ЦИФРОВЫЕ ФОТОАППАРАТЫ

Устройство и работа цифровой фотокамеры во многом похожи на устройство традиционного пленочного фотоаппарата. Имеется такая же оптическая система. Но свет, проходящий через объектив, попадает не на светочувствительную пленку, а на специальную светочувствительную матрицу, состоящую из миллионов электронных датчиков, фиксирующих изображение.

Матрица (иногда ее называют сенсором) представляет собой полупроводниковую пластину, содержащую большое количество светочувствительных элементов, сгруппированных в строки и столбцы. В современных цифровых фотокамерах наибольшее распространение получили матрицы двух типов: ПЗС (прибор с зарядовой связью -англ, charge-coupled device - CCD) и КМОП (комплементарный ме-тал-оксид-полупроводник - англ, complementaiy symmetry/metal-oxide semiconductor - CMOS).

ПЗС-матрица представляет собой фоточувствительный, размером с почтовую марку кристалл полупроводника и служит для преобразования воспринимаемого изображения в пиксели - элементы изображения. ПЗС содержат сотни тысяч или даже миллионы элементов выборки. Чем больше элементов-ячеек в ПЗС, тем выше разрешение и качество изображения. При открывании затвора цифровой фотокамеры свет, попадая на ячейки ПЗС, приводит к образованию электрического заряда; чем больше света, тем больше ток. В темных местах заряд не образуется. Аналого-цифровой преобразователь преобразует электрические заряды в цифровую информацию. Для получения цветного изображения оно пропускается через многослойный набор, содержащий красный, синий и зеленый светофильтры. После этого свет попадает на элементы ПЗС, которые чувствительны к красному, синему или зеленому цвету. Эта комбинация элементов и образует полноцветное изображение. Точно такие же приборы с зарядовой связью используются в сканерах, факсимильных аппаратах и видеокамерах. Но в отличие от планшетного сканера, ПЗС цифрового фотоаппарата захватывает сразу все изображение.

КМОП-матрицы относительно дешевы, так как производятся по стандартным полупроводниковым технологиям, однако шумы таких матриц обычно гораздо выше, чем у ПЗС. Поэтому в настоящее время большинство моделей цифровых фотоаппаратов (за исключением ряда профессиональных и полупрофессиональных «зеркалок» «Сапоп», «№коп» и «Эопу», имеющих специальные схемы подавления шумов), оснащаются ПЗС-матрицами.

Количество элементов в матрице определяет одну из качественных характеристик фотоаппарата - количество пикселей. Матрица цифровых современных фотоаппаратов имеет до 10 млн пикселей.

Цветное цифровое изображение фиксируется за счет применения одной из технологий:

  • • с задней разверткой;
  • • трехкадровой;
  • • однокадровой с одной матрицей;
  • • однокадровой с тремя матрицами.

Принцип действия камеры с задней разверткой основан на том, что фотоприемник изображения в виде ПЗС-линейки перемещается в фокальной плоскости камеры вертикально, регистрируя изображение построчно. Камеры такого типа довольно инерционны, что не позволяет использовать их для регистрации движущихся объектов, однако они обладают высоким разрешением.

В трехкадровых камерах в качестве фотоприемника используется ПЗС-матрица. Для регистрации цветного изображения выполняют три экспозиции, регистрируя каждый раз изображение через отдельный светофильтр (красный, зеленый, синий). Такие камеры дают меньшее разрешение, чем камеры с задней разверткой, но экспозиция производится со скоростью, достаточной для использования вспышки.

В однокадровой камере с одной матрицей регистрация информации о цвете производится через нанесенный на поверхность ПЗС-матрицы пленочный фильтр, состоящий из ЬЮВ-элементов. Для регистрации изображения производится всего одна экспозиция, что позволяет производить съемку движущихся объектов, однако цветопередача в таких камерах уступает по качеству многоэкспозиционной технологии.

Принцип действия однокадровой камеры с тремя матрицами состоит в расщеплении с помощью специальной призмы изображения на красную, зеленую и синюю составляющие. Каждая монохромная составляющая изображения регистрируется своей ПЗС-матрицей. Цифровые камеры такого типа не обеспечивают высокого разрешения.

