Как работает цифровая камера. Портал вычислительной техники

Современные фотоаппараты все делают сами - чтобы получить снимок, пользователю достаточно лишь нажать на кнопку. Но ведь все равно интересно: по какому же волшебству картинка попадает в камеру? Мы постараемся объяснить основные принципы работы цифровых фотоаппаратов.

Ликбез: как работает цифровая камера

Основные части Борьба с искажениями

Основные части

В основном устройство цифровой камеры повторяет конструкцию аналоговой. Главное их различие - в светочувствительном элементе, на котором формируется изображение: в аналоговых фотоаппаратах это пленка, в цифровых – матрица. Свет через объектив попадает на матрицу, где формируется картинка, которая затем записывается в память. Теперь разберем эти процессы подробнее.

Состоит камера из двух основных частей – корпуса и объектива. В корпусе находятся матрица, затвор (механический или электронный, а иногда и тот и другой сразу), процессор и органы управления. Объектив, съемный или встроенный, представляет собой группу линз, размещенных в пластиковом или металлическом корпусе.

Где получается картинка

Матрица состоит из множества светочувствительных ячеек – пикселов. Каждая ячейка при попадании на нее света вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный интенсивности светового потока. Поскольку используется информация только о яркости света, картинка получается черно-белой, а чтобы она была цветной, приходится прибегать к разным хитростям. Ячейки покрывают цветными фильтрами – в большинстве матриц каждый пиксел покрыт красным, синим или зеленым фильтром (только одним!) в соответствии с известной цветовой схемой RGB (red-green-blue). Почему именно эти цвета? Потому что они – основные, а все остальные получаются путем их смешения и уменьшения или увеличения их насыщенности.

На матрице фильтры располагаются группами по четыре, так что на два зеленых приходится по одному синему и красному. Так делается потому, что человеческий глаз наиболее чувствителен именно к зеленому цвету. Световые лучи разного спектра имеют разную длину волн, поэтому фильтр пропускает в ячейку лучи лишь своего цвета. Полученная картинка состоит только из пикселов красного, синего и зеленого цвета – именно в таком виде записываются файлы формата RAW (сырой формат). Для записи файлов JPEG и TIFF процессор камеры анализирует цветовые значения соседних ячеек и рассчитывает цвет пикселов. Этот процесс обработки называется цветовой интерполяцией, и он исключительно важен для получения качественных фотографий.

Такое расположение фильтров на ячейках матрицы называется шаблоном Байера

Основных типов матриц два, и они различаются способом считывания информации с сенсора. В матрицах типа CCD (ПЗС) информация считывается с ячеек последовательно, поэтому обработка файла может занять довольно много времени. Хотя такие сенсоры «задумчивы», они относительно дешевы, и к тому же, уровень шума на полученных с их помощью снимках меньше.

Матрица типа ПЗС

В матрицах типа CMOS (КМОП) информация считывается индивидуально с каждой ячейки. Каждый пиксел обозначен координатами, что позволяет использовать матрицу для экспозамера и автофокусировки.

КМОП-матрица

Описанные типы матриц – однослойные, но есть еще и трехслойные, где каждая ячейка воспринимает одновременно три цвета, различая разноокрашенные цветовые потоки по длине волн.

Трехслойная матрица

Выше уже был упомянут процессор камеры – он отвечает за все процессы, в результате которых получается картинка. Процессор определяет параметры экспозиции, решает, какие из них нужно применить в данной ситуации. От процессора и программного обеспечения зависят качество фотографий и скорость работы камеры.

По щелчку затвора

Затвор отмеряет время, в течение которого свет воздействует на сенсор (выдержку). В подавляющем большинстве случаев это время измеряется долями секунды – что называется, и моргнуть не успеешь. В цифровых зеркальных камерах, как и в пленочных, затвор представляет собой две непрозрачные шторки, закрывающих сенсор. Из-за этих шторок в цифровых зеркалках невозможно визирование по дисплею – ведь матрица закрыта и не может передавать изображение на дисплей.

В компактных камерах матрица не закрыта затвором, и поэтому можно компоновать кадр по дисплею

Когда кнопка спуска нажата, шторки приводятся в движение пружинам или электромагнитами, открывается доступ свету, и на сенсоре формируется изображение – так работает механический затвор. Но в цифровых камерах бывают еще и электронные затворы – они используются в компактных фотоаппаратах. Электронный затвор, в отличие от механического, нельзя пощупать руками, он, в общем-то, виртуален. Матрица компактных камер всегда открыта (именно потому и можно компоновать кадр, глядя на дисплей, а не в видоискатель), когда же нажимается кнопка спуска, кадр экспонируется в течение указанного времени выдержки, а затем записывается в память. Благодаря тому что у электронных затворов нет шторок, выдержки у них могут быть ультракороткими.

Наведем фокус

Как уже говорилось выше, часто для автофокусировки используется сама матрица. Вообще же, автофокусировка бывает двух типов – активная и пассивная.

Для активной автофокусировки камере нужны передатчик и приемник, работающие в инфракрасной области или с ультразвуком. Ультразвуковая система измеряет расстояние до объекта по методу эхолокации отраженного сигнала. Пассивная фокусировка осуществляется по методу оценки контраста. В некоторых профессиональных камерах сочетаются оба типа фокусировки.

В принципе, для фокусировки может использоваться вся площадь матрицы, и это позволяет производителям размещать на ней десятки фокусировочных зон, а также использовать «плавающую» точку фокуса, которую пользователь сам может разместить где ему угодно.

Борьба с искажениями

Именно объектив формирует на матрице изображение. Объектив состоит из нескольких линз – из трех и более. Одна линза не может создать совершенное изображение – по краям оно будет искажаться (это называется аберрациями). Грубо говоря, пучок света должен идти прямо на сенсор, не рассеиваясь по пути. В какой-то мере этому способствует диафрагма – круглая пластинка с дыркой посередине, состоящая из нескольких лепестков. Но сильно закрывать диафрагму нельзя – из-за этого уменьшается количество света, попадающее на сенсор (что и используется при определении нужной экспозиции). Если же собрать последовательно несколько линз с различными характеристиками, искажения, даваемые ими вместе, будут гораздо меньше, чем аберрации каждой из них по отдельности. Чем больше линз – тем меньше аберрации и тем меньше света попадает на сенсор. Ведь стекло, каким бы прозрачным оно нам ни казалось, не пропускает весь свет – какая-то часть рассеивается, что-то отражается. Чтобы линзы пропускали как можно больше света, на них наносят специальное просветляющее напыление. Если посмотреть на объектив камеры, будет видно, что поверхность линзы переливается радугой – это и есть просветляющее напыление.

Линзы располагаются внутри объектива примерно таким образом

Одна из характеристик объектива – светосила, значение максимально открытой диафрагмы. Она указывается на объективе, например, так: 28/2, где 28 – фокусное расстояние, а 2 – светосила. Для зум-объектива маркировка выглядит так: 14-45/3,5-5,8. Два значения светосилы указываются для зумов, поскольку в широкоугольном и в телеположении у них разные минимальные значения диафрагмы. То есть на разных фокусных расстояниях светосила будет разной.

Фокусное расстояние, которое указывают на всех объективах – это расстояние от передней линзы до светоприемника (в данном случае, матрицы). От фокусного расстояния зависит угол обзора объектива и его, так сказать, дальнобойность, то есть как далеко он «видит». Широкоугольные объективы отдаляют изображение относительно нашего обычного видения, а телеобъективы – приближают, и у них маленький угол обзора.

Угол обзора объектива зависит не только от его фокусного расстояния, но и от диагонали светоприемника. Для 35 мм пленочных камер нормальным (то есть примерно соответствующим углу обзора человеческого глаза) считается объектив с фокусным расстоянием 50 мм. Объективы с меньшим фокусным расстоянием – «широкоугольники», с большим – «телевики».

Левая часть нижней надписи на объективе – фокусное расстояние зума, правая часть - светосила

Здесь и кроется проблема, из-за которой рядом с фокусным расстоянием объектива цифровика часто указывают его эквивалент для 35 мм. Диагональ матрицы меньше диагонали 35 мм кадра, и поэтому приходится «переводить» цифры в более привычный эквивалент. Из-за этого же увеличения фокусного расстояния в зеркальных камерах с «пленочными» объективами становится почти невозможна широкоугольная съемка. Объектив с фокусным расстоянием 18 мм для пленочной камеры – суперширокоугольный, но для цифрового фотоаппарата его эквивалентное фокусное расстояние будет около 30 мм, а то и больше. Что касается телеобъективов, то увеличение их «дальнобойности» только на руку фотографам, ведь обычный объектив с фокусным расстоянием, скажем, 400 мм, стоит довольно дорого.

Видоискатель

В пленочных камерах компоновать кадр можно только пользуясь видоискателем. Цифровые же позволяют вовсе забыть о нем, поскольку в большинстве моделей для этого удобнее использовать дисплей. В некоторых очень компактных камерах видоискателя вовсе нет – просто из-за того, что нет для него места.

Самое важное в видоискателе – что через него можно увидеть. Например, зеркальные камеры так называются как раз из-за особенностей конструкции видоискателя. Изображение через объектив посредством системы зеркал передается в видоискатель, и таким образом фотограф видит реальную площадь кадра. Во время съемки, когда открывается затвор, загораживающее его зеркало поднимается и пропускает свет на чувствительный сенсор. Такие конструкции, конечно, отлично справляются со своими задачами, но занимают довольно много места и потому совершенно неприменимы в компактных камерах.

