wielkości charakteryzują się dobrą jakością zdjęć, ale aparaty typu ultrazoom mają już znacznie większe obiektywy, a ich ogniskowe nie są już tak imponujące, jak w przypadku aparatów z matrycą 1/2.3”. Segment aparatów z tej wielkości matrycami obecnie jest jednym z najprężniej rozwijających się na rynku.

Matryce tej wielkości znajdziemy w aparatach systemu Mikro 4/3, czyli Olympusach i Panasonikach, a także w kompakcie Panasonic LX100. W stosunku do matryc pełnoklatkowych, ekwiwalent ogniskowych liczymy mnożąc go przez 2. Ta wielkość matrycy sprawia, że zdjęcia są dobrej jakości nawet do ISO 6400, przy zachowanej małej wielkości korpusu.

Przy wykorzystaniu jasnego obiektywu możemy już liczyć na spore rozmycie tła. Dzięki nieco mniejszej matrycy, obiektywy stosowane w systemie Mikro 4/3 mogą być znacznie mniejsze, niż ich odpowiedniki dla matryc APS-C czy pełnej klatki.

To bardzo popularny rozmiar matrycy. W zależności od producenta stosuje się przelicznik x1,5 lub x1,6 dla ogniskowych z pełnej klatki. Matryce z powodzeniem wykorzystywane są zarówno w lustrzankach, jak i bezlusterkowcach, a także niektórych aparatach kompaktowych. Spory rozmiar, przy stosunkowo niskiej cenie zakupu aparatu, przekłada się na popularność tego typu rozwiązania. Jednak najmniejsze aparaty z matrycami APS-C są zazwyczaj znacznie większe, niż odpowiedniki z matrycami 1” czy 4/3”.

Wielkość matrycy jest identyczna, jak klatka filmu 35 mm, przez co nie stosujemy przelicznika ogniskowych. Matryce tej wielkości najlepiej radzą sobie w ciężkich warunkach oświetleniowych, a jest to zasługa głównie dużych pikseli, ponieważ są one rozmieszczone na większej powierzchni. Dla wielu osób plusem jest możliwość dużego rozmycia tła, ale minusem jest konieczność zastosowania dużych i ciężkich obiektywów, jeśli zależy nam na ich dużej jasności. Matryce pełnoklatkowe znajdziemy zarówno w kompaktach, bezlusterkowcach, ale przede wszystkim w lustrzankach cyfrowych. Ceny nowych aparatów z matrycą pełnoklatkową zaczynają się od około 5 tys. zł, ale musimy liczyć się z większymi wydatkami na obiektywy, które obsługują tak duże pole obrazowe.

Prócz wymienionych wyżej najpopularniejszych rozmiarów matryc, na rynku znajdziemy ich znacznie więcej. Smartfony najczęściej wyposażone są w jeszcze mniejsze matryce 1/3”, 1/3.2”. W bardziej zaawansowanych aparatach, takich jak Canon G1X Mark II znajdziemy matrycę 1.5” czyli trochę większą niż 4/3”, stosowaną w aparatach Olympusa i Panasonika. W Canonach serii 1D i Leice M8 znajdziemy sensor APS-H, który wielkością plasuje się między pełną klatką, a APS-C. Mnożnik ogniskowej wynosi ok. x1.3. Canon zrezygnował jednak z tego rozwiązania na rzecz pełnej klatki. Minusem tego rozwiązania była konieczność stosowania obiektywów kryjących obraz pełnoklatkowego sensora, z niewygodnym mnożnikiem x1.3, co było przydatne przy wykorzystaniu dużych ogniskowych, ale mocno ograniczało przy szerokim kącie.

Jak widać, wybór wielkości matryc jest naprawdę szeroki. Chcąc kupić aparat, warto dobrać odpowiedni rozmiar sensora do naszych potrzeb. Jeśli zależy nam na dobrej jakości zdjęć, ale chcemy mieć aparat o małych wymiarach, a jego cena musi być niska, spójrzcie na aparaty z matrycą 1/1.7”. Mając nieco większy budżet, spójrzmy na aparaty kompaktowe z matrycą 1”, szczególnie, jeśli mały rozmiar i jasny obiektyw (w który najczęściej wyposażone są kompakty z tej wielkości matrycą) ma duże znaczenie. Decydując się na aparat z wymienną optyką, który nadal będzie mały i nie zrujnuje nas finansowo, system Micro 4/3 będzie najlepszym wyborem. Godząc się na większe rozmiary, możemy skierować wzrok ku aparatom z matrycami APS-C. Jeśli jednak rozmiary i koszty nie mają większego znaczenia, a najbardziej zależy nam na najlepszej jakości zdjęć w słabych warunkach oświetleniowych i największym rozmyciu tła, możemy zdecydować się na aparat z matrycą pełnoklatkową.

Według mnie nie ma jednego, najlepszego rozmiaru matrycy. Każdy z nich ma swoje wady i zalety, a wyboru powinniśmy dokonywać w oparciu o typ fotografii, który najbardziej nas interesuje. A w Waszych aparatach jakie znajdziemy matryce?

*tekst: Jakub Kaźmierczyk

wideo: Marcin Watemborski*