Цифровые камеры
Цифровые камеры - сравнительно недавно появившийся класс компьютерных устройств. Пока приличные цифровые камеры еще достаточно дороги, что значительно ограничивает их популярность, но эти устройства постоянно дешевеют, и вполне возможно, что в недалеком будущем именно цифровые камеры будут наиболее часто использоваться для получения фотографий и съемки видео. Впрочем, что касается видео, то уже сейчас в профессиональных студиях цифра становится стандартом, да и в продвинутых бытовых видеокамерах тоже начинают активно использоваться цифровые технологии.
Мы не будем вдаваться в подробности функционирования камер и процесса съемки вообще, так как я не фотограф и не кинооператор, ограничимся лишь особенностями цифровых фотоаппаратов и видеокамер и их основными отличиями от нецифровой техники.
Цифровая камера предназначена для быстрой и простой фиксации изображения и ввода его непосредственно в компьютер, что во многих случаях представляется очень важным. Например, журналисты, персонал правоохранительных органов, страховые агенты и т. д. могут пользоваться цифровыми фото- и видеокамерами для оперативного получения информации с места события. И в таких областях цифра является значительно экономичнее, чем фотосъемка на пленку или видеосъемка с помощью аналоговой камеры на кассету. Единственное, правда, что служит ограничением, это то, что при большом объеме съемок необходимо сбрасывать информацию в компьютер, так как емкость памяти все же не позволяет хранить в устройстве много фотографий или видеоматериала.
В настоящее время существует достаточно большой (хотя не сказать, чтобы он был богатый) выбор цифровых камер самого разного назначения и соответственно различной ценовой категории. Не очень дорогие устройства в основном предназначены для широкого круга пользователей, но есть и весьма солидные камеры для профессионального применения. Правда, стоимость последних может составлять несколько тысяч или даже десятков тысяч USD.
Фотокамеры
Беспленочные камеры очень похожи на традиционные фотоаппараты. Здесь также имеются объектив, затвор и диафрагма. Фактически в некоторых профессиональных беспленочных камерах используются готовые корпуса от 35-миллиметровых аппаратов Nikon, Minolta, Canon или других производителей. Главное различие же заключается во внутреннем устройстве и в способе сохранения изображения. В традиционных фотокамерах изображение фокусируется на пленке, покрытой светочувствительным слоем кристаллов галлоидного серебра. Затем пленка последовательно погружается в растворы химических реактивов для проявки и фиксации отснятого изображения. В цифровых камерах изображение фокусируется на фоточувствительном ъ размером с почтовую марку кристалле полупроводника, называемом прибором с зарядовой связью (сокращенно ПЗС). Эти приборы, кстати, используются и в большинстве планшетных сканеров. ПЗС содержат сотни тысяч или даже миллионы резисторов, или элементов выборки. Чем больше элементов-ячеек в ПЗС, тем выше разрешение и, следовательно, качество изображения. При открывании затвора фотокамеры свет, попадая на ячейки ПЗС, приводит к образованию электрического заряда, причем чем больше света, тем больше заряд. Для получения цветного изображения последнее пропускается через набор (красный, синий и зеленый) светофильтров. После этого свет попадает на пикселы ПЗС, которые чувствительны к красному, синему или зеленому цвету, и эта комбинация пикселов и образует полноцветную картинку. Затем электрические заряды усредняются и преобразуются посредством аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в сочетания нулей и единиц, а после этого цифровые данные подвергаются сжатию (наиболее часто используется JPEG) и запоминаются в памяти камеры.
Наиболее популярны камеры среднего или низшего ценового диапазона. Они очень похожи на пленочные аппараты (рисунок слева) и имеют много необходимых для бытового применения функций. Например, практически все устройства имеют систему подавления эффекта "красных глаз", автофокус, возможна вставка некоторых эффектов (впечатывание даты/времени, включение черно-белого режима и т. п.). Для профессиональной и фотографии существуют более продвинутые устройства, которые обычно располагают большим LCD-видоискателем, TV-выходом, а также, естественно, имеющие более высокое качество изображения и расширенный набор функций и настроек. Качество получаемого изображения в значительной степени определяется разрешением камеры. Очевидно, что имеется ввиду разрешение ПЗС-матрицы. Например, разрешающая способность чувсвительного элемента может быть равна 1901x1212 точек. Причем можно при желании уменьшать разрешение до какого-либо определенного камерой, это может быть полезно, например, для уменьшения размера файлов. Часто производители указывают количество чувствительных точек в матрице, оно может быть получено в результате произведения максимального разрешения камеры по ширине на соответственно максимальное разрешение по высоте. Так, в нашем случае матрица должна иметь как минимум 1901*1212=2304012 пикселов. Как минимум потому, что при применяемых при изготовлении ПЗС-матриц технологиях в последней неизбежно будут иметься бракованные элементы (несколько процентов от общего числа), и поэтому производители изготовляют ПЗС с определенным запасом светочувствительных элементов. Как всегда, следует помнить, что более высокое разрешение часто достигается программным способом путем интерполяции, и максимальное значение для той или иной камеры не обязательно должно совпадать с истинной разрешающей способностью ПЗС-элемента.
Представляю вашему вниманию пару фотографий, полученных с помощью 3-мегапиксельной камеры Nikon Coolpix 990.
Как можно заметить, изображение весьма на уровне и в ряде случаев полученные фотографии могут поспорить качеством с обычными фотографиями, полученных путем съемки на пленку. Более дешевые цифровые фотоапараты конечно же имеют несколько более низкое качество картинки, но и его обычно вполне хватает для, скажем, ведения собственного фотоальбома или публикации достаточно качественных снимков в сети, что делает их пригодными для полупрофессионального применения. А качество совсем недорогих устройств, рассчитанных на самого широкого потребителя, часто оставляет желать лучшего и может сгодиться разве что только для создания небольших по размером картинок и посылки их по электронной почте, размещения их на сайте, если там не предъявляются высокие требования к качеству, или другого подобного применения, когда более всего важно просто наличие хоть какого-нибудь снимка.
