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

93439 Фотография с нуля 0

В этом уроке вы узнаете: Принцип действия фотоаппарата. Из каких основных элементов состоит фотокамера.

Принцип действия цифровой фотокамеры

Фотография прежде всего связана со светом. Рассмотрим рисунок.

Свет от солнца или искусственного источника (1) сначала отражается от сцены, находящейся перед объективом фотокамеры, а затем проходит через объектив (2) и, если он есть, затвор (7) (о затворе вы узнаете чуть позже в этом уроке) к задней стенке корпуса камеры - на матрицу (сенсор) (8). В зеркальной фотокамере (DSLR) до нажатия на кнопку спуска затвора свет, отраженный зеркалом (3), пройдя через призму (4) - попадает в видоискатель (5). При съемке зеркало поднимается, и свет попадает на матрицу, как в компактной камере. В некоторых зеркальных камерах Sony зеркало неподвижное, полупрозрачное (SLT камеры).

Этот процесс аналогичен прохождению света через хрусталик человеческого глаза к колбочкам и палочкам, расположенным на задней стенке глаза, а также к зрительным нервам. Когда же свет достигает задней стенки корпуса, он попадает на чувствительный элемент (датчик изображения), который преобразует свет в электрическое напряжение. Затем полученная таким образом информация обрабатывается процессором для исключения помех, расчета значений цвета, формирования файла данных изображения и записи этого файла на носитель информации (карту для хранения цифровых изображений). После этого фотокамера подготавливается к экспонированию следующего изображения.

Весь этот процесс, в течение которого огромное количество информации обрабатывается и записывается на носитель, происходит довольно быстро.

Ниже представлены рисунки, дающие представление об основных элементах, из которых состоит компактная (беззеркальная) и зеркальная фотокамера.

Компактная фотокамера

Зеркальная фотокамера

Рассмотрим подробнее эти основные элементы, из которых состоит цифровая фотокамера и которые позволяют свету, отраженному от объекта съемки, стать фотографией.

Объектив

Объектив фотокамеры представляет собой весьма сложную конструкцию. Как правило, он состоит из целого ряда стеклянных линз, преломляющих и фокусирующих свет, поступающий в объектив. Благодаря этому увеличивается изображение снимаемой сцены и осуществляется фокусировка на конкретной точке. Подробнее об объективах вы узнаете из последующих уроков.

Видоискатель и экран ЖКИ

Видоискатель позволяет видеть изображение в момент его съемки и некоторые из параметров съемки, и представляет собой небольшое окно, в которое наблюдается снимаемая сцена. С его помощью уточняется композиция непосредственно перед съемкой.

Экран ЖКИ обеспечивает предварительный просмотр снимков перед их получением, а также последующий просмотр и анализ только что сделанных снимков относительно правильности установленной экспозиции и композиции либо для показа их окружающим. Кроме того, на экране ЖКИ могут быть просмотрены любые сделанные ранее снимки.

В цифровых фотокамерах экран ЖКИ также может выполнять функцию видоискателя. Вместо того, чтобы подносить фотокамеру к глазу для составления композиции снимаемой сцены, подготовить ее к съемке можно в любом положении, наблюдая на экране ЖКИ изображение еще до того, как оно будет зафиксировано. Один из недостатков экранов ЖКИ заключается в высоком потреблении энергии от батареи питания фотокамеры. Кроме того, просматривать изображения на экране ЖКИ в солнечный день на улице практически невозможно.

Несмотря на все перечисленные выше преимущества экрана ЖКИ, в цифровой фотокамере иногда полезным оказывается и видоискатель. В частности, когда заряд батареи питания на исходе и поэтому нецелесообразно расходовать драгоценную энергию на питание экрана ЖКИ. Как бы там ни было, но видоискатель по-прежнему служит удобной альтернативой экрану ЖКИ при составлении композиции фотографии.
Что же касается зеркальных цифровых фотокамер, то видоискатель и экран ЖКИ показывают одно и то же изображение, поскольку в этом случае для проецирования изображения из объектива в видоискатель используются зеркала. В компактных цифровых фотокамерах видоискатель служит в качестве простого окна, в которое видно снимаемую сцену, а не изображение, проецируемое через объектив для предварительного просмотра. Но поскольку видоискатель находится не в том месте, где и объектив, наблюдаемая в него перспектива оказывается несколько иной.

Затвор

Затвор представляет собой сложный механизм, точно управляющий продолжительностью прохождения света через объектив к пленке или цифровому чувствительному элементу, расположенному на задней стенке корпуса фотокамеры.

В цифровой фотокамере затвор в традиционном смысле может и не понадобиться, что зависит от типа используемого датчика изображения. Так как датчик изображения цифровой фотокамеры является электронным прибором, а не светочувствительным химическим веществом, он может включаться или выключаться электронным путем. Следовательно, необходимость в наличии механического затвора, управляющего поступлением света в фотокамеру, отпадает. Тем не менее для некоторых типов фотокамер затвор все же требуется, хотя во многих моделях цифровых фотокамер механический затвор не применяется.

Независимо от наличия или отсутствия механического затвора в цифровой фотокамере по-прежнему необходим механизм для управления экспонированием изображения, а также кнопка спуска затвора. При нажатии кнопки спуска затвора активизируется целый ряд действий, приводящих в итоге к получению окончательного изображения. Прежде всего необходимо зарядить датчик изображения, чтобы подготовить его к восприятию света из объектива.

