Учебный элемент

Фотокамера.

Устройство и принцип действия, интерфейсы подключения и правила эксплуатации, инструкция установки драйверов. Сравнительная характеристика.

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.

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.

Основное предназначение цифровых камер состоит в съемке и по­следующем вводе в ЭВМ изображений (статических или движущихся в соответствии с типом камеры). Изобретения эти позволили отказа­ться от одной промежуточной стадии традиционных фото - и кино­процессов, связанной с обработкой (проявкой, закреплением и т. п.) пленок. В результате цифровое фото в первую очередь обрело по­пулярность у фотографов, занимающихся репортажной съемкой, и гораздо позже - у студийных фотографов-профессионалов

Цифровой фотоаппарат - это фотоаппарат, в котором для получения изображения используется массив полупроводниковых светочувствительных элементов, называемый матрицей, на которую изображение фокусируется с помощью системы линз объектива. Полученное изображение, в электронном виде сохраняется в виде файлов в памяти фотоаппарата или дополнительном носителе, вставляемом в фотоаппарат.

282" height="35" bgcolor="white" style="vertical-align:top;background: white">

Рис.1 Принцип действия цифровой камеры

Чтобы понять, как устроен цифровой фотоаппарат, вначале нужно разобраться с его принципом действия. (Рис.1) Лучи света, несущие изображение, проходя через объектив (до нажатия клавиши затвора в зеркальных фотоаппаратах между объективом и матрицей расположено зеркало, отражаясь от которого, свет попадает в видоискатель), фокусируются на сенсоре, или матрице, цифрового фотоаппарата. Этот сенсор выполняет ту же роль, которую выполняла когда-то светочувствительная поверхность фотопленки. Устройство цифрового фотоаппарата невозможно представить без сенсора, или матрицы, которая обладает возможностью преобразовывать поток фотонов в поток электронов, - иначе говоря, в электрический ток. Этот очень слабый электрический сигнал попадает затем в усилитель, после – в специальный преобразователь, превращающий его в информацию в виде битов, затем – в процессор, где эта информация преобразовывается в изображение. В конце концов, полученное изображение записывается в память цифрового фотоаппарата.

Типичная цифровая фотокамера состоит из объектива, диафраг­мы, системы фокусировки (оптомеханическая часть) и матрицы ПЗС (фотоэлектронная часть), которая и производит фиксацию изобра­жения. (Рис.2-3)

компактная цифровая фотокамера зеркальная цифровая фотокамера

https://pandia.ru/text/78/176/images/image004_83.jpg" align="left" width="313" height="194 src=">

Рис.2 Рис.3

Электронные схемы" href="/text/category/yelektronnie_shemi/" rel="bookmark">электронной схеме фотоаппарата. Матрица (иногда её называют сенсором) представляет собой полупроводниковую пластину, содержащую большое количество светочувствительных элементов, в подавляющем большинстве случаев сгруппированных в строки и столбцы.

Комплементарий" href="/text/category/komplementarij/" rel="bookmark">комплементарный металл-оксид-полупроводник, по-английски CMOS - Complementary-symmetry/Metal-Oxide Semiconductor).

Процессор в фотоаппарате по праву можно назвать мозговым центром цифровой фотокамеры. (Рис.5) Роль процессора заключается в том, чтобы из поступающей в него информации создать изображение, что не так просто. Во-первых, процессору цифровой фотокамеры нужно учесть все цветовые нюансы, а также использовать процесс интерполяции для повышения четкости изображения. Кроме того, процессору необходимо рассчитать баланс белого, контраст, яркость и некоторые другие характеристики снимка, включая визуальные эффекты.

Наконец, когда картинка готова, информация о ней преобразовывается цифровой фотокамерой в нужный формат, сжимается и помещается в память. Здесь подключается буферная память, напрямую влияющая на скорострельность камеры.

Аберрация" href="/text/category/aberratciya/" rel="bookmark">аберраций , используя при этом наименьшее число наименее дорогоhttps://pandia.ru/text/78/176/images/image011_9.png" alt="Подпись: Рис.6" align="left" width="502" height="31 src=">

Диафрагма - это такое устройство, которое помогает изменить количество световых лучей, проходящих через объектив фотоаппарата. К тому же именно диафрагма регулирует яркость изображения. Если говорить примитивным языком, диафрагма имеет форму лепестков, которые при помощи специального кольца могут одновременно поворачиваться, перекрывая друг друга. Таким образом, оставшееся в центре свободное пространство изменяется от максимального до минимального, тем самым регулируя поток света. В зависимости от типа и назначения объективы фотоаппарата различают между собой по двум основным параметрам: светосиле, которая характеризует яркость изображения, и фокусному расстоянию, которое определяет масштаб и угол изображения. 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 https://pandia.ru/text/78/176/images/image013_38.jpg" align="left" width="168" height="111 src=">Видоискатель - элемент фотоаппарата, показывающий границы будущего снимка и в некоторых случаях резкость и параметры съёмки (рис.7). На бытовых цифровых фотоаппаратах в качестве видоискателя используются ЖК экраны (на зеркальных в режиме LiveView и на

Рис.7

компактных камерах) и различные виды электронных и оптических видоискателей.

https://pandia.ru/text/78/176/images/image015_30.jpg" align="left" width="133" height="156 src=">Карта памяти - носитель информации, который обеспечивает длительное хранение данных большого объёма, в том числе изображений, получаемых цифровым фотоаппаратом. (Рис.8)

https://pandia.ru/text/78/176/images/image017_4.png" alt="Подпись:" align="left" width="109" height="32">Внешний интерфейс подключения к компьютеру общего назначения имеется практически во всех цифровых камерах. (Рис.9) На сегодня самым распространённым из них является USB. Также применяются специальные виды разъёмов для подключения к телевизору или принтеру. Появились первые модели фотокамер с беспроводными интерфейсами. Подключенный к порту USB компьютера фотоаппарат обнаруживается драйвером, который создает логический диск в системе Windows и обеспечивает прямой доступ из любого приложения. Пользователь может просматривать отснятые кадры, удалять неудачные и копировать приемлемые точно так же, как если бы к компьютеру был подключен обычный жесткий диск.

