Цифровое фото.

История изобретений подчас весьма причудлива и непредсказуема. Прошло ровно 40 лет с момента изобретения в сфере полупроводниковой оптоэлектроники, приведшего к появлению цифровой фотографии.

10 ноября 2009 года изобретатели Виллард Бойл (родился в Канаде в 1924 году) и Джордж Смит (родился в 1930 году) награждены Нобелевской премией. Работая в Лабораториях Белла, в 1969 году они изобрели прибор с зарядовой связью: ПЗС-сенсор, или CCD (Charge-Coupled Device). В конце 60-х гг. ХХ в. ученые обнаружили, что МОП-структура (соединение типа металл—окисел—полупроводник) обладает светочувствительностью. Принцип действия ПЗС-сенсора, состоящего из отдельных МОП-светочувствительных элементов, основан на считывании электрического потенциала, возникшего под влиянием света. Сдвиг заряда выполняется последовательно от элемента к элементу. ПЗС-матрица, состоящая из отдельных светочувствительных элементов, стала новым прибором для фиксации оптического изображения.

Виллард Бойл (слева) и Джордж Смит. 1974 г. Фото:: Alcatel-Lucent/Bell Labs

ПЗС-сенсор. Фото: Alcatel-Lucent/Bell Labs

Но для создания переносной цифровой фотокамеры на основе нового фотоприемника необходимо было разработать малогабаритные ее составляющие с низким электропотреблением: аналогово-цифровой преобразователь, процессор для обработки электрических сигналов, малый монитор высокого разрешения, энергонезависимый накопитель информации. Проблема создания многоэлементной ПЗС-структуры представлялась не менее актуальной. Интересно проследить некоторые этапы создания цифровой фотографии.

Первая ПЗС матрица, созданная 40 лет назад новоиспеченными Нобелевскими лауреатами, содержала лишь семь светочувствительных элементов. На ее базе в 1970 ученые из Bell Labs создали прототип электронной видеокамеры. Через два года компания Texas Instruments получила патент на «Полностью электронное устройство для записи и последующего воспроизведения неподвижных изображений». И хотя изображения хранились на магнитной ленте, а воспроизводить их можно было на экране телевизора, т.е. устройство, по сути, было аналоговым, в патенте давалось исчерпывающее описание цифровой камеры.

В 1974 году на ПЗС-матрице компании Fairchild (черно-белой, с разрешением 100х100 пикселов) создана астрономическая электронная фотокамера. (Пиксел - аббревиатура английских слов picture (pix-) картина и element (-el)- элемент, т.е. элемент изображения). Используя все те же ПЗС-матрицы, год спустя инженер Kodak Стив Сассон создал первую условно переносную камеру. Снимок размером 100x100 пикселов записывался на магнитную кассету в течение 23 секунд, а весила она почти три килограмма.

1975 г., прототип первой цифровой фотокамеры камеры Kodak в руках у инженера Стива Сассона.

В бывшем СССР также велись подобные разработки. В 1975 г. были проведены испытания телевизионных камер на отечественных ПЗС.

В 1976 году Fairchild запускает в производство первую коммерческую электронную камеру MV-101, использовавшуюся на конвейере для контроля качества продукции. Изображение передавалось на мини-компьютер.

Наконец в 1981 г. корпорация Sony объявила о создании электронной модели фотоаппарата Mavica (аббревиатура Magnetic Video Camera) на базе зеркальной камеры со сменными объективами. Впервые в бытовой фотокамере приемником изображения служила полупроводниковая матрица — ПЗС размером 10х14 мм с разрешением 570х490 пикселов. Так появился первый прототип цифровой фотокамеры (ЦФК). Она записывала отдельные кадры в аналоговой форме на носитель с металлизированной поверхностью — гибкий магнитный диск (эту двухдюймовую дискету назвали Mavipak) в формате NTSC и поэтому официально она называлась «статической видеокамерой» (Still video camera). Технически Mavica была продолжением линейки телевизионных камер Sony на основе ПЗС-матриц. На смену громоздким телекамерам с электронно-лучевыми трубками уже пришло компактное устройство на основе твердотельного ПЗС-сенсора - еще одно направление использования изобретения нынешних Нобелевских лауреатов.

Sony Mavica

С середины 80-х практически все ведущие фотобренды и ряд электронных гигантов проводят работы по созданию цифровых фотокамер. В 1984 г. компания Canon создает видеофотокамеру Canon D-413 с улучшенной вдвое по сравнению с Mavica разрешающей способностью. Рядом компаний разработаны прототипы цифровых фотокамер: Canon выпустила на рынок Q-PIC (или ION RC-250); Nikon — прототип ЦФК QV1000C с записью данных в аналоговом виде; Pentax продемонстрировала прототип ЦФК под названием PENTAX Nexa с трехкратным зум-объективом. ПЗС-приемник камеры выполнял попутно функции датчика экспозамера. Фирма Fuji представила на выставке Photokina цифровую фотокамеру Digital Still Camera (DSC) DS-IP. Правда, коммерческого продвижения она не получила.

Nikon QV1000C

Pentax Nexa

Сanon Q-PIC (или ION RC-250)

В середине 80-х компания Kodak разработала промышленный образец CCD-сенсора с разрешением 1,4 мегапиксела и ввела в обращение сам термин «мегапиксел».

Камерой, сохранявшей изображение в виде цифрового файла, стала анонсированная в 1988 году Fuji DS-1P(Digital Still Camera-DSC), оснащенная 16 Мб встроенной энергозависимой памятью.

Fuji DS-1P(Digital Still Camera-DSC)

Компания Olympus показала на выставке PMA в 1990 прототип цифровой камеры Olympus 1C. На этой же выставке компания Pentax продемонстрировала свою усовершенствованную камеру PENTAX EI-C70, оснащенную активной системой автофокуса и функцией экспокоррекции. Наконец, на американском рынке появилась любительская ЦФК Dycam Model 1, более известная под наименованием Logitech FotoMan FM-1. Ее ПЗС-матрица с разрешением 376х284 точки формировала только черно-белое изображение. Информация записывалась в обычное ОЗУ (не на флэш-память) и при выключении батарей (два элемента типа АА) или их разрядке безвозвратно пропадала. Дисплей для просмотра кадров отсутствовал, объектив был с ручной фокусировкой.

Logitech FotoMan FM-1

В 1991 Фирма Kodak дополнила цифровой начинкой профессиональную фотокамеру Nikon F3, назвав новинку Kodak DSC100. Запись происходила на жесткий диск, находящийся в отдельном блоке, весившем около 5 кг.

Kodak DSC100

Sony, Kodak, Rollei и другие компании в 1992 г. представили камеры высокого разрешения, которые можно было отнести к классу профессиональных. Sony продемонстрировала Seps-1000, светочувствительный элемент которой состоял из трех ПЗС, что обеспечивало разрешение 1,3 мегапиксела. Kodak разработала DSC200 на базе камеры Nikon.

На выставке Photokina в 1994 г. была анонсирована профессиональная цифровая фотокамера Kodak DSC460 с высоким разрешением, ПЗС-матрица содержала 6,2 мегапиксела. Ее разработали на базе профессиональной пленочной зеркальной фотокамеры Nikon N90. Сама ПЗС-матрица размером 18,4х27,6 мм была встроена в электронный адаптер, который пристыковывался к корпусу. В том же 1994 году появились первые Flash-карты форматов Compact Flash и SmartMedia объёмом от 2 до 24 Мбайт.