Отснятый материал сохраняется в памяти камеры. Для этого используются специальные карты памяти, они бывают различных форматов (см. cменные носители), сегодня наиболее распространенными являются три: CompactFlash, SmartMedia Card и MultiMedia Card. Обычно в стандартную комплектацию приличной камеры входит карта объемом около 8-20 Mb, что позволяет записать примерно столько же снимков, сколько можно сделать при фотографировании на одну кассету с пленкой. Дешевые камеры могут оснащаться менее емкой картой (2-4 Mb). Если такой объем вас не устраивает, то придется покупать другую карту. На момент написания статьи максимальная емкость карт формата CompactFlash составила 256 Mb.
Естественно, максимальное количество вмещаемых картой файлов зависит от разрешения, при котором производилась съемка, и применяемом коэффициенте сжатия, но пользователи обычно очень быстро усваивают, что следует избегать любых режимов, кроме режима самого высокого качества. В камерах могут применяться различные алгоритмы компрессии, например JPEG, TIFF, DPOF, RAW, но обычно ограничиваются двумя первыми (чего уже достаточно) или вовсе только JPEG. После того, как место на карте закончилось, необходимо заменить карту, сбросить ее содержимое в компьютер либо удалить соответствующее число фотографий из памяти. Для соединения с РС обычно используется шина USB как наиболее универсальный интерфейс, иногда также возможно соединение другим способом (скажем, через COM-порт или с помощью PC Card, смотрите интерфейсы).
Существенное различие между беспленочными и обычными камерами состоит в задержке длительностью в несколько секунд, которая требуется беспленочной камере для фиксации изображения, его преобразования, сжатия и сохранения в цифровом виде. Также требуется некоторое время для приведения фотоаппарата в готовность, так как камера должна загрузить свою операционную систему. Многие приличные камеры позволяют производить съемку серии фотографий в непрерывном режиме со скоростью несколько кадров в секунду, что делает их пригодными для скоростной съемки объектов, например спортивных эпизодов.
Видеокамеры
Цифровые видеокамеры очень похожи на фотоаппараты. Отличие состоит лишь в том, что они производят съемку кадров со скоростью не менее 25 в секунду и записывают результат в файл (естественно, в сжатом виде). Такая скорость вообще является стандартной для видеотехники и обусловлена тем, что фотохимические реакции в человеческом глазу длятся обычно не менее 1/25 секунды. Эта частота кадров используется и в телевидении. Правда, более предпочтительна все же частота 30 Hz, так как при 25 неплавность изображения немного ощущается, хотя и не все это могут заметить.
Запись обычно производится на ленту, так как большой объем информации не позволяет использовать традиционные дисковые накопители, хотя существуют и камеры с жестким диском. Но зато от этого резко увеличивается ее цена, а диск не является таким же удобным как кассета носителем, так как при необходимости последнюю можно вынуть и вставить другую, а емкость жесткого диска, пусть даже очень большого, не позволит записать много видеоматериала. Поэтому кассетные видеокамеры получили наибольшее распространение (в последнее время, правда, стали появляться камеры, в которых информация пишется на CD-R/RW).
Практически все сегодняшние камеры совместимы со стандартом DV. Этот формат обеспечивает высокое качество изображение и не уступает аналоговому формату Betacam SP - основному формату телетехники профессионального качества. Единственный параметр, по которому DV хуже Betacam SP - это разрешение: 500 твл против 650 твл. Но это не так уж и важно, так как, во-первых, при обычной телевизионной трансляции разрешение редко бывает выше 380 твл (обычно 250-350 твл), а, во-вторых, существующие стандарты бытовой записи (я имею ввиду MPEG-2, который широко используется в DVD и при спутниковом вещании) и рассчитаны где-то на 500 твл, да и не все телевизоры способны обеспечить большее разрешение при воспроизвении. Зато соотношение сигнал/шум составляет 54 Db (по сравнению с 49 для Betacam SP), а полоса частот сигнала цветности равна 1.5 MHz, что совпадает с Betacam SP и певышает полосу частот у S-VHS и Hi-8. Сжатие сигнала осуществляется в соотношении 5:1 по технологии, аналогичной M-JPEG), при этом скорость потока равна 3.4 Mb/s. Стандарт также предусматривает схему исправления ошибок, так что можно без потерь воспроизвести кадры даже в случае, если на ленте будут испорчены две из десяти дорожек. Кассета имеет весьма меленькие размеры (примерно как коробочка из-под Tic-Tac), в ней используется лента шириной 6.35 mm. Уменьшение размера кассеты приводит к уменьшению размеров и массы самой камеры - масса современной DV-камеры составляет около 1 Kg, в то время как камеры формата Betacam SP имеют массу около 6 Kg и больше.
Видеокамеры стандарта DV для связи с компьютером имеют интерфейс Fire Wire. Таким образом, передача данных в компьютер происходит в полностью цифровом виде, что обеспечивает высокое качество изображения. В то же время DV-камеры имеют и TV-выходы, и их можно подключать напрямую к телеаппаратуре. Другим большим преимуществом таких камер является их цена - по сравнению со стоимостью аналогичных камер Betacam SP она ниже в несколько раз. Поэтому видеокамеры стандарта DV очень хорошо подходят для профессионального видео и могут составить сильную альтернативу набору "аналоговая камера плюс плата монтажа" . Обычно с помощью DV-камер можно и фотографировать (данные пишутся на карту памяти или диск, как у обычных фотоаппаратов), но качество при этом довольно неважное по сравнению со специализированными фотокамерами.
