WikiSort.ru - Не сортированное

Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей.

Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей.

Технические характеристики цифровых фотоаппаратов по состоянию на 2007 год.

Класс цифрового фотоаппарата определяют:

• Тип матрицы фотоаппарата, физический размер матрицы, разрешение матрицы, эквивалентная чувствительность и отношение сигнал/шум матрицы, скорость считывания информации с матрицы;
• Электронный и механический затворы фотоаппарата, лаг затвора, (англ. lag — отставание);
• Процессоры фотоаппарата, алгоритмы обработки изображений и подавления шума, системы меню, число предустановленных программ и внешний интерфейс, (англ. interface — соединять), фотоаппарата;
• Типы видоискателей фотоаппарата;
• Типы и объёмы внешней памяти фотоаппарата;
• Тип энергопитания фотоаппарата и энергопотребление фотоаппарата;
• Фотовспышки и осветительное оборудование фотоаппарата.

Объектив

Объектив фотоаппарата — оптический прибор, который фокусирует световой поток от объекта съёмки на матрицу.

• Благодаря уменьшению (относительно 35-мм плёнки) размера матрицы стало возможным использование оптических схем, ранее дорогих для любительских фотокамер.
• Линзы из стекла постепенно заменяются на пластиковые, керамические и плоские, что существенно снижает вес, габариты и уменьшает оптические искажения светового потока.
• Важной вехой в истории фотографии стал выпуск в 2004 г. первой камеры с керамической оптикой Сasio EX-S100^[1]. Прозрачная керамика имеет очень высокий показатель преломления — 2,08. Это позволило получить линзы с меньшей кривизной поверхности при равном со стеклянными линзами фокусном расстоянии. Это в свою очередь позволило сделать объективы более компактными.
• Вводится в объектив система стабилизации светового потока изображения в плоскости матрицы. Система стабилизации устраняет влияние на изображение объекта шевелёнки при съёмке с рук при недостаточном освещении.
• Вводится в объектив система автоматической фокусировки. В этой конструкции уже имеются принципиальные усовершенствования не только в системе выработки сигнала автоматического регулирования резкости, но и в исполнительном устройстве. Классический электрический двигатель привода смещения линз заменяется на безынерционный пьезоэлектрический двигатель с высоким КПД.
• Появились фотоаппараты, позволяющие радикально удешевить производство объективов за счёт вывода из объектива систем стабилизации. Функцию стабилизации изображения выполняет подвижная в фокальной плоскости матрица.
• По быстродействию современные (2008) цифровые фотоаппараты не уступают плёночным моделям, за исключением задержки затвора в моделях, использующих систему медленного контрастного автофокуса. Время готовности к съёмке фотокамер с выдвигающимися элементами — 0,1-0,2 секунды.

Матрица

В цифровой фотографии применяются несколько типов матриц (сенсора), которые можно классифицировать по методу:

• считывания заряда «потенциальных ям»: CCD, CMOS;
• цветоделения: матрицы с фильтром Байера и матрицы без фильтра Байера — матрицы Foveon X3.

Пример обозначения матрицы в характеристиках фотоаппарата: 1/1,8" CCD 5,25 Mp. — CCD матрица с разрешением 5,25 Мегапикселов и диагональю 1/1,8 видиконовских дюйма.

• Унаследованный от плёночной фотографии термин чувствительность фотоматериала имеет, однако, для цифровой техники смысл диапазона светочувствительностей, обеспечиваемого конкретной моделью фотоаппарата. При этом обычно говорят об «эквивалентной чувствительности».
• Термин аналоговой фотографии зернистость имеет свою аналогию в цифровой фотографии — цифровой шум.
• Изображение сюжета при цифровой фотосъёмке считывается с миллионов пиксел матрицы, образующих растр. Если в сюжете тоже есть растр (фактурные ткани, линейные узоры, экраны мониторов и телевизоров) близкий по размеру к растру сенсора, то могут возникнуть искажения типа «муар» — биение растров, образующее зоны усиления и ослабления яркости, которые сливаются в линии и текстуры. Для предотвращения этого эффекта применяются размывающие фильтры с последующим цифровым восстановлением резкости.
• Почти^[2] во всех цифровых фотоаппаратах перед матрицей установлен ИК-фильтр. Инфракрасное излучение отфильтровывается для обеспечения более верной цветопередачи, для устранения нерезких ореолов (возникающих из-за нескомпенсированной для ИК диапазона хроматической аберрации большинства объективов) и других паразитных эффектов.