Кнопки для настройки фотокамеры

На корпусе камеры имеется множество кнопок, рычажков, дисков, назначение которых лучше всего описано в инструкции к вашей фотокамере. Большинство из них служат для подготовки фотокамеры к съемке, ее настройки и непосредственно съемки.

К ним относятся: установка режима автоматической фокусировки, выбор подходящего баланса белого для обеспечения правильной передачи цветов снимаемой сцены в зависимости от вида используемого освещения, выбор режима экспозиции и т.д. Подробнее об этих и других параметрах вы узнаете из последующих уроков.

Датчик изображения

Датчик изображения состоит из миллионов отдельных светочувствительных пикселей. В этих пикселях, по сути, выполняется преобразование света в электрическое напряжение.

Несмотря на то что цифровые фотокамеры позволяют делать многоцветные снимки, их датчики изображения не воспринимают цвет. Они способны реагировать только на относительную яркость сцены. Для ограничения спектра света, на который реагирует каждый пиксель датчика изображения, применяются специальные цветные светофильтры. Таким образом, в каждом пикселе может быть зарегистрирован только один из трех основных цветов (красный, зеленый или синий), которые необходимы для определения окончательного цвета пикселя. А для определения значений двух остальных основных цветов каждого пикселя применяется интерполяция цвета.

Подробнее о датчиках изображения вы узнаете из нашего следующего урока.

Встроенная вспышка

Встроенная вспышка есть в большинстве моделей цифровых фотокамер. Безусловно, это очень удобно, поскольку света в окружающих условиях зачастую не хватает. С другой стороны, вспышки, встроенные во многие фотокамеры, далеко не всегда оказываются практичными. Отчасти это связано с отсутствием контроля встроенной вспышки. Ведь в большинстве моделей цифровых фотокамер нельзя регулировать мощность встроенной вспышки, и поэтому при оценке уровня освещения приходится полностью полагаться на фотокамеру.

Невозможность регулировать мощность и положение встроенной вспышки превращается в серьезное препятствие при съемке объектов, расположенных близко к фотокамере. В этом случае вспышка слишком сильно освещает сцену, а изображение получается чрезмерно контрастным. Из-за того, что встроенная вспышка находится очень близко к объективу, на снимках зачастую возникает эффект «красных глаз».

Для установки на фотокамеру внешней вспышки и другого необходимого оборудования (видоискателя при его отсутствии в камере, микрофона и т.д.) служит разъем "горячий башмак".

Носители цифровой информации

В цифровой фотокамере каждое зафиксированное изображение записывается на карту-носитель цифровой информации. В какой-то степени эта карта заменяет пленку (и поэтому иногда называется цифровой пленкой), однако у нее есть свои особенности.

Носители цифровой информации бывают самых разных форм и размеров: от формата книги до величины пластинки жевательной резинки и даже меньше. А в некоторых даже имеется возможность использования нескольких типов носителей, что дает дополнительные удобства.

Питание цифрового фотоаппарата

В качестве источника питания в цифровых фотоаппаратах наиболее часто применяются перезаряжаемые элементы - аккумуляторы. По размерам корпуса элементы подразделяются на несколько типов. В цифровой съемочной технике применяются элементы формата ААА и АА (говоря проще "самые тонкие" и "тонкие батарейки") или имеется фирменный, не совместимый с камерами других производителей, конструктив. Размещаются элементы питания в специальном отсеке камеры, где иногда некоторые ищут кнопку "шедевр" :))).

В зеркальных и некоторых беззеркальных фотокамерах со сменной оптикой применяются батарейные блоки, где размещены несколько аккумуляторов, что значительно увеличивает время автономной работы фотоаппарата.

Итоги занятия:

Итак, мы рассмотрели основные элементы конструкции цифровой фотокамеры. Очень важным предметом, который часто забывают изучить, а иногда просто теряют, является руководство по фотокамере.

Анализируя поисковые запросы, которые приводят посетителей на наш сайт, констатирую, что вопросов "как включить" какую либо функцию камеры очень много. Для того чтобы максимально использовать возможности вашей фотокамеры, необходимо внимательно прочитать прилагаемое к ней руководство, что пользователи довольно часто ленятся делать, полагаясь на свои способности разбираться в новой аппаратуре по ходу дела. Как показывает практика - не разберетесь или станете разбираться в самый неподходящий момент.

Это и есть ваше первое практическое задание - внимательно изучить руководство (или инструкцию) по эксплуатации вашей фотокамеры.

На вопросы по теме первого урока, по изложенному материалу и по практическому заданию вы можете задать на сайта.

И в завершении - небольшой видеоролик "Как работает зеркальный цифровой фотоаппарат".

В следующем уроке №2: Типы фотокамер. Основные характеристики современных фотоаппаратов. Узнаем подробнее о сенсорах. Поговорим о мегапикселях. Расскажем, как выбрать фотокамеру.

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.

Цифровой фотоаппарат – оптико-механический прибор, с электронным способом регистрации, обработки и хранения цифровых изображений, с помощью которого производится фотосъемка (рис. 23).

