Достоинства и проблемы цифровой фотографии

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Содержание

Основные достоинства и проблемы цифровой фотографии, в сравнении с традиционным фотопроцессом с применением фотоплёнки.

Достоинства[править | править исходный текст]

Экологичность[править | править исходный текст]

Экологичность использования цифровой фотографии в сравнении с пленочной, вообще не идет ни в какое сравнение. Массовый отказ от использования технологий загрязнявших экологию это один из главных плюсов цифровой фотографии в долгосрочной перспективе (для всего человечества).

Быстрая наработка фотографического опыта.[править | править исходный текст]

Если рассматривать все составляющие о которых идет речь ниже в этой статье то все они сводяться к тому что с появлением и качественным развитием доступной по цене цифровой фототехники снимать стало легко, дешево. По сути с меньшими затратами труда можно получать высокие результаты. Все это будет способствовать массовому увлечению людей творческой фотографией, более быстрому приобретению опыта, а также и открытию новых имен в мире фотоискусства. Технические составляющие мастерства в целом будут заметно упрощены и сами акценты уже сильно смещены в сторону овладения светом, цветом, стилем, и т.п.

Полученное изображение можно увидеть значительно быстрее, чем при традиционном фотопроцессе. Как правило, камеры позволяют просмотреть изображение на встроенном ЖК-экране или присоединённом мониторе сразу после съёмки (а в некоторых до съёмки). Быстрое получение результатов способствует раннему выявлению неустранимых ошибок. Что удобно как начинающим, так и любителям/профессионалам.

Инновации[править | править исходный текст]

Современные цифровые фотоаппараты это по сути многофункциональные устройства далеко ушедшие от своих пленочных аналогов. Уже давно камеры позволяют редактировать фотографии на лету, применяя к ним различные эффекты, или выводя их на печать прямо на принтер. Уже существует модель фотоаппарата со встроенным планшетным компьютером (Samsung Galaxy NX) с сенсорным экраном на базе ОС Android. Есть фотоаппараты со встроенными GPS навигаторами что может быть актуально для репортеров или туристов. Данные с GPS также могут записываться в метаданные EXIF как и значения фокусных расстояний, выдержек, диафрагм, к фотографиям могут прилагаться и звуковые и видеозаметки (ранее нечто подобное было доступно только в топовых пленочных камерах класса Nikon F6). Появляются камеры позволяющие снимать не просто видео высокой четкости 1080p но и позволяющие делать это параллельно с фотосъемкой делая снимки на полном разрешении в 16Мп. (Nikon 1V 2) и без просаживания по частоте кадров (fps). На некоторые фотоаппараты уже были сняты полнометражные художественные фильмы в HD, и даже как минимум один сериал (Доктор Хаус). Уже была реализована поддержка видео формата 4к (см. 4K (разрешение) и Ultra HD). Постепенно она будет видимо становиться все более массовой.

Мониторы класса LiveView по сути вытеснили разного рода сменные видоискатели хотя все еще конкурируют с оптическими видоискателями зеркальных камер. Хотя основное преимущество последних в экономии батарей, поскольку по качеству некоторые образцы уже даже предпочтительнее. Поскольку не только дают хорошее, адекватное изображение с возможностями просмотра эффектов в реальном времени (Olympus OM-D E-M1) но и важную информацию в наложении (OSD).

Готовность для применения на компьютере[править | править исходный текст]

Цифровая фотография является самым быстрым и дешёвым способом получения изображений для последующего использования на компьютере — в веб-дизайне, загрузке изображений (фотографий людей и объектов) в базы данных, создания художественных работ на базе фотографии, измерений и т. п.

Например, при подготовке загранпаспортов современного образца человек фотографируется цифровой камерой. Его фото и распечатывается на паспорте, и заносится в базу данных.

При традиционном фотопроцессе, перед обработкой на компьютере необходима оцифровка изображения, требующая дополнительных средств (то есть оборудования или денег для оцифровки).

Экономичность и простота[править | править исходный текст]

Процесс цифровой съёмки не требует расходных материалов (плёнки) и средств/материалов для фотопроцесса (проявления изображения на плёнке). Поэтому неудачные кадры, если не учитывать трудозатраты, не стоят фотографу ни копейки. Точнее, стоят очень мало, так как цифровые носители, в основном, являются многоразовыми с большим ресурсом перезаписи.

