Александр Красовский

kraz@krasovsky.net

Фотография - за и против зеркалки

    Сейчас на фото форумах постоянно идет обсуждение - Что лучше, зеркалка или "незеркалка", в просторечье на этих форумах именуемая "мыльницей". Я попытаюсь объективно в одном месте свести все плюсы, минусы и особенности зеркальной схемы, чтобы развеять некоторые мифы. То есть мифы - это очень стойкое образование, но попытаться все же стоит. Я попытаюсь это сделать простым языком и объяснить на понятных примерах - но все же понятие о фотографии и многих фиотографических терминах иметь надо, чтобы понять эту статью.

Итак, по большому счету зеркалка отличается всего пятью конструктивными особенностями (с точки зрения съемки)

1 - Невозможность установить маленькую матрицу, так как в видоискателе будет как у негра в этом... в ухе
2 - Возможность использовать фазовый автофокус
3 - Зеркало при съемке должно подскакивать, что сотрясает камеру.
4 - Звук затвора достаточно громкий из-за хлопка зеркала
5 - Перед съемкой зеркало должно поднятся, что занимает какие-то миллисекунды
6 - Из-за того, что рабочий отрезок большой, широкоугольники имеют ретрофокусный дизайн - что, во-первых дорого, а во-вторых качества никак не добавляет.

Все остальные технические навороты либо характерны не только для зеркалок, либо вытекают из этих трех. Даже байонет для сменной оптики сейчас есть и на дальномерках и на мыльницах (Leica R8, Panasonic G1, Olympus E-P1). Причем и на зеркалке не обязятельно должна быть сменная оптика - достаточно вспомнить серию пентаксов, которые для американской сети супермаркетов делались с китовыми объективами, намертво защелкивающимися на байонете.

Ну а теперь давайте рассмотрим эти особенности.

Размер 35 мм матрицы - 24 х 35 мм, площадь - 840 квадратных мм.
У матрицы 1/3.2 размеры 3.4 х 4.5 мм, площадь - 15.3 квадратных мм.
Матрица - это полупроводниковый элемент, который делается из кремниевой заготовки стандартного размера 200 мм (насколько я знаю, матрицы на 300 мм заготовках не делаются).
И на этой стандарной 200 мм кремниевой заготовке помещается около двух тысяч маленьких матриц или двадцать с хвостиком полноразмерных.
Кроме прочего заготовка-то круглая, а матрицы квадратные. Поэтому по краям заготовки для больших матриц остается много неиспользованного пространства.
А теперь прикинем, что в процессе производства на пластину упали штук 8 - 10 пылинок, которые напрочь испортили доставшиеся им места.

И что мы имеем?
А мы имеем - выход годных для маленьких матриц с этой заготовки получается все равно порядка двух тысяч, а для большой - где-то 15.
Поэтому-то цены на большие матрицы так велики - и уменьшить их просто нельзя.
Т.е. все остальные электронные компоненты с каждым разом уменьшаются за счет перехода на более тонкий процесс - и несмотря на увеличение количества элементов, количество микросхем с одной заготовки все увеличивается. Но ведь в случае фотографии переход на мешьшие микроны техпроцесса не даст ничего (кроме количества мегапикселей) - тут надо размер и все! Не выгодно это производителю - он лучше будет нас мегапукселями кормить - это ведь не стоит ничего, по сравнению с той же рекламной кампанией.

Олимпус пытался в свое время выпустить зеркалку с маленькой матрицей. Камера умерла своей смертью.
Теперь олимпус вычислил минимально возможный размер матрицы, при котором размер зеркала достаточен, чтобы пользователь что-то увидел в видоискатель - это тот самый кроп-фактор 2.0 (18 х 13.5 мм).
Так вот, одно из главных преимуществ зеркалки - что меньше нельзя!
Вот нужно по маркетинговым соображениям - а НЕЛЬЗЯ!!
А в мыльнице - можно. И вымирают матрицы 2/3 и 1/1.8.
И идут в серию 1/3.5 - которые даже меньше этих 4.5 х 3.4 мм.
И сонька R1 на "зеркалочной" матрице - где ты?? Ау!!!

А глубина резкости и малые шумы - это ж надо рынок создавать, среди пользователей работу разъяснительную вести...
Куда проще выпустить рекламу, на которой оптический стабилизатор в ночном клубе просто "эффект матрицы" делает, весь стриптиз в воздухе зависает и на отпечатке можно будет рассматривать волоски на... Неважно где, в общем :D
Слава богу, что народ (хоть частично), но все же в состоянии отличить незабудки от отходов жизнедеятельности, и зеркалки добрались до такого количества производства и продаж, что цена поползла вниз.