Вот так изображение через систему зеркал попадает в видоискатель зеркальной камеры

В компактных камерах применяют оптические видоискатели реального видения. Это, грубо говоря, сквозное отверстие в корпусе камеры. Такой видоискатель не занимает много места, но обзор его не соответствует тому, что «видит» объектив.

Еще есть псевдозеркальные камеры с электронными видоискателями. В таких видоискателях установлен маленьких дисплей, изображение на который передается непосредственно с матрицы – точно так же, как и на внешний дисплей.

Вспышка

Вспышка, импульсный источник света, используется, как известно, для подсветки там, где основного освещения недостаточно. Встроенные вспышки обычно не очень мощные, но их импульса хватает, чтобы осветить передний план. На полупрофессиональных и профессиональных камерах есть еще контакт для подключения гораздо более мощной внешней вспышки, он называется «горячий башмак».

Это, в общем, основные элементы и принципы работы цифровой камеры. Согласитесь, когда знаешь, как устройство работает, легче добиться качественного результата.

Подробности Фотография 20 ноября 2014

В этой статье будет описано устройство фотоаппарата, перечислены важные характеристики фотоаппарата. Будет объяснена связь свойств фотоаппарата с качеством его работы. Также будут описаны виды фотоаппаратов.

Материал очень большой по объему, поскольку тема достаточно сложная. Но если у вас хватит терпения прочитать все до конца, тогда вам будет легче решить какой фотоаппарат лучше для вас.

Сегодня, в 2014 году, существует два вида фотоаппаратов - пленочные и цифровые. Оба этих типа делают одну и ту же работу - репродукция изображения окружающего нас мира. Но технологии используются разные. В пленочных фотоаппаратах используется химическая технология. В цифровых электрическая. Достоинство цифровых фотокамер в том, что фотография готова мгновенно, в режиме реального времени, сразу после того как фотограф нажал кнопку спуска затвора. И при этом не нужно никаких дополнительных действий, материалов и времени. В этой статье будут описаны именно цифровые фотоаппараты, поскольку сегодня они доминируют и "правят бал".

Термины

Объектив фотоаппарата (Lens)

Это набор линз, которые расположены друг за другом в цилиндрическом корпусе. Задача объектива уменьшить размер «внешнего» изображения до размера матрицы фотоаппарата. Кроме уменьшения размера изображения, объектив фокусирует это уменьшенное изображение на матрицу. Объектив первый из двух компонентов фотоаппарата, которые в наибольшей степени влияют на качество получаемых фотографий.

Объектив имеет набор оптических характеристик, которые влияют на качество фотографий – фокусное расстояние, светосила, диафрагма, угол зрения, искажения (аберрации). Причем эти характеристики лежат в узких границах, и поэтому не существует универсальных объективов, с которыми можно фотографировать в любых условиях. Для съемки удаленных объектов нужны одни характеристики. Для съемки внутри помещений (интерьерные) нужны другие свойства объектива.

Вот почему фотоаппараты, предназначенные для профессиональной работы, выполняются в конструктиве со съемным объективом. Это позволяет устанавливать на фотоаппарат такой объектив, который нужен в каждом конкретном случае.

Один из важнейших параметров объектива это фокусное расстояние, оно указывается в миллиметрах. Фокусное расстояние определяет, на какой дистанции можно снимать объекты. Чем дальше объект от фотографа, тем большее фокусное расстояние должно быть у объектива. По этому показателю объективы делятся на две группы:

Фиксы – объективы, рассчитанные на одно фокусное расстояние. Самый распространенный фикс-объектив имеет фокусное расстояние 35 мм.
Зумы – объективы, рассчитанные на несколько фокусных расстояний, обычно 3 или 4. Таким объективом можно снимать на разных дистанциях.

Большинство моделей цифровых фотоаппаратов комплектуются зум-объективами. Для зумов, фокусное расстояние указывается как диапазон из меньшего и большего значений – самый «короткий» и самый «длинный» фокусы.

Матрица фотоаппарата

Электронный компонент - прямоугольная пластина, на которой размещены фотоэлементы. Каждый фотоэлемент преобразует свет, который на него попадает, в электрический сигнал. Один фотоэлемент это одна точка в том изображении, которое создается на матрице. Количество фотоэлементов на матрице определяет ее разрешение, то есть максимальный размер фотографии, которую можно получить с этой матрицы. Например матрица имеющая 5 миллионов фотоэлементов (5 мегапикселей) позволяет получить фото размером с лист бумаги формата А4 (если точнее 20 х 30 сантиметров).

Кроме размера фотографии, количество фотоэлементов влияет на детализацию фото. Чем больше пикселей, тем более четкая, детальная картинка получается с этой матрицы.

Матрица это второй из двух компонентов фотоаппарата, которые в наибольшей степени влияют на качество получаемых фотографий.

В описании фотоаппарата приводятся физический размер матрицы и количество пикселей (фотоэлементов).

Производители фотоаппаратов акцентируют внимание на количестве пикселей. Однако на качество фото гораздо большее влияние оказывает физический размер (ширина и высота) матрицы фотоаппарата. Чем больше матрица, тем более качественное фото можно получить с нее. На больших матрицах больше размер фотоэлемента, а при увеличении размера фотоэлемента улучшаются его фотоэлектрические характеристики. В частности матрицы с большим размером фотоэлементов имеют большую светочувствительность, то есть позволяют сделать снимки в условиях плохой освещенности.

Количество фотоэлементов матрицы указывается в пикселях в виде цифры, например, 5 мегапикселей (5 Мп), 12 мегапикселей (12 Мп).

С размером матрицы гораздо сложнее. Его могут указывать в миллиметрах, например 24 х 36 мм. Его могут указывать в непонятных комбинациях дробей – 1/2.33". Или в виде кроп-фактора (число, десятичная дробь), например 1.5.

Принцип заключается в следующем – есть «базовый» размер матрицы равный 24 х 36 мм (кадр классической фотопленки 35 мм). Матрица такого размера считается полноразмерной. Дроби вида 1/1.7" или 1/2.33" используются для матриц, размер которых меньше чем 24 х 36 мм. Дроби вида 1/2.33" указывают размер матрицы по диагонали. А кроп-фактор показывает отношение диагонали матрицы к диагонали полного кадра 24 х 36 мм. Например кроп-фактор 1.5 означает что диагональ матрицы в полтора раза меньше диагонали полноразмерной матрицы.

Проще всего ориентироваться по кроп-фактору матрицы поскольку это десятичное число и оно прямо показывает отношение размера матрицы к полному кадру. Кроп-фактор 1 это полноразмерная матрица 36 х 24 мм (full frame). Чем ближе кроп-фактор к единице, тем крупнее матрица и тем выше будет качество фото.

С размером диагонали сложнее, поскольку матрицы бывают с разными соотношениями сторон - 4:3, 2:3, 16:9. Однако упрощенно можно сказать так - чем больше второе число в дроби, тем меньше и хуже матрица. Но это относится к диагоналям в которых первая цифра 1. Так например матрица с диагональю 1/1.7" больше по размеру чем 1/2.3", но при этом она меньше по размеру чем 2/3 " (матрицы в некоторых компактах Fijifilm) .

Матрицы с кроп-фактором 5.62 (или даже больше) это самые маленькие, самые дешевые и самые плохие, из используемых сегодня в цифровых фотоаппаратах.

Большие матрицы (полноразмерные или с кроп-фактором 2 и меньше) обеспечивают очень хорошее качество фото. Но они дорогие и поэтому используются в фотоаппаратах ценой более 400-500 долларов. В мыльницах используются самые маленькие и дешевые матрицы - 1/2.33" (кроп-фактор 5.62 - 6).

По кроп-фактору легко узнать на сколько площадь матрицы меньше полного размера. Для это нужно всего лишь умножить кроп-фактор на 2. Например матрица 4/3" (Micro Four Thirds) имеет кроп-фактор 2 и это означает, что ее площадь в 4 раза меньше полного кадра.

По кроп-фактору можно также преобразовать значения фокусных расстояний объектива в так называемое эквивалентное фокусное расстояние (для полного кадра). Например зум-объектив 14-44 мм для матрицы 4/3" (Micro Four Thirds) по фокусным расстояниям эквивалентен объективу 28-88 мм фотокамеры с полным кадром. Для расчета ЭФР нужно умножить значение фокусного расстояния на кроп-фактор. Для нужно такое преобразование в ЭФР? Дело в том, что во всей литературе по фотографированию используется значения фокусных расстояний для полного кадра.

Размеры матриц (от хороших к плохим):

Полноразмерная матрица (full frame) 36 х 24 мм.
APS-H, APS-C - матрицы используются в дорогих зеркальных фотоаппаратах. Кроп-факторы 1.3, 1,5.
4/3" (Micro Four Thirds) - матрица используется в достаточно дорогих беззеркальных фотоаппаратах Panasonic, Olympus. Кроп-фактор 2.
1" - матрица используется некоторых в беззеркальных и компактных фотоаппаратах, например Nikon 1, Sony RX100. Кроп-фактор 2.7.
2/3" - такие матрицы используются в недешевых компактных фотоаппаратах Fujifilm (дороже 200 долларов). Кроп-фактор 4.
1/1.8", 1/1.7" - такие матрицы тоже используются в недешевых компактных фотоаппаратах полупрофессионального уровня, однако эта матрица меньше чем 2/3". Кроп-фактор 4.8 и 4.7.
1/2.3", 1/2.33", 1/2,7", 1/3" - самые маленькие дешевые и плохие матрицы. Кроп-фактор 5.6 и выше.