Более того, весь процесс от съёмки до получения отпечатков (или превью) может быть проделан, не выходя из дома или студии, и всего лишь требует наличия компьютера и/или фотопринтера. Возможности и качество отпечатков (по сравнению с обработкой в лаборатории), в этом случае, будет зависеть только от возможностей техники и умения оператора.

Всё большее распространение получают студии моментальной фотографии, состоящие из цифрового фотоаппарата, компьютера и цифровой фотолаборатории. Фотографии, сделанные в такой студии, лучше и по качеству изображения, и по долговечности, чем традиционное моментальное фото типа Polaroid.

Некоторые камеры и принтеры позволяют получать отпечатки без компьютера (камеры и принтеры с возможностью прямого подключения или принтеры, печатающие с карт памяти), но этот вариант, как правило, исключает или уменьшает возможности коррекции снимка и имеет другие ограничения.

Гибкое управление параметрами съёмки[править | править исходный текст]

Цифровая съёмка позволяет гибко управлять некоторыми параметрами, которые, в традиционном фотопроцессе, жёстко привязаны к фотоматериалу плёнки — светочувствительностью и цветовым балансом (также, называемым балансом белого).

Эквивалентная чувствительность (в единицах ISO по аналогии с фотоматериалами) вычисляется камерой автоматически, применительно к снимаемой сцене, а в большинстве камер может быть выставлена и вручную.

В традиционном фотопроцессе используют два вида плёнки разного цветового баланса (для дневного света и электрического освещения), и корректирующие светофильтры.

Цифровая камера может изменять цветовой баланс очень гибко — его можно выбрать согласно освещению, позволить камере определить автоматически или точно настроить по серому образцу. Цветовой баланс, также, можно изменить после съемки, с помощью программы обработки изображения, формат RAW позволяет это сделать без потерь глубины цвета.

Широкие возможности послесъемочной обработки[править | править исходный текст]

В отличие от традиционного фотопроцесса, в цифровой фотографии существуют очень широкие возможности коррекции и внесения дополнительных эффектов уже после съёмки.

Вы можете поворачивать, кадрировать, монтировать, изменять параметры изображения (целиком или на отдельном участке), производить ручную или автоматическую коррекцию дефектов несравненно проще и качественней, чем при съёмке на плёнку.

Преимущества цифрового представления[править | править исходный текст]

Так как оригинал изображения при цифровой съёмке является массивом чисел, то хранение, копирование, передача на произвольное расстояние не изменяет его — любая копия является идентичной оригиналу. Во всяком случае, недостоверность данных можно довольно просто установить, и сделать повторную копию/передачу всего массива или его фрагмента (или его восстановление по избыточной информации). Копия же с плёнки, в особенности при последовательном копировании, будет отличаться от оригинала.

Разумеется, цифровой носитель может выйти из строя, но информация, при её правильном хранении (с достаточной избыточностью и периодической заменой носителей) может быть сохранена неизменной произвольный период времени.

Компактность[править | править исходный текст]

Большинство цифровых камер компактнее плёночных «собратьев», т. к. в их конструкции нет необходимости выделять место для плёнки и механики фильмового канала.

Возможность миниатюризации элементов цифровых камер позволяет производить ультракомпактные варианты камер и камеры встроенные во всевозможные устройства, изначально не предназначенные для фотографирования — мобильные телефоны, карманные компьютеры, плееры и т. п.

Разумеется, уменьшенные геометрические размеры встроенных камер (в особенности, размеры оптики), вносят в снимки свои особенности:

  • высокую глубину резкости (ГРИП) (встраиваемые варианты, как правило, вообще, не имеют механизмов фокусировки)
  • невысокое оптическое разрешение («мягкость») снимков.
  • бо́льшее количество шума — сенсор маленького размера обладает меньшей чувствительностью и сигнал с него нуждается в дополнительном усилении, которое, кроме сигнала, повышает и шумовой фон.

Количество кадров[править | править исходный текст]

Цифровые камеры, как правило, позволяют делать бо́льшее количество кадров, чем плёночные, потому что (если не учитывать ёмкости аккумуляторов) ограничены только ёмкостью цифровых носителей, а последние отличаются более широким ассортиментом, нежели фотоплёнка. Правда, фактическое количество фотографий, которое можно записать на носитель, зависит от характеристик камеры (разрешения изображения) и формата записи.

Кроме этого, при цифровой съёмке при желании/необходимости количество снимков можно увеличить за счёт снижения параметров изображения — разрешения, формата записи и/или качества изображения.

  • Разрешение обычно можно уменьшить в 2-4 раза или привести к одному из стандартных разрешений — экранных (например 640×480, 1600×1200 и т. п.) или принятых в цифровой фотографии (1280×960, 2048×1536, 2560×1920, 3584×2688 и т. п.).
  • Форматы записи отличаются количеством сохраняемой информации, видом сжатия и т. п.
  • Под качеством принято понимать степень сжатия с потерей информации (как правило, при сохранении в формате JPEG) — при более сильном сжатии изображение теряет в оттенках и мелких деталях, но занимает меньше места.

При наличии времени также можно удалять с носителя неудачные кадры, освобождая место для новых, сгружать кадры на компьютер или на карманные устройства хранения больших объемов информации.

Разумеется, также можно использовать несколько носителей, но эта возможность доступна и для плёночных камер.

Проблемы[править | править исходный текст]

Разрешение изображения[править | править исходный текст]

При цифровой съёмке изображение представляется дискретным массивом точек (пикселей). Детали изображения размером меньше одного пикселя не сохраняются. Разрешение получаемого изображения (число или размеры матрицы пикселей) определяется базовым разрешением сенсора камеры, а также её текущими настройками.

Более высокое разрешение позволяет сохранить больше деталей изображения, но приводит к увеличению размеров цифрового образа, требующего от камеры и компьютера более высокой производительности и носителей бо́льшего объема.

Вместе с тем фотоплёнка также имеет свою дискретность. Изображение на плёнке образовано чёрными или пигментными доменами («зерном») разного размера, осаждёнными во время фотопроцесса.

Исходя из среднего размера зерна фотоплёнки, аналогичным разрешением для цифрового изображения принято считать разрешение 12-16 мегапикселей на кадр. Такое или большее разрешение имеют современные зеркальные камеры.

Однако, реальное разрешение получаемого изображения (то есть степень различимости деталей), кроме пиксельного разрешения сенсора зависит от оптического разрешения объектива и устройства сенсора.

Уже разрешение 5,25 Мп (2560×1920) достаточно для качественных (с разрешением на бумаге 10 линий на миллиметр) фотографий размером 256×192мм=25,6×19,2 см. По старой шкале размера фотобумаги — это 18×24 см

Оптическое разрешение объектива[править | править исходный текст]

Разрешение изображения не может быть выше разрешающей силы объектива. Оптическое разрешение, достаточное для получения четкого изображения с разрешением 12-16 мегапикселей, может обеспечить только большой по размеру кадр (24 на 36 мм) Матрицы же большинства компактных камер гораздо меньше по размеру чем кадр пленки малого формата (тип 135). В итоге при том же разрешении объектива в линиях на мм матрицы обеспечивают меньшие разрешения чисто из-за малых площадей формирующих изображение. Как правило разрешающая способность матриц гораздо выше чем разрешающая способность объектива. От съемки на малую матрицу с высоким разрешением изображение становиться только более гладким при увеличении (как при интерполяции) но новых деталей при этом больше не содержиться так как их не способна нарисовать оптика. В теории чем больше площадь снимающей матрицы тем выше реальная детализирующая способность фотоаппарата.

В зеркальных камерах цифровых и пленочных часто применяются одни и те же объективы, но модели с неполноформатными сенсорами фиксируют только часть кадра (так называемый "кроп"), и следовательно при том же разрешении фактическая детализация кропнутых камер будет ниже чисто из-за меньшей площади фотоприемника, каждый квадратный мм которого может нести к примеру до 80 линий на мм.

Хотя сегодня выпускается достаточно камер с матрицами эквивалентными малому формату (пленка тип 135) а разного рода "микроформаты" с теми же оптическими проблемами существовали уже и в истории компактной пленочной фототехники.

Влияние устройства сенсора[править | править исходный текст]

Разрешение изображения, также, может ограничить устройство сенсора. (см. раздел Устройство цветного сенсора и его недостатки).

Цифровой шум[править | править исходный текст]

На левой части изображения приведён фрагмент фотографии снятой при неблагоприятных условиях (длинная выдержка, высокая чувствительность ISO), шум хорошо заметен. На правой части изображения — фрагмент фотографии снятой при благоприятных условиях. Шум практически незаметен

Цифровые фотографии, в той или иной степени, содержат цифровой шум. Количество шума зависит от технологических особенностей сенсора (линейного размера пикселя, применяемой технологии CCD/CMOS, и др.).

Шум в большей степени проявляется в тенях изображения. Он возрастает с повышением светочувствительности ISO в камере, а также, с увеличением времени экспозиции.