Итого - первый пункт это все-таки преимущество зеркалки, но спорное, так как размер матрицы напрямую влияет на размер и цену камеры - ИМХО, главные недостатки зеркалки.

Многие владельцы мыльниц доказывают, что размер матрицы сейчас неважно. Что научились делать компактные объективы. Да и сами мелкие матрицы тоже шумят меньше старых и имеют ИСО 1600.
Давайте разберемся, что же хорошего в большой матрице, зачем оно вообще надо?
Количество мегапикселов ведь почти одинаковое, а цена...

Давайте возьмем два фотоаппарата Один какой-то бюджетный кэнон-зеркалка с китом (пусть будет 1000D + 18-55). Второй - бюджетная же мыльница того же кэнона (ну, например A2000 или A2100).
Мы не будем мухлевать и ставить на зеркалку ужасно дорогой и пластиковый 50 1.8. Мы возьмем примерно одинаковые по светосиле объективы.
На зеркалке поставим 18мм и диафрагму 3.5 (максимальная диафрагма на минимальном фокусном). На мыльнице - тоже максимальную на минимальном фокусном. У них она 3.2.

Тут следует напомнить, что светосила - величина безразмерная. Она показывает сколько света будет падать на единицу площади светочуствительного элемента.
И не зависит ни от кроп-фактора, ни от плотности пикселей - это параметр исключительно объектива.
Это сделано специально - чтобы экспонометр фотоаппарата выдавал одни и те же данные вне зависимости от оптики или чуствительности матрицы.
Поэтому в нашем случае экспозиция получится одинаковая, в данном случае неважно какая - но и выдержка и ISO будут одинаковыми.
Грубо посчитаем площадь одного пиксела.
У А2100 - 12.1 мегапиксела на матрице размером 1/2.3 (то есть 5.7 х 4.2 мм)
У 1000D - 10.1 мегапиксела на матрице 22.2 x 14.8 мм
Площадь одного пикселя у мыльницы - 1.97 кв микрона, а у зеркалки - 32.5.
Т.е. разница в площади одного пикселя - примерно 1 : 15.
Мы не будем брать что-то типа кэнон 5D и сравнивать с самыми младшими мыльницами - там разница улетит за 1:50.
Но достаточно и 1:15. А что это значит?
Это значит, что при данном освещении и диафрагмах на каждый пиксель упадет разное количество фотонов.
Если зеркалочный пиксель поймает 1000 фотонов, то мыльничный в этих условиях - порядка 65 (в 15 раз меньше - в соответствии с площадью). Собственный шум матриц одинаковый, но разница сигнал-шум - разная и разница катастрофическая! В мыльнице надо настолько усиливать сигнал, что на фоне помех даже на минимальных ISO процент шумов виден невооруженным глазом. Да, новые технологии позволяют создавать более малошумные матрицы.
Но ведь эти новые матрицы будут одновременно выпускаться и для мыльниц и для зеркалок - и усиливать сигнал все равно придется в 15-50 раз больше.
Это все равно что записывать голос человека не у самого микрофона - а отходить метров на 10, а потом просто усиливать полученое. Много вы в таком случае услышите на фоне шипения?
Да, есть микрофоны, которые приемлемо запишут голос на 10 метрах - но микрофон у рта все равно ведь даст лучшее качество...

Кроме того, бОльшую часть погрешности дает этот самый "фотонный шум" - то есть статистическая неравномерность распределения фотонов по ячейкам (это все из-за того, что свет - это и волна и частица, и если волна освещает все, то куда попадет частица - одному богу известно). И это статистическая неравномерность во много раз больше при малом количестве фотонов. Эту наравномерность легко можно увидеть, посмотрев файл, снятый с максимальной чуствительностью в большом разрешении - он так и пестрит яркими цветными точками. Это можно представить, как если бы выставить под дождь шахматную доску. Если дождь достаточно сильный - то доска будет равномерно мокрой (в каждую шахматную клетку попадет сравнительно одинаковое количество капель воды), но если дождь так себе - одно название - то тут уж как повезет, одной клетке достанется пять капель воды, а соседняя и вообще сухая. И то же самое происходит в мыльнице - из-за маленькой матрицы у нее мало эти капель-фотонов и разным ячейкам достается их совсем разное число, что мы и видим на снимке. И эта разница происходит именно из-за одного фактора - немалой разницы в размерах пикселя.

Защитники мыльниц говрят, что у зеркалки при этом просто ужасно маленькая глубина резкости - ну просто ветки, растущие из ушей, не рассмотреть.
И для того, чтобы получить такую глубину резкости надо зажимать диафрагму (и даже придумали на эту тему "эквивалентную диафрагму").
Да, есть такое, глубина резкости меньше.
Но только вот если зажать диафрагму на зеркалке для получения такой же глубины резкости, как у мыльницы - то придется поднимать ISO как раз настолько, что зеркалка будет шуметь абсолютно так же, как мыльница.
То есть вывод - зеркалкой можно снять ТОЧНО так же, как мыльницей (по форумам ходят кадры, снятые на Canon 1Ds Mark II с диафрагмой 32 - не отличить от мыльницы), а вот мыльницей снять с малой глубиной резкости и малыми шумами - уже НИКАК.

Перейдем ко второму пункту.
Фазовый автофокс возможен только потому, что световой поток проходит через полупрозрачное зеркало и падает кроме видоискателя еще и на датчики фокуса.
Т.е. без зеркала возможно либо увидеть картинку в видоискателе-матрице, либо померять расстояние до предмета. Можно, конечно, в матрице вырезать "окошки", откуда датчики будут выглядывать - но это уже полный сюр.
Ставить датчик где-нибудь еще, а не за объективом - бесполезно. Точность будет у него совсем малая. Хотя были такие попытки в мыльницах - чтобы увеличить быстродействие контрастного автофокуса.
Потому что фазовый автофокус работает принципиально по-другому - он точно знает куда и на сколько крутить объектив, поэтому скорость фокусировки ограничивается скоростью мотора фокусировки в объективе.
Хотя после установки в нужную позицию этот параметр еще раз проверяется и объектив "доводится" (в моем кэноне именно так).
И работает это реально быстро - камеры, которые делают по 10 кадров в режиме следящего автофокуса, когда в фокусе держится быстродвигающийся объект - уже никого не удивляют.

Контрастный же автофокус не знает, где оно сейчас и начинает гонять объектив туда-сюда, пока не попадет в точку наилучшей контрастности.
При этом быстрая скорость автофокусного мотора - скорее недостаток, так как легко можно проскочить это самое положение наилучшей контрастности.
И виновата в этом не электроника, не успевшая вовремя остановиться - а только инерция механических частей, которые не могут мгновенно остановиться.
Я встречал в не которых просюмерках фуджи "быстрый" автофокус - который работал именно так, то есть разгонял мотор в жертву точности.
При этом контрасный автофокус со временем и развитем все более быстрых микросхем все равно не станет быстрее, а на качественной механике в мыльницах стараются сэкономить в первую очередь.
И последнее - контрастный автофокус ест куда больше энергии, чем фазовый, так как постоянно работает процессор вычисляющий много больше, чем сравнение двух линеек пикселей в фазовом автофокусе.

Но это еще не все!
Фактически во всех новых зеркалках есть режим "Live View", когда зеркалка поднимает матрицу и работает как мыльница.
Хотите визирование по экранчику? Пожалуста! Хотите живую гистограмму? Да без проблем! Хоть Face Detection вкупе с определением моргнувшего лица!
И, кстати, обратное неверно - мыльница никогда не сможет получить фазовый автофокус - ей для этого придется поставить зеркало, со всеми вытекающими.
И это - реальный плюс зеркала.

Третий пункт. Ну да, есть такое - камера вибрирует при хлопке зеркала.
Однако обнаружить это на снимках не всякому удается.
При выдержке порядка 1/200 никакого смаза от зеркала видно не будет - слишком маленькая выдержка.
И при выдержке порядка секунды-двух тоже - слишком маленькая часть экспозиции приходится на этот хлопок.
Да и при съемке с рук - тоже поди найди.
Это будет заметно больше всего при съемке со штатива.
Ну дык предподъем зеркала зачем был придуман?
В конце концов на динамических сценах это не влияет, а статику снимать спешить некуда - можно на одну кнопочку больше нажать.
И LIve View тоже существует - работает как мыльница, может вполне обходится без опускания зеркала.
Но все же недостаток. Лечится элементарно, но и положительного в этом свойстве нету ничего.

Четвертый пункт.
Тоже присутствует.
Сейчас многие новые камеры имеют режим "тихого" срабатывания, когда звук в несколько раз тише.
Вне помещения с двух метров уже не слышно.
Недостаток ли это?
Учитывая, что все мыльницы этот самый звук пытаются воспроизводить через динамик (пока специально не отключишь) - я даже и не уверен.
Для скрытой съемки все равно зеркалка мало годится из-за своих габаритов (тут и Live View не поможет).
И на результирующем снимке это не видно никак.
Ну будем считать за недостаток...

Пятый пункт.
Время подъема существует.
Но оно реально настолько мало, что укладывается в порядок реакций человека.
Каждый, кто первый раз брал в руки зеркалку имеет ощущения, что она много быстрее мыльницы.
Да и как заметить задержку порядка 0.2 сек?
Человек же нажимает кнопку пальцем - который мягкий и пружинит, плюс даже полунажатая кнопка идет вниз на дожим определенное расстояние с определенной скоростью - уже это дает примерно такую задержку.
В мыльницах с задержкой 0.03 сек все как раз не настолько радужно - кнопки у них более пластиково-упругие и передают свое усилие поболее времени (хотя ощущение от тормознутости складывается из многих факторов, и плохая кнопка просто один из них).
Я не знаю как было раньше, но сейчас это отличие скорее теоретическое - типа "а вот если вы по команде с ноута будете снимать полет пули"...
И опять-таки - при съемке пули со штатива предподъем зеркала никто не отменял.

И наконец последняя особенность.
Дело в том, что очень тяжело получить 16 мм фокусных, если рабочий отрезок камеры (расстояние от байонета до матрицы) - 44 мм.
Приходится после собирания светового пучка его опять "распрямлять", что отражается на качестве, но в первую очередь на цене и массе.
Это однозначно минус!
Теряются чудесные простые схемы объективов, которые дешево дают широкий угол с прекрасным рисунком. Где ты, тессар 24 мм на зеркале? :(

И с этим недостатком пришлось смириться еще в начале прошлого века, когда разрабатывали зеркальную схему.
Потому как в те времена были всего несколько типов аппаратов.

Первый тип - когда фокусировка производилась по матовому стеклу, вместо которого потом вставлялась кассета с фотопластинкой.
Качество снимка у таких аппаратов было самое высокое (при чем не только было, но и осталось вне конкуренции!!), но вот оперативность...

Второй тип - это шкальные фотоаппараты - самые простые мыльницы в которые нельзя поставить светосильный объектив (так как расстояние определяется на глаз и выставляется в метрах по шкале).
Потому как со светосильным объективом глубина резкости станет меньше, чем "от забора до обеда" и фотоаппарат будет постоянно мазать.

И третий тип - это дальномерки.
У них есть и преимущества и недостатки.
Дальномерки - куда меньше зеркалок из-за этого самого отсутствия зеркала.
И ширики на них много лучше - там рабочий отрезок можно сделать маленьким.
Но вот фокусировка на них сложнее зеркальной, там нельзя сделать клинья или линзу френеля для повышения точности.
И главное - при фокусировке нет обратной связи!
Т.е. реальный объектив оторван от фокусировочной системы. Я не вижу по матовому стеклу непосредственно - а меряю дальномерным измерителем с призмой и зеркалами.
И для качественной работы этой связки необходимо прецизионная механика, которая, как доказала Leica - стоит немалых денег.
В зеркалке тоже нужно правильно настроенное зеркало - но как показывает практика точность при этом нужна на порядки меньше дальномерной.
И качество фокусировки не зависит от фокусного - поэтому для дальномерок нормальных телевиков-то и нету - уж очень все мелкое на таком расстоянии, тяжело поймать этот самый фокус.
И для точного измерения на большие расстояния нужна бОльшая дальномерочная "стереобаза", ограниченая размерами камеры.
Да и глубина резкости у телевика будет меньше - какой смысл с постоянных промахов автофокуса?
Поэтому 135 мм для дальномера - это уже очень много!
А автофокус, наверное, совсем не возможен.
Как и использование зумов - в окошечке-то рамочка двигаться не будет при изменении фокусного.
Хотя в то время ни о зумах, ни об автофокусе и не задумывались.

Нужна была быстрая камера со сменной оптикой и с длиннофокусными объективами.
И с обратной связью - "я вижу именно то, что снимаю".

Но что же имеем сейчас?
Фактически есть два типа аппаратов - зеркалки и э-э-э... незеркалки. :D
Незеркалки сейчас уже отобрали у зеркалок и сменную оптику и большую матрицу (пусть даже редки из ряды).
Но и зеркалки отобрали визирование по матрице, контрастный автофокус и запись видео!