Другой, более простой и дешевый класс видеокамер - USB-камеры, или, как их еще часто называют, Web-камеры, так как они хорошо подходят для проведения телеконференций в сети (естественно, при модемном соединении все равно вряд ли выйдет что-нибудь путное). Принцип действия их аналогичен DV-камерам, но они не всегда имеют собственный накопитель (а если он и есть, то очень скромного объема - в комплект поставки входит небольшая карта памяти), а передача видео осуществляется по шине USB. Так как шина USB имеет пропускную способность всего 12 Mbps, то качетво картинки очень низкое. Разрешение у этих камер может быть равно 640х480, но тогда частота кадров будет не более 12-15 в секунду. Необходимая скорость в 25-30 кадров в секунду достижима только при разрешении 320х240 и меньше. При этом все это возможно, как правило, только в случае использования фирменного программного обеспечения, а с альтернативными программами качество обычно гораздо хуже. Цветопередача тоже часто оставляет желать лучшего, так как никто не захочет делать особо качественным продукт максимального удешевления и спроса. В целом же качество сравнимо с качеством видеокассеты средней паршивости. Впрочем, с телеконференциями USB-камеры справляются неплохо, да это и есть их основная задача. Хотя можно также записывать и ролики, если требования к изображению не высоки. Большинство камер для этого имеют встроенный микрофон (неважный, правда) для записи звукового сопровождения. Аналогично DV-камерам, некоторые USB-камеры тоже позволяют фотографировать. Однако в связи со все той же аналогией качество мало куда годится.
Различное программное обеспечение позволяет оснастить камеру различными полезными и не очень функциями. Скажем, фотографирование с заданной частотой с возможностью отправки снимков на e-mail, что может пригодиться, например, фермеру, если он захочет наблюдать процесс созревания (похищения) урожая на своей плантации. Или анализирование наличия движения в заданной области (при его обнаружении программа может предпринять какое-либо действие или запустить другую программу) - так вы сможете превратить свою камеру в своего рода охранную систему по совместительству. Правда, на очень медленные или незначительные движения программное обеспечение обычно не реагирует, так что злоумышленник все же может незаметно подкрасться и унести ваш компьютер вместе с пресловутой камерой.
Современные фотоаппараты все делают сами - чтобы получить снимок, пользователю достаточно лишь нажать на кнопку. Но ведь все равно интересно: по какому же волшебству картинка попадает в камеру? Мы постараемся объяснить основные принципы работы цифровых фотоаппаратов.
Ликбез: как работает цифровая камера
Основные части Борьба с искажениями
Основные части
В основном устройство цифровой камеры повторяет конструкцию аналоговой. Главное их различие - в светочувствительном элементе, на котором формируется изображение: в аналоговых фотоаппаратах это пленка, в цифровых – матрица. Свет через объектив попадает на матрицу, где формируется картинка, которая затем записывается в память. Теперь разберем эти процессы подробнее.
Состоит камера из двух основных частей – корпуса и объектива. В корпусе находятся матрица, затвор (механический или электронный, а иногда и тот и другой сразу), процессор и органы управления. Объектив, съемный или встроенный, представляет собой группу линз, размещенных в пластиковом или металлическом корпусе.
Где получается картинка
Матрица состоит из множества светочувствительных ячеек – пикселов. Каждая ячейка при попадании на нее света вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный интенсивности светового потока. Поскольку используется информация только о яркости света, картинка получается черно-белой, а чтобы она была цветной, приходится прибегать к разным хитростям. Ячейки покрывают цветными фильтрами – в большинстве матриц каждый пиксел покрыт красным, синим или зеленым фильтром (только одним!) в соответствии с известной цветовой схемой RGB (red-green-blue). Почему именно эти цвета? Потому что они – основные, а все остальные получаются путем их смешения и уменьшения или увеличения их насыщенности.
На матрице фильтры располагаются группами по четыре, так что на два зеленых приходится по одному синему и красному. Так делается потому, что человеческий глаз наиболее чувствителен именно к зеленому цвету. Световые лучи разного спектра имеют разную длину волн, поэтому фильтр пропускает в ячейку лучи лишь своего цвета. Полученная картинка состоит только из пикселов красного, синего и зеленого цвета – именно в таком виде записываются файлы формата RAW (сырой формат). Для записи файлов JPEG и TIFF процессор камеры анализирует цветовые значения соседних ячеек и рассчитывает цвет пикселов. Этот процесс обработки называется цветовой интерполяцией, и он исключительно важен для получения качественных фотографий.
Такое расположение фильтров на ячейках матрицы называется шаблоном Байера
Основных типов матриц два, и они различаются способом считывания информации с сенсора. В матрицах типа CCD (ПЗС) информация считывается с ячеек последовательно, поэтому обработка файла может занять довольно много времени. Хотя такие сенсоры «задумчивы», они относительно дешевы, и к тому же, уровень шума на полученных с их помощью снимках меньше.
Матрица типа ПЗС
В матрицах типа CMOS (КМОП) информация считывается индивидуально с каждой ячейки. Каждый пиксел обозначен координатами, что позволяет использовать матрицу для экспозамера и автофокусировки.
КМОП-матрица
Описанные типы матриц – однослойные, но есть еще и трехслойные, где каждая ячейка воспринимает одновременно три цвета, различая разноокрашенные цветовые потоки по длине волн.
Трехслойная матрица
Выше уже был упомянут процессор камеры – он отвечает за все процессы, в результате которых получается картинка. Процессор определяет параметры экспозиции, решает, какие из них нужно применить в данной ситуации. От процессора и программного обеспечения зависят качество фотографий и скорость работы камеры.
