Цифровая фотография - с чего начать?

Самоучитель по цифровой фотографии

    1. Введение

     

    Введение

    Последнее десятилетие XX века ознаменовалось появлением большого количества устройств, изменивших привычный взгляд на вещи. Похоже, что, кроме чайника и утюга, не осталось техники, в названии которой не фигурирует слово «цифровой». В связи с этим возникает некоторая путаница, что же подразумевает данное прилагательное в том или ином случае. Чаще всего недоразумения происходят при использовании словосочетания «цифровая камера». Вызвано это тем, что под этим названием скрываются два совершенно разных класса устройств — цифровые видеокамеры и цифровые фотокамеры. И если цифровые видеокамеры представляют собой достаточно привычные устройства, пусть с улучшенным качеством и упрощенным подключением к компьютеру, то цифровые фотокамеры произвели настоящий переворот в фотографии.

    Очевидно, что технология съемки, проявки пленки и печати фотографий претерпела незначительные изменения с момента появления на свет. К революционным изменениям можно отнести воцарение цвета (случившееся, впрочем, совсем недавно) и появление фотоаппаратов «моментальной съемки», более известных по одному из крупнейших производителей — компании Polaroid. И если с технической точки зрения обычные фотокамеры последнего поколения представляют собой чудеса инженерной мысли, то химические процессы получения фотографий сохранились с дедовских времен. При этом следует вспомнить, что любительская киносъемка, появившаяся значительно позднее фотосъемки, с начала 80-х годов стала активно вытесняться видеосъемкой, и в результате в наше время кинокамера в руках далекого от кинематографа человека — явление довольно редкое.

    Тем не менее электроника заменила пленку в фотокамерах сравнительно недавно — первые модели цифровых фотокамер появились на рынке России в 1996 году. Причину столь позднего старта следует искать в конструктивных особенностях цифровых фотокамер.

     

    2. Глава 1. Общие принципы работы

     

    Глава 1. Общие принципы работы

     

    1. Общие принципы работы

      

    Общие принципы работы

    Любой фотоаппарат, в том числе и цифровой, можно условно разделить на три части. Первая из них — оптическая система, состоящая из объектива (иногда с насадками) и затвора. Вторая часть — это регистратор изображения. Третья часть предназначена для хранения отснятых кадров. В обычном фотоаппарате функции второй и третьей частей выполняет пленка, в цифровом для этого используются два разных устройства.

    Для регистрации изображения используется электронно-оптический преобразователь, а для хранения — флэш-память.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Электронно-оптический преобразователь (ЭОП) — прибор, преобразующий световой поток в электрический сигнал. Характеризуется разрешением — количеством точек по вертикали и горизонтали, а также соотношением сигнал/шум.
    Флэш-память — энергонезависимая память, сохраняющая информацию после выключения питания. Характеризуется форм-фактором, емкостью (в мегабайтах), скоростью доступа и напряжением питания (как правило, 3,3 либо 5 В).

    В качестве ЭОП используются два типа устройств — ПЗС-матрицы (матрицы приборов с зарядовой связью) и КМОП-матрицы. Чаще в цифровых фотокамерах используются ПЗС-матрицы.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    ПЗС, прибор с зарядовой связью, — устройство, накапливающее электронный заряд при попадании на него светового потока. Уровень заряда зависит от интенсивности и продолжительности освещения. В англоязычной литературе используется определение CCD (Couple-Charged Device).

    По конструкции данные устройства примерно похожи на используемые в видеокамерах матрицы, основное различие заключается в разрешении. Эта же характеристика является одной из основных при описании цифровой фотокамеры, именно дороговизна ПЗС-матриц с большим количеством элементов сдерживала развитие цифровой фотографии. И если для любительской видеокамеры достаточно матрицы из 300 тысяч элементов, то для фотографии размером 9x12 см необходимо наличие как минимум мегапиксела.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Пиксел — точка изображения, имеющая две характеристики — цвет и яркость.
    Мегапиксел — миллион точек, используется как характеристика разрешающей способности ЭОП. Произведение количества точек по вертикали и горизонтали, поделенное на миллион, дает величину разрешения в мегапикселах. Например, разрешение двухмега-пиксельной матрицы — 1600x1200.

    Мегапиксельные ПЗС-матрицы с разрешением 1280x960 появились в цифровых фотокамерах в конце 1997 года.

      

    2. Классификация

       

    Классификация

    Если попытаться провести классификацию цифровых фотокамер, то полученные категории будут примерно совпадать с существующими в области пленочной фотографии классами.

    Изначально все цифровые фотоаппараты можно разделить на студийные и полевые. Как видно из названия, отличаются они друг от друга «средой обитания».

      

    3. Студийные камеры

      

    Студийные камеры

    Названия фирм, производящих эту технику, не скажут ничего не только рядовому пользователю, но и профессиональному фотографу — Leaf, Phase One, Dicomed. Студийные камеры предназначены для стационарной съемки в специально отведенном для этого помещении — фотостудии.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Экспонирование— процесс освещения ЭОП, при котором создается «электронный образ» кадра.

    Для студийных камер не существует ограничений ни на время экспонирования, ни (теоретически) на габариты устройства. В связи с этим данные приборы в основном представляют собой приставку к среднеформатной или крупноформатной камере, устанавливаемую вместо задней стенки аппарата. Конструктивно эти устройства можно разделить на два основных типа — сканирующие и полнокадровые. В приставках первого типа изображение формируется перемещающейся линейкой ПЗС-элементов -практически так же, как и в планшетных сканерах, при этом процесс съемки довольно продолжительный. Полнокадровые приставки способны зафиксировать кадр целиком, однако элементы матрицы могут регистрировать только яркость в той либо иной точке фотографируемого объекта, но не его цвет.

    Рис. 1.1. Диск со светофильтрами

    Поэтому при съемке происходит поочередная смена трех светофильтров — зеленого, синего и красного, устанавливаемых перед ПЗС-матрицей, что также требует значительных затрат времени.

    Существует вариант, позволяющий уменьшить время съемки до приемлемого для фотографирования движущихся объектов значения. Для этого используется расщепление светового потока на три раздельных луча, каждый из которых попадает на отдельную матрицу со светофильтром (зеленым, синим или красным).

    Рис. 1.2. Расщепляющая световой поток призма

    Поскольку в студийной технике применяются дорогостоящие ПЗС-матрицы высокого разрешения, поток информации в таких системах очень интенсивный. В описываемой же ситуации скорость передачи данных должна быть в три раза больше, чем в обычных камерах. Кроме того, разделение лучей приводит к ослаблению светового потока, что требует дополнительного освещения композиции. Необходимо также обеспечить точную калибровку всех трех ЭОП, чтобы обеспечить правильные уровни каждого из цветовых каналов. Все эти факторы привели к тому, что, несмотря на очевидные преимущества, данная схема в студийных камерах пока не стала доминирующей.

      

    1.1.gif

    Изображение: 

    1.2.gif

    Изображение: 

    4. Полевые камеры

      

    Полевые камеры

    Гораздо более распространенной категорией являются полевые камеры. Так как данные модели предназначены для эксплуатации в различных условиях освещения, а объекты съемки могут быть самыми разнообразными, крайне необходим широкий диапазон выдержки и диафрагмы, а также встроенная вспышка. Фотоаппараты этого класса работают автономно, поэтому должны обладать большими объемами памяти и низким уровнем энергопотребления. Ввиду того, что полевые камеры постоянно находятся в руках своих владельцев, в крайнем случае в сумке на плече, к этому типу техники предъявляются очень жесткие требования по массе и габаритам.

    Вышеперечисленные условия накладывают определенные ограничения на конструкцию полевых фотоаппаратов, поэтому, помимо наличия собственной оптики и встроенной памяти, от студийных моделей они отличаются еще и конструкцией ПЗС-матрицы. В полевых камерах данное устройство в основном использует схему с чередованием элементов, каждый из которых регистрирует оттенки только одного из цветов. Как правило, используется комбинация R-G-B-G (red-green-blue-green, красный-зеленый-синий-зеленый). Полученное изображение подвергается обработке встроенным программным обеспечением камеры, при этом производится математический обсчет всех цветов во всех точках матрицы. Несмотря на кажущуюся сложность, данный подход позволяет получать изображения с высоким разрешением и реалистичными оттенками цветов.

    Намного реже встречается схема с расщеплением светового потока на несколько ЭОП. В основном она прижилась в профессиональных камерах, обладающих крупногабаритными корпусами, способными вместить все компоненты данной схемы.

    В 2002 году появилась технология, которую смело можно назвать революционной — многослойные матрицы, в которых каждый элемент (пиксел) регистрирует полную информацию о цветовом диапазоне. Достигается это за счет того, что свет с разной длиной волны проникает в материал ЭОП на разную глубину.

    Применение сменной оптики и цена — вот что разделяет многочисленное семейство полевых фотокамер на две большие категории: профессиональные и любительские.

    Профессиональные камеры

    К началу 2003 года основной из критериев — цена составляет от 2000 долларов для профессиональных камер. Тому виной два обстоятельства.

    Во-первых, категория покупателей профессиональной техники относительно немногочисленна и согласна с высокой ценой за хорошее качество. Кроме того, сменные объективы, используемые в камерах этого класса, зачастую стоят не намного дешевле самих фотоаппаратов.

    Рис. 1.3. Профессиональная цифровая фотокамера

    Вторая причина повышенной стоимости — конструкция этих устройств. Фактически профессиональная камера представляет собой корпус «зеркального» пленочного фотоаппарата высокого класса (и высокой стоимости), доработанного с учетом установки электронно-оптического преобразователя (ЭОП) и устройства хранения кадров.

    Большинство моделей снабжаются также цветным ЖК-дисплеем, расположенным на задней панели, — он используется для просмотра и удаления отснятых кадров, настройки камеры и т. д. Главное же конструктивное отличие данной категории — наличие байонетного разъема для сменной оптики, причем стоимость качественного объектива может в несколько раз превосходить стоимость камеры. Использование стандартной оптики накладывает также ограничение на минимальный размер ЭОП, по габаритам он должен быть максимально приближен к размерам кадра 35-мм пленки. Так как в качестве ЭОП в основном используются дорогостоящие крупногабаритные ПЗС-матрицы, общую цену камеры низкой назвать нельзя. Однако в последнее время наметилась тенденция использовать в качестве базы фотоаппараты среднего класса. Возможно, в недалеком будущем стоимость цифровой «зеркалки» опустится ниже планки в 2000 долларов.

    Любительские камеры

    Поскольку фотолюбителей, готовых купить камеру за 2000 долларов и выше (это без учета стоимости оптики), не так уж и много, вскоре после профессиональных моделей появились и любительские, которым и будет уделено основное внимание на страницах данной книги. В англоязычной литературе часто встречаются определения consumer cameras (буквальный перевод — потребительские камеры), а также prosumer cameras — этот термин появился сравнительно недавно и образован за счет слияния слов professional и consumer. Им обозначаются недавно появившиеся модели с высоким разрешением, большим количеством ручных настроек и сервисных функций, с возможностью установки оптических насадок и подключения внешней вспышки — в общем, со всем тем, что до недавнего времени встречалось только в профессиональных моделях. Любительская цифровая камера в отличие от профессиональной разрабатывается, что называется, «с нуля», без использования корпуса и оптики пленочных камер. Есть, правда, модели, внешним видом напоминающие широко известные 35-мм любительские камеры.


    Рис. 1.4. Цифровая камера Canon Digital IXUS

    Рис. 1.5. Сверху — пленочная камера Olympus n[mju:]ZOOM 115, снизу — цифровая камера Olympus C-990ZOOM

    Как и следует ожидать, на внешнем виде сходство заканчивается -даже такая, на первый взгляд, легко поддающаяся копированию часть пленочной камеры, как объектив, не годится для цифровой модели. Дело в том, что используемые в любительских цифровых фотоаппаратах ПЗС-матрицы значительно меньше тех, что применяются в профессиональных. Их размер не превышает 2/3 дюйма по диагонали, а наиболее часто встречаются матрицы с диагональю 1/2 дюйма. При этом оптика, перенесенная один в один с 35-мм камеры, дает изображение, значительно превосходящее по размерам ПЗС-матрицу. Кроме того, ЭОП обладают меньшей по сравнению с пленкой светочувствительностью, а с другой стороны, продолжительное воздействие яркого света губительно для них, что накладывает дополнительные ограничения на конструкцию затвора и светосильные характеристики оптики. Как ни прискорбно, до сих пор встречаются конструкции камер, оптика которых вызывает нехорошие воспоминания о дешевых китайских «мыльницах» с пластмассовыми линзами. Естественно, что никакие «мегапикселы» не помогут сформировать качественное изображение при эксплуатации таких моделей. В то же время появившиеся в 1998 году камеры с ЭОП на полтора миллиона элементов и хорошей светосильной оптикой до сих пор с успехом используются в достаточно сложных для съемки условиях, например при съемке в помещениях с плохой освещенностью.

      

    1.3.gif

    Изображение: 

    1.4b.gif

    Изображение: 

    1.5a.gif

    Изображение: 

    1.5b.gif

    Изображение: 

    3. Глава 2. Оптическая подсистема

     

      Глава 2. Оптическая подсистема

     

    1. Оптическая подсистема

      

    Оптическая подсистема

    Как уже было сказано, одной из основных составляющих фотоаппарата является его объектив. Поэтому необходимо упомянуть основные термины, касающиеся оптической подсистемы фотоаппарата.

      

    2. Объективы с постоянным и переменным фокусным расстоянием

      

    Объективы с постоянным и переменным фокусным расстоянием

    Чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол зрения -предметов попадает в кадр меньше, но их размер в кадре больше. И наоборот, при уменьшении фокусного расстояния объекты съемки становятся меньше, но в кадр их попадает больше.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Фокусное расстояние — величина, обратно пропорциональная углу зрения объектива и прямо пропорциональная степени приближения в кадре объекта съемки. Указывается в миллиметрах.

    Разумеется, что это также сказывается и на перспективе кадра -степени удаленности объектов друг от друга. Углу зрения обычного человека в 35-мм камерах соответствует фокусное расстояние 50 мм (46°).

    Часто фокусное расстояние для цифровой фотокамеры указывается двумя цифрами, например, 6-15 мм (28-72 мм). Это вызвано тем, что размер ЭОП меньше кадра обычной пленки, поэтому линейные размеры оптики тоже меньше. Для удобства восприятия вводится вторая величина, которая обозначает фокусное расстояние в эквиваленте 35-мм камеры.

    Для обозначения объективов с переменным фокусным расстоянием в англоязычной литературе применяется термин zoom, часто он калькируется в русских переводах словом «зум». Это неправильно, для объективов такого типа давно существует название вариообъектив. Под кратностью объектива подразумевают отношение максимального фокусного расстояния к минимальному, например, 105/35 = 3 — кратность объектива равна 3.

    Объективы, фокусное расстояние которых не изменяется, в англоязычной литературе называются fired focus. В отечественной литературе такой тип оптики обозначается как объектив с постоянным фокусным расстоянием. Постоянное фокусное расстояние несколько ограничивает возможности фотографа, в то же время конструкция таких устройств предельно проста. Поэтому такие объективы чаще всего встречаются в недорогих компактных камерах.

      

    3. Сменная оптика. Зеркальные и незеркальные камеры

      

    Сменная оптика. Зеркальные и незеркальные камеры

    До определенного момента вариообъективы с кратностью больше двух были сложными в производстве и капризными в эксплуатации. Поэтому для портретной, пейзажной и спортивной съемки использовались разные объективы, каждый с наиболее подходящим фокусным расстоянием. Фотограф закреплял их на камере, используя резьбовое либо байонетное соединение (о котором будет рассказано далее). Однако с появлением надежных и недорогих вариообъективов высокой кратности (от 3 и выше), а также повсеместным внедрением электроники, обеспечивающей правильный расчет параметров съемки, широкое распространение получили компактные камеры под 35-мм пленку, оборудованные несменными объективами с переменным фокусным расстоянием. Тем не менее сменная оптика сохранилась в так называемых зеркальных камерах.

    Зеркальной (SLR — single lens reflex) называется камера, в которой изображение, попадающее в объектив, с помощью специальной оптической системы проецируется на поверхность экрана фокусировки. Это изображение пользователь наблюдает в видоискателе и визуально контролирует кадрирование и фокусировку. Для точного определения дистанции съемки применяются разнообразные оптические устройства. Одним из них является микрорастр, система микроскопических пирамидок, нанесенных на поверхность экрана фокусировки.

    Чтобы изображение попало на видоискатель, используется либо зеркальце, убирающееся в момент съемки, либо полупрозрачная призма.

    Обе схемы имеют как достоинства, так и недостатки.
    «Прыгающее зеркальце» полностью исключает потери светового потока, однако обладает более сложной и громоздкой конструкцией и может ограничивать скорость непрерывной съемки. Кроме того, при движении зеркальца камера может испытывать сотрясение, приводящее к «смазыванию» кадра. Для компенсации этого сотрясения камеры, использующие схему с «прыгающим зеркальцем», выполняются довольно увесистыми. Большинство пленочных зеркальных фотоаппаратов оснащены данной системой. Практически все они используют сменную оптику, позволяющую самым оптимальным образом подобрать объектив для разных режимов съемки.

    «Призма» не имеет каких-либо движущихся частей, поэтому стопроцентно надежна и очень компактна. Однако при разделении светового потока он ослабляется, кроме того, существует опасность засветки ЭОП через окошко видоискателя. Из обычных фотоаппаратов, использующих полупрозрачную призму, наиболее известна серия IS фирмы Qlympus. Эти модели отличаются малыми габаритами и весом, имеют высокую степень автоматизации и оснащены несменной оптикой.

    Незеркальные модели используют оптический видоискатель, не совмещенный с объективом. Большинство любительских компактных камер под пленку 35-мм выполняются незеркальными. По своим характеристикам любительские цифровые камеры ближе всего как раз к этому классу техники. Проблема фокусировки в таких моделях решается применением автофокусных объективов, а в наиболее дешевых — объективов со свободным фокусом.

    Отличительной чертой незеркальных фотоаппаратов является эффект, именуемый параллаксом — расхождением оптических осей видоискателя и объектива. Он затрудняет кадрирование при макросъемке — фотографировании маленьких объектов с близкого расстояния. Для учета параллакса при макросъемке оптические видоискатели снабжены специальными рисками.

    В цифровых камерах проблема параллакса решается использованием в качестве видоискателя цветного ЖК-дисплея, предназначенного для просмотра отснятых кадров. Кроме того, в отличие от пленочных камер с помощью дисплея может осуществляться и ручная фокусировка, правда эта функция характерна лишь для полупрофессиональных моделей.

    Отдельного упоминания заслуживают модели, использующие принцип видеокамер — вместо оптического видоискателя в них установлен миниатюрный, не более 1,5 см, цветной ЖК-дисплей с хорошим разрешением — порядка 130 тысяч элементов. При этом на дисплей выводится дополнительная информация -значения диафрагмы, выдержки, количество кадров и т. д. Такое решение обусловлено, во-первых, особенностями конструкции камеры (например, когда «зрачок» оптического видоискателя просто негде расположить), а во-вторых, тем, что при съемке в солнечную погоду блики на ЖК-дисплее делают практически невозможным использование его в качестве видоискателя.

      

    4. Экспозиция. Диафрагма и выдержкa. Светочувствительность

      

    Экспозиция. Диафрагма и выдержка. Светочувствительность

    Важнейшим оптическим определением является экспозиция.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Экспозиция — это физическая величина, служащая количественной мерой световой энергии, падающей на светочувствительный элемент.

    В нашем случае светочувствительным элементом является ПЗС-матрица. От экспозиции, сообщенной матрице, во многом зависит качество снимка — недостаточная экспозиция (называемая фотографами недодержкой) приводит к плохой проработке деталей в тенях, избыточная экспозиция (передержка) — к плохой проработке светлых участков. Для управления экспозицией используются диафрагма и выдержка, для расширения их диапазона применяют материалы с более высокой светочувствительностью.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Диафрагма — это устройство, посредством которого ограничивается поперечное сечение световых пучков, проходящих через объектив, для уменьшения освещенности ПЗС-матрицы. Представляет собой светонепроницаемую преграду с центральным отверстием изменяемого диаметра.

    Рис. 2.3. Диафрагма: а — f/22, б — f/8, в — f/2

    Наиболее распространена ирисовая диафрагма, у которой световое отверстие образуется несколькими дугообразными лепестками (ламелями), соединенными с подвижным кольцом-коронкой. При повороте кольца лепестки сходятся (или расходятся), плавно уменьшая (или увеличивая) отверстие диафрагмы. Величина действующего отверстия диафрагмы изменяется в зависимости от условий съемки (освещенности фотографируемого объекта и чувствительности ПЗС-матрицы), а также выдержки (о ней будет рассказано далее). От величины отверстия диафрагмы зависит диапазон резко изображаемого пространства — чем меньше отверстие, тем больше глубина резкости, и наоборот.

    Количественно диафрагма может быть описана относительным отверстием объектива, равным отношению диаметра входного зрачка объектива к его фокусному расстоянию. Квадрат этого числа определяет светосилу объектива. Для обозначения диафрагмы тем не менее используется так называемое диафрагменное число — величина, обратная относительному отверстию. Ряд численных значений диафрагменного числа выбирается так, что он образует геометрическую прогрессию со знаменателем, равным корню квадратному из двух (например, 1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6 и т. д.). При данной яркости объекта съемки освещенность его оптического изображения на ПЗС-матрице обратно пропорциональна квадрату диафрагменного числа, то есть чем меньше число, тем больше света попадает на матрицу. Если минимальное значение диафрагменного числа 2,8 и ниже, то объектив считается светосильным.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Выдержка— это промежуток времени, в течение которого световые лучи воздействуют на ЭОП для сообщения ему требуемой экспозиции.

    Длительность выдержки должна соответствовать освещенности объекта съемки, светочувствительности ПЗС-матрицы и диаф-рагменному числу. При съемке с большой выдержкой (больше 1/60 секунды) необходим штатив, иначе изображение будет «смазанным».

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Светочувствительность — это способность какого-либо материала определенным образом реагировать на оптическое излучение. Чем выше чувствительность, тем меньшее количество света требуется для реакции материала.

    Количественная мера указанной способности — светочувствительное число. Указывается в единицах ISO (International Standards Organization — Международная организация стандартов). При использовании пленки с высокой чувствительностью можно вести съемку с меньшей экспозицией. Но с увеличением чувствительности фотопленки растет зернистость изображения и неоднородность негатива. К сожалению, при увеличении чувствительности цифровой камеры изображение тоже ухудшается, но об этом будет рассказано далее.

      

    2.3.gif

    Изображение: 

    5. Светосила вариообъективов. Системы оптической стабилизации

      

    Светосила вариообъективов. Системы оптической стабилизации

    Отличительной особенностью вариообъектива является то, что его относительное отверстие обратно пропорционально фокусному расстоянию. Иными словами, в длиннофокусном режиме сквозь объектив проходит значительно меньше света, чем в широкоугольном.

    Таким образом, при телесъемке пользователь вынужден использовать большую выдержку. Высококачественные вариообъективы обладают минимальной разницей между диафрагменными числами широкоугольного и длиннофокусного режимов. Однако чем больше кратность, тем сложнее выполнить данное условие. Кроме того, при больших фокусных расстояниях наблюдается неприятный эффект.

    При колебании объектива относительно его продольной оси световой поток, отраженный от объекта съемки, смещается от оптической оси, в результате кадр получается «смазанным». Чтобы избежать этого, применяется правило, согласно которому соотношение фокусного расстояния и выдержки, не вызывающей
    «смазанности», обратно пропорционально. То есть при фокусном расстоянии 200-мм выдержка не должна быть больше 1/200.

    Обойти это правило можно использованием штатива, что не всегда возможно, либо применением систем оптической стабилизации. Одной из наиболее удачных конструкций является Image Stabilizer, разработанная фирмой Canon.

    a).


    b).

    c).

    Рис. 2.4. Система оптической стабилизации

    Конструкция данного устройства достаточно сложная, чтобы описывать ее детально, основной принцип состоит в использовании линзы, перемещающейся перпендикулярно оптической оси.

    Стабилизация осуществляется как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости. Система гироскопических сенсоров определяет как направление, так и скорость смещения. Для перемещения корректирующей линзы используется соленоид, поскольку такие приводы отличаются малыми габаритами и весом, быстрой реакцией и скромным энергопотреблением. Определение текущей позиции линзы осуществляется инфракрасными датчиками, вся работа управляется высокопроизводительным микропроцессором.

    При использовании системы Image Stabilizer выдержку можно увеличивать примерно в 4 раза относительно «правила обратной пропорциональности». Например, выдержка в 1/50 может успешно применяться при фокусном расстоянии 200 мм.

      

    2.4a.gif

    Изображение: 

    2.4b.gif

    Изображение: 

    2.4c.gif

    Изображение: 

    6. Экспозиционное число. Экспокоррекция

      

    Экспозиционное число. Экспокоррекция

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Экспозиционное число — понятие, используемое для однозначной характеристики условий фотосъемки и определения экспозиции, необходимой для получения качественного кадра при заданной светочувствительности ПЗС-матрицы.

    Ряд значений экспозиционных чисел образует шкалу — изменение экспозиционного числа на одну единицу соответствует изменению экспозиции в два раза. Одну и ту же экспозицию можно обеспечить при различных сочетаниях значений диафрагменного числа и выдержки, называемых экспозиционными параметрами (экспопараметрами).

    Большинство фотоаппаратов не позволяют пользователю вмешиваться в процесс расчета экспозиции и работают исключительно в автоматическом режиме. При этом выбор экспопараметров зависит исключительно от логики камеры.

    Для того чтобы, с одной стороны, не отпугнуть малоподготовленного пользователя, а с другой — дать ему возможность хоть как-то управлять экспозицией, подавляющее большинство фотоаппаратов снабжены функцией экспокоррекции — изменения экспозиционного числа. Экспокоррекция осуществляется пошагово (1/2 либо 1/3 от экспозиционного числа) в сторону уменьшения (затемнения кадра) либо увеличения (осветления). Диапазон регулировки, как правило, в пределах от -2 до +2 экспозиционного числа. Необходимость экспокоррекции пользователь может оценить при просмотре на цветном ЖК-дисплее камеры отснятых кадров. Следует отличать экспокоррекцию от функций осветления и затемнения уже отснятых кадров — в этом случае происходит электронное редактирование кадра, возможности которого, в отличие от экспокоррекции, значительно меньше.

      

    7. Приоритетная, программная и ручная установка экспозиции. Эксповилка

      

    Приоритетная, программная и ручная установка экспозиции. Эксповилка

    Существуют фотоаппараты, допускающие так называемые приоритетные режимы — пользователь устанавливает один из экспозиционных параметров (выдержку либо диафрагму) вручную, а второй из параметров вычисляется логикой фотоаппарата. При этом для достижения большой глубины резкости (при достаточной освещенности) пользователь может максимально закрыть диафрагму, а при портретной съемке, когда не требуется проработки деталей в глубину, — максимально открыть ее. А устанавливая выдержку в 1/125, можно избежать «одергивания» кадра при съемке «с рук», без штатива.

    В режиме гибкой экспозиции камера предлагает фотографу серию пар «диафрагма-выдержка» (f/2,0-1/125, f/3,5-1/60 и т. д.). В этой серии уменьшение выдержки вызывает пропорциональное открытие диафрагмы, и наоборот. Пользователь может подбирать наиболее подходящие сочетания экснопараметров, например при съемке движущихся людей уменьшить выдержку, приоткрыв диафрагму.

    В некоторых камерах есть режимы специальной программы, именуемые также сюжетами — ночной, пейзажный, спортивный, портретный. Эту функцию можно считать автоматизированным вариантом гибкой экспозиции. В данном случае, в зависимости от выбранной программы, встроенная логика ограничивает диапазон одного из экспопараметров и, варьируя второй параметр, подбирает правильную экспозицию. Наиболее характерен этот режим для любительских камер, логика которых не обладает достаточной «интеллектуальностью».

    Для режима приоритета глубины резкости основным управляющим параметром является значение дистанции съемки, в остальном он похож на режимы специальной программы. После отработки автофокуса (или ручной фокусировки) определяется экспозиция, затем из серии возможных экспопараметров подбираются те, которые при данной дистанции съемки обеспечивают наибольшую глубину резкости.

    Наиболее гибким является режим ручной установки экспозиции — пользователь устанавливает оба экспопараметра самостоятельно, основываясь на условиях съемки и собственном опыте. Некоторые виды художественной съемки возможны только в таком режиме. При этом автоматика камеры, как правило, отображает на символьном ЖК-индикаторе в долях экспочисла, насколько выбранная фотографом экспозиция отличается от рекомендуемого «интеллектом фотоаппарата» значения.

    При съемке с использованием эксповилки фотоаппарат делает с минимальным интервалом несколько кадров с разным значением экспозиционного числа — диапазон и шаг при этом совпадают с соответствующими возможными значениями экспокоррек-ции. Эта функция позволяет выбрать из серии кадров наиболее подходящий по экспозиции при минимальном изменении компоновки объектов кадра (например, при съемке на природе).

      

    8. Матричный замер экспозиции. Точечный и центровзвешенный экспозамер Блокировка экспозиции

      

    Матричный замер экспозиции. Точечный и центровзвешенный экспозамер. Блокировка экспозиции

    Для правильного замера экспозиции недостаточно только лишь определить интенсивность светового потока, падающего на ПЗС-мат-рицу. В разных случаях сочетание освещенности объекта съемки (находящегося в центре) и его фона требует особенного подхода, реализуемого матричным замером экспозиции с использованием логики фотоаппарата. Как следует из названия, при этом замере используется матрица светочувствительных элементов, передающая в микропроцессор камеры информацию об освещенности в разных областях кадра. Используя базу данных, микропроцессор подбирает наиболее подходящие для текущего случая экспозиционные параметры.

    Рис. 2.5. Матрицы экспозамера: а - для точечного замера, б - для шестизонного замера, в - для восьмизонного замера

    Если камера оборудована многозоновым автофокусом (об этой функции будет рассказано далее), объект съемки может быть смещен от оптической оси объектива. При обсчете экспозиции в качестве опорного принимается тот элемент матрицы экспозамера, который расположен ближе всех к объекту фокусировки.

    Иногда освещенность объекта съемки и его фона очень сильно различаются, например, небольшой черный объект на белом фоне. Усредненное значение экспозиции, которое выбирает при этом логика камеры (даже очень «умной»), приводит к тому, что объект съемки получается затемненным. Для получения детализированного изображения объекта экспозиционное число должно обсчитываться только по его освещенности — для этого используется точечный замер экспозиции (в англоязычной литературе используется термин spot metering). При включении этой функции экспозиция вычисляется по небольшой центральной области кадра (порядка 10 % от площади изображения).

    Центровзвешенный замер является компромиссом между двумя вышеуказанными методами, и в некоторых камерах он используется в качестве основного. Этот метод обеспечивает корректное определение экспозиции объекта, в то же время освещение фона изображения учитывается правильно.

    Функция блокировки экспозиции в чем-то сродни точечному замеру экспозиции — пользователь наводит камеру на объект, освещенность которого должна использоваться для определения экспозиции, и нажимает соответствующую кнопку. Автоматика фотоаппарата вычисляет экспопараметры, затем фотограф окончательно компонует кадр и нажимает на кнопку затвора. Многоточечная блокировка экспозиции по принципу действия схожа с матричным экспозамером — значения экспопараметров вычисляются не по одному, а по нескольким объектам в кадре. Правда, в данном случае выбор областей кадра производится пользователем — каждый раз нажимая кнопку блокировки экспозиции, фотограф вводит данные об освещенности опорных объектов, а затем автоматика камеры вычисляет усредненное значение экспозиции.

      

    2.5.gif

    Изображение: 

    9. Методы фокусировки

      

    Методы фокусировки

    Как ни странно, но ручная фокусировка на цифровых камерах встречается значительно реже, чем на пленочных. Причем чаще эта функция присутствует у полупрофессиональных моделей. Объясняется это тем, что, первые образцы любительских цифровых фотоаппаратов предназначались для людей, мало знакомых с фотографией — примерно того же контингента, что и покупатели компактных 35-мм камер. Отсюда и стремление производителей упростить работу пользователя с техникой.

    Существует два основных способа фокусировки: автоматическая фокусировка и оптика со свободным фокусом. В англоязычной литературе для обозначения второго способа используется термин focus -free. Во втором случае используется такое оптическое свойство, как гиперфокалъное расстояние объектива. Это минимальное расстояние от съемочного объектива до воображаемой плоскости в пространстве, при фокусировке объектива на эту плоскость дальняя граница резко изображаемого объекта оказывается в бесконечности. Ближняя граница (то есть минимальная дистанция съемки) оказывается на расстоянии, равном половине гиперфокального расстояния. Величина эта прямо пропорциональна квадрату фокусного расстояния объектива и обратно пропорциональна его диафрагме. Стремясь уменьшить ближнюю границу съемки (хотя бы до 1,5 метров), производители используют короткофокусные объективы с максимально закрытой диафрагмой. Чаще всего такое решение встречается на дешевых «мыльницах» — пластмассовая оптика с постоянным фокусным расстоянием и ЭОП низкого разрешения не в состоянии создать приличный кадр, поэтому автофокус в этом случае является ненужной роскошью. Хотя в истории цифровой фотографии встречались камеры стоимостью около 1000 долларов, с высоким разрешением и вариообъективом со свободным фокусом, к ним относятся модели DC-200, DC-210 и DC-215 фирмы Kodak.

    Для точной фокусировки применяются различные виды автофокуса.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Автофокус — система, предназначенная для фокусировки без вмешательства фотографа. Состоит из устройства контроля и сервопривода фокусировки объектива. Устройство контроля состоит из двух частей. Одна из них — сенсорный блок, измеряющий расстояние до объекта съемки либо определяющий четкость формируемого объективом изображения. Вторая часть — управляющий микропроцессор, использующий оптимальные для текущих условий алгоритмы фокусировки.

    Активный автофокус использует инфракрасный либо ультразвуковой дальномер — на объект съемки посылается импульс (инфракрасный либо ультразвуковой) и, отраженный от объекта, он попадает на специальный датчик фотоаппарата. По интервалу между моментами посылки импульса и приема отраженного определяется расстояние до объекта.

    Иначе работает пассивный автофокус. Если объект съемки не в фокусе и изображение «размытое», то часто расположенные линейки светочувствительных элементов освещены одинаково. Если объект в фокусе, то изображение резкое, контрастное и разница в освещенности соседних линеек достаточно велика. На основании этой информации микропроцессор автофокуса определяет дистанцию съемки. В ряде случаев интенсивности светового потока недостаточно для уверенной работы автофокуса, поэтому некоторые модели камер оснащены лампой подсветки автофокуса. Эти лампы могут подсвечивать объект съемки как в видимой, так и в инфракрасной области спектра.

    Большинство камер оборудовано автофокусом с блокировкой. Этот режим используется тогда, когда объект съемки не должен находиться в центре кадра. Пользователь наполовину нажимает кнопку затвора, камера обсчитывает экспозицию и дистанцию съемки, после чего пользователь может окончательно скомпоновать кадр и дожать кнопку затвора. В иных случаях для блокировки фокуса используется отдельная кнопка, иногда она совмещается с кнопкой блокировки экспозиции.

    Некоторые из камер снабжены многозвоновым автофокусом, часть из них — с возможностью ручной установки зоны фокусировки. Такая система осуществляет поиск объекта фокусировки не только вблизи оптической оси объектива, но и по краям кадра, останавливая свой выбор на наиболее контрастных либо расположенных на наименьшей дистанции объектах. Ручной выбор зоны фокусировки значительно упрощает съемку со штатива, опять-таки, когда снимаемый объект смещен от оптической оси объектива. Данный режим по своему предназначению частично пересекается с блокировкой фокуса.

    Наличие многозонового автофокуса, помимо комфортности съемки, увеличивает время, необходимое автоматике камеры для точной фокусировки. Поэтому некоторые из фотоаппаратов, оборудованных многозоновым автофокусом, имеют также функцию точечной фокусировки, при которой область работы автоматики ограничивается небольшой зоной (не более 10 %) вокруг оптической оси объектива.

    В некоторых случаях для получения резкого изображения от пользователя требуется указать диапазон съемки. Например, камера может обеспечивать точную фокусировку от одного метра до бесконечности, а в режиме макросъемки (фотографирования мелких объектов крупным планом) — от 0,2 до 1 м. Фотограф должен включить эту функцию с помощью соответствующей кнопки либо посредством выбора определенного пункта меню. Некоторые камеры требуют также переключения автофокуса на «бесконечность» при пейзажной съемке.

    Для большего контроля в процессе съемки практически у всех полупрофессиональных моделей присутствует функция ручной фокусировки. Разумеется, что по своей реализации она сильно отличается от зеркальных камер.

    Ручная фокусировка производится не механически связанным с системой линз кольцевым рычагом, а кнопками, приводящими в действие сервоприводы, которыми при автоматической фокусировке «пользуется» автофокус. При этом фотограф с помощью ЖК-дисплея определяет резкость получаемого кадра, для более точного контроля кадр отображается масштабированным в 1,5-3 раза.

    Иногда применяется сильно упрощенный вариант реализации ручной фокусировки. Пользователь может установить одну из 10-20 дистанций съемки, например 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 5 метров и т. д. При этом необходимо знать истинное расстояние до объекта, поэтому успешнее всего эта функция используется при фотографировании в студии, когда можно точно измерить дистанцию съемки.

    С другой стороны, личный опыт автора позволяет ему утверждать, что в 90 случаях из 100 дистанция съемки, просчитанная автоматикой камеры, будет ближе к истинной, чем определенная пользователем «на глазок». Разумеется, это не касается фотографа-профессионала, вооруженного зеркальной камерой.

      

    10. Аберрации

      

    Аберрации

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Аберрации — искажения (от лат. aberratio — уклонение) изображения, формируемого оптической системой. Проявляются в понижении резкости изображения, нарушении подобия между объектом и его изображением (геометрические аберрации) либо окрашивании контуров изображения (хроматические аберрации).

    Среди большого количества геометрических аберраций наиболее заметны кривизна поля и дисторсия.

    Кривизна поля характеризуется тем, что резкое изображение плоского предмета лежит на искривленной поверхности. Вызвано это тем, что после прохождения сквозь оптическую систему световые лучи, идущие из точек, расположенных вне оптической оси объектива, сходятся в фокус не в одной плоскости. На фотографии кривизна поля проявляется в понижении резкости изображения от центра к краям. Устраняется эта аберрация подбором линз с различной кривизной поверхностей.

    Дисторсией называется аберрация, при которой нарушается геометрическое подобие между объектом и его изображением. Это явление возникает в результате того, что линейное увеличение, даваемое оптической системой, изменяется по полю изображения.

    Рис. 2.6. Дисторсия

    В вариообъективах дисторсия выражается в «подушкообразных» искажениях при длиннофокусном режиме и в «бочкообразных» — при широкоугольном. Для снижения дисторсии в конструкцию объективов включается асферическая оптика, то есть линзы с параболическими, эллиптическими и другими поверхностями.

    Хроматические аберрации обусловлены зависимостью показателя преломления оптического стекла от длины волны проходящего через него света. В линзовых оптических системах это приводит к разложению луча белого света на несколько одноцветных лучей, которые после выхода из оптической системы пересекают оптическую ось в разных точках. Поэтому в тех случаях, когда освещенность объекта съемки и его фона сильно отличается, на стыке появляется цветовая окантовка, чаще синеватого или фиолетового оттенка, именуемая каймой (fringe). Хроматическую аберрацию уменьшают комбинированием положительных и отрицательных линз, сделанных из разных сортов стекла.

      

    2.6.gif

    Изображение: 

    11. Разрешающая способность оптики

      

    Разрешающая способность оптики

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Разрешающая способность оптических систем — под этой характеристикой подразумевается способность данных систем создавать раздельные изображения двух близко расположенных точек объекта. Разрешающую способность оценивают по наименьшему расстоянию между двумя точками, при котором их изображения еще не сливаются.

    До недавнего момента вопрос о достаточности разрешающей способности объективов не возникал. Однако с увеличением разрешения матриц любительских камер периодически складывается ситуация, когда один и тот же сенсор, установленный на разных фотоаппаратах, «рисует» изображение с неодинаковым качеством. Особенно это характерно для сверхкомпактных моделей, к которым тяжело создать объектив с высокими оптическими характеристиками.

      

    12. Дополнительная оптика

      

    Дополнительная оптика

    Порой фокусного расстояния не хватает для съемки удаленных предметов. Иногда «угол зрения» объектива не позволяет захватить фасад здания целиком. Часто требуется снять крупным планом такие миниатюрные вещи, какие обычным глазом трудно рассмотреть. Наконец, в яркий солнечный день избыток ультрафиолета мешает правильной цветопередаче. Для решения всех этих проблем используются оптические насадки.

