Sigma SD9 и Canon EOS D60

Появление камеры Sigma SD9 с матрицей Foveon стало самым обсуждаемым событием прошедшего года. Уже после анонса этой матрицы появились статьи, в которых делалась попытка оценить ее перспективы. О том, как выглядит эта камера, и о первых впечатлениях о ней можно прочитать в статье "Первые впечатления от Sigma SD9, Canon 1Ds" о прогнозах - в статье "Оценка шумовой характеристики матрицы Foveon X3 против традиционных мозаичных матриц".
После краткого общения с этой камерой ничего принципиально нового об эргономике и удобстве я добавить не могу. Замечу только, что, на мой взгляд, для тех, кто использует фотографию в своей работе репортера или фотохудожника, нет принципиальной разницы от того, какая матрица используется в камере, с которой он работает, ПЗС у Nikon D100, КМОП у Canon EOS D60 или Foveon у Sigma D9. Это камеры абсолютно одного класса, и определяющими в выборе становятся другие факторы, как-то наличие сменной оптики, привычность расположения кнопок, и т.д. Замечу только, что Sigma сегодня, к сожалению, пока скорее является прототипом, чем реальной рабочей лошадкой. Для тех же, кто занимается собственно фотографией, т.е. регистрацией изображения для его последующего анализа, разница между камерой с матрицей Foveon и камерами с мозаичными светофильтрами весьма существенна. Когда камера используется как измерительный прибор, важно четко представлять, что является наблюдаемой величиной, а что результатом интерполяции. Если копнуть чуть глубже в историю цифровых камер, то можно вспомнить, что и до матрицы Foveon были попытки отказаться от мозаичных фильтров. Например, у камеры Minolta RD175 использовались три матрицы со сплошными фильтрами перед каждой из них. Подобный подход популярен и у видео камер. Однако необходимость делить световой поток, чтоб он попал на три независимых матрицы, порождает требование к точному совмещению трех изображений, а это для мегапиксельных камер оказалось чересчур сложной задачей.

Принципиальным отличием между рассматриваемыми камерами является способ разбиения видимого спектра на диапазоны. В камере Canon используются зональные фильтры, расположенные перед каждым чувствительным элементом. В матрице же Foveon используется тот факт, что фотоны разных длин волн поглощаются в кремнии на разной глубине. Ожидаемая спектральная чувствительность матрицы Foveon приведена в вышеупомянутой статье. Посмотрим, что же получается на самом деле при съемке спектра галогенной лампы накаливания КГМ 250, полученного с помощью дифракционной решетки. Съемка спектра проводилась со штатива, на который последовательно ставилась одна и вторая камера, изображение регистрировалось в формате RAW, потом конвертировалось в TIFF и переносилось в Фотошоп. Баланс белого в обеих камерах был установлен для дневного света, поскольку мы хотели зарегистрировать именно спектр лампы накаливания, а не снять некий объект, освещенный ей.

Верхний снимок - Sigma SD9. F:5,6; 1/2 с; ISO 100;
Нижний снимок - Canon EOS D60. F:5,6; 1/2 с; ISO 100;

Как видно из приведенных фотографий и графиков, спектры существенно различаются. Хорошо заметно, что если у камеры Canon спектральная чувствительность определяется зональными фильтрами, а влияние установленного перед матрицей фильтра, задерживающего ИК излучение, практически незаметно, то для камеры Sigma ограничения в длинноволновой части спектра обусловлены именно этим дополнительным фильтром. На приведенных графиках видно, что в диапазоне примерно 530-550 нм матрица Foveon регистрирует сигнал только в зеленом канале, и величина сигнала практически не зависит от длины волны, в то время как Canon имеет очень узкую область, в которой полностью отсутствует сигнал в синем и красном каналах. Говорить по снимку, какой камерой можно точнее восстановить истинный спектр излучения, нельзя, и там и там существует погрешность. Однако для разных длин волн эта погрешность будет разной. Так, например, как видно из приведенных снимков, камера Sigma плохо различает изменения оттенков зеленого в области 550 нм; однако способна зарегистрировать существенно более слабые различия области 500 нм чем камера Canon. Если бы мы снимали лазерный луч с длиной волны 500 нм, то камера Sigma зафиксировала бы его как сине-зеленый, а камера Canon как почти чисто синий. Значения длины волны здесь я привожу ориентировочные, возможно, истинные значения и отличаются на 10-15 нм. Желтая часть спектра будет также передаваться этими аппаратами существенно по-разному. В красной области, если у Canon чувствительность плавно уменьшается с длиной волны, то у Sigma она фактически постоянна для всей красной области и, как уже упоминалось, резко обрезается внешним фильтром. Если его убрать, а у Sigma это возможно, поскольку он расположен перед зеркалом и достаточно легко доступен, то не исключено, что камера сможет снимать и в ближнем ИК диапазоне.