Кнопки цифрового фотоаппарата

Рис.10

Органы управления цифровым фотоаппаратом сгруппированы на верхней и задней панелях корпуса камеры. На верхней панели располагаются (с некоторыми отличиями от модели к модели) спусковая кнопка затвора, трехпозиционный переключатель управления моторным приводом изменения фокусного расстояния зуммируемого объектива (этот переключатель может быть заменен трехпозиционной клавишей на, чаще всего, задней или, реже, передней панели корпуса камеры) и дисковый селектор выбора рабочих режимов фотоаппарата. (Рис.10)

рис. 11. Кнопки задней панели цифрового фотоаппарата

На задней (или верхней, как у компактных камер) панели корпуса располагаются главный выключатель питания, кнопка активации и переключения режимов работы встроенной вспышки, включатель серийной съемки, кнопка экспокоррекции, кнопка включения/выключения цветного контрольного дисплея, кнопка вызова экранного меню и четырехпозиционная круглая кнопка навигации по меню. Этой же кнопке могут быть присвоены функции включения экспокоррекции, быстрого выбора светочувствительности сенсора и установки электронного автоспуска. (Рис.11)

Правила эксплуатации фотокамер

Редукторы" href="/text/category/reduktori/" rel="bookmark">редукторов фокусировки и трансфокации, зачастую приводят к заклиниванию объектива, и нередко выводят фотоаппарат из строя.

Правильная эксплуатация фотоаппарата сводится, в основном, к соблюдению инструкции, бережному и аккуратному обращению. Нарушение этих правил ведет к самым серьезным повреждениям аппарата.

Практика ремонта фотоаппаратов показывает, что большинство неисправностей вызвано именно этими обстоятельствами.

Инструкция по установке и подключения фотокамер

https://pandia.ru/text/78/176/images/image023_20.jpg" align="left" width="165" height="131 src=">После этого на мониторе компьютера с операционной системой Windows XP должна появится надпись.

Затем появится окно мастера установки нового оборудования. (Рис.12)

https://pandia.ru/text/78/176/images/image025_24.jpg" align="left" width="156" height="122 src=">

Увидев его, установите в CD-ROM привод компьютера диск из комплекта фотоаппарата. Если к камере прилагается несколько дисков, выберите тот, на котором есть надпись «USB Driver» и нажмите кнопку «далее». Компьютер начнет поиск необходимого драйвера на компакт-диске.

https://pandia.ru/text/78/176/images/image027_0.png" alt="Подпись: Рис.13" align="left" width="160" height="28 src=">Если поиск увенчается успехом, на экране отобразится окно установки драйвера. После того как установка будет завершена, нажмите кнопку «Готово» в появившемся окне. В подтверждение удачной установки на мониторе отобразится информационное окно. (Рис.13)

Через пару секунд после этого появится окно с выбором действий для нового «съемного диска». Здесь вы можете выбрать требуемое действие, но для начала лучше всего скопировать снимки на жесткий диск компьютера. Это можно сделать как в автоматическом режиме, так и вручную. (Рис.14)

https://pandia.ru/text/78/176/images/image029_1.png" alt="Подпись: Рис.14" align="left" width="124" height="27 src=">Согласно стандарту DCIF все цифровые фотоаппараты создают на карте памяти директорию «DCIM». Если вы увидите другие директории, не обращайте на них внимания, фотографии хранятся в глубине директории «DCIM». Открыв эту папку, вы увидите еще одну поддиректорию, в названии которой присутствует трехзначная цифра, сокращение от названия фирмы-производителя цифрового фотоаппарата, и, возможно, еще цифру. В этой папке и находятся ваши снимки!

Программное обеспечение" href="/text/category/programmnoe_obespechenie/" rel="bookmark">программного обеспечения и перезагрузки компьютера. Только после этого фотоаппарат будет распознан компьютером.

- Некоторые устаревшие модели не могут быть распознаны компьютером как сменный диск. TWAIN интерфейс такого фотоаппарата работает только в паре с каким-либо графическим редактором. Для сохранения снимков необходимо запустить графический редактор, выбрать опцию «импорт», а затем необходимое TWAIN устройство (главным образом этот интерфейс используется при работе со сканерами). После чего на экране появится окно с миниатюрами снимков. Выбранные снимки будут открыты в графическом редакторе, и только после этого их можно будет сохранить на жесткий диск, используя данную опцию графического редактора.

- Подключая современный фотоаппарат к компьютеру с устаревшей операционной системой, и, наоборот, при подключении устаревшего фотоаппарата к новой ОС вы можете столкнуться с непреодолимой проблемой отсутствия или неработоспособности драйвера. В этом случае будет проще использовать кардридер для копирования снимков, чем подключить камеру к ПК.

- Драйверы некоторых цифровых фотоаппаратов есть в стандартной комплектации Microsoft Windows XP. При подключении такой камеры она будет практически моментально распознана как съемный диск, без необходимости установки драйвера с компакт-диска.

- Если драйвер не будет найден компьютером на компакт-диске автоматически, попробуйте установить другой диск из комплекта фотоаппарата. Либо попробуйте запустить установку драйвера, используя меню, автоматически появляющиеся на экране при установке компакт-диска.

- Перед переносом снимков в ПК убедитесь, что элементы питания фотоаппарата не истощены, либо подключите камеру к сетевому адаптеру. Отключение питания во время переноса может привести к потере снимков.

Сравнительная характеристика компактных и зеркальных

цифровых фотокамер

	характеристики	Компактные цифровые фотокамеры	Зеркальные цифровые фотокамер
	Изображение
	Видоискатель
Видоискатель компактной камеры всего лишь пытается оценить изображение, которое попадёт на сенсор, что потенциально менее точно. Компактные камеры могут также использовать то, что называется электронным видоискателем (ЭВИ), который пытается воспроизвести видоискатель зеркальной камеры, используя изображение с сенсора.	когда вы нажимаете кнопку спуска на зеркальной камере, зеркало поднимается, и свет, который был перенаправлен в видоискатель, попадает на сенсор камеры. Подъём зеркала как раз создаёт тот характерный щелчок, который мы привыкли ассоциировать с зеркальными камерами.
	Размер сенсора камеры
	Цена	меньше	больше Производство сенсоров большего размера стоит намного дороже, и соответственно они обычно требуют более дорогих объективов. Это основная причина, по которой зеркальные камеры стоят настолько дороже компактных.
	Вес и размер	меньше	больше Большие сенсоры требуют намного более тяжёлых и больших камер и объективов, поскольку объектив должен захватить и доставить свет на большую площадь. Помимо снижения портативности, недостаток этого решения ещё и в том, что человек становится более заметен с большими камерой и объективом (то есть, откровенная съёмка людей затрудняется).

