ФОТОАППАРАТ История развития фототехники привела к тому

ФОТОАППАРАТ.

История развития фототехники привела к тому, что были выработаны определённые стандарты на интерфейс между фотографом и используемой им фототехникой. В результате цифровые фотоаппараты (цифровая фотокамера, ЦФК) в большинстве своих внешних черт и органах управления повторяют модели плёночной фототехники. Принципиальное различие оказывается в «начинке» аппарата, в технологиях фиксации и последующей обработки изображения.

Работа цифрового фотоаппарата • • Задача каждой детали фотоаппарата поймать отличное изображение. Но главное это свет. Первое что нужно для получения фото это источник света. Частицы света фотоны покидают источник света, отталкиваются от предмета и входят в камеру через несколько линз. Затем фотоны следуют по установленному пути. Целый ряд линз позволяет сделать максимально четкое изображение. Створки диафрагмы контролируют количество света, которое должно проникнуть внутрь через отверстие фотоаппарата. Пройдя сквозь диафрагму, линзы и войдя в отверстие, свет отталкивается от зеркала и направляется в видоискатель. До этого свет преломляется, проходя сквозь призму, поэтому то мы и видим изображение в видоискателе не вверх ногами и если нас устраивает композиция, то мы нажимаем на кнопку. При этом зеркало подымается, и свет направляется внутрь, какую-то долю секунды свет направлен не на видоискатель, а в самое сердце фотоаппарата – матрицу фотокамеры. Длительность этого действия зависит от скорости срабатывания створок. Они открываются на мгновение, когда свет должен воздействовать на сенсор света. Время экспозиции может быть 1/4000 секунды. То есть в мгновение ока створки могут открыться и закрыться 1400 раз. Для этого существует две створки, когда первая открывается, то вторая закрывается. Таким образом, внутрь попадает чрезвычайно малое количество света. Это важный момент в понимании принципа работы цифрового фотоаппарата.

СХЕМА УСТРОЙСТВА ФОТОАППАРАТА

В чем же революционность цифровой камеры. Элемент, фиксирующий изображение, сенсор изображения (матрица) это решетка с плотной структурой, состоящей из крошечных сенсоров света. Ширина каждого всего 6 микрон – это 6 миллионных метра. 5 тысяч таких сенсоров могут поместиться на кончике остро заточенного карандаша. Но сначала свет должен пройти через фильтр, который разделяет его на цвета: зеленый, красный и синий. Каждый сенсор света обрабатывает только один цвет. Когда в него ударяют фотоны, они поглощаются полупроводниковым материалом, из которого он сделан. На каждый поглощенный фотон сенсор света испускает электрическую частицу, она называется электрон. Энергия фотона передается электрону – это электрический заряд. И чем ярче изображение, тем сильнее электрический заряд. Таким образом, каждый электрический заряд обладает различной интенсивностью. Затем печатная плата переводит эту информацию на язык компьютера, язык цифр и битов или последовательность единиц и нулей. Они представляют собой миллионы крошечных цветных точек, из которых и состоит фото – это пиксели. Чем больше пикселей в изображении, тем лучше разрешение. Другими словами это несколько миллионов микроскопических световых ловушек, которые вместе со всеми элементами фотоаппарата нацелены на одну задачу – преобразовать свет в электричество, что бы сделать прекрасные фотографии. Дальше вся эта информация в цифровом виде подается в процессор, где она обрабатывается по определенным алгоритмам. Затем уже готовая фотография передается в память фотокамеры, где она и хранится и доступна для просмотра пользователю.

Виды фотоаппаратов В независимости от того, какие виды фотоаппаратов вы больше предпочитаете использовать для реализации вашего творческого потенциала, первая и главная проблема, с которой приходится столкнуться начинающему фотолюбителю, – это выбор фотокамеры. Для начинающих фотографов более доступными являются так называемые малоформатные аппараты, размер кадра которых 36 х24 или даже меньше. Профессионалы в своей работе также используют крупно- и среднеформатные камеры. Крупный формат обладает рядом преимуществ, которые касаются, по большому счету, высокой детализации кадра. Стоимость подобной техники и сопутствующих аксессуаров, как правило, на порядок выше, нежели у камер малого формата, а основные правила и принцип действия сходны. Фотолюбители, в большинстве своем, польются компакт-камерами с несменными объективами, так называемыми «мыльницами» , а также зеркальными камерами с возможностью замены оптики (объектива). Помимо этого, достаточно широкое распространение получил еще один промежуточный класс фотоаппаратов – полупрофессиональные или же prosumer-камеры (professional + consumer, англ. ).