Общий принцип таков - чем больше размер матрицы, тем она чувствительнее, тем меньше шумов она дает при фотографировании.

Почему так?

Чем больше физический размер матрицы, тем больше размер одного фотоэлемента. А чем больше размер фотоэлемента тем точнее он передает уровень света. Если сильно упрощать то можно сказать так - в матрицах с большим размером фотоэлементов ниже собственные электрические помехи и при малом количестве света легче отделить "световой" сигнал от собственных помех матрицы. И наоборот при уменьшении размера фотоэлемента снижается возможность разделения электрических сигналов от света и от собственных помех. Ситуация, когда вместо светового сигнала с фотоэлемента идут собственные помехи и называется шумами.

Видоискатель

Это «прицел» фотоаппарата, с его помощью фотограф выбирает объект для снимка. Видоискатель ограничивает взгляд фотографа, рамкой, которая показывает границы будущей фотографии. Кроме этого видоискатель дает фотографу и другую важную информацию – фокус, резкость. Существует три типа видоискателей:

Оптический параллаксный – простая или сложная система линз, которая формирует изображение в рамке. При этом ось видоискателя не совпадает с осью объектива (это раздельные узлы фотоаппарата). Это создает некоторое неудобство для фотографа, так как он видит не совсем такой кадр, какой будет на фотографии. Например, не совпадение границ кадра в видоискателе и объективе. Или несовпадение фокуса и резкости. И фотограф должен принимать поправку на такое несовпадение.

Оптический без параллакса (зеркальный) - специальное зеркало, закрепленное внутри фотоаппарата, позади объектива и перед матрицей. Это зеркало отражает изображение, получаемое из объектива, в видоискатель. Через такой видоискатель фотограф видит в точности то, что будет на фотографии.

Дисплейный – изображение, с матрицы, передается на дисплей, расположенный снаружи фотоаппарата. Так же как и в случае с зеркальным видоискателем, фотограф видит в точности то, что будет на фотографии. По сути, картинка на дисплее фотоаппарата это незаписанная фотография, только меньшего размера и худшего качества, чем сама фотография.

Электронный - изображение, с матрицы, передается на крохотный окулярный дисплей, который похож по своей форме на оптический.

В цифровых фотоаппаратах наиболее распространен дисплейный видоискатель. Дисплейный видоискатель это лучше чем оптический параллаксный, но хуже чем оптический зеркальный. Однако у дисплейного видоискателя есть серьезный недостаток - в яркую, солнечную погоду, изображение на дисплее может быть настолько бледным, что приходится выполнять съемку "вслепую". В такой ситуации может сильно помочь электронный видоискатель. Поскольку он окулярного типа, изображение в нем неподвержено влиянию внешнего света.

Устройство фотоаппарата

В этой части статьи будет описан принцип работы цифровых фотоаппаратов, а также устройство цифровых фотоаппаратов.

Упрощенно, схема фотоаппарата такова:

Корпус прямоугольной формы, в котором размещена матрица, электроника управления, карта памяти и аккумулятор.
На задней части корпуса фотоаппарата крепится дисплей. Он может крепиться жестко или на поворотном шарнире. На дисплее отображается служебная информация, снятые фотографии. Чаще всего дисплей используется еще и как видоискатель.
Объектив крепится на переднюю часть корпуса таким образом, чтобы линзы объектива были на одной оси с матрицей, перпендикулярно матрице. Объектив может быть закреплен на корпусе жестко (несъемный). Или может крепиться через специальный механический разъем – байонет, в этом случае объектив можно снимать и вместо него ставить другой.

Изображение, в виде светового излучения, через объектив попадает на матрицу. Попадание света на фотоэлементы вызывает возникновение электрического тока в этих фотоэлементах. Сила тока или разность потенциала тока зависит от силы света на фотоэлементе. Если этот процесс описать с точки зрения законов физики, то свет это фотоны. Ярче свет, означает большее количество фотонов. Слабее свет - меньшее количество фотонов. Фотон попадая на фотоэлемент матрицы вызывает появление электрического импульса. Чем больше фотонов попадает на фотоэлемент тем сильнее электрический сигнал на этом фотоэлементе. И наоборот.

Электроника управления считывает электрические сигналы с фотоэлементов и на их основе формирует электронное изображение. Если дисплей используется как видоискатель, то это изображение передается на дисплей в режиме реального времени. И это же электронное изображение записывается на карту памяти, когда фотограф нажимает на кнопку затвора.

Фотоаппараты цифровые - виды фотоаппаратов

В этой части статьи будет описано, чем отличаются разные виды фотоаппаратов, друг от друга.

Цифровые фотоаппараты можно делить на виды по-разному. Кто-то их делит по типу применения, кто-то по цене. Но наиболее точные и широко используемые типы фотоаппаратов подразумевают деление по конструктивным особенностям.

По конструктиву, виды фотоаппаратов делятся на три основные группы - компакты, зеркалки и гибридники.

Самый массовый тип цифровых фотоаппаратов это компакты. И он же самый неоднородный по качественным показателям. От самых дешевых мыльниц, дающих посредственное, или даже плохое фото, через более дорогие мыльницы, которые фотографируют очень прилично, к дорогим компактам, которые приближаются по качеству фото к зеркальным камерам.

Компактные фотоаппараты (Компакты)

Часто их называют «мыльницы», но это не вполне правильно. Мыльницы это подгруппа внутри категории компактов. Термин мыльницы пришел еще из эпохи пленочных фотоаппаратов и тогда так называли самые дешевые, простые в управлении камеры, "с одной кнопкой", которые давали изображение довольно плохого качества.

Конструктивные особенности компактов:

Несъемные объективы.
Приоритет автоматической настройки параметров съемки, а на дешевых моделях (мыльницах) ручных настроек совсем нет.

Компакты делятся на две большие подгруппы по конструктиву крепления объектива:

Мыльницы – у них объектив телескопический и при выключении «уходит» внутрь корпуса. Выключенный фотоаппарат выглядит как брусок (или мыльница).
Просто цифровой фотоаппарат («не мыльница») – объектив неподвижно закреплен на корпусе и даже может быть единым целым с корпусом.

Как правило, эти две подкатегории различаются и по функциональности. «Мыльницы» это недорогие фотоаппараты, простые и автоматизированные. А «не мыльницы» сложнее, имеют больше возможностей для ручной настройки параметров фотографирования. Среди «не мыльниц» есть модели, которые можно использовать даже в профессиональной фотоработе.

Еще одна техническая характеристика компактов это размер используемой матрицы. В этой категории очень мало моделей с размером матрицы менее 2 по кроп-фактору. А с полноразмерной матрицей моделей почти нет.

Фотоаппараты зеркальные (DSLR)

DSLR это аббревиатура от Digital single-lens reflex camera, что в переводе на русский язык означает: цифровой однообъективный зеркальный фотоаппарат. В просторечии «зеркалка».

Зеркальный фотоаппарат имеет следующие конструктивные особенности:

Съемный объектив.
Зеркальный оптический видоискатель (дополнительно к нему может быть и дисплейный видоискатель)

Еще одна техническая особенность этого вида фотоаппаратов размер используемой матрицы. Среди зеркальных фотоаппаратов самые дешевые модели имеют матрицы размером менее 2 по кроп-фактору. А многие модели средней цены имеют полноразмерную матрицу.

Применительно к этому виду фотоаппаратов используется такое понятие как фотоаппарат kit (кит). Это комплект из собственно фотоаппарата (body, а профессионалы его называют тушка) и объектива. Обычно китовый объектив (kit lens) это зум с некими усредненными характеристиками.

Знать что такое фотоаппарат kit необходимо, для того чтобы не купить одну лишь тушку, соблазнившись меньшей ценой. Дело в том, что зеркальный фотоаппарат может продаваться без объектива. Более того, самые дорогие модели зеркалок обычно продаются без объектива.

Зеркальные фотоаппараты используются в основном только в профессиональной фотоработе. Они позволяют делать фото очень высокого качества, а также фото для последующей печати в большом размере.

Беззеркальные (гибридные, системные) фотоаппараты

Фотоаппараты со сменной оптикой. Можно сказать, что это «зеркалки», но без зеркал. Собственно говоря, одно из обозначений этой категории фотоаппаратов - MILC (Mirrorless Interchangeable Lens Compact Camera), то есть беззеркальный цифровой фотоаппарат со сменными объективами. Еще их называют системные камеры (CSC - compact system camera).

Конструктивные особенности этих фотоаппаратов:

Съемный объектив.
Дисплейный видоискатель (на некоторых моделях дополнительно может быть еще и оптический параллаксный или электронный).
Приоритет ручных настроек параметров фотографирования.

За счет отказа от зеркального видоискателя уменьшаются габариты аппарата, скорость срабатывания затвора (не во всех моделях) и цена фотоаппарата. При этом технические характеристики могут быть на уровне зеркальных фотокамер, поскольку видоискатель не влияет на качество фотографии как таковой.