    Оптические насадки подразделяются на две основные категории — светофильтры (ограничивающие диапазон световых лучей, либо поляризующие) и конверторные насадки (изменяющие фокусное расстояние либо предназначенные для макросъемки). По способу крепления насадки подразделяются тоже на две группы.
    Во-первых, это держащиеся за счет трения насадки (snap-on). Они мало распространены, так как каждая из них предназначена для строго определенной модели фотоаппаратов.


    Рис. 2.7. Конверторные насадки

    Вторая группа насадок значительно популярнее — для их крепления используется внутренняя метрическая резьба стандартных размеров (от 37 до 62 мм), которая наносится на объектив. На эту резьбу и накручиваются насадки.

    Иногда требуются переходные кольца (step-up rings), например когда диаметр резьбы линзы больше диаметра резьбы объектива.

    Рис. 2.8. Переходные кольца

    В некоторых случаях, например, когда объектив выдвигающийся и резьба нанесена на корпус, требуется тубусный переходник, охватывающий подвижную часть оптики.

    Конверторные насадки делятся на простые линзы и насадки с фокусировкой. Их основной характеристикой является коэффициент изменения фокусного расстояния, например, при коэффициенте 0,8 (то есть использовании широкоугольной насадки) фокусное расстояние уменьшается, и вместо минимального значения 35 мм получается 28 мм. Теленасадка с коэффициентом 1,4 увеличивает фокусное расстояние, и в длиннофокусном режиме 105 мм превращаются в 147 мм

    Насадки с фокусировкой предназначены для многократного (от 3 до 5 раз) увеличения фокусного расстояния, поэтому состоят из нескольких оптических элементов. Для корректной работы автофокуса камеры, как следует из названия этих изделий, требуется предварительная фокусировка вручную.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Виньетирование — частичное ограничение различными оптическими элементами наклонных по отношению к оптической оси световых лучей при их прохождении сквозь оптическую систему. Выражается в затенении краевых областей кадра и ограничении изображения кругом определенного диаметра.

    При использовании насадок возникают две проблемы. Во-первых, при использовании теленасадок вариообъектив необходимо устанавливать на максимальное фокусное расстояние — при меньших значениях в большинстве случаев наблюдается виньетирование. Во-вторых, при использовании любых насадок световой поток ослабляется, то есть если не применять штатив, то требуется светосильный объектив.

    Практически для всех фотокамер, объективы которых оснащены резьбой, фирмы-производители предлагают в качестве дополнительных аксессуаров минимальный набор из макролинзы, телеконвертора и широкоугольной линзы. Впрочем, есть возможность выбора из продукции специализирующихся на насадках компаний. Среди них наиболее известны НАМA, Tiffen и Raynox.

      

    2.7.gif

    Изображение: 

    2.7a.gif

    Изображение: 

    2.7b.gif

    Изображение: 

    2.7c.gif

    Изображение: 

    2.8.gif

    Изображение: 

    4. Глава 3. Электронно-оптические преобразователи

     

    Глава 3. Электронно-оптические преобразователи

     

    1. Электронно-оптические преобразователи

     

    Электронно-оптические преобразователи

    После прохождения оптики световой поток попадает на регистрирующий элемент — электронно-оптический преобразователь (ЭОП). Как уже упоминалось, в основном в этих целях используются матрицы ПЗС — приборов с зарядовой связью. Несмотря на то что ЭОП на КМОП-элементах в последнее время появляются даже на профессиональных моделях, подавляющее большинство любительских фотоаппаратов оснащены именно ПЗС-матрицами. Рассмотрим подробнее конструкцию этих устройств.

     

    2. Общие принципы

     

    Общие принципы

    Для того чтобы досконально понять, каким образом свет преобразовывается в электрический заряд, необходимо вспомнить раздел «Полупроводниковые приборы» школьного курса физики, точнее — р-n -переход. Однако тема эта слишком объемна, чтобы рассматривать ее в рамках данной книги. Вкратце принцип устройства и функционирования ПЗС-матриц сводится к следующему.

    В кремниевой подложке р-типа создаются каналы из полупроводника n-типа. Сверху наносится изолирующий слой окиси кремния. Над каналами размещаются электроды из поликристаллического кремния. При подаче электрического потенциала на электрод в обедненной зоне под каналом n-типа образуется так называемая потенциальная яма, которая способна хранить электроны. После попадания фотона на поверхность n-канала последний генерирует электрон, который хранится в потенциальной яме. Чем больше фотонов попадает на поверхность, тем выше накапливаемый заряд. Чем больше электронов может накопить потенциальная яма, тем больший диапазон освещенности можно зафиксировать, и от этого, в конечном итоге, зависит динамический диапазон (о нем более подробно будет рассказано ниже). Все, что требуется сделать, — считать значение этого заряда и усилить его.


    Рис. 3.1. Элемент ПЗС-матрицы

    Для считывания заряда используются устройства, называемые регистрами сдвига, преобразующие строку зарядов на входе в последовательность импульсов на выходе. Полученный сигнал затем поступает на усилитель. Таким устройством можно считать значение строки ПЗС-элементов.

    В нашем же случае требуется определить заряд каждого из элементов матрицы. При этом используется способность ПЗС к перемещению потенциальной ямы. Для этого достаточно подать больший потенциал на соседний электрод, под который должна переместиться потенциальная яма. При этом яма из-под соседнего электрода, в свою очередь, смещается под следующий электрод и так далее до регистра сдвига. Таким образом, необходимо согласовать по времени импульсы, подаваемые на электроды, а также работу регистров сдвига.

    Поэтому используются два дополнительных устройства: во-первых, управляющая микросхема, обеспечивающая подачу импульсов на электроды матрицы, и во-вторых, тактовый генератор.

    Одним из первых типов ЭОП были полнокадровые ПЗС-матрицы (full-frame CCD-matrix). После того как отработал затвор фотоаппарата и все пикселы накопили заряд, эквивалентный световому потоку, упавшему на них, происходит процесс считывания этих зарядов.


    Рис. 3.2. Полнокадровая матрица

    Быстродействие такой схемы ограничено скоростью работы регистра сдвига и, соответственно, количеством строк матрицы. В любом случае требуется перекрытие светового потока с объектива до завершения процесса считывания.

    Несколько ускорен процесс считывания в матрицах с буферизацией кадра (frame-transfer CCD). Для промежуточного хранения данных в этих устройствах используется вторая матрица аналогичного размера, покрытая металлической крышкой.

    Заряды из ячеек основной матрицы перемещаются в буфер и затем считываются в регистр сдвига, как и в полнокадровой матрице. Недостатком данной системы является относительно высокая стоимость, если учесть, что кардинального увеличения скорости считывания не происходит.

    Чтобы максимально увеличить частоту смены кадров, для видеокамер была разработана система с буферизацией строк/столбцов.


    Рис. 3.3. Матрица с буферизацией кадра

    В матрицах этого типа (interline CCD-matrix) регистры сдвига располагаются в непосредственной близости от светочувствительных элементов, что позволяет непрерывно, с требуемой частотой считывать заряд пиксела. При этом не происходит переполнение потенциальных ям светочувствительных элементов, таким образом, нет необходимости закрывать затвор. Быстродействие такой системы позволяет обеспечить видеосигнал с приемлемой частотой кадров (от 30 кадров в секунду и выше).

    Если за один такт считываются все строки, то это матрица с прогрессивной разверткой (progressive scan). Если за первый такт считываются нечетные строки, а за второй — четные, то это матрица с чересстрочной разверткой (interlace scan).


    Рис. 3.4. Матрица с буферизацией столбцов

    Попутно возникает возможность реализации электронного затвора. Данное устройство позволяет, в принципе, обойтись без механического затвора. При этом выдержка задается интервалом между началом считывания заряда и завершением этого процесса. Таким образом, можно достичь сверхмалых (до 1/10 000 секунды) значений выдержки, особенно критичных для съемки быстротекущих процессов (спорт, природа и т. д.). Правда, для реализации электронного затвора необходима функция удаления избыточного заряда пиксела, речь о которой пойдет далее.

    Однако система с буферизацией строк имеет и недостатки. Главный из них — в результате того, что часть площади матрицы занята регистрами сдвига, размер светочувствительной области каждого пиксела составляет лишь 30 % от его площади, в то время как у полнокадровой матрицы этот параметр равен 70 %.

    Поэтому производители вынуждены вносить в конструкцию матриц микролинзы, покрывающие пикселы целиком. Эти несложные оптические устройства концентрируют световой поток, падающий на всю поверхность элемента сенсора, на относительно небольшую светочувствительную область пиксела.

    Рис. 3.5. Микролинзы

    Эффект ослабления светового потока за счет прохождения сквозь микролинзы минимален. Значительно большей проблемой является усложненная конструкция ЭОП.

    В целом полнокадровые матрицы чаще встречаются в профессиональных камерах, а матрицы с буферизацией строк — в любительских фотоаппаратах.

    Электроды из поликристаллического кремния частично рассеивают свет, уменьшая тем самым чувствительность ПЗС-элементов. До недавнего времени для специализированной съемки, требующей улучшенной восприимчивости ЭОП к синей и ультрафиолетовой части спектра, применялись матрицы с обратной засветкой, в которых свет проникал со стороны подложки.

    Для этого на высокопрецизионном оборудовании подложка шлифовалась до толщины 10-15 мкм. Данная стадия обработки сильно удорожала стоимость матрицы, кроме того, устройства получались очень хрупкими и требовали повышенной осторожности при сборке и эксплуатации. При размещении светофильтров над индивидуальными ячейками ЭОП все действия по увеличению чувствительности теряют смысл, поэтому матрицы с обратной засветкой применяются в студийных камерах, использующих сменные светофильтры.


    Рис. 3.6. Матрица с обратной засветкой

     

    3.1.gif

    Изображение: 

    3.2.gif

    Изображение: 

    3.3.gif

    Изображение: 

    3.4.gif

    Изображение: 

    3.5.gif

    Изображение: 

    3.6.gif

    Изображение: 

    3. Чувствительность, динамический диапазон и тепловой шум

     

    Чувствительность, динамический диапазон и тепловой шум

    Чувствительность ЭОП является интегральной характеристикой и зависит от чувствительности каждого пиксела. Чувствительность пиксела в абстрактном понимании аналогична КПД (коэффициенту полезного действия), то есть представляет собой некое дробное соотношение. Знаменателем этого соотношения будет общее количество фотонов, попавших на светочувствительную область пиксела, а числителем — объем электронов, сгенерированных фотоэлементом матрицы и попавших в потенциальную яму. Таким образом, чем выше этот воображаемый КПД, тем выше чувствительность матрицы. Однако для получения качественного кадра должно выполняться еще одно условие.

    Чтобы сенсор мог работать и в сумерках, и на ярком солнце, от каждого пиксела требуется довольно «емкая» потенциальная яма. Эта яма, с одной стороны, должна «удержать» минимальное количество электронов при слабой освещенности, а с другой -вместить большой заряд, получаемый при попадании на сенсор мощного светового потока. Следует помнить также, что кадр может содержать как ярко освещенные участки, так и глубокие тени, и желательно, чтобы все их оттенки отображались на сформированном сенсором изображении.

    Способность накапливать электроны именуется предельным уровнем заряда (quantum efficiency), именно от этой характеристики зависит динамический диапазон сенсора.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Динамический диапазон — способность ЭОП отличать самые темные оттенки от самых светлых. Зависит от предельного уровня заряда, накапливаемого элементом ЭОП. Чем шире динамический диапазон, тем большее количество оттенков будет присутствовать на снимке.

    В некоторых случаях того минимального заряда, который удержала яма, все-таки недостаточно для дальнейшей обработки. И тут в ход идет увеличение чувствительности.

    В отличие от светочувствительности фотопленки, которая не может изменяться от кадра к кадру, чувствительность цифровой камеры может настраиваться индивидуально для каждого кадра. Делается это путем простого усиления сигнала на выходе с матрицы, такая процедура чем-то сродни повороту регулятора громкости радиоприемника.

    Увеличение чувствительности позволяет получить нормальную экспозицию кадра в тех случаях, когда один либо другой экспо-параметр (а порой и оба) не может быть больше или меньше определенного значения. Наиболее распространенный пример — необходимость иметь большую глубины резкости (малую диафрагму) при съемке движущихся объектов («короткая» выдержка). Тем не менее применение высокой чувствительности имеет оборотные стороны.

    В обычной фотографии светочувствительные пленки обладают повышенной зернистостью. В цифровой фотографии присутствует другой неприятный эффект — раскиданные по всему кадру пикселы разного цвета. Виной тому тепловой шум.

    Под этим названием подразумевают паразитные заряды, которые при закрытом затворе хаотическим образом скапливаются в элементах матрицы под воздействием эффекта термогенерации электронов. При считывании сигнала они добавляются к заряду пиксела, искажая его истинное значение. Именно они являются причиной точек посторонних цветов, раскиданных по кадру.

    При увеличении чувствительности, то есть усилении сигнала, идущего с матрицы, их количество значительно растет. Следуя аналогии с радиоприемником — чем выше громкость, тем сильнее шум от помех.

    Кроме того, тепловой шум возрастает при больших выдержках -чем больше время экспонирования, тем больше «тепловых» электронов успевает «набиться» в потенциальную яму.

    Таким образом, пользователь может испортить кадр двумя способами — либо увеличить чувствительность, либо выбрать «длинную» выдержку. Справедливости ради стоит сказать, что большое время экспонирования все-таки меньше искажает кадр, чем манипуляции с чувствительностью.

    В любом случае с тепловым шумом надо бороться. И чтобы минимизировать это вредное влияние, применяется ряд мер.

    Иногда проблему решают «в лоб». Чтобы уменьшить влияние термоэлектрических эффектов, используют различные схемы теплоотвода. В частности, иногда в качестве теплообменника используется металлический корпус камеры, в студийной фототехнике работают более сложные схемы. Однако этот подход не применим к любительским камерам, ограниченным по весу и габаритам.

    Для определения усредненного значения теплового шума используются «черные»- пикселы —- столбцы и строки на краях матрицы, покрытые черным светофильтром. Усредненное значение заряда, снятого с «черных» пикселов, называется уровнем черного цвета. Разумеется, что при разных условиях эксплуатации (температура окружающей среды и самой камеры, ток аккумуляторов и т. д.) уровень черного цвета будет разным. Если брать его значение за «нулевую отметку», то можно определить истинный заряд «рабочих» пикселов.

    Однако проблема в том, что в каждом пикселе по-разному протекают процессы термогенерации, поэтому «черные» пикселы панацеей не стали.

    Для решения проблемы фотографы стали применять «народное средство» — съемку кадра при закрытом крышкой объективе. В этом случае пользователь получает на черном фоне «маску», которую можно использовать для «вычитания» теплового шума из изображения. Данный способ зарекомендовал себя настолько хорошо, что используется в качестве штатной системы шумоподавления в некоторых новых моделях любительских камер. При включении режима подавления шумов методом «темного кадра» (dark frame) камера сначала фотографирует кадр, а затем при закрытом затворе снимает «маску» с матрицы при тех же значениях чувствительности и выдержки. Конечно же, данный метод неприемлем для непрерывной съемки, однако незаменим для фотографирования при слабой освещенности.

     

    4. Прочие виды помех

     

    Прочие виды помех

    Если количество электронов, образованных падающими на поверхность светочувствительного элемента фотонами, превышает максимальную «емкость» пиксела, заряд начинает «растекаться» по соседним элементам. При этом на фотографии наблюдаются белые пятна правильной формы, размер которых зависит от степени «засветки». Данное явление в оптоэлектронике называется блюминг (от английского blooming — размывание).

    Для предотвращения блюминга используется так называемый электронный дренаж (drain), обеспечивающий отвод избыточных электронов. По методу реализации различают вертикальный и боковой дренаж — Vertical Overflow Drain (VOD), Lateral Overflow Drain (LOD).

    Рис. 3.8. Вертикальный электронный дренаж

    Вертикальный дренаж осуществляется подачей потенциала на подложку ЭОП, причем его значение подбирается так, чтобы при достижении уровня переполнения «лишние» электроны стекали через подложку из потенциальной ямы. Побочным эффектом является уменьшение емкости потенциальной ямы и, как следствие, уменьшение динамического диапазона светочувствительного элемента. Кроме того, данная система неприменима в матрицах с обратной засветкой.

    Рис. 3.9. Боковой электронный дренаж

    При боковом дренаже сток электронов осуществляется в специальные «канавки» (gates). В отличие от вертикального дренажа емкость светочувствительного элемента при этом не меняется, но зато уменьшается светочувствительная площадь пиксела. Впрочем, применение микролинз минимизирует данный негативный эффект.
    Разумеется, использование дренажных устройств усложняет конструкцию ЭОП, однако вред изображению, наносимый блюмингом, значительно выше. Кроме того, без дренажа невозможна реализация электронного затвора.

    Существует еще одна проблема, вызывающая появление отдельных пикселов-«паразитов», сильно отличающихся по цвету и яркости от окружающих точек. Они называются «залипшими» (stuck pixels) и возникают по причине того, что при «длинной» выдержке большой временной интервал в некоторых пикселах приводит к лавинообразному «срыву» электронов из канала и-типа в потенциальную яму. Если временной интервал, необходимый для такой «электронной лавины», перекрывает диапазон выдержек камеры, «залипшие» пикселы будут наблюдаться на каждом снимке.

    Для удаления таких точек в большинстве современных камер используется специальное программное обеспечение. Его алгоритм сводится к поиску «залипших» пикселов и занесению их координат в служебную память фотоаппарата, в дальнейшем эти точки просто исключаются "из процесса формирования изображения. При поиске «залипших» пикселов величина заряда каждого элемента матрицы, генерируемого при подаче питания на сенсор, сравнивается с эталонным значением, также хранящимся в служебной памяти камеры.

     

    3.8.gif

    Изображение: 

    3.9.gif

    Изображение: 

    5. ПЗС или КМОП?

     

    ПЗС или КМОП?

    В КМОП-матрицах преобразование фотонов в заряд происходит таким же, как и в ПЗС-матрицах, образом. Отличие заключается в том, что преобразование заряда в напряжение осуществляется прямо внутри элемента матрицы.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    КМОП — аббревиатура, обозначающая технологию производства микросхем — «комплиментарных структур метал-оксид-полупро-водник» (CMOS — complementary metal oxide semiconductor). Подавляющее большинство микроэлектронных компонентов производятся поданной технологии.

    Для синхронизации работы, а также для передачи полученных сигналов используются адресные шины столбцов и строк матрицы. При этом возможно считывание всей матрицы, столбца либо строки и даже отдельного элемента. Более того, отпадает необходимость в регистрах сдвига и управляющих микросхемах. Значительно сокращается также и энергопотребление.

    В то время как процесс изготовления ЭОП на основе ПЗС достаточно сложен и требует специализированного оборудования, технология производства КМОП-матриц широко распространена. Практически любой завод радиоэлектронных изделий может в кратчайшие сроки наладить выпуск ЭОП такого типа. Этим определяется невысокая стоимость КМОП-сенсоров.

    С момента появления КМОП-матрицы декларируются «наиболее перспективными ЭОП», однако ряд недостатков не позволяют этим устройствам полностью вытеснить ПЗС-сенсоры.

    Во-первых, в каждом из элементов матрицы присутствуют преобразователь заряд-напряжение и компоненты, предназначенные для считывания напряжения. Как любые электронные устройства, эта «обвязка» при обработке сигнала добавляет к нему помехи, именуемые электронным шумом. Причем для каждого пиксела матрицы уровень электронного шума разный.

    Второй минус КМОП-сенсоров вызван тем, что «обвязка» размещается вокруг пиксела, что приводит к маттой площади светочувствительного элемента, даже по сравнению с ПЗС-матрица-ми с буферизацией строк. Следствием этого является низкая чувствительность ЭОП данного типа.

    Для борьбы с электронным шумом применяется технология «активных пикселов». В матрицах, использующих эту технологию, напряжение, полученное после преобразования заряда, подается на вход усилителя, встроенного в каждый пиксел. Так снижается влияние электронного шума, подмешиваемого той частью «обвязки», которая отвечает за считывание сигнала.

    Но при этом общее усложнение сенсора приводит к росту себестоимости и увеличению доли брака в производстве. Кроме того, сокращается и без того малая площадь светочувствительного элемента.

    Для увеличения чувствительности, как и в ПЗС-сенсорах с буферизацией строк, применяются микролинзы. Кроме того, непрерывно ведутся разработки по уменьшению размеров дополнительных компонентов.

    Совокупность показателей КМОП-сенсоров является причиной того, что в любительских камерах они чаще встречаются в технике начального уровня — с невысоким разрешением, простой оптикой и, разумеется, привлекательной для покупателя ценой.