	Глубина резкости	меньше	больше
	Визуальный шум	больше	меньше
	Динамический диапазон диапазон светотени между абсолютно чёрным и абсолютно белым	меньше	больше

Преимущества компактных камер

Экран как видоискатель (хотя большинство современных зеркальных камер тоже на это способны)

Большой набор творческих режимов

Нет движущихся частей зеркала/затвора, которые могут отказать после 10-100 тысяч снимков

Преимущества зеркальных камер

Быстрый автофокус

Намного меньшая задержка срабатывания затвора (интервал между нажатием кнопки и началом экспозиции)

Большая скорость серийной съёмки

Съёмка в RAW (хотя большинство топ-моделей компактных камер тоже это позволяют)

Возможность делать выдержки длиннее, чем 15-30 секунд (в ручном режиме)

Полный контроль над экспозицией

Возможность использования внешней вспышки (но и у многих топ-моделей компактных камер она есть)

Ручной контроль фокусного расстояния (вращением кольца на объективе, в отличие от нажатия на кнопку)

Большой диапазон светочувствительности ISO

Возможность заменить только камеру, сохранив все объективы

Однако большинство этих отличий следуют из того факта, что зеркальные камеры стоят намного дороже компактных, и не являются принципиальными качествами каждого типа. Если потратить достаточно много на топ-модель компактной камеры, у неё может оказаться достаточно много возможностей, обычно присущих зеркальным камерам.

Итоги сравнения компактных и зеркальных камер

Предпочтение того или иного типа камеры в действительности сводится к гибкости и потенциально более высокому качеству изображения в противовес портативности и простоте. Этот выбор зачастую зависит не только от конкретного человека, но и от того, что лучше для заданных условий съёмки и планируемого использования снимка.

Компактные камеры намного меньше, легче, менее дороги и менее заметны, однако зеркальные камеры позволяют получить меньшую глубину резкости, больший набор стилей съёмки и потенциально более высокое качество изображения. Компактные камеры, вероятно, намного лучше подходят для обучения фотографии, поскольку они меньше стоят, упрощают процесс съёмки и являются неплохим универсальным решением для многих видов съёмки без лишних сложностей. Зеркальные камеры гораздо лучше подходят для специального применения, а также когда вес и размер не имеют значения.

Невзирая на расходы, многие предпочитают иметь оба типа камер. Таким образом, они могут прихватить с собой компактную камеру на вечеринки и долгие прогулки, однако иметь в запасе зеркальную камеру на случай, когда придётся снимать в помещениях при слабой освещённости, или когда они собираются заниматься исключительно съёмкой (например, пейзажей или событий).

Контрольные вопросы:

Опишите принцип действия цифровой фотокамеры; Опишите устройство цифровой фотокамеры; Кратко опишите характеристики устройств цифровой фотокамеры; Правила эксплуатации фотокамеры; Настройка и подключение цифровой фотокамеры. Краткая характеристика компактных и зеркальных цифровых фотокамер.

Практическое занятие:

Выполнить фотосъемку, подключить к ПК, отредактировать фото в графическом редакторе.

Список литературы:

«Всё о компьютере»/ .- М.: АСТ»,2003ю-319с. «Информатика и информационные технологии ». Учебник для 10-11 классов/ .- М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, с.

1. http://ru. wikipedia. org/wiki/Цифровой_фотоаппарат- описывается устройство цифрового фотоаппарата

2. http://school-collection. *****/catalog/search/- единая коллекция цифровых образовательных ресурсов

Как работает фотоаппарат можно изучить еще в школе. Но знать конструктивные особенности интересно каждому владельцу фотокамеры. Основной принцип работы цифрового фотоаппарата можно выразить в нескольких словах: свет преображается в электричество. Все здесь служит для привлечения света, от кнопки пуск до линз.

Что же революционного с точки зрения света в цифровом фотоаппарате. Он преобразует свет в электрические заряды, которые становятся образом, запечатленным на экране. Как же это работает? Задача каждой детали фотоаппарата поймать отличное изображение. Но главное это свет.

Устройство и работа фотоаппарата

Первое что нужно для получения фото это источник света. Частицы света фотоны покидают источник света, отталкиваются от предмета и входят в камеру через несколько линз. Затем фотоны следуют по установленному пути. Целый ряд линз позволяет сделать максимально четкое изображение.

1. Створки контролируют количество света, которое должно проникнуть внутрь через отверстие фотоаппарата.
2. Пройдя сквозь диафрагму, линзы и войдя в отверстие, свет отталкивается от зеркала и направляется в .
3. До этого свет преломляется, проходя сквозь призму, поэтому то мы и видим изображение в видоискателе не вверх ногами и если нас устраивает композиция, то мы нажимаем на кнопку.
4. При этом зеркало подымается, и свет направляется внутрь, какую-то долю секунды свет направлен не на видоискатель, а в самое сердце фотоаппарата – .

Длительность этого действия зависит от скорости срабатывания створок. Они открываются на мгновение, когда свет должен воздействовать на сенсор света. Время может быть 1/4000 секунды. То есть в мгновение ока створки могут открыться и закрыться 1400 раз. Для этого существует две створки, когда первая открывается, то вторая закрывается. Таким образом, внутрь попадает чрезвычайно малое количество света. Это важный момент в понимании принципа работы цифрового фотоаппарата.

Теория обработки света

Так в чем же революционность цифровой камеры? Элемент, фиксирующий изображение, сенсор изображения (матрица) это решетка с плотной структурой, состоящей из крошечных сенсоров света. Ширина каждого всего 6 микрон – это 6 миллионных метра. 5 тысяч таких сенсоров могут поместиться на кончике остро заточенного карандаша.

Но сначала свет должен пройти через фильтр, который разделяет его на цвета: зеленый, красный и синий. Каждый сенсор света обрабатывает только один цвет. Когда в него ударяют фотоны, они поглощаются полупроводниковым материалом, из которого он сделан. На каждый поглощенный фотон сенсор света испускает электрическую частицу, она называется электрон. Энергия фотона передается электрону – это электрический заряд. И чем ярче изображение, тем сильнее электрический заряд. Таким образом, каждый электрический заряд обладает различной интенсивностью.

Затем печатная плата переводит эту информацию на язык компьютера, язык цифр и битов или последовательность единиц и нулей. Они представляют собой миллионы крошечных цветных точек, из которых и состоит фото – это пиксели. Чем больше пикселей в изображении, тем лучше разрешение. Другими словами это несколько миллионов микроскопических световых ловушек, которые вместе со всеми элементами фотоаппарата нацелены на одну задачу – преобразовать свет в электричество, что бы сделать прекрасные фотографии.