Применительно к этому виду фотоаппаратов тоже используется такое понятие как фотоаппарат kit (кит). Это комплект из собственно фотоаппарата (body, а профессионалы его называют тушка) и объектива. Обычно китовый объектив (kit lens) это зум с некими усредненными характеристиками.

Так же как и зеркалки некоторые модели беззеркалок продаются без объектива.

Характеристики фотоаппаратов влияющие на качество фотографии

В этой части статьи будут перечислены технические свойства фотоаппаратов, которые влияют на качество фотографий.

1. Объектив с небольшим значением оптического зума – 2, 3 или 4. Чем больше ступеней изменения фокусного расстояния, тем больше оптических искажений и тем больше потеря светосилы – и то и другое приводит к ухудшению фотографии. А наилучшее качество изображения дают фикс-объективы. То есть объективы с одним фокусным расстоянием.

2. Значение числа диафрагмы для объектива – чем меньше значение, тем лучше - f/2 лучше чем f/2.8. Меньшее число означает что объектив пропускает больше света на матрицу, а это может быть полезно при съемке в условиях плохой освещенности. Кроме съемки при плохом освещении, большая светосила объектива позволяет получать короткое пространство резкости (ГРИП, DOF ), что используют для получения эффекта "боке", когда центральный объект снимка изображен резко, а все что ближе и дальше него, размыто.

Для зум-объектива число диафрагмы указывается как диапазон – меньшая цифра для меньшего (короткого) фокуса, большая цифра для самого «длинного» фокуса. Объективы с небольшой цифрой, 2 или меньше двух, часто называют светосильными. Общее правило - для зумов светосила объектива падает с увеличением фокусного расстояния.

3. Чувствительность матрицы (ISO) . Отсутствие шумов или минимальные шумы для больших значений - 400, 800 ISO и больше. Для дешевых матриц шумы начинаются уже на 200 ISO, а на 800 может быть уже невозможно снимать. Шумы матрицы приводят к появлению цветного снега на фотографии. Высокая чувствительность (без шумов конечно) позволяет получать хорошие фотографии в условиях слабой освещенности, а также хорошие фотографии движущихся объектов.

4. Скорость срабатывания (лаг) затвора . Чем меньше промежуток времени от нажатия кнопки затвора, до получения фото, тем точнее получаемая фотография, в том случае если снимается динамический объект или процесс. Если лаг затвора большой, то на фотографии может оказаться не совсем то, что было в видоискателе в момент нажатия затвора.

5. Запись фотографии в RAW формате , то есть без сжатия и программной обработки. В компактах при записи фотографии в память, происходит ее сжатие в формат JPEG. Уменьшается ее размер, но при этом ухудшается качество. Есть модели которые записывают фотографию без сжатия, в RAW формате. Такую фотографию можно обработать в специальной программе на компьютере и получить JPEG снимок более высокого качества чем jpeg сделанный в самом фотоаппарате. На некоторых моделях компактов, есть возможность задавать параметры сжатия JPEG, уменьшая ее степень – это может частично компенсировать отсутствие raw записи.

6. Размер матрицы фотоаппарата . Чем больше матрица, тем более высокое качество фотографии можно с нее получить. В описании фотоаппарата размер матрицы указывается в пропорции к полному размеру 36 х 24 мм. Эта пропорция называется кроп-фактор и представляет собой десятичную дробь. Правило простое - чем ближе число кроп-фактора к единице, тем больше размер матрицы.

7. Возможность вручную указывать значения :

фокуса
диафрагмы
выдержки
баланса белого цвета
чувствительности матрицы.

Это позволяет получить хорошее фото в условиях, когда автоматические программы не подходят к условиям съемки. Однако для того, чтобы пользоваться ручными настройками, нужно хорошо понимать, что они означают, их взаимное влияние. А также правильно оценивать условия съемки.

8. Стабилизация . Система компенсации микродвижений фотоаппарата. Она компенсирует дрожание рук фотографа. Призвана уменьшить отрицательный эффект "шевеленки", "смаза" при съемке на длинных выдержках. Бывает двух типов - встроенная в объектив (стабилизация линз) и встроенная в корпус (стабилизация матрицы).

9. Серийная съемка . Режим когда фотограф один раз нажимает кнопку спуска затвора. а камера делает несколько снимков. Такой режим может очень помочь при съемке подвижных объектов - например детей, животных. Можно будет просмотреть все снимки серии и выбрать наиболее удачный. При съемке подвижных объектов главная трудность уловить лучший момент для снимка. И серийная съемка как раз упрощает эту задачу.

Характеристики фотоаппаратов влияющие на удобство использования

В этой части статьи будут перечислены технические свойства фотоаппаратов, которые прямо не влияют на качество фотографий, однако делают процесс фотографирования более легким и быстрым.

Автофокус . Автофокус это способность фотоаппарата самостоятельно устанавливать фокус на объекте съемки. Существую разные системы автофокуса, различающиеся по скорости и точности. Наиболее быстрая и точная система это фазовый автофокус, который используется в цифровых фотоаппаратах. Сегодня автофокус есть во всех цифровых фотокамерах начиная с дешевых мыльниц. Однако в более дорогих фотокамерах можно использовать разные режимы работы автофокуса.

Режимы автоматической настройки или полуавтоматической настройки параметров съемки (фокуса, диафрагмы, выдержки, чувствительности). В благоприятных условиях, когда автоматические режимы позволяют сделать хороший снимок, их использование экономит много времени.

Электронный видоискатель . Он хуже тем, что дает картинку "для одного глаза", поскольку выполнен в виде окуляра, но его важное преимущество перед дисплейным в том, что им можно пользоваться в яркую солнечную погоду. Когда дисплейный видоискатель просто "слепнет" (на нем почти ничего не видно).

Брекетинг . Автоматическая съемка нескольких фото вместо одного. При этом, для каждого снимка, устанавливается индивидуальное значение одного из параметров экспозиции. Например брекетинг выдержки - делается снимок со значением выдержки, которое установлено фотографом (или автоматикой камеры), и кроме этого делаются снимки в которых выдержка больше и меньше этого значения. Тот же принцип при других видах брекетинга - по фокусному расстоянию, диафрагме. Конечно такие снимки можно сделать и вручную. Но автоматический брекетинг сильно экономит время. Наиболее распространенный вид брекетинга - это брекетинг экспозиции. Когда фотокамера делает три снимка - один с автоматический экспозицией одни с уменьшением этой экспозиции и один снимок с увеличением этой экспозиции.

Разъем USB позволяет просто и быстро копировать фотографии на компьютер.

Тип карты памяти . Фотографии в цифровом фотоаппарате записываются на карту памяти. Эти карты бывают нескольких типов. Преимущество нужно отдавать картам того типа который обеспечивает наивысшую скорость записи. Поскольку от скорости записи на карту зависит скорость фотографирования. Особенно в том случае, если фотография записывается в raw формате. Например карты типа SD (Secure Digital) по скорости записи делятся на классы (Class 2, 4, 6, 10, 16) которые прямо соответствуют скорости записи в мегабайтах в секунду - Class 16 это запись со скоростью 16 Мб/сек. Если в фотоаппарате карта со скоростью 2 Мб/сек, а размер фотографии 2,5 Мб (а такой размер возможен даже в мыльницах), то вы не сможете делать более одной фотографии в секунду.

Датчик положения фотоаппарата. Стандартное положение фотоаппарата при фотографировании горизонтальное. При этом снимок имеет формат 4:3 (ширина больше высоты). Однако часто бывает более выгодно фотографировать повернув фотоаппарат вертикально, чтобы получить снимок формата 3:4 (ширина меньше высоты). Вертикальное положение фотоаппарата (и кадра) позволяет получить более крупный план, при фотографировании лица человека или фигуры в полный рост. Некоторые фотоаппараты имеют датчик ориентации и автоматически разворачивают фотографию после съемки. Но если у фотоаппарата нет такого датчика, то вертикальная получается заваленной на бок. Конечно ее не сложно развернуть в любой графической программе. Но зачем делать лишнюю работу? Если есть фотоаппараты, которые сами следят за такими мелочами

Характеристики фотоаппаратов, которые можно игнорировать

В этой части статьи будут перечислены технические свойства фотоаппаратов, которые не влияют на качество фотографий, более того, могут даже ухудшать качество фотографии.

Пиксели . Больше не значит лучше. Более того, это тот случай, про который говорил товарищ Ленин – лучше меньше, да лучше. Для бытового (непрофессионального) фотографирования достаточно 5 мегапикселей. 10 мегапикселей на маленькой, дешевой матрице это хуже чем 5 мегапикселей на такой же матрице.

Большой оптический зум . Если на компакте объектив с 10, 20 или даже 30 кратным зумом (приближением) это значит, что на таком зуме будут жестокие оптические искажения, быть может даже чудовищные. По каким-то формальным признакам такой объектив действительно может приблизить объект в 30 раз, но что там будет на фотографии? Высококачественные телеобъективы с таким приближением это монстры длинной с половину руки и весом больше килограмма (а то и больше). А на компакте объектив длинной сантиметров 5-8.

Цифровой зум . Это просто программное увеличение снятой с матрицы картинки. Оценить качество цифрового зума вы можете даже без фотоаппарата. Возьмите любую фотографию и в графическом редакторе увеличьте ее, допустим в 3 раза. Или в 5 раз. И посмотрите что получится. В любом случае "цифровой зум" вы можете сделать на компьютере, если он вам понадобится.

