Из чего состоит фотоаппарат – Устройство фотоаппарата

Содержание

подробная схема из чего состоит техника

Поделиться статьёй:

Пользоваться зеркальным фотоаппаратом в наше время может даже школьник, однако, иногда даже профессиональные фотографы смутно представляют себе внутреннее устройство этого агрегата. А ведь полная осведомленность о функциях и строении техники может намного облегчить работу, улучшить качество и красоту снимков. Это особенно актуально для тех, кто только начинает свое знакомство с фотокамерой, планирует покупку или уже пробует создать свои первые снимки. Данная статья поможет вам лучше познакомиться со своим чудо-аппаратом, разобраться в его функционале и изучить “начинку”.

Содержание статьи:

Итак, для начала давайте познакомимся с более упрощенной версией фотоаппаратов — цифровым. Он оцифровывает изображение за счет преобразования световых потоков в электричество. Все детали в данном аппарате расположены таким образом, чтобы обеспечить максимальное привлечение света от кнопки пуска до линзы объектива.

Как же происходит этот процесс в механизме цифровой фотокамеры? Дело в том, что это, казалось бы, небольшое устройство умеет преобразовывать световые лучи в заряженные электрические импульсы, которые, в свою очередь, и составляют изображение, появляющееся на экране аппарата в конечном счете. Для того, чтобы разобраться в этом процессе более детально, давайте изучим Подробное строение устройства, ведь каждый элемент в нем имеет свою, особенную функцию. В целом же, задача конструкции состоит в том, чтобы вовремя поймать световой сигнал и правильно направить его.

Фотоаппарат: «начинка» и функции

Итак, вы уже образно представляете себе принцип работы фотоаппарата. Исходя из всего, написанного ранее, мы можем сделать вывод, что главный компонент, необходимый для того, чтобы привести фотоаппарат в действие, — это свет. Фотоны, те самые необходимые частицы света, покидают свой первоначальный источник, отталкиваются от определенного объекта и, затем, направляются к камере, в которую проникают через несколько специальных линз. Затем, фотоны продвигаются к своей конечной точке, направляемые различными деталями механизма.

Диафрагма и выдержка

Створки этого компонента отвечают за количество света и осуществляют его контроль. Именно диафрагма “следит” за тем, чтобы внутрь механизма попадало нужное количество света. Процесс контроля потока световых частиц происходит за счет изменения размера отверстия через которое этот поток и проходит.

Выдержка же осуществляет функцию регулирования длительности воздействия световых потоков на матрицу, а то есть, определяет момент открытия затвора фотокамеры. Правильно регулируя эти показатели, вы можете добиться изменения количества световых частиц, попадающих в матрицу. В стандартных аппаратах выдержка чаще всего будет иметь измерение в секундах или долях секунды.

Эти параметры, каждый по-своему, одновременно оказывают влияние на световой поток, настраивая определенную экспозицию. Проще говоря, диафрагма и выдержка — это те два параметра, которые будут влиять на экспозицию вашего снимка. Именно они отвечают за яркость и цветовое наполнение изображения. При правильной экспозиции (верно определенных параметрах диафрагмы и выдержки) снимок будет обладать достаточно хорошей цветовой насыщенностью, на нем можно будет разглядеть различные тона, а главный объект съемки станет наиболее отчетливым.

Работа с диафрагмой
Настройки диафрагмы могут влиять на художественную составляющую составляющую снимка. Главным качеством этого параметра является регулирование глубины резкости снимаемых предметов. Резкость поможет вам сделать фокус более отчетливым, а также наилучшим образом передать пейзажи, в которых несколько предметов находятся на разном расстоянии от объектива.

 Для получения качественных снимков на большом расстоянии вам потребуется увеличить глубину резкости используемого пространства, или по другому, ГРИП.

Именно параметры диафрагмы помогут вам “размыть” задний фон и сделать четкий фокус на одном или нескольких объектах.

Определение выдержки
Настройка выдержки будет необходима вам лишь при съемке объектов, находящихся в движении. Например, все вы наверняка встречали на просторах интернета снимки, где была отчетливо видна каждая капля дождя или брызги фонтана, а также кадры,на которых эти же вещи изображаются в виде сплошного потока. Давайте узнаем, из чего состоит диафрагма.

Стоит отметить, что диафрагмы, встроенные в цифровые фотоаппараты имеют несколько разновидностей. Обратите внимание на ирисовую диафрагму: маленький механизм, состоящий из нескольких звеньев, похожих на лепестки. При полном открытии данная диафрагма формирует кольцо. Если же ее звенья “распустить” не полностью, то мы получим некий многоугольник.

Видоискатель

Пройдя отсеивание диафрагмой и обработку линзой, световой поток отражается от зеркала и оказывается в видоискателе. Этот элемент в устройстве фотокамеры дает нам возможность увидеть на экране изображение еще до того момента, когда будет сделан снимок. Самое полезное качество, которым обладает видоискатель, это возможность выбрать границы фото и положение объекта в нем еще до того, как фото будет сделано. Вы также легко сможете поработать над наклоном, настроить приближение, сразу добавить некоторые фильтры и много чего еще.

Обратите внимание на тот факт, что видоискатель никаким образом не сказывается на качестве фото, он лишь отображает “увиденную” устройством картинку. Этот элемент фотокамеры может быть представлен в различных вариантах:

  1. жидкокристаллический экран;
  2. EVF (эл. вариант). Электронный видоискатель работает с помощью жидкокристаллического экрана. Такая панель позволит нам видеть то же самое изображение, что распознается матрицей экрана. Большинство аппаратов цифрового формата имеют жидкокристаллические экраны. Слишком слабое освещение, или,наоборот, чрезмерно высокий уровень света может причинить вам дискомфорт в процессе съемки, так как в обоих случаях вы не сможете правильно оценить цветовые особенности изображения. Некоторые современные камеры имеют встроенные настройки яркости дисплея. Однако, высокая яркость экрана приведет к быстрому расходу энергии аппарата и уже в скором времени он окажется бесполезным, если под рукой нет зарядного устройства.Поэтому, лучше изначально приобретать аппаратуру с наличием дополнительного оптического видоискателя.
  3. Зеркальный экран. Этим типом экрана наделены, как видно из названия, зеркальные фотокамеры. Он отражает изображение, находящееся на матрице, а, соответственно, мы избавляемся от такого явления, как параллакс. Экран данного типа наделен собственной оптической системой,
  4. Оптический экран. Он осуществляет свои функции с помощью нескольких линз, которые встроены в верхнюю часть фотоаппарата. Смотря в них, фотограф может определить место и увидеть объект съемки. Однако, из-за того, что оптический видоискатель установлен немного выше самой камеры, при фотографировании и на снимке могут появиться определенные погрешности. С таким экраном у вас также могут появиться проблемы с фокусировкой.

Фотокамера может содержать любой из этих вариантов. Имеются также модели устройств, в которых присутствует совмещение сразу нескольких из них.

Параметры видоискателя
Абсолютно любой видоискатель, несмотря на свою классификацию, имеет данные параметры:

  1. Зона охвата. Она показывает нам процентные показатели изображения ( какая часть картинки от общего количества памяти показана на экране). Расширение зоны охвата позволяет более явно увидеть границы изображения.
  2. Увеличение. Этот параметр имеет определение 1 в случае, когда мы смотрим на объект, не используя для этого увеличительных приспособлений. Чтобы приблизить картинку, нужно повысить определение увеличения. Это также сделает фокусировку более отчетливой.

Матрица

Еще до того, как картинка отображается в электронном видоискателе происходит процесс преломления световых лучей при помощи призмы. Именно она “переворачивает” картинку, вследствии чего мы видим изображение таким, какое оно есть в действительности, а не перевернутым. Если в данный момент картина, изображенная на экране нам нравится, то мы производим щелчоки получаем в свою коллекцию одну новую фотографию.

Перед тем, как новый снимок окажется в нашей коллекции, механизм фотоаппарата производит следующие действия: маленькое зеркальце приподнимается, что позволяет свету проникнуть за него и направиться не в видоискатель, а прямо в центр конструкции — матрицу.

Матрица фотоаппарата выполняет роль преобразователя в конструкции всего устройства. Именно она осуществляет процесс превращения световых потоков в электрические импульсы, которые и являются главными составляющими снимка. Данное преобразование осуществляется при помощи специальных микродатчиков, которые находятся непосредственно в матрице.

Для того, чтобы лучше понять то, что именно мы сейчас обсуждаем, давайте сформулируем легкое и понятное определение термина “матрица”.

  • Матрица — это микросхема, состоящая из микроскопических фотодатчиков, которые реагируют на световые потоки.

Следует отметить, что матрица фотокамеры способна создать лишь черно-белую картинку, а для того, чтобы изображение приобрело свои настоящие цвета, фотодатчики подвергаются нанесению специальных фильтрующих напылений различных цветов. В большинстве современных форматах сохранения снимка камера самостоятельно моделирует оттенок пикселей. Однако, если вы планируете работать с форматом RAW, то стоит учесть один нюанс: пиксели в таком формате будут иметь окрас одного из 3-х цветом. Это очень удобно в случае, если вы планируете детальную коррекцию фото без потери качества изображения.