Дальше вся эта информация в цифровом виде подается в процессор, где она обрабатывается по определенным алгоритмам. Затем уже готовая фотография передается в память фотокамеры, где она и хранится и доступна для просмотра пользователю.

Так вкратце можно изобразить принцип работы цифрового зеркального фотоаппарата .

Современные цифровые камеры во многом напоминают старые пленочные фотоаппараты. И в этом нет ничего удивительного, ведь цифровая фотография, по сути, выросла из пленочной, позаимствовав различные узлы и компоненты. Особенное сходство прослеживается между зеркальным цифровым фотоаппаратом и пленочной камерой: ведь и там и там применяется объектив, с помощью которого аппарат фокусируется на снимаемом объекте. Схожий процесс: фотограф просто нажимает на кнопку затвора и, в конечном счете, получается фотоизображение.

Тем не менее, несмотря на схожесть процесса съемки, устройство цифрового фотоаппарата является гораздо более сложным по сравнению с пленочным. И эта сложность конструкции обеспечивает «цифровикам» существенные преимущества — мгновенный результат съемки, удобство, широкие функциональные возможности по управлению фотосъемкой и обработке изображений. Для того, чтобы разобраться в устройстве цифрового фотоаппарата, нужно, прежде всего, ответить на следующие вопросы: Как создается фотоизображение? Какие узлы цифровой фотоаппарат позаимствовал у пленочного? И что нового появилось в фотокамере с развитием цифровых технологий?

Принцип работы пленочного и цифрового фотоаппарата

Принцип работы обычной пленочной камеры состоит в следующем. Свет, отражаясь от снимаемого объекта или сцены, проходит через диафрагму объектива и фокусируется особым образом на гибкой, полимерной пленке. Фотопленка покрыта светочувствительным эмульсионным слоем на основе галоидного серебра. Мельчайшие гранулы химических веществ на пленке под действием света изменяют свою прозрачность и цвет. В результате, фотопленка благодаря химическим реакциям «запоминает» изображение.

Как известно, для формирования любого существующего в природе оттенка достаточно использовать комбинацию трех основных цветов — красного, зеленого и синего. Все остальные цвета и оттенки получаются путем их смешивания и изменения насыщенности. Каждая микрогранула на поверхности фотопленки отвечает, соответственно, за свой цвет в изображении и изменяет свои свойства именно в той степени, в которой на нее попали лучи света.

Поскольку свет различается по цветовой температуре и интенсивности, то в результате химической реакции на фотопленке получается практически полное дублирование снимаемой сцены. В зависимости от характеристик оптики, освещенности, времени выдержки/экспозиции сцены на пленке и времени раскрытия диафрагмы, а также других факторов формируется тот или иной стиль фотографии.

Что же касается цифрового фотоаппарата, то тут также используется система оптики. Лучи света проходят через линзу объектива, преломляясь особым образом. Далее они достигают диафрагмы, то есть отверстия с изменяемым размером, посредством которого регулируется количество света. Далее при фотографировании лучи света попадают уже не на эмульсионный слой фотопленки, а на светочувствительные ячейки полупроводникового сенсора или матрицы. Чувствительный сенсор реагирует на фотоны света, захватывает фотоизображение и передает его на аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

Последний анализирует простые, аналоговые электрические импульсы, и преобразует их с помощью специальных алгоритмов в цифровой вид. Это перекодированное изображение в цифровом виде сохраняется на встроенном или внешнем электронном носителе. Готовое изображение уже можно посмотреть на ЖК-экране цифровой камеры, либо вывести его на монитор компьютера.

В течение всего этого многоступенчатого процесса получения фотоизображения электроника камеры непрерывно опрашивает систему на предмет немедленной реакции на действия фотографа. Сам фотограф через многочисленные кнопки, регуляторы и настройки может влиять на качество и стиль получаемого цифрового снимка. И весь этот сложный процесс внутри цифровой камеры происходит за считанные доли секунды.

Основные элементы цифрового фотоаппарата

Даже визуально корпус цифровой камеры схож с пленочным аппаратом, за исключением того, что в «цифровике» не предусмотрено катушки фотопленки и фильмового канала. На катушку в пленочных фотоаппаратах закреплялась пленка. И по окончании кадров на пленке фотографу приходилось перематывать кадры в обратном направлении вручную. В фильмовом канале фотопленка перематывалась до нужного для съемки кадра.

В цифровых фотоаппаратах все это кануло в лету, причем за счет избавления от фильмового канала и места для катушки с пленкой удалось сделать корпус камеры существенно тоньше. Впрочем, некоторые узды пленочных фотоаппаратов плавно перешли в цифровую фототехнику. Чтобы убедиться в этом, рассмотрим основные элементы современной цифровой камеры:

— Объектив

И в пленочной, и в цифровой фотокамере световые лучи проходят через объектив для получения изображения. Объектив представляет собой оптическое устройство, состоящее из набора линз и служащее для проецирования изображения на плоскости. В зеркальных цифровых фотоаппаратах практически ничем не отличаются от тех, что использовались в пленочных камерах. Более того, многие современные «зеркалки» обладают совместимостью с объективами, разработанными для пленочных моделей. К примеру, старые объективы с байонетом F могут применяться со всеми цифровыми зеркальными фотоаппаратами Nikon.

— Диафрагма и затвор

– это круглое отверстие, посредством которого можно регулировать величину светового потока, попадающего на светочувствительную матрицу или фотопленку. Это изменяемое отверстие, обычно размещающееся внутри объектива, образуется несколькими серповидными лепестками, которые при съемке сходятся или расходятся. Естественно, что диафрагма имеется как в пленочных, так и в цифровых аппаратах.

Тоже самое можно сказать и о затворе, который устанавливается между матрицей (фотопленкой) и объективом. Правда, в пленочных камерах используется механический затвор, представляющий собой своеобразные шторки, которые ограничивают воздействие света на пленку. Современные же цифровые аппараты оснащены электронным эквивалентом затвора, способным включать/выключать сенсор для приема приходящего светового потока. Электронный обеспечивает точную регуляцию времени приема света матрицей фотоаппарата.

В некоторых цифровых камерах, впрочем, имеется и традиционный механический затвор, который служит для предотвращения попадания на матрицу световых лучей после окончания времени выдержки. Тем самым, предотвращается смазывание картинки или появления эффекта ореола. Стоит отметить, что поскольку цифровому фотоаппарату может потребоваться некоторое время, чтобы обработать изображение и сохранить его, то возникает задержка по времени между тем моментом, когда фотограф нажал на кнопку спуска, и моментом, когда камера зафиксировала изображение. Эта задержка по времени называется задержкой срабатывания затвора.