Панорамная съемка . Панорама это когда вы делаете несколько фотографий, последовательно перемещая видоискатель слева направо, или справа налево, а потом, готовые фотографии склеиваете в одну по их вертикальным границам. Получается широкоформатная фотография. Вещь в общем неплохая для пейзажной съемки. Но обычно в фотоаппаратах есть ограничения, допустим склеивание только трех фотографий. Или результирующая панорамная фотография в маленьком разрешении. Панораму можно сделать и на компьютере, в графическом редакторе. И это может быть удобнее и функциональнее чем на фотоаппарате.

Подавление красных глаз . Во-первых, нужно понимать, что красные глаза, появляются только при фотографировании со вспышкой. Если ваш фотоаппарат позволяет фотографировать без вспышки в условиях слабой освещенности, то у вас не будет проблемы красных глаз. Во-вторых красные глаза можно убрать на компьютере, в графическом редакторе.

То есть выбирать фотоаппарат по этим возможностям это дело заведомо проигрышное. Если в хорошем фотоаппарате их нет, то и черт с ними.

Компактный фотоаппарат – плюсы и минусы

В этой части статьи будут перечислены достоинства и недостатки компактных фотоаппаратов.

В сравнении с зеркальными и гибридными цифровыми фотоаппаратами, компактные имеют следующие плюсы и минусы.

Плюсы цифрового компакта

Небольшие размеры и вес (это справедливо в основном для мыльниц). Мыльницу можно носить даже в кармане или в женской сумочке. Хотя и хорошие полнофункциональные компакты тоже имеют меньшие габариты и вес чем зеркалки.

Компакты заточены под автоматическое использование – фотографирование по принципу «навел и нажал кнопку». Так, что не нужно ничему учиться. И не нужно тратить время на настройку параметров перед каждой серией фотографий.

Невысокая цена или даже низкая цена – компакты это самые недорогие фотоаппараты. Хотя есть отдельные модели компактных фотоаппаратов, которые стоят дороже, чем дешевые зеркалки.

Минусы цифрового компакта

Главный минус компактов заключается в том, что с их помощью нельзя сделать фото очень хорошего качества, а некоторые типы фотографирования вообще невозможны. Этот недостаток обусловлен двумя факторами:

Автоматическая настройка параметров съемки. Это удобно, но автоматика удачно отрабатывает не во всех реальных ситуациях
Низкое качество матрицы и объектива.

Хотя в этой категории есть модели, в значительной степени лишенные этого недостатка. Компакты, имеющие хорошую матрицу и объектив, а также ручные настройки съемки. Но и цена у таких моделей превышает 300-400 долларов.

Топовые компакты:

Fuji серии HS и X (например, Finepix X10, X20, X30).
Nikon серии P (например, Nikon Coolpix P7700, P7800).
Canon серии SX, S и G (например, PowerShot G1X).
Panasonic LX и старшие модели FZ с объективами Leica.
Sony, серия RX.

уступают дешевым зеркалкам и гибридникам лишь невозможностью сменить объектив.

Зеркальный фотоаппарат – плюсы и минусы

DSLR camera (Digital Single Lens Reflex).

В этой части статьи будут перечислены достоинства и недостатки зеркальных фотоаппаратов. А также достоинства и недостатки фотоаппаратов со сменной оптикой.

В сравнении с компактными цифровыми фотоаппаратами, зеркальные и беззеркальные имеют следующие плюсы и минусы.

Плюсы зеркальных фотоаппаратов

Возможность делать хорошее фото, почти в любых условиях. И почти любые типы фото – пейзажи, портреты, интерьеры и т.д.

Матрицы хорошего качества, ручные настройки, сменные объективы. Имея это, можно добиться очень хороших результатов.

Минусы зеркалок и гибридников

Вес и габариты. Вес зеркалки как минимум килограмм, а если большой объектив то и больше килограмма. Беззеркалка будет легче, но не намного. В карман или женскую сумку такой фотоаппарат не положишь. Однако можно несколько уменьшить габариты и вес, если установить фикс объектив с минимальным фокусным расстоянием 35 мм. В этом случае, например Беззеркалка или гибридник будет не очень большая и тяжелая – вполне сопоставима по размерам с дорогим компактом.

Более высокая цена в сравнении с компактами. Дешевые фотоаппараты со сменной оптикой стоят примерно от 400 долларов. Дешевые зеркальные фотоаппараты примерно от 500 долларов. А хороший зеркальный фотоаппарат будет стоить более 1000 долларов.

Необходимость учиться фотографированию. А на такое обучение придется потратить немало времени. Конечно, на зеркалках и беззеркалках есть режимы автоматической съемки. Но ведь это нонсенс - покупать хороший, дорогой фотоаппарат для того, чтобы фотографировать на автоматике.

Чем отличаются беззеркальные фотоаппараты от зеркальных

По сути отличия между этими видами фотоаппаратов только в видоискателе. У зеркальных видоискатель оптический, у гибридных фотоаппаратов видоискатель электронный (дисплейный).

Плюсы беззеркального фотоаппарата (плюсы дисплейного видоискателя):

Картинка на видоискателе более крупная по размеру.
Возможность снимать из сложных положений, например, держа фотоаппарат над головой (если дисплей поворотный).
Легче и тоньше корпус фотоаппарата.
Отсутствует микровибрация при срабатывании затвора – нет зеркала которое нужно поворачивать.
Меньше цена при сопоставимых технических характеристиках.

Плюсы зеркального фотоаппарата (плюсы оптического видоискателя):

Натуральная цветопередача на видоискателе.
Более быстрый и точный фазовый автофокус.
Четкая и ясная картинка видоискателя даже в условиях сильной освещенности (в солнечный день).
Возможность отключить дисплей и таким образом продлить время работы аккумулятора.
Меньше нагревается матрица поскольку она не используется для работы автофокуса. Меньше нагрев матрицы – меньше шумы матрицы.

Соответственно минусы у этих типов фотоаппаратов будут взаимно обратные.

Один из минусов зеркального фотоаппарата можно компенсировать. Дело в том, что все цифровые зеркальные фотоаппараты имеют дисплей, но некоторые модели имеют двойной видоискатель, не только зеркальный, но и дисплейный. Такая модель с двойным видоискателем позволяет фотографировать из сложных положений, конечно если дисплей поворотный.

Как купить хороший фотоаппарат

Вот, наконец, мы добрались до главного вопроса, ради которого все затевалось.

Какой фотоаппарат купить?

Самый лучший фотоаппарат?

Как определить качество фотоаппарата?

Наверное, это главные вопросы для того, кто хочет купить цифровой фотоаппарат. Обычно советы по выбору основываются на технических возможностях фотоаппаратов.

Но я предлагаю подойти к вопросу выбора совсем с другой стороны. Решить вопрос покупки с точки зрения рациональности, здравого смысла. Вполне может быть, что для вас лучший фотоаппарат необязательно самый технически совершенный.

Можно купить фотоаппарат Leica M9 – это выдающийся по своим характеристикам и качеству изготовления фотоаппарат. Но, во-первых, цена, он стоит как дешевый автомобиль, во-вторых, придется серьезно учиться фотоделу. И придется фотографировать каждый день, ведь не положишь на полку фотоаппарат стоимостью под 10 000 долларов. У вас будет прекрасный фотоаппарат. Но готовы ли вы к таким жертвам ради обладания совершенством?

Быть может лучше самый обыкновенный фотоаппарат, но точно отвечающий вашим потребностям?

Если все что вам нужно это время от времени делать фото на память – в компании, на природе или в поездке и при этом вы не хотите тратить время на обучение тонкостям фотографирования, то лучший выбор это мыльница стоимостью в районе 200 долларов. Шедевр вы не сделаете, но это будет приличное качество, при минимальных затратах времени.

Главное что нужно понять – качество фотографии, конечно, зависит от технических свойств фотоаппарата. Но во вторую очередь. А в первую очередь от знаний, навыков и опыта фотографа.

Если вы купите самый лучший фотоаппарат, в техническом отношении, но не будете знать что такое экспопара, как между собой связаны диафрагма, выдержка и чувствительность, то вы не сможете сделать на вашем лучшем фотоаппарате даже просто хорошее фото.

Иными словами, хороший зеркальный фотоаппарат потребует от вас много времени на изучение теории фотографии. И еще больше времени на практические занятия. И только потом, спустя может быть месяцы после покупки, вы сможете делать просто хорошие фотографии.

На мой взгляд, технически хороший фотоаппарат имеет смысл покупать только в том случае, если вы не представляете свою жизнь без фотографирования. Если вы готовы каждый день тратить свое время на фотографирование.

Во всех остальных случаях недорогой мыльницы будет что называется «за глаза». Есть компакты, которые обеспечивают очень приличное качество при минимуме потраченного времени:

Серии Canon PowerShot SX и PowerShot S.
Серии Panasonic Lumix TZ, FX, LX, LF.
Серии Fuji Finepix S, F, X (на моделях серии F фазовый автофокус как на зеркальных фотоаппаратах).
Серии Nikon Coolpix P.
Серии Kodak M, Z

Итак. Последовательность выбора, в идеале, может быть такой:

Точно определить цели и задачи для которых будет использоваться фотокамера.
Выбрать наиболее важные характеристики фотокамеры исходя из целей и задач.