Цифровой фотоаппарат состоит из следующих основных частей:

Корпус со светонепроницаемой камерой;

Объектив;

Диафрагма;

Фотографический затвор;

Кнопка спуска – инициирует съёмку кадра;

Видоискатель;

Фокусировочное устройство;

Фотоэкспонометр;

Встроенная фотовспышка;

Элементы питания камеры;

Матрица;

Дисплей;

Органы управления;

Оптический стабилизатор изображения;

Цифровой блок обработки и хранения данных;

Карта памяти.

Рис. 23. Устройство цифрового фотоаппарата

Конструкция современной цифровой камеры имеет много общего с пленочной камерой, поэтому в дальнейшем Мы будем рассматривать лишь те элементы, которые являются уникальными для цифровой фотокамеры или обладают определенной спецификой использования.

Фотографический затвор. Цифровые фотоаппараты могут обладать как механическим затвором так и электронным.

Электронные фотографические затворы представляют собой не отдельное устройство, а принцип дозирования экспозиции цифровой матрицей. Выдержка определяется временем между обнулением матрицы и моментом считывания с нее информации. Применение электронного затвора позволяет достичь более коротких выдержек без использования дорогостоящих высокоскоростных механических затворов. Есть модели фотоаппаратов, в которых используется комбинация механического и электронного затвора. В таких камерах механический затвор используется при длительных выдержках, а электронный – при коротких.

Видоискатель. В настоящее время многие цифровые камеры имеют оптический или электронный видоискатель (электронная система имитирующая видоискатель зеркальной фотокамеры) для быстрой компоновки кадра и жидкокристаллический дисплей, выполняющий несколько функций, для более точного построения композиции, и просмотра результата съемки. Недостатком жидкокристаллического дисплея является невозможность его использования при высокой освещенности, так как в таких условиях информация на дисплее становиться не различима, и как следствие невозможность осуществить кадрирование. На ЖК дисплей в зависимости от режима работы фотокамеры может выводиться также информация об экспозиционных параметрах и др. С помощью ЖК дисплея мы получаем доступ к меню управления настройками камеры.

Матрица (светочувствительная матрица) – специализированная аналоговая или цифро-аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных элементов (фотосенсоров), выстроенных в ряды и строки (рис. 24). Матрица предназначена для преобразования, спроецированного на неё оптического изображения в аналоговый электрический сигнал или в поток цифровых данных (при наличии АЦП непосредственно в составе матрицы). При проецировании изображения на матрицу, в каждом ее фотосенсоре накапливается электрический заряд, пропорциональный яркости приходящегося на него элемента изображения. Матрица является основным элементом цифровых фотоаппаратов и видеокамер. Применяется в планшетных и проекционных сканерах.

Рис. 24. Матрица цифрового фотоаппарата

Фотосенсор – это устройство, преобразующее световую энергию (фотоны) в энергию электрического заряда (электроны): чем ярче свет, тем больше заряд (рис. 25).

Рис. 25. Схема фрагмента матрицы цифровой фотокамеры: 1 – инфракрасный фильтр;
2 – микролинза; 3 – красный светофильтр пикселя (фрагмент фильтра Байера);
4 – фотосенсор; 5 –кремниевая подложка

С матрицы в фотоаппарат поступает аналоговая информация, которая образуется в результате измерения электрического заряда на фотосенсорах. Далее с помощью аналого-цифрового преобразователя она преобразуется в цифровую форму – двоичный код. Двоичное число – это последовательность 0 и 1, где каждая цифра называется битом информации. Число бит называют глубиной цвета. В цифровой фотографии, как правило двоичные цифры группируются в цепочки из восьми бит – байты. Байт несет информацию о 256 (десятичная система) возможных значений яркости фотосенсора, что соответствует 256 оттенкам серого.

Фотосенсоры фиксируют яркость элемента изображения, не неся ни какой информации о его цвете. Для получения информации о цвете – матрицу фотосенсоров сверху накрывают матрицей миниатюрных светофильтров, каждый из которых пропускает красный, зеленый или синий свет и задерживает остальные, упорядоченных в виде мозаичного узора Байера (рис. 26). При этом преобладает зеленый цвет, что объясняется физиологией восприятия цвета глазом человека наиболее чувствительному к зеленой части спектра. Благодаря наличию светофильтров каждый пиксель (от англ. pixel – pixture element – элемент, из множества, которых строится цифровое изображение) в конкретном месте сенсора способен регистрировать интенсивность только одного из трех основных цветов (рис. 25). Вследствие этого большее количество света, достигающего фотосенсора, теряется. Захватывается только половина приходящего зеленого света, так как каждый ряд содержит только половину зеленых пикселей, а вторую половину составляют синие или красные. Регистрируется 25% красного и синего света. Поскольку большая часть света не регистрируется, светочувствительность матрицы в целом снижается. Фотосенсоры обладают повышенной чувствительностью к инфракрасному диапазону спектра, поэтому кроме цветных фильтров, устанавливают и инфракрасный.

Рис. 26. Фрагмент типичный сенсор состоит из чувствительного массива и последовательности фильтров, упорядоченных в виде мозаичного узора Байера

Большинство матриц цифровых фотоаппаратов захватывают лишь часть изображения, а полное цветное изображение (восстановление цвета каждого пикселя) получается в результате математической обработки (интерполяции) микропроцессором фотокамеры.