Размер матрицы
Как вы уже поняли, матрица состоит из множества элементов, а значит, количество этих самых элементов напрямую влияет на размер матрицы. Как правило, данная характеристика этой детали фотоаппарата обозначается дробью в дюймах. Опытные фотографы наверняка знают, что качество сделанного снимка напрямую зависит от размера матрицы. Чем она больше, тем меньше шумовых помех будет на фото, а значит, изображение будет иметь больше полутонов и цветов, приближенных к реальности.

Фоточувствительность
Светочувствительность любого фотоаппарата — это уровень его способности к превращению световой энергии в электрическую, а то есть, показатель количества света для получения требуемого количества энергии. Этот параметр особенно важен при фотосессии в темное время суток или в малоосвещенном помещении. Для того, чтобы настроить правильную светочувствительность вам необходимо поработать с такими параметрами, как выдержка и диафрагма. Разобравшись с ними, вы повысите светочувствительность своего устройства, что, несомненно, скажется на качестве производимых вами изображений.

 

Поделиться статьёй:

top100photo.ru

Цифровой фотоаппарат — Википедия

Цифровой фотоаппарат — фотоаппарат, в котором для записи изображения используется фотоэлектрический принцип. При этом полупроводниковая фотоматрица преобразует свет в электрические сигналы, которые трансформируются в цифровые данные, сохраняемые энергонезависимым запоминающим устройством.

Изображения, полученные цифровым фотоаппаратом, могут быть загружены в компьютер, переданы по сетям, просмотрены на экране монитора или отпечатаны на бумажном носителе с помощью принтера.

В отличие от плёночных фотоаппаратов, цифровые не требуют лабораторной обработки фотоматериала, и при наличии встроенного жидкокристаллического дисплея позволяют немедленно оценить результат съёмки. Кроме того, неудачные снимки могут быть сразу же удалены с карты памяти, а в некоторых моделях и отредактированы непосредственно в камере. Подавляющее большинство выпускающихся в настоящее время фотоаппаратов — цифровые. Уже в 2005 году японскими компаниями, лидирующими на мировом рынке фототехники, было продано 64 770 000 цифровых фотоаппаратов и только 5 380 000 плёночных[1].

Развитие технологии привело к тому, что цифровые фотоаппараты могут записывать видеоролики, в роли видеокамеры. И употребление в отношении конкретного устройства термина «видеокамера» или «фотоаппарат» часто лишь условность. Такие универсальные цифровые камеры штатно встраиваются в большинство современных смартфонов и мобильных компьютеров.

Разобранный цифровой фотоаппарат «Sony Alpha ILCE-7R»

Первый экспериментальный бесплёночный фотоаппарат, основанный на фотоэлектрическом преобразовании, создал в 1975 году инженер компании Eastman Kodak Стивен Сассон (англ. Steven Sasson). Применявшаяся в нём ПЗС-матрица имела разрешение 0,01 мегапикселя, а запись данных происходила на компакт-кассету[2]. Появлению цифровых фотоаппаратов предшествовали видеофотоаппараты, представлявшие собой видеокамеру, приспособленную для аналоговой записи неподвижных изображений на видеокассету или видеодискету[3]. Прототип первого видеофотоаппарата Sony Mavica был представлен в 1981 году. Качество изображения видеофотоаппаратов было ограничено использующимися телевизионными стандартами разложения, и кроме того аналоговый способ регистрации приводил к накоплению искажений в процессе обработки и передачи. Реальные перспективы электронная фотография получила лишь с распространением цифровых технологий. Первым цифровым фотоаппаратом потребительского уровня в 1988 году стал «Fuji DS-1P», использующий для записи съёмную карту SRAM[4]. В том же году Kodak создал первый цифровой зеркальный фотоаппарат «Electro-Optic Camera» на основе малоформатного фотоаппарата Canon New F-1[5].

Дальнейшее совершенствование технических характеристик и разрешающей способности цифровых фотоаппаратов, тем не менее, не привело к вытеснению аналоговой химической фотографии. Немногочисленные модели цифровой аппаратуры очень высокой стоимости (до 40 тысяч долларов) ограниченно использовались в прикладных сферах и фотожурналистике. Смена тенденции произошла с распространением персональных компьютеров и технологии цифровой фотопечати, позволяющей получать высококачественные цветные отпечатки с файлов. Совершенствование технологии производства фотоматриц также привело к снижению цен на камеры. После этого цифровые фотоаппараты очень быстро вытеснили с рынка плёночную фототехнику, поскольку делали доступным получение удовлетворительных снимков без какого-либо обучения и специфических навыков. Дополнительную роль в этом играет возможность немедленного контроля готового изображения на встроенном во всех цифровых фотоаппаратах жидкокристаллическом дисплее. Кроме того, файлы могут быть мгновенно переданы по сети интернет и опубликованы в сетевых изданиях и социальных сетях, не требуя лабораторной обработки и сканирования.

Резкость изображения, даваемого цифровым фотоаппаратом, зависит от размеров и количества элементарных фотодиодов, содержащихся на поверхности фотоматрицы, и разбивающих непрерывное изображение на дискретные пиксели. Общее количество пикселей, участвующих в регистрации изображения, считается важнейшей характеристикой цифровых фотоаппаратов, и чаще всего округляется до миллионов, называемых «мегапикселями»[6]. Первые цифровые фотоаппараты значительно уступали аналоговым с точки зрения качества, поскольку технологии тех лет не позволяли создавать матрицы с большим количеством мелких элементов. В 1995 году разрешение в 6 мегапикселей, даваемое цифровым гибридом Canon EOS DCS 1, считалось рекордным. Информационная ёмкость фотоматериалов была недостижима для первых фотоматриц. Даже фотоаппараты миниатюрного формата превосходили цифровые по разрешающей способности и фотографической широте[7]. Однако, уже с середины 2000-х годов наиболее продвинутые профессиональные цифровые фотоаппараты достигли уровня разрешения 15—20 мегапикселей, позволяя получать изображение сопоставимое по качеству с малоформатным негативом, сосканированным хорошим фильм-сканером. Современная аппаратура, перешагнувшая рубеж в 50 мегапикселей, в некоторых случаях обеспечивает результат, превосходящий традиционные фотоматериалы.

Это объясняется многими факторами, в числе которых практическое отсутствие светорассеяния, неизбежного даже в самых тонких фотоэмульсиях, и снижающего резкость. Кроме того, цветоделение в цифровой фотографии происходит только один раз в момент съёмки, и поэтому цифровой снимок по качеству цветопередачи сопоставим со слайдом, превосходя негативно-позитивный процесс с двукратным цветоделением при съёмке и фотопечати. Единственным параметром, недостижимым пока для цифровых фотоаппаратов на уровне фотоплёнки, является фотографическая широта. Если негативные фотоплёнки обеспечивают диапазон в 14—15 экспозиционных ступеней, то цифровая аппаратура редко преодолевает планку в 7 ступеней[8]. По данным журнала «Digital Photography Review», матрица профессиональной камеры Nikon D3 обладает широтой в 8,6 ступеней при съёмке в стандарте JPEG и не более 12 в формате RAW[9]. Недостаток фотграфической широты стандартной фотоматрицы преодолевается с помощью технологии HDRi, однако она пригодна только для съёмки неподвижных объектов, требуя как минимум двух экспозиций.

Главный принцип действия цифровых фотоаппаратов практически не отличается от классических аналоговых. Основой также является светонепроницаемая камера, с одной стороны которой установлен объектив, строящий действительное изображение объектов съёмки в фокальной плоскости[10]. Экспозиция регулируется диафрагмой объектива и , и измеряется теми же способами, что в аналоговой фотографии[11]. Для кадрирования и фокусировки используется видоискатель. Отличие заключается в том, что вместо фотоматериала в фокальной плоскости объектива установлена полупроводниковая фотоматрица, преобразующая свет в электрические сигналы. Эти сигналы с помощью АЦП преобразуются в цифровые файлы, которые передаются в буферную память, а затем сохраняются на встроенном или внешнем накопителе[12][13]. Чаще всего файлы снимков сохраняются на одной или двух картах энергонезависимой флеш-памяти, устанавливаемых в корпусе фотоаппарата. Исходные файлы, получаемые на выходе АЦП в формате RAW, могут быть конвертированы процессором камеры в один из общепринятых стандартов, например TIFF или JPEG, сохраняться без изменений для последующей ручной конвертации на внешнем компьютере или помещаться вместе с JPEG вариантом изображения в файл специально разработанного для этой цели формата DNG.[14].

Фотоаппарат «Nikon Coolpix 900» с поворотным объективом

Из-за отсутствия фотоматериала и необходимости его замены в цифровых фотоаппаратах не используются кассеты и лентопротяжный тракт. Основное устройство состоит из электронных компонентов, размещение которых более гибко, чем механических узлов. Благодаря этому появляется возможность более свободной компоновки, не зависящей от механических связей и других ограничений[15]. Поэтому на заре развития бесплёночной фотоаппаратуры предпринимались многочисленные попытки создания принципиально новой эргономики, более удобной для пользователя. Однако, в конце концов общая компоновка и дизайн фотоаппарата, проверенные многими десятилетиями эксплуатации плёночной аппаратуры, оказались общепринятыми и в цифровом фотоаппаратостроении.

