Цифровые фотоаппараты

Введение

 

Интенсивное развитие телевидения  в 50-х годах XX века послужило толчком  для изобретения какого-либо носителя для записи на него изображений. В 1951 году была осуществлена запись электрических  импульсов на магнитную ленту, а  в 1960 году в лабораториях NASA была воплощена в жизнь схема зашифровки изображения на компьютере. С начала 80-х годов технология цифровой фотосъемки стала развиваться, но на рынке первые цифровые фотоаппараты появились только в 1993 году. На сегодняшний день рынок цифровой фототехники переполнен, а качество снимков любительскими камерами практически не уступает снимкам профессионалов.

 

Самые первые видеокамеры  были аналоговыми, а качество изображения  заметно хуже того, что можно было увидеть на экране телевизора. Несмотря на не очень качественное изображение, в конце 80-х и в начале 90-х годов видеокамеры приобретают популярность. Все большее количество людей покупает их, радуясь возможности увидеть на видео себя и своих друзей. Продажа видеокамер достигает своего пика в начале 90-х годов с появлением на рынке миниатюрных камер, имеющих большие технические возможности и более доступные цены.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава I. Цифровые фотоаппараты

 

1.1 История  создания фотоаппарата

 

 

В декабре 1975 года, инженер  компании Kodak Стиви Сэссон изобрел нечто, что спустя несколько месяцев перевернуло все представления о фотографии - первый в мире цифровой фотоаппарат. Камера была размером с тостер и умела делать черно-белые снимки с разрешением 100x100 пикселей. Сегодня бы сказали, что камера имела разрешение в 0,01 мегапикселя. Снимки записывались на магнитофонную кассету. На запись одного снимка уходило 23 секунды. Для просмотра снимков использовалась специальная ТВ-приставка.

 

Большинство из нас воспринимают цифровой фотоаппарат как нечто само собой разумеющееся. А пятнадцать лет назад такое устройство мог позволить себе только очень состоятельный человек, и было оно скорее признаком роскоши, чем технической необходимостью. Владельцам первых цифровых фотоаппаратов приходилось нелегко. Нужно было носить с собой пятикилограммовые рюкзаки с аккумуляторами и жестким диском. С тех пор фотокамеры значительно уменьшились в размерах и стали куда более удобными такими, какими их привыкли видеть.

 

Со времен появления  фотоаппарата до выхода в свет его цифрового наследника прошло почти сто лет именно столько времени потребовалось, чтобы найти способ записи изображений на цифровой носитель. Матрицы фотокамер в том виде, который используется сегодня, появились в конце шестидесятых годов. Изобретенный Вильямом Бойлем и Джорджем Смитом прибор с зарядовой связью стал первым шагом к современной технике.

 

В 1981 году компания Sony выпустила  камеру MAVICA, но первой настоящей цифровой камерой по праву считается Dycam Model 1, известная также под именем Logitech FotoMan FM-1. Отснятые кадры MAVIKA записывала на обычные 3,5-дюймовые дискеты, которые тогда считались едва ли не последним достижением мира техники. Сейчас же найти компьютер, который бы их поддерживал, очень непросто. Впечатляли первые фотокамеры тогдашнюю публику не только своими возможностями, но и ценой. Dycam Model 1 стоила около тысячи долларов. По современным меркам это вполне вменяемая стоимость для качественного фотоаппарата, а вот возможности у той модели были далеко не современные: матрица с разрешением 376х240 пикселов, 256 градаций серого и один мегабайт встроенной памяти, а также простенький объектив с фиксированным фокусным расстоянием.

 

В середине 80-х (1984-1986 года) по примеру Sony, компании Canon, Nikon, Asahi также  начали выпуск электронных фотокамер. Камеры были аналоговыми, стоили очень дорого и имели разрешение 0,3-0,5 мегапикселей.

 

В итоге, несмотря на то, что первая камера появилась в  начале 80-х, началом массового производства цифровых устройств принято считать  первую половину 90-х. Однако эти фотоаппараты были черно-белыми и не давали тех возможностей, которые требуются для создания качественных фотоснимков. Основная проблема заключалась в том, что никто не знал, с какого конца приступить к разработке цифровой камеры, наработки, полученные за время создания аналоговых фотоаппаратов, явно не подходили для их цифровых собратьев. Все попытки сделать устройство, которое бы наследовало опыт традиционной пленочной техники, заканчивались провалом: например, созданная в 1991 году путем механического копирования пленочного фотоаппарата Kodak DCS-100 стоила около 25 тысяч долларов.

 

1.2 Характеристика  цифрового фотоаппарата

 

Цифровые фотоаппараты все быстрее вытесняют аналоговые, делающие фотографии при помощи фотопленки. Во-первых, цифровой фотоаппарат гораздо удобнее аналогового, за счет того, что больше не нужно покупать для него фотопленку и относить её на проявку. К тому же, фотографию сделанную цифровым фотоаппаратом, можно сразу посмотреть на дисплее и быть уверенным в результате. Что получилось на пленке, можно узнать, только проявив её. Когда цифровые фотоаппараты только появлялись на рынке, цена на них была заоблачной, при этом по качеству фотографий они значительно уступали аналоговым. Но за последние несколько лет ситуация изменилась коренным образом. Профессиональные фотографы начали постепенно переходить на цифровые фотоаппараты, соглашаясь с тем, что цифровой фотоаппарат гораздо удобнее и не уступает по качеству аналоговому. Да и цена на цифровую фототехнику стала гораздо более приземленной. Так чем же цифровой фотоаппарат отличается от аналогового (пленочного)? Одна из основных деталей фотоаппарата - это светочувствительный элемент. Если в пленочном фотоаппарате это непосредственно пленка, то в цифровом фотоаппарате - это ПЗС матрица. Еще один элемент, который присущ и пленочному и цифровому аппарату - это объектив (оптика). Стоит учитывать, что оптическая часть фотоаппарата не менее, а может и более, важна, чем матрица. Так же, цифровой фотоаппарат имеет электронную часть, которая обрабатывает полученный матрицей световой поток и, преобразуя его в готовое изображение, сохраняет его в памяти фотоаппарата или на карте памяти. Карта памяти - сменная часть фотоаппарата, на которой и будут храниться сделанные фотографии. Рассмотрим эти части фотоаппарата отдельно.

 

1.2.1. Матрица

 

Матрица имеет несколько  характеристик, которые важно знать  при выборе фотокамеры. Матрица состоит  из светочувствительных элементов - пикселов. Очень большое заблуждение, которое распространяется благодаря рекламным компаниям фирм производителей, что количество пикселов влияет на качество фотографии. На самом деле в гораздо большей степени это влияет на размер качественного бумажного отпечатка. Например, имея фотоаппарат с разрешением матрицы 3 Мегапикселя, можно получить качественный отпечаток на бумаге размером не более 13-18 см. Если же фотокамера с разрешением матрицы 4 Мегапикселя, то можно получить качественный отпечаток до формата 20*30 (А4). В Интернете можно встретить массу таблиц, в которых показано с каким разрешением матрицы - какого размера можно получить фотографию. Гораздо более важный параметр матрицы - это её реальный (физический) размер. Можно легко заметить, что разрешение матрицы не сильно сказывается на цене цифрового фотоаппарата, в то время как при увеличении физического размера матрицы, цена начинает увеличиваться в геометрической прогрессии.

 

Физический размер матрицы  сказывается на количестве шумов  на фотографии. Когда в фотокамере фирма-производитель увеличивает  разрешение (количество мегапикселов) матрицы при этом, оставляя физический размер матрицы такой же, увеличивается количество шумов. Следовательно, камера, имеющая 7 мегапикселов и размер матрицы 1/2,5 дюйма, будет иметь гораздо больше шумов, чем камера с разрешением 5 мегапикселов и таким же физическим размером матрицы.

 

1.2.2 Оптика

 

Вторая очень важная часть - оптика, которая имеет различные  характеристики важные для потребителей. Если на объективе написано «3х optical zoom 7.4-22.2 mm 1:2.8-4.7», то это означает, что  фотоаппарат (объектив) имеет: трехкратное оптическое приближение (трансфокатор) - при съемке можно, не сходя с места приблизиться к объекту съемки, сделать фотографию крупным планом. Чем больше оптическое приближение, тем больше можно укрупнить объект съемки. Почти любой цифровой фотоаппарат имеет помимо оптического приближения, цифровое. Но следует учитывать, что цифровое приближение работает с очень значительной потерей качества, при оптическом же приближении качество не страдает. Такое обозначение кратности создано для удобства производителем, в принципе не следует считать эту цифру равной кратности зума бинокля. Далее идут цифры, показывающие минимальное и максимальное фокусное расстояние объектива в миллиметрах (7.4-22.2 mm). Обычно любительские цифровые фотоаппараты делают с универсальным объективом, который подходит и для макросъемки, и для портретной, и для панорамной. И потому, при выборе любительского цифрового фотоаппарата важнее знать какое приближение имеет объектив и что такое фокусное расстояние объектива. Чем меньше первая цифра, тем больше будет у объектива угол обзора при минимальном зуме. Когда нужно будет снимать вечеринку в комнате, в которой, нет возможности отойти достаточно далеко, это будет играть решающую роль (не придется говорить: «встаньте ближе друг к другу!»). Что касается второго числа (7.4-22.2 mm), оно показывает непосредственно насколько можно укрупнить объект, то есть максимальный зум. Последние цифры (1:2,8-4,7) обозначают светосилу объектива, при минимальном зуме минимальная диафрагма будет 2.8, а при максимальном 3х кратном зуме минимальная диафрагма будет составлять 4.7. Чем больше светосила, тем меньше цифра. Объектив с диафрагмой 2.0 будет более светосильным, чем с диафрагмой 2.8. При увеличении зума, светосила падает и потому, в данном случае, она составляет уже 4.7. Соответственно, при выборе цифрового фотоаппарата с большим оптическим зумом, нужно обратить внимание, какая светосила у него будет при максимальном зуме. У одного цифрового фотоаппарата с двенадцатикратным зумом диафрагма 1:2,8-3,7, у второго - 1:2,8-4,5, соответственно первый объектив будет более светосильным на максимальном зуме, а при минимальном зуме они по светосиле будут одинаковыми.

 

1.2.3 Память цифрового  фотоаппарата 

 

Фотографии, которые делает цифровой фотоаппарат, сохраняются на карте памяти. Обычно в комплект цифрового фотоаппарата производитель включает карту памяти совсем небольшого объема. Такой карты практически хватает, что бы сделать от 5 до 15 фотографий в зависимости от разрешения матрицы (чем большее число мегапикселей имеет матрица фотоаппарата, тем больший объем имеет фотография на карте памяти). Второй вариант: фотоаппарат не имеет в комплекте карты памяти, но имеет свою встроенную память, правда так же совсем не большого объема. И в первом и во втором случае стоит сразу подумать о приобретении дополнительной карты памяти. Отдельно карты памяти продаются различного объема, разных типов и разных производителей. Но не любая карта памяти подойдет для выбранного цифрового фотоаппарата. Каждый производитель использует в своих фотоаппаратах различный формат карт. Бывают карты следующих форматов:

 

· CF - CompactFlash (обычно используются в  полупрофессиональных и профессиональных зеркальных фотоаппаратах);

 

· SD - SecureDigital(используется в фотоаппаратах фирм Canon, Panasonic, Pentax, Konica-Minolta, Casio, Nikon, и др.);

 

· MS - MemoryStick (используется в фотокамерах  фирмы Sony);

 

· XD - используется в фотокамерах  фирмы Olympus, Fuji и др.

 

Совершенно не имеет значения, какие  карты памяти использует фотоаппарат. Хотя карты памяти несколько отличаются по цене: CF - самые не дорогие, несколько дороже SD, и примерно в полтора раза дороже MS и XD. Что бы было проще определиться с тем, какого объема выбрать карту памяти ниже приведена таблица, которая покажет какое количество фотографий поместиться на ту или иную карту памяти при различном разрешении.

 

Таблица 1. Соотношение емкости  и разрешения

 

Емкость разрешение   128 Mb    256 Mb     512 Mb 1 Gb   2Gb 

 

7 Mpx     34  67  137   279    573 

 

6 Mpx    42  77  157   322    660 

 

5 Mpx    51  92  188    384    789 

 

4 Mpx    66  120  245    501    1028 

 

3 Mpx    82  148  302     617     1266 

 

2 Mpx    133  238  484      988   2025 

 

VGA     790  1428  2904    5928   12154 

 

 

 

В таблице указано  приблизительное количество фотоснимков при условии работы фотоаппарата в режиме полного автомата и выбранном максимальном качеством фотосъемки, величины могут отличаться в зависимости от условий съемки.

 

Карты так же могут  быть разных производителей. Например, карты памяти Memory Stick (MS) для цифровых фотоаппаратов Sony можно увидеть как изготовленные самой фирмой Sony так и сторонних производителей, которые специализируются именно на производстве памяти, например, Transcend или Kingston, как правило, стоят они несколько дешевле произведенных фирмой Sony. В независимости от всего выше перечисленного, фотоаппараты можно условно поделить на: компактные, которые можно запросто положить в карман рубашки и носить с собой постоянно; «ультразум», которые имеют огромный для любительского фотоаппарата зум, но отличающиеся далеко не маленькими размерами и зеркальные фотокамеры - профессиональные и полупрофессиональные аппараты со сменной оптической частью, возможностью установки дополнительной вспышки и имеющие большой спектр настроек и функциональных возможностей.