Kodak DSC460

Стартовым по массовой разработке цифровых фотокамер стал 1995 год. Компания Minolta совместно с Agfa изготовила фотокамеру RD175 (ПЗС-матрица 1528х1146 точек). На выставке в Лас-Вегасе демонстрировалось уже около 20 моделей любительских ЦФК: малогабаритная цифровая фотокамера фирмы Кодак с разрешением 768х512 точек, глубиной цвета 24 бита и встроенной памятью, позволяющей записать до 20 снимков; карманная ES-3000 фирмы Chinon с разрешением 640х480 со сменными картами памяти; малогабаритные камеры Photo PC фирмы Epson c двумя возможными разрешениями — 640х480 и 320х240 точек; аппарат Fuji X DS-220 с размером изображения 640х480 точек; камера RDC-1 фирмы Ricoh с возможностью как покадровой, так и видеосъемки с разрешением формата видеозаписи Super VHS 768х480 точек. Аппарат RDC-1 был оснащен объективом с трехкратным зумом и фокусным расстоянием 50—150 мм (в 35-мм эквиваленте), автоматизированы функции фокусировки, определения экспозиции и настройки баланса белого. Имелся и ЖК-дисплей для оперативного просмотра отснятых кадров. Компания Casio также продемонстрировала коммерческие образцы своих камер. Выпущены первые потребительские фотоаппараты Apple QuickTake 150, Kodak DC40, Casio QV-11 (первая цифровая фотокамера с LCD-дисплеем и первая же — с поворотным объективом), Sony Cyber-Shot.

Так цифровая гонка стала набирать темпы. Ныне известны тысячи моделей цифровых фотокамер, видеокамер и телефонов со встроенными фотокамерами. Марафон далеко не окончен.

Необходимо обратить внимание на факт, что некоторые цифровые фотокамеры оснащены КМОП светочувствительной матрицей. КМОП — это комплементарная структура металл-окисел-полупроводник. Не вдаваясь в топологические особенности КМОП и ПЗС матриц, подчеркнем, что серьезные их различия лишь в способе считывания электронного сигнала. Но оба типа матриц строятся на основе светочувствительных МОП-структур (металл-окисел-полупроводник).

Современные цифровые камеры во многом напоминают старые пленочные фотоаппараты. И в этом нет ничего удивительного, ведь цифровая фотография, по сути, выросла из пленочной, позаимствовав различные узлы и компоненты. Особенное сходство прослеживается между зеркальным цифровым фотоаппаратом и пленочной камерой: ведь и там и там применяется объектив, с помощью которого аппарат фокусируется на снимаемом объекте. Схожий процесс: фотограф просто нажимает на кнопку затвора и, в конечном счете, получается фотоизображение.

Тем не менее, несмотря на схожесть процесса съемки, устройство цифрового фотоаппарата является гораздо более сложным по сравнению с пленочным. И эта сложность конструкции обеспечивает «цифровикам» существенные преимущества — мгновенный результат съемки, удобство, широкие функциональные возможности по управлению фотосъемкой и обработке изображений. Для того, чтобы разобраться в устройстве цифрового фотоаппарата, нужно, прежде всего, ответить на следующие вопросы: Как создается фотоизображение? Какие узлы цифровой фотоаппарат позаимствовал у пленочного? И что нового появилось в фотокамере с развитием цифровых технологий?

Принцип работы пленочного и цифрового фотоаппарата

Принцип работы обычной пленочной камеры состоит в следующем. Свет, отражаясь от снимаемого объекта или сцены, проходит через диафрагму объектива и фокусируется особым образом на гибкой, полимерной пленке. Фотопленка покрыта светочувствительным эмульсионным слоем на основе галоидного серебра. Мельчайшие гранулы химических веществ на пленке под действием света изменяют свою прозрачность и цвет. В результате, фотопленка благодаря химическим реакциям «запоминает» изображение.

Как известно, для формирования любого существующего в природе оттенка достаточно использовать комбинацию трех основных цветов — красного, зеленого и синего. Все остальные цвета и оттенки получаются путем их смешивания и изменения насыщенности. Каждая микрогранула на поверхности фотопленки отвечает, соответственно, за свой цвет в изображении и изменяет свои свойства именно в той степени, в которой на нее попали лучи света.

Поскольку свет различается по цветовой температуре и интенсивности, то в результате химической реакции на фотопленке получается практически полное дублирование снимаемой сцены. В зависимости от характеристик оптики, освещенности, времени выдержки/экспозиции сцены на пленке и времени раскрытия диафрагмы, а также других факторов формируется тот или иной стиль фотографии.

Что же касается цифрового фотоаппарата, то тут также используется система оптики. Лучи света проходят через линзу объектива, преломляясь особым образом. Далее они достигают диафрагмы, то есть отверстия с изменяемым размером, посредством которого регулируется количество света. Далее при фотографировании лучи света попадают уже не на эмульсионный слой фотопленки, а на светочувствительные ячейки полупроводникового сенсора или матрицы. Чувствительный сенсор реагирует на фотоны света, захватывает фотоизображение и передает его на аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

Последний анализирует простые, аналоговые электрические импульсы, и преобразует их с помощью специальных алгоритмов в цифровой вид. Это перекодированное изображение в цифровом виде сохраняется на встроенном или внешнем электронном носителе. Готовое изображение уже можно посмотреть на ЖК-экране цифровой камеры, либо вывести его на монитор компьютера.

В течение всего этого многоступенчатого процесса получения фотоизображения электроника камеры непрерывно опрашивает систему на предмет немедленной реакции на действия фотографа. Сам фотограф через многочисленные кнопки, регуляторы и настройки может влиять на качество и стиль получаемого цифрового снимка. И весь этот сложный процесс внутри цифровой камеры происходит за считанные доли секунды.

Основные элементы цифрового фотоаппарата

Даже визуально корпус цифровой камеры схож с пленочным аппаратом, за исключением того, что в «цифровике» не предусмотрено катушки фотопленки и фильмового канала. На катушку в пленочных фотоаппаратах закреплялась пленка. И по окончании кадров на пленке фотографу приходилось перематывать кадры в обратном направлении вручную. В фильмовом канале фотопленка перематывалась до нужного для съемки кадра.

В цифровых фотоаппаратах все это кануло в лету, причем за счет избавления от фильмового канала и места для катушки с пленкой удалось сделать корпус камеры существенно тоньше. Впрочем, некоторые узды пленочных фотоаппаратов плавно перешли в цифровую фототехнику. Чтобы убедиться в этом, рассмотрим основные элементы современной цифровой камеры:

— Объектив

И в пленочной, и в цифровой фотокамере световые лучи проходят через объектив для получения изображения. Объектив представляет собой оптическое устройство, состоящее из набора линз и служащее для проецирования изображения на плоскости. В зеркальных цифровых фотоаппаратах практически ничем не отличаются от тех, что использовались в пленочных камерах. Более того, многие современные «зеркалки» обладают совместимостью с объективами, разработанными для пленочных моделей. К примеру, старые объективы с байонетом F могут применяться со всеми цифровыми зеркальными фотоаппаратами Nikon.

— Диафрагма и затвор

– это круглое отверстие, посредством которого можно регулировать величину светового потока, попадающего на светочувствительную матрицу или фотопленку. Это изменяемое отверстие, обычно размещающееся внутри объектива, образуется несколькими серповидными лепестками, которые при съемке сходятся или расходятся. Естественно, что диафрагма имеется как в пленочных, так и в цифровых аппаратах.

Тоже самое можно сказать и о затворе, который устанавливается между матрицей (фотопленкой) и объективом. Правда, в пленочных камерах используется механический затвор, представляющий собой своеобразные шторки, которые ограничивают воздействие света на пленку. Современные же цифровые аппараты оснащены электронным эквивалентом затвора, способным включать/выключать сенсор для приема приходящего светового потока. Электронный обеспечивает точную регуляцию времени приема света матрицей фотоаппарата.

