Jak vybírat digitální fotoaparát III. - typ snímače - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

Radíme DF

Radíme DF

24. května 2001, 00.00 | Dnes se zaměříme na to, jaký typ snímače by měl mít ideální digitální fotoaparát. Výběr je překvapivě bohatý.

Než se v našem seriálu o výběru digitálního fotoaparátu dostaneme k otázce rozlišení, měli bychom se věnovat i samotným snímačům. Ty tam jsou doby, kdy na trhu byly pouze modely s jedním typem CCD snímače. Přestože společností vyrábějících tyto polovodičové prvky nepřibývá, jmenujme Kodak, Matshushita, Philips, Scitex či Sony, nabídka se přece jen rozšířila.

Typ snímače pochopitelně ovlivňuje zejména kvalitu získaného obrazu bez ohledu na jeho rozlišení. Myslím zejména barevné podání obrazu či úroveň šumu. Nezanedbatelná je i světelná citlivost snímače či schopnost připojených obvodů dále zpracovávat získaný obraz. Prakticky všechny moderní snímací obvody kromě prostého záznamu provádějí i další operace zvyšující kvalitu obrazu či jeho rozlišení. Takže co které obvody nabízejí?

CCD snímač s RGBG filtrem
Začneme dnes nejrozšířenějším typem snímače, se kterým se můžeme setkat. Jde o CCD snímač, který se s minimálními obměnami vyrábí víc jak deset let. Po technologické stránce se pochopitelně vyvíjí, k dispozici jsou různé typy lišící se rozlišením, citlivostí i vestavěnými funkcemi, přesto jde principiálně stále o to samé. Jednotlivé čtvercové snímací buňky jsou vybaveny jednou fotodiodou a na povrchu jsou pokryty barevným filtrem. Vzor Bayer (RGBG) kombinuje červený, zelený a modrý barevný filtr v mozaikovém uspořádání.
Z ryze praktického pohledu je asi největší výhodou těchto prvků jejich masové rozšíření. Například 2,1Mp snímač od Sony je v tomto okamžiku montován doslova do desítek typů digitálních fotoaparátů. To jednak snižuje jeho cenu a zejména to svědčí o dobře zavedeném řešení. Snad všichni výrobci digitálních fotoaparátů mají s RGBG CCD bohaté zkušenosti a fotoaparáty vybavené tímto typem snímačů se nevyznačují žádnými zásadními problémy. Jedinou nevýhodou je relativně nízká citlivost těchto snímačů, se kterou výrobci pouze obtížně bojují. Buď je tato skutečnost respektována a pak fotoaparát nabízí pouze citlivost 80-100 ISO, nebo je problém řešen změnou nastavení AD převodníku, což vede s růstem citlivosti k výraznému růstu šumu v obraze.

CCD snímač s CMYG filtrem
Relativně novou alternativou CCD snímače je verze s CMYG barevným filtrem. Princip fungování jednotlivých buněk je stejný, ale od předchozího modelu se snímače liší barevností použitého filtru. Opět se jedná o mozaiku, tentokrát s barvami azurovou, purpurovou, žlutou a zelenou. Tato kombinace barev zlepšuje světelnou propustnost barevného filtru a tím se zvyšuje celková citlivost snímače. Data získaná z tohoto typu snímače se sice musejí přepočítat do standardního RGB formátu, ale výsledem je čistší obraz ve srovnání s RGBG verzí.
Prakticky byly tyto snímače použity například u fotoaparátů Canon, Kodak či Olympus a vždy s velkým úspěchem. Jednou z mála nevýhod je zatím relativně malé rozšíření, které pochopitelně zvyšuje jejich cenu.

SuperCCD
Další novinkou posledních let je firemní řešení společnosti Fujifilm, které zásadním způsobem mění strukturu původního CCD prvku. Čtvercové snímací buňky nahradily plástvové šestistranné buňky s přímým RGB filtrem. Navíc buňky nejsou uspořádány lineárně v řádcích a sloupcích, ale jsou pootočeny o 45 stupňů. SuperCCD má ještě další unikátnosti jako nové on-chip lens a další.
Obraz získaný z jednotlivých snímacích buněk není přímo ukládán do paměti fotoaparátu, ale je zcela přepočítán. Dochází ke geometrickým úpravám, změně rozlišení i barevnosti tak, aby výstupní obraz odpovídal běžným konvencím. Právě značné softwarové úpravy obrazu jsou asi nejrozporuplnějším hlediskem celé technologie, protože prakticky nelze získat z fotoaparátu syrový obraz bez úprav. V krajním případě je rozlišení zvyšováno 2x, což se pochopitelně podepisuje na ostrosti obrazu, i když ve srovnání s běžnou interpolací jsou výsledky překvapivě dobré.
Pokud tedy SuperCCD zhodnotíme z čistě uživatelského hlediska, tak získáme asi následující obrázek. SuperCCD nabízejí ve své cenové kategorií bezkonkurenčně nejvyšší rozlišení, ale pouze za cenu umělého přepočtu. Přesto pro běžné uživatele jde jednoznačně o nejdostupnější způsob, jak získat fotoaparát s vysokým rozlišením. V současnosti jsou na trhu již snímače druhé generace, které se mohou pochlubit výrazně vylepšenou kvalitou obrazu, která si v podstatě nezadá s žádným běžným CCD snímačem.

CMOS snímače
Posledním typem, který si dnes představíme, jsou CMOS snímače. Jejich zařazení až na konec článku je pouze důsledkem skladby článku a rozhodně by nemělo snižovat význam této technologie. Přestože CMOS architektura je zhruba stejně stará jako CCD, nasazení těchto prvků v digitální fotografii zatím nedosahuje takového rozsahu jako právě v případě CCD. Důvodem je skutečnost, že u CMOS technologie dlouhou dobu chyběla adekvátní kvalita záznamu obrazu. Proto jsme si také zvykli spojovat CMOS snímače s nejlevnějšími digitálními fotoaparáty s mizernou kvalitou záznamu. Takové bylo původní cílení tohoto typu snímačů. Za řádově nižší cenu než CCD nabízeli horší kvalitu záznamu.
Nicméně v posledních letech se objevilo několik špičkových CMOS snímačů s rozlišením a kvalitou plně srovnatelnou s CCD. Příkladem budiž fotoaparát Canon EOS D30, který je osazen právě CMOSem. Výrobcům se podařilo eliminovat většinu nevýhod CMOS snímačů, a tím se před nimi otevírá velmi slibná budoucnost. Výrobně výrazně nejlevnější a kvalitativně se zlepšující CMOS snímače jsou možná budoucností digitální fotografie.
Bohužel současná situace na trhu příliš CMOS snímačům nesvědčí. Důvěra zákazníků je otřesena nekvalitními CMOS snímači používanými v low-end fotoaparátech. Zcela upřímně je dnes opravdu dobré si fotoaparát s tímto snímačem před koupí řádně vyzkoušet, protože ve většině případů je jejich kvalita velmi nízká. Výjimkou jsou již zmiňované profesionální modely.

Závěr
Na závěr shrnutí. Je rozhodně dobré se zajímat o to, jakým typem snímače je fotoaparát vybaven. Nejen rozlišení určuje kvalitu výsledných snímků a jak jsme popsali výše, každá z uvedených technologií má svá pro i proti.