Затвор

• Практически все компактные камеры (то есть матрица меньше чем APS-C) оснащены затвором, который встроен в сенсор. Электронный затвор — это переключатель, который включает сенсор на приём светового потока и выключает его по команде процессора. У таких цифровых камер затвор обеспечивает выдержки в диапазоне (примерно) от 10 с до 1/500 с.
• Механическим затвором оснащена часть цифровых камер (зеркальные или дальномерные) для точной выдержки и предотвращения попадания на сенсор света после окончания времени выдержки. Механический затвор имеет электрический привод и управляется процессором. Важнейшими характеристиками механического затвора являются минимальная выдержка и выдержка синхронизации. У цифровых камер с механическим затвором выдержки находятся в диапазоне от 30 с и могут доходить до 1/8000 с. Выдержка синхронизации находится в пределах 1/125 — 1/350 с.

Процессоры

• Процессоры фотоаппарата управляют описанными выше функциями цифрового фотоаппарата, а также системой баланса белого, системой измерения освещения объекта и вычисления экспопары, режимами фотовспышки, формируют изображение на миниатюрном ЖК-дисплее и т. п.
• Благодаря процессорам, цифровые фотоаппараты обладают целым рядом возможностей, принципиально недоступных для плёночных камер. Среди основных: возможность смены чувствительности для каждого кадра и возможность управления балансом белого для каждого кадра. Кроме того, некоторые фотоаппараты обладают встроенными нефотографическими функциями: веб-камера, видеозапись, запись аудио сопровождения. Цифровые фотоаппараты могут иметь набор спецэффектов (или так называемых фильтров) — монохромное изображение, изменение цветовой интенсивности, контраста, устранение эффекта красных глаз.

Видоискатели

У цифровых незеркальных фотоаппаратов три типа систем выбора объекта фотографирования — ЖК-дисплей, электронный видоискатель и параллаксный оптический видоискатель.

Флэш-память

В современных цифровых фотоаппаратах применяется карта памяти форматов: Secure Digital, CompactFlash, Memory Stick, Multimedia Card (MMC). Формат Secure Digital (SD) наиболее популярен на рынке (на 2007—2009 год).

Фактическое количество фотографий, которое можно записать при фотографировании на одну флэш-карту ёмкостью 1 Гб, как правило, составляет 200-10 000 и зависит от выбранного для съемки разрешения и формата записи.

Ряд фотоаппаратов имеет принципиальные ограничения на ёмкость используемых карт памяти, производителем обычно не афишируемые. Так как производство и продажа карт меньшей ёмкости прекращается по мере выпуска более ёмких, в течение примерно двух лет новую карточку к старому аппарату купить становится очень трудно.

Формат кадра и сменные объективы

Кадр цифровых фотоаппаратов выбран с отношением сторон (4:3 = 1,33), как у аналоговых телевизоров и CRT мониторов. Стандарт отношения сторон кадра для фотоплёнки (3:2 = 1,5) — 36×24 мм и т. д. Многие цифровые зеркальные фотоаппараты имеют плёночный кадр формата (3:2).

Размеры матриц большинства цифровых фотоаппаратов меньше стандартного кадра 35-мм фотоплёнки — 36×24 мм. Диагональ матрицы указывается в паспорте фотоаппарата.

Термин ЭФР, Fэ — «эффективное фокусное расстояние» — определяет фокусное расстояние объектива, дающего на 35-мм кадре тот же угол зрения, что и объектив, установленный на цифровой фотоаппарат с меньшим размером матрицы.

При установке объективов с аналоговых фотоаппаратов на цифровые фотоаппараты объектив дает тот же кадр 36×24 мм, но матрица меньше и часть кадра не попадает на матрицу — кадр подрезается. Угол изображения, спроектированного на матрицу, меньше угла обзор объектива.

Количественно кроп-фактор, CF, — (англ. crop factor — свойство подрезания кадра) равен отношению диагонали 35-мм кадра, Dк, к диагонали матрицы, Dм. CF= Dк/ Dм= Fэ/Fм, где Fм — фокусное расстояние объектива, создающего изображение на матрице.

Следует отметить, что особенности отображения объективом перспективы, ГРИП, не изменяются на частях изображения — нормальный объектив не станет длиннофокусным.

Если вы используете качественный объектив от плёночного фотоаппарата в цифровом фотоаппарате, то необходимо помнить, что разрешающая способность объектива должна быть 250 lpm для разрешающей способности матрицы 5,25 Мп, 600 lpm для — 10 Мп. То есть на разрешающую способность матрицы в 1 Мп надо иметь не менее 50-60 lpm разрешающей способности объектива.

Пример. Объектив от плёночного фотоаппарата с фокусным расстоянием Fм = 50 мм поставим в цифровой фотоаппарат, кроп-фактор которого CF= Dк\ Dм = 1,6. Фокусное расстояние объектива, естественно, не изменилось. Часть изображения подрежется и угол на кадр станет меньше, как у объектива с эффективным фокусным расстоянием Fэ = Fм × CF=80 мм, то есть объектив, имитирует более длиннофокусный, отображая при этом перспективу так, как это свойственно нормальным объективам.

Вернуть цифровым зеркальным фотоаппаратам широкий угол обзора могут специально разработанные под меньший формат кадра объективы с фокусным расстоянием от › 7 мм.

Возможности для творчества фотографа

Режимы экспозиции можно разделить на ручные («творческие») и автоматические (А). Творческие режимы включают съёмку с приоритетом выдержки (Tv), (англ.  time variation — изменение времени), или с приоритетом диафрагмы (Av), (англ. aperture variation — изменение диафрагмы), и ручной режим (М), (англ.  manual — ручной).

• В режиме приоритета диафрагмы (Av) фотограф задаёт диафрагму A (с помощью специального колёсика или кнопок), а процессор, основываясь на результатах экспозамера, автоматически вычисляет оптимальную выдержку T, для лучшего отношения сигнал/шум и наименьшей эквивалентной чувствительности ISO.
• В режиме приоритета выдержки (Tv) фотограф задаёт выдержку T, а процессор вычисляет диафрагму A, для лучшего отношения сигнал/шум и наименьшей ISO.
• В ручном режиме (М) экспопара (T и A) задаётся вручную, а по данным экспозамера для данного цифрового изображения процессор вычисляет и устанавливает требуемую эквивалентную чувствительность, ISO. Если такая ISO не допустима для данного цифрового фотоаппарата, то процессор предупреждает фотографа о грубой ошибке, которую фотограф допустил при установке выдержки T и диафрагмы A. Ложное значение выдержки T или диафрагмы A становится красного цвета.
• Для фотолюбителей-новичков и экономии времени фотографов-профессионалов предусмотрен автоматический режим (А), (англ. automatic — автоматический) и много сюжетных программ. Для автоматического режима и сюжетных съёмок оптимизацию большинства параметров съёмки проводит процессор фотоаппарата. Три наиболее часто используемые сюжетных программы («портрет», «пейзаж» и «ночная съёмка») вынесены прямо на диск селектора режимов или выбираются с помощью меню.
• (англ. Stitch assist  — Панорамный режим) служит для облегчения панорамной съёмки. Панорама — это серия кадров, снятая с некоторым смещением по горизонтали или вертикали, впоследствии «склеенная» в единое изображение. «Склейка» выполняется компьютером с помощью программы, идущей в комплекте поставки фотоаппарата. Чтобы эта программа успешно справилась со своей задачей, надо всю серию исходных кадров сделать с одинаковой экспозицией и фокусным расстоянием. Именно это и обеспечивает режим «Stitch assist»: результаты экспозамера и положение трансфокатора фиксируются по первому кадру в серии, и все последующие кадры панорамы снимаются с теми же параметрами, а на дисплее отображаются линии привязки и край предыдущего кадра. Так, даже без штатива, при съёмке панорам с рук, удаётся получить приемлемые результаты.
• По экспозамеру процессор весьма точно вычисляет параметры экспозиции, но иногда приходится проводить коррекцию экспозиции (экспокоррекцию) вручную. Это связано с тем, что матрица камеры способна фиксировать ограниченный диапазон яркостей (динамический диапазон). Типичные примеры: тёмные горы на фоне яркого неба, съёмка против света, закаты и восходы, преобладание теней и т. д. Объекты в кадре, имеющие больший разброс по яркости, чем динамический диапазон матрицы, не могут быть проработаны одинаково хорошо. Динамический диапазон матрицы (в децибелах) равен количеству электронов, которое может хранить пиксел (ёмкость пикселя), деленному на количество электронов шума (темновой ток + шумы АЦП, ЦАП и электроники за время считывания потенциальной ямы). Если динамический диапазон сигнала составляет, например, 60 дБ, что примерно соответствует значению полная зарядная ёмкость/шум = 1024 = 10 бит, то используется 10 разрядный АЦП. 12-16 разрядный АЦП для 3 цветов каждого пиксела позволяет проработать и глубокие тени.

• Большую помощь фотографу в оценке экспозиции и экспокоррекции оказывает гистограмма яркостей — график распределения яркостей в кадре. На горизонтальной оси нанесена яркость от тёмного слева до светлого справа, на вертикальной оси нанесено относительное количество пиксел каждого оттенка. Лучше, те фотоаппараты, в которых гистограмма «живая», то есть обновляется во время компоновки кадра.

На гистограмме видно перекрывает динамический диапазон матрицы фотографическую широту сюжета или нет и куда надо сдвигать экспокоррекцию и результаты сдвига.

При съёмке сюжета с большим диапазоном яркостей желательно не допускать на цифровых снимках «выгорания» свето́в — все белое (максимальные значения яркости на больших участках изображения) и/или зачернения теней — всё чёрное (минимальные значения яркости на больших участках изображения — это уровень цифрового шума).

Рекомендуется всегда делать серию снимков с брекетингом экспозиции, кроме тех случаев, когда «недосвет» или «пересвет» кадра бывает полезен для достижения различных художественных эффектов.

• Экспокоррекция измеряется в величинах EV (англ.  exposure value — величина экспозиции). Увеличение экспозиции на +1 EV соответствует открытию диафрагмы на одну ступень или увеличению выдержки в 2 раза. Большинство цифровых камер имеют экспокоррекцию ± 2 EV с шагом 0,2-0,5 EV.

Форматы записи цифровых фотографий

Большинство современных цифровых фотоаппаратов записывают изображения в форматах: JPEG, TIFF, Raw.

Формат JPEG поддерживается всеми цифровыми фотоаппаратами. Формат создан группой JPEG (Joint Photographic Experts Group) специально для хранения фотографий и имеет высокую степень сжатия изображений за счет некоторых потерь качества. Небольшие размеры JPEG-файлов позволяют существенно экономить место на носителе и быстро передавать изображения по линиям связи.

К изображениям дописывается дополнительная информация о параметрах съёмки в формате EXIF.

Наиболее перспективен формат RAW, который транслирует информацию с фотосенсора без обработки процессором фотоаппарата. Обработку проводят на компьютере, где возможности значительно больше, чем у микропроцессора фотоаппарата.

Фотовспышки и осветительное оборудование

• Практически все цифровые фотоаппараты имеют фотовспышки, которые кроме освещения объекта съёмки, могут иметь функции: устранения вредного эффекта «красных глаз», «синхронизацию по второй шторке», регулировку мощности, подсветку автофокуса, серию вспышек. Обычно излучатель электровспышки встроен в корпус фотоаппарата.
• У электровспышки типа «Кобра» излучатель крепится на подпружиненном кронштейне, который может подниматься над корпусом камеры для уменьшения вредного эффекта «красных глаз».
• Полностью избавиться от появления «красных глаз» возможно только при использовании внешней вспышки, удаленной от оптической оси фотоаппарата на достаточное расстояние, или целой системы вспышек и осветительных приборов.

Простые камеры могут работать с внешними вспышками стандарта ISO 518, которые имеют только центральный синхроконтакт для связи с автоматикой фотоаппарата.

Чтобы не повредить (не сжечь) автоматику, до работы с внешними вспышками надо убедиться в том, что на синхроконтакте внешней вспышки нет высокого напряжения. У старых моделей фотовспышек для плёночных фотоаппаратов на синхроконтакты подавалось высокое напряжение (от 120 до 340 вольт).

• В современные компьютерные программы фоторедакторов входит инструмент, выполняющий исправление дефекта красных глаз).

Внешний интерфейс

Встроенный ЖК-дисплей фотоаппарата маловат, поэтому просматривать отснятые кадры удобнее на экране телевизора. Подавляющее большинство цифровых фотоаппаратов подключается к телевизору, компьютеру или принтеру через низкочастотный видеовыход кабелем интерфейса USB 2.0, Universal Serial Bus. «Поверх» USB применяют логический протокол передачи данных PTP, (англ. Picture Transfer Protocol — протокол передачи изображений), который используются для работы с файловой системой FAT32 или более удобный, совместимый с операционными системами отличными от Windows — протокол MSDC, (англ. Mass Storage Device Class — протокол для запоминающих устройств большой ёмкости).

Все шире применяются беспроводные радиоинтерфейсы Bluetooth и особенно Wi-Fi.

Энергообеспечение

Энергообеспечение цифровых фотоаппаратов и другой малогабаритной техники: радиоприёмников, (Notebook, КПК, Handy, плееров, минителевизоров, навигаторов и пр.) разработано недостаточно. Ёмкость, срок службы, вес, габариты и режимы подзаряда даже литий-полимерных аккумуляторов не удовлетворяют все возрастающему энергопотреблению современной «карманной» электронной техники.

Производители цифровых фотоаппаратов предлагают (2007 г.) два основных типа питания: «пальчиковые» элементы стандартного форм-фактора AA и литий-ионные аккумуляторы собственного формата. Батарейки и Ni-MH аккумуляторы формата АА занимают сравнительно много места, примерно на 100 грамм утяжеляют фотоаппарат и стоят довольно дорого, однако универсальны и применимы в различной технике.

Ёмкость малогабаритных литий-ионных аккумуляторов тоже недостаточна (~ 1 Ач). Если с полностью заряженным аккумулятором удается отснять 200—250 кадров, то затраты электроэнергии у этого цифрового фотоаппарата ~ 4 мАч на 1 фотографию — это хороший результат. Фотографу рекомендуется всегда иметь пару заряженных запасных аккумуляторов.

Практически все фотоаппараты имеют разъём для подключения внешнего источника питания, предназначенный для зарядки аккумулятора и съёмок в студии.

Дизайн и интерфейс

Хорошая цифровая фотокамера должна иметь удобное расположение органов управления и небольшие габариты. Аппарат должен уверенно лежать в руке. Особенно это касается не слишком компактных и легких камер, имеющих специальную рукоятку, которая должна соответствовать размерам вашей кисти. Надежный захват аппарата уменьшает сотрясение камеры при съемке. Часто используемые органы управления должны находиться в зоне действия указательного и большого пальцев правой руки и должно быть одинаково удобно вести съемку как с помощью двух рук, так и с помощью одной руки, как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях.

Переключение между режимами съёмки и просмотра должно быть устроено максимально просто — с помощью отдельной кнопки или рычажка. Кнопочное управление намного менее оперативно и наглядно. Удобно, когда экспокоррекция, баланс белого и светочувствительность, а также изменение выдержки и диафрагмы вынесены на отдельные кнопки, колесики (лимбы).

Дополнительное удобство при съёмке из необычных положений, макросъёмке и т. п. создаётся при наличии у камеры поворотного дисплея.

Примечания

См. также

• Цифровая фотография
• Фотоаппарат
• Баланс белого
• Система стабилизации
• Цифровой шум
• Эффект «красных глаз»
• Фотосенсор
• ЖК-дисплей
• Принтер
• Редактирование изображений
• Фотографическая широта
• История цифровой фотографии

Ссылки

• М. Афанасенков «Разумно о фото».