Цифровая камера может не только фиксировать и преобразовывать в цифровую форму изображение, но и записывать звук, параметры съемки.

Цифровые камеры оснащены электронным эквивалентом затвора, который встроен в матрицу и выполняет работу, аналогичную механическому. В более дорогих камерах вмонтированы два затвора. При этом механический служит для предотвращения попадания на сенсор света после окончания времени выдержки, для того чтобы избежать появления артефактов ореола, частично блюминга и смазывания.

Процессоры в цифровых фотоаппаратах выполняют следующие функции:

  • • управление работой затвора;
  • • управление объективом в автоматическом и ручном режимах съемки;
  • • выбор баланса белого, измерение освещенности объекта, определение экспопары, выбор цветовой температуры;
  • • управление работой вспышки;
  • • управление брекетингом - возможностью серийной съемки (обычно сериями по 3 или 10 кадров);
  • • управление специальными эффектами из имеющегося набора (сепия, черно-белая съемка, устранение эффекта красных глаз и др.);
  • • формирование и выдача на дисплей информации о выбранных режимах съемки, настройках, самого изображения и т. д.

В качестве носителей информации, которые обеспечивают длительное хранение данных большого объема, в том числе изображений, получаемых цифровым фотоаппаратом, используются карты памяти. 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.

До нажатия клавиши затвора в зеркальных фотоаппаратах между объективом и матрицей расположено зеркало, отражаясь от которого свет попадает в видоискатель. В незеркальных фотоаппаратах свет из объектива падает на матрицу, при этом на жидкокристаллический экран выводится изображение, сформированное на матрице. В некоторых фотоаппаратах при этом может происходить автоматическая фокусировка.

При неполном нажатии клавиши затвора (если такой режим предусмотрен) происходит выбор всех автоматически выбираемых параметров съемки (фокусировка, определение времени экспозиции, учет чувствительности фотоматериала (ISO) и т. д.).

При полном нажатии происходят съемка кадра и считывание информации с матрицы во встроенную память фотоаппарата (буфер). Далее производится обработка полученных данных процессором с учетом установленных параметров коррекции экспозиции, ISO, баланса белого и др., после чего данные сжимаются в формат JPEG и сохраняются на flash-карту. При съемке в формат RAW данные сохраняются на flash-карту без обработки процессором (возможна коррекция битых пикселей и сжатие алгоритмом без потерь), так как запись на flash-карту изображения занимает достаточно большое количество времени, многие фотоаппараты позволяют снимать следующий кадр до окончания записи предыдущего на flash-карту, если в буфере есть свободное место.

Характеристики и особенности работы с цифровым фотоаппаратом. Рассмотрим принципиальные моменты, на которые следует обратить внимание при выборе с цифрового фотоаппарата и работе с ним.

Фокусное расстояние. Камер с фиксированным фокусным расстоянием сегодня уже не осталось, за исключением разве что профессиональных со сменными объективами. Но на цифры минимального и максимального фокусного расстояния стоит посмотреть повнимательнее.

Минимальное значение важно для тех, кто любит снимать архитектуру, особенно на тесных улочках, где отойти подальше и захватить в кадр какой-нибудь дом - задача не из легких. Обрезать изображение объекта еще допустимо для школьника, снимающего «мыльницей», но никак не для владельца цифровой камеры. Можно, конечно, сделать два снимка, чтобы снять различные части объекта, но это не интересно. Практически это означает, что камеры с минимальным фокусным расстоянием 50 и даже 38 мм (в эквиваленте для 35-миллиметровой пленки) не слишком пригодны для панорамной съемки. Ищите вариант с расстоянием около 28 мм. Можно, разумеется, докупить широкоугольную насадку-линзу, но, во-первых, объектив Вашей камеры должен как минимум предусматривать установку насадок, во-вторых, геометрические искажения и угловые затемнения, вносимые такими линзами весьма велики.

Максимальное значение фокусного расстояния пропорционально максимальному увеличению объектива, и эта величина имеет значение для Вас в том случае, если Вы не имеете возможности подойти вплотную к объекту съемки. Для общего применения вполне достаточно 3-кратного увеличения, 4-кратное позволяет в большинстве ситуаций снимать прямо с той точки, с которой Вы увидели интересный кадр, 5-кратное - это, пожалуй, максимум, допускающий съемку при работе камеры в автоматическом режиме без риска смазывания кадра вследствие дрожания рук. Не стоит сопоставлять цифры максимального увеличения цифровых фотокамер (3-1 Ох) и цифры на видеокамерах (300-900х). У видеокамер столь высокие значения увеличения достигаются цифровыми методами с потерей качества. При этом риска получить некачественный кадр практически нет, так как все современные видеокамеры имеют дорогую оптическую или более дешевую электронную систему стабилизации изображения, устраняющую смазывание картинки (но, разумеется, не дрожание рук). Среди фотокамер опция стабилизации изображения тоже встречается. Многие камеры имеют цифровой увеличитель (ZOOM - зум) не с такими огромными значениями, как у видеокамер, но позволяющий приблизить объект как минимум вдвое. Разумеется, использование этой опции приводит к некоторой потере качества (цифровое увеличение выполняется с помощью интерполяции).

Надо отметить, что погоня за наиболее широким диапазоном изменения фокусного расстояния чревата появлением на границах диапазона значительных геометрических искажений типа «боч-ка»/«подушка» и увеличенной аберрацией (геометрическим расхождением цветовых составляющих, обусловленным разным коэффициентом преломления для разных длин волн). Кроме того, в режиме минимального фокусного расстояния возможно появление значительных затемнений в углах снимка, иногда несимметричных.

Видоискатель. Они существуют четырех типов:

  • • простой оптический, не связанный с объективом, аналогичный видоискателям простых пленочных камер;
  • • оптический, с просмотром через объектив (TTL), аналогичный видоискателям «зеркальных» пленочных камер;
  • • LCD (ЖК) экран;
  • • электронный видоискатель (от англ, electronic view finder или EVF), представляющий собой миниатюрный электронный дисплей с оптической системой.

Первый из них имеет существенный недостаток - параллакс, т. е. смещение оптической оси видоискателя относительно оптической оси объектива, что может вызывать серьезные затруднения при наводке на близко расположенные объекты. Кроме того, границы кадра, «видимого» матрицей через объектив и границы кадра в видоискателе чаще всего не совпадают - матрица «видит» несколько больше, причем разница видимых площадей зависит от установленного фокусного расстояния.

Остальные типы видоискателей относятся к системам TTL - Вы видите кадр через объектив. Дисплей имеется практически у всех электронных камер. Он также служит для просмотра отснятых кадров. Одни из основных характеристик ЖК-дисплея фотоаппарата- его размеры и разрешение. Большая диагональ удобнее, но требует больших энергозатрат (сокращается время работы от аккумулятора) для подсветки.

При съемке на ярком солнце изображение на LCD-экране оказывается очень сложно рассмотреть, поэтому ряд камер имеет вариант «электронного видоискателя с лупой» (EVF). Фотоаппарат при съемке с таким видоискателем подносят к глазу.

Выбор собственно между «зеркалкой» и EVF не слишком прост, и у той и у другой системы есть свои достоинства и недостатки, равно как поклонники и противники. Так, ручную наводку фокуса гораздо удобнее выполнять на «зеркалке», зато EVF показывает картинку с учетом установленного баланса белого и экспозиции, а в некоторых камерах еще и с реальным временем экспозиции матрицы (последнее очень полезно при съемке, например, экранов электронных устройств - реально видны затемнения, вызванные несовпадением длительности выдержки и цикла полной развертки снимаемого изображения). В отличие от «зеркалки», EVF содержит полную информацию о режимах работы камеры, кроме того, его можно использовать и при просмотре отснятого материала.

Количество пикселей в современных камерах достигло 10 миллионов. При выборе фотоаппарата по этому параметру нужно исходить из разумной достаточности. Если предполагается распечатка результатов на фотопринтере, то ориентировочные цифры таковы: для фотографий формата А4 хватит трех мегапикселей, для АЗ - пяти. Не забывайте, что с увеличением разрешения матрицы растет и размер файла снимка, соответственно на flash-карту войдет меньшее количество снимков. Впрочем, все камеры позволяют выбирать разрешения, меньшие чем максимум. Заметьте, что уменьшение линейного разрешения вдвое уменьшает объем полученного файла примерно вчетверо.

Ночная съемка. Если Вы увлекаетесь ночной съемкой, то Вам необходимо наличие у камеры длительных выдержек (дольше секунды). Большинству современных камер среднего класса вполне по силам ночная съемка, если у них есть ручной режим выбора экспозиции или режим с приоритетом выдержки, и, разумеется, собственно длительные выдержки. При чувствительности матрицы ISO 100 и съемке пейзажей ночного города обычно достаточно выдержки в 5-20 с, более длительные дают эффект, подобный съемке в сумерках, - небо получается более ярким, чем в реальности. Ночная съемка довольно специфична, и некоторые модели камер имеют специальные функции для улучшения качества ночных снимков. К таким функциям относится восьмикратная съемка с суммированием результата в дорогих моделях «Olympus» и сканирование закрытой матрицы с вычитанием ее шумов из снимка у камер «Sony». Если есть возможность воспользоваться штативом или какой-либо подручной опорой, лучше отключить автоматический выбор чувствительности камеры и установить вручную минимально возможное значение - ISO80 или ISO 100 - шумов на снимке будет значительно меньше. Ночная съемка портретов -отдельный разговор. Разумеется, при отсутствии хорошего внешнего освещения приходится пользоваться вспышкой, при этом камера определяет экспозицию по объектам ближнего плана, а фон оказывается абсолютно черным. Для получения полноценного снимка некоторые камеры имеют возможность съемки в так называемом режиме Twilight - длительная выдержка в комбинации со вспышкой. Первая позволяет получить нормально экспонированный фон, а вторая - несмазанный и нормально проработанный ближний план. Иногда этот режим присутствует явно, но чаще нужно просто выбрать длинную выдержку и принудительно включить вспышку. Вспышка может производиться в начале или в конце интервала выдержки, иногда это задается, но принципиального значения обычно не имеет. Кстати, о штативах. Совсем не лишним будет проверить, есть ли у камеры площадка для установки на штатив, и если есть, то где она расположена. Чем ближе к центру тяжести аппарата эта площадка находится - тем лучше. Несколько замечаний относительно встроенных вспышек. Большинство камер используют внутреннюю вспышку с фиксированной энергией (иногда можно выбрать несколько уровней из меню цифрового фотоаппарата), а экспозиция определяется путем пробной съемки: камера делает предвспышку, оценивает экспозицию, устанавливает нужные значения выдержки и диафрагмы, после чего снимает кадр со второй вспышкой. Время между предвспышкой и съемкой не задается - оно зависит от быстродействия автоматики.

Резкость. Ручная наводка на резкость - достаточно редкая особенность среди бюджетных моделей камер. Режим ручной наводки на резкость позволяет обойти автоматику в случаях, когда в кадре (вернее в зоне наводки автофокуса) имеется несколько значительно разнесенных по дальности объектов и камера наводится не на тот, который нужен фотографу. Но, в отличие от пленочных зеркальных камер, работа с ручным фокусом цифровой камеры требует некоторого навыка. Если Вы обладатель зеркального «Olympus», то процесс идентичен пленочной камере. Если у Вашей камеры есть только дисплей или EVF, то поймать момент максимальной резкости гораздо сложнее, хотя многие производители прибегают к различным фокусам типа увеличения изображения на экране в момент наводки. У некоторых камер есть полезная особенность - «живой» автофокус. Это означает, что система фокусировки работает всегда, независимо от того, нажата ли кнопка спуска до половины хода, или нет. Мало того, что это значительно приятнее для фотографа (изображение всегда резкое), но и снижается время, требуемое автофокусу перед съемкой. «Живой» автофокус «пожирает» батареи несколько быстрее обычного.

Баланс белого. В отличие от пленочных камер, электронные, кроме фокуса и экспозиции, определяют еще и баланс белого. Для пленки эту функцию обычно выполняет лаборатория, где печатаются фотографии, но в данном случае эта стадия просто отсутствует. Системы автоматического баланса белого обычно без труда справляются со своей работой в условиях с единственным или однотипными источниками света, но могут давать ошибки при наличии источников с разным спектром. В таком случае поможет ручная установка баланса (если таковая, конечно, имеется), и чем больше предустановок на разные типы источников света она имеет, тем лучше. При использовании вспышки баланс обычно выставляется в некоторое фиксированное значение, а автоматика отключается, в связи с чем нормальная цветопередача достигается только для объектов переднего плана, вспышкой подсвечиваемых. Соответственно если Вы пытаетесь снимать пейзажи со включенной вспышкой, будьте готовы к появлению ошибок цветопередачи. Впрочем, при наличии графического редактора и некоторых навыков ошибки цветопередачи легко исправимы на компьютере.

Макросъемка - режим, имеющийся у большинства электронных камер, - позволяет запечатлеть близко расположенные объекты. Обычно это расширение зоны захвата системы автофокусировки, которое в нормальном режиме съемки отключается для уменьшения времени наводки на резкость. Типичная зона захвата в режиме автофокуса начинается от 2-3 см, но учтите, что использование зума в таком режиме чаще всего недопустимо. В большинстве случаев макросъемка не обходится без геометрических дефектов типа «бочка», но в бытовой фотографии это не слишком заметно.

Съемка видеоклипов. Имеющаяся у большинства камер возможность съемки видеоклипов практической ценности обычно не имеет, так как качество получаемых таким образом роликов едва ли сравнимо даже с телевизионным, а время записи очень ограничено.

Источники питания. Один из принципиальных моментов -срок работы камеры от батарей и тип самих батарей. Практически все камеры, рассчитанные на использование пальчиковых батарей АА, собственно на батареях (щелочных, про солевые вообще нет речи) живут очень и очень недолго. Лучший вариант - это никель-металгидридные аккумуляторы, коих следует иметь не меньше двух комплектов. Совсем не лишним будет и хорошее зарядное устройство, восстанавливающее аккумуляторы не за 10-15 ч, а за 3-4 - неизвестно, удастся ли Вам во время путешествия найти розетку на такой срок. Новые модели камер часто оснащаются собственными литиевыми батареями, которых хватает на более длительное время (при меньшей массе), но в данном случае имеет смысл поинтересоваться наличием в продаже запасных батарей, дабы не остаться без питания к концу съемочного дня. Относительно зарядного устройства беспокоиться обычно не нужно - литиевые элементы требуют точного соблюдения режима зарядки, и к таким камерам прилагаются качественные блоки питания. Учтите, что срок службы батарей значительно сокращают частое включение-выключение камеры, включенная вспышка, частое использование зума и дисплея. Если позволяет фотоаппарат, можно уменьшить яркость экрана, которая значительно влияет на ресурс батарей. Электронный видоискатель (EVF) обычно примерно вдвое менее «прожорлив», нежели дисплей, а уж про оптический и говорить не приходится.

Flash-карты, применяемые в современных цифровых камерах, бывают разных типов. Наиболее распространены сегодня три формата: CompactFlash, Secure Digital, Multi-Media Card и Memory Stick (камеры «Sony»). Основная часть рынка в будущем, очевидно, останется за Secure Digital и Multi-Media Card. CompactFlash будет преимущественно использоваться в профессиональной технике, а Memory Stick будет удерживать свои 10 %, пропорциональные доле камер производства «Sony». Интерфейс Memory Stick является наиболее прогрессивным за счет использования последовательной шины. Не забывайте, что карты CompactFlash бывают двух типов: Type I и Type II, вторая имеет большую толщину. «Прожорливость» flash-карт также может быть разной. Конкретные цифры зависят от производителя, быстродействия, объема и даже времени выпуска. Возможность сохранения фотографий не в общепринятом формате JPEG, а в TIFF или RAW, имеет принципиальное значение в случае, когда требуется максимально возможное качество, - первый формат использует алгоритмы сжатия, два других - нет. Для обычных бытовых кадров, независимо от разрешения, разницы Вы скорее всего не заметите, но если снимок подлежит дальнейшей обработке, например, в полиграфическом процессе, то лучше все же сжатием не пользоваться. Объем несжатого файла во много раз больше объема файла JPEG. Пропорционально объему растет обычно и время обработки - записи, открытия, копирования.

Интерфейс для связи с компьютером - с его помощью можно переписывать отснятые кадры на диск компьютера, а можно и наоборот. Наиболее распространен интерфейс USB. IEEE 1394 более скоростной, но не в каждом компьютере таковой имеется.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >