Цифровой кадр. Готовность для применения на компьютере. Размер фотосенсоров и угол изображения

Цифрова́я фотогра́фия - раздел , связанный с получением , хранимого в цифровом формате. Цифровая фотография, в отличие от плёночной, использует для записи изображения, то есть электрические сигналы вместо химических процессов. В настоящее время цифровая фотография применяется все шире, продажи цифровых фотоаппаратов в большинстве стран уже превысили продажи плёночных камер. Все шире технологии получения цифровых изображений применяются и в устройствах, ранее для этого не предназначенных, например, в или в .

Сейчас в цифровой фототехнике применяются несколько типов сенсора. По элементрной базе:

• (CCD)
• (CMOS)
• DX-матрица (гибрид КМОП и ПЗС)

По технологии цветоотделения:

• матрицы с
• матрицы

Многофункциональность

Исключая самые дешёвые варианты () и самые дорогие профессиональные устройства, цифровой фотоаппарат записывает снятые изображения на электро-магнитный носитель, в основном, Flash-карты и мини-диски, хотя ранее выпускались аппараты, использующие для этих целей и .

Многие цифровые фотоаппараты вместе с фотографиями позволяют записывать видео- и аудиофрагметны. Отдельные устройства можно использовать в качестве веб-камер, многие позволяют подключать их напрямую к для печати или к для просмотра фотографий.

Сравнение с плёнкой

Достоинства цифровой фотографии

• Оперативный просмотр снятых кадров позволяет быстро понять ошибки и переснять неудавшийся кадр;
• Вы платите только за печать готовых фотографий;
• Долгое хранение фотографий на электронных носителях (при своевременном копировании на свежие носители в соответствии со сроком службы носителя) не приводит к ухудшению их качества;
• Изображения готовы для обработки и тиражирования на , их не надо сканировать;
• Большинство цифровых фотокамер компактнее плёночных аналогов;
• Многие цифровые фотоаппараты позволяют проводить съёмку в инфракрасных лучах, используя лишь , в то время как для классической фотографии требуется специальная ;
• Возможность гибкого управления , в то время как цветные фотоплёнки бывают всего двух видов - для дневной съёмки и для съёмки при электрическом освещении.

Достоинства плёночной фотографии

• В большинстве любительских плёночных фотоаппаратов применяются широко доступные стандартные батареи питания, в отличие от специализированных в большинстве цифровых камер (в основном - ради компактности камеры).
• Время использования комплекта батарей в плёночной камере намного больше;
• Простые механические камеры вообще не требуют электрического питания и могут использоваться в экстремальных условиях;
• Фотоплёнка, особенно негативная, имеет намного большую , чем цифровые матрицы, что позволяет без потери деталей снимать сюжеты с большим диапазоном ;
• На очень длинных при плохой уровень заметно превышает зернистость плёнки;
• Плёночная черно-белая фотография с использованием компенсационных светофильтров более предпочтительна, чем последующая обработка в похожей манере цифровых фотографий благодаря заметно лучшему качеству изображения;
• Цифровые камеры пока стоят намного дороже плёночных аналогов;
• Перспектива длительного хранения цифровых носителей пока неясна. Фотографии приходится периодически копировать на новые носители.

Равные возможности

• Зернистость плёнки имеет свою аналогию в виде . Чем плёнка или чем больше эквивалентное число ISO цифрового кадра, тем сильнее уровень шума или зернистость;
• Быстродействие современных цифровых фотокамер сравнялось с быстродействием аналогичных плёночных моделей, за исключением времени срабатывания затвора () в моделях, использующих систему контрастного (большинство обычных незеркальных моделей);

Сравнение форматов кадра

В большинстве цифровых фотоаппаратов соотношение сторон кадра равно 1,33 (4:3), равное соотношению сторон большинства компьютерных мониторов и телевизоров. В плёночной фотографии используется отношение сторон 1,5 (3:2). Некоторые цифровые фотоаппараты позволяют снимать фотографии с плёночным соотношением сторон, включая большинство цифровых зеркальных аппаратов, в целях обеспечения преемственности и совместимости аксессуаров от плёночных камер.