К цифровым фотоаппаратам также можно отнести аналоговые, оснащённые съёмным цифровым задником. Такое устройство больше характерно для среднеформатной и крупноформатной аппаратуры, позволяющей менять кассетную часть. При этом используемый аналоговый фотоаппарат ничем не отличается от такого же, оснащённого стандартной кассетой с фотоплёнкой. Однако, наибольшее распространение получили цифровые фотоаппараты неразъёмной конструкции, как наиболее удобные в эксплуатации, и не содержащие избыточных элементов плёночной аппаратуры.

Матрицы всех цифровых фотоаппаратов обладают плоской формой, как и большинство фотоматериалов. При этом используются объективы, строящие действительное изображение, расположенное на поверхности, максимально приближённой к плоскости. Однако, в 2014 году компания Sony анонсировала выпуск вогнутых матриц в форме сферической огибающей[16]. Позднее аналогичные разработки начали Canon и Nikon. В 2017 году о создании вогнутых матриц объявила корпорация Microsoft[17]. Такая матрица требует совершенно других объективов упрощённой конструкции, благодаря отказу от корригирования кривизны поля изображения[18][19]. В результате при более компактных размерах оптики с меньшим количеством линз повышаются её светосила и разрешающая способность[20]. Кроме того, за счёт более выгодных углов падения света, светочувствительность вогнутых матриц выше, чем у плоских в два раза по полю и в 1,4 раза в центре[16].

Считывание изображения[править | править код]

На сегодняшний день известны несколько технологий регистрации света в цифровой аппаратуре. Все они основаны на приборах с зарядовой связью (ПЗС) или комплементарных металло-оксидных полупроводниках (КМОП). Считается, что ПЗС генерируют более качественные сигналы, однако устройства на основе КМОП потребляют меньше электроэнергии, и пригодны не только для регистрации изображения, но и для измерения экспозиции или автофокусировки[21]. Те и другие выполняются в виде прямоугольных матриц или линеек, способных считывать изображение одним из трёх основных способов.

Массив цветных светофильтров (фильтр Байера), расположенный над фотоматрицей

Наиболее распространён способ с записью в одну экспозицию, который может быть осуществлён двумя путями: с помощью фильтра Байера, установленного над единственной прямоугольной матрицей, или тремя такими же матрицами, получающими свет от объектива через три светофильтра основных цветов[22]. Разделение потоков при этом производится призменной цветоделительной системой, как в видеокамерах типа 3CCD. Последний способ использовался в некоторых первых цифровых фотоаппаратах, например «Minolta RD-175», но из-за громоздкости уступил место одноматричной технологии. При использовании фильтра Байера для получения одного цветного пикселя требуются четыре элементарных фотодиода, покрытых светофильтрами основных цветов. В результате, матрица, генерирующая 4-мегапиксельный монохромный файл, в цвете даёт лишь 1 мегапиксель. Существует ещё одна технология Foveon X3 с единственной матрицей, состоящей из трёх слоёв светочувствительных фотодиодов. Цветоделение при этом осуществляется за счёт различий проникающей способности разных участков видимого спектра. Однако из-за невысокой точности цветоделения широкого распространения такие матрицы не получили[23].

Второй способ регистрации основан на последовательной съёмке на одну матрицу через три светофильтра основных цветов, размещаемых перед матрицей или объективом[24]. По такому принципу был построен первый среднеформатный цифровой задник «DCB I» компании Leaf[25]. Объект съёмки снимался трижды за поворотным диском с тремя светофильтрами[22]. При этом разрешение получаемых цветных файлов соответствовало количеству элементарных фотодиодов. Кроме того, не требуется так называемая дебайеризация файлов, неизбежная при цветоделении массивом цветных светофильтров. Более сложная технология такого способа считывания получила название «Микросканирование», и заключается в перемещении матрицы с фильтром Байера в плоскости изображения с прецизионной точностью на один пиксель. В результате удаётся получить разрешение, вчетверо превосходящее даваемое неподвижными фотоматрицами. Среднеформатный цифровой задник «Sinarback 44 HR» оснащался для этого пьезоэлектрическим механизмом микроперемещения матрицы, обеспечивая за 4 экспозиции разрешение более 75 полноцветных мегапикселей[26]. К достоинствам технологии относится высокое разрешение и отсутствие муаровых эффектов на мелких деталях изображения. Однако необходимость нескольких раздельных экспозиций ограничивает сферу применения такой аппаратуры, пригодной только для съёмки неподвижных предметов.

Третий способ регистрации заключается в сканировании изображения с помощью ПЗС-линеек, такой же, как в сканерах. Такая линейка шириной в один пиксель движется вдоль одной из сторон кадрового окна, последовательно считывая изображение[24]. Для регистрации цвета используются три параллельные линейки, каждая из которых накрыта светофильтром одного из основных цветов. Сканирование обладает тем же недостатком, что и последовательное экспонирование через светофильтры, не позволяя фотографировать движущиеся объекты. Однако, разрешающая способность, обеспечиваемая сканированием, недостижима для прямоугольных матриц. Все цифровые задники крупного формата строятся только по такому принципу, поскольку прямоугольные матрицы больших размеров не производятся[27]. Ещё одна область, в которой нашло применение линейное сканирование — панорамная сканирующая камера, позволяющая получать круговой обзор с помощью ПЗС-линейки. Фотоаппарат устанавливается на панорамной головке с электроприводом, поворачивающей всё устройство вокруг нодальной точки объектива. Наиболее известны камеры такого типа, выпускающиеся с 1999 года под названием «Паноскан» (англ.)русск. (англ. Panoscan)[28].

Управление[править | править код]

Цифровой фотоаппарат оснащён теми же органами управления, что и плёночный, позволяющими регулировать относительное отверстие объектива и выдержку затвора. Система автофокуса и её управление также аналогичны классическим камерам. При этом общий интерфейс чаще всего не отличается от последних моделей аналоговой аппаратуры, представляя собой два колеса выбора с отображением на цифровых дисплеях. В любительских и полупрофессиональных моделях дополнительно устанавливается диск режимов фотоаппарата, позволяющий устанавливать алгоритмы автоматического управления экспозицией. Однако, кроме параметров, характерных для плёночной фотографии, в цифровой необходимо выбирать светочувствительность, размер и разрешение файла, цветовое пространство, баланс белого и многие другие свойства снимка. Их регулировка осуществляется, как правило с помощью меню, выводимого на жидкокристаллический дисплей, кнопок и колёс выбора. Современные цифровые фотоаппараты профессионального и полупрофессионального классов допускают управление большинством параметров с внешнего смартфона, подключенного по беспроводному протоколу.

Видоискатель[править | править код]

В цифровых фотоаппаратах могут быть использованы все типы оптических визиров, общепринятых в аналоговой аппаратуре: телескопического, рамочного и зеркального. Зеркальные фотоаппараты составляют одну из наиболее многочисленных и совершенных групп цифровой фототехники. Однако, кроме оптических в цифровой аппаратуре может быть использован электронный видоискатель, функционально ничем не уступающий зеркальному, но более компактный и обладающий рядом преимуществ. Яркость изображения таких видоискателей не зависит от освещённости сцены и диафрагмирования объектива, обеспечивая удобное и точное визирование в любых ситуациях. Кроме изображения на такой видоискатель может выводиться любая служебная информация, необходимая для непрерывной регулировки параметров[29].

На основе электронного видоискателя созданы совершенно новые классы аппаратуры, появление которых было невозможно в плёночных камерах. Это беззеркальные и псевдозеркальные фотоаппараты[30]. Кроме того, в зеркальных фотоаппаратах последних поколений также доступно визирование на жидкокристаллическом дисплее в режиме Live View, когда зеркало поднято, а затвор открыт. Благодаря этому большинство современных цифровых фотоаппаратов пригодны не только для съёмки неподвижных фотографий, но и для видеозаписи[31].

Разъёмы и интерфейсы[править | править код]

Современные цифровые фотоаппараты оснащаются несколькими типами разъёмов, каждый из которых предназначен для разных целей. Внешний интерфейс подключения к персональному компьютеру имеется практически во всех цифровых камерах, позволяя не только копировать данные с накопителя, но и менять настройки фотоаппарата. Первые цифровые камеры оснащались интерфейсом SCSI, вскоре уступившим место более скоростному IEEE 1394. В настоящее время (2017 год) самым распространённым как в любительской, так и в профессиональной фотоаппаратуре является скоростной интерфейс USB 3.0, пригодный для соединения с компьютерами любых типов. Для вывода изображения на телевизор многие фотоаппараты снабжаются композитным видеовыходом с компактными разъёмами[32].

С появлением цифровых фотоаппаратов, оснащённых функцией видеозаписи, общепринятым стал цифровой интерфейс HDMI, как правило, с миниатюрной версией разъёма. С середины 2010-х годов профессиональная и полупрофессиональная цифровая фотоаппаратура в качестве стандартной опции снабжается беспроводной связью стандарта Wi-Fi. Первые такие устройства были съёмными, а затем стали встраиваться в корпус, позволяя мгновенно передавать готовые снимки на внешний компьютер или сервер, повышая оперативность новостной фотожурналистики. Последние модели профессиональных цифровых фотоаппаратов содержат разъём типа RJ-45 для подключения к локальным вычислительным сетям с помощью витой пары[33].