Теперь перейдем к снимкам миры за зональными фильтрами,, лежащими на светостоле, использующем люминесцентную лампу с условной цветовой температурой 8000К.

Canon EOS D60. F:5,6; 1/8 с; ISO 100; White Balance - Cloudy


Sigma SD9. F:5,6; 1/8 с; ISO 100; White Balance - Overcast

При съемке камерой Sigma вне зависимости от цвета зонального фильтра даже для тонких штрихов графики изменения амплитуды сигнала остаются прямоугольными, а у камеры Canon прямоугольники довольно быстро вырождаются в синусоиду. Что не удивительно, ведь за синим или красным фильтром камера способна зарегистрировать отличную от нуля яркость только полутора миллионов точек, в то время как Sigma всегда регистрирует три млн. Для зеленых штрихов картинка фактически одинаковая, но и количество чувствительных к этой области спектра элементов у этих камер одинаково, по 3 млн. Т.о. 6 млн чувствительных элементов за мозаичными фильтрами может оказаться преимуществом только в случае черно-белой миры абсолютного контраста.

Теперь рассмотрим на основании тех же снимков зависимость шумов от установленной на камере чувствительности. На приведенных графиках изображены гистограммы яркости точек в квадрате изображения 100х100 пикселей, которое отображает несколько черных и белых штрихов за зональным фильтром. При ISO 100 ширина пиков, соответствующих черным и белым точкам, практически одинакова. Разница в толщине для изображения за красным зональным светофильтром, скорее, связана с несовпадением областей пропускания у камеры Canon, что привело к общему падению сигнала в красной области.

При переходе же к чувствительности 400 ISO (предельная чувствительность для камеры Sigma) мы видим, что, если гистограммы для камеры Canon практически не изменились, то увеличение шумов у камеры Sigma достигло значительной величины, при которой снимать без крайней необходимости уже не рекомендуется.

Canon EOS D60. F:5,6; 1/8 с; ISO 100; White Balance - Cloudy






Sigma SD9. F:5,6; 1/8 с; ISO 100; White Balance - Overcast






Canon EOS D60. F:5,6; 1/45 с; ISO 400; White Balance - Cloudy






Sigma SD9. F:5,6; 1/30 с; ISO 400; White Balance - Overcast

Ну, и напоследок сравним миры абсолютного контраста, снятые этими камерами. По центру снимок, сделанный камерой Canon, слева - исходное изображение, сделанное камерой Sigma, справа снимок, сделанный камерой Sigma, причем размер приведен в Фотошопе к размеру снимка камерой Canon. Снимки сделаны в формате RAW, конвертированы в TIFF, сведены в Фотошопе в одно изображение и запомнены в JPEG. Как видно, разрешение штрих/пиксель у Sigma существенно выше, разрешение приведенных к единому размеру кадров практически одинаково, но если у Sigma изображение осталось черно-белым, то у Canon для тонких штрихов появился цветной муар. Ничего не поделаешь, сказывается разная частота чувствительных к разному спектральному составу элементов.

Если перевести изображения в градации серого, потом повернуть миру, сделанную камерой Canon, на 45 градусов и совместить изображения, то мы получим практически идентичный рисунок муара и разрешение для этих камер.

Изображение при верстке увеличено в 2 раза.

Заключение

Камера Sigma практически не уступает камере Canon. Можно сказать, что арифметика оказалась права, и среднее между 3 млн точек изображения и 9 млн чувствительных элементов дало тот же результат, что 6 млн регистрируемых точек и 6 млн элементов. Камера Sigma обладает специфическими спектральными характеристиками, что иногда может быть полезно при научной съемке. А если необходимо снимать цветные штрихи на белом фоне, или черные штрихи на цветном фоне, то она обладает лучшим разрешением, чем камеры с мозаичным фильтром. К сожалению, надо отметить, что если линейка объективов Sigma достаточно велика, и способна удовлетворить как репортера, так и фотохудожника, то вот со специализированной оптикой для научных исследований и переходниками для присоединения камеры к научной аппаратуре, например, к микроскопу, все совсем не здорово, их придется, скорее всего, изготовлять самим. Технически это вполне возможно, но, поскольку пленочные камеры Sigma никогда на этот сегмент рынка не претендовали, а сторонние производители переходников на байонет Sigma не делали (собственно до этой камеры никакой необходимости в этом и не было), то теперь возникает вопрос, удастся ли Sigma вклиниться на рынок аппаратуры для научных исследований, или кто-нибудь еще раньше выпустит камеру с матрицей Foveon и с резьбой под объектив М42, как у Зенита.