    Основного успеха сенсоры данного типа достигли в профессиональных фотоаппаратах и студийных камерах. В этой технике используются матрицы с большими габаритами, поэтому площадь светочувствительных элементов значительно больше размеров «обвязки» каждого пиксела. Благодаря этому достигается высокая чувствительность сенсора. А чтобы расширить динамический диапазон, применяется ряд мер по уменьшению уровня электронного шума.

    В целом, несмотря на стремительное завоевание КМОП-матри-цами популярности среди профессиональной и студийной техники, вряд ли стоит надеяться на скорое исчезновение ПЗС-сенсоров из любительских фотокамер.

     

    6. Физический размер матрицы

     

    Физический размер матрицы

    Порой среди характеристик фотоаппарата выделяется физический размер ПЗС-матрицы по диагонали, указываемый в дюймах. Это напрямую связано с размерами оптической системы — чем больше размеры ПЗС-матрицы, тем крупнее должен быть кадр, формируемый объективом. Чтобы достичь этого, требуется увеличить размеры оптических элементов и фокусное расстояние. Если же ПЗС-матрица все-таки больше изображения, генерируемого объективом, то в создании кадра используются не все элементы ЭОП, периферийные области матрицы оказываются невостребованными. В профессиональных камерах, использующих стандартные объективы пленочных «зеркалок», чаще встречается обратная ситуация, когда создаваемая оптикой «картинка» меньше ЭОП. Последнее вызвано тем, что размер матрицы, как правило, меньше кадра 35-мм фотопленки. Подробнее об этом, а также о коэффициенте фокусного расстояния будет рассказано в главе, посвященной профессиональным фотоаппаратам.

    Размер матрицы влияет также на ее чувствительность. Чем больше площадь каждого элемента, тем больше света попадает на него, соответственно возрастает чувствительность всего ЭОП. Особенно это заметно в профессиональных моделях, ЭОП которых традиционно отличается большими габаритами, а чувствительность достигает значений порядка ISO 6400 (!). И именно большие линейные размеры могут способствовать росту популярности КМОП-матриц.

     

    7. Аналого-цифровой преобразователь

     

    Аналого-цифровой преобразователь

    Получив сигнал с усилителя, его необходимо перевести в понятный микропроцессору камеры формат.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    АЦП — сокращение словосочетания «аналого-цифровой преобразователь» (analog to digital converter, ADC). Устройство, преобразующее аналоговый сигнал в последовательность цифр. Основной характеристикой является разрядность — количество дискретных уровней сигнала, распознаваемых и кодируемых АЦП. Например, разрядность 8 бит обозначает, что преобразователь в состоянии определить 28 уровней сигнала и отобразить их в виде 256 различных значений.

    Чем больше разрядность АЦП, тем теоретически большая глубина цвета может быть достигнута. Однако следует помнить, что разрядность АЦП должна соответствовать динамическому диапазону ПЗС-матрицы. Понятно, что при узком динамическом диапазоне АЦП с большой разрядностью просто нечего будет распознавать. На практике цветовая глубина кадра форматов JPEG либо TIFF, используемых компьютером, ограничена 24 битами (по 8 бит на каждый цветовой канал — синий, красный и зеленый). Так что применяемые в профессиональных и высококлассных любительских камерах АЦП с 10 и даже 12 битами на канал на первый взгляд обладают некоторой избыточностью. Дело в том, что динамический диапазон ЭОП в таких моделях достаточно широкий, и если фотоаппарат оборудован функцией сохранения кадра в нестандартном формате (30-36 бит), то при дальнейшей обработке на ПК есть возможность манипуляции с «лишними» битами. Пользователь может «отрезать» «нижние» либо «верхние» биты в случае передержки или недодержки, исправив таким образом ошибки экспозиции. Если же кадр был снят с правильными диафрагмой и выдержкой, то программное обеспечение в состоянии грамотно «сжать» 30-36 бит в стандартные 24. В этом случае народная мудрость, «много — не мало», абсолютно верна.

     

    8. Расчет цвета в ПЗС-матрицах. Искажения цвета

     

    Расчет цвета в ПЗС-матрицах. Искажения цвета

    Основные цвета аддитивного синтеза — цвета излучений. В трехцветном (RGB) аддитивном синтезе используются синий (blue — В), зеленый (green — G) и красный (red — R) цвета.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Основные цвета — цвета оптических излучений или красителей, используемые для создания цветных изображений. Различают основные цвета аддитивного и субтрактивного синтеза, то есть со сложением и вычитанием цветов.

    Такие основные цвета являются линейно независимыми, так как ни один из них не может быть получен оптическим смешением излучений двух других. Оптическим смешением синтезируют множество цветов, различающихся по цветовому тону, насыщенности и светлоте.

    В субтрактивном синтезе используются цвета красителей. В качестве основных фигурируют желтый (yellow — Y), пурпурный (magenta — М) и голубой (cyan — С). Основной цвет субтрак-тивного синтеза называется дополнительным к основному цвету аддитивного синтеза, если красителем первого практически полностью поглощается излучение второго. Например, желтый цвет является дополнительным к синему, пурпурный — к зеленому, голубой — к красному.

    Аддитивный синтез является «родным» для компьютерных устройств, в первую очередь, для монитора. В нем изображение создается тремя лучами (RGB). А вот принтеры пользуются субтрактивным синтезом, причем в дополнение к CMY-цветам используется также черный, обозначаемый литерой К — blасk. Добавление черного цвета вызвано тем, что избыток основных красителей, вызываемый необходимостью передать темные тона, может привести к разбуханию бумаги.

    Следует помнить, что диапазон цветов, отображаемых с помощью цветовой модели CMY, меньше, чем множество цветов, генерируемых RGB-синтезом. Тем не менее для формирования светофильтров в ходу обе модели.

    Напомню, как формируется изображение с использованием так называемой Байеровской схемы размещения элементов. Поскольку ПЗС-элементы способны регистрировать яркость, но не цвет, перед каждым из них устанавливается светофильтр, ограничивающий диапазон цветовых оттенков. Байеровская схема использует чередование R-G-B-G (красный-зеленый-синий-зеленый).

    Рис. 3.10. Расположение светофильтров в Байеровской схеме

    Дополнительные «зеленые» элементы служат для вычисления яркости и контрастности изображения, это объясняется восприимчивостью человеческого зрения именно к этому цвету.

    В результате получается три «мозаики» — по одной для каждого из цветовых каналов. Сложив их вместе, получаем четвертую «мозаику».

    Для ликвидации «эффекта мозаики» используется алгоритм, основная суть которого сводится к следующему. Например, там, где установлен пиксел с зеленым светофильтром, мы точно знаем только о яркости зеленого цвета.

    Но в соседних восьми точках известны значения как зеленого, так и синего и красного цветов, поэтому возможно определить их среднее значение и для нашего пиксела. Сложив их вместе, получаем значение исходного цвета в данной точке.
    Регулярная структура размещения элементов в некоторых случаях приводит к появлению муара. Возможность появления данного искажения зависит от сложности алгоритма, ответственного за расчет цвета. Если при расчете каждой точки учитываются не только соседние пикселы, но и элементы, расположенные на расстоянии 10 и более точек, вероятность возникновения муара очень мала. В идеале для расчета каждой точки желательно использовать информацию обо всех элементах матрицы данного цвета. Разумеется, что для таких интенсивных расчетов требуются высокопроизводительные микропроцессоры и большие объемы ОЗУ.

    Следует отметить также, что некоторые производители фотоаппаратов используют схемы CMY (голубой-пурпурный-желтый) и CMYG (голубой-пурпурный-желтый-зеленый).

    Рис. 3.13. Расположение светофильтров в субтрактивной Байеровской схеме

    Избыток зеленого, как и в случае со схемой RGBG, вызван необходимостью точного расчета контрастности. Чтобы понять причины появления этих альтернативных схем, необходимо вспомнить, каким образом создаются светофильтры над пикселами. Тонкие пленки, наносимые на элементы матрицы, образуются CMY-красителями. Например, красный — комбинация пурпурного и желтого красителей, синий — пурпурного и голубого, зеленый — желтого и голубого. Используя только один слой красителя вместо двух, можно улучшить светопроницаемость светофильтра и повысить чувствительность матрицы. Основное препятствие на пути распространения схем CMY и CMYG -некоторая сложность расчета цвета. Достаточно вспомнить диапазон цветов, генерируемых аддитивным и субтрактивным синтезами, — с помощью модели RGB оттенков генерируется больше, то есть производители сознательно уменьшают диапазон воспроизводимых цветов.

     

    3.10.gif

    Изображение: 

    3.13.gif

    Изображение: 

    9. Баланс белого цвета

     

    Баланс белого цвета

    За исключением вышеперечисленных цветовых шумов, алгоритм ликвидации «эффекта мозаики» справляется с задачей правильной цветопередачи. Однако существуют обстоятельства, затрудняющие этот процесс.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Цветовая температура— величина, характеризующая спектральный состав излучения источника света, измеряется в Кельвинах. Чем меньше цветовая температура, тем больше красноватых тонов содержится в спектре излучения, для высокой цветовой температуры характерны синеватые оттенки.

    Яркий солнечный свет воспринимается человеком как наиболее естественный. А вот свет, генерируемый лампами накаливания, более «теплый», то есть содержит больше красных тонов. В то же время флуоресцентное освещение отличается избытком синих тонов и поэтому кажется «холодным». В процессе фотографирования пользователь не замечает отклонений цветовой температуры, так как подсознательно «подстраивает» свое восприятие под условия съемки. Однако при просмотре кадров смещение цветов отчетливо проявляется — фотографии, отснятые внутри помещения, имеют уклон в сторону «теплых» либо «холодных» тонов (в зависимости от типа освещения).

    Для сведения к минимуму этого негативного явления используется процедура настройки баланса белого цвета.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Баланс белого — процедура, выполняемая встроенным программным обеспечением фотоаппарата при создании файла с изображением. Заключается в приведении цветовой гаммы снимка к наиболее естественному для человеческого зрения виду.

    В профессиональных камерах специальный датчик определяет среднюю длину волны света, попадающего в объектив (иногда этот датчик вынесен на переднюю стенку корпуса), и все дальнейшие расчеты цвета ведутся с учетом этого значения. В любительских камерах вычисляются средние значения для каждого из основных цветов, затем производится необходимая корректировка.

    В большинстве случаев автоматика камеры справляется с расчетом цветового баланса изображения. Однако в некоторых случаях требуется определенная «подсказка» со стороны пользователя. Она заключается в том, что фотограф предварительно указывает условия съемки, а дальнейшие расчеты цветовой температуры ведутся с учетом этих данных. Наиболее распространены следующие предустановленные значения:

    • «Солнечно» (Sunny) — съемка на улице в ясный солнечный день.
    • «Облачно» (Cloudy) — съемка на улице при облачной погоде (уменьшенный уровень ультрафиолетовых лучей по сравнению с предыдущим пунктом).
    • «Лампы накаливания» (Incandescent) — съемка в помещении, освещение лампами накаливания.
    • «Флуоресцентный свет» (Fluorescent) — съемка в помещении, освещение флуоресцентными лампами.

    Альтернативным вариантом, чаще встречаемым в полупрофессиональных и профессиональных камерах, является указывание цветовой температуры освещения в Кельвинах, как правило, от 3000 до 7500 К.

    Однако при смешанном освещении, например съемке в помещении, освещаемом одновременно сквозь окна солнечными лучами и с потолка лампами накаливания, даже предустановленные значения не могут помочь. В таком случае для корректной цветопередачи некоторые камеры снабжены функцией баланса белого по эталону. При использовании этой функции пользователь наводит камеру на эталон белого, в качестве которого может использоваться обычный лист бумаги, и фиксирует это значение -либо выбором соответствующего пункта меню, либо нажатием
    специально выделенной кнопки камеры. Чаще всего эта функция применяется при съемке в студии, когда фотограф имеет достаточно времени на подготовку к фотографированию.

    Использование вспышки позволяет выправить цветовую температуру даже без предустановленных значений цветовой температуры. Более того, при установке баланса белого по эталону использование вспышки приводит, как правило, к сильному смещению в область «холодных» тонов.

     

    10. Интерполяция пикселов. SuperCCD

     

    Интерполяция пикселов. SuperCCD

    Интересно, что в некоторых случаях при перемножении количества точек по горизонтали и вертикали можно получить число, большее количества элементов ПЗС-матрицы. В данном случае имеет место обычный рекламный трюк. Когда качества матрицы не хватает на «полноценное» разрешение, оно достигается путем интерполяции точек (причем такое же «улучшение» снимка может быть достигнуто с помощью программного обеспечения для обработки изображения на компьютере). Поэтому всегда следует различать количество элементов ПЗС-матрицы и так называемое разрешение файла — о реальном качестве кадра можно судить только по первому значению.

    Фирмой FujiFilm была разработана SuperCCD — ПЗС-матрица с элементами октагональной формы (в отличие от обычных, прямоугольной формы).

    a).

    b).

    Рис. 3.14. Расположение фотоэлементов и регистров сдвига: а — в обычной матрице, b— в матрице SuperCCD

    При этом каждые четыре пиксела (два зеленых, синий и красный ) располагались как бы внутри квадрата, развернутого на 45°. Количество горизонтальных строк определялось пикселами в верхнем и нижнем углах квадрата, количество вертикальных -элементами в левом и правом углах.

    Рис. 3.15. Процесс обработки кадра в матрице SuperCCD

    Поскольку в файле точки располагаться так не могут, требовалось программно «развернуть» каждый такой квадрат. В результате этой операции за счет дополнительных горизонтальных и вертикальных строк, образуемых точками в левом/правом и верхнем/нижнем углах квадрата, количество точек изображения удваивалось. После этого компанией FujiFilm была проведена обширная рекламная кампания, в процессе которой провозглашалось, что переход на новую матрицу позволит получать изображения со вдвое более высоким разрешением. Однако, поскольку дополнительные пикселы образуются на основе интерполяции, с таким же уcпехом подобная операция может быть проведена и с обычной матрицей.

    Возможна лишь единственная ситуация, при которой разрешение SuperCCD будет реально больше. Для этого изображение снимаемого объекта после прохождения через оптическую систему должно быть меньше расстояния между строками ЭОП, которое, как уже было сказано выше, составляет не более 30 % площади пиксела. При этом изображение должно попадать как раз между строками, то есть состоять из строго вертикальных и горизонтальных линий. В этом случае матрица FujiFilm за счет расположения элементов может «уловить» промежуточные линии. Большинство тестовых изображений, рассчитанных на измерение разрешения камер, состоит как раз из таких линий, поэтому ожидаемый эффект наблюдался.

    В то же время если это же изображение будет ориентировано по диагонали, то обычная матрица его «увидит», а вот SuperCCD «пропустит». Причем большинство реальных объектов содержит как раз наклонные детали. Но человеческое зрение в первую очередь выделяет вертикальные и горизонтальные линии, именно на эту особенность восприятия и было ориентировано расположение пикселов SuperCCD.

    В определенном смысле качество кадра улучшалось — в первую очередь, за счет большего размера элементов реально возросла чувствительность. Фирмой FujiFilm анонсировалась модель FinePix 4700 с разрешением файла 4,7 мегапиксела, при этом разрешение SuperCCD матрицы составляло 2,3 мегапиксела. Возникновение этой модели было своевременным, поскольку остальные производители задерживались с выпуском настоящих трехмега-пиксельных камер. С появлением фотоаппаратов с ПЗС-матри-цей из трех мегапикселов стало возможным сравнить получаемые кадры. Выяснилось, что улучшение реальных, а не тестовых изображений по сравнению с «обычной» ПЗС-матрицей того же разрешения составляет 20-30 %, в то время как трехмегапиксель-ные камеры обеспечивали рост качества любых изображений в полтора раза. В общем, какими бы ни были форма и размещение элементов матрицы, ее настоящее разрешение зависит только от количества пикселов.

    К концу 2001 года Fuji анонсировала SuperCCD третьего поколения. К отличительным особенностям этой матрицы относится возможность суммировать заряды четырех соседних пикселов одного цвета и за счет этого увеличивать чувствительность. Разумеется, что при этом разрешение кадра уменьшается в два раза как по вертикали, так и по горизонтали.

     

    3.14.gif

    Изображение: 

    3.14b.gif

    Изображение: 

    3.15.gif

    Изображение: 

    11. Многослойные матрицы

     

    Многослойные матрицы

    В феврале 2002 года фирма Foveon объявила о создании сенсора принципиально нового типа. Его появление должно стать таким же технологическим прорывом, каким в свое время стала разра-Зотка ПЗС-матриц с маской Байера, так как в новой КМОП-мат-эице Foveon X3 светофильтры не используются в принципе.

    Разделение светового потока на составляющие оттенки происходит за счет того, что свет с разной длиной волны проникает в слой кремния на разную глубину. Например, «синие волны» обладают наименьшей проникающей способностью, а «красные» -наибольшей. В сенсоре Foveon фотоэлемент каждого пиксела состоит из трех слоев.

    Рис. 3.16. Структура матрицы Foveon ХЗ

    Толщина этих слоев рассчитана так, что они пропускают лучи : определенной длиной волны. При этом к самому нижнему слою «пробиваются» фотоны с «красной» длиной волны, в среднем «увязают» «зеленые» фотоны, а в самом верхнем — «синие». Образующиеся при этом электроны и «дырки» накапливаются в трех потенциальных ямах — по одной на каждый слой. Таким образом, для любого из пикселов матрицы есть данные по каждому из цветовых диапазонов. Это позволяет отказаться от схемы Байера и связанных с ней потерь данных о цвете.

    Но как у каждой новой технологии, у этой схемы есть ряд побочных эффектов. Вот лишь некоторые из них.

    Ранее было описано негативное влияние блюминга на качество кадра, а также сложности, возникающие при нейтрализации этого эффекта. В многослойных матрицах блюминг становится «трехмерным» — избыточный заряд может перетекать не только в соседние пикселы, но и в «чужие» слои. При этом вертикальный электронный дренаж практически невозможен, а реализовать боковой дренаж крайне сложно.

    При съемке с максимально открытой диафрагмой увеличивается процент лучей, падающих на поверхность сенсора под большим углом. Для обычных матриц это не проблема, просто лучи иногда не попадают на светочувствительную поверхность сенсора. А вот в многослойных ЭОП преломление света на стыке слоев матрицы может привести к проникновению фотонов в «Чужой» слой.

    Следует помнить, что при распределении фотонов по слоям часть их неизбежно будет поглощена при переходе из одного слоя в другой. В результате чувствительность матрицы ослабляется.

    Однако предположим, что разработчикам каким-то образом удалось разрешить все вышеперечисленные проблемы. Означает ли это, что многослойные матрицы при этом раз и навсегда заменят сенсоры «классической» конструкции? Вряд ли.

    При одинаковом разрешении и равных физических габаритах потенциальные ямы пикселов матриц, построенных по Байеров-ской схеме, всегда будут «глубже», чем у «слоеных» сенсоров. Соответственно, шире будет и динамический диапазон. Человеческий глаз устроен таким образом, что яркость для него важнее, чем цвет. И если кадр идеален по цветопередаче, но все освещенные участки представляют собой белые пятна, а тени — черные, то такое изображение никто не назовет удачным снимком — ни профессионал, ни любитель.

     

    3.16.gif

    Изображение: 

    12. Основные производители

     

    Основные производители

    В процессе эволюции разрешение цифровых фотокамер увеличилось в несколько раз. Поэтому большое количество производителей ЭОП, изделия которых использовались в ранних моделях фотоаппаратов, в итоге сильно сократилось. Кроме увеличения азрешения на процесс «естественного отбора» влияли и другие причины. Помимо уже рассмотренных характеристик (динамический диапазон, соотношение сигнал/шум и т. д.), для проектировщиков камеры важны также уровень энергопотребления ЭОП и совместимость с существующей элементной базой, а для производителя сенсора — процент брака и себестоимость устройств.

    На рубеже тысячелетия можно было выделить двух крупнейших производителей ПЗС-матриц для профессиональной и студийной техники — Eastman Kodak в США и Philips в Европе.

    Заслугой разработчиков Kodak является внедрение бокового антиблюмингового дренажа в полнокадровых матрицах, позволившего значительно увеличить динамический диапазон ЭОП по сравнению с сенсорами, в которых был применен вертикальный дренаж. В матрицах, изготовленных по технологии BluePlus, электрод, расположенный над светочувствительной областью пиксела, изготавливался на основе оксида индия и диоксида олова. За счет этого значительно повышался коэффициент пропускания электрода, в итоге резко выросла чувствительность сенсора, особенно в традиционно «трудных» для ЭОП «синей» и «фиолетовой» областях спектра.