Основные элементы цифрового фотоаппарата Матрица Основной элемент любой цифровой фото- или видеокамеры — матрица, от которой в наибольшей степени зависит качество получаемого изображения. Матрица (иногда её называют сенсором) представляет собой полупроводниковую пластину, содержащую большое количество светочувствительных элементов, в подавляющем большинстве случаев сгруппированных в строки и столбцы. В современных ЦФК наибольшее распространение получили матрицы двух типов: ПЗС (прибор с зарядовой связью, по-английски CCD — Charge-Coupled Device) и КМОП (комплементарный металл-оксид-полупроводник, по-английски CMOS — Complementary-symmetry/Metal-Oxide Semiconductor). CMOS-матрицы для потребительских фотоаппаратов относительно дёшевы, так как производятся по стандартным полупроводниковым технологиям, однако шумы таких матриц обычно гораздо выше, чем у CCD. Поэтому в настоящее время большинство моделей ЦФК (за исключением ряда профессиональных и полупрофессиональных «зеркалок» Canon, Nikon и Sony и других, имеющих специальные схемы подавления шумов), оснащаются ПЗС-матрицами. Название ПЗС — прибор с зарядовой связью, отражает способ считывания электрического заряда методом сдвига от одного элемента матрицы к другому, постепенно заполняя буферный регистр. Далее напряжение усиливается и подается на АЦП (аналого-цифровой преобразователь), после чего уже в цифровой форме поступает для последующей обработки в процессор фотокамеры.

Объектив цифровой камеры не претерпел кардинальных изменений по сравнению с объективами обычных фотокамер. Из-за меньших размеров сенсора, объективы цифровых камер (за исключением зеркальных камер, использующих те же объективы) имеют меньшие геометрические размеры. Благодаря уменьшению относительно 35 -мм плёнки размера матрицы, в камерах любительского уровня стало возможным использование оптических схем, ранее присущих только дорогим аппаратам

Затвор Цифровые потребительские фотокамеры оснащены электронным эквивалентом затвора, который встроен в матрицу и выполняет работу, аналогичную механическому. В более дорогих камерах вмонтированы два затвора, и механический служит для предотвращения попадания на сенсор света после окончания времени выдержки, что позволяет избежать появления артефактов ореола, частично блюминга и смазывания. В некоторых цифровых фотоаппаратах при нажатии клавиши затвора наполовину происходит срабатывание систем автоматики. Автофокус и система определения экспозиции фиксируют параметры съёмки и ждут полного нажатия. При полном нажатии клавиши спусковой кнопки • в незеркальных цифровых аппаратах: механический затвор (при наличии) открывается, происходит сброс заряда в ячейках матрицы, механический затвор открывается на время экспонирования, механический затвор закрывается, происходит считывание кадра из матрицы, механический затвор открывается, матрица переходит в режим Live View; • в зеркальном цифровом аппарате (без или при выключенном режиме Live View): поднимается зеркало и срабатывает «прыгающая» диафрагма, включается ранее выключенная матрица, открывается на время экспонирования механический затвор, закрывается механический затвор, опускается зеркало и открывается диафрагма, происходит считывание и обработка кадра из матрицы.

Видоискатели Вид в экране видоискателя дальномерной камеры. Видоискатель — элемент фотоаппарата, показывающий границы будущего снимкаи в некоторых случаях резкость и параметры съёмки. На бытовых цифровых фотоаппаратах в качестве видоискателя используются ЖК экраны (на зеркальных в режиме Live. View и на компактных камерах) и различные виды электронных и оптических видоискателей.

Процессоры в цифровых фотоаппаратах выполняют следующие функции: • управление работой затвора; • управление объективом в автоматическом и ручном режимах съёмки; • выбор баланса белого, измерение освещённости объекта, определение экспопары, выбор цветовой температуры и т. п. ; • управление работой вспышки; • управление брекетингом — возможностью серийной съёмки (обычно сериями по 3 или 10 кадров) с разными настройками фотоаппарата; • управление специальными эффектами из имеющегося набора (сепия, чёрно-белая съёмка, устранение эффекта красных глаз и др. ); • формирование и выдачи на дисплей информации о выбранных режимах съёмки, настройках, самого изображения и т. п.

Карта памяти Флэш карты. Карта памяти — носитель информации, который обеспечивает длительное хранение данных большого объёма, в том числе изображений, получаемых цифровым фотоаппаратом. В ранних моделях цифровых фотоаппаратов использовались и иные носители информации, в том числе миниатюрные жесткие диски, дискеты, записываемые оптические и магнитооптические диски и т. п. , вплоть до аудиокассет (в самом первом образце электронной фотокамеры фирмы «Кодак» , использовавшей аналоговые способы обработки и сохранения изображений).

