Każdą matrycę można opisać podając jej własności wynikające z budowy i jakości użytych materiałów. W tym punkcie zajmę się omówieniem cech najważniejszych z punktu widzenia astrofotografii. Przedstawione poniżej zagadnienia należy potraktować jedynie jako zasygnalizowanie problemu - o wielu problemach nie wspominam w ogóle, pozostałe maksymalnie upraszczam. Dokładne przedstawienie tych tematów wymaga znacznie szerszego opracowania, które wykracza poza przyjęte na wstępie założenia.
To najbardziej podstawowe cechy, które są jasne chyba dla każdego. Wielkość matrycy definiuje się podając długość bloków prostokąta, który tworzy (w milimetrach lub pikselach) albo podając całkowitą liczbę pikseli, które znajdują się na jej powierzchni (częste w przypadku cyfrowych aparatów fotograficznych). Rozmiar piksela to wielkość pojedynczego elementu światłoczułego, z którego zbudowana jest matryca. Oczywiście wielkości te są z sobą związane - liczba pikseli i ich rozmiar jednoznacznie określa liniowe wymiary matrycy.
Rozmiar matrycy wpływa na wielkość obszaru nieba, którą będziemy mogli sfotografować. Oczywiście większa matryca przy tej samej ogniskowej obiektywu pozwoli na uzyskanie szerszego kadru. Niestety jest jeszcze druga strona medalu - większa matryca oznacza większe wymagania dla jakości używanej optyki. Wraz ze wzrostem rozmiarów naszego przetwornika musimy mieć większe pole wolne od wad optycznych w przeciwnym wypadku użyteczna będzie tylko środkowa część uzyskanego kadru.
Dla przypomnienia: powierzchnia przetwornika pokryta jest elementami światłoczułymi nazywanymi pikselami, każdy z nich pod wpływem światła wytwarza pewien ładunek elektryczny proporcjonalny do ilości fotonów, które padły na jego powierzchnię. Gdybyśmy dysponowali idealnym przetwornikiem każdy docierający do niego foton byłby zarejestrowany i przyczyniłby się do powstania ładunku w którymś z pikseli. W rzeczywistości matryca nie będzie w stanie zaabsorbować wszystkich fotonów i nie każdy wytworzy ładunek. Sprawność kwantowa określa jaki procent fotonów wytworzy ładunki elektryczne dla danej matrycy. Wielość ta zależna jest od długości fali świetlnej - w przypadku kamer specjalizowanych dla astrofoto podawana jest zazwyczaj dla długości odpowiadającej Hα. Sprawność kwantowa specjalizowanych kamer może dochodzić do 90% w przypadku cyfrowych aparatów fotograficznych możemy spodziewać się wyników na poziomie 25-40% (i to raczej w tych droższych modelach).
Wielkość ta określa liczbę fotonów, które mogą być zarejestrowane przez pojedynczy piksel matrycy. Podobnie jak dowolne naczynie może pomieścić tylko ograniczoną ilość kropli deszczu (to znowu ta "meteorologiczna" analogia) tak pojedyncza komórka matrycy zmieści tylko ograniczoną liczbę ładunków. Po zaabsorbowaniu pewnej liczby fotonów piksel przepełni się i ładunki będą się z niego "wylewać" nie zmieniając poziomu sygnału. Głębokość studni potencjału określa ilość elektronów, które może zmieścić pojedynczy piksel. Parametr ten wykazuje pewien związek z rozmiarem pojedynczego piksela. Nie można podać ścisłej zależności matematycznej, ale obowiązuje ogólna zasada - większy piksel to zazwyczaj większa studnia potencjału. W przypadku wyspecjalizowanych matryc parametr ten może wynosić nawet 500000e w lepszych aparatach fotograficznych kształtuje się na poziomie kilkudziesięciu tysięcy elektronów, natomiast w kompaktach (małe, gęsto upakowane piksele) może to być zaledwie kilka tysięcy elektronów.
Ze względu na pewne własności fizyczne materiałów, niedoskonałości elektroniki jak i samą naturę światła sygnał uzyskany z matrycy nie jest idealnie "czysty" i zawsze zawiera nieco zakłóceń. Przez zakłócenie rozumiane są pewne losowe sygnały, które nie wynikają z charakterystyki sygnału wysyłanego przez obiekt i rejestrowanego przez matrycę. Poniżej przedstawiam trzy najważniejsze z punktu widzenia astrofotografii i oceny jakości samej matrycy źródła szumów, które mogą pojawić się na obrazie zarejestrowanym przetwornikiem cyfrowym.
Poszczególne komórki matrycy zawsze wykazują różną wrażliwość na światło. Zjawisko to określane jest jako niejednorodność pikseli (pixel non-uniformity). Nawet przy zastosowaniu bardzo wysokich standardów jakościowych w specjalizowanych matrycach różnice te wynoszą 1-2%. W tańszych produktach, stosowanych w elektronice masowej sytuacja oczywiście wygląda znacznie gorzej.
Proces odczytu sygnału nie nigdy przebiega idealnie. Elektronika sensora (w tym przypadku głównie wzmacniacz odczytu i przetwornik anologowo-cyfrowy) wprowadzają pewien losowy sygnał, który zaburza wartości zarejestrowane przez poszczególne piksele matrycy. Ten rodzaj zakłócania określamy jako szum odczytu (read noise) i jest on podstawową cechą każdej matrycy. Określa się go zazwyczaj jako liczbę elektronów RMS (Root Mean Square - wartość średniokwadratowa). Wartość tą należy rozumieć jako przybliżoną liczbę losowych elektronów, przypadających na piksel, które mogą pojawić się w odczytanym sygnale (dokładniej odchylenie standardowe wokół średniej wartości piksela).
Bardzo istotnym z punktu widzenia astrofotografii są zakłócenia wywołane przez tzw. prąd ciemny (dark current). Własności fizyczne matryc powodują, że rejestrują one pewien sygnał (kumulują ładunki) nawet jeżeli nie są wystawione na działanie światła. Wielkość tego sygnału jest zależna od czasu i temperatury, nie zależy natomiast od ilości padającego na sensor światła.
Zakres dynamiki jest definiowany jako stosunek najsilniejszego i najsłabszego sygnału, który może wygenerować sensor. W praktyce jego wielość określa zdolność matrycy do rejestrowania słabych i silnych sygnałów w tym samym czasie. Najsilniejszy sygnał wygenerowany przez matrycę odpowiada głębokości studni potencjału, najsłabszy możliwy do zarejestrowania poziomowi szumu odczytu (przynajmniej teoretycznie). Zakres dynamiki jest wygodnym parametrem, za pomocą którego można porównywać możliwość różnych matryc (np. porównanie samego szumu odczytu bez uwzględnienia wielkości studni nic nie mówi), ale nie może być jedynym kryterium za pomocą którego oceniamy przydatność danego przetwornika. W przypadku sensorów stosowanych w profesjonalnych kamerach astro zakres dynamiki wynosi kilkanaście do kilkudziesięciu tysięcy, podobnie w droższych aparatach cyfrowych (mają one jednak znacznie mniejszą studnię). Tańsze cyfrówki zazwyczaj nie przekraczają wartości 10000, a mogą mieć nawet 2-2.5 tys.
Określając sygnał cyfrowy generowany przez matrycę podajemy liczbę bitów informacji, która została użyta do opisania stanu każdego piksela. Wielkość ta przekłada się jednoznacznie na liczbę poziomów, która w danym sygnale została rozróżniona - liczba poziomów to 2n, gdzie n określa "bitowość" sygnału. W praktyce możemy spotkać się z sygnałem 8-bitowym (28=256 poziomów), 12-bitowym (212=4096 poziomów), 14-bitowym (214=16384 poziomy) i 16-bitowym (216=65536 poziomów). Większa liczba poziomów (większa "bitowość") oznacza łagodniejsze przejścia pomiędzy fragmentami obrazu o różnej jasności. Jest ona uzależniona od rozdzielczości przetwornika analogowo-cyfrowego oraz wielkości studni potencjału (generowanie sygnału 16-bitowego nie ma sensu, gdy piksel pomieści tylko 10000 elektronów).