Цифровой фотоаппарат

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

Цифровой фотоаппарат — фотоаппарат, в котором для записи оптического изображения вместо светочувствительного материала используется полупроводниковая фотоматрица и цифровое запоминающее устройство. Аналоговый сигнал с матрицы с помощью АЦП преобразуются в цифровые файлы и записывается на накопитель в фотоаппарате или другом внешнем устройстве.

Разобранный цифровой фотоаппарат

Содержание

История[править | править вики-текст]

Первый экспериментальный цифровой аппарат разработал в 1975 году инженер компании Eastman Kodak Стивен Сассун (Steven Sasson), применявшаяся в нём матрица имела разрешение 0,01 мегапикселя[1]. Появлению цифровых фотоаппаратов предшествовали видеофотоаппараты, представлявшие собой видеокамеру, приспособленную для аналоговой записи неподвижных изображений на видеокассету или видеодискету. Прототип первого видеофотоаппарата Sony Mavica был представлен в 1981 году. Первым цифровым фотоаппаратом потребительского уровня в 1988 году стал «Fuji DS-1P», использующий для записи съёмную карту SRAM[2]. В том же году Kodak создал первый цифровой зеркальный фотоаппарат «Electro-Optic Camera» на основе малоформатного фотоаппарата Canon New F-1[3].

Классификация[править | править вики-текст]

Грань между фотоаппаратом и видеокамерой размыта: современная видеоаппаратура, как правило, может делать статичные снимки, а фотоаппараты — записывать видеоряд со звуком и выводить его в телевизионном формате. Здесь приведена примерная классификация устройств, чьё основное назначение — фотосъёмка.

Встроенные фотокамеры[править | править вики-текст]

Смартфон Nokia N8

Удобны тем, что устройство всегда с собой. Как правило, нет механики объектива и собственных органов управления. Служат большей частью для любительских снимков и пересъёмки информации.

Примеры: цифровые фотокамеры камерофонов, интернет-планшетов.

Фотоаппараты с несменными объективами[править | править вики-текст]

Компактные цифровые фотоаппараты[править | править вики-текст]

«Canon PowerShot A60» — компактный цифровой фотоаппарат с оптическим видоискателем
«Olympus C-900 zoom» — компактный цифровой фотоаппарат с оптическим видоискателем

Пренебрежительно именуется «цифромыльница». Характеризуется малыми размерами и весом; такой фотоаппарат легко носить с собой постоянно. Визирование по ЖК-экрану, это позволяет точно собрать кадр — удобно для «протокольных» снимков, зачастую доработка в графическом редакторе не нужна вообще. Иногда есть оптический видоискатель, синхронизированный с изменением фокусного расстояния объектива (удобно для съёмки людей, подвижных сцен). За компактность приходится платить крошечной матрицей (обычно 1/2,5 видиконных дюймов). Малый физический размер матрицы означает низкую чувствительность или высокий уровень шумов. Также этот тип камер обычно отличает отсутствие или недостаточная гибкость ручных настроек экспозиции. Для получения приемлемого качества снимков применяется агрессивное шумоподавление. Также урезают кратность трансфокатора (зум), обычно 3× или 4×, ограничивают максимальный угол обзора, ёмкость аккумулятора. Страдают и возможности макросъёмки.

За исключением самых дешёвых моделей, имеет зум-объектив, а также хорошие возможности в макросъёмке. У многих моделей размер объекта съёмки 30 мм и даже меньше[4]. Самым же маленьким серийным фотоаппаратом является Nikon S01, размеры которого всего 77×52×17 мм, а вес 96 г. без элемента питания.

Примеры: «Canon Digital IXUS», «Olympus µ»

Ультразумы[править | править вики-текст]

Псевдозеркальный цифровой фотоаппарат «Panasonic FZ-30» с несменным объективом

Псевдозеркальные цифровые фотоаппараты, или ультразумы, внешним видом напоминают однообъективную зеркальную камеру, а также, помимо цифрового дисплея, оснащены электронным видоискателем. Изображение в видоискателе такого аппарата формируется на отдельном цифровом экране, или на поворачивающемся основном экране. Как правило, имеют резьбу на объективе для присоединения насадок и светофильтров (пример — Konica Minolta серия моделей Z).

Кратность трансфокатора 6× и выше (отсюда название «ультразум»). Качество съёмки выше чем у компактных фотоаппаратов, благодаря более высокому качеству оптики, стабилизированному объективу и большим размерам матрицы. Размеры матрицы варьируются от 1/2,5 видиконовых дюймов до Микро 4:3. Портретными возможностями псевдозеркальный цифровой фотоаппарат, даже с маленькой матрицей, не уступает компактным, в первую очередь из-за качественного объектива. Как правило имеют гибкие настройки экспозиции с большим количеством ручных режимов, благодаря чему фотограф может быстро переключить фотоаппарат в нужный режим.

Современные (начало 2012) ультразумы в широкоугольной съёмке имеют сильную дисторсию, которая корректируется программно. На «длинном» конце светосила, как правило, невысока (встречаются исключения, например, f/3,5 у Canon PowerShot S3 IS). Любой фотоаппарат со сменным объективом превзойдёт ультразум по качеству изображения, в первую очередь за счёт большой матрицы и лучших оптических качеств сменных объективов.

Цифровой однообъективный зеркальный фотоаппарат с полупрозрачным зеркалом «Olympus E-10»

Однообъективные зеркальные фотоаппараты с полупрозрачным зеркалом[править | править вики-текст]

Однообъективные зеркальные фотоаппараты с полупрозрачным зеркалом («полузеркалка» — жаргонный термин) — класс аппаратов, в которых наведение на резкость проводится по фокусировочному экрану через съёмочный объектив, однако нет подъемного зеркала. В таких аппаратах оптическая схема содержит полупрозрачное зеркало или светоделительную призму, которая направляет от 10 до 50 % светового потока на фокусировочный экран, а остальное передаётся на матрицу. Как правило, нет возможности менять объектив.

Примеры: «Olympus E-10», «Olympus E-20».

«Digital Classic Camera Leica M3», ретро-копия «Лейки М3»

Фотоаппараты с несменным объективом с постоянным фокусным расстоянием[править | править вики-текст]

В основном выполнены в стиле «ретро», имеют матрицу больших размеров, многие снабжены оптическим видоискателем, обладают высокими техническими характеристиками беззеркальных фотоаппаратов. Отличаются высокой ценой.

Примеры: «Fujifilm FinePix X100», «Sigma DP1», «Digital Classic Camera Leica M3»

Цифровые дальномерные фотоаппараты[править | править вики-текст]

Немногочисленная группа цифровых фотоаппаратов, имеющих, кроме ЖК-дисплея, оптический видоискатель, совмещённый с дальномером. На 2012 год цифровые дальномерные фотоаппараты представлены тремя моделями: «Epson R-D1», «Leica M8» и «Leica M9». Крепление объективов — байонет Leica M. Отличаются высокой ценой, сочетают высокое качество изображения с непревзойдённой оперативностью съёмки (важно для уличной и репортажной фотографии).

Фотоаппараты со сменными объективами[править | править вики-текст]

Цифровые беззеркальные фотоаппараты[править | править вики-текст]

«Pentax Q» — компактный цифровой фотоаппарат без электронного видоискателя
(байонет Q)

Отсутствие зеркального видоискателя с пентапризмой позволило значительно уменьшить рабочий отрезок камеры и её размеры. Функции TTL-экспонометра и датчика автофокуса переданы светочувствительной матрице. Беззеркальные фотоаппараты получили распространение в конце 2000-х годов, с распространением уменьшенных байонетов наподобие «Микро 4:3».

В свою очередь, беззеркальные цифровые фотоаппараты со сменными объективами делятся на камеры только с ЖК-дисплеем и на псевдозеркальные (с электронным видоискателем). Конструкция некоторых камер позволяет использовать внешний съёмный электронный видоискатель («Olympus PEN E-P2»).

Автофокус медленный контрастный, свойственный «мыльницам». Затруднена ручная фокусировка. Объектив не убирается в корпус, так что габаритов «мыльницы» удаётся добиться лишь с фикс-объективами. Но в целом большая матрица даёт приличное качество изображения. Иногда в погоне за компактностью основного блока производители уменьшают ёмкость аккумулятора до неприемлемых величин.

Примеры: Fujifilm X-Pro1, Sony Alpha NEX-5, Pentax Q, Pentax K-01.

В 2011 году появились первые беззеркальные фотоаппараты, оснащённые матрицей, у которой часть пикселей выделено для автофокусировки методом измерения разности фаз, что существенно увеличило скорость автофокусировки. К таким моделям относятся Nikon 1 V1, Nikon 1 J1, Canon EOS M.

Цифровой однообъективный зеркальный фотоаппарат[править | править вики-текст]

«Canon EOS 450D» со штатным объективом

Основной инструмент профессиональных фотографов и многих фотолюбителей. Матрица, как правило, «полукадровая» (примерно в 1,5 раза меньше плёночного кадра, по площади — в 2—3 раза). Впрочем, существуют модели с полнокадровой (24×36 мм) и даже среднеформатной матрицей.

Дополнительное зеркало отводит свет на так называемый «фазовый автофокус», быстрый и точный. Оптический видоискатель позволяет уловить эмоции объекта съёмки и нажать на кнопку в нужный момент. К тому же этот видоискатель работает через объектив, так что легко контролировать глубину резкости, применять поляризационные и градиентные фильтры. Сменная оптика позволяет приспособить такой фотоаппарат к любому жанру съёмки. Из недостатков — высокая цена, большие вес и габариты. При смене объективов возможно попадание пыли на матрицу. Затруднена съёмка из нестандартных ракурсов (поэтому фотохудожников часто видят в самых экзотических позах). Видоискатель покрывает не весь кадр (около 85 % в камерах нижнего уровня), поэтому после съёмки практически обязательна доработка фотографий в графическом редакторе. При нажатии на спуск изображение пропадает, поэтому к фотографированию с проводкой надо приспособиться.

Примеры: «Canon EOS-1Ds Mark III», «Nikon D200».

Устройство цифрового фотоаппарата[править | править вики-текст]

Частично разобранный цифровой фотоаппарат
Canon PowerShot A75

История развития фототехники привела к тому, что были выработаны определённые стандарты на интерфейс между фотографом и используемой им фототехникой. В результате цифровые фотоаппараты (цифровая фотокамера, ЦФК) в большинстве своих внешних черт и органах управления повторяют модели плёночной фототехники. Принципиальное различие оказывается в «начинке» аппарата, в технологиях фиксации и последующей обработки изображения.

Основные элементы цифрового фотоаппарата[править | править вики-текст]

Матрица[править | править вики-текст]

Основной элемент любой цифровой фото- или видеокамеры — матрица. От матрицы и объектива в наибольшей степени зависит качество получаемого изображения.

Матрица (иногда её называют сенсором) представляет собой полупроводниковую пластину, содержащую большое количество светочувствительных элементов, в подавляющем большинстве случаев сгруппированных в строки и столбцы.

Объектив цифровой камеры не претерпел кардинальных изменений по сравнению с объективами обычных фотокамер. Из-за меньших размеров сенсора, объективы цифровых камер (за исключением зеркальных камер, использующих те же объективы) имеют меньшие геометрические размеры.

Благодаря уменьшению относительно 35-мм плёнки размера матрицы, в камерах любительского уровня стало возможным использование оптических схем, ранее присущих только дорогим аппаратам[источник не указан 2204 дня].

Затвор[править | править вики-текст]

    • поднимается зеркало и срабатывает «прыгающая» диафрагма,
    • включается ранее выключенная матрица,
    • открывается на время экспонирования механический затвор.
    • закрывается механический затвор,
    • опускается зеркало и открывается диафрагма,
    • происходит считывание и обработка кадра из матрицы.

Видоискатели[править | править вики-текст]

Вид в экране видоискателя дальномерной камеры.

Видоискатель — элемент фотоаппарата, показывающий границы будущего снимка[источник не указан 2204 дня] и в некоторых случаях резкость и параметры съёмки. На бытовых цифровых фотоаппаратах в качестве видоискателя используются ЖК экраны (на зеркальных в режиме LiveView и на компактных камерах) и различные виды электронных и оптических видоискателей.

Процессор[править | править вики-текст]

Процессоры в цифровых фотоаппаратах выполняют следующие функции:

  • управление работой затвора;
  • управление объективом в автоматическом и ручном режимах съёмки;
  • выбор баланса белого, измерение освещённости объекта, определение экспопары, выбор цветовой температуры и т. п.;
  • управление работой вспышки;
  • управление брекетингом — возможностью серийной съёмки (обычно сериями по 3 или 10 кадров) с разными настройками фотоаппарата;
  • управление специальными эффектами из имеющегося набора (сепия, чёрно-белая съёмка, устранение эффекта красных глаз и др.);
  • формирование и выдачи на дисплей информации о выбранных режимах съёмки, настройках, самого изображения и т. п.

Карта памяти[править | править вики-текст]

Флэш карты.

Карта памяти — носитель информации, который обеспечивает длительное хранение данных большого объёма, в том числе изображений, получаемых цифровым фотоаппаратом.

В ранних моделях цифровых фотоаппаратов использовались и иные носители информации, в том числе миниатюрные жесткие диски, дискеты, записываемые оптические и магнитооптические диски и т. п., вплоть до аудиокассет (в самом первом образце электронной фотокамеры фирмы «Кодак», использовавшей аналоговые способы обработки и сохранения изображений).

Разъёмы и интерфейсы[править | править вики-текст]

Внешний интерфейс подключения к компьютеру общего назначения имеется практически во всех цифровых камерах. На сегодня (2011) самым распространённым из них является USB. Также применяются специальные виды разъёмов для подключения к телевизору или принтеру. Появились первые модели фотокамер с беспроводными интерфейсами.

Органы управления[править | править вики-текст]

Выбор режимов работы[править | править вики-текст]

Диск режимов фотоаппарата — селектор режимов фотокамеры. Обычно находится на верхней панели камеры слева или справа. Реже, в основном на компактных камерах, на панели обращённой к фотографу. В некоторых цифровых камерах диск режимов отсутствует, а выбор режима съёмки осуществляется при помощи кнопок и меню.

Кнопка спуска (клавиша спуска затвора)[править | править вики-текст]

Элемент управления фотосъемкой, инициирующий последовательность получения кадра. Выполняется в виде кнопки либо на верхнем торце аппарата (компактные камеры), либо спереди и сбоку рукоятки в зеркальных фотоаппаратах. При нажатии фотокамера производит съемку и обработку кадра. Во многих моделях предусмотрено 2-ступенчатое нажатие (при нажатой наполовину срабатывают технологии автофокуса и экспокоррекции, при полном нажатии — производится съемка.)

Управление меню[править | править вики-текст]

Для настройки параметров в большинстве цифровых фотоаппаратов применяется интерфейс меню.

Во многих компактных фотоаппаратах имеются два меню: основное и «быстрое». Основное меню занимает весь объём экрана и предназначено для установки как непосредственно параметров съёмки, так и системных параметров аппарата (даты, времени и т. п.). «Быстрое» меню выводится поверх изображения в режиме съёмки и позволяет изменять непосредственно параметры съёмки, например, ISO, баланс белого, экспокоррекцию и т. п.

В цифровых зеркальных фотоаппаратах при отключённом режиме «Live View» на экране (если он включён) отображаются только параметры съёмки. Такой же интерфейс присутствует и в некоторых компактных камерах, например, в Canon PowerShot G11 в режиме «Быстрый снимок» (в этом режиме визирование возможно только с использованием оптического видоискателя).

Работа цифрового фотоаппарата[править | править вики-текст]

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

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

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

Светочувствительная матрица[править | править вики-текст]

Носители информации[править | править вики-текст]

Извлечение CompactFlash из камеры Canon Powershot A95

Практически все цифровые фотоаппараты используют флэш-память, но есть также фотоаппараты, где используются оптические диски или дискеты в качестве носителя информации.

Ряд фотоаппаратов имеют небольшой объём встроенной флеш-памяти, которой хватает для 2-30 снимков. Самые распространенные на сегодняшний день (2014) форматы:

Устаревшие носители информации:

Объём флеш-карт варьирует (на начало 2013 г) от 512 МБ до 128 ГБ.

Потребительская классификация[править | править вики-текст]

С точки зрения рекламы и маркетинга цифровые фотоаппараты подразделяются на несколько классов в зависимости от предполагаемой сферы применения. Большинство участников рынка делят фотоаппараты на «профессиональные», «потребительские» и «начального уровня». Это отражается в виде простого правила, которого придерживается большинство производителей фототехники, и которое заключается в количества знаков, обозначающих название конкретной модели.

Самые дорогие профессиональные модели в названии имеют только одну арабскую цифру, например «Canon EOS-1D X» или «Nikon D5». При этом, другие цифры (например, «Canon EOS 5D Mark III») отражают номер разработки и для устранения путаницы пишутся римскими символами. Модели с обозначением в виде двух и более арабских цифр относятся к потребительским, например «Canon EOS 50D» или «Nikon D500». Отличие от профессиональных заключается в использовании более дешёвых материалов и упрощении некоторых узлов, которые отражаются в первую очередь на надёжности камеры и её предельном ресурсе до первой возможной поломки.

При этом исходят из среднестатистической ежедневной наработки в условиях профессионального использования, или в качестве бытовой принадлежности. В последнем случае большой ресурс и механическая прочность чаще всего не требуются. В некоторых случаях упрощения касаются герметизации корпуса и надёжности работы в условиях агрессивной среды: под дождём, на морозе и при высокой запылённости. При этом, технические параметры потребительской аппаратуры чаще всего не уступают профессиональным аналогам, а в некоторых случаях и превосходят их, так как все новые технические решения «обкатываются» прежде всего на младших моделях. Иногда зеркальные фотоаппараты потребительского уровня используются, как бюджетная альтернатива профессиональным в сферах, где ресурс и прочность не играют решающей роли. При этом, по сравнению с профессиональными, потребительские фотоаппараты значительно легче и компактнее.

Термин «полупрофессиональный цифровой фотоаппарат» («просьюмер» или «просьюмерка» — калька с англ. prosumer от англ. professional и англ. consumer) также употребляется по отношению к псевдозеркальным фотоаппаратам, компактным камерам и другим дешёвым устройствам, не предназначенным для фотожурналистики и профессиональной фотографии. Термин «Камера начального уровня» употребляется по отношению к самым дешёвым моделям какого-либо семейства фотоаппаратов. В этом случае название модели обычно состоит из 4 арабских цифр, например, «Nikon D5000».

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Первая камера на ПЗС-матрице (рус.). История фотографии. Printservice. Проверено 20 января 2016.
  2. 1988 (англ.). 1980s. Digicamstory. Проверено 6 февраля 2014.
  3. The Electro-Optic Camera (англ.). The World's First DSLR. James McGarvey. Проверено 18 января 2014.
  4. Галерея Pmin по письмам читателей
  5. Практически все аппараты, использующие SD-карты, могут использовать и MMC-карты.

Ссылки[править | править вики-текст]