В некоторых цифровых камерах, впрочем, имеется и традиционный механический затвор, который служит для предотвращения попадания на матрицу световых лучей после окончания времени выдержки. Тем самым, предотвращается смазывание картинки или появления эффекта ореола. Стоит отметить, что поскольку цифровому фотоаппарату может потребоваться некоторое время, чтобы обработать изображение и сохранить его, то возникает задержка по времени между тем моментом, когда фотограф нажал на кнопку спуска, и моментом, когда камера зафиксировала изображение. Эта задержка по времени называется задержкой срабатывания затвора.

— Видоискатель

Как в пленочном, так и в цифровом фотоаппарате имеется устройство для визирования, то есть устройство для предварительной оценки кадра. Оптический видоискатель, состоящий из зеркал и пентапризмы, показывает фотографу изображение именно в том виде, в котором оно существует в натуре. Однако многие современные цифровые камеры оборудованы электронным видоискателем. Он снимает изображение со светочувствительной матрицы и показывает фотографу таким, каким камера его видит с учетом предустановленных настроек и используемых эффектов.

В недорогих компактных цифровых фотоаппаратах видоискатель как таковой может просто отсутствовать. Его функции выполняет встроенный ЖК-экран с функцией LiveView. ЖК-экраны сегодня встраиваются и в зеркальные цифровые аппараты, поскольку благодаря такому экрану фотограф имеет возможность сразу же просмотреть результаты съемки. Таким образом, если снимок не удался, его можно тут же удалить и отснять новый кадр уже с другими настройками или в другом ракурсе.

— Матрица и аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

После того, как мы рассмотрели принцип работы пленочного и цифрового фотоаппарата, стало понятно, в чем собственно состоит основная разница между ними. В цифровой камере вместо фотопленки появилась светочувствительная матрица или сенсор. Матрица представляет собой полупроводниковую пластину, на которой размещается огромное множество фотоэлементов.

Не превышают размеров кадра фотопленки. Каждый из чувствительных элементов матрицы при попадании на него светового потока создает минимальный элемент изображения – пиксел, то есть одноцветный квадрат или прямоугольник. Элементы сенсора реагируют на свет и создают электрический заряд. Таким образом, матрица цифрового фотоаппарата фиксирует световые потоки.

Матрица цифровой камеры характеризуется такими параметрами, как физические размеры, разрешение и чувствительность, то есть способность матрицы точно уловить поток попадающего на нее света. Все эти параметры оказывают свое влияние на качество фотоизображения.

Полученная информация от сенсора в виде электрических импульсов далее поступает на обработку в аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Функция последнего состоит в том, чтобы превратить эти аналоговые импульсы в цифровой поток данных, то есть перевести изображение в цифровой вид.

— Микропроцессор

Микропроцессор присутствовал и в некоторых последних моделях пленочных камер, однако в цифровом фотоаппарате он стал одним из ключевых элементов. Микропроцессор отвечает в «цифровике» за работу затвора, видоискателя, матрицы, автофокуса, системы стабилизации изображения, оптики, а также за запись отснятого фото- и видеоматериала на носитель, выбор настроек и программных режимов съемки. Это своеобразный мозговой центр камеры, управляющий всей электроникой и отдельными узлами.

От производительности микропроцессора во многом зависит то, насколько быстро цифровая камера сможет осуществлять непрерывную съемку. В этой связи в некоторых продвинутых моделях цифровых камер используется сразу два микропроцессора, которые могут производить отдельные операции параллельно. Тем самым, обеспечивается максимальная скорость серийной съемки.

— Носитель информации

Если аналоговый (пленочный) фотоаппарат сразу же фиксирует изображение на пленке, то в цифровом, электроника записывает изображение в цифровом формате на внешний или внутренний носитель информации. Для этой цели в большинстве случаев используются . Но в некоторых камерах имеется и встроенная память небольшого объема, которой хватает для размещения нескольких отснятых кадров.

Также цифровые камеры обязательно оснащаются соответствующими разъемами для возможности их подключения к персональному или планшетному компьютеру, телевизору и другим устройствам. Благодаря этому фотограф получает возможность всего через несколько минут после съемки поместить готовое изображение в Интернете, передать по электронной почте или распечатать.

— Батарея

Во многих пленочных фотоаппаратах используется аккумуляторная батарея для приведения в действие электроники, которая, в частности, управляет фокусировкой и автоматической экспозицией сцены. Но эта работа не требует значительного энергопотребления, поэтому на одном заряде батареи пленочная камера способна проработать несколько недель.

Другое дело цифровая фототехника. Здесь жизнь аккумуляторной батареи камеры измеряется часами. А потому для поддержания работы камеры в условиях отсутствия источника электричества фотографу порой приходится запасаться дополнительными батареями.

Несмотря на то, что цифровая фототехника заимствовала многие узлы и компоненты из пленочной фотографии, она обладает рядом существенных преимуществ. Прежде всего, это возможность оперативно контролировать результаты съемки и вносить необходимые коррективы. Цифровой фотоаппарат в силу особенностей своего устройства предоставляет любому фотографу больше гибкости в процессе съемки за счет широких возможностей управления качеством изображений. Цифровые технологии обеспечивают мгновенный доступ к любому кадру и высокоскоростную фотосъемку. Сочетание гибкости, широких функциональных возможностей и оперативности ведения съемки гарантируют обладателю цифровой камеры получение фотографий превосходного качества практически в любых условиях.

Возможности цифровой фототехники сегодня далеко не исчерпаны. По мере развития устройство цифровых камер будет все более усложняться, в них будут реализованы новые технологии, увеличивающие функциональность аппаратов и обеспечивающие еще более высокое качество изображений.

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ОТКРЫТОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КАФЕДРА МАТЕРИАЛЬНЫХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Материалы дистанционного курса
"Информационные технологии и образование"

Полилова Татьяна Алексеевна
[email protected]

Цифровое фото

Цифровая фотография завоевывает все большую популярность. Цифровая техника стала обязательным рабочим инструментом журналистов и репортеров - редкий журнал или газета обходятся без публикаций кадров, сделанных цифровыми аппаратами. Графические материалы для Интернета также готовятся чаще с помощью цифровых камер. Цифровой техникой все шире пользуются фотографы-профессионалы - их привлекает оперативность получения результата. Возможность увидеть на компьютере фотографию через несколько минут после съемки и возможность отредактировать изображение на компьютере делают цифровой аппарат незаменимым помощником на студийной площадке.

Широкое распространение получает услуга оцифровки пленок и слайдов. Сейчас открываются специализированные цифровые фотолаборатории, выполняющие такие заказы. Неотъемлемая часть сервиса многих фотоателье - моментальное цифровое фото с выводом готовых отпечатков на фотопринтере.

В чем особенности цифровой фотографии и в чем состоят ее преимущества?

Об одном преимуществе - оперативности получения снимков, мы уже упомянули. Вы можете непосредственно после съемки переписать на компьютер оригиналы снимков и тут же просмотреть результаты своей работы. Вы оставите для последующей распечатки только те фотографии, которые явно удались. Теперь можно не опасаться стопки напечатанных фотографий сомнительного качества - где-то получился "смазанный" снимок, где-то в кадр попали лишние предметы, на каких-то снимках фотомодель закрыла глаза или не вовремя зевнула.

Неудачные кадры не нужно тут же выкидывать в корзину - их, скорее всего, можно довести до приемлемого качества с помощью графических редакторов. Да и удачные снимки нередко приходится редактировать перед печатью - правильно скадрировать, увеличить резкость, улучшить цветовую гамму снимка и пр.

Имея цифровой фотоаппарат и компьютер, вы теперь избавлены от посредника - фотолаборатории, в которой после химической обработки пленки печатают фотокарточки, применяя химические реактивы. Вы теперь не зависите от технологии химической обработки пленки и профессионализма оператора. Именно нарушения технологии проявки пленки и печати снимков приводят к известным всем негативным эффектам - изменению естественной гаммы снимков, излишней затемненности или переосветленности фотографий.