Основные технологии матриц цифровых фотоаппаратов

ПЗС – прибор с зарядовой связью (от англ. CCD – charge-coupled device). Приборы с зарядовой связью первоначально создавались как устройства памяти, в которых можно было поместить заряд во входной регистр устройства. Однако способность элемента памяти устройства получить заряд благодаря фотоэлектрическому эффекту сделала данное применение ПЗС устройств основным.

ПЗС-матрица – специализированная аналоговая интегральная микросхема, выполненная на основе поликремния, состоящая из светочувствительных элементов (фотодиодов). Фотодиод способен сохранять электрический заряд (эта способность называется емкостью), накапливаемый при ударении фотонов о поверхность сенсора. Перед экспонированием производится сброс всех ранее образовавшихся зарядов и приведение всех элементов устройства в исходное состояние. В процессе экспонирования, в каждом пикселе матрицы, накапливается электрический заряд. Чем интенсивнее световой поток, тем больше накапливается электронов – выше итоговый заряд данного пикселя. После того как отработал фотографический затвор происходит процесс считывания этих зарядов. После аналогово-цифрового преобразования информация обрабатывается микропроцессором камеры.

КМОП – комплементарная структура металл-оксид-полупроводник (от англ. CMOS – Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Структуры КМОП обладают чувствительностью к свету. КМОП-матрица – светочувствительная матрица, выполненная на основе КМОП-технологии. В КМОП матрице применяется технология APS (Active Pixel Sensors), которая добавляет к каждому пикселю транзисторный усилитель считывания, позволяя преобразовывать электрический заряд в напряжение и проводить ряд процедур обработки изображения непосредственно в фотосенсоре, реагируя на специфические условия освещенности в момент фотосъемки, что значительно увеличивает быстродействие фотоаппаратов построенных на их основе. Это обеспечило также произвольный доступ к фотодетекторам аналогично реализованному в микросхемах оперативной памяти. С помощью механизма произвольного доступа можно выполнять считывание выбранных групп пикселей – кадрированное считывание. Кадрирование позволяет уменьшить размер захваченного изображения и значительно увеличить скорость считывания по сравнению с ПЗС матрицами. Основные преимущества КМОП технологии – низкое энергопотребление, единство технологии производства с остальными, цифровыми элементами аппаратуры, возможность объединения на одном кристалле аналоговой и цифровой части, что приводит к значительному снижению их себестоимости.

Геометрический размер матрицы и его влияние на изображение.

Геометрический размер матрицы определяет размер изображения – формат кадра. В отличие от фиксированного формата кадра в пленочной фотографии 24×36 мм, размеры матриц современных цифровых фотоаппаратов значительно отличаются друг от друга. Размер матрицы измеряется по диагонали, в долях дюйма (4/3", 2/3", 1/1,8", 1/2,2").

Так как большинство пользователей имеют опыт съемки на пленочные фотоаппараты, оказалось удобным сравнивать объективы пленочных и цифровых камер по углу поля зрения. Для этого было введено понятие эквивалентного фокусного расстояния.

Эквивалентное фокусное расстояние (ЭФР) – фокусное расстояние цифровой камеры, преобразованное в соответствующие значения для 35-миллиметровой пленочной камеры по углу поля зрения. Эквивалентные значения необходимы из-за того, что для цифровых камер размеры датчика и фокусные расстояния объектива не являются стандартизированными, и поэтому преобразование значений важно для сравнения их характеристик. Например, типичный объектив цифровой камеры с фокусным расстоянием 5,8–17,4 мм может дать такое же поле зрения, как и объектив с переменным фокусным расстоянием 38–114 мм для пленочной камеры.

Для сравнения объективов цифровых фотокамер с объективами камер формата 35 мм используется коэффициент преобразования фокусного расстояния – кропфактор.

Кропфактор (K f) – отношение диагонали 35 мм кадра (43,2 мм) к диагонали матрицы . Для плёночных фотоаппаратов и полноформатных матриц цифровых фотоаппаратов равен 1. Рассмотрим соотношение между размерами наиболее распространённых типоразмеров матриц цифровых фотоаппаратов со стандартным плёночным кадром (рис. 27).

Рис. 27. Сравнение размеров матриц цифровых фотокамер с кадром 35-мм плёнки.

Геометрический размер матрицы определяет площадь поглощения света и оказывает значительное влияние на многие характеристики изображения шумы, цвета, светочувствительность, ГРИП и т.п.

Отношение сторон кадра

В аналоговой (пленочной) фотографии используется формат кадра 3:2 (36×24 мм).

В цифровой фотографии существуют несколько форматов кадра:

– формат кадра 4:3 (телевизионный формат кадра: PAL, SECAM, NTSC);

– формат кадра 16:9 (телевизионный формат кадра телевидения высокой четкости);

– формат кадра 3:2.

В ряде фотоаппаратов имеется настройка, позволяющая программно изменять формат кадра, что приводит к изменению разрешения снимка (мегапиксели), так как формат кадра определяется геометрическим размером матрицы и соотношением ее сторон.