    Всю продукцию Kodak можно разделить на три большие категории:

    • ПЗС-матрицы для студийной и профессиональной техники;
    • ПЗС-линейки для студийных сканирующих приставок к крупноформатным фотоаппаратам;
    • ПЗС-матрицы и КМОП-сенсоры для любительских фотокамер.

    Сенсоры для любительских моделей используются, за редким исключением, только в фотоаппаратах Kodak. Зато матрицы, предназначенные для студийных камер, применяются практически всеми производителями этой категории. Последняя разработка фирмы — сенсор с разрешением 22 мегапиксела.

    Голландским концерном Philips была сделана попытка минимизировать себестоимость ПЗС-матриц с помощью оригинальной технологии Building Block. При обычном производстве ПЗС-матрица высокого разрешения изготавливается единым блоком и при браке потери велики. Кроме того, максимальный размер ЭОП ограничивается возможностями оборудования. В противоположность этому, методика Building Block (буквально — кирпичи), разработанная Philips, основана на использовании «кирпичиков», состоящих из модулей размером 1000x1000 пикселов. Объединяя данные «кирпичики», можно построить сенсор практически неограниченного разрешения. При этом в случае обнаружения дефекта в одном из модулей его можно легко заменить. Таким образом, себестоимость изделия значительно ниже.

    Наибольшей популярностью пользовалась шестимегапиксель-ная матрица FTF 3020 (36x24 мм), применявшаяся в большинстве моделей студийных камер. Из новых сенсоров перспективным считается 11-мегапиксельный ЭОП, тоже созданный по технологии Building Block. Его мегапиксельные «кирпичики» по габаритам меньше прежних модулей, поэтому размеры новой матрицы такие же, как и у шестимегапиксельной модели. Благодаря этому студийные фотоаппараты, использовавшие FTF 3020, легко могут быть оборудованы новым сенсором.

    Как было замечено выше, основной особенностью матриц Fuji-Film являются нестандартная форма и расположение элементов, в то же время реальных плюсов данные решения не продемонстрировали. В результате матрицы этой фирмы применяются только в фотоаппаратах FujiFilm, хотя ассортимент сенсоров довольно широк и включает в себя разработки для профессиональной техники.

    Корпорация Sony с самого начала ориентировалась исключительно на рынок массовой техники. При этом разработчикам данной фирмы удалось внедрить ряд решений, благодаря которым качество кадров значительно улучшилось.

    Одной из основных инноваций была технология HAD — Hole-Accumulation Diode. В матрицах HAD носителями информации о заряде пиксела были не электроны, а так называемые «дырки». При этом отпадала необходимость в полисиликоновом электроде над светочувствительной частью пиксела и значительно увеличивалась чувствительность сенсора, особенно в коротковолновой части спектра. Кроме того, размещение поглощающего «дырки» слоя у поверхности матрицы уменьшало тепловой шум.

    При максимально открытой диафрагме растет процент лучей, падающих на поверхность матрицы под большими углами. После прохождения через микролинзы обычной конструкции эти лучи, как правило, не попадали на светочувствительный элемент. Чтобы уловить максимальное количество света, попадающего на микролинзу, разработчики Sony в матрице New Structure CCD использовали дополнительный оптический элемент. Расположенная непосредственно над светочувствительным элементом внутренняя линза корректировала лучи, входящие под большими углами.

    Ассортимент ПЗС-матриц Sony очень велик, причем с увеличением разрешения размер и интерфейсные разъемы сенсора не изменяются, что позволяет при разработке нового фотоаппарата использовать прежнюю оптику и корпус.

    С появлением в модельном ряде матрицы ICX413 Sony заняла соответствующую нишу на рынке профессиональных камер. При диагонали 28,4 мм размеры, сенсора (23,4x15,6 мм) соответствуют кадру пленки формата APS, поэтому он идеально подходит для использования в моделях, создаваемых на базе пленочных «зеркалок». В результате эту шестимегапиксель-ную матрицу выбрал Nikon для своей профессиональной модели D-100.

    Значительных успехов в разработке КМОП-матриц для профессиональных камер добился концерн Canon. Размер сенсора был увеличен до габаритов кадра APS, в результате возросло отношение светочувствительной части пиксела к «обвязке» и, как следствие, значительно поднялась чувствительность.

    Кроме того, в состав компонентов каждого пиксела был включен своеобразный «фильтр», который замерял уровень электронного шума, генерируемого «обвязкой» в нерабочем состоянии. При съемке «фильтр» каждого элемента автоматически «вычитал» этот шум из сигнала, в результате влияние неравномерно распределенных по матрице электронных помех удалось снизить.

    Лидирующие позиции в области разработки КМОП-матриц занимает белый искал фирма Fill Factory. Она была основана в 1999 году, но разработками КМОП-матриц занималась еще с 1987 года, будучи подразделением ШЕС, Европейского независимого центра микроэлектронных технологий. В итоге в стенах FillFactory появился ряд интересных и эффективных решений, улучшивших показатели КМОП-сенсоров.

    В первую очередь удалось значительно увеличить светочувствительную область пиксела. В обычных КМОП-матрицах фотоны «выбивают» электроны на всей поверхности пиксела. Только вот эти «фотоэлектроны» (термин ненаучный, но иногда в оптоэлек-тронике применяемый) притягиваются либо «обвязкой» (расположенной, кстати, на поверхности матрицы), либо подложкой сенсора. Поэтому «фотоэлектроны», генерируемые поверхностью вокруг фотоэлемента (а это более 70 % всей площади пиксела), в процессе создания заряда никоим образом не участвуют.

    Специалисты FillFactory предложили простое и гениальное решение. Благодаря генерируемому электростатическому барьеру «фотоэлектроны», генерируемые под «обвязкой», не поглощаются ни «обвязкой», ни подложкой, а «всасываются» потенциальной ямой фотоэлемента. Процесс «всасывания» не столь уж и длителен (от 10 до 50 наносекунд), поэтому тепловой шум (обычно заметен при «длинных» выдержках на всех типах сенсоров) практически отсутствует. А вот чувствительность сенсора возрастает в несколько раз, при этом нет необходимости использовать матрицы больших габаритов. Следовательно, данная технология может быть использована и в любительской технике.

    Динамический диапазон КМОП-сенсора можно расширить, используя еще одну из наработок FillFactory — нелинейный режим накопления заряда. В этом режиме в «обвязку» пиксела добавлены элементы, которые при достижении определенного уровня заряда в потенциальной яме переключают пиксел в состояние «насыщения». В этом состоянии «фотоэлектроны» накапливаются в потенциальной яме менее интенсивно, уменьшая риск ее переполнения.

    Благодаря данной методике происходит адаптивное сжатие динамического диапазона кадра — светлые участки не выглядят «засвеченными», а темные — «недодержанными». Кроме того, не нужна большая разрядность АЦП, сокращается также размер кадров.

    Разработанные FillFactory КМОП-сенсоры нашли свое применение как в студийных (Leaf C-Most, Leaf Valeo), так и в профессиональных (Kodak DCS Pro 14n) фотоаппаратах. Возможно, что в недалеком будущем КМОП-матрицы этой фирмы будут использоваться и в любительской технике.

     

    5. Глава 4. Устройства хранения информации

     

    Глава 4. Устройства хранения информации

     

    1. Устройства хранения информации

     

    Устройства хранения информации

     

    2. Буферная память

     

    Буферная память

    Этот тип памяти аналогичен ОЗУ, используемому в персональных компьютерах. Основное отличие в том, что при выборе тех или иных микросхем основное внимание уделяется не столько быстродействию (хотя и оно немаловажно), сколько надежности и малому энергопотреблению. До недавнего времени размеры буфера были сравнительно невелики, пока кому-то из производителей не пришла в голову мысль увеличить объем этой памяти. При этом в буфер может помещаться и обрабатываться не один, а несколько кадров. Таким образом, значительно сокращается интервал, необходимый для подготовки камеры к следующей съемке, практически время затрачивается только на зарядку вспышки. Если не использовать вспышку, то становится доступным режим непрерывной съемки, когда камера делает несколько (до 10) кадров с высокой скоростью (до 3 кадров в секунду) и помещает их в буфер, где они обрабатываются и потом записываются в долговременную память. Если АЦП матрицы обеспечивает высокую пропускную способность, то возможен режим видеосъемки — затвор при этом остается открытым на все время съемки.

    Характеристики получаемого видеоролика в основном такие: разрешение 320x240, частота 15 кадров в секунду, продолжительность до 30 секунд.

    После того как программное обеспечение камеры создало на основе данных с ПЗС-матрицы полноцветное изображение, возникает задача его сохранения. Графические файлы очень велики и поэтому требуется их дополнительная обработка — сжатие. При этом используется алгоритм JPEG (Joint Photographic Experts Group). Суть этого алгоритма сводится к трем основным шагам. На первом шаге кодировка RGB, основанная на представлении каждого цвета сочетанием красного, синего и зеленого оттенков, заменяется на кодировку YUV. В этом формате компонент Y отвечает за яркость, a U и V — за цветовой оттенок. Подобная схема применяется в телевещании — как уже было сказано, человеческий глаз больше реагирует на яркостные характеристики изображения, чем на цветовые.

    На втором шаге следует разбиение изображения на отдельные участки размером 8x8 пикселов, затем над каждым участком производится математическая операция — дискретное косинус-преобразование. В результате изображение представляется в виде гармонических колебаний разной частоты и амплитуды.

    А на третьем шаге происходит то, из-за чего компрессия JPEG называется «сжатием с потерями качества» — частотно-амплитудные характеристики каждого блока анализируются с учетом повторяемости цветов в изображении и особенностей человеческого зрения, в частности меньшей чувствительности глаза к верхней части спектра. При этом удается исключить до половины яркостной информации и до 3/4 цветовой. Естественно, что даже при минимальном сжатии, когда человеческий глаз не в состоянии отличить изображение в формате JPEG от оригинала, восстановить изображение с точностью до пиксела невозможно (а, в общем-то, и не нужно). Чем выше коэффициент сжатия, тем большее количество яркостных и цветовых характеристик исключается, тем меньше получаемый файл и тем больше шансов обнаружить при просмотре визуальные искажения (артефакты) JPEG. Эти искажения проявляются в виде размытия контрастных границ, проявления блочной структуры кадра и других нежелательных явлений.

    В качестве альтернативы формату JPEG в некоторых камерах используется так называемый формат RAW, когда в долговременную память записывается «отпечаток» ПЗС-матрицы. При этом размер изображения в десятки раз больше кадра JPEG, и для его просмотра требуется специальная программа, поставляемая фирмой-производителем камеры. Не всегда эти программы обладают достаточным количеством операций по обработке изображения, иногда у них неудобный интерфейс. Данные обстоятельства привели к появлению у фотокамер функции записи в формате TIFF. Он тоже позволяет производить сжатие кадра, но в отличие от JPEG потери информации при этом не происходит. Но даже с минимальным сжатием файл JPEG в несколько раз меньше файла TIFF.

    Стоит ли отказываться от формата JPEG и, закупив достаточное количество модулей долговременной памяти большого объема, использовать только TIFF? Опираясь на собственный опыт, автор может уверить, что использование минимального уровня сжатия JPEG практически не сказывается на качестве кадра. В то же время неудачно подобранная экспозиция, баланс белого либо фокус могут испортить кадр значительно серьезнее. Так что иногда бывает лучше отснять несколько кадров в формате JPEG и выбрать из них самый удачный, чем убедиться в неудачности единственного кадра TIFF.

    Поскольку практически все современные модели цифровых фотокамер оснащены цветным ЖК-дисплеем, есть возможность рассмотреть отснятые кадры. Некоторые фотоаппараты поддерживают функцию масштабирования, то есть просмотра увеличенного изображения по частям. Таким образом, неудачные кадры
    можно удалить сразу же. А для хранения необходимых пользователю изображений требуется долговременная память, к рассмотрению которой мы и переходим.

     

    3. Устройства долговременного хранения

     

    Устройства долговременного хранения

    К устройствам долговременного хранения предъявляется ряд жестких требований. Во-первых, необходима возможность продолжительного хранения без источников питания. Во-вторых, требуется минимальное энергопотребление при операциях записи/считывания/стирания. В-третьих, время записи/считывания/стирания должно быть как можно меньше. В-четвертых, габариты должны быть минимальными. И наконец, самое главное — устройство обязано быть стопроцентно надежным. Перечисленным требованиям в наиболее полной мере удовлетворяют конструкции, использующие так называемую флэш-память.

     

    4. Флэш-память

     

    Флэш-память

    Этот тип памяти является промежуточным между ПЗУ (постоянное запоминающее устройство, в англоязычной литературе — ROM, read-only memory), которое хранит информацию без источников питания, но не позволяет ее модифицировать, и ОЗУ, которое допускает информацию модифицировать, но хранить ее не может. Флэш-память использует питание только при считывании данных и их модификации, причем для считывания необходимо менее высокое напряжение, а для записи — повышенное.

    Карты PCMCIA

    Самыми первыми устройствами, использовавшими этот вид памяти (если исключить военное применение), были портативные компьютеры (ноутбуки). Был принят стандарт PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association — Международная ассоциация карт памяти для персональных компьютеров), описывающий форм-фактор и интерфейс подключения карт расширения постоянной памяти для ноутбуков. В отличие от модулей расширения ОЗУ, карты PCMCIA предназначались для хранения данных без дополнительных источников питания, а также переноса данных между портативными компьютерами. Спецификация оказалась настолько удачной, что в этом же стандарте стали выпускаться модемы, сетевые карты и т. д., а сам стандарт приобрел новое название — PC Card. На данный момент существуют три типа карт PCMCIA. Все они характеризуются 85,6 мм длиной и 54 мм шириной, а вот толщина у них разная — у типа I она 3,3 мм, у типа II — 5 мм и у типа III — 10,5 мм. Флэш-память, как правило, выпускалась I и II типа, а в форм-факторе III типа выпускались сменные жесткие диски, о которых будет сказано далее.

    Большинство из ранних моделей цифровых фотокамер были оборудованы несменной флэш-памятью, так как небольшие размеры кадров позволяли это. Первыми PCMCIA-слотами обзавелись сравнительно крупные по габаритам и требующие больших объемов памяти профессиональные фотоаппараты. Затем эти разъемы стали появляться и в любительских моделях, но к этому моменту возникло два новых стандарта, позволивших ми-ниатюризировать модули памяти.

    CompactFlash

    С увеличением плотности записи флэш-памяти выяснилось, что запасы по габаритам карт PCMCIA в ряде случаев избыточны. В то же время в большинство любительских камер PCMCIA-слоты просто не помещаются. В 1994 году компания SanDisk представила флэш-память нового типа — CompactFlash. Фактически
    это был модуль PCMCIA, «втиснутый» в новые габариты — 43x36x3,3 мм. Вес составил около 15 г. Разъем PCMCIA имел 68 контактов, CompactFlash — 50, тем не менее между собой они сохранили полную электрическую совместимость. При помощи механического переходника модули CompactFlash легко устанавливались в PCMCIA-слоты, что упрощало коммутацию, по крайней мере, с портативными компьютерами.

    Рис. 4.2. Модуль CompactFlash

    От модулей PCMCIA CompactFlash унаследовал двойное напряжение питания — 3,3 и 5 В, а также размещение контроллера управления памятью прямо на карте. Благодаря этому, какой бы емкости модуль CompactFlash пользователь ни приобрел, он может быть уверен, что его старый фотоаппарат будет работать с новой памятью. Для передачи изображений в компьютер без использования камеры применяются различные переходники. Наиболее распространены вышеупомянутый механический переходник PCMCIA, а также устройство чтения модулей CompactFlash через порт USB.

    Чаще всего модули этого типа встречаются в фотоаппаратах Kodak, Canon и Nikon. С появлением CompactFlash тип II (толщина 5 мм) развитие стандарта фирмой IBM приобрело несколько необычное направление, об этом будет рассказано далее.
    Широкое применение эти модули получили в среде мини-компьютеров. Электронная совместимость с картами PCMCIA позволила использовать форм-фактор CompactFlash для модемов, сетевых карт и даже миниатюрных и довольно примитивных фотокамер. Но последние — устройства уже совсем другой категории.

    SmartMedia

    Абсолютно новое устройство разработали компании, входящие в консорциум SSFDC — Solid State Floppy Disk Card (среди них Olympus, Toshiba и Fuji). Как следует из названия (приблизительный перевод — карты твердотельных флоппи-дисков), разрабатываемые устройства SmartMedia должны были быть дешевыми, легкими и компактными, контроллер управления памятью планировалось размещать в фотоаппарате. Среди отрицательных сторон такого подхода стоит отметить невозможность установки новых модулей большой емкости в старые модели камер. Тем не менее удалось в минимальные (45x37x0,76 мм) габариты легкого (всего 2 г) пластикового корпуса уместить сначала 2 и 4, а затем 8, 16, 32 и даже 64 Мбайт. Поначалу стоимость мегабайта SmartMedia оказалась даже чуть дороже мегабайта CompactFlash. Теперь же, если взять модули одной емкости разных типов, то SmartMedia окажется дешевле на 30 %. Различают модули на 3,3 В и на 5 В (в последнее время не применяются). Для того чтобы не перепутать, у модулей на 5 В срезан левый верхний угол, у 3,3-вольтовых — правый верхний. Кроме того, наклеив круглый кусочек фольги (в комплекте с каждым модулем поставляются 4 таких наклейки) на определенную область модуля, пользователь может закрыть данные от записи/стирания.

    Рис. 4.3. Модуль SmartMedia

    Для передачи данных в портативный компьютер используется адаптер стандарта CMCIA. В отличие от аналогичного устройства для CompactFlash, данный переходник содержит контроллер работы с памятью, поэтому он дороже, а старые модели адаптеров не всегда могут работать с новыми модулями памяти. Так же как и для CompactFlash, существуют переходники для связи через порт USB. Кроме того, благодаря миниатюрности модулей SmartMedia был разработан уникальный переходник FlashPath. По внешнему виду он напоминает обычный гибкий диск 3,5 дюйма. В него помещается модуль SmartMedia, после чего FlashPath вставляется в 3,5-дюймовый дисковод и информация считывается с него, как с обычного гибкого диска. Для работы этот адаптер использует две «часовых» батарейки (так называемые «таблетки»). Многие специалисты в области цифровой фотографии подозревают, что переходник этот был разработан в ответ на серию камер Sony Mavica (о них будет рассказано далее).

    MultiMedia Card

    Вдохновленные успехом SmartMedia, в 1998 году фирмы Ericsson, Hitachi, Motorola, Nokia и Siemens объединились в MultiMedia Card Association (MMCA) — Ассоциацию карт мультимедиа. Новые карты памяти должны были стать самыми компактными и обладать минимальным энергопотреблением. Сфера применения — мини-компьютеры и сотовые телефоны (обратите внимание на список фирм-участниц ассоциации!), диктофоны и плейеры (в формате МРЗ), устройства GPS и, как ни странно, цифровые фотоаппараты. Габариты карт— 24x32x1,4 мм. На данный момент существует большое количество мини-компьютеров с разъемами под ММС, есть и сотовые телефоны с поддержкой этого стандарта. А вот фотокамер в течение первых трех лет было выпущено не так много — не более десятка моделей.

    В основном модули ММС прижились в цифровых видеокамерах, добавляя к возможности видеосъемки функцию фотографирования. В качестве примера можно назвать цифровую видеокамеру Panasonic NV-C7 MiniDV, оборудованную слотом для ММС. Эта модель позволяет снимать кадры с разрешением 1200x900 или 640x480. Естественно, поскольку оптика видеокамеры отличается (и довольно существенно) от оптики фотоаппарата, качество фотографии в большинстве случаев оставляет желать лучшего.

    Благодаря применению в цифровых видеокамерах модули ММС получили довольно широкое распространение. Поэтому в последнее время часть разработчиков цифровой фототехники стала все больше использовать память этого стандарта в своих камерах. В основном это те производители, модели которых не были долгое время «привязаны» к стандартам SmartMedia или CompactFlash. Для передачи данных в компьютер для модулей ММС разработаны как PCMCIA- и USB-, так и FlashPath-переходники.