Технологии цифрового фото

Индустрия цифрового фото развивается очень быстро. Цифровые камеры вбирают в себя многие достижения традиционных пленочных фотоаппаратов - и достижения в области оптики (оптические объективы высокого качества), и разнообразные функции автоматической съемки.

Предлагаемые фирмами цифровые фотоаппараты заметно отличаются по возможностям и, соответственно, цене.

Чтобы ориентироваться в широком спектре цифровых камер, рассмотрим вначале основные элементы технологии цифровой фотографии.

ПЗС-матрица

Центральный компонент любой цифровой камеры - светочувствительный полупроводниковый прибор с зарядовой связью (ПЗС-матрица). Именно она является электронным аналогом привычной фотопленки, от ее характеристик во многом зависит качество изображения. Будучи прямым аналогом фотопленки, ПЗС-матрица позаимствовала от нее ключевой для фотографа показатель - светочувствительность. Значение этого параметра напрямую зависит от размера элементарной ячейки ПЗС (прямая аналогия с размером зерен галогенидов серебра в фотопленке). Характеристики ячейки ПЗС определяют количество накапливаемого матрицей света.

Качество снимка определяется также размером матрицы - чем матрица больше, тем лучше снимок можно получить. Этот факт также легко объяснить: представим себе, что при фотографировании объекта используется матрица 10х10. В этом случае изображение передается 100 точками. При таком разрешении объект на "фотографии", пожалуй, трудно будет узнать. Если же использовать матрицу 1000х1000, то результат будет заметно лучше.

Первые цифровые аппараты имели матрицу около 300 000 элементов (пикселов). Это позволяло получить неплохую картинку на экране монитора размером 640х480 пикселов, но говорить о фотографическом качестве снимка при печати на принтере было еще рано. Современные цифровые фотокамеры среднего класса имеют матрицу в 3 000 000 элементов (такие камеры называются трех-мегапиксельными). Полученные этими камерами снимки уже можно просматривать на полном экране и распечатать на принтере с фотографическим качеством в традиционном формате 10х15 см.

Сменные карты памяти

Цифровая камера хранит снимки на сменных картах памяти различного типа.

Флэш-память - это энергонезависимая полупроводниковая перезаписываемая память с произвольным доступом (Random Access Memory, RAM). Генетически она произошла от памяти только для чтения - ROM (Read Only Memory).

Преимущества флэш перед такими носителями, как дискеты и компакт-диски - компактность, низкое энергопотребление, большой ресурс работы, механическая надежность. Сейчас производители флэш-памяти описывают свою продукцию как твердотельное энергонезависимое полупроводниковое устройство, способное хранить цифровые данные в любом формате. Под энергонезависимостью понимается способность устройства хранить информацию без затрат энергии извне.

К флэш-памяти относят много различных устройств. Используемые в качестве компактных носителей для цифровых фотокамер, карманных компьютеров, плейеров и т. п. принято называть картами памяти. Самые распространенные из них:

• PC Card (ATA Flash);
• CompactFlash типа I и II;
• SmartMedia;
• Memory Stick;
• MultiMedia Card;
• Secure Digital (SD) Card.

Устройства флэш-памяти отличаются, прежде всего, габаритами и весом. Различны также скорость чтения и записи данных, емкость карты. Некоторые имеют механизм защиты авторских прав.

Сегодня распространены такие форматы карт как CompactFlash и IBM Microdrive, SmartMedia, MemoryStick. На перечисленных типах сменных карт может храниться от 128 Мбайт до 1 Гбайт данных. Известная фирма Sony в качестве носителя предлагает использовать 80-мм компакт-диски емкостью 156 Мбайт.

У компании Sony есть интересные модели цифровых фотокамер, в которых в качестве носителя используются обычные дискеты 3,5 дюйма и CD-RW. На фото справа - камера SonyMavica MVC-CD300 с носителем CD-RW.

В покупаемом аппарате обычно содержится носитель небольшой емкости для хранения нескольких фотоснимков. Но многие любители покупают более емкие сменные карты, где они могут разместить несколько десятков или даже сотен снимков.

Впрочем, можно отказаться от применения дополнительных карт памяти или микродисков и работать с переносным компьютером (ноутбуком), переписывая регулярно на диск отснятые кадры.

Подсоединение к компьютеру и принтеру

Современные цифровые фотоаппараты подсоединяются к компьютеру через USB-порт. В комплект с фотокамерой входит кабель, один разъем которого вставляется в разъем фотоаппарата, другой - в USB-разъем компьютера.

Переписанные на компьютер снимки можно распечатать на принтере. Если качество снимков высокое, то лучше использовать принтер, обеспечивающий фотографическое качество печати. Для печати фотоснимков нужно также использовать специальную фотобумагу.

Есть и другие варианты распечатки фотографий - непосредственно из фотоаппарата на принтере, минуя этап сохранения в памяти компьютера. Так, например, камера Canon PowerShot G2 оборудована специальным интерфейсом для прямой печати изображений на фотопринтере CP-10, разработанном этой же фирмой.

Цифровые "мыльницы"

Для начинающих фотографов вполне подойдет простой недорогой цифровой аппарат - с его помощью можно делать снимки, не уступающие по качеству обычной "мыльнице". Обращаться с таким аппаратом также просто: не нужно специально наводить на резкость, устанавливать выдержку и диафрагму. Достаточно выстроить кадр и нажать кнопку спуска - фотоаппарат сам подберет нужные параметры для получения хорошего изображения. Такой возможностью обладают даже очень небольшие современные цифровые камеры.

Рассмотрим характеристики миниатюрного фотоаппарата Che-ez! Cubik.

Объектив фотоаппарата позволяет снимать от 1,5 метров до бесконечности, и может работать в режиме фото и видео.

Фотоаппарат имеет матрицу 1,3 млн. пикселов, он может сохранять в памяти до 50 кадров размером 1280х1024. С помощью этой фотокамеры можно отснять и сохранить в памяти видеосюжет на 90 секунд при смене 18 кадров в секунду для показа в окне размером 320х240 пикселов.

Размеры фотоаппарата - 56х56х30 мм, вес - 110 г. Аппарат имеет USB-интерфейс, работает на двух батарейках ААА.

Фотоаппарат Che-ez! Cubik можно назвать цифровой "мыльницей". Но с его помощью вполне реально получать интересные снимки - если понимать область применения, возможности аппарата, и овладеть техникой съемки.

При съемке "мыльницей" могут обнаружиться известные фотографам дефекты. Например, резкость в кадре будет неравномерной - хорошая резкость в центре кадра и размытость по краям. Цветопередача в центре и по краям кадра также может отличаться. При съемке темного объекта на светлом фоне автоматическая выдержка будет устанавливаться исключительно по фону - при съемке персонажа это приведет, например, к сильно затемненному лицу на светлом фоне.

Как можно приспособиться к такому аппарату? Во-первых, все важные элементы нужно располагать в центре кадра, а по бокам должны остаться только незначительные детали. Хорошо будут получаться кадры, где снимаемые объекты имеют нерезкие очертания. Не нужно снимать "мыльницей" против света, если только вы не хотите получить контурное изображение. Идеальное направление света - это сзади или с боку фотографирующего.

Фотокамера Minolta Dimage 7

Фотокамера Minolta Dimage 7 - это на сегодняшний день одна из лучших цифровых камер, которой с удовольствием пользуются даже профессионалы.

У камеры Minolta Dimage 7 высокое качество оптического объектива - от него напрямую зависит качество снимков. Объектив имеет семикратный зум, т.е. способность значительно приблизить объект съемки практически без потери качества съемки. Как и многие другие цифровые аппараты, процессор камеры может выполнять цифровое двукратное увеличение снимка - тем самым появляется возможность снимать более четко расположенные вдалеке объекты.

