Технология современных фотоаппаратов

0

Как работает цифровая камера?

Работа цифровой и пленочной камер построена на различных принципах. Основными частями пленочного фотоаппарата являются объектив, диафрагма и затвор. Объектив предназначен для фокусировки изображения, диафрагма регулирует количество света, проходящего через объектив, и определяет глубину резкости, а затвор обеспечивает необходимое время экспозиции. При спуске затвора свет через объектив и диафрагму попадает на светочувствительный слой пленки, и в результате на нее переносится изображение.

Как и пленочный фотоаппарат, цифровая камера имеет объектив и диафрагму, однако запись изображения в ней происходит иначе. На месте пленки в цифровой камере располагается прибор с зарядовой связью — ПЗС-матрица (ССD, charge coupled device) — полупроводниковое устройство, состоящее из множества миниатюрных фотодатчиков. Свет, попадая на эти датчики, заряжает их, причем величина заряда зависит от яркости света. Затем электрические заряды преобразуются в цифровые значения при помощи аналого-цифрового преобразователя.

Поскольку разрешение и другие возможности ПЗС ограничены, специальное программное обеспечение реконструирует информацию об изображении, рассчитывая недостающие данные. Затем изображение пересылается в запоминающее устройство и хранится в нем. Комбинация ПЗС, программного обеспечения и памяти заменяет в цифровой камере фотопленку.

Расскажите подробнее о ПЗС-матрицах

Фотодатчики ПЗС-матрицы представляют собой светочувствительные диодные сенсоры, расположенные рядами аналогично тому, как пиксели располагаются на экране компьютерного монитора. 2,5-мегапиксельная матрица, например, содержит 1700 х 1300 сенсоров. Если бы все сенсоры реагировали на свет одинаково, то цифровая камера могла бы фиксировать только черно-белые изображения. Для того чтобы снимок получался цветным, каждый сенсор снабжается цветными фильтрами. Они могут быть красным, зеленым и синим (RGB — Red, Greed, Blue) или голубым, пурпурным и желтым (CMY — Cyan, Magenta и Yellow) с дополнительным зеленым фильтром для придания изображению естественности. Данные каждого сенсора позволяют выделить один из 256 уровней заряда, поэтому каждый цвет имеет 256 уровней интенсивности (яркости), что позволяет воспроизводить 16,7 млн оттенков (256 х 256 х 256). Данные о яркости, зафиксированные каждым из сенсоров, оцифровываются и хранятся в памяти камеры.

В цифровых фотоаппаратах могут использоваться ПЗС двух типов — чересстрочные матрицы и матрицы последовательно-строчного сканирования. Первые разрабатывались для теле- и видеооборудования, а затем были оптимизированы для цифровых камер. Считывание данных яркости в них происходит в два этапа: вначале сканируются данные, зафиксированные сенсорами четных рядов, а затем — нечетных. Для того чтобы процесс считывания не прерывался, свет в камеру после снимка не подается, что достигается за счет использования механического затвора. Сенсоры чересстрочных матриц обладают повышенной светочувствительностью и могут иметь как RGB-, так и CMY-фильтры.

ПЗС-матрицы последовательно-строчного сканирования разрабатывались специально для цифровых камер. Они позволяют фиксировать несколько изображений в течение секунды, а поскольку фиксация и считывание данных происходят практически одновременно, необходимость в механическом затворе отпадает, и это позволяет устанавливать очень короткие выдержки. Сенсоры матриц последовательно-строчного сканирования снабжены RGB-фильтрами. Цвет каждого пикселя ПЗС-матрицы определяется одним из трех цветов. Уровни яркости других цветов рассчитываются специальным программным обеспечением.

Поскольку на восприятие яркости значительно сильнее влияет зеленая часть спектра, то для повышения качества изображения в ПЗС-матрице количество сенсоров с зеленым фильтром делается вдвое большим, чем с красным и синим.

Какие факторы необходимо учитывать при покупке цифровой камеры?

Перед приобретением цифровой камеры следует определиться с тем, для каких целей Вы собираетесь ее использовать. Если она нужна Вам для съемки иллюстраций к Web-странице, то камеры с невысоким разрешением для этих целей будет достаточно. В то же время, если Вы собираетесь распечатывать отснятые изображения, то следует отдать предпочтение устройству с высоким разрешением.

Выбор цифровой камеры определяется четырьмя главными факторами: разрешением ПЗС-матрицы, ее качеством, характеристиками оптических компонентов и, наконец, возможностями встроенного программного обеспечения.

Разрешение ПЗС-матрицы определяется путем умножения количества светочувствительных сенсоров, расположенных по ее вертикальной и горизонтальной осям. Например, если известно, что камера обеспечивает разрешение 1600 х 1200 пикселей, то это означает, что ПЗС-матрица оснащена 1,92 млн фоточувствительных сенсоров. Каждый сенсор может оцифровать один из трех основных цветов. Т. е. для того, чтобы собрать всю цветовую информацию для одного пикселя, необходимы данные от трех сенсоров. Для того чтобы на снимке отображались не 640 тыс. пикселей (1,92/3), а все 1,92 млн, встроенное ПО рассчитывает недостающие цветовые данные.

Несмотря на то, что подход «больше пикселей = выше разрешение = лучше снимок» в целом верен, на качество изображения существенно влияют еще несколько факторов. Одним из них является качество ПЗС. Если учесть, что на небольшой площади матрицы собраны миллионы светочувствительных диодов, то существует вероятность того, что некоторые из них являются дефектными. К сожалению, определить это сразу невозможно, поэтому единственным способом выбора качественного продукта является сравнение снимков, сделанных различными камерами. Особое внимание здесь необходимо обратить на четкость контуров изображения. Следует также проверить работу камеры в различных условиях освещенности и, если возможно, распечатать снимки.

Наряду с разрешением и качеством ПЗС-матрицы огромное влияние на качество снимков оказывает оптическая система камеры. Цифровую камеру часто описывают как цифровое устройство с оптическими компонентами, в то время как на самом деле она является оптическим устройством с цифровыми компонентами. Из этого следует, что хороший объектив, эффективная система вспышки и возможности по ручной настройке параметров играют важную роль при выборе камеры.

Следует также учитывать возможности цифровой камеры по хранению снимков. Поскольку для этого требуется достаточно большой объем памяти (несмотря на систему сжатия изображений), следует убедиться, что в комплект камеры входят сменные карты флэш-памяти. Предпочтение нужно отдавать продуктам, в которых используются небольшие, легкие в обращении, доступные по цене и достаточно емкие флэш-карты.

Наконец, если вы убедились, что цифровая камера оснащена всеми функциями, на наличие которых вы обратили бы внимание при покупке обычного пленочного фотоаппарата, то ваш выбор можно считать успешным.

Зависит ли качество снимка от размера ПЗС-матрицы?

До некоторой степени — да, поскольку на ПЗС-матрице можно разместить ограниченное количество светочувствительных сенсоров. Тем не менее принцип «чем больше, тем лучше» в данном случае не всегда приемлем. Главным критерием производительности ПЗС все же является разрешение. При выборе камеры учитывайте, что если две матрицы оснащены одинаковым количеством сенсоров, но имеют разные размеры, то предпочтение следует отдать камере с меньшей матрицей (обычно такие матрицы — более новые).

Насколько важна роль объектива в работе цифровой камеры?

Как уже упоминалось в п. 2.3, часто при выборе камеры покупатели не придают особого значения объективам, что является большой ошибкой. От объектива зависит, насколько четко изображение сфокусируется на ПЗС-матрице. При этом следует учесть, что ее площадь существенно меньше, чем площадь кадра фотопленки (1/3-дюймовая ПЗС-матрица, например, имеет диагональный размер всего 0,55 см, в то время как для одного кадра 35-миллиметровой пленки он составляет 4,3 см). Поэтому объектив цифровой камеры должен обеспечивать гораздо более высокое разрешение, чем объектив обычного фотоаппарата. Если линейное разрешение у последнего в среднем равно 30-60 линий на миллиметр, то у оптической системы цифровой камеры этот показатель должен находиться на уровне 150 линий на миллиметр. Кроме того, объектив оказывает существенное влияние на цветопередачу и способность камеры выполнять качественные снимки в условиях низкой освещенности.

Было бы ошибкой считать, что все дефекты съемки можно исправить за счет ПО редактирования цифровых изображений. Возможности подобных программ впечатляющи, но не безграничны. Например, сложно получить хороший результат при обработке изображения, снятого с недодержкой или передержкой, или же плохо оцифрованного. Поэтому пользователи, не желающие тратить время на редактирование некачественных снимков, должны подумать о приобретении камеры, оснащенной хорошей оптикой.

Что случится с цифровым снимком, хранящимся в камере, если она долгое время не использовалась?

Снимок не исчезнет, и его качество не ухудшится, даже если элементы питания камеры разрядились. Это обеспечивается за счет использования постоянного запоминающего устройства (флэш-памяти). В то же время важные снимки рекомендуется сохранять на жестком диске компьютера или записываемом компакт-диске (CD-R, CD-RW).

Какие факторы влияют на продолжительность работы батареи цифровой камеры?

Основным фактором является интенсивность съемки. Чем больше снимков вы делаете, тем быстрее разряжаются батареи. Если вы пользуетесь камерой часто, необходимо использовать батареи большой емкости, никельметаллгидридные или литий-ионные аккумуляторы.

На скорость разрядки батарей влияет также частота использования вспышки, ЖК-монитора и объектива с переменным фокусным расстоянием.

Похожие статьи:

Leave a Reply


©2004 - 2010 Фото SNAPSHOT. Все права защищены. У каждой новости есть автор. Ссылки на источник указаны в нижней части статей..
Фото, самсунг, Снэпшот, сони, Картинки, никон, Скрины, модели фотоаппаратов, Фотоаппараты, скрины, Новости, фотографии, фотографы, галлереи,