    Рис. 4.4. Модули ММС

    Memory Stick

    Фирма Sony, как всегда, «пошла другим путем». Ее модули Memory Stick отличаются внешним видом (размер 50x21,5x2,8 мм, вес около 4 г, визуально больше всего напоминают пластинку жевательной резинки), фиолетовым цветом и наличием переключателя защиты записи/стирания. Естественно, что модули эти распространены в основном в пределах техники Sony — начиная от органайзеров и заканчивая видеокамерами. Был разработан также уменьшенный вариант Memory Stick Duo (20x31x1,6 мм), для совместимости со стандартными слотами Memory Stick в комплект поставки входит расширительная планка. В последнее время Sony лицензирует использование Memory Stick в устройствах других фирм, а также по примеру CompactFlash создает периферийные устройства в этом форм-факторе. На данный момент разрабатываются: устройство GPS (31x112x11,5 мм; 29 г; приемник на 16 каналов), фотокамера (4x77x15 мм; 12,5 г; ЭОП — 100 000-пиксельная КМОП-матрица разрешением 332x288), а также распознаватель отпечатков пальцев (21,5x50x2,8 мм; 4 г).

    Рис. 4.5. Модуль Memory Stick

    xD-Picture Card

    Двое участников консорциума SSFDC, Fuji и Olympus, решили ответить на вызов, брошенный MultiMedia Card Association. Новый стандарт, разработанный в середине 2002 года, назывался xD-Picture Card и описывал самые миниатюрные карты, их габариты составляли 20x25x1,7 мм. Особый акцент делался также на большую емкость носителей (максимум 8 Гбайт) и высокую скорость обмена данными.
    Выигрышной стороной xD-Picture Card было то, что все новые фотоаппараты Fuji и Olympus, совместимые с новыми картами, позволяли использовать также устаревшие модули SmartMedia. При этом дополнительного объема в корпусе фотоаппарата не требовалось, так как в один и тот же слот можно было устанавливать как старые, так и новые носители, только контактные группы у них располагались с разных сторон.
    Одновременно с картой были представлены переходники. Два из них были привычными (PCMCIA и USB), а вот третий вызвал особенный интерес. Он выполнялся в виде карты CompactFlash и был совместим со всеми устройствами данного типа. Таким образом, Fuji и Olympus удалось создать носитель, совместимый с двумя из существующих типов — SmartMedia и CompactFlash.

    Рис. 4.6. Модуль xD-Picture Card

    На декабрь 2002 года на рынке имелись модули с максимальной емкостью 128 Мбайт. К началу 2003 года должны появиться карты на 256 Мбайт.

     

    4.2.gif

    Изображение: 

    4.3.gif

    Изображение: 

    4.4a.gif

    Изображение: 

    4.5.gif

    Изображение: 

    4.6.gif

    Изображение: 

    5. Другие виды носителей

     

    Другие виды носителей

    Среди альтернативных методов хранения информации преобладают разнообразные устройства с магнитными методами записи. Условно их можно разделить на две группы. В первой группе используются различные сменные носители — от обычного гибкого диска 3,5 дюйма до магнитооптического картриджа. При этом не очень высокая емкость носителя компенсируется ценой и доступностью. Во второй группе используются миниатюрные жесткие диски («винчестеры»). Сравнительно высокая цена этих устройств частично оправдывается большой емкостью и высокими скоростями записи.

    Устройства со сменными носителями

    Из устройств данного типа наибольшего успеха (правда, непродолжительного) добилась фирма Sony, выпустившая линейку моделей Mavica.

    В качестве носителя информации в них использовались обычные дискеты 3,5 дюйма. Поначалу дешевизна и распространенность дискет сулила успех этим фотокамерам, но в дальнейшем выявились неустранимые недостатки данной схемы. Во-первых, габариты и вес дисковода, даже в миниатюризировашгом исполнении фирмы Sony, не позволяли сделать по-настоящему портативный фотоаппарат. Во-вторых, из-за высокого энергопотребления конструкторам пришлось оснастить камеру мощным литиево-ионным аккумулятором, подобным тем, которые используются в видеокамерах. Причем эта конструктивная необходимость была обыграна в рекламных сообщениях как преимущество в комплектации, хотя на самом деле при использовании обычных батареек формата АА (большинство фотоаппаратов использует именно их) Mavica вряд ли смогла бы проработать больше 10 минут. В-третьих, скорость доступа к данным оставляла желать лучшего. В-четвертых, дискеты сами по себе недостаточно надежный хранитель информации, ну а если в процессе записи кадра камеру нечаянно встряхнуть... Но что по-н'астоящему «убило» эту серию, так это стремительно возросшее разрешение ПЗС-мат-риц, повлекшее за собой многократное увеличение размера файлов. В подобных условиях пользователю приходилось носить с собой не одну коробку дискет, что устраивало далеко не всех. А с падением цен на флэш-память камеры Mavica потеряли последнее преимущество — многократную дешевизну каждого мегабайта памяти. Камеры этой серии производятся до сих пор, но последние модели оснащены также отсеком для Memory Stick. Поэтому дисковод в них играет роль своеобразного переходника или же носителя «на самый крайний случай».

    Рис. 4.8. Камера Mavica

    Развитием серии Mavica было появление моделей серии MVC-CD — в качестве носителя в них используются 3,5-дюймовые CD-R- и CD-RW-диски (емкостью 156 Мбайт). Естественно, что все конструктивные недостатки Mavica перекочевали и в эту камеру, причем энергопотребление и чувствительность к вибрации возросли.

    В попытке реанимировать «дискетную» технологию фирма Panasonic представила камеру PV-SD4090, использовавшую в качестве носителей дискеты SuperDisk емкостью 120 Мбайт. Разрешение у этой камеры было 1280x960, она оснащалась трехкратным вариообъективом, помимо SuperDisk поддерживались и обычные дискеты. Основная проблема состояла в том, что компьютер должен тоже был оборудоваться дисководом SuperDisk, а такие встречаются нечасто. Кроме того, цена модели была относительно высокой. Развитием серии стала модель PV-SD5000 с разрешением 2048x1536 и трехкратным вариообъективом. Главными недостатками обеих камер были большие габариты и вес, а также высокое энергопотребление.
    Нельзя не упомянуть фотоаппарат Agfa ePhoto CL30 Click!. Дискета Click! является уменьшенным вариантом популярной 100-мегабайтной дискеты Iomega Zip. Несмотря на невысокую емкость (40 Мбайт), миниатюрные габариты дисковода Click! позволили уместить его внутри PCMCIA-карты II типа. Разумеется, вскоре появилась камера, оборудованная данным дисководом. За основу была взята модель Agfa CL30 (1152x864), к названию которой добавилось обозначение нового носителя — Click!. Новая камера была лишена главных недостатков, характерных для этого класса фотоаппаратов, — больших габаритов и массы. Но за все приходится платить — по отзывам экспертов, дисководы Click! отличаются самым низким уровнем надежности по сравнению с другими аналогичными устройствами.

    Компаниям» Olympus, Sanyo и Hitachi-Maxwell был разработан новый стандарт магнитооптического дисковода — iD-Photo, который отличался малыми габаритами (59x56x4,8 мм), высокой скоростью доступа (от 10 до 50 Мбайт/с) и большой емкостью — 730 Мбайт.

    Рис. 4.10. Диск iD-Photo и камера Sanyo IDC-1000Z

    На базе этого устройства одна из компаний-разработчиков, Sanyo, спроектировала цифровую фотокамеру IDC-1000Z. Ее оптическая подсистема состоит из трехкратного вариообъектива, разрешение поначалу не впечатляет — всего лишь 1360x1024. Однако преимущество данной модели не в разрешении, в режиме непрерывной съемки камера позволяет фотографировать со скоростью от 7,5 кадров в секунду (1 ЗбОх 1024) до 30 кадров в секунду (640x480). Количество кадров, сохраняемых на диске, варьируется от 1000 (1360x1024) до 6000 (640x480). В режиме видеосъемки пользователь может выбрать от наиболее качественного (640x480; 30 кадров в секунду; клипы по 8 минут) до наиболее экономного (160x120; 15 кадров в секунду; клипы по 120 минут) форматов. Если добавить к этому наличие микрофона и громкоговорителя, а также порты USB и FireWire, то налицо идеальный вариант «репортерской» камеры — с большими объемами памяти и возможностью продолжительной непрерывной видеосъемки. Габариты камеры 93x88x139 мм, вес 620 г.

    Устройства, использующие жесткие диски

    Гораздо раньше, чем дискеты, в качестве долговременных носителей в цифровых камерах стали использоваться жесткие диски («винчестеры»). Разумеется, это были не те монстры форм-фактором 3,5 дюйма, которые используются в персональных компьютерах. В профессиональных фотоаппаратах применялись жесткие диски для PCMCIA-слотов портативных компьютеров. Они выпускались в форм-факторе PCMCIA тип III (толщина 10,5 мм), обеспечивали высокую емкость и скорость доступа, надежность хранения и сравнительно небольшое энергопотребление. Однако, как и в случае с Sony Mavica, габариты решили все — то, что годилось для большого профессионального фотоаппарата, было неприменимо для компактной бытовой камеры.

    Тем временем электронные устройства все миниатюризнрова-лись, стандарты на модули памяти развивались, и появился CompactFlash тип II. От предыдущего он отличался большей толщиной — 5 мм. Компания IBM, имевшая большие разработки
    в области жестких дисков, уменьшила до предела механику, увеличила плотность записи и уменьшила энергопотребление своих устройств. В результате появилась возможность уместить в габариты CompactFlash тип II жесткий диск емкостью 340 Мбайт. Естественно, что по сравнению с флэш-памятью потребляемая им мощность выше, да и надежность механического устройства всегда ниже, чем надежность устройства чисто электронного. Но в целом характеристики Microdrive (так называется новое устройство), особенно скорость доступа и стоимость за мегабайт, позволяют уверенно конкурировать с модулями флэш-памяти. А появившиеся в последнее время модели Microdrive емкостью 512 Мбайт и 1 Гбайт обладают лучшим соотношением «цена/ емкость».

     

    4.10.gif

    Изображение: 

    4.8.gif

    Изображение: 

    6. Глава 5. Дополнительные устройства

     

    Глава 5. Дополнительные устройства

     

    1. Дополнительные устройства

     

    Дополнительные устройства

    В предшествующих разделах были рассмотрены три основные части фотоаппарата: оптика, системы регистрации и хранения изображения. Разумеется, что электронно-механическая «начинка» камеры содержит и другие детали, назначение большинства из них понятно и интересно только для узких специалистов. Но есть ряд устройств, которые.выполняют понятные для обычного пользователя задачи. Среди них можно выделить систему питания, лампу-вспышку, жидкокристаллический дисплей и интерфейсы подключения.

     

    2. Система питания

     

    Система питания

    Поскольку, в отличие от пленочных фотоаппаратов, функционирование цифровых камер невозможно без электрического тока, надежность системы питания является ее главной характеристикой. От используемых элементов питания (батарей либо аккумуляторов) требуется высокая энергоемкость, в то же время эти элементы должны быть компактными и легкими.

    В настоящее время обозначились две основные тенденции, практикуемые производителями камер. В первом варианте, наиболее распространенном, питание камеры рассчитано на 2-4 элемента формата АА (так называемые «пальчиковые батарейки»). Такой подход обеспечивает общедоступность используемых элементов питания, одновременно вынуждая пользователя тратить деньги не только на расходные материалы для принтера (если фотографии печатаются), но и на батареи. Кроме того, новые фотоаппараты потребляют энергии в несколько раз больше, чем старые модели.

    Рис. 5.1. Питание от стандартных элементов АА

    Рис. 5.2. Питание от специальных аккумуляторов

    Другой вариант подразумевает комплектацию камеры аккумулятором, как правило, совместимым с используемыми в портативной бытовой технике литиево-ионными элементами питания. Подобного рода аккумуляторы можно найти в CD-плейерах, видеокамерах и других устройствах. При этом камера оснащается также блоком питания от обычной электросети (если заряд аккумулятора производится внутри фотоаппарата), либо зарядным устройством (это предпочтительнее, так как при этом нет опасности повреждения камеры в случае всплеска напряжения в электросети). Минус такого варианта в сложности поиска сменных элементов питания и их высокой цене.

    С развитием аккумуляторной техники появились энергоемкие элементы в формате АА (более 1000 мА/час). Переход с никель-кадмиевой на никель-металл-гидридную технологию позволил значительно уменьшить так называемый «эффект памяти» (частые разряды-заряды малой емкости приводили к тому, что аккумулятор невозможно было зарядить на полную емкость). Кроме того, значительно снизилась стоимость элементов. А в случае когда аккумуляторы разряжены, можно использовать батарейки. Все эти факторы позволяют считать, что ориентация большинства производителей на формат АА оказалась верной.

    Стоит ли подключать фотоаппарат к электросети при стационарной работе? Вопрос этот очень важен, так как, в отличие от портативных компьютеров, цифровые камеры не оборудованы фильтрами от скачков напряжения в сети. Поэтому для безопасной эксплуатации необходимо использование качественного сетевого фильтра либо источника бесперебойного питания.

     

    5.1.gif

    Изображение: 

    5.2.gif

    Изображение: 

    3. Лампа-вспышка

     

    Лампа-вспышка

    Порой условия съемки таковы, что оптическая система не в состоянии обеспечить приемлемую экспозицию (с разумным значением выдержки), а чувствительности ПЗС-матрицы не хватает. В таких случаях используется лампа-вспышка (в англоязычной терминологии flash — не путать с памятью аналогичного названия), которой оборудованы практически все современные цифровые фотокамеры. Данное устройство согласовано с аппаратурой экспозамера камеры и обеспечивает импульс света в момент срабатывания затвора камеры. Основная из характеристик встроенной вспышки — ведущее число (guide number), измеряемое в футах либо метрах. Число это приводится для некоторой чувствительности (как правило, ISO 100) и вычисляется умножением диафрагмы на дальность действия. Таким образом, ведущее число определяет дистанцию импульса при разных значениях диафрагменного числа. Изменение чувствительности также влияет на «дальнобойность» вспышки. Среди остальных параметров стоит выделить интервал заряда вспышки.

    Из режимов работы данного устройства чаще всего встречаются четыре — автоматический, принудительное срабатывание (используется, если автоматика камеры по каким-то причинам не включает вспышку, а она необходима), выключено (когда вспышка неприменима), а также подавление «эффекта красных глаз», о котором будет рассказано далее. При большой выдержке вспышка может быть синхронизирована «по первой» либо «по второй шторке». Этот термин обозначает, что вспышка выдает импульс в момент открытия либо закрытия затвора, в зависимости от выбора движущиеся объекты будут иметь разный вид на фотографии.

    Следует помнить, что использование вспышки приводит к определенной потере глубины кадра, изображение становится более плоским, теряются полутона. Поэтому автоматика камеры должна минимизировать время импульса вспышки и добиваться качественного кадра тщательным подсчетом экспозиции. Автоматика вспышек последнего поколения учитывает не только экспозицию, но также и дистанцию съемки. Если данная функция отсутствует, то при слабой освещенности близкорасположенного объекта есть риск получить «засвеченный» кадр.

    Помимо встроенных, существуют также внешние вспышки. Как правило, эти устройства применяются при недостаточной мощности вспышки камеры, а также при необходимости освещения объекта съемки «не в лицо» (то есть сбоку, сверху, отраженным и рассеянным светом и т. д.). В качестве источников питания используются элементы АА — как батареи, так и аккумуляторы.

    Рис. 5.3. Внешние вспышки: а — подключение с помощью кабельного гнезда, б — подключение с помощью «башмака»

    Для освещения объекта съемки отраженным светом используется поворачивающаяся головка, при этом она, как правило, направляется в потолок под определенным углом. Для рассеянного света применяется зонт из светоотражающего материала, при этом вспышка направлена в противоположную от объекта съемки сторону — в центр зонта.

    Самый простой метод использования внешней вспышки — посредством световой ловушки. Данное устройство срабатывает от светового импульса фотоаппарата и включает присоединенную к ловушке вспышку. Минусы такого подхода очевидны, при малой выдержке данная схема неэффективна, а также сохраняется лицевая засветка объекта съемки вспышкой фотоаппарата.

    Гораздо больше возможностей предоставляют различные интерфейсы подключения вспышки к фотоаппарату. При этом автоматика камеры синхронизует срабатывание затвора с отправкой управляющего сигнала на вспышку. Существует два основных типа разъемов — гнездо подключения кабеля и так называемый «башмак» (hot shoe). Второй тип подразумевает крепление вспышки непосредственно на камере. Оба эти интерфейса, в свою очередь, подразделяются на одноконтактные и многоконтактные.
    Одноконтактные гнездо подключения кабеля (синхроконтакт) и «башмак» являются наиболее стандартизованными.

    Чаще всего на любительской цифровой технике устанавливается синхроконтакт, одноконтактный «башмак» встречается реже.

    Многоконтактные разъемы, как кабельные гнезда, так и «башмаки», разрабатывались различными фирмами и поэтому несовместимы между собой (форма разъема и количество контактов также зависит от производителя). Многоконтактным (или как еще его называют TTL) «башмаком» оснащены все профессиональные камеры.

    Среди любительских моделей считанные экземпляры оборудованы ТТL-«6ашмаком» - как правило, полупрофессиональные фотоаппараты.

    В то же время размеры камер не всегда позволяют разместить на их верхней панели многоконтактный «башмак». Для того чтобы максимально использовать возможности внешних вспышек эти модели оснащаются многоконтактными гнездами и подключаются к вспышкам посредством специальных кабелей.

    В зависимости от типа подключения и условий съемки вспышка может работать в ручном, автоматическом либо TTL режимах.

    В ручном режиме пользователь самостоятельно устанавливает диафрагму камеры на основании ведущего числа вспышки и дистанции съемки. При этом необходимо, чтобы камера поддерживала ручной либо приоритетный по диафрагме режим установки экспозиции (впрочем, практически все камеры с синхроконтак-том поддерживают эти режимы). Данный способ достаточно прост, вспышки этого класса дешевы, и имеется всего один недостаток — долгое время подготовки к съемке.

    В автоматическом режиме пользователь устанавливает только диафрагменное число камеры. Затем это значение диафрагмы сообщается автоматике вспышки с помощью различных органов управления (кнопки, переключатели, система меню). В момент съемки лампа вспышки начинает свечение, установленный на вспышке светочувствительный элемент определяет количество отраженного света и по достижении определенного уровня освещенности выключает лампу.

    Рис. 5.8. Автоматический режим дополнительной вспышки

    При подключении используется как синхроконтакт, так и центральный контакт многоконтактного «башмака», при этом вариант с «башмаком» таит некоторую опасность для фотоаппарата, если вспышка старого образца и не имеет защитной цепи подключения. Этот режим позволяет значительно сократить время
    подготовки к съемке, а если пользователь не изменяет значение диафрагмы камеры, то подготовка не требуется вообще.

    TTL-режим называется так, потому что при определении освещенности объекта используются пройденный через оптику камеры световой ноток и светочувствительные элементы камеры (от английского «trough the lens» —«через линзы»).

    Рис. 5.9. TTL-режим дополнительной вспышки

    В этой схеме используется многоконтактный разъем. Через этот разъем камера передает вспышке информацию об экспозиционных параметрах: диафрагме и выдержке, а также значение дистанции съемки. На основе полученных данных вспышка приближенно определяет необходимое значение светового импульса, а при использовании большой выдержки и синхронизации «по второй шторке» — необходимое время задержки включения лампы. В момент съемки светочувствительный элемент камеры определяет освещенность объекта и при достижении необходимого уровня отключает вспышку. TTL-режим полностью избавляет пользователя от необходимости настройки как камеры, так и вспышки.

    Большинство вспышек, предназначенные для эксплуатации с камерами, оборудованными вариообъективами, помимо ведущего числа характеризуются также изменяемым углом рассеивания. Для изменения угла рассеивания используется перемещение отражателя внутри вспышки с помощью сервопривода, для
    дополнительного эффекта можно поменять рисунок рассеивающего стекла. Данная функция достижима во всех режимах, но наилучшего эффекта можно добиться при использовании многоконтактного разъема и TTL-режима.

    Поскольку съемка с использованием внешней вспышки производится, как правило, в условиях плохой освещенности, некоторые модели вспышек оборудованы инфракрасным прожектором. Подсветка с помощью инфракрасного прожектора облегчает работу автофокуса камеры.

    Часто при съемке со вспышкой глаза людей (особенно светлые — голубые, серые) приобретают ярко-красный оттенок. Вызывается это отражением света от глазного дна. Для решения проблемы «красных глаз» существует два способа. В первом случае для аккомодации глаза используется предварительное его освещение либо с помощью специальной лампочки, либо посредством серии предварительных световых импульсов низкой мощности, генерируемых самой вспышкой. Минус этого подхода очевиден -человек инстинктивно жмурится, в результате в кадре глаза у него не красные, но просто закрытые. Второе решение заключается в максимальном разнесении оптических осей вспышки и объектива, при этом эффект «красных глаз» значительно уменьшается без дискомфорта для снимаемого человека.

     

    5.3.gif

    Изображение: 

    5.3b.gif

    Изображение: 

    5.8.gif

    Изображение: 

    5.9.gif

    Изображение: 

    4. Жидкокристаллические дисплеи

     

    Жидкокристаллические дисплеи

    Монохромные символьные ЖК-индикаторы встречаются и в пленочных камерах и служат в основном для показа экспозиционных параметров, а также для настройки дополнительных функций фотоаппарата. Этим же целям служат аналогичные устройства, используемые в цифровой технике. По своему устройству они более всего сходны с дисплеями электронных часов и обеспечивают качественное отображение символьных данных (букв, цифр и пиктограмм) при минимальном энергопотреблении. Размер ЖК-индикатора и количество выводимой информации зависит от сложности и класса фотоаппарата. В последнее время наметилась тенденция к отказу в любительских фотоаппаратах от символьных индикаторов, с перекладыванием части их функций на цветные ЖК-дисплеи.

    Эти устройства более сложные и дорогие, тем не менее они стали неотъемлемыми элементами камер, предназначенными для просмотра отснятых кадров. Их размер колеблется от 3,8 до 5 см по диагонали, а разрешающая способность от 65 000 до 150 000 пикселов. Функционально ЖК-дисплеи повторяют экраны портативных компьютеров и подразделяются на два типа: так называемые дисплеи с активной матрицей (active matrix), называемые также дисплеями на тонкопленочных транзисторах (TFT), и экраны двойного сканирования. Если не вдаваться в технические подробности, то экраны двойного сканирования характеризуются крайне низким качеством отображения графической информации, а из их преимуществ можно назвать лишь низкий уровень энергопотребления. Поэтому неудивительно, что ЖК-дисплеи данного типа исчезли практически из всех современных камер. Дисплеи с активной матрицей, помимо размера и количества пикселов, могут также характеризоваться эффективным углом отображения (область, в пределах которой изображение видимо без потери качества), яркостью и контрастностью. Последние параметры в обзорах обычно указываются описательными терминами, например, «экран этой камеры очень яркий» либо «контрастность матрицы обеспечивает удобный просмотр кадров даже при ярком солнце».

    Помимо просмотра изображений (и удаления неудачных фотографий), ЖК-дисплей позволяет управлять настройками фотоаппарата посредством системы меню. Для перемещения по пунктам меню и подтверждения выбора служат специальные кнопки. Это одно из основных отличий от пленочных камер — для настройки основных функций 35-мм камеры используют отдельные кнопки и их сочетания. Впрочем, последние модели полупрофессиональных цифровых фотоаппаратов также обзавелись кнопками быстрого доступа к наиболее часто используемым функциям.

    Для удобства просмотра с самого начала в цифровых фотокамерах был реализован индексный режим просмотра. В этом режиме на ЖК-дисплей выводятся в уменьшенном виде сразу несколько изображений (как правило, от 4 до 9), при этом пользователь может быстро переключиться на интересующий его кадр. В последнее время появилась также функция масштабирования кадра, когда часть изображения выводится во весь экран и с помощью кнопок управления пользователь перемещает поле обзора по всему кадру. Такой режим позволяет рассмотреть детали, незаметные при обычном просмотре. Масштабирование кадра, как правило, двух- либо трехкратное.

    ЖК-дисплей некоторых камер не вмонтирован в заднюю стенку, а крепится шарниром к верхней либо боковой стенке, позволяя вращать экран относительно оси визирования.

    При этом обеспечивается возможность съемки из сложных положений (например, поверх голов).

    С этой же целью некоторые камеры имеют поворачивающиеся друг относительно друга оптический блок (в нем смонтирован объектив) и основной блок (в нем смонтированы электроника, отсек модулей памяти, батарейный отсек и ЖК-дисплей).

    Использование ЖК-дисплея в солнечный день сильно затруднено, так как блики на поверхности экрана мешают разглядеть изображение. Однако существуют способы решения этой проблемы.

    Во-первых, существуют компании, специализирующиеся на выпуске специальных козырьков (hood). Эти козырьки надеваются на камеру таким образом, что закрывают поверхность экрана от попадания прямых солнечных лучей.

    Наиболее известны мягкие козырьки от фирмы HoodMan, фиксирующиеся с помощью ленты «велькро».

    Фирмами Sony и Epson производились камеры, использовавшие для подсветки экрана прозрачное окошко в его верхней части, наиболее известное название данной схемы — Solar Assist. Хотя при просмотре благодаря этому окошку удавалось сэкономить энергию батареек, при съемке (и использовании ЖК-дисплея в качестве видоискателя) проблему бликов Solar Assist не снимал.

    Ближе всего к решению задачи с бликами подошла Sony. Ее модель DCS-F505 не имела оптического видоискателя, соответственно, изображение на ЖК-дисплее должно было быть четким при любых условиях. Разработчики этой камеры применили гибридный (hybrid) экран, оснащенный специальным внутренним отражателем. В достаточно яркий день подсветку можно было отключить и вместо бликов в отраженном солнечном свете видеть нормальное изображение.

     

    5. Подключение к компьютеру

     

    Подключение к компьютеру

    Помимо цены и конструктивных особенностей, любительские и профессиональные камеры отличаются размерами файлов. Профессиональные фотоаппараты с самого начала использовали ПЗС-матрицы с высоким разрешением, изображение записывалось без сжатия, в форматах RAW либо TIFF. Данные обстоятельства вызвали применение памяти высокой емкости, а также высокоскоростных интерфейсов связи с компьютером — таких как SCSI и FireWire (известен также под названием IEEE-1394).

    Любительские цифровые камеры были лимитированы по цене, поэтому первоначально комплектовались ЛВС-матрицами невысокого разрешения и ограниченным объемом памяти, достаточным для хранения десятка-другого кадров в формате JPEG. Малые объемы передаваемых данных позволили использовать для коммутации последовательный интерфейс (RS-232).

    Подключение со стороны компьютера осуществлялось через стандартный девятиконтактный трапецидальный разъем, разъем камеры на ранних моделях исполнялся тоже многоштырьковым, затем его сменил трехконтактный микроджек.

    Использовалась также модификация последовательного интерфейса для инфракрасной связи — спецификация IrDA.

    Чаще всего данный интерфейс встречается на портативных компьютерах, и теоретически инфракрасный порт должен был избавить владельцев ноутбуков от необходимости носить соединительные провода. Но в основном порт IrDA устанавливался на камерах, использующих модули CompactFlash. PCMICA-nepe-ходник для этого вида памяти стоит очень недорого, поэтому необходимость инфракрасного порта представляется сомнительной.

    На раннем этапе встречались также модели с подключением через параллельный порт (оборудованные памятью высокой емкости), но по сравнению с последовательным интерфейсом скорость увеличивалась незначительно, а необходимость постоянного отключения принтера вела к частым поломкам порта компьютера. Кроме того, разъем на камере получался либо слишком большим, либо слишком хрупким.

    С появлением порта USB эксперименты с параллельным портом окончательно прекратились. Новый интерфейс обеспечивает высокую скорость обмена (до 4 Мбайт/с), позволяет подключать камеру без выключения питания, а разъем USB состоит всего из 4 контактов. Некоторые из современных моделей камер «потеряли» разъем для подключения через RS-232, так как размеры файлов современных камер в сочетании с модулями памяти высокой емкости делают практически невозможным использование последовательного порта.

    Программное обеспечение для передачи изображений в компьютер можно разделить на три основные группы. Первая группа использует так называемый TWAIN-драйвер — стандартизован-'ный набор функций передачи графической информации между сканером и программой. Приложение обработки изображений, использующее интерфейс TWAIN, предлагает пользователю на выбор несколько сканеров, установленных в системе (среди них наша камера), затем вызывается сам TWAIN-драйвер, пользователь видит уменьшенные изображения отснятых кадров и осуществляет выбор, выбранные кадры переносятся в приложение, где они обрабатываются и сохраняются. Главный недостаток такого способа в многократных передачах данных — из камеры в д-райвер, затем из драйвера в приложение и лишь потом — запись на диск, при этом используются значительные объемы ОЗУ.

    Более простое подключение обеспечивает вторая группа ПО. Утилита фотоаппарата выполняется не в виде драйвера TWAIN, с которым работают другие приложения, а в виде отдельной программы, задача которой — связь с камерой и сохранение файлов. Естественно, что такой способ лишен некоторой гибкости, характерной для двух вышеперечисленных методов, зато простота реализации обеспечивает надежную работу в большинстве случаев.

    Некоторые из производителей для подключения своих фотоаппаратов разработали довольно любопытный метод. Установка драйвера в системе создает виртуальный дисковый накопитель. После подключения камеры пользователь обращается к этому диску, это обращение перехватывает утилита считывания данных с фотоаппарата и в качестве содержимого диска отображает отснятые кадры (как правило, в виде уменьшенных изображений). Пользователь выбирает интересующие его кадры и копирует их в заранее созданный каталог на компьютере. Правда, у него нет возможности обращаться к камере из оболочек типа Norton Commander — камера является виртуальным диском и не «прописывает» себя в системе в качестве накопителя. Данный подход в полной мере был реализован в ОС Windows 98 и ее продолжении, Windows Me — речь идет о системной папке «Сканеры и камеры». По причине широкого распространения высокоскоростного порта USB производители улучшили данный способ коммутации. После подключения камеры драйвер создает логический диск, и пользователь напрямую обращается к нему, в том
    числе и с помощью оболочек типа Norton Commander. При этом он может просматривать отснятые кадры, копировать интересующие его и удалять неудачные точно так же, как и при использовании обычного жесткого диска.

    Бывают случаи, когда камера оснащена модулем памяти большой емкости (как правило, приобретенным дополнительно), а из интерфейсов имеет только последовательный. Чтобы ускорить передачу данных, используются различные переходники, описанные в предыдущем разделе. Среди них в последнее время наибольшую популярность приобретают именно адаптеры для USB, создающие виртуальный дисковый накопитель. Адаптер PCMCIA -CompactFlash при всей своей дешевизне может использоваться лишь с портативной техникой, a FlashPath по сравнению с последовательным интерфейсом дает не слишком большой прирост в скорости.

     

    6. Подключение к другой технике

     

    Подключение к другой технике

    Из других интерфейсов наиболее распространен видеовыход — разъем, обеспечивающий передачу изображения в формате композитного видеосигнала. С его помощью пользователь может просмотреть фотографии на экране телевизионной техники. Используемые кодировки: PAL и NTSC.

    На редких моделях фотоаппаратов встречался параллельный порт, он предназначался для прямого, без использования компьютера, подключения фотопринтера. Как ни странно, подключиться к компьютеру посредством этого порта было невозможно. Кроме того, широкое распространение получили фотопринтеры с гнездами для модулей SmartMedia и CompactFlash. Если и принтер, и камера поддерживали спецификацию DPOF (Digital Print Order Format), то при просмотре кадров на фотоаппарате достаточно было выделить для печати интересующие кадры, вынуть карту памяти и поместить ее в принтер, который печатал выбранные фотографии. Разумеется, компьютер в этом случае тоже не нужен, так что не удивительно, что параллельный порт для подключения фотопринтера скоро «вымер».

    Некоторые камеры оснащаются ИК-портом, но в отличие от интерфейса IrDA, данное устройство предназначено для управления камерой с помощью пульта дистанционного управления. Этот пульт, как правило, позволяет управлять фокусным расстоянием объектива и кнопкой затвора, а в режиме просмотра через видеовыход переключаться между кадрами и переходить в режимы индексного и масштабированного просмотра. Профессиональные камеры используют для подключения проводные пульты дистанционного управления.

     

    7. Глава 6. Студийные камеры

     

    Глава 6. Студийные камеры

    • Полные камеры
     

    1. Общие сведения

     

    Общие сведения

    Среднеформатные (6x4,5; 6x6; 6x7 и 6x9 см) и крупноформатные (9x12; 13x18 и 18x24 см) фотокамеры отличаются, во-первых, крайним консерватизмом конструкции, а во-вторых, очень высоким качеством изготовления. Поэтому до сих пор можно обнаружить интенсивно эксплуатируемый аппарат, сделанный в семидесятых годах. Фотографы, использующие эту технику, тоже настороженно относятся ко всем новшествам. Тем интереснее тот факт, что первыми цифровую «начинку» обрели как раз студийные камеры.

    Основными предпосылками появления цифровых технологий в студийной фотографии являются трудоемкость и дороговизна процесса постановочной съемки. Во-первых, при составлении композиции фотохудожнику приходится истратить не одну кассету для моментальной камеры Polaroid — эти снимки служат для согласования общей концепции кадра с заказчиком. Затем производится съемка на средне- или полноформатную камеру и проявка пленки, в ходе которой выясняется, что цветовые оттенки переданы неверно, угол съемки неудачный и вообще необходима повторная съемка. При этом если реквизит для фотографирования брался в аренду, требуется снова его заказывать.

    При использовании студийной цифровой камеры фотограф избавляется от тестовых съемок моментальной камерой, кроме того, нет необходимости тратиться на проявление пленки. Однако не так важна экономия на расходных материалах, как возможность пригласить в студию представителя заказчика и продемонстрировать ему на экране ПК готовый кадр. При этом в отличие от снимка, сделанного аппаратом Polaroid, цветопередача и композиция будут полностью соответствовать окончательному варианту. Если какой-то из параметров кадра не устраивает заказчика, достаточно внести необходимые изменения (переместить объекты, изменить освещение и т. д.) и произвести повторную съемку. В зависимости от типа камеры это может занять от 20 минут до нескольких секунд, разумеется, без учета пересылки изображения в компьютер.

    Вместе с тем приобретением цифровой камеры ограничиться невозможно — требуется также как минимум компьютер, сублимационный цветной принтер и прочие периферийные устройства. Все это оборудование стоит достаточно больших денег, за исключением разве что компьютеров, дешевеющих с каждым годом. Тем не менее вложенные средства с лихвой окупаются, так как заказчик всегда готов платить за срочность изготовления и высокое качество.

    Как уже было сказано во вступительной части, подавляющее большинство цифровых студийных камер представляют собой приставки к средне- и крупноформатным камерам, устанавливаемые в среднеформатной камере вместо кассеты с пленкой, а в крупноформатной вместо фотопластины. Правда, встречаются и так называемые полные камеры — законченные устройства, включающие в себя как цифровую, так и оптическую подсистемы.

     

    2. Приставки к средне- и крупноформатным камерам

     

    Приставки к средне- и крупноформатным камерам

    По принципу съемки приставки подразделяются на сканирующие и полнокадровые.

     

    3. Сканирующие приставки

     

    Сканирующие приставки

    Процесс съемки с помощью сканирующих приставок очень похож на использование планшетного сканера.

    ПЗС-линейка при помощи высокопрецизионного привода (для этого используются, как правило, низкооборотные электродвигатели с редукторами и червячная передача) перемещается в плоскости кадра, передавая строку за строкой формируемого изображения.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Время захвата (capture time) — промежуток времени, в течение которого происходит полное перемещение ПЗС-линейки сканирующей приставки либо троекратная (для каждого из светофильтров) экспозиция в матричных приставках.

    Процесс этот достаточно продолжителен и может достигать 20 минут, поэтому, в отличие от термина время экспонирования, для интервала съемки сканирующей приставкой используется понятие время захвата.

    Разумеется, экспонирование при этом тоже происходит. Для этого используется электронный затвор — устройство, рассмотренное в главе «Электронно-оптические преобразователи». Каждый раз, когда линейка останавливается в новой позиции, электронный затвор, используя определенную пользователем выдержку, производит экспонирование. Время экспонирования связано не только с освещенностью объекта, но и с чувствительностью элементов ПЗС-линейки — чем она выше, тем меньшую выдержку может отрабатывать электронный затвор. Интервал между экспонированием зависит не только от скорости перемещения ПЗС-линейки, но и от быстродействия регистра сдвига и аналого-цифрового преобразователя.

    Ограничивающим фактором является также максимальная пропускная способность интерфейса связи с устройством хранения информации. В этой роли может выступать как компьютер, так и поставляемый в комплекте с камерой специальный контроллер, к которому подключен жесткий диск, в этом случае скорость считывания данных с АЦП несколько увеличивается. Впрочем, в любом случае необходима буферная память типа RAM, и чем выше разрядность ПЗС-линейки, тем больший размер буфера желателен.

    Ранние сканирующие приставки состояли из линейки шириной в один элемент. Таким образом, для получения полноцветного изображения требовалось три прохода. При этом использовалось устройство, переключавшее три светофильтра: синий, красный и зеленый. Конструктивно данное приспособление, называемое цветовым колесом (color wheel), представляло собой диск с тремя вставками из оптического стекла, окрашенного соответствующим цветом. Это колесо размещалось, как правило, перед объективом и поворачивалось необходимым светофильтром к оптике при помощи привода, управляемого сканирующей приставкой.

    При использовании цветового колеса время захвата достигало 20 минут. Чтобы уменьшить этот интервал и упростить конструкцию камеры, производители сканирующих приставок повсеместно перешли на трехлинейные матрицы (trilinear arrays), представляющие собой линейку шириной в три элемента. Каждая из строчек была покрыта светофильтром, таким образом, полноцветное изображение получалось за один проход. Разумеется, увеличившееся в три раза количество элементов потребовало двух дополнительных АЦП, а также в три раза более емкий буфер RAM. Зато время захвата для некоторых приставок удалось уменьшить до 41 секунды. Тем не менее для съемки живых объектов такие параметры неприемлемы. Также не подходят импульсные источники света (вспышки), то есть фотограф должен использовать мощные источники постоянного света.

    Исторически сложилось так, что сканирующие приставки чаще всего применяются в крупноформатных камерах. Тому есть две причины. Во-первых, размер кадра в этой технике очень большой, поэтому стоимость полнокадровой приставки очень велика даже для аппаратуры такого класса. Во-вторых, крупноформатные фотоаппараты работают только со штатива и потому в основном используются для рекламной постановочной съемки, то есть при переходе на сканирующую приставку область применения данной техники сокращается весьма незначительно.

    Однако есть опыт применения данной технологии и в среднефор-матных камерах, как правило, в ранних моделях, для которых важно было сократить общую стоимость устройства. В современных приставках к среднеформатным камерам используются другие технологии.

    По внешнему виду сканирующие приставки к крупноформатным камерам напоминают кассету с фотопластиной.

    Рабочая зона приставки прозрачная, а за габариты стандартной кассеты выступает блок с приводом ПЗС-линейки и интерфейсная часть с разъемом для подключения довольно объемистого устройства — управляющего модуля. Управляющий модуль, как следует из его названия, координирует работу приставки, кроме того, иногда в нем находится жесткий диск высокой емкости (до 10 Гбайт), служащий для хранения отснятых кадров. Таким образом, фотоаппарат не требует абсолютно никакой доработки и в любой момент может быть использован для съемки на обычные фотопластины.

    На данное время сканирующие приставки в состоянии обеспечить кадр с максимальным разрешением за приемлемую цену. Распространенность аксессуаров для крупноформатных камер позволяет вести съемку практически любой сложности. Развитие этого направления возможно за счет увеличения разрешения ПЗС-линеек и скорости сканирования, особых технологических прорывов на этом направлении не предвидится.

     

    4. Полнокадровые приставки

     

    Полнокадровые приставки

    Полнокадровые приставки для регистрации изображения используют не линейку, а матрицу ПЗС, поэтому они способны зафиксировать кадр целиком.

    Однако, как уже упоминалось ранее, элементы ПЗС-матрицы не могут передать цветовую составляющую, поэтому в полевых камерах используется схема с интерполяцией цвета. Подобное решение иногда можно обнаружить и в студийных камерах, правда, с некоторыми доработками. Кроме того, используются и другие подходы.

    Приставки со сменными светофильтрами

    Наряду со сканирующими устройствами большой популярностью для съемки неподвижных объектов пользуются приставки со сменными светофильтрами. В роли последних используется цветовое колесо, при этом осуществляется троекратное экспонирование (мулътиэкспозиция) с зеленым, синим и красным светофильтром.

    Получив значение каждого из основных цветов в данной точке, можно рассчитать точное значение цветового оттенка. Поскольку время при такой схеме съемки расходуется не только на экспонирование каждым из светофильтров, но и на их смену, понятие времени захвата присутствует и для такого типа устройств, при этом полнокадровые приставки «укладываются» в интервал от 5 до 40 секунд максимум, в зависимости от модели. Впрочем, для съемки живых объектов этого тоже недостаточно. Однако для каждой экспозиции можно задействовать импульсный источник света (вспышку), таким образом, фотограф избавляется от необходимости использовать мощное осветительное оборудование.