По щелчку затвора
Затвор отмеряет время, в течение которого свет воздействует на сенсор (выдержку). В подавляющем большинстве случаев это время измеряется долями секунды – что называется, и моргнуть не успеешь. В цифровых зеркальных камерах, как и в пленочных, затвор представляет собой две непрозрачные шторки, закрывающих сенсор. Из-за этих шторок в цифровых зеркалках невозможно визирование по дисплею – ведь матрица закрыта и не может передавать изображение на дисплей.
В компактных камерах матрица не закрыта затвором, и поэтому можно компоновать кадр по дисплею
Когда кнопка спуска нажата, шторки приводятся в движение пружинам или электромагнитами, открывается доступ свету, и на сенсоре формируется изображение – так работает механический затвор. Но в цифровых камерах бывают еще и электронные затворы – они используются в компактных фотоаппаратах. Электронный затвор, в отличие от механического, нельзя пощупать руками, он, в общем-то, виртуален. Матрица компактных камер всегда открыта (именно потому и можно компоновать кадр, глядя на дисплей, а не в видоискатель), когда же нажимается кнопка спуска, кадр экспонируется в течение указанного времени выдержки, а затем записывается в память. Благодаря тому что у электронных затворов нет шторок, выдержки у них могут быть ультракороткими.
Наведем фокус
Как уже говорилось выше, часто для автофокусировки используется сама матрица. Вообще же, автофокусировка бывает двух типов – активная и пассивная.
Для активной автофокусировки камере нужны передатчик и приемник, работающие в инфракрасной области или с ультразвуком. Ультразвуковая система измеряет расстояние до объекта по методу эхолокации отраженного сигнала. Пассивная фокусировка осуществляется по методу оценки контраста. В некоторых профессиональных камерах сочетаются оба типа фокусировки.
В принципе, для фокусировки может использоваться вся площадь матрицы, и это позволяет производителям размещать на ней десятки фокусировочных зон, а также использовать «плавающую» точку фокуса, которую пользователь сам может разместить где ему угодно.
Борьба с искажениями
Именно объектив формирует на матрице изображение. Объектив состоит из нескольких линз – из трех и более. Одна линза не может создать совершенное изображение – по краям оно будет искажаться (это называется аберрациями). Грубо говоря, пучок света должен идти прямо на сенсор, не рассеиваясь по пути. В какой-то мере этому способствует диафрагма – круглая пластинка с дыркой посередине, состоящая из нескольких лепестков. Но сильно закрывать диафрагму нельзя – из-за этого уменьшается количество света, попадающее на сенсор (что и используется при определении нужной экспозиции). Если же собрать последовательно несколько линз с различными характеристиками, искажения, даваемые ими вместе, будут гораздо меньше, чем аберрации каждой из них по отдельности. Чем больше линз – тем меньше аберрации и тем меньше света попадает на сенсор. Ведь стекло, каким бы прозрачным оно нам ни казалось, не пропускает весь свет – какая-то часть рассеивается, что-то отражается. Чтобы линзы пропускали как можно больше света, на них наносят специальное просветляющее напыление. Если посмотреть на объектив камеры, будет видно, что поверхность линзы переливается радугой – это и есть просветляющее напыление.
Линзы располагаются внутри объектива примерно таким образом
Одна из характеристик объектива – светосила, значение максимально открытой диафрагмы. Она указывается на объективе, например, так: 28/2, где 28 – фокусное расстояние, а 2 – светосила. Для зум-объектива маркировка выглядит так: 14-45/3,5-5,8. Два значения светосилы указываются для зумов, поскольку в широкоугольном и в телеположении у них разные минимальные значения диафрагмы. То есть на разных фокусных расстояниях светосила будет разной.
Фокусное расстояние, которое указывают на всех объективах – это расстояние от передней линзы до светоприемника (в данном случае, матрицы). От фокусного расстояния зависит угол обзора объектива и его, так сказать, дальнобойность, то есть как далеко он «видит». Широкоугольные объективы отдаляют изображение относительно нашего обычного видения, а телеобъективы – приближают, и у них маленький угол обзора.
Угол обзора объектива зависит не только от его фокусного расстояния, но и от диагонали светоприемника. Для 35 мм пленочных камер нормальным (то есть примерно соответствующим углу обзора человеческого глаза) считается объектив с фокусным расстоянием 50 мм. Объективы с меньшим фокусным расстоянием – «широкоугольники», с большим – «телевики».
Левая часть нижней надписи на объективе – фокусное расстояние зума, правая часть - светосила
Здесь и кроется проблема, из-за которой рядом с фокусным расстоянием объектива цифровика часто указывают его эквивалент для 35 мм. Диагональ матрицы меньше диагонали 35 мм кадра, и поэтому приходится «переводить» цифры в более привычный эквивалент. Из-за этого же увеличения фокусного расстояния в зеркальных камерах с «пленочными» объективами становится почти невозможна широкоугольная съемка. Объектив с фокусным расстоянием 18 мм для пленочной камеры – суперширокоугольный, но для цифрового фотоаппарата его эквивалентное фокусное расстояние будет около 30 мм, а то и больше. Что касается телеобъективов, то увеличение их «дальнобойности» только на руку фотографам, ведь обычный объектив с фокусным расстоянием, скажем, 400 мм, стоит довольно дорого.
Видоискатель
В пленочных камерах компоновать кадр можно только пользуясь видоискателем. Цифровые же позволяют вовсе забыть о нем, поскольку в большинстве моделей для этого удобнее использовать дисплей. В некоторых очень компактных камерах видоискателя вовсе нет – просто из-за того, что нет для него места.