Камера позволяет снимать объекты на расстоянии от 0,5 м до бесконечности. Если приходится фотографировать небольшие предметы на расстоянии менее полуметра, то нужно переключиться в специальный режим макросъемки. Если вы решили, например, снять пушистую гусеницу бабочки - камера обеспечивает великолепную макросъемку, при которой на снимке будет различим каждый волосок гусеницы.

Камера снабжена двумя жидкокристаллическими (ЖК) экранами. Вертикальный экран на обратной стороне камеры можно использовать для отображения снимаемой сцены вместо видоискателя. На этом же экране можно просматривать отснятые снимки съемки, с помощью меню удалять ненужные кадры.

На экране на верхней панели камеры отображаются выбранные параметры снимков, программы съемки, количество возможных кадров и другие установки.

Камера весьма энергоемкая. Для нее предусмотрены блок питания и специальные аккумуляторные батареи, которые располагаются в отдельном пластмассовом футляре и подсоединяются к камере через кабель.

Для переписи кадров на компьютер имеется интерфейсный кабель, подсоединяемый к компьютеру через USB-разъем. Последние версии системы Windows воспринимают карту памяти камеры как съемное устройство, файлы с которого переписываются так же легко и просто, как с обычного диска.

Процесс фотографирования с помощью фотокамеры высокого качества - это огромное поле для деятельности, требующей постоянного экспериментирования с имеющейся техникой, самосовершенствования и дисциплины. Для достижения определённого уровня мастерства здесь требуются годы. Но и удовольствие от полученных красивых фотографий велико.

Элементы управления камерой

Камера включается в режим фотографирования кадров поворотом главного колеса управления на верхней панели (до иконки с изображением фотоаппарата).

На главном колесе управления красным цветом выделены иконки фотоаппарата и кинокамеры - в соответствующем положении камера может снимать или отдельные кадры, или видеосюжет.

Для переписи отснятых кадров и видеосюжетов на компьютер главное колесо управление переводится в положение, обозначенное иконкой молнии.

Одна из особенностей фотокамер высокого качества - наличие элементов ручного управления. Фокусировка, настройки выдержки и диафрагмы - наиболее ответственные функции любой фотокамеры, в том числе и цифровой. Эти установки можно делать в двух основных режимах работы - автоматическом и ручном.

Чаще всего используется автоматический способ, незаменимый при серийной и оперативной съемках и особенно эффективный в аппаратах высокого класса. Но когда нужно создать цветовой или композиционный эффект, или же съемка проходит в необычных условиях - опытный фотограф отдаст предпочтение ручным настройкам. Хотя большинство настроек в Minolta Dimage 7 может выполняться автоматически, она допускает и ручное выставление параметров съемки.

После включения камеры фотограф может установить нужные ему режимы съемки, параметры качества изображений и величины получаемых файлов - на корпусе камеры установлены соответствующие колеса управления.

Для настройки кадра используется цифровой видоискатель и жидкокристаллический цветной дисплей.

Если будет поднято встроенное подвижное устройство вспышки, то камера будет автоматически снимать со вспышкой.

Кнопка спуска традиционно установлена на верхней панели камеры.

Фокусировка кадра

У камеры есть несколько способов настройки фокуса. Фокус можно выставить с помощью "креста" - для точного наведения на точку в изображении. Или же можно указать для фокусировки заключенную в квадратные скобки область. При съемке автоматика обеспечит максимальное качество резкости в заданной области.

В силу того, что предметы в кадре находятся на разном расстоянии от объектива, неизбежно часть изображения (область фокусировки) получается более резко, а другая - размыто. В традиционном снимке область наибольшей резкости располагается в центре кадра. Однако в художественной съемке нередко применяется и другой прием - фокус располагается не в центре кадра. Камера позволяет реализовать и такой режим фокусировки (так называемый «гибкий фокус» - Flex Focus): с помощью "креста" фокус можно выставить и зафиксировать в произвольном месте кадра.

Данная цифровая фотокамера имеет два режима автофокуса - одиночный и непрерывный.

Одиночный автофокус используется для фотосъёмки общего назначения и съёмки статичных объектов. Когда кнопка спуска нажата на половину хода, система автофокуса фиксируется на объекте в зоне фокусировки и остаётся в таком положении до нажатия кнопки спуска до конца.

Непрерывный автофокус используется для движущихся объектов. При нажатии кнопки спуска на половину хода, система автофокуса активируется и будет продолжать фокусироваться до момента фактической съемки.

Сюжетные программы

Помимо основного универсального режима съемки, у камеры есть нескольких сюжетных программ, которые оптимизированы для типичных условий съемки сюжетов:

• Портрет - оптимизирует воспроизведение тёплых, мягких тонов кожи человека при некоторой размытости фона.
• Спорт - используется для съёмки быстрых объектов с очень короткими выдержками и отслеживанием объектов при помощи непрерывной автофокусировки.
• Закат - оптимизирует параметры фотокамеры при съёмке закатов с передачей богатой гаммы тёплых вечерних тонов.
• Ночной портрет - используется для съёмки ночных сюжетов. При использовании вспышки воспроизведение объекта съёмки и фона сбалансировано.
• Текст - оптимизирует чёткое воспроизведение чёрного текста на белом фоне.
• Сюжетная программа остаётся активной до тех пор, пока фотограф не изменит установки.

Выбранная сюжетная программа отображается на дисплее камеры.

Установка размеров изображения

У камеры есть механизм установки нужного размера снимков.

Чем больше размер изображения в камере, тем лучшее качество отпечатанного снимка можно получить. Изображения высокого качества требуют больше места в памяти. Размер изображения нужно устанавливать в зависимости от конечной цели использования данного изображения: маленькие изображения больше подходят для размещения на web-сайтах, а изображения большого размера позволяют получить высококачественные распечатки на фотопринтерах. Максимальный размер снимков - 2560х1920, а минимальный - 640х480 пикселов.

Установка качества изображений

Фотокамера Minolta Dimage 7 имеет несколько установок качества изображения: супер, высокое, стандартное качество и экономичный режим.

Качество изображения управляет степенью сжатия, но не влияет на число пикселей изображения. Чем выше качество изображения, тем меньше степень сжатия и больше размер файла. Режим супер производит изображения очень высокого качества и самые большие файлы изображений. Если важно экономно использовать доступное пространство на CompactFlash карте, то необходимо использовать экономичный режим. Стандартное качество изображений вполне достаточно для нормального использования.

Форматы файлов

Форматы файлов изменяются при изменении установок качества изображений. Изображения в режиме супер качества сохраняются в формате TIFF. При выборе высокого и стандартного качества, а также экономичного режима изображения сохраняются в формате JPEG.

Снимки в зависимости от качества сохраняются в 24-битных цветных или 8-битных чёрно-белых файлах изображений. Камера может создавать специальный формат файла, который может быть прочитан только при помощи прилагаемого к камере программного обеспечения для просмотра изображений - DiMAGE Image Viewer Utility.

При выборе качества изображения на дисплее камеры отразится приблизительное число изображений, которое может быть записано на установленной CompactFlash карте. Одна и та же CompactFlash карта может содержать изображения при различных установках качества.

Режимы экспозиции

Четыре режима экспозиции обеспечивают широкие возможности при создании изображения. Программная автоэкспозиция обеспечивает автоматическую съёмку, приоритеты диафрагмы и выдержки позволяют максимизировать возможности съёмки в различных ситуациях, а ручная экспозиция обеспечивает полную свободу при управлении всеми параметрами при создании изображения:

• Программный режим (автоэкспозиция): фотокамера управляет и выдержкой, и диафрагмой.
• Приоритет диафрагмы: фотограф выбирает диафрагму, и фотокамера устанавливает подходящую выдержку.
• Приоритет выдержки: фотограф выбирает выдержку и фотокамера устанавливает подходящую диафрагму.
• Ручная экспозиция: фотограф вручную устанавливает и выдержку и диафрагму.