Заключение

В заключение можно сказать, что сегодня цифровая фотография однозначно более предпочтительна для любителей и большинства профессионалов, исключая фотографов с очень специфическими требованиями, или снимающих на большой и средний формат.

Параметры цифрового фотоаппарата

Качество изображения, даваемого цифровым фотоаппаратом, складывается из многих составляющих, которых намного больше, чем в плёночной фотографии. В их числе:

• Качество оптики, в том числе уровень
• Тип матрицы: или
• Физический размер матрицы
• Качество встроенных обработки, в том числе подавление шума
• Количество пикселей матрицы

Количество пикселей матрицы

Количество пикселей матрицы сейчас составляет несколько миллионов и измеряется мегапикселами. Количество мегапикселей матрицы указывается в паспорте фотоаппарата производителем. Хотя зачастую производители лукавят, скрывая способ подсчёта этих данных. Например, для фотоаппаратов, использующих матрицы с (а это подавляющее большинство современных камер), производитель указывает количество пикселей в готовом файле, хотя в матрице каждая из ячеек воспринимает только одну составляющую цвета, а получение остальных составляющих производится математически на основе данных соседних ячеек. А, например, для фотоаппаратов на основе сенсора , оно указывается втрое больше, чем реальных, хотя с формальной точки зрения ошибки здесь нет, так как каждая ячейка такой матрицы состоит из трёх слоёв, каждый из которых воспринимает свой цвет. Исходя из вышеизложенного, сравнивать эти две технологии только по количеству мегапикселей некорректно.

Форматы файлов

Большинство современных цифровых фотоаппаратов записывают изображения в следующих форматах:

• - формат, осуществляющий сжатие с потерями информации. Компромисс между качеством и размером файла. Позволяет задать степень сжатия (и качество соответственно). Есть на подавляющем большинстве цифровых камер.
• - формат без сжатия или со сжатием без потерь ( компрессия). Как правило, реализуется только в претендующих на профессиональность камерах. В профессиональных зеркальных камерах TIFF почти никогда не используется и даже не реализована его поддержка, поскольку с одной стороны в максимальном качестве дает удовлетворительное качество, а если необходимо большее, то формат RAW и меньше по объёму, чем и содержит больше данных. Размер файла (если он без сжатия) легко определить, перемножив разрешение матрицы по вертикали и горизонтали с количеством байт на пиксел. Обычно применяется только, когда невозможно использовать RAW, а JPEG не устраивает из-за потери данных. Формат TIFF может использовать глубину 8 или 16 бит на цвет.
• RAW - файл этого формата представляет собой «полуфабрикат» изображения - информацию, считанную с матрицы без обработки (или с минимальной обработкой). Назначение такого формата - дать фотографу возможность полного влияния на процесс съемки изображения с возможностью последующей коррекции параметров съемки (цветовой баланс, ) и степени необходимых преобразований (коррекция контраста, резкости, насыщенности, подавление шума и т. п.), в т. ч. для исправления ошибок фотографа. В RAW-формата данные содержатся с той точностью и динамическим диапазоном, на который способна матрица камеры, обычно около 12 бит на цвет в линейной шкале. В то время как в форматах TIFF или JPEG чаще всего испольузется 8 бит на цвет в гамма-компенсированой шкале (в JPEG также присутсвуют потери сжатия). Кроме того, данные в TIFF или JPEG хранятся с уже применёнными "внутри камеры" фильтрами (резкости, контраста и др. используемых при съемке). Кроме того, компьютер может сделать необходимые преобразования более точно и качественно, чем процессор камеры. Формат файла RAW специфичен для каждой камеры, может иметь различные расширения (CRW, CR2, NEF и др.), и поддерживается меньшим числом программ для обработки изображений. Для получения изображения из формата RAW, используются специальная программа (RAW-конвертор) или соответствующий , «понимающие» такой формат. Формат RAW, как правило, реализуется в любительских и профессиональных камерах. По размеру файл RAW обычно меньше или равен файлу формата TIFF, размеры файлов различны поскольку используются технологии сжатия без потерь.

К изображениям дописывается дополнительная информация о параметрах съёмки в формате .