Носители информации[править | править код]

Некоторые цифровые фотоаппараты первых поколений для хранения данных использовали оптические диски или дискеты[34]. Однако, постепенный отказ от таких носителей в других сферах вычислительных технологий привёл к тому, что практически вся современная цифровая фотоаппаратура основана на применении флеш-памяти.

Флэш карты разных стандартов

Ряд фотоаппаратов начального уровня имеют небольшой объём встроенной флеш-памяти, которой хватает для 2—30 снимков. Кроме этого, вся цифровая фотоаппаратура оснащается одной или двумя съёмными картами, что позволяет иметь неограниченный запас памяти и копировать данные с помощью кардридера. Самые распространенные на сегодняшний день (2017) форматы карт памяти:

Устаревшие носители информации:

Объём наиболее распространённых флеш-карт варьируется от 1 до 32 Гигабайт, но может быть и значительно больше.

Среди цифровых устройств записи изображения грань между фотоаппаратом и видеокамерой размыта: современная видеоаппаратура, как правило, может создавать фотоснимки, а фотоаппараты — осуществлять видеозапись. Здесь приведена примерная классификация устройств, чьё основное назначение — фотосъёмка.

Цифровой зеркальный фотоаппарат[править | править код]

Цифровой зеркальный фотоаппарат «Canon EOS-1D X»

Из двух существующих разновидностей зеркального видоискателя в цифровой аппаратуре используется только однообъективный, поскольку двухобъективная схема не нашла применения. В цифровом воплощении однообъективный зеркальный видоискатель обладает теми же достоинствами, что и в плёночной аппаратуре: отсутствие параллакса, точные кадрирование и фокусировка с объективами любых фокусных расстояний, а также возможность визуального контроля глубины резко изображаемого пространства. Кроме того, возможна макросъёмка, работа с шифт-объективами и стыковка с оптическими приборами, такими как микроскоп, телескоп и эндоскоп[36][37]. Зеркальные фотоаппараты обладают матрицей, превосходящей по размерам большинство других классов цифровой аппаратуры[38][39]. Для любительских моделей больше характерен формат APS-C, а в профессиональных и полупрофессиональных чаще встречается APS-H и «полнокадровая» размером 24×36 миллиметров. Существуют модели и со среднеформатной матрицей.

Цифровые зеркальные фотоаппараты являются единственным классом аппаратуры, в которой может быть полноценно реализован фазовый автофокус. Это достижимо благодаря дополнительному оптическому тракту, направляющему свет из объектива к датчику. Кроме основного зеркала используется вспомогательное, закреплённое на шарнире и убирающееся вместе с ним перед срабатыванием затвора. Фазовый автофокус обеспечивает самое высокое быстродействие, и поэтому зеркальная аппаратура до сих пор не уступает свою нишу в профессиональной, и особенно спортивной фотографии[40].

Отдельный класс зеркальной аппаратуры (жаргонный термин — «полузеркалка») снабжается вместо подвижного зеркала полупрозрачным неподвижным. При этом свет от объектива разделяется на две части, одна из которых направляется на матрицу, а другая — в видоискатель. Чаще всего световой поток разделяется в пропорции 65/35 %, как например в семействе Sony Alpha SLT. Достоинства неподвижного зеркала заключаются в возможности непрерывного визирования в момент съёмки, а также в отсутствии вибрации, снижающей резкость снимка. Кроме того, возможна очень высокая частота непрерывной съёмки, недостижимая в камерах с подвижным зеркалом. В то же время, световая эффективность такого визира значительно ниже, чем традиционного, поскольку глаз получает лишь часть света от объектива.

Беззеркальные фотоаппараты[править | править код]

Класс цифровой фотоаппаратуры, в котором отсутствует оптический визир; его роль выполняет беспараллаксный электронный видоискатель. Отсутствие громоздкого и сложного зеркального видоискателя с пентапризмой и подвижным шумным зеркалом позволило значительно уменьшить габариты камеры и её вес. По размерам большинство беззеркалок сопоставимы с компактными камерами, обеспечивая при этом качество изображения, свойственное зеркальной аппаратуре. Беззеркальные фотоаппараты получили распространение в конце 2000-х годов, резко изменив рынок любительской фототехники, и потеснив камеры других типов[41].

Принципиальным недостатком беззеркальных фотоаппаратов, мешающим полностью вытеснить зеркальную аппаратуру, считается невозможность полноценной реализации фазового автофокуса, требующего отдельного оптического тракта. Контрастный автофокус, доступный в беззеркальной аппаратуре, значительно медленнее фазового. В 2011 году появились первые беззеркальные фотоаппараты, оснащённые матрицей, у которой часть пикселей выделено для автофокусировки методом измерения разности фаз, что существенно увеличило скорость автофокусировки. К таким моделям относятся Nikon 1 V1, Nikon 1 J1, Canon EOS M[42].

Цифровые дальномерные фотоаппараты[править | править код]

Немногочисленная группа цифровых фотоаппаратов с ручной фокусировкой при помощи дальномера. Этот тип аппаратуры можно считать цифровой реализацией дальномерных фотоаппаратов, удобных для репортажной жанровой съёмки. В отличие от зеркальной аппаратуры, дальномерные очень устойчивы на длинных выдержках из-за отсутствия подвижного зеркала. Кроме того, точность фокусировки дальномером не зависит от освещённости снимаемой сцены и светосилы объектива, что выгодно отличает этот тип визира от зеркального[43]. Первым цифровым дальномерным фотоаппаратом в 2004 году стал «Epson R-D1». В 2006 и 2009 годах увидели свет «Leica M8» и «Leica M9». Позднее линейку пополнили «Leica M 240» и «Leica M Monochrom». Последняя модель оснащена матрицей без фильтра Байера, генерирующей чёрно-белые снимки высокого разрешения. У всех этих моделей крепление объективов такое же, как у дальномерных плёночных «Леек» — байонет Leica M. Отличаются высокой ценой, сочетают качество изображения с практически бесшумным срабатыванием затвора, не привлекающим внимания на улице.

Ультразумы[править | править код]

Псевдозеркальный фотоаппарат «Minolta DIMAGE A200»

Псевдозеркальные цифровые фотоаппараты получили своё название из-за внешнего сходства с зеркальными и не оснащаются оптическим визиром. Изображение в электронном видоискателе такого аппарата формируется сигналом, получаемым непосредственно с матрицы. Первыми в этом классе были камеры с упрощённой версией зеркального видоискателя со светоделительной призмой. В 2000-х годах этот тип видоискателя использовался в таких фотоаппаратах, как «Olympus E-10» и «Olympus E-20». Совершенствование технологий электронного визирования позволило в дальнейшем полностью отказаться от оптического видоискателя[44].

Другое название «ультразум» или «гиперзум» получено из-за большой кратности жёстковстроенного зум-объектива, достигающей 6× и выше. Качество съёмки выше чем у компактных фотоаппаратов, благодаря более высокому качеству оптики, стабилизированному объективу и большим размерам матрицы. Размеры матрицы варьируются от 1/2,5 видиконовых дюймов до Микро 4:3. Как правило имеют гибкие настройки экспозиции с большим количеством ручных режимов, благодаря чему фотограф может быстро переключить фотоаппарат в нужный режим.

Компактные цифровые фотоаппараты[править | править код]

Пренебрежительно именуется «цифромыльница» из-за примитивных органов управления и невысокого качества снимков. В большинстве моделей зум-объектив имеет телескопическую конструкцию, и в нерабочем состоянии убирается в корпус, позволяя носить камеру в кармане. Кроме стандартного электронного визира в таких фотоаппаратах иногда есть оптический видоискатель, синхронизированный с изменением фокусного расстояния объектива. За компактность приходится платить крошечной матрицей — обычно 1/2,5 видиконных дюймов. Малый физический размер матрицы означает низкую чувствительность и высокий уровень шумов. Для получения приемлемого качества снимков применяется агрессивное шумоподавление. Этот тип камер обычно отличает отсутствие или недостаточная гибкость ручных настроек экспозиции. Кратность зум-объектива обычно не превышает 3× или 4×, что иногда компенсируется цифровым трансфокатором. Страдают и возможности макросъёмки. За исключением самых дешёвых моделей, имеет зум-объектив, а также хорошие возможности в макросъёмке. У многих моделей размер объекта съёмки 30 мм и даже меньше[45].

В последние годы этот класс аппаратуры, как и псевдозеркальные камеры, стремительно теряет позиции на рынке, вытесняясь сопоставимыми по возможностям и более компактными камерафонами.

Модульные фотоаппараты[править | править код]

Разновидность цифровых фотоаппаратов со сменными объективами, объединёнными с затвором и фотоматрицей в общем модуле, который может быть отстыкован от корпуса камеры и заменён аналогичным с объективом другого фокусного расстояния. В корпусе содержатся видоискатель, дисплей, органы управления и батарея. Впервые такая конструкция была использована в 1996 году в фотоаппарате Minolta Dimage V, и получила дальнейшее продолжение в следующих моделях EX 1500 и 3D 1500. В 2009 году выпущен построенный по такому же принципу Ricoh GXR.

