PODJELA I PRINCIP RADA SENZORA U DIGITALNIM FOTOAPARATIMA

Za početak, potrebno je ukratko pojasniti najosnovnije pojmove koji su povezani s temom ovog rada. Trivijalno rečeno, senzor u digitalnom fotoaparatu zamijenjuje film iz starijih, analognih modela. Sen-zori su, poput filma, osjetljivi na svjetlost i jednom kad se zatvarač otvori i dozvoli svjetlosti da dođe do senzora, senzor digitalno zabilježava sliku. Važni čimbenici o senzorima su njihova veličina i tip. Prim-jerice, očita je razlika između veličine kućišta, a s kućištem i senzora, kompaktnih i DSLR fotoaparata; senzori u DSLR fotoaparatima su veći, time stvarajući čišće slike s manje šuma i nepravilnosti. [1] Njihova je osnovna zadaća, neovisno o tipu i veličini, pretvoriti svjetlost u elektrone. [3]

TIPOVI SENZORANa sadašnjem tržištu, senzori su dostupni u dva tipa: CCD i CMOS.

CCD (Charge-Coupled Device) senzori stvaraju slike visoke kvalitete s niskom razinom šuma, dok su CMOS (complimentary metal-oxide semiconductor) čipovi podložniji šumovima. Ipak, fotoaparati s CCD čipom su češće skuplji i troše više energije za rad (CCD senzor koristi proces koji troši i do 100 puta više energije nego CMOS). Budući da svaki piksel na CMOS senzoru ima nekoliko tranzistora pokraj sebe, njegova osjetljivost na svjetlost može biti niža (mnogi fotoni koji padaju na senzor, pada-ju na tranzistore, umjesto na fotodiode). Također, CCD senzori se masovno proizvode dulje od CMOS senzora, pa na neki način „zreliji“ što se tiče kvalitete i broja piksela.

Po ovim razlikama, možemo doći do zaključka da se CCD senzori češće koriste u fotoaparatima koji se koncentriraju na slike visoke kvalitete, s puno piksela i izvrsnom osjetljivošću na svjetlost. Fotoaparati s CMOS senzorom su često jeftiniji i imaju pohvalno trajanje baterije. [3]Uvijek postoje rasprave oko pitanja koji su senzori bolji, a na to pitanje nije nimalo lako odgovoriti budući da oba tipa unutar svojih granica rade dobro i efektno, te svaki na svoj način zadovoljava ko-risnikove potrebe, ovisno o njegovim zahtijevima.

VELICINE SENZORAVeličina senzora utječe na mnoge faktore na fotografijama, ali i na funkcije samog fotoaparata i ključna je varijabla koja utječe na njegovu cijenu. Velik utjecaj ima na kvalitetu slike, funkcije objek-tiva i ponašanje aparata u uvjetima s malo svjetlosti. Danas fotoaparati koriste tri osnovne veličine senzora; Četiri trećinski, APS i 35 milimetarski filmski format. Vrijednosti senzora kreću se od nekoliko kuna do nekoliko desetaka tisuća kuna. [5]

Četiri trećinski format senzora standard je kompanija Olympus i Kodak. Njegove dimenzije su 17,3mm x 13 mm. Ovaj senzor koriste svi Olympusovi i Panasonicovi DSLR fotoaparati.

Naziv APS se koristi za senzore koji su otprilike veličine APS-C ili APS-H formata filma. Njegove di-menzije variraju, uspoređujući ih s APS-C (raspona od oko 14mm x 21 mm do 16mm x 24mm) i APS-H (28,7mm x 19,1mm). Neki od poznatijih fotoaparata koji ih koriste su Nikon D80, Sony Aplha DSLR-A350, Canon EOS-1D Mark III...

35 milimetarski filmski format, često je nazivan full-frame, što govori da je senzor iste veličine kao standardni okvir na roli 35 milimetarskog filma. Za proizvodnju ovakvih senzora potrebna je pozamašna svota, ali oni uklanjaju tzv. Faktor povećanja žarišne duljine (objašnjen kasnije). Dimen-zije ovog senzora su 24mm x 36mm. Neki fotoaparati u kojima se nalazi su EOS-1Ds Mark III, Canon EOS 5D, Nikon D3... [3]

TIP SENZORA 1/2.5’’ 1/1.8’’ 2/3’’ 4/3’’ APS-C 35mm

OMJER STRANICA 4:3 4:3 4:3 4:3 2:3 2:3

DIJAGONALA (mm) 7.2 8.9 11 22.5 27.3 43.3

ŠIRINA (mm) 5.8 7.2 8.8 18 22.7 36

VISINA (mm) 4.3 5.3 6.6 13.5 15.1 24

Slika je primjer kako određena scena odašilje svjetlost na sen-zor, ovisno o njegovoj veličini. 1.5x i 1.6 su takozvani crop factori (koliko je scene odreza-no u usporedbi s full-frame veličinom) pripadni APS veličini senzora, dok je čitava scena un-utar okvira Full-frame senzora.

Zanimljivo je napomenuti da su veći senzori „tajna“ zašto 10 megapiksela digitalno SLR-a uvelike nadmašuju 10 megapiksela kompaktnog fotoaparata. Da bi se isti broj piksela rasporedio preko veće površine senzora, pikseli (tehnički, fotoosjetljive ćelije s diodama) moraju biti veće. Te veće ćelije prikupljaju više svjetlosti i time stvaraju slike s manje šuma, hvataju veći dinamički raspon i funkcion-iraju mnogo bolje sa visokim postavkama ISO-a. [2]

PRINCIP RADASenzori u pravilu funkcioniraju slično solarnim ćelijama; pretvaraju svjetlost u električni naboj. Prin-cip rada koji najlakše možemo zamisliti jest taj da je senzor u biti skupina milijuna sičućnih solarnih ćelija ravnomjerno raspoređenih po dvodimenzionalnoj površini, od kojih svaka pretvara svjetlost s jednog malog dijelića slike u elektron. I CCD i CMOS senzori obavljaju ovaj zadataka pomoću raznih tehnologija.

Sljedeći je korak čitanje vrijednosti (prikupljenog naboja) svake ćelije u slici. Kod CCD čipova, naboj se šalje preko čipa senzora i biva pročitan u jednom od kuteva senzora. Pretvarač analognog signala u digitalni pretvara vrijednost svakog piksela u digitalnu vrijednost. U većini CMOS senzora, postoji po nekoliko tranzistora uz svaki piksel koji pojačavaju i prenose naboj koristeći tradicionalnije sklopove. Proces kojim radi CMOS senzor je fleksibilniji jer svaki piksel može biti pročitan individualno.

CCD senzori proizvedeni posebnim procesima kako bi imali mogućnost prenjeti naboj preko čipa sen-zora bez distorzije (iskrivljavanja). Taj proces znači senzore iznimno visoke kvalitete po pitanju vjer-nosti prijenosa slike i osjetljivosti na svjetlost. CMOS čipovi, pak, koriste tradicionalnije i ustaljenije proizvodne procese za stvaranje čipa; iste procese kojima se radi većina mikroprocesora. Zbog razlike u proizvodnji, postoje mnoge primjetne razlike između CCD i CMOS senzora. [3]

VELICINA PIKSELA

Veličina čipa i pojedinog piksela su dva faktora koja u kombinaciji određuju ne samo cijenu sen-zora, već i mnogo točaka njegovog rada. Više piksela znači veću rezoluciju. A koristiti više piksela za zabilježavanje neke slike znači ili ih staviti čim više na senzor ili povećati senzor.Jedini način na koji se može staviti više piksela na senzor neke veličine jest da se piksele učini manji-ma. Ali, kako pikseli postaju manji, postaju i manje sposobni uhvatiti fotone i raste vjerojatnost pojave šuma na zabilježenoj slici. [5]

Sad, uz sve ove informacije, najjednostavnije moguće možemo doći do zaključka oko problema veličine senzora, kvalitete slike i cijena - veće je jače ... i košta više.

1. http://www.vistek.ca/buyingguides/dslrs/2. http://reviews.cnet.com/4520-7603_7-6241014-3.html3. http://electronics.howstuffworks.com/cameras-photography/digital/question362.htm4. http://documentarytech.com/?p=42915. http://www.luminous-landscape.com/essays/sensor-design.shtml

DINKO ŠIMAC