— Видоискатель

Как в пленочном, так и в цифровом фотоаппарате имеется устройство для визирования, то есть устройство для предварительной оценки кадра. Оптический видоискатель, состоящий из зеркал и пентапризмы, показывает фотографу изображение именно в том виде, в котором оно существует в натуре. Однако многие современные цифровые камеры оборудованы электронным видоискателем. Он снимает изображение со светочувствительной матрицы и показывает фотографу таким, каким камера его видит с учетом предустановленных настроек и используемых эффектов.

В недорогих компактных цифровых фотоаппаратах видоискатель как таковой может просто отсутствовать. Его функции выполняет встроенный ЖК-экран с функцией LiveView. ЖК-экраны сегодня встраиваются и в зеркальные цифровые аппараты, поскольку благодаря такому экрану фотограф имеет возможность сразу же просмотреть результаты съемки. Таким образом, если снимок не удался, его можно тут же удалить и отснять новый кадр уже с другими настройками или в другом ракурсе.

— Матрица и аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

После того, как мы рассмотрели принцип работы пленочного и цифрового фотоаппарата, стало понятно, в чем собственно состоит основная разница между ними. В цифровой камере вместо фотопленки появилась светочувствительная матрица или сенсор. Матрица представляет собой полупроводниковую пластину, на которой размещается огромное множество фотоэлементов.

Не превышают размеров кадра фотопленки. Каждый из чувствительных элементов матрицы при попадании на него светового потока создает минимальный элемент изображения – пиксел, то есть одноцветный квадрат или прямоугольник. Элементы сенсора реагируют на свет и создают электрический заряд. Таким образом, матрица цифрового фотоаппарата фиксирует световые потоки.

Матрица цифровой камеры характеризуется такими параметрами, как физические размеры, разрешение и чувствительность, то есть способность матрицы точно уловить поток попадающего на нее света. Все эти параметры оказывают свое влияние на качество фотоизображения.

Полученная информация от сенсора в виде электрических импульсов далее поступает на обработку в аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Функция последнего состоит в том, чтобы превратить эти аналоговые импульсы в цифровой поток данных, то есть перевести изображение в цифровой вид.

— Микропроцессор

Микропроцессор присутствовал и в некоторых последних моделях пленочных камер, однако в цифровом фотоаппарате он стал одним из ключевых элементов. Микропроцессор отвечает в «цифровике» за работу затвора, видоискателя, матрицы, автофокуса, системы стабилизации изображения, оптики, а также за запись отснятого фото- и видеоматериала на носитель, выбор настроек и программных режимов съемки. Это своеобразный мозговой центр камеры, управляющий всей электроникой и отдельными узлами.

От производительности микропроцессора во многом зависит то, насколько быстро цифровая камера сможет осуществлять непрерывную съемку. В этой связи в некоторых продвинутых моделях цифровых камер используется сразу два микропроцессора, которые могут производить отдельные операции параллельно. Тем самым, обеспечивается максимальная скорость серийной съемки.

— Носитель информации

Если аналоговый (пленочный) фотоаппарат сразу же фиксирует изображение на пленке, то в цифровом, электроника записывает изображение в цифровом формате на внешний или внутренний носитель информации. Для этой цели в большинстве случаев используются . Но в некоторых камерах имеется и встроенная память небольшого объема, которой хватает для размещения нескольких отснятых кадров.

Также цифровые камеры обязательно оснащаются соответствующими разъемами для возможности их подключения к персональному или планшетному компьютеру, телевизору и другим устройствам. Благодаря этому фотограф получает возможность всего через несколько минут после съемки поместить готовое изображение в Интернете, передать по электронной почте или распечатать.

— Батарея

Во многих пленочных фотоаппаратах используется аккумуляторная батарея для приведения в действие электроники, которая, в частности, управляет фокусировкой и автоматической экспозицией сцены. Но эта работа не требует значительного энергопотребления, поэтому на одном заряде батареи пленочная камера способна проработать несколько недель.

Другое дело цифровая фототехника. Здесь жизнь аккумуляторной батареи камеры измеряется часами. А потому для поддержания работы камеры в условиях отсутствия источника электричества фотографу порой приходится запасаться дополнительными батареями.

Несмотря на то, что цифровая фототехника заимствовала многие узлы и компоненты из пленочной фотографии, она обладает рядом существенных преимуществ. Прежде всего, это возможность оперативно контролировать результаты съемки и вносить необходимые коррективы. Цифровой фотоаппарат в силу особенностей своего устройства предоставляет любому фотографу больше гибкости в процессе съемки за счет широких возможностей управления качеством изображений. Цифровые технологии обеспечивают мгновенный доступ к любому кадру и высокоскоростную фотосъемку. Сочетание гибкости, широких функциональных возможностей и оперативности ведения съемки гарантируют обладателю цифровой камеры получение фотографий превосходного качества практически в любых условиях.

Возможности цифровой фототехники сегодня далеко не исчерпаны. По мере развития устройство цифровых камер будет все более усложняться, в них будут реализованы новые технологии, увеличивающие функциональность аппаратов и обеспечивающие еще более высокое качество изображений.

Как устроены цифровые зеркальные фотоаппараты? Большинство из них устройство имеют примерно одинаковое. Это, прежде всего, корпус, собственно камера, на которую крепится фотообъектив. Объектив служит для создания изображения на матрице, а матрица - для записи фотографического изображения. В зеркальных аппаратах съемочный объектив так же передает изображение и в видоискатель. Незеркальные аппараты имеют чуть другую схему. Изображение на матрицу и изображение в видоискатель чаще всего передается двумя различными объективами. В этом случае объектив для видоискателя маленький и находится над основным объективом. В самых простых аппаратах, так называемых «мыльницах», на экране дисплея отображается изображение, которое непосредственно попадает на матрицу.

Принцип действия фотоаппарата примерно таков: световой поток проходит сквозь объектив и попадает на диафрагму. Диафрагма регулирует количество попавшего в объектив света и пропускает его дальше, на зеркало. Свет отражается от зеркала и попадает в призму, преломляясь через которую доходит до видоискателя, в котором фотограф и видит то, что находится непосредственно перед объективом. К изображению в видоискателе добавляется и другая полезная информация о снимаемом кадре. Что это за информация, ее количество - это зависит от конкретной модели аппарата. Как говорят, от его наворочености.