В последнее время популярность цифровых камер растет не по дням, а по часам. Главными причинами является снижение цен, усовершенствование технологии и возможность печати высококачественных фотографий в домашних условиях. Однако остается несколько факторов, сильно тормозящих процесс популяризации цифровых камер. Мы имеем в виду страх неподготовленного пользователя перед новыми цифровыми технологиями. Большое число кнопок, несколько LCD экранов, какие то карты памяти, все этой является достаточно сложным и пугающим. Ведь насколько проще взять обычную пленочную мыльницу, нажать кнопку и все… Да, именно все, можно забыть о всех возможностях хранения, обработки, переноса и демонстрации фотографий, предоставляемых современными цифровыми камерами.

В этой статье мы попробуем на понятном языке, основные особенности современных цифровых камер, покажем насколько «сложно» работать с такими устройствами.

Что выбрать?

Во-первых, выбирая цифровую камеру необходимо определиться с размером. В большинстве случаев от размера камеры зависит не только удобство использования, но и некоторые характеристики. Сегодня Вы можете выбрать достаточно большую камеру, как, например Olympus E-10, камеру среднего размера или совсем миниатюрную, как Minolta DiMAGE X.

Большая цифровая камера Olympus E-10

Миниатюрные камеры

Говоря о зависимости удобства использования от размера камеры, то надо заметить, что это вопрос индивидуальный и зависит от возможностей и потребностей пользователя. С одной стороны, большие камеры, имеющие увеличенный вес, кажутся более удобными и стабильными во время съемки. Обычно такие камеры имеют выступ с правой стороны камеры, необходимый для уверенного захвата камеры. С другой стороны маленькие камеры кажутся более привычными и удобными для большинства пользователей.

С точки зрения качества съемки, то сегодня размер не имеет большого влияния. Даже самые маленькие камеры имеют ПЗС (прибор, который фиксирует изображение) с большим разрешением. Единственное ограничение маленьких камер - размер объектива. Однако, в большинстве случаев, небольшие объективы полностью обеспечивают потребности большинства пользователей.

Теперь давайте рассмотрим конструктивные особенности. Выше на фотографиях мы показали совершенно разные камеры, однако, если присмотреться внимательнее, они имеют много общего.

Как Вы можете видеть, фронтальная сторона любой камеры очень похожа на обычные пленочные камеры. Здесь размещен объектив, окошко видоискателя и вспышка.

Среди особенностей, необходимо отметить возможность использования дополнительных объективов и фильтров. Например, вот так:

Эта особенность присуща полупрофессиональным камерам. Потребительские, маленькие камеры обычно используют несложный объектив, однако, его возможностей более, чем достаточно для получения высококачественных любительских снимков.

Современные модели цифровых камер оснащаются достаточно ограниченной вспышкой, которой достаточно для любительской съемки, однако, если Вас интересует что-то по серьезнее необходимо приобрести внешнюю вспышку.

Больший интерес вызывает тыльная сторона цифровых камер. Обычно, это подтверждают фотографии разных камер, здесь размещен большой LCD экран, глазок видоискателя, и кнопки настройки параметров съемки и навигации по системе меню.

Говоря о тыльной стороне камеры, мы должны подробнее остановиться на нескольких важных элементах.

Видоискатель

В современных цифровых камерах используется оптический и (или) электронный видоискатель.

Оптический видоискатель полностью соответствует видоискателю большинства пленочных камер. В некоторых моделях зеркальных цифровых камер оптический видоискатель может принимать световой поток непосредственно от ПЗС. Т.е. пользователь будет видеть картину съемки, которая полностью соответствует будущему отпечатку.

Оптический видоискатель может иметь возможность регулировки диоптрии и специальную шторку для исключения обратного потока света в зеркальной камере.

Для простоты использования многие пользователи используют электронный видоискатель, отображающий съемочную сцену на экране LCD. Однако, LCD экраны не всегда удобны при использовании на открытом воздухе при ярком солнечном свете.

Некоторые камеры имеют возможность повернуть LCD экран, что обеспечивает дополнительное удобство съемки.

Кроме более точного наведения, электронный видоискатель может отображать различную рабочую информацию. Кстати, говоря, о точности наведения необходимо учесть факт, что многие LCD экраны отображают менее 100% съемочной сцены. Об ограничениях видимой области необходимо заранее прочитать в руководстве пользователя.

Кроме функций электронного видоискателя, LCD монитор, позволяет просматривать отснятые кадры, а так же отображает меню.

Органы управления

Для упрощения использования большинство современных цифровых камер используют похожий набор кнопок управления. Среди основных кнопок можно выделить переключатель режима работы (съемка, просмотр, выключено), кнопку спуска затвора, кнопок зума, вход в меню и навигация. Кроме того, некоторые модели имеют дополнительные кнопки, такие как автофокусировка, ручной режим и т.д.

Обратите внимание на идентичную интуитивную маркировку кнопок на всех, представленных выше, камерах.

Нижняя сторона

Обязательным атрибутом нижней стороны цифровых камер является крепление штатива. Обычно оно выполняется из метала или, в редких случаях, из пластмассы.

В некоторых моделях здесь же располагается отсек для батареек.

Батарейки

Современные цифровые камеры могут работать как от обычных «пальчиковых» батареек или аккумуляторов типа AA, так и использовать специфические аккумуляторы повышенной емкости.

В первом случае, производитель обычно комплектует камеру одним комплектов батареек. Здесь мы настоятельно рекомендуем приобрести два комплекта аккумуляторов большой емкости. Дело в том, что цифровые камеры достаточно прожорливы и в походных условиях, заряд комплекта батареек заканчивается достаточно быстро.

Носители информации

Для сохранения отснятых кадров цифровые камеры используют встроенную и внешнюю память. Объем встроенной памяти обычно ограничен 8MB, чего хватит только для сохранения нескольких кадров в не очень высоком качестве. Для полноценной работы необходимо иметь карту памяти на 64 или 128MB.

Среди многообразия карт памяти, наиболее популярными считаются SmartMedia, MMC, CompactFlash и MemoryStiс. Главным отличием различных типов носителей, может быть потребляемая энергия и скорость передачи данных, однако, сейчас мы не будем углубляться в эти детали, для этого у нас припасена отдельная статья.

Для установки карты памяти, все цифровые камеры имеют специальный отсек, или правильнее будет сказано слот. Обратите внимание, что для каждого типа носителя существует собственный слот, и Вы не можете использовать любой другой, имеющийся у Вас носитель, кроме того, который поддерживает камера. Это очень важно учитывать во время покупки дополнительной карты памяти. Кроме того, необходимо позаботиться о правильном позиционировании карты памяти в слот. Большинство слотов имеют дизайн, блокирующий неправильную установку карты памяти.

Некоторые камеры имеют комбинированные слоты памяти, позволяющие устанавливать два различных типа карт памяти.

Особенности настройки цифровой камеры

Как только камера включена, и загружена операционная система, Вы имеет возможность настроить параметры камеры. Обычно при первом включении автоматически устанавливаются заводские настройки, так называемый базовый или автоматический режим. Хотя Вы можете немедленно приступить к съемке, Вы можете настроить несколько важных параметров, что бы оптимизировать качество получаемых кадров.

Настройки большинства параметров съемки производятся в меню, отображаемом на LCD мониторе. Современные камеры имеют похожую систему меню, отличающуюся включением дополнительных опций и функций, присущих конкретной модели, и внешним оформлением. В основном сегодня встречаются текстовые и графические меню. Ниже на фотографиях показаны оба варианта дизайна меню. Как Вы можете видеть, оба варианта достаточно понятны и интуитивны.

Баланс белого

Учитывая факт, что различные источники света могут изменять температуру цвета, необходимо, что бы цифровая камера имела возможность менять т.н. баланс белого. Цифровые камеры обычно имеют несколько предустановленных значений температуры цвета (Символ солнца означает установку температуры 5500° приемлемую для съемки при ярком солнечном свете, символ «лампа» означает установку температуры цвета в 3200° приемлемое для съемки при освещении лампой накаливания) или Вы можете выбрать режим AUTO, который позволит камере самостоятельно определить оптимальный уровень цветовой температуры.

Параметр ISO (или ASA или чувствительность) используется для определения скорости или чувствительности фотопленки. Чем больше значение ISO, тем большую чувствительность имеет пленка. Большая чувствительность позволяет делать лучшую экспозицию при низком освещении. В цифровых камерах этот термин означает то же самое, что и в обычных камерах, только он определяет чувствительность ПЗС. В этом случае увеличение чувствительности ПЗС ведет к увеличению шума, на снятых кадрах. Поэтому Вам необходимо определить максимально удачное значение ISO для текущих условий съемки.

В большинстве случаев мы рекомендуем использовать ISO равное 100, поскольку в этом случае получается лучшее качество отпечатка. Для изменения значения ISO, Вы должны активизировать меню на экране LCD, и с помощью клавиш джойстика выбрать желаемое значение(100, 200, 400 или AUTO).

Разрешение

Разрешающая способность определяет качество и размер снимка. Для получения самого высокого качества мы рекомендуем использовать формат TIFF. В этом формате изображение передается без сжатия и соответственно без потерь качества. Однако размер получаемых снимков довольно велик. Для записи большого числа кадров на одной карте памяти, можно использовать формат JPEG с изменяемым коэффициентом компрессии.