 

1.2.4 Другие  характеристики

 

Между собой непрофессиональные фотокамеры отличаются, например наличием творческих режимов съемки. Так большинство  компактных цифровых фотокамер уже  оптимально настроены на различные виды съемки и не имеют ручных режимов, таких как настройка диафрагмы, выдержки или экспозиции, в таких моделях их полностью заменяют предустановки, например: портретная, панорамная, ночная или другие. Любительские цифровые фотоаппараты также могут отличаться различными дисплеями. Дисплеи могут иметь разный размер - 2, 2.5, 3.0 дюйма, - могут иметь возможность их поворота для удобства съемки, и иметь разное разрешение (чем оно больше, тем более четкую и детализированную картинку на нем видим). Качество дисплея будет влиять на удобство, но следует помнить, что его размер будет коренным образом влиять на цену фотоаппарата. Чем больше и ярче дисплей, тем более он энергоемкий. Большой дисплей будет очень быстро сажать аккумулятор. Обычно у цифрового фотоаппарата предусмотрена возможность отключения дисплея и съемка через видоискатель. Видоискатели так же могут быть различными - электронные и оптические. Глядя в электронный видоискатель, будем видно то же, что и на дисплее, все параметры можно будет переключать, глядя в видоискатель. В оптическом видоискателе никакая информация не отображается, так как он представляет собой линзу, находящуюся над объективом, как и в обычной пленочной мыльнице. Кроме того, цифровые фотоаппараты имеют различные элементы питания - это может быть свой аккумулятор, пальчиковые аккумуляторы или пальчиковые батарейки, которые добавляют некоторое удобство в обращении. Например, если разрядился аккумулятор, можно заменить его простыми батарейками и продолжить съемку. Единственный минус таких аккумуляторов - это их размер (они сильно увеличивают размер фотоаппарата), поэтому практически во всех ультракомпактных моделях производитель использует свой оригинальный аккумулятор.

 

Современные цифровые фотоаппараты часто снабжают стабилизатором, предотвращающим дрожание рук. Эта функция крайне важна для фотоаппаратов с большим зумом.

 

Когда используется пленочный  фотоаппарат, то пленку выбирают в зависимости  от освещения, при котором будет  проходить съемка. Пленки могут быть 100, 200, 400 и более единиц. Этот параметр (ISO) есть и у цифрового фотоаппарата, он крайне важен. Отличительной особенностью цифрового фотоаппарата от пленочного, является возможность изменять светочувствительность (ISO). У самых простых фотоаппаратов этот параметр меняется автоматически, на других вы можете выставить его вручную. Итак, для того чтобы сделать снимок, нужно всего лишь, совершить одно действие - нажать кнопку. Но в самом фотоаппарате происходит несколько больше действий. При нажатии кнопки, в фотоаппарате открываются шторки, пропуская свет через объектив на матрицу, и закрываются, когда матрица получит достаточный световой поток. Время, в которое открыты шторки, называется - выдержка. В это время фотоаппарат должен быть неподвижен, иначе кадр получается смазанным, при дневном солнечном свете выдержка может составлять всего 1/500 долю секунды, удержать фотоаппарат неподвижно такой короткий промежуток времени не представляет труда. Но чем меньше освещенность, тем больше матрице нужно времени, чтобы получить необходимый поток света, например, при ночной съемке выдержка может составить от одной до 30 секунд, понятно, что при такой длинной выдержке удержать фотоаппарат не представляется возможным, для таких целей, как правило, используется штатив. Но как же на выдержку влияет параметр ISO? Изменяя этот параметр, выбирается, насколько матрица будет чувствительна к свету. Сменив ISO со 100 на 400 , при ночной съемке выдержка изменится с 5 секунд, к примеру, до 1 секунды, и так далее. Так почему не выставить светочувствительность ISO на максимум и не забыть о ней? Потому, что с увеличением светочувствительности ухудшается изображение - увеличивается количество шумов в геометрической прогрессии, этот параметр тесно связан с физическим размером матрицы. Чем матрица меньше по своему физическому размеру, тем больше шумов возникает при увеличении ISO. Современные цифровые фотоаппараты имеют возможность установки ISO 1000 и даже более единиц. Нужно помнить, что если у фотоаппарата небольшая по размеру матрица, качественные снимки, при такой светочувствительности, вряд ли получатся. Стоит стремиться устанавливать параметр ISО минимальным, если это позволяет освещение.