Формат кадра необходимо учитывать при фотосъемке, в зависимости от предполагаемого дальнейшего использования фотографии.

| 0 Comments

Устройство большинства зеркальных цифровых фотоаппаратов – это фотокамера, в которой объектив для захвата изображений и объектив видоискателя один и тот же, в фотоаппарате также используется и цифровая матрица, необходимая для записи изображений. В фотоаппаратах незеркального типа изображение попадает в видоискатель посредством маленького отдельного объектива, который чаще всего располагается над основным. Также имеется отличие и от обыкновенного устройства фотоаппарата (так называемой мыльницы), где на экране отображается изображение, которое непосредственно попадает на матрицу.

Устройство фотоаппарата и его принцип действия обычно таковы, что свет проходит сквозь объектив. После этого он попадает на диафрагму, за счет которой регулируется его количество, после чего свет, в устройстве зеркального цифрового фотоаппарата, доходит до зеркала, отражается от него, проходит сквозь призму, чтобы его перенаправить в видоискатель. Посредством информационного экрана к изображению добавляется дополнительная информация об экспозиции и кадре (это зависит уже от модели конкретного аппарата).

В тот момент, когда осуществляется фотографирование, зеркало конструкции фотоаппарата поднимается, затвор фотоаппарата открывается. В этот момент прямо на матрицу фотокамеры попадает свет и осуществляется фотографирование или, если говорить более научными терминами, – экспонирование кадра. После этого затвор закрывается, зеркало опускается обратно, и можно делать следующий снимок. Следует понимать, что внутри фотокамеры весь этот, казалось бы, сложный по описанию процесс занимает всего лишь доли секунды.

С момента создания первого устройства фотосъемки, практически не было внесено никаких изменений в основную схему его работы. Через отверстие проходит свет, масштабируется, и поступает на светочувствительный элемент, установленный внутри камеры. Данный принцип одинаков, как для цифровых зеркальных агрегатов, так и для пленочных камер.

Так в чем же состоят различия в конструкции цифрового зеркального фотоаппарата и в чем заключаются его преимущества?

Зеркальный фотоаппарат, по большому счету, отличается от не зеркальных тем, что в последних отсутствует специальное зеркало. Данное зеркальце дает возможность фотографу видеть в видоискателе совершенно такую же картинку, которая попадает на матрицу или пленку.

В чем заключаются отличия между цифровым зеркальным фотоаппаратом и зеркальным пленочным фотоаппаратом?

1. Первое отличие здесь совершенно очевидно: в зеркальной цифровой фотокамере для записи на карту памяти изображения применяется электроника, в то время, как устройство фотоаппарата пленочного зеркального типа осуществляет захват изображения на пленку.
2. Вторая отличительная черта состоит в том, что подавляющее большинство зеркальных цифровых фотоаппаратов осуществляют запись изображений на поверхность матрицы, площадь которой меньше, нежели кадр в пленочных зеркальных камерах.
3. Устройство цифровых фотоаппаратов позволяет фотографам просматривать полученные изображения сразу же после осуществления съемки.
4. Для более старых моделей пленочных аппаратов не нужно электрическое питание. Они целиком состоят из механики. А вот зеркальным цифровым фотокамерам для работы необходимы аккумуляторы либо сменные батарейки.
5. При работе с пленкой, кадр лучше будет немного переэкспонировать, а, в случае с цифровыми фотокамерами, наоборот, – немного недоэкспонировать кадр.
6. В независимости от того, какой используется фотоаппарат – пленочный или цифровой, оба типа агрегатов обладают огромными возможностями по смене пультов дистанционного управления, объективов, элементов питания, вспышек и ряда других аксессуаров.

Из чего состоит современный фотоаппарат

Для начала, рассмотрим в общих чертах устройство современной фотокамеры. Думаю всем уже известно, что любой фотоаппарат конструктивно представляет собою камеру-обскуру – темная коробка, в одной из стенок которой имеется отверстие. На противоположной стенке от данного отверстия установлена матрица – светочувствительный сенсор. Для облегчения процесса создания фотоснимков, а также повышения оптических характеристик аппарата, современные камеры-обскуры оборудуются также дополнительными компонентами.

Основными частями современных фотоаппаратов являются:

1. Объектив – представляет собой набор плит, посредством которых осуществляется преломление световых лучей на пленку (или матрицу), что придает изображению четкость;
2. Затвор – устанавливается между матрицей и объективом, представляет собою непрозрачную плоскость, которая может закрываться и открываться с большой скоростью, регулируя, тем самым, время засветки матрицы (так называемая «выдержка»);
3. Диафрагма – круглое изменяемое отверстие, обычно устроенное внутри объектива, за счет которого определяется количество поступающего на матрицу фотоаппарата света.

Теперь, когда ознакомились в общих чертах, рассмотрим более подробно устройство фотоаппарата, а также принцип работы и назначение каждого из указанных выше конструктивных частей фотокамеры.

Объектив

Это самая важная часть любого аппарата, поэтому необходимо уделить ему особенное внимание.

Объектив – это оптическое устройство, за счет которого осуществляется проецирование изображения на плоскости. Объектив состоит обычно из набора линз, которые собраны внутри оправы в единую систему.