Разъёмы и интерфейсы Внешний интерфейс подключения к компьютеру общего назначения имеется практически во всех цифровых камерах. На сегодня (2011) самым распространённым из них является USB. Также применяются специальные виды разъёмов для подключения к телевизору или принтеру. Появились первые модели фотокамер с беспроводными интерфейсами. Органы управления Диск режимов фотоаппарата — селектор режимов фотокамеры. Обычно находится на верхней панели камеры слева или справа. Реже, в основном на компактных камерах, на панели обращённой к фотографу. В некоторых цифровых камерах диск режимов отсутствует, а выбор режима съёмки осуществляется при помощи кнопок и меню.

Кнопка спуска (клавиша спуска затвора) Элемент управления фотосъемкой, инициирующий последовательность получения кадра. Выполняется в виде кнопки либо на верхнем торце аппарата (компактные камеры), либо спереди и сбоку рукоятки в зеркальных фотоаппаратах. При нажатии фотокамера производит съемку и обработку кадра. Во многих моделях предусмотрено 2 -ступенчатое нажатие (при нажатой наполовину срабатывают технологии автофокуса и экспокоррекции, при полном нажатии — производится съемка. ) Управление меню Для настройки параметров в большинстве цифровых фотоаппаратов применяется интерфейс меню. Во многих компактных фотоаппаратах имеются два меню: основное и «быстрое» . Основное меню занимает весь объём экрана и предназначено для установки как непосредственно параметров съёмки, так и системных параметров аппарата (даты, времени и т. п. ). «Быстрое» меню выводится поверх изображения в режиме съёмки и позволяет изменять непосредственно параметры съёмки, например, ISO, баланс белого, экспокоррекцию и т. п. В цифровых зеркальных фотоаппаратах при отключённом режиме «Live View» на экране (если он включён) отображаются только параметры съёмки. Такой же интерфейс присутствует и в некоторых компактных камерах, например, в Canon Power. Shot G 11 в режиме «Быстрый снимок» (в этом режиме визирование возможно только с использованием оптического видоискателя).

Форматы файлов • JPEG • TIFF (в большинстве цифровых аппаратов применяется 8 -bit TIFF, что не даёт выигрыша в глубине цвета) • Raw — «сырой» набор оцифрованных данных с матрицы • DNG от англ. Digital Ne. Gative — «цифровой негатив» , унифицированный RAW формат. К изображениям дописывается дополнительная информация о параметрах съёмки в формате метаданных (например EXIF).

Основные преимущества цифровой фотографии • Оперативность процесса съёмки и получения конечного результата. • Огромный ресурс количества снимков. • Большие возможности выбора режимов съёмки. • Простота создания панорам и спецэффектов. • Совмещение функций в одном устройстве, в частности, видеосъёмка в цифровых фотоаппаратах и, наоборот, фоторежим в видеокамерах. • Уменьшение габаритов и веса фотоаппаратуры. • Возможность предпросмотра результата (с помощью функции Live. View).

Основные недостатки цифровой фотографии Пикселизация, регулярная структура матрицы и фильтр Байера порождают принципиально другой характер шумов изображения, нежели аналоговые фотографические процессы. Это приводит к восприятию изображения, особенно полученного на пределе возможностей камеры, как более искусственного, не «природного» . • Ещё одной проблемой является уменьшение разрешающей способности фотосенсора главным образом в зависимости от его габаритов. В малых фотосенсорах, где высока плотность пикселей, имеет место смешивания зон генерации носителей (внутреннего фотоэффекта) из-за плотной упаковки их и др. [3] • Принципиальные трудности доказательства аутентичности цифровой фотографии, в связи с самой сутью цифровых технологий копирования файлов и обработки изображений. • Преобладающее большинство матриц имеют небольшую фотографическую широту, что не позволяет без потери деталей снимать сюжеты с большим диапазоном яркости.

Литература • Скотт Келби Цифровая фотография. Том 1, обновленное издание = The Digital Photography Book. — М. : «Вильямс» , 2011. — С. 224. — ISBN 978 -58459 -1648 -8 • Скотт Келби Adobe Photoshop CS 5: справочник по цифровой фотографии = The Adobe Photoshop CS 5 Book for Digital Photographers. — М. : «Вильямс» , 2011. — С. 400. — ISBN 978 -5 -8459 -1727 -0 • Кэтрин Айсманн, Шон Дугган, Тим Грей Энциклопедия цифровой фотографии Кэтрин Айсманн. Ретуширование и восстановление фотографий. 3 -е издание = Real World Digital Photography, 3 rd Edition. — М. : «Вильямс» , 2011. — С. 576. — ISBN 978 -5 -8459 -1724 -9 • Джули Адэр Кинг, Сергей Тимачев Цифровая фотография для чайников, 6 -е издание = Digital Photography For Dummies, 6 th edition. — М. : «Диалектика» , 2010. — С. 336. — ISBN 978 -5 -8459 -1563 -4 Презентацию подготовил: Ерохин Е.