Диафрагма (открывающаяся шторка в старых моделях фотоаппарата) регулирует световой поток, попадающий на светочувствительные элементы. Затвор (выдержка) определяет время воздействия света на светочувствительные элементы камеры. При съемке в солнечный день нужно распахнуть "шторку" на короткое время, чтобы кадр не получился засвеченным. При съемке в сумерках "шторку" нужно распахнуть пошире и держать немного дольше, чтобы обеспечить необходимый световой поток.

Диафрагма объектива управляет не только экспозицией, но также и глубиной резкости: зоной между ближайшим объектом в фокусе и самым дальним объектом в фокусе. Чем больше величина диафрагмы, тем больше глубина резкости и длиннее выдержки, необходимые для экспонирования. Чем меньше величина диафрагмы, тем меньше глубина резкости и больше скорость затвора, необходимая для экспонирования.

Обычно при съёмке пейзажей используется большая глубина резкости (большие значения диафрагмы) для хорошей фокусировки и на переднем, и на заднем планах. А при съёмке портретов обычно используется малая глубина резкости (маленькое значение диафрагмы) для выделения объекта съёмки по отношению к фону.

Глубина резкости изменяется при изменении фокусного расстояния. Чем меньше фокусное расстояние, тем больше глубина резкости; чем больше фокусное расстояние, тем меньше глубина резкости.

Затвор управляет не только экспозицией, но и способностью «останавливать» движение. Высокие скорости затвора используются при съёмке спорта для «остановки» движения. Низкие скорости затвора могут быть использованы для того, чтобы подчеркнуть эффект движения (смазывание объекта), например, при съёмке водопада. При низких скоростях затвора рекомендуется использовать штатив во избежание появления эффекта нежелательного «смазывания» при случайном движении фотокамеры во время экспонирования.

Если скорость затвора уменьшается до значений, при которых фотокамеру трудно удержать в стабильном состоянии при съёмке (например, при съемке ночью), появляется предупреждение о нестабильном положении фотокамеры в левом нижнем углу дисплеев.

Начинающему фотографу рекомендуется использовать режим автоэкспозиции. В этом режиме камера использует информацию об освещённости и фокусном расстоянии для определения необходимой экспозиции, освобождая фотографа от необходимости заботиться о технических деталях.

Режимы протяжки

Режимы «протяжки» управляют скоростью и методами съёмки. Этими возможностями, перечисленными ниже, часто пользуются фотографы.

• Однокадровая «протяжка»: каждый раз при нажатии кнопки спуска производится съёмка одного кадра.
• Непрерывная «протяжка»: кнопка спуска нажимается и удерживается для съёмки нескольких кадров подряд.
• Таймер «автоспуска»: для съёмки собственных портретов обеспечивается задержка спуска затвора.
• Брэкетинг: используется для съёмки серии кадров с различной экспозицией, контрастом и цветовой насыщенностью.
• Съёмка с интервалом: используется для съёмки серии кадров в течении определённого периода времени.

Однократная протяжка - это основной рабочий режим камеры, в котором снимают отдельные кадры.

Режим непрерывной «протяжки» позволяет сделать серию снимков при нажатии и удерживании кнопки спуска. Режим непрерывной «протяжки» действует так же, как и моторный привод на плёночных фотокамерах. Ряд изображений может быть записан за один раз, а скорость записи зависит от установок качества и размера изображений.

Когда кнопка спуска нажимается и удерживается, фотокамера начинает записывать изображения до тех пор, пока максимальное число изображений не будет записано, или кнопка спуска будет отпущена. При съемке может быть использована встроенная вспышка, но скорость записи снизится, так как вспышка должна перезарядиться между кадрами.

Если установлен режим непрерывной автофокусировки, то объектив будет непрерывно фокусироваться в процессе съёмки серии кадров.

Запись видео

Фотокамера может записать до 60 секунд цифрового видео. Клип записывается в формате motion JPEG размером 320х240 пикселей (QVGA). Снять цифровое видео не сложно. Для этого нужно с помощью главного колеса управления перевести камеру в режим записи видео (до иконки с изображением кинокамеры). Далее нужно выбрать объект съемки, скомпоновать кадр и нажать кнопку спуска для начала записи.

Фотокамера будет продолжать запись до конца доступного времени записи или до повторного нажатия кнопки спуска. Во время записи на панели данных и дисплеях будет отображаться счётчик обратного отсчёта доступного для записи видео времени в секундах.

После включения камеры включится электронный видоискатель или жидкокристаллический дисплей - на нем будет отображаться попадающее в объектив изображение. На дисплее будут показаны некоторые установленные камерой параметры (например, размер и качество снимков, сюжетная программа).

Прежде всего, нужно не забыть установить сюжетную программу. Если заранее сюжет не определен или не соответствует сюжетам программ, нужно установить универсальный режим.

Проверьте, что объект съемки находиться не ближе полуметра, иначе вам нужно будет перевести камеру в режим макросъемки.

С помощью видоискателя или жидкокристаллического дисплея сформируйте кадр. Здесь нужно обратить внимание на общую компоновку кадра - важные объекты желательно располагать в центре кадра. Если нужно увеличить объект в кадре - воспользуйтесь зумом (вращайте кольцо на объективе).

Кадр должен быть достаточно заполнен. Например, при фотографировании человека не нужно включать в кадр необъятные небеса и бесконечные дали. Основную часть кадра должен занимать объект съемки - человек. Посмотрите на дисплее, не отрезана ли важная часть объекта (например, не следует без особых на то причин "отрезать" у человека часть ноги, руки или плеча).

Обратите внимание, как падает свет - он не должен попадать в объектив камеры. Если освещенность недостаточна, то используйте автоматическую вспышку или дополнительные источники света. Если же объект съемки располагается достаточно далеко, то вспышка не нужна, она не даст нужной освещенности.

При съемке в режиме высокого разрешения или при слабом освещении нужно использовать штатив. В сложных условиях съемки камера тратит заметное время на подбор оптимальных параметров съемки, и в это время нужно обеспечить полную неподвижность камеры. Держать камеру в руках неподвижно в течение нескольких секунд довольно трудно, а из-за шевеления или дрожания камеры кадры получаются размытыми.

Съемка в режимах сюжетных программ:

• «Портрет» - большинство портретов выглядят лучше всего при больших фокусных расстояниях. Мелкие детали излишне не подчёркиваются, и фон воспроизводится мягко благодаря малой глубине резкости. Используйте встроенную вспышку при ярком прямом солнечном свете или контровом освещении (источник света позади объекта съёмки) для смягчения резких теней.
• «Спорт» - при использовании вспышки убедитесь, что объект съёмки находится в пределах диапазона действия вспышки: 0.5 – 3.0 м (в режиме телефото).
• «Закат» - когда солнце находится ещё над горизонтом, не направляйте фотокамеру прямо на солнце на продолжительный период времени. Интенсивный солнечный свет может повредить матрицу ПЗС. В интервалах между кадрами выключайте фотокамеру или одевайте крышку на объектив.
• «Ночной портрет» - при съёмке ночных пейзажей используйте штатив во избежания эффекта «смазывания» при смещении фотокамеры при съёмке с большими выдержками. Вспышка может быть использована только для освещения объектов, расположенных близко к объективу, например портретов или людей в полный рост. При такой съёмке попросите людей в кадре не двигаться даже после срабатывания вспышки, так как затвор будет всё ещё открыт некоторое время для экспонирования фона.
• «Текст» - при фотографировании текста на листе бумаги можно использовать макро режим. Во избежание смещения камеры при съёмке, используйте штатив для получения чёткого изображения.

Когда вы снимаете высокоточной камерой нужно строго соблюдать технику начатия кнопки спуска: вначале нужно слегка нажать кнопку спуска для выполнения программ настроек, и только потом нажать полностью спуск для съемки кадра.