Для определения возможного числа сохраненных кадров необходимо учитывать три фактора: объем карты памяти, размер чипа ПЗС (число мегапиксеолей), и установленное разрешение. Ниже в таблице представлены примерное число сохраненных кадров в зависимости от комбинации этих трех переменных.

Выбор разрешения зависит от конкретных потребностей. Так, если Вы снимаете для публикации в Internet или для просмотра на экране проектора, то можно выбрать не высокое разрешение. Если для полиграфии или для фотопечати, то необходимо выбрать максимальное разрешение. Выбор разрешения осуществляется через меню на LCD экране.

Что делать с полученными снимками?

После того, как Вы сделали необходимые кадры, Вы можете перенести их на компьютер, просмотреть их на TV или проекторе, или отнести их в фото студию.

Скопировать кадры с карты памяти можно несколькими способами. Во-первых, можно подключить камеру к компьютеру по USB или последовательному порту.

Или подключить карту памяти к специальной читалке, которые теперь продаются в огромных количествах, разных форм и цветов. Например, такие:

Что выбрать?

Большая цифровая камера Olympus E-10

Миниатюрные камеры

С точки зрения качества съемки, то сегодня размер не имеет большого влияния. Даже самые маленькие камеры имеют ПЗС (прибор, который фиксирует изображение) с большим разрешением. Единственное ограничение маленьких камер – размер объектива. Однако, в большинстве случаев, небольшие объективы полностью обеспечивают потребности большинства пользователей.

Говоря о тыльной стороне камеры, мы должны подробнее остановиться на нескольких важных элементах.

Видоискатель

В современных цифровых камерах используется оптический и (или) электронный видоискатель.

Некоторые камеры имеют возможность повернуть LCD экран, что обеспечивает дополнительное удобство съемки.

Органы управления

Обратите внимание на идентичную интуитивную маркировку кнопок на всех, представленных выше, камерах.

Нижняя сторона

В некоторых моделях здесь же располагается отсек для батареек.

Батарейки

Носители информации

Особенности настройки цифровой камеры

Баланс белого

Разрешение

Что делать с полученными снимками?

Заключение

В этой статье мы попробовали, на примере различных цифровых камер, показать насколько проста работа с подобными устройствами. Отметим, что в отличие от профессиональных пленочных камер, профессиональными цифровыми камерами может пользоваться даже неподготовленный пользователь. Интуитивная система меню, позволит максимально просто настроить основные параметры съемки. Кроме того, некоторые специфические характеристики цифровых камер делают их очень удобными во время отдыха. Вы можете забыть о пленке. Каждый отснятый кадр, может быть просмотрен сразу после съемки, в случае если, Вы стали свидетелями какого-либо интересного события, практически любая цифровая камера позволяет снять короткое видео.

> Как работает цифровая камера

Цифровая камера захватывает свет и фокусирует его через объектив на сенсор, сделанный из кремния. Она состоит из сетки мелких фотоэлементов, которые чувствительны к свету. Каждый фотоэлемент называется пикселем, сокращение от «элемент изображения». Миллионы этих отдельных пикселей находятся в датчике цифровой зеркальной фотокамеры.

Цифровая камера отбирает свет нашего мира, или космического пространства пространственно, тонально и по времени. Пространственная выборка означает, что изображение в камере разбивается прямоугольной сеткой пикселей. Тональная выборка означает, что постоянно меняющиеся тоны яркости в природе разбиты на отдельные дискретные шаги тона. Если есть достаточно выборок, как в пространстве, так и тонально, мы воспринимаем их в качестве верного представления исходной сцены. Время выборки означает, что мы делаем экспозицию заданной длительности.

Наши глаза также воспринимают мир на основе нескольких десятых долей секунды, когда количество света такое же, как в дневное время. В условиях низкой освещенности, экспозиция глаза, или время интегрирования может увеличиться до нескольких секунд. Вот почему мы можем увидеть более подробную информацию с помощью телескопа, если будем смотреть на слабый объект в течение долгого времени.

Глаз является относительно чувствительным детектором. Он может обнаружить один фотон, но эта информация не передается мозгу, потому что она не превышает минимального порога соотношения сигнала к шуму в схеме шумовой фильтрации в зрительной системе. Этот порог обуславливает поступление нескольких фотонов для фиксирования их мозгом. Цифровая камера почти также чувствительна, как глаза, и оба являются гораздо более чувствительными, чем фотопленка, которая требует множество фотонов для обнаружения.

Эти временные выборки с длинными экспозициями, которые действительно делают возможным волшебство цифровой астрофотографии. Истинная мощь цифрового датчика возникает от его способности интегрировать, или собирать, фотоны в течение более длительных периодов времени, чем глаза. Вот почему мы можем записать данные в длинных выдержках, которые невидимы для глаза, даже через большой телескоп.

Каждый светочувствительный элемент на CCD или CMOD чипе состоит из светочувствительной области из кристаллического кремния в фотодиоде, которая поглощает фотоны и высвобождает электроны посредством фотоэффекта. Электроны накапливаются в потенциальной яме в качестве электрического заряда, который накапливается в течение всей экспозиции. Заряд, который генерируется, пропорционален числу фотонов, которые попадают в датчик.

Этот электрический заряд передается и преобразуется в аналоговое напряжение, которое усиливается и затем посылается в аналого-цифровой преобразователь, где оно оцифровывается (превращается в число).

CCD и CMOD датчики работают аналогично друг другу в поглощении фотонов, генерации электронов и их хранении, но отличаются тем, как заряд переносится и где он преобразуется в напряжение. И оба имеют цифровой выход.

Весь файл цифрового изображения это набор чисел, которые представляют значения яркости и местоположения для каждого квадрата в массиве. Эти цифры хранятся в файле, с которым могут работать наши компьютеры.

Не все пиксели чувствительны к свету, только фотодиодные. Процент пикселей, которые является светочувствительными, называется коэффициентом заполнения. Для некоторых датчиков, таких как CMOD, коэффициент заполнения может быть только от 30 до 40 процентов всей площади фотоэлементов. Остальная часть области на CMOD -датчике состоит из электронных схем, таких как усилители и схемы шумоподавления.

Поскольку светочувствительная площадь мала по сравнению с размером пикселей, общая чувствительность чипа снижается. Для увеличения коэффициента заполнения, производители используют микро-линзы, чтобы направить фотоны, которые поражают не чувствительные участки и остаются незамеченными, на фотодиод.

Электроны генерируются тех пор, пока фотоны воздействуют на датчик в течение продолжительности воздействия или интеграции. Они хранятся в потенциальной яме до окончания облучения. Размер ямы называют полной емкостью, и это определяет, сколько электронов может быть собрано, прежде чем яма заполнится и зарегистрирует в полном объеме. В некоторых датчиках после заполнения одной ямы, электроны могут перекинуться на прилегающие ямы, вызывая блюминг, который виден в качестве вертикальных пиков на ярких звездах. Некоторые камеры имеют антиюлюминговые возможности для сокращения или предотвращения этого явления. Большинство DSLR-камер контролируют блюминг очень хорошо, и это не является проблемой для астрофотографии.

Количество электронов, которое может накапливаться в яме, определяет динамический диапазон сенсора и также диапазон яркости от черного до белого, где камера может записывать детали как в слабых, так и в ярких областях сцены. После коррекции шума датчик с большей емкостью обычно имеет больший динамический диапазон. Датчик с низким уровнем шума помогает улучшить динамический диапазон и улучшает детализацию в слабо освещенных местах.

Не каждый фотон, попадающий на детектор, будет зарегистрирован. Количество, которое будет зарегистрировано, определяется квантовой эффективностью датчика. Квантовая эффективность измеряется в процентах. Если датчик имеет квантовую эффективность в 40 процентов, это означает, что четыре из каждых десяти фотонов, которые попадают на датчик, будут зарегистрированы и преобразованы в электроны. Согласно Roger N. Clarke, квантовый КПД в современных цифровых зеркальных камерах составляет от 20 до 50 процентов, в зависимости от длины волны. Топовые модели астрономических CCD-камер могут иметь квантовую эффективность до 80 процентов и более, хотя это относится к изображениям в градациях серого цвета.

Число электронов, собирающихся в яме, пропорционально числу фотонов, которые зарегистрированы. Электроны в яме затем преобразуется в напряжение. Этот заряд является аналоговым сигналом (непрерывного изменения) и, как правило, очень мал, и должен быть усилен, прежде чем он может быть оцифрован. Выходной усилитель выполняет эту функцию, приводя в соответствие диапазон выходного напряжения датчика к диапазону входного напряжения АЦ преобразователя. АЦ преобразователь преобразует эти данные к виду двоичного числа.

Когда АЦ преобразователь оцифровывает динамический диапазон, он разбивает его в пошаговом режиме. Общее количество шагов задается битной глубиной преобразователя. Большинство камер DSLR работают с 12 битами (4096 шагов) тональной глубины.

Выходной сигнал датчика технически называется аналого-цифрового единицей (ADU) или цифровой номер (DN). Число электронов в ADU определяется коэффициентом усиления системы. Усиление 4 означает, что АЦ преобразователь оцифровывает сигнал так, что каждый ADU соответствует 4 электронам.