Модульный принцип получил развитие в смартографах: в их корпусе собраны объектив с матрицей, а иногда даже флеш-карта с аккумулятором, но отсутствует видоискатель, в качестве которого используется дисплей смартфона, к которому присоединяется устройство. Передача данных осуществляется при этом по протоколам Wi-Fi или NFC. Смартографы, которые иногда называют автономными объективами, превосходят встроенную камеру по большинству параметров, сохраняя при этом мобильность и сетевые возможности. Одними из первых в 2013 году появились модульные камеры серии «Sony SmartShot QX»[46].

Встроенные фотокамеры[править | править код]

Встроенная цифровая камера смартфона «iPhone 5»

Возможности первых камерафонов были ограничены, позволяя снимать только при хорошем освещении и с крайне низким разрешением, чаще всего стандарта VGA. Однако с начала 2010 годов камерафоны получили мощный импульс развития, достигнув разрешения, сопоставимого с компактными фотоаппаратами, и даже превосходящего этот сегмент рынка. Например, основная камера смартфона «Xiaomi Redmi 4X» обладает разрешением в 13 мегапикселей и хорошей светочувствительностью[47]. При этом большинство камерафонов из-за миниатюрных размеров матрицы оснащаются объективом типа фикс-фокус, не требующим фокусировки. Однако известны модели с высокоскоростным лазерным автофокусом, например LG G3[48].

Экшен-камеры и фотоловушки[править | править код]

Экшен-камера «GoPro Hero 4»

Класс цифровой аппаратуры, пригодный для съёмки как неподвижных фотографий, так и видео в экстремальных условиях, а также без участия человека. Конструкция таких камер обычно выполняется в ударопрочном брызгозащищённом корпусе, позволяющем вести съёмку в труднодоступных местах[49]. Видоискатель чаще всего отсутствует, что компенсируется большим полем зрения сверхширокоугольного объектива. Считывание данных возможно дистанционно по беспроводным протоколам Wi-Fi. Фотоловушки в отличие от экшен-камер обладают большим запасом автономности, круглосуточно работая в ждущем режиме до нескольких месяцев. Постоянная готовность обеспечивается чувствительностью к невидимому инфракрасному излучению, которым объекты подсвечиваются в тёмное время суток. Запуск съёмки в таких камерах чаще всего осуществляется с помощью датчика движения, фиксируя диких животных в естественных условиях.

Камеры светового поля[править |

ru.wikipedia.org

Устройство цифрового фотоаппарата

Начиная осваивать новое хобби – фотографию, новичку открываются множество различных терминов. Пониманием того, что познание фотодела не может пройти без изучения основных узлов и частей фотоаппарата, начинающий фотолюбитель уже делает большой шаг вперед. Связь принципов работы каждой составляющей фотокамеры с конечными результатами очень важна. Кажется, что современный цифровой фотоаппарат далеко ушел от своего родителя – пленочной механической фотокамеры, однако это мнение ошибочно. Устройство цифрового фотоаппарата своими основными узлами ничем не отличается от аппаратов предыдущего поколения. Механизмы оставили за собой всё тот же функционал, а значит, принцип их работы остался прежним. Так как устроен современный цифровой фотоаппарат?

Что такое цифровой фотоаппарат

Цифровой фотоаппарат – это все тоже устройство для фиксации статических изображений окружающего мира, с целью их последующего использования, что и его механический старший брат. Нажатием кнопки спуска затвора мир замирает на миг и этот миг уже никогда не будет забыт. Теперь этот миг запечатлен на носитель информации и доступен каждому желающему. Ровно тем же занимаются люди уже второй век подряд, держа в руках это волшебное устройство. Только если раньше процесс был затратным, то сегодня во все социальные сети загружается около полумиллиона фотографий в минуту! А сколько остается на жестком диске? Устройства фотофиксации сегодня встраиваются везде, но они обладают несколько другими принципами получения изображения. Поговорим об устройстве фототехники на примере цифрового зеркального фотоаппарата. И забегая вперед, в конце статьи разберем разницу с новшеством – беззеркальной цифровой камерой.

Начинка цифрового зеркального фотоаппарата

Основными элементами цифрового фотоаппарата являются корпус, затвор, пентапризма и зеркала, видоискатель, объектив, матрица, диафрагма, процессор, дисплей. Существуют и дополнительные элементы, которые также необходимы для получения изображения, такие как датчики фокусировки и экспозамера, карта памяти, аккумулятор и другие. Однако, хотя без них и невозможна работа цифрового фотоаппарата, их назначение говорит само за себя и в отдельном представлении не нуждается. Рассмотрим основные элементы в той последовательности, в которой через них проходит свет на пути к построению окончательного изображения.

  • Объектив цифрового фотоаппарата состоит в основном из корпуса и системы линз. Объективы бывают с постоянным и переменным фокусным расстоянием. В последнем случае фокусное расстояние меняется благодаря сдвигам линз относительно друг друга. Объектив крепится к корпусу фотоаппарата через байонет – посадочное место, на котором имеются контакты. При присоединении объектива контакты касаются подобных на корпусе фотокамеры и она обменивается сведениями необходимыми для фотографирования: выставленным фокусным расстоянием, статусом стабилизации, расстоянием до объекта и другими. Линзы объектива могут быть выполнены как из стекла, так и из пластика, кроме того они могут быть покрыты специальными низкодисперсионными и прочими напылениями, призванными уменьшить показатели оптических искажений. Корпус объектива изготавливается из пластика или металла, что напрямую влияет на его цену.
  • Свет, проходя через линзы объектива, достигает диафрагмы. Это устройство призвано регулировать световой поток. Благодаря лепестковому строению диафрагма может плавно закрываться и открываться в зависимости от выставленных настроек. Таким образом, поток света, проходящего дальше в корпус фотокамеры, уменьшается при закрытии и увеличивается при открытии. Значение диафрагмы не бывает безграничным – ее максимальное и минимальное открытие зависит от объектива. Устройства с возможностью открытия диафрагмы до значений f/2,8 и шире принято называть светосильными. На объективе могут располагаться органы управления и вспомогательные индикаторы: переключатели фокусировки (автомат или ручной режим), включение и отключением стабилизации и другие. Байонет объектива зависит от фирмы производителя. Не все объективы взаимозаменяемы между собой, но в продаже существуют переходные устройства. Сторонние фирмы, специализирующиеся только на производстве оптики, выпускают один и тот же объектив с расчетом на разные байонеты.
  • Двигаясь дальше, внутрь корпуса, свет попадает на зеркало. В зеркальных фотоаппаратах такая система позволяет перенаправлять световой поток на все необходимые органы – в видоскатель, датчик фокусировки, матрицу. Первое зеркало очень легко увидеть, если отсоединить объектив от фотокамеры. Зеркало стоит под углом около 45 градусов и отражает свет в пентапризму, откуда он поступает в видоискатель. Первое зеркало является переменным, и ему свойственно подниматься в момент нажатия кнопки спуска затвора. Его функционал заканчивается на данном моменте. Можно сказать, что данное зеркало используется для замера света поступающего в устройство и компоновки кадра. Так как оно стоит на пути света к матрице, то при начале экспонирования («рисование» светом изображения на матрице) оно сдвигается.
  • Но до начала экспонирования, изображение отражается от зеркала в перевернутом виде. Для переворачивания изображения обратно служит пентапризма фотоаппарата. Она состоит из двух зеркал, отражаясь от которых в видоискатель попадает итоговое изображение. Таково устройство оптического видоискателя. Как правило, видоискатель тоже состоит из нескольких линз и имеет возможность подстройки под зрение фотографа. Легко предположить, что изображение в видоискателе фотокамеры показывается до момента спуска затвора. Далее происходит процесс, описанный выше – зеркало сдвигается, для попадания светового потока на матрицу.
  • Матрица цифрового фотоаппарата – замена пленки. В 70-х годах прошлого века начали появляться первые цифровые устройства. До этого момента и много позже прекрасно существовала пленка. Именно на нее попадал свет, проявляя на ней изображение. В современных цифровых фотокамерах разнообразие матриц поражает. Их размеры варьируются от очень маленьких, соизмеримых с ногтем мизинца, до достаточно больших. Стандартом считается прототип размера пленочного кадра – 36 на 24 миллиметра. Матрица цифрового фотоаппарата покрыта множеством светочувствительных элементов, равного количеству пикселей в характеристиках устройства. Чем большие по размеру эти элементы тем, качественнее получается изображение. Именно поэтому компактные фотокамеры никогда не догонят по качеству зеркальные фотоаппараты с большими матрицами. Важным свойством матрицы является ISO. Благодаря цифровым технологиям чувствительность элементов можно регулировать, меняя значение ISO. Матрица, становясь более восприимчива к свету, улавливает большее его количество за ту же единицу времени. Однако, при повышении ISO, растет шум получаемого изображения. Улавливаемая светочувствительными элементами информация передается в процессор устройства.
  • Процессор – мозг цифрового фотоаппарата. Чем мощнее процессор, тем выше быстродействие и качественнее итоговое изображение. Процессор аккумулирует всю получаемую информацию, обрабатывает ее и выдает привычные для нас файлы форматов JPEG, RAW, которые сохраняются на карту памяти устройства для дальнейшего использования. Почему от процессора зависит качество? Современные методы обработки информации позволяют в значительной степени понижать шум картинки, исправлять дефекты и делается это по заранее выставленным настройкам, алгоритмам. Именно поэтому важна мощность процессора, ведь все процессы протекают именно в нем.
  • Перед матрицей установлен затвор – устройство для вторичного дозирования поступающего света. Только приемы затвора отличаются от диафрагменных. Если диафрагма дозировала поток размерами отверстия, то затвор – временем, в течение которого этот свет поступает на матрицу. Существует механический и электронный затворы. Устройство механического выполнено в виде двух шторок, которые открываются на выставленное фотографом время – время выдержки. Электронный же связан с матрицей и дает команду на начало сбора информации от света и конец. Три параметра – диафрагма, выдержка и ISO – это и есть три основных способа фотографу влиять на результат. Зная принципы действия этих параметров, начинающему фотографу легче их использовать.
  • На дисплее фотограф видит конечный результат своего труда. Такое чудо стало возможным именно на цифровых фотоаппаратах. Дисплей позволяет оценить свои ошибки и переснять кадр в случае необходимости. Современные дисплеи цифровых фотокамер очень качественные, а последнее время все больше фотоаппаратов выпускается с сенсорными дисплеями, позволяющими управлять через них параметрами съемки.
  • Корпус фотоаппарата – тоже не маловажная его часть. С появлением фотографии, корпус должен был обеспечивать полную темноту внутри него. Такая задача выполняется им и сегодня. Кроме того корпус современного цифрового фотоаппарата отвечает за эргономику – он должен быть удобен. А также за защиту – профессиональные фотоаппараты изготовлены из металлических сплавов и надежно защищают их от умеренных механических воздействий, падений, ударов.