Объективы хорошего качества должны давать на пленке геометрически правильное, резкое изображение объектов фотосъемки по всему полю кадра, для которого он предназначается. Производство объективов требует очень высокой точности, и на заводе осуществляется проверка качества каждого выпускаемого объектива. Современные объективы – это очень сложная система оптических линз. Обычная собирательная линза может также быть использована в качестве объектива (таким образом, и поступали первые фотографы), но, ввиду свойственного ей большого числа недостатков, фотоснимок получается резким лишь в небольшой центральной части и размытым, абсолютно нерезким по краям, прямые же линии на краях изображения, при этом, получаются изогнутыми. Комбинирование линз дает возможность избавиться от большей части перечисленных нами недостатков и неточностей.

Выбираем первый объектив для своего фотоаппарата

Когда вы планируете и выбираете зеркальный фотоаппарат, который в дальнейшем хотите приобрести, сразу же рекомендую подумать и об объективе. Одна и та же модель фотокамеры продаваться может как без объектива как такового, так и может быть укомплектована каким-нибудь приспособлением (на выбор производителя). Как правило, комплект фотокамеры с объективом обойдется менее дорого, нежели приобретение по отдельности этих же компонентов. Но может выйти и такая ситуация, что предлагаемый производителем объектив вас не устроит по каким-нибудь характеристикам.

Свой первый объектив необходимо выбирать из соображений его универсальности. В идеале – это должен быть объектив, который можно будет использовать для всех случаев. И от того, насколько широки будут его возможности, зависит, насколько быстро вы поймете, в каком жанре чаще всего вы снимаете, и какой специализированный объектив необходимо будет приобрести в дальнейшем. Большинство объективов выпускаются со стандартной резьбой, и устройство фотоаппарата позволяет без затруднений осуществлять замену объективов.

Даже тогда, когда вы уже приобретете отдельные объективы для каждого особого случая (портретник, макрик, телевик или ширик), то, вероятнее всего, в 99 процентах случаев вы все равно будете продолжать фотографировать универсальным объективом. Специализированные объективы бывают необходимы довольно-таки редко, но когда такой момент настает, они отрабатывают, как говорится, на все 100, и никакой универсальный объектив заменить их неспособен.

Можно, таким образом, подвести итог, что имеет смысл отнестись очень серьезно и тщательно к выбору первого объектива, чтобы он, после приобретения следующего, не оказался навсегда лежать в длинном ящике. Это особенно актуально для людей, которые много путешествуют, и им приходится снимать множество абсолютно разных сцен. Ведь в дорогу, вы согласитесь, неудобно брать лишний вес. Тем более, если его вполне можно заменить.

Диафрагма

Если вы заглянете внутрь объектива, то сможете увидеть там несколько лепестков в форме дуги. Это и есть диафрагма.

Термин «диафрагма» имеет греческое происхождение, и означает буквально «перегородка». Другое его название, уже от английского, – «апертура» – устройство, которое позволяет регулировать светосилу объектива, изменять действующее отверстие, соотношение яркости оптического изображения объекта фотосъемки к яркости собственно самого объекта.

При помощи специального привода можно свести к центру лепестки диафрагмы, за счет чего его действующее отверстие будет уменьшено. По мере уменьшения действующего отверстия диафрагмы, происходит уменьшение светосилы объектива, а также увеличивается выдержка во время съемки.

При изменении значения на одну ступень, происходит изменение диаметра отверстия диафрагмы в порядка 1,4 раз, а количество же света, который попадает на матрицу, изменяется в два раза.

Так каково же основное назначение диафрагмы и зачем данное приспособление вообще включено в устройство фотоаппарата? С одной стороны, с уменьшением рабочего (действующего) отверстия объектива, происходит ослабление светосилы. Данное свойство может нам пригодиться во время съемки объектов слишком большой яркости, к примеру, снежной поляны в ясный день либо залитого солнцем пляжа.

Скорее всего каждый человек, который читал статьи, касаемо устройства современных и не только фотокамер, задавал себе вопрос – а почему в схемах коробка указана с чувствительным элементом, объектив с линзами, и даже затвор удостоился места в данных описаниях, а про диафрагму же не сказано ничего. А все очень просто: фотокамера способна делать снимки и без помощи диафрагмы. Вот оно как получается! Заинтригованы?

Если говорить простыми словами, диафрагма – это перегородка. Как я говорил ранее, она является экспопарой вместе с выдержкой: диафрагма может быть открыта, а выдержка сделана более краткой, а можно и наоборот – отверстие диафрагмы сделать меньшим размером и увеличить продолжительность выдержки. Экспопара, на первый взгляд, является взаимозаменяемой – как диафрагма, так и выдержка оказывает определенное влияние на количество света, пропускаемого на светочувствительный элемент фотокамеры, но это лишь на первый взгляд. На что диафрагма оказывает влияние в первую очередь, так это на глубину резко изображаемого пространства (далее ГРИП), или, говоря более простым языком, – на глубину резкости. Именно по этой причине для фотографа диафрагма является очень функциональным рычагом, способствующим достижению требуемого творческого эффекта.

Я не буду мучить вас различными заумными определениями типа «диафрагма является прямопропорциональной квадрату корня такого-то значения…» так как на практике это все не запомнится все равно. Главное, что нужно знать, так это то, что диафрагма обозначается как f, и чем большим будет ее цифровое значение, тем меньшим будет относительное отверстие и в обратном направлении. К примеру, если мы, на объективе с относительным отверстием в 2.8, выставим значение f диафрагмы 2,8, то это и будет означать, что на данном объективе будет полностью открыта перегородка. И это является как раз тем случаем, когда в процессе фотосъемки диафрагма участия не принимает. Свадебные фотографы, да и не только они, очень часто осуществляют съемку на полностью открытой диафрагме. А вообще, принято считать, что чем значение диафрагмы будет меньше, тем более интересно будет вырисован объект.
Конструкция перегородки дает возможность изменения рабочего отверстия объектива.

Но есть также и еще одна практическая характеристика диафрагмы, которая зачастую применяется в процессе художественной фотосъемки. Чем меньше будет установлено значение отверстия диафрагмы, тем большая будет получена глубина резко изображаемого пространства, либо, как еще принято говорить в среде фотографов, глубина резкости, то есть область четкой фокусировки по отношению к объекту фотосъемки. Значение ГРИП напрямую зависит от фокусного расстояния, диафрагмы, размера матрицы, а также от расстояния до объекта. Наиболее эффективным способом управления ГРИП является регулировка диафрагмы.

Устройство фотоаппарата таково, что при работе с различными сюжетами фотосъемки, требуется разная ГРИП.

Теперь поговорим о наиболее главном. Давайте разберемся более тщательно с тем, что нам может дать уменьшение или увеличение размеров отверстия диафрагмы. Чем меньше будет установлено отверстие диафрагмы, тем большей будет глубина ГРИП, или, если кратко, – глубина резкости, область фокусировки вокруг объекта фотосъемки.

К примеру, фотографы, во время съемки пейзажей, закрывают диафрагму максимально возможно, для получения резкого изображения, как удаленных деталей, так и собственно ближнего плана. И наоборот: при портретной съемке используют традиционно малую ГРИП, для отделения человеческого лица от фона фотографии.

Таким образом, одним из важнейших инструментов фотомастера является возможность регулировки глубины резкости при помощи диафрагмы.

В цифровых фотоаппаратах компактного размера, ввиду малого размера матрицы, ГРИП будет велика при любом положении диафрагмы. Данное обстоятельство может помешать реализации определенных творческих идей. Наиболее эффективным методом регулирования ГРИП, как уже было неоднократно сказано, является регулировка положения диафрагмы, точнее – размера ее отверстия.

При открытой диафрагме будет получен эффект размытия заднего фона. Это можете видеть на нашем примере с цветком. Резкость наведена на ближние края цветка. А задняя же часть кадра красиво размыта, что дает зрителю возможность сразу понять творческий замысел фотографа, сделавшего данный снимок.

Низкое значение ГРИП

Данный прием широко используется в портретной фотосъемке, когда профессиональные фотографы делают акцент на лице портретируемого человека, а задняя же часть кадра (фон) должна быть размыта.

За счет низкого ГРИП можно сразу же понять, на что обращает внимание фотограф.

Хотелось бы отметить еще один очень важный момент. Низкая глубина при резко изображаемом пространстве действует не только лишь на расстояние от объекта фотосъемки вдаль, а и в ширину. Данный факт необходимо также принять во внимание и при выборе требуемой диафрагмы. Рассмотрим все это на конкретном примере. Предположим, что вам нужно сделать снимок широкого объекта, либо же группу людей, которые стоят друг к другу плечом, со сравнительно небольшого расстояния. В том случае, если вы решите вдруг сделать снимок с максимально размытым фотом и откроете диафрагму полностью, можете быть готовы к тому, что люди, которые стоят ближе всего к краям кадра, получатся на фото расфокусированы. Из этого можно прийти к выводу, что глубина резкости распространяется по всем сторонам от фокусной точки, которая расположена на оптической оси объектива вашего фотоаппарата.

Затвор

Следующий элемент, входящий в устройство фотоаппарата, – это затвор.

Затвор отмеряет период времени, на протяжение которого на матрицу фотоаппарата воздействует свет. Затвор фотокамеры – это невидимый, но очень важный элемент системы фотоаппарата. Непрофессиональному фотографу затвор фотокамеры не виден, но зато всегда слышен.

Что представляет собой затвор? Для чего он вообще нужен?

Данный конструктивный элемент фотосистемы выполняет одну из главнейших функций захвата изображения на цифровую матрицу или пленку. Основная задача затвора состоит в регулировании прохождения через оптическую систему аппарата на светочувствительный элемент фотокамеры светового потока.

Если вам когда-нибудь приходилось слышать о времени захвата изображений фотокамерой – «выдержке» – то затвор фотоаппарата – это основное устройство, с помощью которого данное время можно контролировать.

Что происходит с затвором в момент фотосъемки?

Затвор фотокамеры представляет собою механическое устройство, которое в большинстве случаев представлено в виде шторки (горизонтальные либо вертикальные). Необходимо понимать тот факт, что существует минимальный период времени, в течении которого данные шторки успеют закрыться и открыться, что позволит световому потоку проэкспонировать кадр, пройдя на матрицу или фотопленку.

Так каким же образом осуществляется работа затвора фотокамеры в тех случаях, когда выдержки становятся, как говорится, сверхкороткими (значение 1/5000 либо 1/7000). На такие случаи в конструкции цифрового фотоаппарата предусмотрен цифровой затвор, регулирование которого осуществляется матрицей и электроникой. Физический затвор фотокамеры на сверхкоротких выдержках успевает закрываться и открываться на своей максимально возможной скорости, в момент чего на матрицу аппарата поступает цифровой сигнал, свидетельствующий о начале захвата изображение, и спустя доли секунды – другой сигнал, уже о прекращении реагирования на свет.