В собственно момент фотографирования зеркало, входящее в эту механическую конструкцию, поднимается и открывается затвор фотоаппарата. Именно в этот момент и происходит так называемое экспонирование. Свет попадает на матрицу и создает на ней изображение. После экспонирования затвор закрывается, зеркало опускается на свое место и ваш фотоаппарат готов сделать следующий снимок. Интересно то, что весь этот сложный технологический процесс происходит внутри аппарата за сотые и даже за тысячные доли секунды.

C того дня, как придумали это механическое устройство для фотосъемки, в процесс фотографирования не было внесено ничего принципиально нового. Световой пучок проходит сквозь объектив, масштабируется и попадает на установленный внутри фотоаппарата светочувствительный элемент. Этот принцип одинаков и для пленочных, и для цифровых фотокамер.

В чем заключается различие зеркального и незеркального фотоаппаратов? В чем преимущества зеркалки? Как мы уже сказали, зеркальный аппарат имеет в своей конструкции зеркало, которое позволяет нам в видоискателе видеть точно ту же картинку, что попадает на светочувствительный элемент.

А в чем отличие между зеркальным цифровым и зеркальным пленочным аппаратом? Вот на этом давайте остановимся поподробнее.

• Первым делом следует сказать, что в зеркальном цифровом фотоаппарате использована электронная система записи изображения. Оно записывается на электронную карту памяти. В плёночном же аппарате изображение сохраняется на фотографической плёнке.
• Практически все зеркальные фотокамеры записывают изображение на матрицу, поверхность которой меньше чем площадь кадра в пленочном зеркальном фотоаппарате.
• Устройство цифрового зеркального фотоаппарата таково, что фотограф может сразу просматривать отснятые кадры. Зеркальный пленочный фотоаппарат такой возможности не предоставляет. Полученное изображение мы можем увидеть на фотоплёнке после некоторой химической её обработки.
• Пленочные зеркалки старых моделей полностью механические. Они не нуждаются в электрическом питании. А современные цифровые зеркальные фотокамеры не могут жить и работать без батареек или аккумуляторных батарей.
• При съемке зеркальной плёночной камерой кадр лучше немного переэкспонировать, а при работе с цифровой камерой - как раз наоборот: недоэкспозиция выгоднее.
• Зеркальные фотоаппараты, не зависимо от того, пленочные они или цифровые, позволяют пользоваться множеством всевозможных аксессуаров: сменные объективы, фотовспышки, пульты дистанционного управления и пр.

Как устроен современный цифровой зеркальный фотоаппарат.

Давайте для начала рассмотрим его принципиальное устройство. Каждый современный человек сегодня знает, что основная часть любого фотоаппарата - это светонепроницаемая коробка, которую раньше называли камерой-обскурой. В одной из стенок этой коробки проделано отверстие. На противоположной от отверстия стенке находится светочувствительный сенсор, который называется матрицей. Для того, чтобы создать фотографический снимок, современные фотоаппараты оснащены множеством дополнительных элементов. Основные компоненты конструкции фотокамеры - объектив, затвор и диафрагма.

1. Объектив - это оптическая конструкция, состоящая из стеклянных (или, в недорогих моделях пластиковых) линз. Световой поток преломляется, проходя сквозь эти линзы, попадает на матрицу или плёнку, что делает изображение качественным.
2. Затвор - это устройство, чаще механическое, которое установлено между объективом и матрицей. Затвор представляет собой непрозрачную плоскость. Эта плоскость открывается и закрывается с огромной скоростью, чем регулирует доступ света на матрицу. Отрезок времени, на который затвор остается открытым, называется выдержка.
3. Диафрагма - это круглое отверстие, которое может менять свой диаметр. Она позволяет дозировать количественное поступление света на матрицу фотокамеры. Диафрагма чаще всего установлена внутри объектива, между его линзами.

Ну вот, теперь вы имеете некоторое понятие о современной цифровой зеркальной фотокамере. Теперь давайте изучать это сложнейшее электронно-механическое устройство и принцип его работы более детально. Поговорим о каждом из упомянутых конструктивных элементах поподробнее.

Объектив

Объектив - наиболее важная составляющая любого фотоаппарата. Ему всегда уделяется особое внимание.

Что такое фотографический объектив? Это оптическая система линз, собранная в оправе из металла. Объектив проецирует изображение на плоскость. В цифровом фотоаппарате - на матрицу, в пленочном - на плёнку. Хорошие фотографические объективы должны давать на плёнке или матрице резкое изображение по всей площади кадра, его пропорции должны соответствовать реальным пропорциям объекта съемки. Современный объектив - изделие достаточно сложное технически. Производство объективов - высокотехнологичное и точное производство. На заводах, выпускающих объективы, каждый из них проверяется индивидуально и очень тщательно. В былые времена, на заре фотографии, в фотоаппаратах в качестве объектива использовалась всего одна собирательная линза. Но такой примитивный объектив имел множество недостатков. Например, изображение получалось резким только в центральной части кадра, по краям оно оставалось нерезким и размытым, прямые линии ближе к границам кадра становились изогнутыми. Путем комбинации, подбора линз в одну цельную оптическую систему ученые со временем научились избегать этих недостатков.

Ещё на стадии планирования покупки зеркального фотоаппарата необходимо задуматься об объективе. Дело в том, что одна и та же модель фотокамеры при продаже может комплектоваться различными объективами, а может продаваться и вообще без объектива. Всё зависит от выбора производителя и фирмы-продавца. Обычно покупка фотокамеры в комплекте с объективом обходится несколько дешевле, чем приобретение собственно камеры и объектива раздельно. Но иногда особо придирчивых покупателей предлагаемый комплект по каким либо характеристикам не устраивает.

Для начала рекомендуем выбирать объектив исходя из его универсальности. Проще говоря, это объектив, подходящий для всех видов съемки. От того, как широки будут возможности вашего первого объектива, зависит, как быстро вы поймете на практике, какой ещё объектив вам необходим для тех видов съемки, которым вы будете отдавать приоритет в своей работе. Если вы, например, увлечетесь фотоохотой - то вам будет нужен объектив с большим фокусным расстоянием, если вашей страстью станет съемка портретов - то потребуется объектив, который так и называется - портретный.

Но, даже если у вас и появятся различные объективы, в основном вы будете снимать объективом универсальным. Специализированные объективы - широкоугольники, длиннофокусники и пр. применяются в повседневной практике достаточно редко. Но, тем не менее, зачастую возникают ситуации, когда без специальных объективов не обойтись. И тогда их применение становится очень даже оправданным.

Все объективы в основном выпускаются со стандартной резьбой, что позволяет легко их заменять на разных моделях фотоаппаратов.

Подведём итог. К приобретению своего первого объектива нужно отнестись достаточно серьезно. В противном случае неудачная дорогостоящая покупка так и останется лежать в ящике вашего стола невостребованной. А ведь универсальный объектив как раз тем и хорош, что использовать его можно во всех случаях жизни. Например, в путешествиях, когда любой лишний вес может оказаться в тягость. А объективы - вещь довольно тяжелая.

Диафрагма

Если присмотреться, внутри объектива можно увидеть несколько лепестков, каждый из которых имеет форму дуги. Накладываясь один на другой, они образуют круглое отверстие, диаметр которого можно регулировать. Это устройство называется диафрагма. Сам этот термин имеет греческие корни, и буквально означает «перегородка». В английском языке для обозначения диафрагмы употребляется другой термин: «апертура».

Диафрагма - это устройство, которое регулирует количество света, попадаемого на матрицу или плёнку. Изменяя диаметр отверстия диафрагмы, мы меняем соотношение яркостей создаваемого объективом фотографического изображения. Влияет диафрагма и на яркость самого объекта.

Посредством специального довольно сложного механизма лепестки диафрагмы сводятся к центру и отверстие, которое они образуют, уменьшается. При изменении значения диафрагмы на одну ступень, диаметр уменьшается или увеличивается в 1,4 раза. А вот количество света, попадаемого на пленку или матрицу, увеличивается в другой пропорции - в 2 раза.

Зачем нам необходима диафрагма? Почему без неё не обойтись? Для какой цели этот сложный конструктивный узел включен в фотоаппарат? Главное - для регулирования светового потока на матрицу или плёнку. Например, снимая при ярком освещении целесообразно отверстие диафрагмы сделать поуже. А при недостатке света, естественно, пошире. Но далеко не только для этого нужна диафрагма. Между прочим, по большому счету без нее можно и обойтись. Почему? А вот почему.

Как уже было сказано выше, и диафрагма, и затвор являются своего рода перегородками на пути светового потока, идущего к матрице или плёнке. Диафрагму вместе с выдержкой называют также экспопарой. Например, при одной конкретной съемке диафрагма может быть широко открыта, а выдержка установлена более короткой, а при другой съемке - с точностью до наоборот: выдержка длинная, а отверстие диафрагмы маленькое. Вроде бы, кажется, что значение выдержки и диафрагмы взаимозаменяемы. И та, и другая влияют на количество света, попадаемого на матрицу или плёнку. Но это не совсем так. Точнее, совсем не так. Размер отверстия диафрагмы в первую очередь влияет на глубину резкости, или, как сейчас стали говорить специалисты, глубину резко изображаемого пространства (сокращенно - ГРИП). А это как раз и является весьма значимым функциональным фактором, позволяющим создавать различные творческие и технические эффекты, при помощи которых фотограф и достигает намеченного результата, поставленной цели съемки.

Не хочется вас загружать различными сложными формулами и определениями. Все равно на данном начальном этапе вы мало что запомните и поймёте. Вам сейчас важно понять и усвоить самое главное. В книжках, справочниках и формулах диафрагма обозначается буквой f. И чем большее число будет стоять около этой буквы, тем меньшим будет диаметр отверстия диафрагмы, которое оно обозначает. Например, как на своем языке говорят фотографы, дырка 2.8 шире, чем дырка 8 или 16. Сейчас в основном самое широкое отверстие диафрагмы - это 2,8 (на старинных объективах можно встретить диафрагму 1, 4). Таким образом, на большинстве современных объективов при значении 2,8 отверстие диафрагмы максимально. То есть, смело можно сказать, что диафрагмы в этом случае попросту нет. Между прочим, некоторые мастера считают, что чем меньше значение диафрагмы, то есть чем больше дырка в объективе, тем интереснее будет кадр, тем красивее будет выглядеть объект. Многие свадебные фотографы работают именно по этому принципу - как они говорят, «на полной дырке».

Теперь про глубину резкости. На старых объективах даже была нанесена специальная шкала глубины резкости. Принцип тут простой: чем отверстие диафрагмы меньше, тем глубина резкости больше. Измеряется глубина резкости в метрах. Например, при определенной фокусировке на какой то объект и при определенной диафрагме глубина резко изображаемого пространства будет от 1,5 до 5 метров. Несмотря на то, что основным способом управления глубиной резкости является диафрагма, на ГРИП так же влияют и другие параметры: размер матрицы аппарата, фокусное расстояние объектива, которым вы снимаете, расстояние до снимаемого объекта.

Для разных сюжетов и видов съемки глубина резкости нужна так же разная. Как применять глубину резкости на практике? Например, вы фотографируете пейзаж. Тогда смело закрывайте диафрагму, делайте ее отверстие меньше. И вы получите резкое изображение как ближних, так и дальних объектов снимаемого ландшафта. А если вы решили снять портрет, то фон лучше сделать нерезким, а собственно лицо модели - резким. Как этого добиться? Снимайте с маленькой глубиной резкости, то есть с большим отверстием диафрагмы. В этом случае нерезкость фона как бы оторвет портретируемого от окружающего пространства. С маленькой глубиной резкости хорошо снимать крупным планом цветы, или ещё какие-нибудь объекты небольшого размера. Резкость можно настроить на ближний край цветка. А дальний от фотографа и зрителя край вывести в нерезкость. Это будет очень красиво. За счет маленькой глубины резкости хорошо делать акценты. Зритель сразу понимает, на что автор фотографии хочет обратить его внимание.

Регулировка глубины резко изображаемого пространства - очень важное средство в арсенале фотографа.

В компактных цифровых аппаратах, или каких ещё называют, мыльницах, глубина резкости будет большой при любом положении диафрагмы. Так уж рассчитаны их объективы разработчиками. Это очень мешает реализации многих творческих идей фотографа, но в то же время дает хорошего качества повседневные бытовые снимки для фотолюбителей. Мыльницы ведь и рассчитаны на эту категорию пользователей.

Затвор

Переходим к описанию следующего элемента фотоаппарата - затвору. Для чего они необходим?

Затвор - этот дико сложный механизм, гораздо сложнее, чем механизм диафрагмы. Его можно назвать сердцем любого фотоаппарата. Затвор отмеряет время, на протяжении которого свет действует на матрицу или на фотоплёнку, и происходит собственно процесс экспонирования. Это время, на которое затвор открыт, называется выдержкой. Затвор находится внутри фотокамеры, постороннему взгляду его не видно. Но зато его в зеркальных (как цифровых, так и плёночных) камерах хорошо слышно. Именно он издает тот самый характерный щелчок, ставший символом всей фотографии.

Что же происходит с затвором в момент фотографирования?

Затвор представляет собой механическое устройство, включающее в себя одну или две непрозрачные шторки, которые могут быть расположены как горизонтально, так и вертикально. Именно эти шторки открываются и закрываются, дозируя световой поток. Выдержка измеряется во времени. Чаще всего, это доли секунды. То есть затвор, можно сказать, работает молниеносно. Трудно даже представить себе отрезок времени, составляющий 1/250 или 1/500 долю секунды, не говоря уж о 1/1000 и менее. Но механический затвор имеет предел скорости срабатывания. Тогда каким же образом работают выдержки 15000 и 1/7000 секунды, на которые способна современная фотоаппаратура? Для этих целей инженерами разработан так называемый цифровой затвор. Тут регулировка выдержки осуществляется непосредственно на матрице, электроникой. Происходит это в таком режиме: при нажатии кнопки спуска открываются шторки физического, механического затвора, причем на минимально возможное время, затем на матрицу аппарата от его «электронной начинки» поступает цифровой сигнал, который включает экспонирование матрицы, а спустя какое то время другой сигнал отключает это экспонирование, а затем закрываются шторки и физического затвора. Величина выдержки зависит от освещенности снимаемого объекта, об общей освещенности в помещении, в котором вы снимаете, от скорости движения объекта или объектов съемки. Выдержку всегда нужно соотносить с диафрагмой.

Если в современном зеркальном цифровом фотоаппарате установлено и работает сразу два затвора, может возникнуть вопрос: а зачем в таком случае нужен тут механический затвор? Ответим. Кроме своей основной функции - отмеривания времени - он так же выполняет функцию защиты матрицы от пыли и грязи. Пыль и грязь наносят ей серьезные повреждения. А ведь матрица - самый дорогой и нежный элемент современного фотоаппарата.

Механизм любого фотоаппарата, будь то плёночного или современного зеркального цифрового фотоаппарата, немыслим без затвора. Но из-за наличия в механическом затворе шторок, в цифровых зеркалках исключена возможность визирования по дисплею. Матрица закрыта этими шторками, и изображение на дисплей передаваться просто не имеет возможности. При нажатии кнопки спуска шторки открываются (за счет или пружин, или электромагнитов), и на матрице происходит формирование изображения. В цифровых аппаратах с несъемной оптикой чаще всего стоит электронный затвор. Проще говоря, матрица сама на время проведения экспонирования включается, и по окончании этого времени отключается. Во время экспонирования и происходит запись изображения. Все остальное время на дисплей выводится сигнал для визирования, или, говоря по-другому, наводки. Преимущества электронного затвора очевидно - он может работать на несравненно более высоких скоростях, чем механический. Но, тем не менее, комбинированный электронно-механический затвор намного лучше.

Несколько слов о вспышке

О фотовспышке поговорим только в общих чертах. Причем, упор сделаем на штатную, встроенную в сам фотоаппарат вспышку, которую иногда весело называют «лягушкой» (потому что она, как лягушка, выпрыгивает из фотоаппарата). Вспышка может работать в нескольких режимах, которые соотносятся с режимами работы самого фотоаппарата.

• Автоматический режим. Вспышка срабатывает (или не срабатывает) автоматически. В этом режиме автоматически же регулируется длительность излучаемого ей светового импульса и его мощность в зависимости от условий освещения, в которых производится съемка. Такой режим удобен тем, что при нём экономится заряд электрической батареи. Но, тем не менее, он не всегда может быть использован. Например, при съемке в контровом свете. Так уж устроен фотоаппарат.
• Принудительный режим фотовспышки. Вспышка будет срабатывать всегда, независимо от уровня освещенности. В этом режиме недоступно регулирование длительности и мощности светового импульса. Как говорят специалисты, вспышка тут полностью использует своё ведущее число. Такой режим работы со вспышкой применим практически во всех случаях съемки, однако и расход энергии батареи тут будет более высоким, чем в предыдущем режиме.
• Режим медленной синхронизации. При таком режиме скорость срабатывания затвора (проще говоря, выдержка), устанавливается на более продолжительное время, чем длительность светового импульса. Это делается для дополнительной проработки фона и заднего плана снимаемой сцены. Ведь встроенная в фотоаппарат вспышка достаточно слаба и зачастую ее световой поток не достаёт («не добивает») до фона.
• Режим съемки без вспышки. Тут вспышка вообще не срабатывает. Этот режим необходим в тех ситуациях, когда съемка со вспышкой запрещена или в ней нет никакой необходимости, так как условия освещенности вполне благоприятные. А при благоприятном естественном освещении изображение всегда получается намного лучше, естественно передаются цвета объектов, теневые и освещенные его участки.

В более совершенных фотоаппаратах предусмотрены и другие режимы работы вспышки, например . В этом режиме перед основной вспышкой, во время которой срабатывает затвор, производится ещё несколько коротких вспышек. Это сделано для того, чтобы у людей, которых вы фотографируете, рефлекторно сузились зрачки глаз. Ведь что такое «красные глаза»? Не что иное, как отражение яркого света вспышки, проникающего через широко открытые зрачки на глазное дно. А если зрачки будут узкими, то и отражение сильного света в глазном дне будет практически незаметным. Такой режим нужно применять лишь при съемке людей. В противном случае - это пустая трата не только энергии батарей, но и времени.

Не нужно забывать, что использование штатной, встроенной в аппарат (как иногда называют - бортовой) фотовспышки делает лица людей на снимке довольно плоскими. Происходит это из-за того, что вспышка находится в непосредственной близости к объективу и «бьёт» прямо в лоб снимаемому человеку, лишая его лицо теней. Стало быть, со встроенной вспышкой людей лучше снимать под небольшим углом - чтобы появились хоть какие-то тени на лице. Но и под большим углом снимать тоже не надо - тени будут слишком грубыми и неестественными.

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

Основные части

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

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

Где получается картинка

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

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

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

Матрица типа ПЗС

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

КМОП-матрица

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

Трехслойная матрица

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

У smart-microcam.ru принцип работы несколько иной, но не будем отходить от нашей статьи.

По щелчку затвора

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

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

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

Наведем фокус

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

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

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

Борьба с искажениями

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

Линзы располагаются внутри объектива примерно таким образом

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

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

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

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

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

Видоискатель

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

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

Вот так изображение через систему зеркал попадает в видоискатель зеркальной камеры

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

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

Вспышка

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