Самое важное в видоискателе – что через него можно увидеть. Например, зеркальные камеры так называются как раз из-за особенностей конструкции видоискателя. Изображение через объектив посредством системы зеркал передается в видоискатель, и таким образом фотограф видит реальную площадь кадра. Во время съемки, когда открывается затвор, загораживающее его зеркало поднимается и пропускает свет на чувствительный сенсор. Такие конструкции, конечно, отлично справляются со своими задачами, но занимают довольно много места и потому совершенно неприменимы в компактных камерах.
Вот так изображение через систему зеркал попадает в видоискатель зеркальной камеры
В компактных камерах применяют оптические видоискатели реального видения. Это, грубо говоря, сквозное отверстие в корпусе камеры. Такой видоискатель не занимает много места, но обзор его не соответствует тому, что «видит» объектив.
Еще есть псевдозеркальные камеры с электронными видоискателями. В таких видоискателях установлен маленьких дисплей, изображение на который передается непосредственно с матрицы – точно так же, как и на внешний дисплей.
Вспышка
Вспышка, импульсный источник света, используется, как известно, для подсветки там, где основного освещения недостаточно. Встроенные вспышки обычно не очень мощные, но их импульса хватает, чтобы осветить передний план. На полупрофессиональных и профессиональных камерах есть еще контакт для подключения гораздо более мощной внешней вспышки, он называется «горячий башмак».
Это, в общем, основные элементы и принципы работы цифровой камеры. Согласитесь, когда знаешь, как устройство работает, легче добиться качественного результата.
Цифровая камера
Цифровая камера имеет не только лишь наружное, да и функциональное сходство с обыкновенной фотокамерой, используемой в галогенсеребряной фото, и представляет собой:
Стоит отметить, что 1-ый в мире электрический фотоаппарат «Мавика» имел матрицу ПЗС 280 тыщ пикселей, а цветное изображение при таковой низкой разрешающей возможности было низкого свойства. Середина 1990-х годов ознаменовалась новым пришествием электрической фото на галогенсеребряную фотографию. На рынке появились новые цифровые камеры, у каких разрешающая способность стала соизмеримой с цветными негативными фотоматералами.
Рассматривая конструкцию цифровой камеры нужно тормознуть на вопросе формирования цветного изображения. Более обширно всераспространенным методом получения цветного изображения в любительской и проф цифровой фото является фотосъемка камерой с одним цветным чипом ПЗС и однократной выдержкой.
Цветоделение в данном случае осуществляется мелкими аддитивными светофильтрами: красноватым, зеленоватым и голубым, нанесенными на пиксели. При этом половина всех пикселей покрыта зеленоватыми светофильтрами, а остальную часть поровну делят меж собой красноватые и голубые светофильтры, покрывая пиксели. Данным методом есть возможность проводить фотосъемку передвигающихся объектов при дневном освещении и применяя лампу-вспышку. Для фотосъемки недвижных объектов и получения высочайшего свойства цветного конечного изображения в большинстве случаев используют иной метод цветоделения. Матрица ПЗС при всем этом экспонируется трижды за зональными аддитивными светофильтрами, закрепленными во вращающейся турели.
Не считая того, есть цифровые камеры (SESP-1000), в каких при помощи призмы происходит разделение изображения на красноватую, зеленоватую и голубую со ставляющие, попадающие любая на свою матрицу ПЗС. Такие цветоделящие системы обеспечивают высочайшее качество цветовоспроизведения и избавляют помехи, которые могут появиться меж цветными составляющими.
Последующий вариант цветоделительной системы употребляется в цифровых фотокамерах с разверткой кадра строчным ПЗС. Чип ПЗС в данном случае представляет собой три ряда пикселей, соответственных одной строке изображения. Один ряд пикселей покрыт красноватым фильтром, иной - зеленоватым, 3-ий - голубым. При фотосъемке ПЭС перемещается и в каждый момент времени регистрирует только одну строчку изображения, что в конечном счете обеспечивает высочайшее качество. В дорогих любительских и проф цифровых фотокамерах используются три чипа ПЗС и цветоделительная система с дихроическими полупрозрачными зеркалами.
Любой из 3-х чипов ПЗС при фотосъемке принимает только свою часть диапазона красноватую, зеленоватую либо голубую, подобно цветной мультислойной фотопленке, состоящей из 3-х зональных слоев, сенсибилизированных к трем зонам диапазона. Такие камеры позволяют проводить фотосъемку передвигающихся объектов, обеспечивая при всем этом высочайшее качество отображения, потому что разрешающая способность детектора цифровой камеры, состоящего из 3-х чипов ПЗС умножается втрое по сопоставлению с разрешающей способностью 1-го чипа ПЗС.
1-ые цифровые камеры, которые появились на рынке в 1995 году, рассчитывались на богатых и пытливых людей. Невзирая на то что камеры были дорогими, фотоизображение, получаемое при помощи таковой цифровой камеры, было нерезким и имело недостаточную насыщенность цветов. Но за последние годы цифровая фото более напористо и достаточно удачно стала наступать на классическую галогенсеребряную фотографию. Светочувствительность матриц ПЗС достигнула 400-800 ISO, что фактически соответствует светочувствительности современных цветных негативных галогенсеребряных фотопленок. Что касается разрешающей возможности матриц ПЗС, то она соизмерима с величиной разрешения фотопленки и составляет 15-20 млн. пикселей. Но на сегодня суровой неувязкой для цифровой фото является очень высочайшая цена камер, имеющих высокоразрешающие матрицы ПЗС. Не считая того, огромную стоимость имеет и сопутствующее оснащение - компьютер, монитор, принтер и т. д. Так, проф цифровые камеры высочайшего класса имеют наименьшую стоимость от 3000-9000 долларов США. Спецы в области цифровой фото все таки считают, что в обозримом будущем, по мере совершенствования технологии производства микросхем, цена цифровой камеры и классической камеры для галогенсеребряных материалов может выровняться, тем паче, что в разработках принимают активное роль не только лишь ведущие фотографические компании, да и гиганты компьютерной технологии, такие как IBM.