Беззеркальный цифровой фотоаппарат

Имея схожий принцип работы, беззеркалка все же отличается своими методами поступления света на матрицу. Беззеркальные цифровые фотокамеры становятся все более распространенными. Некоторые производители уже делают ставки именно на беззеркальное будущее.

Основными плюсами современных беззеркалок являются меньший размер (что не всегда может быть плюсом, фотографы привыкли к размерам зеркалки) и возможность видеть конечное получаемое изображение на экране еще до производства спуска затвора. Это стало возможным благодаря отсутствию зеркала.

Свет попадает на матрицу устройства напрямую. Видоискатель в беззеркалках электронный, изображение в нем формируется маленьким четким дисплеем. В этом тоже есть своеобразный плюс – 100% покрытие кадра (в оптических видоискателях показатель покрытия – около 95%). Электронный видоискатель может передать больше полезной информации – от установленных настроек до диаграммы.

Основным же недостатком цифрового беззеркального устройства является меньшая автономность. Работа дисплеев – основной потребитель энергии. В среднем в два раза автономность беззеркалок уступает зеркальным цифровым фотоаппаратам.

Изображение объекта – это свет, отраженный от него. Именно свет несет в наш глаз всю информацию. Наши глаза и мозг – природный аналог фотоаппарата. Наша память – фотоальбом. Устройство современной цифровой фотокамеры не сильно сложно в познании. Но изучение принципов работы фотоаппарата крайне необходимо начинающему фотографу и является одной из тем в любой нормальной фотошколе. Понимая как строится кадр и формируется изображение в фотокамере, гораздо легче будет понять как достигать боке, регулировать ГРИП, фокусироваться при пейзажной или портретной съемке, какое значение выдержки и диафрагмы выбрать под конкретные творческие задачи.

my-photocamera.ru

Как устроен объектив фотоаппарата

Оптическая система из нескольких линз или объектив, является самой важной частью фотоаппарата. Без матрицы и процессора можно обойтись, поскольку в старых фотоаппаратах применялись плёнка или фотопластинки. Вместо затвора, у старых павильонных моделей, использовалась съёмная крышечка на переднюю фотолинзу. А вот без объектива ни один оптический прибор работать не сможет. Так давай те же разберемся что такое объектив фотоаппарата, каково его устройство и основные характеристики.

Конструкция фотообъектива

В какой-то степени устройство объектива фотоаппарата копирует человеческий глаз. Основная задача оптики – это фокусирование светового потока, идущего от различных объектов и формирование точки фокуса на светочувствительном материале. В устройстве оптики главную роль играют линзы. Это стеклянные пластины круглой формы, которым полировкой и шлифовкой придаётся определённая кривизна. Все фотолинзы делятся на следующие группы:

  • Выпуклые;
  • Двояковыпуклые;
  • Вогнутые;
  • Двояковогнутые.

В зависимости от направления кривизны, линзы могут быть собирающими и рассеивающими. Первые две группы являются собирающими. Они фокусируют световой поток в одну точку. Таким образом, роль оптики фотоаппарата может выполнять одна выпуклая фотолинза. Фотобъектив, имеющий устройство, состоящее из одной линзы, называется мениск. Такая простейшая оптическая система позволяет получить изображение предмета на светочувствительном материале, но оно будет невысокого качества. Дело в том, что кривизна оптического стекла меняется от периферии к центру, поэтому изображение объекта будет сильно искажено по краям кадра. Искажения картинки называются аберрации и могут быть хроматическими (цветовыми) и геометрическими.

В первом случае вокруг предметов возникает цветная окантовка, нарушающая нормальное восприятие фотографии.

Геометрические искажения связаны с тем, что лучи, проходящие через центральную и периферическую часть фотолинзы, преломляются под разными углами. Это влечёт за собой искривление прямых линий или дисторсию, которая бывает в форме бочки или подушки. Для того чтобы избавиться от всех видов аберраций, в оптический набор фотоаппарата устанавливают дополнительные линзы.

Виды оптических систем

В процессе развития практической оптики менялась оптическая схема объективов, и их устройство становилось всё более сложным. После мениска, состоящего из одной фотолинзы, были разработаны следующие вариации:

  • Ахромат;
  • Апланат;
  • Анастигмат.

“Ахромат” представляет собой склеенную пару из двух фотолинз. Одна из них выпуклая, другая вогнутая. В фотообъективе такого устройства отсутствуют хроматические искажения и частично исправлены геометрические. Применяются на мобильных телефонах и смартфонах.

Более сложный вариант – “апланат”, состоит из двух ахроматов. В нём решено большинство проблем, связанных с хроматическими искажениями, дисторсией и частично исправлен астигматизм.

Оптика, в которой практически полностью устранены все аберрации, называется “анастигмат”.

Устройство современного объектива

Оптика современных фотоаппаратов относится к анастигматам и имеет сложное устройство. Она состоит из нескольких линз различной кривизны и некоторых технических приспособлений, расположенных внутри оптической системы. Число фотолинз может доходить до 15-20. Обычно они группируются в несколько блоков. Для того чтобы увеличить контраст снимка за счёт гашения бликов, на линзы наносится сверхтонкое покрытие из окислов редких металлов. Обычно для этой цели используется лантан и его соединения. Этот процесс называется просветлением. В целом оптическая система состоит из следующих узлов:

  • Блоки линз;
  • Механизм диафрагмы;
  • Система стабилизации;
  • Устройство крепления;
  • Корпус.

Линзы для самых дорогих представителей шлифуются из прозрачной разновидности плавикового шпата и имеют самый низкий коэффициент преломления, что позволяет использовать их в телеобъективах класса «Супер». Расстояние между линзами и блоками линз рассчитывается с высокой точностью. Эти величины определяют характеристики оптики фотоаппарата. Поэтому профессиональные объективы имеют жёсткий корпус, изготовленный из прочных и лёгких сплавов. Пластмассовые конструкции стоят дешевле, но менее надёжны и со временем у них может возникнуть люфт.

Механические устройства в конструкции

Рассмотрим основные механические узлы в оптической системе.

Фокусирующая линза

Важную роль в устройстве объектива играет фокусирующая линза. В отличие от других оптических элементов, которые жёстко установлены на посадочных местах, фокусирующая линза может перемещаться внутри системы. Она предназначена для наводки на резкость.

У старых фотоаппаратов этот процесс осуществлялся вручную. Для этого на фотообъективе имелось рифлёное кольцо, на котором были нанесены метки расстояния до снимаемого объекта. На простых моделях без дальномеров расстояние устанавливалось «на глаз» по шкале, где имелись метки от 0,8 м до бесконечности (∞). Оптический дальномер снижал вероятность ошибки, так как фотограф, по отсутствию «расплывчатости» изображения в видоискателе, точно выбирал нужное расстояние.

Устройство современных систем включает в себя как систему автоматической фокусировки, с помощью миниатюрного электродвигателя, так и возможность ручной установки точки фокуса. Алгоритм работы устройства автоматической фокусировки может несколько отличаться, в зависимости от компании производителя фотоаппарата, но результаты, как правило, одинаковые.

Диафрагма

Диафрагма представляет собой механическое устройство расположенное внутри объектива между группами линз. Это несколько тонких металлических пластин, обычно 5-9, определённой формы, которые установлены на поворотном кольце. Основная задача диафрагмы это ограничение количества света, проходящего через оптику. При максимальной диафрагме фотообъектив открыт полностью. Если нужно уменьшить количество света, то вращением диафрагменного кольца выбирается более высокое числовое значение, представленное дробью, например: f/1.4, f/2.8, f/8 и так далее. В этом случае пластины устройства образуют между фотолинзами отверстие маленького размера, сравнимое с точкой. Вторая функция диафрагмы это изменение глубины резкости (ГРИП).

При сильном диафрагмировании резко будут изображаться все предметы, находящиеся в пределах значений, нанесённых на регулировочное кольцо. В зеркальных фотоаппаратах TTL, где объект съёмки наблюдается через оптику, сопряженную с видоискателем через призму и систему зеркал, используется «прыгающая» диафрагма. Наводка на резкость осуществляется при полностью открытом объективе и только в момент съёмки устройство мгновенно устанавливает заранее выбранное значение диафрагмы.

Стабилизация изображения

Для оптимизации съёмочного процесса, когда на длительных выдержках нет возможности использовать штатив, применяется устройство оптической стабилизации изображения. Основу устройства составляют гироскопические датчики и линза, которая может свободно перемещаться во всех плоскостях. Данные от гироскопических датчиков поступают на микропроцессор и он, подавая импульсы на электромагниты, компенсирует перемещение фотоаппарата, сдвигая линзу в противоположную сторону.

Система крепления

Сменные объективы могут фиксироваться на корпусе фотоаппарата двумя способами:

  • Резьбовое крепление. Объективы с резьбой устанавливались на плёночные фотоаппараты старого образца и в настоящее время почти не применяются.
  • Устройство «байонет». Крепление «байонет» быстро и надёжно фиксирует оптику на фотоаппарате специальной защёлкой. Такое устройство позволяет использовать объективы с электронными системами управления. Для этого на корпусе оптики и корпусе фотоаппарата предусмотрены электрические контакты, которые надёжно замыкаются после установки и фиксации оптики.

Уровень качества

По мнению опытных фотографов именно хороший объектив, а не фотоаппарат, является залогом качественных фотографий. Используя оптику высокого класса и посредственный фотоаппарат, можно получить прекрасные снимки, а вот объектив низкого качества даже на профессиональном фотоаппарате может испортить самый выигрышный сюжет. Часто оптика, по стоимости, может быть в несколько раз дороже хорошего фотоаппарата. В основном это определяется конструктивными материалами.

  • Самые качественные и дорогие представители класса в своём устройстве содержат линзы из флюорита. Корпус оптики выполнен из сверхлёгких сплавов, которые применяются в космической технике. Такие объективы отличаются высокой надёжностью и длительным сроком службы;
  • Далее идут объективы с линзами из кварцевого стекла. Они обеспечивают хорошее качество фотографий и вполне надёжны;
  • На последнем месте по качеству находятся объективы с акриловыми линзами и пластиковым корпусом. Особенно плохо, если из пластмассы выполнено байонетное крепление. Люфт будет обеспечен при частой замене оптики даже через непродолжительное время, а пластиковые линзы быстро помутнеют от следов пыли и песка.

Объектив – неотъемлемая составляющая фотоаппарата. Может быть выполнена как в виде достаточно простой системы “апланат” и без различных дополнительных улучшающих механизмов. Так и в виде сложной громоздкой оптической системы, включающей в себя около 20 линз разделенных на блоки, систем автоматической фокусировки, изменения фокусного расстояния, стабилизации изображения и различных технологических ухищрений, повышающих качество захватываемой картинки. Стоимость объектива может варьироваться от легко подъемной практически любому фотолюбителю, до непомерно высокой – дороже профессионального фотоаппарата.

my-photocamera.ru

Принцип работы фотоаппарата, как работает фотокамера

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 диафрагмы 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 видоискатель.
  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 – матрицу фотокамеры.

Длительность этого действия зависит от скорости срабатывания створок. Они открываются на мгновение, когда свет должен воздействовать на сенсор света. Время экспозиции 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.

vybrat-tekhniku.ru

Основные элементы фотоаппарата

15 Фев Основные элементы фотоаппарата

В этой статье мы подробно расскажем о всех элементах фотоаппаратов, так что берем кружку чая или кофе и усаживаемся поудобнее.
Объектив

Это несколько линз, специальным образом сгруппированных в пластиковом или металлическом корпусе. У любительских фотоаппаратов объектив встроенный, у более серьезных моделей объектив съемный. Одна из главных определяющих характеристик объектива — фокусное расстояние. Это расстояние от передней линзы до светоприемника, то есть матрицы. Величина фокусного расстояния определяет дальнобойность фотоаппарата. Таким образом, зум (zoom) — возможность приближать и удалять кадр — это ни что иное, как изменение фокусного расстояния объектива.

Важная часть объектива диафрагма — несколько пластинок, регулирующих диаметр отверстия, в которое проникает свет. Чем шире это отверстие, тем больше поток света. Поэтому при съемке в недостаточном освещении выбирают значение диафрагмы, при котором она максимально раскрыта. Это значение называется светосилой. Чем больше ее значение, тем лучше фотоаппарат. Обычно светосила указывается на объективе в виде группы чисел. Например: 17-85 mm 1: 4-5.6. Первая пара чисел — это минимальное и максимальное фокусные расстояния, вторая — соответствующие им значения светосилы. То есть, при фокусном расстоянии 85 светосила будет равна 5.6.

Для компенсирования естественного дрожания камеры в руках используется система стабилизации. Так что при темном объективе очень желательна система стабилизации. Она может быть цифровой или механической (оптической).

Количество света зависит от просветления. Пленки, нанесенной на поверхности линз объектива. Если линзы красиво переливаются различными оттенками голубовато-фиолетовых или других цветов, то такое просветление есть, что обычно и указывается в описании. Сегодня просветление есть практически у всех моделей.

На качество результирующей картинки влияет количество и форма линз в объективе. Большое количество указывает на попытку коррекции возможных дефектов. В хорошем объективе должны быть асферические линзы, уменьшающие искажения, и линзы с низкой дисперсией, уменьшающие рассеивание. Можно просто ориентироваться на общее количество линз в объективе. Хотя это уменьшает количество света и требует хорошего просветления, что значительно увеличивает цену.

На качество картинки влияет и диаметр объектива. Чем он больше, тем меньше искажений по краям. Эта величина связана напрямую с матрицей, которую рассмотрим дальше. Чем объектив больше, тем он дороже. Цена хорошего объектива может перекрывать стоимость самой камеры.

Оптика, ZOOM

Серьезный подход должен быть к выбору оптики. В первую очередь обратите внимание на такой параметр, как увеличение («zoom» — это увеличение находящегося в поле съемки предмета средствами объектива): он может быть цифровым или оптическим. Хорошие фотоаппараты обладают и тем, и другим, а дешевые наделяются только цифровым увеличением (digitalzoom). Цифровой зум выполняется за счет увеличения кадра уже после съемки и обрезания его до необходимого размера, тем самым, теряя в качестве. Оптическое увеличение (opticalzoom) реализуется с помощью изменения фокусного расстояния объектива. На практике им, в основном, пользуются для увеличения изображения, когда физически невозможно приблизиться к предмету. У камер среднего класса оптическое увеличение должно быть не менее 3-х кратного, а лучше 5-ти. Иногда производители указывают значение зума, умножая оптический на цифровой, об этом тоже стоит помнить и уточнять.

Если Вас интересуют камеры с оптическим зумом, то важное значение будут иметь фокусные расстояния объективов, а также возможность установки сменной оптики. Разнообразие объективов позволяет делать от узко форматной («портретной») съемки до широкоформатной («пейзажной»). Если же вы любите фотографировать пчёлок и тому подобное, то смотрите, чтобы у аппарата была в наличии функция «макросъёмка».

Матрица

Матрица это аналог кадра пленки, прячущегося прямо за объективом. Он формирует цифровую картинку на основе проекции из нашего глаза-объектива. Матрица это основа качества результирующей картинки. Она отвечает за цветопередачу, шумы, передачу мелких деталей, глубину резкости.

Также матрица цифрового фотоаппарата характеризуется чувствительностью к свету. Чтобы получить качественные фото, на камере должна быть возможность ручной настройки чувствительности, потому как в автоматическом режиме электроника слишком завысить этот параметр. Наилучшие снимки получаются при чувствительности ниже 100 ISO, но иногда возникает необходимость съемок с высоким значением этого параметра, например, в темное время суток. Поэтому будет лучше, если границы ручной установки чувствительности в цифровом фотоаппарате будут как можно шире.

Чем матрица больше по размеру (не по количеству пикселей), тем ниже шум и искажения. И выше цена.

Большие матрицы ставятся в профессиональные и полупрофессиональные камеры. Большие матрицы требуют больших объективов. И сам аппарат начинает приближаться к килограмму веса. Так что всегда надо искать компромисс между весом, качеством и ценой. Если нет необходимости печатать плакаты, то вполне подойдет компактная камера.

Количество пикселей это главное достоинство камер, которое часто красуется на боках крупным шрифтом. Но гнаться за ним не надо. Сегодня все камеры, даже самые дешевые, имеют количество, достаточное для обычного потребления. А если у вас нет больших дисков, то вообще лучше ограничить размер кадра в настройках.

Электроника

От того, насколько хорошо будет обрабатывать электроника информацию с матрицы, будет зависеть качество изображения. Производители указывают лишь форматы файлов, в которых сохраняются снимки с фотоаппарата. Большинство камер записывают данные в только формате JPEG, который занимает места намного меньше, чем профессиональные форматы, но визуально мало от них отличается. Поддержка профессиональных форматов (TIFF, RAW) говорит о более высоком уровне оснащения программным обеспечением и хорошем качестве электроники.