Когда слегка нажимается кнопка спуска - камера начнет подбирать оптимальные параметры фокуса и экспозиции. Сигналы фокусировки на дисплеях подтвердят, что объект съёмки находится в фокусе. Индикаторы значений выдержки и диафрагмы изменят цвет, указывая на блокировку выбранных параметров экспозиции.

Чтобы сделать снимок нужно полностью нажать кнопку спуска. Лампа доступа погаснет, показывая, что изображение записывается на флэш карту.

Следует также иметь в виду, что после полного нажатия кнопки спуска и моментом фактической съемки кадра может пройти определенное время - доли секунды или даже секунды. Например, если вы включили режим защиты "красный глаз", то вначале идет небольшая предварительная вспышка, и только потом делается окончательный снимок. Не нужно торопиться менять положение камеры после начатия кнопки спуска, лучше еще пару секунд держать камеру зафиксированной, чтобы не получить смазанный кадр.

Отснятый кадр можно просмотреть на дисплее камеры, перейдя в режим просмотра снимков. Если кадр вам не понравился по компоновке или по содержанию, то лучше удалите неудачный кадр и повторите съемку.

Цифровая фотография входила в жизнь постепенно, шаг за шагом. Национальное аэрокосмическое агентство США приступило к использованию цифровых сигналов в 1960-х годах, вместе с полетами на Луну (например, для создания карты лунной поверхности) - как известно, аналоговые сигналы могут при передаче теряться, а цифровые данные подвержены ошибкам гораздо меньше. Первая сверхточная обработка изображений была разработана именно в тот период,поскольку Национальным аэрокосмическим агентством для обработки и улучшения космических изображений использовалась вся мощь компьютерных технологий. Холодная война, в процессе которой применялись самые разнообразные шпионские спутники и секретные системы обработки изображений, также способствовала ускорению развития цифровой фотографии.

Первая электронная камера без пленки была запатентована компанией Texas Instruments в 1972 году. Главный недостаток этой системы заключался в том, что фотографии можно было просматривать только по телевизору. Аналогичный подход был реализован и в устройстве Mavica компании Sony, которое было анонсировано в августе 1981 года в качестве первой коммерческой электронной камеры. Камеру Mavica можно уже было подключить и к цветному принтеру. В то же время она не являлась настоящей цифровой камерой - это была скорее видеокамера, с помощью которой можно снять и показать отдельные снимки. Камера Mavica (Magnetic Video Camera) позволяла записывать до пятидесяти изображений на двухдюймовых гибких дисках с помощью ПЗС-датчика размером 570х490 пикселей, что соответствовало стандарту ISO 200. Она имела одну выдержку, равную 1/60-й секунды, ручную регулировку диафрагмы и три сменных объектива: 25-миллиметровый широкоугольный, 50-миллиметровый обычный и объектив с переменным фокусным расстоянием 16–65 мм. В настоящее время такая система может показаться примитивной, однако не стоит забывать, что Mavica была разработана почти 25 лет назад!

В 1992 году фирма Kodak объявила о выпуске первой профессиональной цифровой фотокамеры DCS 100 на основе фотоаппарата Nikon F3. В фотокамеру DCS 100 был встроен датчик изображения на ПЗС с разрешением 1,3 Мб, а также переносной жесткий диск для хранения 156 зафиксированных изображений. Следует отметить, что этот диск весил около 5 кг, сама фотокамера стоила $25 тыс., а получаемые изображения годились по качеству лишь для печати на страницах газет. Поэтому такой фотоаппаратурой целесообразно было пользоваться лишь в тех случаях, когда сроки получения изображений были важнее, чем их качество.

Перспективы цифровой фотографии стали более ясными с появлением в 1994 году двух новых типов цифровых фотокамер. Компания Apple Computer впервые выпустила фотокамеру Apple QuickTake 100, имевшую странную форму бутерброда и способную фиксировать 8 изображений с разрешением 640 х 480 пикселей. Это была первая цифровая фотокамера для массового потребителя, доступная по отпускной цене $749. Изображения, получавшиеся с ее помощью, также были неважного качества, не позволявшего их как следует напечатать, а поскольку Интернет тогда находился на начальной стадии своего развития, данная фотокамера не нашла широкого применения.

Вторая фотокамера, выпущенная в том же году фирмой Kodak совместно с агентством новостей Associated Press, предназначалась для фоторепортеров. Ее модели NC2000 и NC200E сочетали в себе внешний вид и функциональные возможности пленочных фотокамер с мгновенным доступом к изображениям и удобствами их фиксации, характерными для цифровых фотокамер. Модель NC 2000 получила широкое распространение во многих редакциях новостей, что послужило толчком для перехода с пленочной на цифровую технологию.

Начиная со средины 90-х годов XX века цифровые фотокамеры стали более совершенными, компьютеры - более быстродействующими и менее дорогими, а программное обеспечение - более развитым. В своем развитии цифровые фотокамеры прошли путь от чужеродного вида устройств, которые могли быть дороги лишь их создателям, до универсальной, простой в употреблении фотоаппаратуры, встраиваемой даже в вездесущие сотовые телефоны и обладающей такими же техническими характеристиками, как и самые последние модели полноформатных (35 мм) цифровых фотокамер. А по качеству получаемых изображении такая фотоаппаратура превосходит пленочные фотоаппараты.

Перемены, постоянно происходящие в технологии цифровых фотокамер, весьма примечательны.

Цифрова́я фотогра́фия - раздел , связанный с получением , хранимого в цифровом формате. Цифровая фотография, в отличие от плёночной, использует для записи изображения, то есть электрические сигналы вместо химических процессов. В настоящее время цифровая фотография применяется все шире, продажи цифровых фотоаппаратов в большинстве стран уже превысили продажи плёночных камер. Все шире технологии получения цифровых изображений применяются и в устройствах, ранее для этого не предназначенных, например, в или в .

Сейчас в цифровой фототехнике применяются несколько типов сенсора. По элементрной базе:

• (CCD)
• (CMOS)
• DX-матрица (гибрид КМОП и ПЗС)

По технологии цветоотделения:

• матрицы с
• матрицы

Многофункциональность

Исключая самые дешёвые варианты () и самые дорогие профессиональные устройства, цифровой фотоаппарат записывает снятые изображения на электро-магнитный носитель, в основном, Flash-карты и мини-диски, хотя ранее выпускались аппараты, использующие для этих целей и .

Многие цифровые фотоаппараты вместе с фотографиями позволяют записывать видео- и аудиофрагметны. Отдельные устройства можно использовать в качестве веб-камер, многие позволяют подключать их напрямую к для печати или к для просмотра фотографий.

Сравнение с плёнкой

Достоинства цифровой фотографии

• Оперативный просмотр снятых кадров позволяет быстро понять ошибки и переснять неудавшийся кадр;
• Вы платите только за печать готовых фотографий;
• Долгое хранение фотографий на электронных носителях (при своевременном копировании на свежие носители в соответствии со сроком службы носителя) не приводит к ухудшению их качества;
• Изображения готовы для обработки и тиражирования на , их не надо сканировать;
• Большинство цифровых фотокамер компактнее плёночных аналогов;
• Многие цифровые фотоаппараты позволяют проводить съёмку в инфракрасных лучах, используя лишь , в то время как для классической фотографии требуется специальная ;
• Возможность гибкого управления , в то время как цветные фотоплёнки бывают всего двух видов - для дневной съёмки и для съёмки при электрическом освещении.

Достоинства плёночной фотографии

• В большинстве любительских плёночных фотоаппаратов применяются широко доступные стандартные батареи питания, в отличие от специализированных в большинстве цифровых камер (в основном - ради компактности камеры).
• Время использования комплекта батарей в плёночной камере намного больше;
• Простые механические камеры вообще не требуют электрического питания и могут использоваться в экстремальных условиях;
• Фотоплёнка, особенно негативная, имеет намного большую , чем цифровые матрицы, что позволяет без потери деталей снимать сюжеты с большим диапазоном ;
• На очень длинных при плохой уровень заметно превышает зернистость плёнки;
• Плёночная черно-белая фотография с использованием компенсационных светофильтров более предпочтительна, чем последующая обработка в похожей манере цифровых фотографий благодаря заметно лучшему качеству изображения;
• Цифровые камеры пока стоят намного дороже плёночных аналогов;
• Перспектива длительного хранения цифровых носителей пока неясна. Фотографии приходится периодически копировать на новые носители.

Равные возможности

• Зернистость плёнки имеет свою аналогию в виде . Чем плёнка или чем больше эквивалентное число ISO цифрового кадра, тем сильнее уровень шума или зернистость;
• Быстродействие современных цифровых фотокамер сравнялось с быстродействием аналогичных плёночных моделей, за исключением времени срабатывания затвора () в моделях, использующих систему контрастного (большинство обычных незеркальных моделей);

Сравнение форматов кадра

В большинстве цифровых фотоаппаратов соотношение сторон кадра равно 1,33 (4:3), равное соотношению сторон большинства компьютерных мониторов и телевизоров. В плёночной фотографии используется отношение сторон 1,5 (3:2). Некоторые цифровые фотоаппараты позволяют снимать фотографии с плёночным соотношением сторон, включая большинство цифровых зеркальных аппаратов, в целях обеспечения преемственности и совместимости аксессуаров от плёночных камер.

Заключение

В заключение можно сказать, что сегодня цифровая фотография однозначно более предпочтительна для любителей и большинства профессионалов, исключая фотографов с очень специфическими требованиями, или снимающих на большой и средний формат.

Параметры цифрового фотоаппарата

Качество изображения, даваемого цифровым фотоаппаратом, складывается из многих составляющих, которых намного больше, чем в плёночной фотографии. В их числе:

• Качество оптики, в том числе уровень
• Тип матрицы: или
• Физический размер матрицы
• Качество встроенных обработки, в том числе подавление шума
• Количество пикселей матрицы

Количество пикселей матрицы

Количество пикселей матрицы сейчас составляет несколько миллионов и измеряется мегапикселами. Количество мегапикселей матрицы указывается в паспорте фотоаппарата производителем. Хотя зачастую производители лукавят, скрывая способ подсчёта этих данных. Например, для фотоаппаратов, использующих матрицы с (а это подавляющее большинство современных камер), производитель указывает количество пикселей в готовом файле, хотя в матрице каждая из ячеек воспринимает только одну составляющую цвета, а получение остальных составляющих производится математически на основе данных соседних ячеек. А, например, для фотоаппаратов на основе сенсора , оно указывается втрое больше, чем реальных, хотя с формальной точки зрения ошибки здесь нет, так как каждая ячейка такой матрицы состоит из трёх слоёв, каждый из которых воспринимает свой цвет. Исходя из вышеизложенного, сравнивать эти две технологии только по количеству мегапикселей некорректно.

Форматы файлов

Большинство современных цифровых фотоаппаратов записывают изображения в следующих форматах:

• - формат, осуществляющий сжатие с потерями информации. Компромисс между качеством и размером файла. Позволяет задать степень сжатия (и качество соответственно). Есть на подавляющем большинстве цифровых камер.
• - формат без сжатия или со сжатием без потерь ( компрессия). Как правило, реализуется только в претендующих на профессиональность камерах. В профессиональных зеркальных камерах TIFF почти никогда не используется и даже не реализована его поддержка, поскольку с одной стороны в максимальном качестве дает удовлетворительное качество, а если необходимо большее, то формат RAW и меньше по объёму, чем и содержит больше данных. Размер файла (если он без сжатия) легко определить, перемножив разрешение матрицы по вертикали и горизонтали с количеством байт на пиксел. Обычно применяется только, когда невозможно использовать RAW, а JPEG не устраивает из-за потери данных. Формат TIFF может использовать глубину 8 или 16 бит на цвет.
• RAW - файл этого формата представляет собой «полуфабрикат» изображения - информацию, считанную с матрицы без обработки (или с минимальной обработкой). Назначение такого формата - дать фотографу возможность полного влияния на процесс съемки изображения с возможностью последующей коррекции параметров съемки (цветовой баланс, ) и степени необходимых преобразований (коррекция контраста, резкости, насыщенности, подавление шума и т. п.), в т. ч. для исправления ошибок фотографа. В RAW-формата данные содержатся с той точностью и динамическим диапазоном, на который способна матрица камеры, обычно около 12 бит на цвет в линейной шкале. В то время как в форматах TIFF или JPEG чаще всего испольузется 8 бит на цвет в гамма-компенсированой шкале (в JPEG также присутсвуют потери сжатия). Кроме того, данные в TIFF или JPEG хранятся с уже применёнными "внутри камеры" фильтрами (резкости, контраста и др. используемых при съемке). Кроме того, компьютер может сделать необходимые преобразования более точно и качественно, чем процессор камеры. Формат файла RAW специфичен для каждой камеры, может иметь различные расширения (CRW, CR2, NEF и др.), и поддерживается меньшим числом программ для обработки изображений. Для получения изображения из формата RAW, используются специальная программа (RAW-конвертор) или соответствующий , «понимающие» такой формат. Формат RAW, как правило, реализуется в любительских и профессиональных камерах. По размеру файл RAW обычно меньше или равен файлу формата TIFF, размеры файлов различны поскольку используются технологии сжатия без потерь.

К изображениям дописывается дополнительная информация о параметрах съёмки в формате .

Носители данных

Большинство современных цифровых фотоаппаратов производят запись снятых кадров на Flash-карты следующих форматов:

• (CF-I или CF-II)
• (модификаций PRO, Duo, PRO Duo)
• (MMC)

Также возможно подключение большинства камер напрямую к компьютеру, используя стандартные интерфейсы - и (FireWire). Ранее использовалось и подключение через последовательный , однако сейчас оно уже не применяется.

Цифровые задники

Цифровые задники применяются в профессиональной студийной фотосъёмке. Они представляют собой устройства, содержащие светочувствительную матрицу, процессор, память и интерфейс с компьютером. Цифровой задник устанавливают на профессиональные среднеформатные фотоаппараты вместо кассет с плёнкой. Самые продвинутые современные цифровые задники содержат до 39 мегапикселей в матрице.

Размер матрицы и угол изображения

Разметы матриц большинства цифровых фотоаппаратов по размеру меньше стандартного кадра 35-мм плёнки. В связи с этим возникает понятие эквивалентного фокусного расстояния и кроп-фактора .

Эквивалентное фокусное расстояние - это такого объектива, использование которого при съёмке на 35-мм фотоплёнку даст такой же , что и сравниваемый цифровой фотоаппарат. Соотношение между реальным фокусным расстоянием и эквивалентным называется кроп-фактором.

Учёт кроп-фактора особенно важен при использовании цифровых фотоаппаратов со сменными . Если мы, например, используем объектив с фокусным расстоянием 50 мм с цифровым фотоаппаратом, кроп-фактор которого равен 1,6, то мы получим угол изображения, эквивалентный 80-мм объективу при съёмке на фотоплёнку. Следует отметить, что при установке объективов на цифровые фотоаппараты не происходит увеличения фокусного расстояния, как думают многие. Физически происходит лишь отсечение части кадра, не попадающего на матрицу, то есть меняется именно , а не . При этом влияние на перспективу изображения остается соответствующим 50 мм объективу. Благодаря этому, кадр, снятый таким цифровым фотоаппаратом через 50 мм объектив не будет полностью эквивалентен кадру, снятому 80 мм объективом на плёнку именно с точки зрения влияния на перспективу. У 80 мм объектива перспектива будет больше «сжата».