Класс экспозиции ISO соответствует классу скорости пленки. Это общая оценка чувствительности к свету. Цифровые датчики камеры имеют только одну чувствительность, но позволяют использовать различные настройки ISO путем изменения коэффициента усиления камеры. Когда усиление в два раза, то число электронов в ADU понижается в 2 раза.

При увеличении ISO в цифровой камере, меньше электронов преобразуются в один ADU. Повышение ISO уменьшает динамический диапазон. При ISO 1600 может быть использовано всего около 1/16 от полной емкости потенциальной ямы датчика. Это может быть полезно для астрономических изображений тусклых предметов, электроны от которых не могут быть собраны другим способом, чтобы заполнить потенциальную яму. Камера только преобразует небольшое количество электронов из этих редких фотонов и сопоставляет этот ограниченный динамический диапазон полной битовой глубине, при этом становится возможной большая дифференциации между шагами. Это также дает больше шагов, чтобы работать с этими слабыми данными, когда они растягиваются позже при обработке, чтобы увеличить контраст и видимость.

Для каждого пикселя в датчике, данные яркости, представленные числом от 0 до 4095 для 12-разрядного АЦ конвертера, вместе с координатами местоположения пикселя, хранятся в файле. Эти данные могут временно сохраняются во встроенной буферной памяти камеры, прежде чем записываются в съемной карте памяти камеры.

Этот файл из чисел реконструируется в образ, когда он отображается на мониторе компьютера, или распечатывается.

Это те цифры, которые производятся в процессе оцифровки, с которыми мы можем работать на наших компьютерах. Цифры представлены в виде битов, а представлении «двоичных цифр». Биты используют основание 2 в двоичной системе счисления, где есть только цифры один и ноль, а не на основе 10, где есть цифры от 0 до 9, с чем мы, как правило, работаем. Компьютеры используют двоичные числа, потому что транзисторы, из которых они сделаны, имеют только два состояния включено и выключено, которые представляются цифрами один и ноль соответственно. Все числа могут быть представлены таким образом. Это то, что делает компьютеры настолько мощными при работе с числами, транзисторы это делают очень быстро.

Пространственная выборка

Светочувствительный элемент в матрице камеры соответствуют один к одному с пикселями в цифровом изображении, когда он поступает на выход. Многие люди также называют такие элементы в матрице камеры общим термином "пиксели". Эти элементы расположены в прямоугольном массиве. В Canon 20D, массив 3504 х 2336 пикселей, что в общей сложности 8,2 миллиона пикселей. Эту сетку можно представить как шахматную доску, где каждый квадрат очень мал. Квадраты настолько малы, что, если смотреть с расстояния они заставляют глаз и мозг думать, что изображение является непрерывным. Если вы увеличите любое цифровое изображение до достаточно большого размера, вы сможете увидеть отдельные пиксели. Когда это происходит, мы называем изображение "нечетким".

Цветное изображение на самом деле состоит из трех отдельных каналов, по одному для красного, зеленого и синего цвета. Из-за способа ощущения цвета глазом и мозгом, все цвета радуги могут быть созданы из этих трех основных цветов.

Хотя цифровая камера может записывать 12 бит или 4096 шагов яркости информации, почти все выходные устройства могут отображать только 8 бит или 256 шагов в цветовой канал. Изначальные 12-битные (2 в 12 степени = 4096) входные данные должны быть преобразованы в 8 битные (2 в 8 степени = 256) данные для вывода.

В приведенном выше примере, номинальный пиксель имеет уровень яркости 252 в красном канале, 231 в зеленом канале, и 217 в канале сигнала синего цвета. Яркость каждого цвета может варьироваться от 0 до 255, при 256 общего количества шагов в каждом цветовом канале, когда он отображается на мониторе компьютера, или для вывода на настольном принтере. Ноль означает чистый черный цвет, а 255 указывает чистый белый.

256 цветов каждый из красного, зеленого и синего может показаться не много, но на самом деле это огромное количество, потому что 256 х 256 х 256 - это более 16 миллионов отдельных цветов.

Тональная выборка

Свет и тона в мире изменяются непрерывным образом. После захода Солнца в ясный день небо на западе варьируется от яркого вблизи горизонта до темно-голубого цвета над головой. Эти оттенки синего цвета постоянно меняться. Они плавно переходят от светлого к темному.

Цифровые камеры при измерении света разрывают его непрерывно изменяющиеся сигналы в дискретные шаги, которые могут быть представлены числами (цифры). Они оцифровывают изображение.

64 шага

32 шага

16 шагов

Благодаря способу, который использует наша визуальная система, если мы разделим непрерывные сигналы в достаточном количестве малых дискретных шагов мы можем обмануть глаз, думая, что это непрерывный сигнал, даже если это не так.

В приведенных выше примерах, мы можем увидеть эффект от различного числа тонов, когда мы переходим от черного цвета к белому. Мы можем четко дифференцировать небольшое количество тонов как прерывистость. Но когда число увеличивается, где-то около 128 шагов, они, кажутся непрерывными для нашего восприятия.

Компьютеры и цифры

Поскольку компьютер является очень мощным инструментом при манипулировании с цифрами, мы можем выполнять различные операции над этими цифрами быстро и легко.

Например, контраст определяется как разница в яркости между соседними пикселями. Для контрастности, должна быть разница, так чтобы один пиксель был ярче, а другой пиксель был темнее. Мы можем очень легко увеличить контрастность, просто добавив количество шагов по яркости для яркого пикселя и вычитания числа шагов из значения яркости темного пикселя.

Цвет в изображении представлен значением яркости пикселя в каждом из трех цветовых каналов - красным, зеленом и синем - которые составляют информацию о цвете. Мы можем так же легко изменить цвет пикселя, или группу пикселей, просто изменив число.

Мы можем выполнять другие трюки, такие как увеличение кажущейся резкости изображения за счет увеличения контрастности краевых границ объектов на изображении с помощью процесса, называемого нерезким маскированием.

Представление изображение в виде числа позволяет нам всецело управлять им. И, поскольку изображение является набором чисел, оно может быть дублировано любое количество раз без потери качества.

Линейные или нелинейные данные

Реакция записи цифрового датчика пропорциональна числу фотонов, которые попадают в него. Реакция является линейной. В отличие от фотопленки, цифровые датчики увеличивают записанный сигнал в два раза, когда в два раза увеличивается число фотонов попавших на датчик. Цифровые датчики также являются взаимозаместимыми, как и большинство фотопленок.

Данные, полученные с помощью датчика CMOS в цифровой зеркальной фотокамере и записанные в сыром файле, являются линейными. Линейные данные, как правило, выглядят очень темными по сравнению с нормальным фотографиями (см. рисунок ниже).

Линейная кривая

Человеческое визуальное восприятие яркости лучше описывается логарифмической кривой, чем линейной кривой. Другие человеческие чувства, такие как слух, и даже вкус, также логарифмические. Это означает, что мы лучше различаем разницу на нижнем конце шкалы восприятия, чем мы на высоком конце. Например, мы можем очень легко отличить по весу один фунт и два фунта, когда мы их поднимем. Но у нас возникают трудности при попытке отличить вес в 100 фунтов и 101 фунтов. Тем не менее, разница же, один фунт.

Логарифмическая кривая

Нормальные фотографии на пленке также записаны в нелинейной манере, которая похожа на способ человеческого восприятия. Вот почему мы можем держать слайд к свету, и это выглядит как разумное представления исходной сцены без каких-либо дополнительных модификаций.

Из-за того, что человеческая визуальная система восприятия не работает в линейном порядке, нелинейный закон должен быть применен при "растяжке" линейных данных из цифровой зеркальной фотокамеры, чтобы тональность фотографий лучше соответствовала нашему визуальному восприятию. Эти нелинейные поправки делаются с помощью программного обеспечения внутри камеры при записи изображения в файл в формате JPEG. Если сырой файл сохраняется в камере, эти нелинейные корректировки делаются в программном обеспечении позже, когда данные открыты в программе обработки изображений.

В примерах изображений, показанных выше, снимок экрана диалога Curves в Photoshop был включен в изображении, чтобы мы могли увидеть сравнение между линейными данными и теми же данными с нелинейной корректировкой. Кривая в темном изображении является линейной, то есть прямая линия. Кривая в светлом изображении показана при растяжке, которая должна быть применена к данным, чтобы сделать их ближе к нашему зрительному восприятию.

Кривая представляет входные и выходные значения яркости пикселей в изображении. Черные в левом нижнем углу, а белые в правом верхнем углу. Серые тона между ними. Когда линия прямая, входной сигнал, который проходит горизонтально вдоль дна, соответствует выходному сигналу, который проходит вертикально вдоль левой стороны.

На вставке показано, что когда прямую тянут вверх, так что ее наклон увеличивается, контрастность этой части кривой и соответствующих тонов в изображении увеличивается. В изображенном выше примере видно, что тон в указанной точке создается намного легче. Все тона в изображении ниже этой точки на кривой, и соответствующих тонов в изображении, растягиваются друг от друга и их контраст увеличился.

Вот почему важно работать с высоко битной глубиной при работе с необработанными изображениями. Из-за сильного натяжения и увеличения контраста, которые необходимы, тоны растягивают. Если у нас есть много тонов и глубина высокого тона позволяет, то их можно гладко перераспределять. Если у нас мало тонов для работы, мы рискуем получить постеризацию и полосы при растяжке данных.