Процессор и память

Вот то сердце (или, если угодно, мозг), которое делает картинку доступной нашему глазу. На эту маленькую деталь практически никогда не обращают внимания при выборе аппарата. А зря. Медленный процессор (как и карта памяти) может заставить пожалеть о покупке дорогущего аппарата.

Фото-процессор, как и компьютерный, имеет скорость обработки информации. Она редко указывается производителем. По простой причине она крайне низка. Мало кто из производителей может гордиться наличием такого показателя в описании своего аппарата. Чаще всего указывается скорость съемки в серии. Например, 2.8 кадр/сек. Это косвенно говорит о скорости съемки одного кадра. Показатель скорости очень важен при съемке динамичных объектов, например, домашних питомцев. А что говорить об объектах живой природы или спорта?

На скорость съемки влияет не только скорость самого процессора, но и весь комплекс подготовки: фокусировка, измерение экспозиции, автоматический выбор режима съемки, баланса белого. При наличии удобных ручных режимов скорость съемки может быть повышена весьма значительно. Это скорее зеркальные камеры.

Также на работу влияет время подготовки аппарата к работе после включения. Это время тоже мало кто указывает, так как оно достаточно велико. Но при репортажной съемке или съемке дикой природы и спорта это немаловажный фактор.

Некоторые цифровые фотоаппараты снабжены встроенной памятью, но обычно не больше 20 Мбайт и если делать снимки с максимальным качеством, она может вместить 10-20 фотографий.

Поэтому чаще всего цифровое изображение сохраняется на внешнюю карту памяти. Кстати, оценить «снимкоемкость» флэш-карты по ее объему легко: если принять ориентировочный объем одного качественного снимка в формате JPEG за 1 Мбайт. По скорости работы должна устроить любая из существующих карт, т.к. скорость работы процессора камеры вполне соотносима. Разница будет лишь в цене на карту памяти необходимого объема. Самый дорогими на сегодня являются MemoryStick и ХD-Card, а наиболее распространены компактные и надежные SecureDigital.

Дисплей

Преимуществом цифровых фотоаппаратов стали ЖК-дисплеи. Во-первых, они позволяют сразу же просмотреть отснятый кадр и сразу же снять его заново, во-вторых, дают возможность снимать из неудобных положений, выполняя функцию видоискателя, в-третьих, отображает все настройки камеры. К несомненным минусам стоит отнести дополнительный расход заряда батареи, с этой точки зрения лучше зеркальный фотоаппарат. Для большего удобства важно, чтобы ЖК-дисплей был оснащен поворотным механизмом и обладал как можно большим разрешением, чтобы картинка была четче. В принципе, чем больше размер дисплея, тем лучше, но вполне можно ограничиться диагональю 1,8 дюйма.

Вспышка

Цифровые фотоаппараты без вспышки не пригодны для работы в условиях слабой освещенности. Дешевые модели оборудуются встроенной вспышкой, которая в какой-то мере помогает, но иногда может, наоборот, дать излишнюю освещенность, красные глаза, неестественные тени на лице. Альтернатива умная вспышка, автоматически меняющая угол освещения и синхронизирующая свою работу с затвором. Также целесообразно использование цифровых фотоаппаратов с подключаемыми внешними вспышками. Наряду с синхронизацией импульса происходит обмен информацией между вспышкой и камерой о необходимой энергии для импульса. Тип подключения вспышки, к сожалению, у каждого производителя отличается разъемами, и общего стандарта в этом направлении пока нет.

Источник питания

Зачастую на источник питания цифрового фотоаппарата внимание обращается в последнюю очередь. И правда, ведь на качество снимков он никак не повлияет (зато повлияет на цену и удобство пользования), но менее важен, особенно при частом использовании. Некоторые камеры питаются от обычных пальчиковых батареек, которых хватает не более, чем на 30 снимков. Есть фотоаппараты, питающиеся от литиевых аккумуляторов. Иногда они встроены в камеру, что, во-первых, неудобно при отсутствии рядом розетки, а во-вторых, срок их службы ограничен. Ещё один вариант это съемные заряжаемые щелочные и металлогидридные аккумуляторы такие, как никель-металлогидридные аккумуляторы (NiMH, Nickel-MetalHydride) и литий-ионные аккумуляторы (Li-Ion, LithiumIon) — имеющие большую емкость, меньший вес, но большую цену. В любом случае запасной источник питания не будет лишним.

Прочие моменты

Таких моментов может быть большое количество. Кому-то важно иметь хорошие ручные настройки. Особенно это касается экспозиции и фокусировки. В компактных камерах это практикуется не всегда. А имеющаяся ручная фокусировка обычно выполняется программными средствами (а не кручением кольца) и очень неудобна. Очень важно для качественной съемки наличие оптического видоискателя. Связано это в основном с психологией фотографа. При построении общей композиции кадра по ЖК-экрану в мозг попадает много лишней информации: друзья, строящие рожицы, солнце, красивые девушки. При работе с оптическим видоискателем (он должен отражать большую часть кадра, указывается обычно в процентах) можно легко сконцентрироваться на кадрировании. К тому же при ярком солнце не каждый дисплей хорошо виден. Можно обратить внимание на дополнительные функции фотоаппарата — устранение эффекта красных глаз и автоматическая стабилизация изображения.

Заключение

Понимая в целом, какие параметры формируют картинку, можно достаточно легко выбрать компромиссный вариант фотоаппарата. Главное не забыть посмотреть структуру объектива, учтя светосилу и количество линз, и при необходимости поискать указания на скорость съемки.

Помните, запечатленные моменты вашей жизни бесценны!

Что такое пиксель, мегапиксель и сколько их нужно для хорошего фото?

Термин пиксель образован как сокращение слов pictureelement элемент изображения. Речь идет о точках, что образуют картинку, которую мы видим на компьютерном дисплее или экране телевизора. Один кадр, сделанный цифрой, может состоять из нескольких миллионов таких точек.

Любой пиксель состоит из пяти элементов информации. Два отвечают за его координаты: положение по вертикали и положение по горизонтали. А еще три определяют цвет: яркость красного, яркость синего и яркость зеленого цвета. Совместно все эти элементы информации позволяют считывающему устройству определить правильный цвет точки и поместить ее в правильном месте на экране. Все пиксели заполняющие экран, вместе образуют один кадр.

Но еще чаще употребляется термин мегапиксель. Это величина в один миллион пикселей, из которых создается изображение. Обычно в мегапикселях измеряют размер фотографии или отсканированного снимка. Но при выборе фотоаппарата в мегапикселях отображается одна из его существенных характеристик разрешение матрицы.

Количество мегапикселейне самый главный показатель качества аппарата.

Важное значение имеет физический размер матрицы, чем она больше, тем качественнее получится снимок. Даже при одинаковом количестве пикселей качество фотографий с разных фотокамер может оказаться разным. Размер пиксельных ячеек приобретает первостепенное значение по сравнению с их количеством. Чем меньше размер пикселя, тем выше уровень шума изображения.

Если на матрице с диагональю 1/2,5 дюйма реализовать 8 и больше мегапикселей, это обернется постоянным присутствием шума даже при низких значениях светочувствительности. В компактных камерах и большинстве зеркалок нежелательные эффекты сглаживает встроенная программа шумоподавления, но ее вмешательство приводит к замыленности снимка.

Конечно, от количества мегапикселей зависит размер и качество изображения. Но задумывались ли вы о том, почему большинство фотобанков устанавливает минимальную границу по этому параметру в районе от одного до четырех мегапикселей? Дело в том, что даже двух мегапикселей вполне достаточно, чтобы напечатать хороший снимок формата 10х15, а 4-х мегапикселей хватит, чтобы создать качественное фото 20х30.

Кроме того, размер пиксельных ячеек совместно с качеством фотодиодов влияют на такой показатель как динамический диапазон это способность светочувствительных ячеек матрицы воспроизводить детали объекта в определенном диапазоне ступеней экспозиции. Проще говоря, от этой характеристики зависит, насколько точно может камера передавать оттенки.

Но даже если в фотоаппарате установлена матрица с высоким разрешением, испортить картину в прямом смысле этого слова может дешевая оптика. Свойства объектива зачастую не соответствуют возможностям начинки, поэтому компактные цифровики не подходят для серьезной съемки. Почти 90 процентов любительских цифровиков имеют матрицы, на которых расположены от 5 до 12 млн. пикселей. У зеркалок разрешение от 8 до 21 млн. пикселей, зато размеры сенсоров куда больше.

Значения интенсивности пикселя различаются по геометрической и цветовой точности, динамическому диапазону, наличию шумов. На эти характеристики влияет число фотодетекторов, использованных для его определения, качество линзы, комбинации сенсоров, размеры фотодиодов, предустановленные программы обработки изображений, формат, в котором сохраняется изображение и т.д.

Впрочем, если вы не собираетесь устраивать фотовыставку и заниматься фото художеством вплотную, вполне можно найти адекватную модель для конкретных задач. А для оперативной съемки, размещения фото и отправки через интернет вполне можно выбрать оптимальный вариант компактный цифровик среднего уровня.

Но, когда идет профессиональный рост, то и технику уже хочется получше! Решать Вам!

fotoirk.ru

Устройство зеркального фотоаппарата

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.

Как выбрать объектив

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 эффект устранения «красных глаз». 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.

www.takefoto.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *