Wiadomo, że sercem aparatów cyfrowych są matryce rejestrujące obraz. Pojęciem, które w pierwszej kolejności nam się z nimi kojarzy i jest eksponowane w opisach aparatów, jest rozdzielczość, ale konsekwencji wynikających z ich wielkości jest znacznie więcej, a dotyczą one i konstrukcji aparatu, i jakości obrazu, i optyki.
    Rozmiary i wymiary. Nominalne, fizyczne, praktyczne. Współczynniki kadrowania, przeliczniki ogniskowych, małoobrazkowe odpowiedniki ogniskowych. U osoby rozpoczynającej przygodę z fotografią mnogość pojęć związanych z tym zagadnieniem może wywołać potężny ból głowy. Spróbujmy nieco oswoić te informacje.

Mniejsza matryca – większa matryca. Zaletą małego przetwornika jest możliwość obudowania go mniejszym aparatem oraz dopasowania do niego mniejszego obiektywu. Zwłaszcza ten drugi aspekt się liczy, bo o ile miniaturyzacja korpusów jest dość łatwa, o tyle zbudowanie małej, ale wysokiej jakości „optyki” do dużej matrycy, jest trudne. Zwłaszcza, gdy dodamy kolejne wymagania, na przykład wysoką jasność lub zmienną ogniskową. Jednak obecnie tendencją jest raczej powiększanie matryc, a dokładnie zwiększanie udziału produkowanych i sprzedawanych aparatów z większymi przetwornikami. Spowodowane jest to wymaganiami fotografujących dotyczącymi jakości obrazu. Im bowiem większy przetwornik, tym (przy założonej jego rozdzielczości) niższe szumy, lepsze oddanie niuansów kolorów oraz możliwość oddania szczegółów w scenach o wysokiej rozpiętości tonalnej. Te różnice są ogromne i dobrze widoczne, gdy porównamy zdjęcia z typowego kompaktu z matrycą, powiedzmy 1/2,3 cala, a lustrzanką APS-C. Bo już pomiędzy 2/3 cala, a 1/2,3 cala lub APS-C, a pełną klatką są mniej istotne, a zauważalne tylko dla bardziej wymagających. Inna sprawa, że znaczna większość kompaktów z małymi matrycami jest produkowana na potrzeby fotografii typowo amatorskiej, a te z dużymi przetwornikami dla bardziej zaawansowanych, więc różnice wynikają nie tylko z rozmiaru, ale też zaawansowania algorytmów obróbki sygnału z matrycy oraz użycia wyższej klasy optyki.

    Przetworniki obrazu aparatów cyfrowych historycznie podzielone zostały na dwie grupy wielkości, ale obecnie podział ulega stopniowemu zatarciu, choć nadal jest widoczny. Pierwsza z tych grup, liczniejsza, obejmuje matryce typowe dla znacznej większości aparatów kompaktowych i są to przetworniki o rozmiarach powierzchni czynnej rzędu kilka na kilka milimetrów. W cyfrowych lustrzankach, modnych ostatnio „bezlusterkowcach”, ale i niektórych kompaktach montowane są matryce większe – o wymiarach od kilkanaście na kilkanaście milimetrów do klasycznych, małoobrazkowych 24 x 36 mm. Oczywiście są jeszcze większe przetworniki, montowane w cyfrówkach średnioformatowych, bądź cyfrowych ściankach przeznaczonych do aparatów średnio- i wielkoformatowych. Ale to już zupełnie inna bajka.

Korpus aparatu łatwo zminiaturyzować, nawet jeśli wewnątrz tkwi duży przetwornik obrazu. Ale z optyką już nie ma tak łatwo, przykładem czego jest widoczny na zdjęciu APS-owy bezlusterkowiec Sony NEX-7. Towarzyszący mu obiektyw to zwykły, ciemny standardowy zoom 18-55 mm f/3,5-5,6.

Przetworniki aparatów z wymiennymi obiektywami
   Niemal wszystkie one należą do grupy tych większych matryc, ale ostatnimi czasy, chęć miniaturyzacji sprzętu zachęciła Nikona i Pentaxa do wyłamania się z owej reguły. Obaj ci producenci zaprezentowali osobne serie cyfrówek z matrycami mniejszymi niż konkurenci.
    Wymiary tych „dużych” matryc zasadniczo nie są znormalizowane, a każdy producent może przyjąć własny standard wielkości. Powstały jednak trzy podstawowe grupy tych przetworników. Pierwsza obejmuje „najszlachetniejsze” matryce o rozmiarach klatki małoobrazkowego filmu, czyli 36 x 24 mm. Stąd powszechnie nazywane są one pełnoklatkowymi, a od angielskiego określenia full frame stosowanego przez Canona, Leicę i Sony, Nikon ukuł własną nazwę FX. Grupa druga bierze wspólną nazwę od systemu APS, który pod koniec zeszłego wieku był ostatnią próbą wprowadzenia czegoś nowego do „analogowej” fotografii małoobrazkowej. Pod oznaczeniem APS-C kryje się sporo przetworników o zbliżonych rozmiarach, wykorzystywanych przez cyfrówki Canona, Fujifilm, Nikona, Pentaxa, Samsunga, Sigmy i Sony. Najmniejsze w tej grupie są matryce używane przez Canona (22,5 x 15 mm), a największe przez Sigmę (24 x 16 mm). Z tym, że nawet u jednego producenta aparatów mogą występować drobne różnice w wielkościach przetworników. Drugą grupą przetworników niepełnoklatkowych, są matryce stosowane w aparatach systemu Micro 4/3. W odróżnieniu od wszystkich wymienionych wcześniej, mają one proporcję boków nie 3:2, a 4:3 i stałe, ściśle określone wymiary 17,3 x 13 mm. Takie przetworniki znajdujemy w aparatach Olympusa i Panasonica.

Pełnoklatkowa lustrzanka to marzenie wielu fotografujących. Jednak nie wszyscy z nich zdają sobie sprawę, że tak duży przetwornik, dla pełnego wykorzystania możliwości, wymaga wysokiej klasy obiektywów. Już nie mówiąc o tym, że lustrzanka jest aparatem znacznie trudniejszym do opanowania niż kompakt – nie tylko jeśli chodzi o dźwiganie. Ma ona znacznie większy potencjał, ale też wybacza mniej błędów niż kompakt. Stąd przy nieumiejętnym jej użyciu, efekty działań mogą być gorsze, niż przy użyciu taniej, amatorskiej cyfrówki.

Tak wyglądają proporcje wielkości różnych rodzajów matryc aparatów cyfrowych.

Wymiar matrycy, a ogniskowa
    Wśród parametrów matryc, które zamieściliśmy w tabeli obok, oprócz samych wymiarów znajdziemy jeszcze jedną ważną cechę – współczynnik kadrowania. Zwany jest on często przelicznikiem ogniskowych albo, niezbyt słusznie, mnożnikiem ogniskowych. Przelicznik ten przydaje się do określenia kątów widzenia obiektywów przy fotografowaniu aparatami wyposażonymi w niepełnoklatkowe matryce. Oparto się tu na tradycji aparatów małoobrazkowych, których kilkudziesięcioletnie panowanie spowodowało, iż każdy, nawet niezbyt zaawansowany użytkownik lustrzanki wie, ile zobaczy przez obiektyw 28 mm, a ile przez 200 mm. W aparacie małoobrazkowym tak, lecz po założeniu takiego obiektywu do cyfrówki z przetwornikiem mniejszym niż 36 x 24 mm, wykorzystywane pole widzenia i kąt widzenia będą mniejsze. Ilokrotnie? O tym właśnie mówi współczynnik kadrowania. Jest on po prostu ilorazem przekątnych pełnej klatki i niepełnoklatkowej matrycy. Wynosi on od 1,5-1,6 dla przetworników APS-C, do 2 dla systemu 4/3. Przemnożenie współczynnika przez ogniskową użytego obiektywu powie nam, odpowiednikiem jakiej „małoobrazkowej” ogniskowej stanie się on w naszej lustrzance. Na przykład obiektyw 50 mm założony do aparatu systemu 4/3 będzie widział tak szeroko (a raczej tak wąsko), jak obiektyw 100 mm w lustrzance małoobrazkowej. Nie ma tu oczywiście mowy o żadnym wydłużaniu fizycznej ogniskowej, tak jak ma to miejsce przy użyciu telekonwertera, a jedynie o przycinaniu kadru. Stąd lepiej unikać określenia „mnożnik ogniskowej”. Wspomnieć też należy, że wprost proporcjonalnie do owego współczynnika zmniejszają się wymiary kadru, lecz głębia ostrości już nie. Tu uwzględnić bowiem jeszcze należy pojęcie krążka rozproszenia, a to powoduje że przy mniejszych przetwornikach głębia jest większa. Trzymając się użytego już przykładu, portretowa „setka” w małym obrazku przy przysłonie f/2 i odległości fotografowania 2 m daje głębię ostrości 5 cm. Natomiast jej odpowiednik w systemie 4/3, czyli obiektyw 50 mm, przy takim samym otworze względnym i odległości fotografowania daje głębię mniej więcej dwukrotnie większą. Czasami to zjawisko cieszy, lecz tak jak tu, w przypadku portretu już niekoniecznie. Podobnie niezbyt radosny może być fakt, że nasz ukochany bardzo szerokokątny „analogowy” zoom 17-35 mm, po zamontowaniu do Canona APS-C staje się standardowym, mało ciekawym zoomem 27-56 mm. Jednak już użycie optyki 200 mm daje kąt widzenia taki, jak 300 mm w małym obrazku. A to już zdecydowanie cieszy.
Z jednej strony nadal obserwujemy trend powiększania liczby fotokomórek przetworników, czyli ich rozdzielczości, a z drugiej do uzyskania jak najwyższej jakości obrazu. Do tego pożądane jest jednak możliwie niskie zagęszczenie fotokomórek, co oznacza konieczność obniżania rozdzielczości albo stosowania większych rozmiarowo matryc. Stąd od strony „cyfrowej” matryce pełnoklatkowe są lepszym rozwiązaniem. Niestety jest ono też kosztowniejsze, a dotyczy to nie tylko aparatu, ale też optyki. Tu nie możemy korzystać z tańszych obiektywów o polu obrazowania ograniczonym jedynie do potrzeb niepełnoklatkowych lustrzanek, musimy zaopatrzyć się w obiektywy kryjące obrazem pełne 24 x 36 mm. Mało tego, skrajne fragmenty przetworników mają znacznie większe niż film wymagania co do jakości rzutowanego na nie obrazu, co oznacza że obiektywy muszą reprezentować wysoką klasę. Stąd często optimum dla jakości za konkretną cenę okazuje się być lustrzanka niepełnoklatkowa.

Matryce kompaktów
    Jeszcze 3 lata temu, właściwie wszystkie cyfrowe kompakty obecne na sklepowych półkach korzystały z matryc znacznie mniejszych niż te w aparatach z wymienną optyką. Co prawda wcześniej przez rynek przemknął Sony Cyber-shot R1 (przetwornik rozmiarów mniej więcej APS-C), koneserzy mogli kupić Leicę X1 (APS-C), ale to świeżo właśnie ogłoszony Fujifilm FinePix X100 (też APS-C) – jak widać to teraz – stał się jaskółką zwiastującą pewne zmiany. Jednak i dziś ogromna większość kompaktów posiada matryce-liliputy, w przypadku których znacznie częściej operuje się pojęciem rozmiaru, a nie wymiarów określanych w milimetrach. Zresztą oba te parametry niewiele obchodzą większość użytkowników tych cyfrówek, mają znaczenie tylko dla tych najbardziej wymagających i dociekliwych. Niemniej warto wiedzieć, o czym mogą nas informować. Istotną sprawą wynikającą z wielkości, jest – tak, jak i w przypadku lustrzanek – poziom szumów i zdolność rejestracji szerokiego zakresu tonów. Im matryca większa, tym przy tej samej liczbie fotokomórek mamy szanse na wyższą jakość obrazu.