Носители данных

Большинство современных цифровых фотоаппаратов производят запись снятых кадров на Flash-карты следующих форматов:

• (CF-I или CF-II)
• (модификаций PRO, Duo, PRO Duo)
• (MMC)

Также возможно подключение большинства камер напрямую к компьютеру, используя стандартные интерфейсы - и (FireWire). Ранее использовалось и подключение через последовательный , однако сейчас оно уже не применяется.

Цифровые задники

Цифровые задники применяются в профессиональной студийной фотосъёмке. Они представляют собой устройства, содержащие светочувствительную матрицу, процессор, память и интерфейс с компьютером. Цифровой задник устанавливают на профессиональные среднеформатные фотоаппараты вместо кассет с плёнкой. Самые продвинутые современные цифровые задники содержат до 39 мегапикселей в матрице.

Размер матрицы и угол изображения

Разметы матриц большинства цифровых фотоаппаратов по размеру меньше стандартного кадра 35-мм плёнки. В связи с этим возникает понятие эквивалентного фокусного расстояния и кроп-фактора .

Эквивалентное фокусное расстояние - это такого объектива, использование которого при съёмке на 35-мм фотоплёнку даст такой же , что и сравниваемый цифровой фотоаппарат. Соотношение между реальным фокусным расстоянием и эквивалентным называется кроп-фактором.

Учёт кроп-фактора особенно важен при использовании цифровых фотоаппаратов со сменными . Если мы, например, используем объектив с фокусным расстоянием 50 мм с цифровым фотоаппаратом, кроп-фактор которого равен 1,6, то мы получим угол изображения, эквивалентный 80-мм объективу при съёмке на фотоплёнку. Следует отметить, что при установке объективов на цифровые фотоаппараты не происходит увеличения фокусного расстояния, как думают многие. Физически происходит лишь отсечение части кадра, не попадающего на матрицу, то есть меняется именно , а не . При этом влияние на перспективу изображения остается соответствующим 50 мм объективу. Благодаря этому, кадр, снятый таким цифровым фотоаппаратом через 50 мм объектив не будет полностью эквивалентен кадру, снятому 80 мм объективом на плёнку именно с точки зрения влияния на перспективу. У 80 мм объектива перспектива будет больше «сжата».

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

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

Принцип работы пленочного и цифрового фотоаппарата

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

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

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

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

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

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

Основные элементы цифрового фотоаппарата

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

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

— Объектив

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

— Диафрагма и затвор

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

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

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

— Видоискатель

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

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

— Матрица и аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

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

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

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

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

— Микропроцессор

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

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

— Носитель информации

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

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

— Батарея

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

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

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

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

Цифровая фотография входила в жизнь постепенно, шаг за шагом. Национальное аэрокосмическое агентство США приступило к использованию цифровых сигналов в 1960-х годах, вместе с полетами на Луну (например, для создания карты лунной поверхности) - как известно, аналоговые сигналы могут при передаче теряться, а цифровые данные подвержены ошибкам гораздо меньше. Первая сверхточная обработка изображений была разработана именно в тот период,поскольку Национальным аэрокосмическим агентством для обработки и улучшения космических изображений использовалась вся мощь компьютерных технологий. Холодная война, в процессе которой применялись самые разнообразные шпионские спутники и секретные системы обработки изображений, также способствовала ускорению развития цифровой фотографии.

Первая электронная камера без пленки была запатентована компанией Texas Instruments в 1972 году. Главный недостаток этой системы заключался в том, что фотографии можно было просматривать только по телевизору. Аналогичный подход был реализован и в устройстве Mavica компании Sony, которое было анонсировано в августе 1981 года в качестве первой коммерческой электронной камеры. Камеру Mavica можно уже было подключить и к цветному принтеру. В то же время она не являлась настоящей цифровой камерой - это была скорее видеокамера, с помощью которой можно снять и показать отдельные снимки. Камера Mavica (Magnetic Video Camera) позволяла записывать до пятидесяти изображений на двухдюймовых гибких дисках с помощью ПЗС-датчика размером 570х490 пикселей, что соответствовало стандарту ISO 200. Она имела одну выдержку, равную 1/60-й секунды, ручную регулировку диафрагмы и три сменных объектива: 25-миллиметровый широкоугольный, 50-миллиметровый обычный и объектив с переменным фокусным расстоянием 16–65 мм. В настоящее время такая система может показаться примитивной, однако не стоит забывать, что Mavica была разработана почти 25 лет назад!