Цифровая камера
Цифровая камера - это устройство для получения оптических образов снимаемых объектов на светочувствительном элементе (матрице), адаптированное для записи передвигающихся изображений. Обычно оснащается микрофоном для параллельной записи звука.
Составными частями камеры являются:
В телевидении и кинематографии, по воззрению ведущих профессионалов, доминирующей тенденцией сейчас является съемка кинофильмов в главном на кинопленке, потому что она значительно расширяет творческие способности драматических сцен с конфигурацией контраста изображения, введением теней, субтитров и т. д. Качество отображения на цветной кинопленке при всем этом еще выше, чем на магнитном носителе; невзирая на то, что качество видеоизображения за последние годы стало лучше, передачи все еще смотрятся как репортажные.
По этой причине в почти всех странах мира на телевидении большая часть маркетинговой продукции, новые шоу-программы, некие мыльные оперы и т. д. снимаются лишь на кинопленку, потому что их создание еще дешевле; не считая того, имеется отменная возможность сбыта данной продукции в другие страны.
Что касается сотворения в обозримом будущем цифровой камеры, которая по качеству изображения выпихнет обыденную кинокамеру, то это смотрится очень проблематично, потому что разработка таковой передовой технологии съемки кинофильмов востребует больших денег. Невзирая на ряд плюсов электрической фото, творческие работники кинематографии знают, что лишь на кинопленке для сотворения чувственного содержания материала есть возможность обеспечить нужный динамический диапазон, аккуратное цветовоспроизведение цветовых цветов, проработку кадра и т.д. Для разработчиков электрического оборудования для кинематографии, по воззрению компании «Kodak», мирового фаворита сотворения ведущих технологий киносъемки и выпуску ПЗС-матриц, таковой путь пока не просматривается.
Информация с веб-сайтов:
В последнее время популярность цифровых камер растет не по дням, а по часам. Главными причинами является снижение цен, усовершенствование технологии и возможность печати высококачественных фотографий в домашних условиях. Однако остается несколько факторов, сильно тормозящих процесс популяризации цифровых камер. Мы имеем в виду страх неподготовленного пользователя перед новыми цифровыми технологиями. Большое число кнопок, несколько LCD экранов, какие то карты памяти, все этой является достаточно сложным и пугающим. Ведь насколько проще взять обычную пленочную мыльницу, нажать кнопку и все… Да, именно все, можно забыть о всех возможностях хранения, обработки, переноса и демонстрации фотографий, предоставляемых современными цифровыми камерами.
В этой статье мы попробуем на понятном языке, основные особенности современных цифровых камер, покажем насколько «сложно» работать с такими устройствами.
Что выбрать?
Во-первых, выбирая цифровую камеру необходимо определиться с размером. В большинстве случаев от размера камеры зависит не только удобство использования, но и некоторые характеристики. Сегодня Вы можете выбрать достаточно большую камеру, как, например Olympus E-10, камеру среднего размера или совсем миниатюрную, как Minolta DiMAGE X.
Большая цифровая камера Olympus E-10
Миниатюрные камеры
Говоря о зависимости удобства использования от размера камеры, то надо заметить, что это вопрос индивидуальный и зависит от возможностей и потребностей пользователя. С одной стороны, большие камеры, имеющие увеличенный вес, кажутся более удобными и стабильными во время съемки. Обычно такие камеры имеют выступ с правой стороны камеры, необходимый для уверенного захвата камеры. С другой стороны маленькие камеры кажутся более привычными и удобными для большинства пользователей.
С точки зрения качества съемки, то сегодня размер не имеет большого влияния. Даже самые маленькие камеры имеют ПЗС (прибор, который фиксирует изображение) с большим разрешением. Единственное ограничение маленьких камер – размер объектива. Однако, в большинстве случаев, небольшие объективы полностью обеспечивают потребности большинства пользователей.
Теперь давайте рассмотрим конструктивные особенности. Выше на фотографиях мы показали совершенно разные камеры, однако, если присмотреться внимательнее, они имеют много общего.
Как Вы можете видеть, фронтальная сторона любой камеры очень похожа на обычные пленочные камеры. Здесь размещен объектив, окошко видоискателя и вспышка.
Среди особенностей, необходимо отметить возможность использования дополнительных объективов и фильтров. Например, вот так:
Эта особенность присуща полупрофессиональным камерам. Потребительские, маленькие камеры обычно используют несложный объектив, однако, его возможностей более, чем достаточно для получения высококачественных любительских снимков.
Современные модели цифровых камер оснащаются достаточно ограниченной вспышкой, которой достаточно для любительской съемки, однако, если Вас интересует что-то по серьезнее необходимо приобрести внешнюю вспышку.
Больший интерес вызывает тыльная сторона цифровых камер. Обычно, это подтверждают фотографии разных камер, здесь размещен большой LCD экран, глазок видоискателя, и кнопки настройки параметров съемки и навигации по системе меню.
Говоря о тыльной стороне камеры, мы должны подробнее остановиться на нескольких важных элементах.
Видоискатель
В современных цифровых камерах используется оптический и (или) электронный видоискатель.
Оптический видоискатель полностью соответствует видоискателю большинства пленочных камер. В некоторых моделях зеркальных цифровых камер оптический видоискатель может принимать световой поток непосредственно от ПЗС. Т.е. пользователь будет видеть картину съемки, которая полностью соответствует будущему отпечатку.
Оптический видоискатель может иметь возможность регулировки диоптрии и специальную шторку для исключения обратного потока света в зеркальной камере.
Для простоты использования многие пользователи используют электронный видоискатель, отображающий съемочную сцену на экране LCD. Однако, LCD экраны не всегда удобны при использовании на открытом воздухе при ярком солнечном свете.