Model V2, czyli najwyższy poziom rozwoju bezlusterkowców z serii Nikon 1. By odróżnić się od konkurentów, producent ten zdecydował o użyciu przetwornika obrazu rozmiaru
1 cala, czyli mniejszego nie tylko od APS-C, ale też od 4/3 cala.

    Sposób określania rozmiarów przetworników powstał bardzo dawno temu na potrzeby oznaczania lamp analizujących kamer telewizyjnych. Rozmiar albo typ jest to wartość związana z przekątną przetwornika obrazu, mniej więcej półtorakrotnie od niej większa, a wynika to z proporcji średnicy bańki lampy i jej obszaru rejestrującego obraz. A że ów standard oznaczania powstał w USA, stąd rozmiary podawane są w calach, a do tego stosuje się niezbyt w Polsce legalny, a przy tym niezrozumiały zapis wartości. Bo co znaczy takie „1/1,7 cala”? Nawet nie wiadomo, jak to przeczytać. A to, tłumacząc na polski, po prostu 1 : 1,7 cala, co można by już zupełnie zrozumiale zapisać jako 0,59 cala. Im więc liczba w mianowniku większa tym matryca mniejsza, czyli 1/2,3 cala jest mniej pożądaną wartością niż 1/1,8 cala albo 1/1,63 cala. Przy takim ułamkowym zapisie możemy też trafić na znajomo wyglądające wartości 1/2 cala albo 2/3 cala. Choć niedawno w danych technicznych pewnej cyfrówki widziałem tę ostatnią wartość zapisaną jako „1/1,5 cala”.
    W przypadku aparatów z takimi matrycami nikt nie próbuje korzystać z przeliczników ogniskowych. Powodem jest mnogość rozmiarów przetworników, ich wymiary są dość egzotyczne w porównaniu do tych lustrzankowych, a do tego po co sprawiać kłopoty użytkownikom tych aparatów, którymi są przede wszystkim fotoamatorzy. Zamiast tego od razu deklaruje się małoobrazkowe odpowiedniki ogniskowych obiektywów, a właściwie zakresów ogniskowych, bo niemal zawsze mamy do czynienia z zoomami. Z zasady na przednim pierścieniu obiektywu widnieją rzeczywiste ogniskowe, na przykład 4,7-17,7 mm, a w danych technicznych, a często już na obudowie aparatu napotykamy tłumaczenie na zrozumiałe wartości, tu 24-90 mm (przykład z Panasonica LX7).

Kompaktowy Canon PowerShot G1X jako jedyny aparat na rynku korzystający z matrycy rozmiaru 1,5”
(18,7 x 14 mm).

    Kompaktów z większymi matrycami takimi, jakie powszechnie napotykamy w cyfrówkach z wymienną optyką, jest już na rynku kilkanaście. W znacznej większości są to aparaty wyposażone w przetworniki APS-C. Jedynie Sony zdecydowało się na skorzystanie z pełnego formatu małoobrazkowego (Cyber-shot RX1/R), choć dla odmiany ma też w swej ofercie kompakty z matrycą 1-calową. Natomiast Canon wyróżnił się PowerShotem G1X z przetwornikiem o oryginalnym rozmiarze plasującym się pomiędzy 4/3 cala, a APS-C.
    Nie da się więc zaprzeczyć, że w przypadku cyfrowej rejestracji obrazu wielkość matrycy ma zasadnicze znaczenie, ale w cale nie musi to oznaczać, że im mniejsza, tym gorzej. Jej rozmiar niesie ze sobą po prostu pewne konsekwencje, których warto być świadomym, zarówno kiedy staniemy przed sklepową półką, jak i wtedy, kiedy wyruszymy w plener.

Paweł Baldwin