Цифровой шум в чём-то эквивалентен зернистости изображения на фотоплёнке которая повышается с увеличением чувствительности плёнки, или от способа обработки или от ошибок в экспозиции. Однако, зернистость и цифровой шум заметно различаются по внешнему виду. Если в пленочном зерне может быть некоторое благородство и красота и ретикуляция служила одним из творческих приемов в арсенале фотографов, то наличие цифрового шума на изображении как-то сложно ассоциировать с высокой эстетикой.

свойство зернистость цифровой шум
Является … … ограничением разрешения плёнки, отдельное зерно повторяет форму и размер светочувствительного кристалла эмульсии … шумовыми отклонениями, привнесёнными электроникой камеры, шум образуется пикселями (или пятнами 2—3 пикселя, при интерполяции цветовых плоскостей) одинакового размера.
Проявляется … … нелинейной яркостной и, в меньшей степени, цветовой текстурой, неровными линиями резких переходов яркости и цвета … шумовой текстурой из девиаций яркости и цвета по всему снимку, снижающей различимость деталей, создающих неоднородности на однотонных участках
В целом запечатлевает … … точные яркости и цвета, отклонения несут позиционный характер … яркости и цвета со статистическим отклонением к серому цвету, хроматические девианты имеют цвета, несвойственные объекту съемки (что раздражает восприятие снимка), отклонения несут амплитудный характер
С повышением чувствительности … … увеличивается максимальный размер зерна … увеличивается уровень шума (степень девиаций)
С повышением экспозиции … … не изменяется … увеличивается уровень шума (степень девиаций)
На белых участках … … практически не проявляется … проявляется слабо
На чёрных участках… … практически не проявляется … проявляется наиболее сильно

В отличие от цифрового шума, изменяющегося от камеры к камере, степень зернистости плёнки не зависит от применяемой камеры — самый дорогой профессиональный аппарат и дешёвая компактная камера на одной и той же плёнке дадут изображение с одинаковой зернистостью.

Цифровой шум начинает подавляться ещё при считывании с сенсора (вычитанием «нулевого» уровня каждого пикселя из считанного потенциала), продолжается при обработке изображения камерой (или конвертером RAW-файла). При необходимости шум также может быть дополнительно подавлен в программах обработки изображений.

При конвертации RAW-файлов мы работаем с неизменёнными данными с матрицы аппарата и поэтому можем более точно работать с подавлением шумов, так как изображение и шумы на нем не размыты интерполяцией цветовых плоскостей (см. раздел Устройство цветного сенсора и его недостатки).

Муар[править | править исходный текст]

Дефект. Муар при съемке текстуры (мира контраста)

При цифровой съемке происходит растрирование изображения. Если в изображении присутствует другой (не обязательно равномерный) растр, при фокусировке дающий частоты близкие к частоте к растра сенсора, может возникнуть муар — биение растров, образующее зоны усиления и ослабления яркости. Они могут сливаться в линии и текстуры, изначально отсутствующие на объекте съемки.

Муар усиливается с приближением частот и уменьшением угла между растрами. Последнее свойство означает, что муар можно уменьшить, снимая сцену под некоторым углом, подобранным опытным путем. Нормальную ориентацию сцены можно вернуть в графическом редакторе (ценой потери краёв, и некоторой потери четкости).

Муар очень ослабляется при расфокусировке — в том числе «смягчающими» светофильтрами (которые применяются в портретной съемке) или оптикой относительно невысокого разрешения, неспособной сфокусировать точку, соизмеримую с линией растра сенсора (то есть, оптика невысокого разрешения или сенсор с пикселями маленького размера).

В сенсорах, представляющих собой прямоугольную матрицу светочувствительных датчиков, имеется как минимум два растра — горизонтальный, который образуют строки пикселей и, перпендикулярный ему, вертикальный. Большинство современных камер используют высокое разрешение сенсора, а также специальные фильтры слегка размывающие изображение, так что возможный муар довольно слаб.

Однако, использование Фильтра Байера, применяемого в большинстве современных цветных фотосенсоров, вносит в муар основную лепту. Для корректного воспроизведения необходимо, чтобы пространственные частоты проэцируемого растра были в два раза ниже растра сенсора, в то время как для каждого отдельного из цветов триады это обычно не выполняется.

Существуют алгоритмы подавления различных типов муара, применяемые в некоторых камерах при съёмке (фильтры низких частот), а также RAW-конвертерами и графическими редакторами.

На некоторых изображениях муар появляется (или усиливается) после уменьшения их размеров, так как уменьшение происходит без учета гамма-коррекции.

Статические дефекты сенсоров[править | править исходный текст]

Отдельные светочувствительные элементы сенсора, в результате производственного брака могут обладать аномальной (пониженной или повышенной) чувствительностью или не работать вообще. В процессе эксплуатации могут появиться новые дефектные элементы.

На нынешнем уровне развития технологии производства сенсоров избежать появления дефектных элементов очень сложно, и сенсоры, содержащие их в малом количестве, не считаются бракованными.

Статически «белые» или элементы с повышенной чувствительностью называют «горячими» пикселями (или хот-пикселями), статически черные — «мертвыми» или «битыми» пикселями.

Дефекты изображения, образовавшиеся в результате аномалий сенсора, обычно устраняются фильтрами шумоподавления.

Также камера может программироваться на особенности своего сенсора так, чтобы аномальные элементы игнорировались при считывании, а их значения определялись интерполяцией. Такое программирование, римэпинг, (англ. remaping — повторное картирование) проводят в процессе контроля качества, при появлении новых дефектных элементов римэпинг можно повторить (самостоятельно или в сервисном центре).

Загрязнение матрицы[править | править исходный текст]

Смена объективов на зеркальном аппарате приводит к попаданию пылинок. На плёночном аппарате каждая такая пылинка может испортить максимум один кадр. Основательно прилипшая пылинка на матрице будет «прилипшей» ко всем снятым после этого кадрах. Поэтому возникает задача чистить матрицу от пыли или защищать её от налипания. Для компактных цифровых камер эта проблема менее актуальна, поскольку в процессе эксплуатации объектив никогда не снимается. Пыль в компактную камеру засасывается через щели при открытии складного объектива или при работе трансфокатора. Увы, очистка сенсора «мыльницы» гораздо более сложная задача, связанная с полной разборкой камеры. Как правило производители цифровых фотоаппаратов стремятся сделать отсек с матрицей полностью герметичным что бы исключить малейшую возможность появления на матрице пыли. Так что вероятность появления пылинок крайне мала.

У пленочной техники также есть недостатки это и пыль и царапины и подсветки и отпечатки пальцев и неудачные проявки заканчивая вероятностью порчи пленки по неосторожности.

Существует также вероятность прожечь матрицу направив фотоаппарат на солнышко. Для пленочных фотоаппаратов это критично разве что для дальномерных моделей имеющих матерчатые шторки.

Динамический диапазон / фотоширота[править | править исходный текст]

Дефекты «выгорания» свето́в (A) и зачернения теней (B)

В отличие от пленочных камер, в которые можно зарядить пленки с разной фотографической широтой, (например негатив или слайд) динамический диапазон цифровой камеры определяется ее сенсором и поэтому постоянен. Светочувствительные сенсоры первых цифровых камер имели меньший динамический диапазон по сравнению с традиционной фотоплёнкой (в особенности, негативной). Поэтому при съемке сюжета с большим диапазоном яркостей на цифровых снимках наблюдалось «выгорание» светов и/или зачернение теней. При «выгорании» пиксель приобретает максимальное значение яркости, при зачернении значение яркости приближается к минимальному значению (а также приближается или оказывается ниже уровня цифрового шума).

Динамический диапазон сенсора зависит от линейного размера светочувствительного датчика (фотодиода) на сенсоре. Чем он больше, тем больше света на него попадает, тем больше получаемый диапазон зарядов и тем меньше влияние флуктуаций (проявляющихся электронным шумом), тем бо́льшую широту можно с него получить. Поэтому зеркальные камеры, имеющие размер датчика от 5,5 до 8,2 микрон имеют больший динамический диапазон, чем компактные камеры с датчиком от 1,5 до 3,5 микрон. Кроме того, сенсоры с бо́льшими датчиками дают меньше цифрового шума.

Цифровые задники для «среднего формата» имеют ещё больший размер датчика — от 7 до 9 микрон, что позволяет делать фотографии с ещё бо́льшей фотографической широтой и меньшим количеством шума.

Некоторые камеры для повышения фотографической широты используют сенсоры с датчиками разной чувствительности и размера, группируемые для получения яркости конечного пиксела изображения.

Динамический диапазон современных зеркальных камер (2010 г.), больше 10 EV, а у лучших моделей — до 14 EV[1], что больше фотографической широты профессиональных фотопленок (9 EV), и близко к их полному динамическому диапазону (с учетом запаса на краях характеристической кривой пленки) и намного больше фотошироты слайда, однако компактные цифровые камеры все ещё заметно уступают негативной пленке.

  • Надо отметить что слайд до появления цифровой фотографии считался едва ли не единственным вариантом переноса изображения для нужд серьезной полиграфии. Его динамический диапазон гораздо выше чем у отпечатка сделанного на бумажной основе и создает совершенно другой уровень игры цветов и яркостей по сравнению со сканами сделанными с цветных фотографий.
  • Одним из преимуществ пленочной техники является возможность обработать негативную пленку для процесса C41 по кросс-просессу (использовав процесс Е6 для слайдовых пленок). Полученный результат по богатству красок будет сложно воспроизвести с помощью компьютерной обработки фотографии. Однако результат применим лишь в художественных целях (голубовато-зеленоватые тона) и сам процесс не для "минилабов" - так как теоретически может измениться химический состав растворов, - то и обрабатывать скорее всего придется в химии уже перед ее сливом.

Внутренние отражения[править | править исходный текст]

Фотосенсор, представляющий собой интегральную схему, выполненную на полированном монокристалле кремния, отражает свет сильнее, чем имеющая матовую поверхность фотоплёнка. Эти паразитные отражения могут вызвать появление бликов (особенно заметных на ночных снимках с источниками света в кадре).

Кроме того, в оптической системе цифрового фотоаппарата присутствует ИК фильтр, также имеющий отражающие поверхности.

С некоторыми объективами это порождает дополнительные блики и паразитные изображения («зайцы»), отсутствовавшие на плёнке.[2][3]

Высокое энергопотребление[править | править исходный текст]

В плёночной фотографии изображение получается химическим способом, не требующим электричества. Электричество могут использовать только дополнительные электронные компоненты (дисплей, вспышка, моторы, автофокус, экспонометры и т. п.), если камера ими оборудована. Процесс же получения и записи цифрового изображения является полностью электронным. В связи с этим, подавляющее большинство цифровых камер потребляют больше электроэнергии, чем их электронные плёночные аналоги (механические плёночные камеры, разумеется, вообще ничего не потребляют). Особенно высоким энергопотреблением отличаются компактные камеры, использующие в качестве видоискателя жидкокристаллический экран, с люминесцентной подсветкой.

Сенсоры, выполненные по технологии CMOS, отличаются меньшим энергопотреблением, чем CCD-сенсоры.

Из-за энергопотребления, а также стремления к компактности, в бо́льшей части цифровых камер производители отказались от использования батарей размеров AA и AAA, популярных в пленочных камерах, в пользу более ёмких и компактных аккумуляторов. Некоторые модели позволяют использовать батареи AA в дополнительных батарейных блоках.

  • В цифровых фотоаппаратах рекомендуется использовать именно аккумуляторы а не батарейки. Так как при интенсивной отдаче энергии аккумуляторы отдают примерно в 2 раза большую емкость в ампер-часах чем щелочные батарейки при одинаковой с ними номинальной емкости. Что-бы увеличить срок работы от батареек нужно соблюдать циклы активности и покоя и при этом грамотно подбирать и сами батарейки. Например солевые батарейки имеющие самую высокую живучесть при питании маломощной аппаратуры для питания фототехники вообще не предназначены и сядут очень быстро. Среди щелочных (алкалайновых) батареек одной номинальной емкости есть также свои лидеры и аутсайдеры в отдаваемой емкости под большой нагрузкой. Предпочтительнее выбирать такие батарейки которые специально рассчитаны на работу в фотоаппаратах учитывая также и цену ампер-часа.

Сложное устройство и высокая цена цифровых камер[править | править исходный текст]

Даже самая простая цифровая камера является сложным электронным устройством, потому что как при съемке, как минимум, должна:

  • открыть затвор на заданное время
  • считать информацию с сенсора
  • записать файл изображения на носитель

В то время как простой плёночной камере достаточно просто открыть затвор, а для этого (а также, манипуляций с плёнкой) достаточно нескольких несложных механических узлов.

Именно сложность объясняет цены цифровых камер в 5-10 раз превышающие цены аналогичных плёночных моделей. При этом среди простых моделей цифровые камеры часто проигрывают плёночным по качеству картинки (в основном, по разрешению и цифровому шуму).

Кроме всего прочего, сложность увеличивает число возможных неисправностей и стоимость ремонта.

Системы с массивом цветных фильтров[править | править исходный текст]

Наиболее распространённая ныне цветная плёночная фотография использует многослойную фотоэмульсию со слоями, чувствительными к разным диапазонам спектра видимого света.

Большинство же современных цветных цифровых камер используют для цветоделения мозаичный фильтр Байера или его аналоги. В фильтре Байера каждый датчик на фотосенсоре имеет светофильтр одного из трёх основных цветов и воспринимает только его.

Такой подход имеет ряд недостатков.

Потери разрешения и цветовые артефакты[править | править исходный текст]

Полное изображение получается восстановлением (интерполяцией) цвета промежуточных точек в каждой из цветовых плоскостей. Таким образом, возможны ошибки интерполяции, которые снижают разрешение (резкость) изображения.

Интерполяция может давать неверный цвет, и таким образом, давать дополнительный цветовой шум к шумам от высоких ISO. К уже рассмотренным выше недостаткам следует отнести Муар).

Решением данных вопросов занимаются конвертеры RAW-файлов и программы редактирования фотографий.

Чувствительность[править | править исходный текст]

Для хорошей цветопередачи каждый пиксель должен принимать только часть спектра падающего света. Таким образом, часть света будет не учтена, что приведёт к падению чувствительности. (В системах с цветоделительной призмой потенциально меньшее количество света поглощается).

Альтернативные схемы цветоделения[править | править исходный текст]

Недостатки фильтра Байера заставляют разработчиков искать альтернативные решения. Вот наиболее популярные из них.

Трёхсенсорные схемы[править | править исходный текст]

Данные схемы используют три сенсора и призму, разделяющую световой поток на составляющие цвета.

Основной проблемой трёхсенсорной системы является совмещение трёх получающихся изображений в одно. Но это не мешает использовать её в системах с относительно низким разрешением, например в видеокамерах.

Многослойные сенсоры[править | править исходный текст]

Идея многослойного сенсора, аналогичного современной цветной фотоплёнке с многослойной эмульсией, всегда владела умами разработчиков электроники, но до последнего времени не имела методов для практической реализации.

Разработчики компании Foveon решили использовать свойство кремния поглощать свет разной длины волны (цвета) на различной глубине кристалла, расположив датчики основных цветов друг под другом на различных уровнях микросхемы. Реализацией этой технологии стали сенсоры X3, анонсированные в 2005 году.

Сенсоры X3 считывают полную гамму цветов на каждом пикселе, поэтому им несвойственны проблемы, связанные с интерполяцией цветовых плоскостей. У них есть собственные проблемы — склонность к шуму, межслойная хроматическая аберрация, и т. п. но эта технология ещё находится в активном развитии.

Разрешение в применении к сенсорам X3 имеет несколько трактовок, отталкивающихся от различных технических аспектов. Так для модели «Foveon X3 10.2 MP»:

  • Итоговое изображение имеет пиксельное разрешение 3,4 мегапикселя. Так понимает мегапиксель пользователь.
  • Сенсор имеет 10,2 миллионов датчиков (или 3,4×3). Такое понимание использует компания в маркетинговых целях (именно эти цифры присутствуют в маркировках и спецификациях).
  • Сенсор обеспечивает разрешение изображения (в общем смысле) соответствующее 7-мегапиксельному сенсору с фильтром Байера (по расчётам Foveon), т. к. не требует интерполяции и поэтому обеспечивает более чёткое изображение.
Дихроичное деление внутри пикселя[править | править исходный текст]

Создан прототип матрицы с цветоделением внутри пиксела, лишённой большинства недостатков всех вышеперечисленных методов цветоделения. Однако его чрезвычайно низкая технологичность препятствует его широкому внедрению.

Сравнительные особенности[править | править исходный текст]

Быстродействие[править | править исходный текст]

Цифровые и плёночные камеры, в общем, имеют схожее быстродействие, определяемое задержками перед съёмкой кадра в различных режимах. Хотя отдельные типы цифровых камер могут уступать плёночным.

Лаг затвора[править | править исходный текст]

Лаг затвора — задержка между нажатием кнопки и срабатыванием затвора камеры. Такие задержки, наблюдаются при наличии в камере системы автофокуса.

При этом в большинстве компактных и бюджетных цифровых камер используется медленный, но точный контрастный автофокус (неприменимый для плёночных камер). Плёночные камеры той же категории используют менее точные (полагающиеся на высокую ГРИП), но быстрые системы фокусировки.

Зеркальные камеры (как цифровые, так и плёночные) используют одинаковую систему фазовой фокусировки, с минимальными задержками.

Для уменьшения влияния автофокуса на лаг затвора (как в цифровых, так и в некоторых типах плёночных камер) применяется предварительная (в т. ч. упреждающая, для движущихся объектов) фокусировка.

Задержка видоискателя[править | править исходный текст]

Неоптические видоискатели, применяемые в незеркальных цифровых камерах — ЖК-экран или электронный видоискатель (окуляр с ЭЛТ или ЖК-экраном), могут показывать изображение с задержкой, что, как и лаг затвора, может привести к запаздыванию съёмки.

Время готовности[править | править исходный текст]

Время готовности камеры к съёмке — понятие, существующее для электронных камер и камер с выдвигающимися элементами. Большинство механических камер готовы к съёмке всегда, и среди них нет цифровых — все цифровые камеры и задники являются электронными.

Время готовности электронных камер определяется временем стартовой инициализации камеры. Для цифровых камер время инициализации может быть бо́льшим, но достаточно мало — 0,1—0,2 секунды.

Компактные камеры с выдвигающимися объективами имеют значительно бо́льшее время готовности, но такие объективы имеют как цифровые, так и плёночные камеры.

Задержка при непрерывной съёмке[править | править исходный текст]

Задержка при непрерывной съёмке обусловлена обработкой текущего кадра и подготовкой к съёмке следующего, которые требуют некоторого времени. Для плёночной камеры такой обработкой будет перемотка плёнки на следующий кадр.

Цифровая камера перед следующим снимком должна:

  • Считать данные с сенсора;
  • Обработать изображение — сделать файл нужного формата и размера с необходимыми коррекциями;
  • Записать файл на цифровой носитель.

Самой медленной из перечисленных операций является запись на носитель (Flash-карту). Для её оптимизации используется кэширование — запись файла в буфер, с записью из буфера на медленный носитель, параллельно с другими операциями.

Обработка включает в себя большое количество операций по восстановлению, коррекции изображения, уменьшения до требуемого размера и упаковке в файл нужного формата. Для увеличения производительности, кроме повышения частоты работы процессорной части камеры, повышают её эффективность, разрабатывая специализированные процессоры с аппаратной реализацией алгоритмов обработки изображения.

Скорость считывания с сенсора обычно становится «бутылочным горлом» производительности только в топовых моделях профессиональных камер, с сенсорами высокого разрешения. Все другие виды задержек в них производители устраняют. Как правило, максимальная скорость работы конкретного сенсора ограничивается физическими факторами, приводящими на бо́льших скоростях к резким снижениям качества изображения. Для работы с большей производительностью разрабатываются новые типы сенсоров.

Также на время подготовки к съёмке следующего кадра (как при цифровой, так и при обычной съёмке) влияет время, необходимое для зарядки вспышки, если она используется.

Максимальное количество кадров при непрерывной съёмке[править | править исходный текст]

Кэширование записи на медленный носитель рано или поздно приводит к заполнению буфера и падению производительности на реальный уровень. В зависимости от программного обеспечения камеры, при этом съёмка может:

  • остановиться;
  • продолжаться с низкой скоростью по мере записи изображений;
  • или продолжаться на той же скорости, затирая в буфере ранее заснятые, но не записанные изображения (стоит добавить объективный факт: не пугайтесь этого пункта, если рассматриваете подобную камеру то вы уже точно будете знать затирает ли она кадры, еще до покупки).

Поэтому, для непрерывной съёмки, кроме количества кадров в секунду, камера имеет параметр максимального количества кадров (длина серии), которые камера может сделать до переполнения кэша записи. Это количество зависит от:

  • Размера оперативной памяти и разрешения сенсора (заводские характеристики) камеры;
  • Выбранных пользователем:
    • формата файла (если камера это позволяет);
    • размера изображения (если формат это позволяет);
    • качества изображения (если формат это позволяет).

Плёночные камеры, в силу своего устройства, всегда работают с реальной производительностью, и максимальное количество кадров ограничивает только количество кадров на плёнке.

Съёмка в инфракрасном диапазоне[править | править исходный текст]

Большинство современных (2008 год) цифровых камер содержит фильтр, удаляющий из светового потока инфракрасный компонент. Однако в ряде камер этот фильтр можно снять и, отфильтровав видимую часть света, фотографировать в невидимом инфракрасном диапазоне (съёмка теплового излучения или съёмка с инфракрасной подсветкой)

В классической фотографии для инфракрасной съемки требуется специальная фотоплёнка, но она, в отличие от фотосенсоров, способна воспринимать бо́льшую часть инфракрасного диапазона.

См. также[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]