Некоторые камеры имеют возможность повернуть LCD экран, что обеспечивает дополнительное удобство съемки.
Кроме более точного наведения, электронный видоискатель может отображать различную рабочую информацию. Кстати, говоря, о точности наведения необходимо учесть факт, что многие LCD экраны отображают менее 100% съемочной сцены. Об ограничениях видимой области необходимо заранее прочитать в руководстве пользователя.
Кроме функций электронного видоискателя, LCD монитор, позволяет просматривать отснятые кадры, а так же отображает меню.
Органы управления
Для упрощения использования большинство современных цифровых камер используют похожий набор кнопок управления. Среди основных кнопок можно выделить переключатель режима работы (съемка, просмотр, выключено), кнопку спуска затвора, кнопок зума, вход в меню и навигация. Кроме того, некоторые модели имеют дополнительные кнопки, такие как автофокусировка, ручной режим и т.д.
Обратите внимание на идентичную интуитивную маркировку кнопок на всех, представленных выше, камерах.
Нижняя сторона
Обязательным атрибутом нижней стороны цифровых камер является крепление штатива. Обычно оно выполняется из метала или, в редких случаях, из пластмассы.
В некоторых моделях здесь же располагается отсек для батареек.
Батарейки
Современные цифровые камеры могут работать как от обычных «пальчиковых» батареек или аккумуляторов типа AA, так и использовать специфические аккумуляторы повышенной емкости.
В первом случае, производитель обычно комплектует камеру одним комплектов батареек. Здесь мы настоятельно рекомендуем приобрести два комплекта аккумуляторов большой емкости. Дело в том, что цифровые камеры достаточно прожорливы и в походных условиях, заряд комплекта батареек заканчивается достаточно быстро.
Носители информации
Для сохранения отснятых кадров цифровые камеры используют встроенную и внешнюю память. Объем встроенной памяти обычно ограничен 8MB, чего хватит только для сохранения нескольких кадров в не очень высоком качестве. Для полноценной работы необходимо иметь карту памяти на 64 или 128MB.
Среди многообразия карт памяти, наиболее популярными считаются SmartMedia, MMC, CompactFlash и MemoryStiс. Главным отличием различных типов носителей, может быть потребляемая энергия и скорость передачи данных, однако, сейчас мы не будем углубляться в эти детали, для этого у нас припасена отдельная статья.
Для установки карты памяти, все цифровые камеры имеют специальный отсек, или правильнее будет сказано слот. Обратите внимание, что для каждого типа носителя существует собственный слот, и Вы не можете использовать любой другой, имеющийся у Вас носитель, кроме того, который поддерживает камера. Это очень важно учитывать во время покупки дополнительной карты памяти. Кроме того, необходимо позаботиться о правильном позиционировании карты памяти в слот. Большинство слотов имеют дизайн, блокирующий неправильную установку карты памяти.
Некоторые камеры имеют комбинированные слоты памяти, позволяющие устанавливать два различных типа карт памяти.
Особенности настройки цифровой камеры
Как только камера включена, и загружена операционная система, Вы имеет возможность настроить параметры камеры. Обычно при первом включении автоматически устанавливаются заводские настройки, так называемый базовый или автоматический режим. Хотя Вы можете немедленно приступить к съемке, Вы можете настроить несколько важных параметров, что бы оптимизировать качество получаемых кадров.
Настройки большинства параметров съемки производятся в меню, отображаемом на LCD мониторе. Современные камеры имеют похожую систему меню, отличающуюся включением дополнительных опций и функций, присущих конкретной модели, и внешним оформлением. В основном сегодня встречаются текстовые и графические меню. Ниже на фотографиях показаны оба варианта дизайна меню. Как Вы можете видеть, оба варианта достаточно понятны и интуитивны.
 |
 |
Баланс белого
Учитывая факт, что различные источники света могут изменять температуру цвета, необходимо, что бы цифровая камера имела возможность менять т.н. баланс белого. Цифровые камеры обычно имеют несколько предустановленных значений температуры цвета (Символ солнца означает установку температуры 5500° приемлемую для съемки при ярком солнечном свете, символ «лампа» означает установку температуры цвета в 3200° приемлемое для съемки при освещении лампой накаливания) или Вы можете выбрать режим AUTO, который позволит камере самостоятельно определить оптимальный уровень цветовой температуры.
 |
 |
Параметр ISO (или ASA или чувствительность) используется для определения скорости или чувствительности фотопленки. Чем больше значение ISO, тем большую чувствительность имеет пленка. Большая чувствительность позволяет делать лучшую экспозицию при низком освещении. В цифровых камерах этот термин означает то же самое, что и в обычных камерах, только он определяет чувствительность ПЗС. В этом случае увеличение чувствительности ПЗС ведет к увеличению шума, на снятых кадрах. Поэтому Вам необходимо определить максимально удачное значение ISO для текущих условий съемки.
В большинстве случаев мы рекомендуем использовать ISO равное 100, поскольку в этом случае получается лучшее качество отпечатка. Для изменения значения ISO, Вы должны активизировать меню на экране LCD, и с помощью клавиш джойстика выбрать желаемое значение(100, 200, 400 или AUTO).
Разрешение
Разрешающая способность определяет качество и размер снимка. Для получения самого высокого качества мы рекомендуем использовать формат TIFF. В этом формате изображение передается без сжатия и соответственно без потерь качества. Однако размер получаемых снимков довольно велик. Для записи большого числа кадров на одной карте памяти, можно использовать формат JPEG с изменяемым коэффициентом компрессии.
Для определения возможного числа сохраненных кадров необходимо учитывать три фактора: объем карты памяти, размер чипа ПЗС (число мегапиксеолей), и установленное разрешение. Ниже в таблице представлены примерное число сохраненных кадров в зависимости от комбинации этих трех переменных.
Выбор разрешения зависит от конкретных потребностей. Так, если Вы снимаете для публикации в Internet или для просмотра на экране проектора, то можно выбрать не высокое разрешение. Если для полиграфии или для фотопечати, то необходимо выбрать максимальное разрешение. Выбор разрешения осуществляется через меню на LCD экране.
Что делать с полученными снимками?
После того, как Вы сделали необходимые кадры, Вы можете перенести их на компьютер, просмотреть их на TV или проекторе, или отнести их в фото студию.
Скопировать кадры с карты памяти можно несколькими способами. Во-первых, можно подключить камеру к компьютеру по USB или последовательному порту.
Или подключить карту памяти к специальной читалке, которые теперь продаются в огромных количествах, разных форм и цветов. Например, такие:
Заключение
В этой статье мы попробовали, на примере различных цифровых камер, показать насколько проста работа с подобными устройствами. Отметим, что в отличие от профессиональных пленочных камер, профессиональными цифровыми камерами может пользоваться даже неподготовленный пользователь. Интуитивная система меню, позволит максимально просто настроить основные параметры съемки. Кроме того, некоторые специфические характеристики цифровых камер делают их очень удобными во время отдыха. Вы можете забыть о пленке. Каждый отснятый кадр, может быть просмотрен сразу после съемки, в случае если, Вы стали свидетелями какого-либо интересного события, практически любая цифровая камера позволяет снять короткое видео.
Сигнал с которых представляется, обрабатывается и хранится в самом аппарате в цифровом виде.
Fujifilm FinePix S9000
Несмотря на функциональное сходство, цифровые видеоустройства самого разного назначения, такие как камеры видеонаблюдения и веб-камеры , фотоаппаратами обычно не называются, если не позволяют сохранить снимки в самом устройстве или на вставленном в устройство носителе информации.
Классификация
В ряде случаев современная видеозаписывающая аппаратура имеет функции получения статических снимков, а значительная доля устройств, называемых цифровыми фотоаппаратами, умеет осуществлять запись видеоизображения и звука и выводить видеосигнал в телевизионном формате. Поэтому граница между видео- и фотооборудованием в цифровую эпоху в достаточной степени условна и определяется скорее тем, какие задачи ставит оператор, нежели тем, какова функциональная «начинка» камеры.
Цифровые фотоаппараты можно поделить на несколько классов:
- Фотоаппараты со встроенной оптикой:
- Компактные («мыльница » традиционных размеров). Характеризуются малыми размерами и весом. Малый физический размер матрицы означает низкую чувствительность или высокий уровень шумов. Также этот тип камер обычно отличает отсутствие или недостаточная гибкость ручных настроек экспозиции .
- Сверхкомпактные, миниатюрные. Отличаются не только размерами, но часто и отсутствием видоискателя и экрана.
- Встроенные в другие устройства. Отличаются отсутствием собственных органов управления.
- Псевдозеркальные - внешним видом напоминают зеркальную камеру, а также, как правило, помимо цифрового дисплея, оснащены видоискателем-глазком. Изображение в видоискателе такого аппарата формируется на отдельном цифровом экране, или на поворачивающемся основном экране. Как правило, имеют резьбу на объективе для присоединения насадок и светофильтров (пример - Konica Minolta серия моделей Z).
- Полузеркалка - жаргонный термин, описывающий класс аппаратов, в которых имеется наводка по матовому стеклу через съёмочный объектив, однако нет возможности объектив менять. В таких аппаратах оптическая схема содержит светоделительную призму, которая направляет от 10 до 50 % светового потока на матовое стекло, а остальное передается на матрицу. (примеры - Olympus E-10, E-20)
- Камеры со сменной оптикой:
История
Устройство цифрового фотоаппарата
Светочувствительная матрица
Носители информации
Извлечение Canon Powershot A95
Практически все цифровые фотоаппараты используют флэш-память , но есть также фотоаппараты, где используются оптические диски или дискеты в качестве носителя информации. Ряд фотоаппаратов имеют небольшой объем встроенной флеш-памяти, которой хватает для 2-30 снимков. Самые распространенные на сегодняшний день (2008) форматы:
Устаревшие носители информации:
- SM (Microdrive)
Объём флеш-карт варьируется в (на середину 2008 г) от 512 МБ до 64 ГБ.
Характеристики из сферы рекламы и маркетинга
Миниатюрная цифровая камера SiPix рядом со спичечной коробкой
Термин «полупрофессиональный цифровой фотоаппарат» («просьюмер » или «просьюмерка» - калька с англ. prosumer от англ. professional и англ. consumer ) обычно употребляется по отношению к псевдозеркальным аппаратам, полузеркалкам и ультразумам, но не является содержательным с технической и потребительской точки зрения.
Термином «профессиональные» обычно называют зеркальные или дальномерные фотоаппараты с кроп-фактором не менее K f =1,6 и обладающим рядом других отличительных особенностей.
Термин «Камера начального уровня» употребляется по отношению к относительно дешёвым моделям какой-либо серии фотоаппаратов, в какой-либо степени урезанным в функциях.
Термин «Ультразум», как правило, означает «мыльницу» с высокократным зум-объективом. Однако с течением времени кратность объектива, с которой начинается «ультра-», меняется. Так, например, называли 8x зумы при сравнении с 6x.
Вообще, многие пользователи не догадываются, что такое «Зум», считая «чем больше - тем лучше», а между тем это - всего лишь отношение максимального к минимальному фокусных расстояний объектива. И сравнивать фотоаппараты нужно как раз по фокусному расстоянию, от которого зависит «угол обзора» - то есть что войдёт в кадр.
Доверенности