В 1992 году фирма Kodak объявила о выпуске первой профессиональной цифровой фотокамеры DCS 100 на основе фотоаппарата Nikon F3. В фотокамеру DCS 100 был встроен датчик изображения на ПЗС с разрешением 1,3 Мб, а также переносной жесткий диск для хранения 156 зафиксированных изображений. Следует отметить, что этот диск весил около 5 кг, сама фотокамера стоила $25 тыс., а получаемые изображения годились по качеству лишь для печати на страницах газет. Поэтому такой фотоаппаратурой целесообразно было пользоваться лишь в тех случаях, когда сроки получения изображений были важнее, чем их качество.

Перспективы цифровой фотографии стали более ясными с появлением в 1994 году двух новых типов цифровых фотокамер. Компания Apple Computer впервые выпустила фотокамеру Apple QuickTake 100, имевшую странную форму бутерброда и способную фиксировать 8 изображений с разрешением 640 х 480 пикселей. Это была первая цифровая фотокамера для массового потребителя, доступная по отпускной цене $749. Изображения, получавшиеся с ее помощью, также были неважного качества, не позволявшего их как следует напечатать, а поскольку Интернет тогда находился на начальной стадии своего развития, данная фотокамера не нашла широкого применения.

Вторая фотокамера, выпущенная в том же году фирмой Kodak совместно с агентством новостей Associated Press, предназначалась для фоторепортеров. Ее модели NC2000 и NC200E сочетали в себе внешний вид и функциональные возможности пленочных фотокамер с мгновенным доступом к изображениям и удобствами их фиксации, характерными для цифровых фотокамер. Модель NC 2000 получила широкое распространение во многих редакциях новостей, что послужило толчком для перехода с пленочной на цифровую технологию.

Начиная со средины 90-х годов XX века цифровые фотокамеры стали более совершенными, компьютеры - более быстродействующими и менее дорогими, а программное обеспечение - более развитым. В своем развитии цифровые фотокамеры прошли путь от чужеродного вида устройств, которые могли быть дороги лишь их создателям, до универсальной, простой в употреблении фотоаппаратуры, встраиваемой даже в вездесущие сотовые телефоны и обладающей такими же техническими характеристиками, как и самые последние модели полноформатных (35 мм) цифровых фотокамер. А по качеству получаемых изображении такая фотоаппаратура превосходит пленочные фотоаппараты.

Перемены, постоянно происходящие в технологии цифровых фотокамер, весьма примечательны.

Помимо собственно цифрового оборудования, в сферу цифровой фотографии оказываются традиционно включены:

• Аналоговые компоненты цифровых аппаратов (например, матрица содержит аналоговые части);
• Теле- и видеокамеры, некоторые факсимильные и копирующие аппараты, использующие для получения изображения аналогичные фотоаппаратам матрицы, но передающие и записывающие аналоговый сигнал ;
• Некоторые исторические модели фототехники, например Sony Mavica , записывающие аналоговый сигнал .

Достижения в области технологий и производства фотосенсоров , оптических систем позволяют создавать цифровые фотокамеры, которые вытесняют плёночную фототехнику из большинства сфер применения, хотя приверженцы плёнки среди профессиональных фотографов остаются. Кроме того, создание встроенных в сотовые телефоны , карманные компьютеры цифровых миниатюрных фотоаппаратов создало новые сферы применения фотографии.

Энциклопедичный YouTube

• 1 / 5

  Цифровая фотография начинается с момента создания и внедрения Фотосе́нсора или Фотода́тчика - светочувствительного устройства, состоящего из матрицы и аналого-цифрового преобразователя .

  Размер фотосенсоров и угол изображения

  Размеры матриц большинства цифровых фотоаппаратов по размеру меньше стандартного кадра 35-мм плёнки. В связи с этим возникает понятие эквивалентного фокусного расстояния и кроп-фактора .

  Формат кадра

  В большинстве цифровых фотоаппаратов соотношение сторон кадра равно 1,33 (4:3), равное соотношению сторон большинства старых компьютерных мониторов и телевизоров. В плёночной фотографии используется отношение сторон 1,5 (3:2). В основном все цифровые зеркальные фотоаппараты с размерами фотосенсоров до 24×36 мм выпускаются с рабочими отрезками фотообъективов зеркальных плёночных фотоаппаратов этого класса, что позволяет использовать старую оптику, рассчитанную на это поле. Это вызвано прежде всего наличием прыгающего зеркала видоискателя, ограничивающего уменьшение рабочего отрезка объектива и автоматически сохраняет возможность применения (преемственность) ранее выпущенных объективов. Применение старой оптики в «цифрозеркалках» с матрицами, размерами меньших 24×36 мм, порой обеспечивают лучшую разрешающую способность объектива по площади кадра в силу неиспользования периферийной части изображения.

  Устройство цифрового фотоаппарата

  Виды цифровых фотоаппаратов

  Цифровые фотоаппараты со встроенной оптикой

  Зеркальные фотокамеры

  Цифровые зеркальные камеры (англ. DSLR ) являются аналогом плёночных зеркальных камер и имеют сопоставимые размеры (меньшие за счёт отсутствия фильмового канала).

  Своё название зеркальная камера получила благодаря зеркальному видоискателю (англ. TTL, Through The Lens ), с помощью которого фотограф имеет возможность визировать сцену через объектив фотоаппарата.

  Среднеформатные и прочие профессиональные цифровые камеры

  Выпускаются также цифровые камеры бо́льших форматов, предназначенные для профессионального использования. Среди них есть как специализированные, например панорамные камеры , так и камеры больших стандартных форматов, например среднеформатные .

  Для стандартных форматов, вместо полностью цифровых камер также с успехом применяются цифровые «задники».

  Цифровые задники

  Параметры цифрового фотоаппарата

  Качество изображения, даваемого цифровым фотоаппаратом, складывается из многих составляющих, которых намного больше, чем в плёночной фотографии. В их числе:

  • Габариты фотосенсоров
  • Электронная схема считывания и оцифровки аналогового сигнала АЦП
  • Алгоритм обработки и формат файлов, применяемый для сохранения оцифрованных данных
  • Разрешение матрицы в Мпикс (количество пикселей)

  Количество и размер пикселей матрицы

  В цифровых фотокамерах число физических пикселей является основным маркетинговым параметром и бывает от 0.1 (у вебкамер и встроенных камер) - до ~21 Мпикс. (У некоторых задников - до 420 Мпикс). В цифровых видеокамерах - до 6 Мпикс. Размеры пиксела в больших фотосенсорах составляют ~6-9 мкм , в малых - меньше ~6 мкм .

  Видоискатели

  • Прямой видоискатель
    • Стеклянный глазок
    • Светоделитель
    • Электронный видоискатель EVF
    • Шарнирное зеркало (Зеркальный видоискатель)
  • ЖК видоискатель

  Форматы файлов

  Битовая глубина цвета

  Носители данных

  Большинство современных цифровых фотоаппаратов производят запись снятых кадров на Flash-карты следующих форматов:

  • Memory Stick (модификаций PRO, Duo, PRO Duo)

  Наиболее распространённым на сегодня (2014 г.) типом карт памяти является Secure Digital. Также возможно подключение большинства камер напрямую к компьютеру, используя стандартные интерфейсы - USB и IEEE 1394 (FireWire). Ранее использовалось подключение через последовательный COM-порт . Некоторые фотоаппараты кроме слотов для карт памяти имеют встроенную память.

  Достоинства и недостатки цифровой фотографии

  Основная статья: Достоинства и проблемы цифровой фотографии

  Основные преимущества цифровой фотографии

  • Оперативность процесса съёмки и получения конечного результата.
  • Огромный ресурс количества снимков.
  • Большие возможности выбора режимов съёмки.
  • Простота создания панорам и спецэффектов.
  • Совмещение функций в одном устройстве, в частности, видеосъёмка в цифровых фотоаппаратах и, наоборот, фоторежим в видеокамерах.
  • Уменьшение габаритов и веса фотоаппаратуры.
  • Возможность предпросмотра результата .

  Основные недостатки цифровой фотографии

  Искусство цифровой фотографии - это категория творческих практик, связанных с созданием, редактированием, трансформацией и представлением цифровых изображений в качестве авторских произведений. Цифровая фотография может быть представлена как самостоятельное визуальное произведение (фотоснимок, фотопринт, фотолайтбокс), но может включаться в качестве компонента в более крупные формы, например инсталляции , перформансы , компьютерные художественное программы и базы данных, Интернет-проекты в современном искусстве .

  Термин «цифровая фотография» позволяет дифференцировать изображения, созданные с помощью процесса цифрового фотографирования и/или компьютерного редактирования, от изображений, полученных в результате съёмки плёночной аналоговой фотокамерой.

  Теледерматология, сохранение, обработка и передача на расстояние цифровых изображений - темы, которые сейчас занимают многих дерматологов как в клиниках, так и в частной практике. Мы попытаемся в этой статье раскрыть важнейшие, по нашему мнению, возможности теледерматологии. Применение теледерматологии, наряду с улучшением качества лечения и диагностики, делает работу врача экономически эффективнее, что особенно важно для частнопрактикующих врачей.

  Сохранение цифровых изображений и исследование пигментных образований кожи

  Эпилюминесцентная дерматоскопия была "вновь открыта" в начале 70-х годов для предоперационной диагностики пигментных образований кожи . Вначале этот способ представлялся довольно сложным из-за применения стационарных, довольно громоздких, стереомикроскопов .

  С появлением портативных, ручных дерматоскопов , а также бинокулярного дерматоскопа со значительно сильным увеличением эпилюминесцентная дерматоскопия заняла прочное место среди традиционных способов обследований.

  С помощью дерматоскопа, так же как и при применении освещенной лупы, можно быстро обследовать поверхность кожи. При обследовании дерматоскопом на участок кожи помещают специальную шайбу из прозрачного материала, на которую наносят иммерсионную жидкость, что позволяет исследовать более глубокие слои кожи. Исследования показали, что уже при 10-кратном увеличении все существенные структурные и цветовые компоненты идентифицируемы .

  Первоначально при обследованиях как стереомикроскопом, так и дерматоскопами разных видов делались (при необходимости) фотографии или диапозитивы . Это всегда сопровождалось значительными затратами по причине отсутствия моментального контроля за качеством изображения, так как результат съемки был виден только после проявления пленки. Все это существенно ограничивало возможности документации результатов обследований. В дальнейшем были найдены технические решения, позволяющие монтировать дерматоскопы на видеокамеру, подключенную к компьютеру. Такой способ дает возможность выводить изображения либо на монитор компьютера, либо на сепаратный монитор и затем их сохранять (рис.1 , рис.2).

  Этот метод определенно превосходит традиционную фотографию в отношении скорости, стоимости (в связи с быстрым удешевлением качественной компьютерной техники в последние годы) и возможности контроля за качеством хранения изображений. Однако применение этого метода ограничено тем, что оптическое разрешение компьютерного изображения при использовании "обычных" на сегодняшний день видеокамер и компьютерных видеокарт ниже, чем при классических диапозитивах.

  Кроме того, компьютерные изображения невозможно без ощутимой потери качества увеличить до степени, необходимой при клинических презентациях или лекциях. Хотя при рассмотрении сохраненной в компьютере дерматоскопической находки на мониторе или при распечатке ее на цветном или видеопринтере размером с фотографию (как это делается в повседневной практике при диагностике и документации), качество изображения практически не отличается от обычной фотографии.

  Как при клинической фотографии, так и при видеофотографии важно, чтобы передаваемые цвета были натуральны. Современные видеокамеры способны сравнивать белый цвет как образец и постоянно контролируют спектр цвета в каждый момент съемки. Тем не менее в области цветового восприятия эпилюминесцентная дерматоскопия является абсолютно субъективным методом, так как какие-либо стандарты при сравнительном анализе цвета невозможны. Например, при оценке цветовых нюансов меланоцитарных образований исследователь должен полагаться только на личное восприятие. При анализе изображения необходимо помнить, что не только камера и освещение, но и компоненты компьютера, обрабатывающие и передающие изображение (монитор, график или видеокарта и др.), могут влиять на цвет. Диагноз ставит, как всегда, врач, а не система. Экспертные системы или автоматические скрининг-системы в настоящее время только разрабатываются.