Вы можете спросить: а зачем вообще тогда нужны в фотоаппарате эти шторки, то есть затвор? Так вот, в современных моделях цифровых фотоаппаратов, в большей части случаев, затвор осуществляет функции защиты матрицы камеры от попадания на нее грязи и пыли, что может нанести ей непоправимые повреждения. А матрица является наиболее дорогостоящим элементом всей цифровой фотокамеры. Время, на протяжении которого затвор фотоаппарата, для получения кадра, будет оставаться открытым, принято называть выдержкой. Выдержка связана с общей освещенности снимаемой сцены и со светосилой объектива. Чем меньше светосила объектива и чем темнее объект фотосъемки, тем дольше необходимо сделать выдержку, для получения правильного экспонирования кадра.

Устройство фотоаппаратов, как пленочных, так и современных зеркальных, предусматривает обязательное наличие затвора – механического устройства, в виде двух непрозрачных шторок, которые закрывают матрицу (сенсор). Из-за наличия этих шторок в цифровых зеркальных фотоаппаратах невозможна наводка (визирование) по дисплею – матрица ведь закрыта, и изображение на дисплей передаваться попросту не может. Когда нажимается кнопка спуска, шторки за счет электромагнитов или пружин приводятся в движение, для света открывается доступ, и на сенсоре осуществляется формирование изображения. В цифровых фотокамерах, на которых установлена несъемная оптика, как правило, стоит электронный затвор, то есть матрица, на время экспонирования, попросту включается в режим записи, а в течении же всего остального времени на дисплей выводится сигнал для наводки на объект. Среди преимуществ электронного затвора можно выделить возможность выполнения съемки на сверхкоротких выдержках, которые, в силу инерции, невозможно осуществить в случае с механическим затвором.

В некоторые модели цифровых фотоаппаратов устанавливается затвор комбинированного типа, который при сверхкоротких выдержках работает как электронное устройство, а на более же длинных к процессу подключается механика. В зеркальных фотокамерах современного образце некоторых производителей возможно также визирование по электронному дисплею аппарата. Подобное устройство зеркальных фотокамер позволяет постепенно избавляться им от своих недостатков, без утери характерных для них достоинств.

А как же вспышка?

Чуть было не упустил еще один фактор, который в достаточной мере влияет на экспозицию – это вспышка. Здесь мы рассмотрим в общих чертах только штатную, то есть бортовую «лягушку». Хотя, прошу прощения. На мыльницах это же совсем не «лягушка», ведь она не выпрыгивает. Данная вспышка обладает рядом режимов, которые, в принципе, зависят от режима самого фотоаппарата. Полный список «услуг» вспышка, как правило, может предоставить лишь в тех случаях, когда камера установлена в режиме «AUTO».

Итак, какие же различают режимы.

1. Автоматический . Вспышка автоматически будет срабатывать (или не срабатывать) по мере необходимости. При этом, регулируется длительность светового импульса, в зависимости от имеющейся освещенности. Удобно это тем, что экономит заряд аккумулятора, но не всегда может быть использовано, таково уж устройство фотоаппарата. К примеру – съемка против света.
2. Принудительная вспышка . Будет срабатывать всегда, в независимости от уровня освещенности. Не доступна регулировка длительности импульса, то есть вспышка полностью использует свое ведущее число. Может быть использована в большинстве случаев фотосъемки, но расход энергии более высокий, чем при предыдущем режиме.
3. Медленная синхронизация . Скорость затвора будет установлена, при этом, на более продолжительном значении. При использовании вспышки, стандартная скорость затвора составляет 1/90 с, то есть «90». Это делается для того, чтобы была возможность проработки фона, так как вспышка обычно до него «не добивает».
4. Без вспышки . При этом режиме вспышка срабатывать не будет. Это делается для того, чтобы не осуществлялась съемка с автоматической вспышкой там, где это не нужно или запрещено, а также для получения некоторых эффектов, где необходим естественный свет. Изображение становится, при этом, более естественным. В продвинутых аппаратах также «открывает» ряд некоторых возможностей, к примеру, расширяется «перечень» значений в выборе установки баланса белого.

Для первый трех указанных выше режимов доступен режим уменьшения «эффекта красных глаз». В данном случае перед основной вспышкой срабатывает серия коротких вспышек без использования затвора. Это делается для того, чтобы у находящихся в темноте людей сузились зрачки, и глазное дно не отражало красный свет. Рационально будет использовать только во время съемки людей, а во всех остальных же случаях – это просто трата времени перед срабатыванием затвора и энергии.

Следует помнить, что использование штатной вспышки будет делать отображение лиц людей и предметов на снимках плоскими. По крайней мере, необходимо стараться сделать снимок под некоторым углом, чтобы появились тени. Но и переусердствовать не нужно, так как при слишком больших углах будет появляться слишком большой контраст.

На этом данную тему спешу завершить, а то и так уже достаточно объемной получилась. Если что-то упустил, рассмотрю в следующих постах.