    В отличие от сканирующих устройств, мультиэкспозиционные приставки чаще выпускаются для среднеформатных камер. Размеры наиболее распространенных ПЗС-матриц пока что не достигли значений, пригодных для применения в крупноформатной технике. В некоторых случаях размер ЭОП даже меньше размера среднеформатного кадра, поэтому для определения истинного фокусного расстояния используется специальный увеличивающий коэффициент. Более подробно он будет рассмотрен в главе, посвященной профессиональным полевым камерам.

    По внешнему виду полнокадровые приставки похожи на увеличенную в размерах кассету с пленкой, используемую в средне-форматных камерах. Приставка крепится к задней стенке камеры, и ПЗС-матрица располагается там, где в обычных условиях находится кадр пленки. Цветовое колесо может размещаться как перед объективом, так и за ним, в корпусе самой приставки.

    Одним из наиболее перспективных путей является замена цветового колеса светофильтрами на основе жидкокристаллических элементов (liquid crystal tunable filter, LCTF). Принцип работы данных устройств основан на взаимной интерференции световых волн в слоях жидкокристаллических элементов, в результате которой включенный фильтр пропускает лучи только определенной длины волн (то есть одного цвета). Используя элементы с разной пропускающей способностью в многослойной структуре, управляемой электрическими сигналами, можно добиться разделения светового потока на три основных цветовых диапазона: синий, зеленый и красный. Данная схема отличается простотой и надежностью, так как отсутствуют механические компоненты. Скорость переключения ЖК-светофильтра также очень высокая — 50 миллисекунд. Несмотря на такие впечатляющие характеристики, для съемки с импульсными источниками света (при однократном световом выплеске) эта схема малопригодна. Интенсивность свечения вспышки непостоянна, поэтому экспозиции разных цветовых каналов не будут совпадать. Кроме того, слабым звеном является время считывания информации с ПЗС-матрицы. При доведении данного параметра до характеристик, сходных со скоростью переключения ЖК-светофильтра, муль-тиэкспозиционные приставки можно будет использовать для съемки живых объектов при постоянном освещении.

    Приставки с интерполяцией цвета

    Некоторые из приставок к студийным камерам оснащаются ПЗС-матрицами с чередованием элементов, каждый из которых снабжен своим светофильтром. Это позволяет получать изображение за одно экспонирование и производить съемку живых объектов. Данная схема использует интерполяцию (восстановление) цвета и довольно подробно рассмотрена в главе . Тем не менее в студийных камерах имеется определенная специфика.

    Первые камеры имели не мозаичную, а полосчатую схему окраски элементов, то есть чередовались столбцы зеленого, синего и красного цвета. Это значительно упрощало обсчет полноцветного изображения, однако наблюдались сильные искажения вертикальных линий в кадре.

    Поэтому довольно скоро большое распространение получила схема с мозаичным расположением элементов. Как и в полевых камерах, на два зеленых элемента приходилось по одному синему и красному. Расчет полноцветного изображения производился на компьютере, поэтому отличался более тщательной проработкой деталей, чем в полевых камерах.

    Другим способом избежать такого неприятного явления, как муар, является нерегулярное, псевдослучайное расположение элементов матрицы. Разумеется, что для корректного расчета цвета программное обеспечение камеры хранит информацию о размещении каждого элемента. Данное решение требует не только больших вычислительных мощностей, но и значительных объемов как оперативной, так и постоянной памяти.

    Как и мультиэкспозиционные приставки, устройства с интерполяцией цвета применяются совместно со среднеформатными камерами. По способу крепления к камере эти два типа аналогичны. Что касается сравнительных габаритов, то основной отличительной деталью моделей со сменными светофильтрами является цветовое колесо (кроме моделей с ЖК-светофильтра-ми), значительно увеличивающее размеры либо всей системы в сборе, либо самой приставки.

    Приставки со смещением матрицы

    Схема с интерполяцией цвета получила развитие в многофункциональных (multipurpose) приставках, использующих для съемки живых объектов одно экспонирование, а для высококачественной съемки неподвижных объектов — мультиэкепозицию. При этом во время съемки матрица несколько раз (от двух до четырех) смещается по вертикали и горизонтали на небольшое расстояние, равное шагу размещения элементов.

    В результате в каждой точке кадра определяются все три основных цвета и отпадает необходимость в интерполяции. Общее время захвата при этом удается уменьшить до нескольких секунд, хотя для фотографирования «с рук» эта система все-таки не годится. Как и приставки со сменными светофильтрами, многофункциональные устройства позволяют использовать вспышку в мультиэкспозиционном режиме.

    Для перемещения матрицы используются прецизионные пъезо-приводы, обеспечивающие микронную точность. Высокая эффективность и надежность данных устройств позволили расширить возможности некоторых приставок функцией микросканирования. При использовании данного режима осуществляется до 36 экспозиций, между которыми матрица совершает циркулирующее перемещение. Результирующий кадр имеет в три раза большее разрешение, как по вертикали, так и по горизонтали.

    Практически все приставки со смещением матрицы проектировались на базе моделей с интерполяцией цвета. Поэтому внешний вид этих устройств практически идентичен, так как пъезоприво-ды очень компактны и практически не занимают места.

    Из всех приставок только устройства со смещением матрицы обеспечивают и возможность съемки живых объектов с интерполяцией цвета, и функцию фотографирования неподвижных композиций с высоким разрешением и неинтерполированным цветом. Такая гибкость применения привела к большой популярности данной техники среди фотографов, занятых разноплановой съемкой, но не имеющих средств на приобретение двух разных устройств — для фотографирования живых и неподвижных объектов.

     

    5. Основные типы

     

    Основные типы

    В процессе развития данного направления некоторые производители предлагали на рынке законченные решения — полные камеры, сочетавшие в себе как электронную начинку, так и объектив с затвором. Большинство разработчиков при проектировании устройств использовали байонетную оптику 35-мм камер. Такое решение обусловливалось, с одной стороны, распространенностью объективов, а с другой — малыми габаритами ранних ПЗС-матриц. Использование оптики средне- и крупноформатных камер было бы излишней роскошью.

    Такие устройства пользовались довольно устойчивым спросом благодаря невысокой цене. Более того, ряд технических решений (например, схема со смещением матрицы) впервые появился именно на этих типах камер.

    Правда, с увеличением разрешения ЭОП появилась потребность применять для формирования изображения оптику «более высокого разбора». А конструкция как среднеформатных, так и крупноформатных камер идеально подходила для использования в сочетании с ними приставок. И, разумеется, любой профессиональный фотограф использует для съемки на пленку именно такую технику. В этих условиях создание полных камер теряло всякий смысл. Впрочем, в большинстве случаев разработчики этих устройств либо уходили с рынка, либо, используя многочисленные наработки, переключались на выпуск приставок.
    Однако в некоторых случаях полные камеры нельзя заменить приставками. Например, в случае использования проектировщиками схемы с разделением светового потока.

     

    6. Камеры с расщеплением света

     

    Камеры с расщеплением света

    Напомним основные принципы схемы с расщеплением света.
    Поскольку в пленочной фотографии аналогов данной схемы просто не существует, требуется разрабатывать конструкцию «с нуля». Объектив, как и в большинстве полных камер, заимствуется с 35-мм байонетных фотоаппаратов. После того как объектив сформировал изображение, с помощью специальной призмы оно делится на три части. Затем для регистрации кадра используются три ЭОП, каждый со своим светофильтром. В результате получаются три изображения (как в мультиэкспозиционных приставках). Складывая их, можно получить полноцветное изображение.

    Уже упоминались недостатки данной схемы:

    • необходимо считывать информацию не с одного, а с трех сенсоров, таким образом, требуется очень высокая скорость передачи данных;
    • при прохождении призмы-делителя световой поток ослабляется, что ограничивает доступные значения выдержки и диафрагмы;
    • сигналы со всех трех ЭОП должен быть одинаковыми, в противном случае возможны цветовые искажения.

    Для решения этих задач используется ряд технических решений.
    Высокая скорость считывания с ЭОП достигается применением буферной памяти большого объема. Кроме того, регулярно разрабатываются более совершенные интерфейсы, обеспечивающие интенсивный обмен информацией.

    Для компенсации ослабления светового потока при съемке в студии используется дополнительное осветительное оборудование.

    Самой серьезной задачей остается калибровка ПЗС-матриц. Как правило, она производится параллельно с настройкой баланса белого. Для этого используется эталон — матовый плоский объект белого цвета. Если при съемке эталона будут наблюдаться оттенки того или иного цвета, то это значит, что сигнал с соответствующего ЭОП ослаблен либо, наоборот, завышен. Впрочем, поскольку студийный фотоаппарат постоянно подключен к компьютеру, есть возможность соответствующим образом настроить программное обеспечение и компенсировать цветовой баланс.

    Основным преимуществом схемы с расщеплением света является возможность съемки живых объектов с неинтерполированным цветом. Широкому распространению этих камер мешает сложность и высокая цена данных устройств, а также отсутствие универсализма — возможности использовать одно и то же оборудование как для цифровой, так и обычной фотосъемки.

     

    7. Системы охлаждения

     

    Системы охлаждения

    Одним из путей повышения динамического диапазона ПЗС-мат-рицы является подавление теплового шума. С этой целью применяются разнообразные схемы отвода тепла от сенсора.

    В отличие от полевых камер, массогабаритные характеристики которых сильно ограничивают применение систем охлаждения, студийная фототехника позволяет использовать довольно тяжелые и объемные устройства. Кроме того, при стационарной эксплуатации энергопотребление теплообменник конструкций теоретически не лимитировано.

    Системы охлаждения делятся на пассивные и активные.

    Пассивные системы охлаждения обеспечивают исключительно отвод избыточного тепла от прибора в охлаждающую среду (атмосферу), при этом охлаждающий элемент служит только передаточным звеном между прибором и воздухом. Поэтому охлаждаемый прибор не может быть холоднее воздуха.

    Активные системы за счет потребления энергии (электрической либо химической) понижают температуру своей рабочей области ниже уровня окружающей атмосферы. Данные устройства «вырабатывают холод», при этом в воздух выделяется не только тепло, отводимое от охлаждаемого прибора, но и тепло, создаваемое самой системой охлаждения.

     

    8. Пассивные системы

     

    Пассивные системы

    Наиболее простым устройством пассивного теплообмена является радиатор (heatsink). Он представляет собой конструкцию из материала с высокой теплопроводностью, как правило, металла. При этом форма тепловыделяющей поверхности подбирается таким образом, чтобы обеспечить максимальную площадь рассеивания. Поэтому чаще всего встречаются игольчатые радиаторы, обеспечивающие при равном объеме наибольшую рабочую поверхность.

    В некоторых полевых камерах роль радиатора играет массивный металлический корпус фотоаппарата. Специальное устройство обеспечивает теплообмен матрицы и корпуса. При этом конструкция теплообменника должна исключать электрическую проводимость, так как заряд статического электричества может вывести из строя ЭОП.

    Для улучшения рассеивания тепла с поверхности радиатора используется принудительный обдув с помощью микровентилятора. Подобные системы применяются в персональных компьютерах для охлаждения процессора и называются кулерами (cooler, от слова cool — охлаждать). На основании того, что при работе вентилятора используется электроэнергия, кулеры ошибочно называют активными устройствами, хотя они не могут «вырабатывать холод» и понижать температуру ниже уровня окружающего воздуха.

    В целом пассивные системы охлаждения довольно эффективно применяются для охлаждения до 40° по Цельсию, хотя их производительность сильно зависит от температуры окружающей среды.

     

    9. Активные системы

     

    Активные системы

    В быту примером активного охладителя служит обычный холодильник. Однако его конструкция, хотя и обеспечивающая высокий КПД и хорошее охлаждение, неприемлема для цифровой фототехники, даже студийной — в первую очередь из-за размеров и веса.

    Для активного охлаждения студийной цифровой техники используются системы Пельтье. Работа этих полупроводниковых термоэлектрических модулей основана па одноименном эффекте.

    Эффект Пельтье проявляется при приложении разности потенциалов к двум проводникам, изготовленным из разных материалов. В зависимости от полярности напряжения на стыке этих проводников будет выделяться либо поглощаться тепловая энергия. Происходит это вследствие ускорения либо замедления электронов за счет внутренней контактной разности потенциалов стыка проводников.

    Наилучшего результата можно достичь при использовании комбинации полупроводников га-типа ир-типа, в которых теплопог-лощение производится за счет взаимодействия электронов и «дырок». При каскадном объединении удается добиться сильного охлаждения, но при этом наблюдается как поглощение тепла, так и выделение. Поэтому элементы системы Пельтье комбинируются таким образом, чтобы одна сторона охладителя была «горячей», а другая — «холодной».

    Для отвода избыточного тепла с «горячей» стороны используются пассивные компоненты — радиаторы, часто дополняемые вентиляторами.

    Активные системы на основе эффекта Пельтье позволяют охлаждать ЭОП студийных фотокамер до температур, близких к нулю.

    Тепловой шум матрицы снижается в несколько раз и за счет этого значительно расширяется динамический диапазон сенсора. Однако есть ограничение по нижнему пределу температуры, так как при сильном охлаждении возможна конденсация влаги из окружающей атмосферы, которая может вызвать короткое замыкание компонентов камеры.

     

    10. Наиболее известные модели

     

    Наиболее известные модели

    В отличие от фирм, производящих обычные камеры для студийной съемки и сохраняющих статус-кво десятилетиями, в области цифровой техники аналогичного назначения происходили бурные изменения. Некоторые компании, считавшиеся лидерами отрасли 5 лет назад, на сегодняшний день влились в состав других корпораций или же просто исчезли с рынка. Часто революционные новшества, примененные в новой модели, опережали свое время, и рынок не принимал новинку. Однако с прошествием времени наиболее удачные инженерные решения «приживались» и даже становились необходимым компонентом камеры.

    Для многих профессиональных фотографов определение «студийная цифровая фотокамера» ассоциируется в первую очередь с продукцией сравнительно небольшой компании Dicomed. И это не случайно, поскольку фотоаппараты этой фирмы во многом опередили свое время, заставляя других производителей форсировать свои разработки.

    Dicomed была расположена в городе Бернсвилл, штат Миннеаполис. Ее история началась в 1968 году созданием оборудования для сканирования рентгеновских снимков. В дальнейшем все разработки велись в направлении оцифровки изображения. А в 1993 году англичанину Тревору Хаворту, который был тогда президентом компании, удалось подписать эксклюзивный контракт на лицензионное производство сканирующих приставок BetterLight.

    Однако для оперативной съемки требовались сенсоры, регистрирующие кадр целиком, то есть матрицы. Но к тому моменту разрешение устройств данного типа было довольно низким. Решение пришло буквально «с небес».

    При эксплуатации разведывательных спутников, фотографирующих вражеские объекты, самым сложным этапом является передача отснятых кадров. Сначала пленка в специальных контейнерах сбрасывалась с орбиты, и имелся риск ее перехвата. Затем разработали автоматические проявочные машины, расположенные прямо на борту спутника, а полученные кадры сканировались и передавались на землю. В конце концов, решено было избавиться и от пленки, а изображение регистрировать с помощью ПЗС-матрицы. Однако для этого необходимо было разработать сенсор с меньшим энергопотреблением и более скромным тепловыделением.

    Эту задачу возложили на предприятие Loral-Fairchild — совместное детище одного из крупнейших производителей спутниковых систем (Loral) и гиганта полупроводниковой индустрии Fairchild Semiconductors. После долгих усилий был разработан целый ряд ПЗС-матриц, удовлетворявших заказчиков. Кроме того, качественно новыми стали такие показатели, как разрешение и динамический диапазон.

    Однако к концу восьмидесятых «холодная» война пошла на убыль, спутники стали летать реже, а деньги, вложенные в разработку новых ЭОП, надо было как-то возвращать. В итоге часть сенсоров появилась на рынке и довольно быстро нашла покупателей в лице компаний-разработчиков цифрового фотооборудования.

    Возникает вопрос — а что же произошло с компанией Loral-Fairchild, благодаря которой произошел столь сильный прогресс в цифровой фотографии? Некоторое время эта компания была частью аэрокосмического концерна Lockheed Martin и называлась Lockheed Martin Fairchild Systems. В 2000 году Fairchild Systems вошла в состав другого аэрокосмического концерна, В АЕ Systems. Среди современных разработок можно назвать 85-мега-пиксельный (9216x9216) сенсор.

    Ну а в 1996 году Тревор Хаворт объявил о разработке новой модели Dicomed BigShot. В этой камере планировалось использовать ПЗС-матрицу Loral-Fairchild с разрешением 4096x4096. Предполагалось оснастить камеру ЖК-светофильтром с очень малым циклом смены цвета, что позволило бы снимать живые объекты с неинтерполированным цветом.

    Однако разработчики светофильтра не уложились в необходимые сроки. Кроме того, несмотря высокую скорость работы светофильтра, не удалось избежать проблем при съемке со вспышкой — неоднородность цикла свечения давала сильные световые искажения. И уж совсем не представлялось возможным увеличить скорость считывания данных с матрицы, что окончательно ставило крест на перспективе использования BigShot для съемки живых объектов.

    В итоге на рынок были представлены не одна, а три модели: монохромный BigShot 1000, мультиэкспозиционный BigShot 3000 (с ЖК-светофильтром, но без буферной памяти и только для съемки неподвижных объектов) и BigShot 4000, самый дорогой (54 тысячи долларов) вариант с интерполяцией цвета.

    В процессе эксплуатации вскрылись крупные недочеты конструкции. Напичканная электроникой камера не имела охлаждающей системы, и тепловой шум недопустимо сужал динамический диапазон. Кроме того, высокая стоимость BigShot, обусловленная дороговизной изготовления шестнадцатимегапиксельных сенсоров, отпугивала многих потенциальных клиентов. Dicomed попытался выправить положение выпуском «облегченной» модели Little BigShot, использовавшей шестимегапиксельную матрицу Philips, однако это не спасло компанию от краха, наступившего в 1999 году.

    По сравнению с Dicomed, история компании MegaVision не столь продолжительна, она была основана в 1983 году. Однако у обеих фирм есть общее — с самого начала в качестве приоритетного направления были избраны оцифровка и обработка графических изображений. Уже в 1984 году была представлена система обработки графической информации 1024ХМ. Для того чтобы изображение можно было вводить в систему 1024ХМ напрямую, Mega Vision разработала электронную камеру. Однако по своей конструкции она разительно отличалась от современных цифровых фотоаппаратов. Фактически это была телевизионная камера, использующая для регистрации изображения видикон. Единственным отличием было относительно высокое разрешение — 1000 линий.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Видикон (Vidicon) — передающая телевизионная электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). В отличие от обычной ЭЛТ, используемой в телевизорах и мониторах, изображение, проецируемое системой линз на фоточувствительный слой видикона, вызывает изменение потенциалов на поверхности этого слоя. Затем это изменение считывается при проходе луча из электронов, формируемого схемой развертки. В настоящее время в теле- и видеокамерах видикон заменяется ПЗС-матрицами.

    В 1986 году разрешение было удвоено и составляло 2000 линий. Камера использовалась совместно с 1024ХМ, вся система называлась Tessera и была первым цифровым фотоаппаратом, применяемым для коммерческой съемки. Однако качество «картинки» было довольно посредственным, мешал узкий динамический диапазон.
    Поэтому в 1992 году была создана мультиэкспозиционная сис-. тема Т2, в которой использовалась ставшая ныне традиционной ПЗС-матрица. Разрешение сенсора CCD442A производства Loral-Fairchild составляло 2048x2048. Из других особенностей Т2 следует упомянуть разработанное в 1991 году инженерами MegaVision встроенное в корпус приставки цветовое колесо.

    В 1997 году появилась приставка S2, построенная по схеме с интерполяцией цвета. В ней использовалась та же четырехмегапик-сельная ПЗС-матрица, что и в Т2. В 1998 году для S2 был создан комплект портативной съемки BatPac, состоявший из АЦП, цифрового экспонометра, буферной памяти, слота PCMCIA и аккумулятора.

    1999 год ознаменовался появлением сразу двух моделей — S3 с интерполяцией цвета и мультиэкспозиционной Т32, базировавшихся на ПЗС-матрице производства Philips (3072x2048). В 2000 году появилась улучшенная версия S3 — S3Pro, чувствительность которой могла достигать 400 единиц ISO.

    В дальнейшем разрабатывались только модели с интерполяцией цвета. В 2001 году появилась S4, использующая шестнадцатиме-гапиксельную (4000x4000) ПЗС-матрицу Kodak, а в самом конце 2002 года — S427, сенсором которой служит одиннадцатиме-гапиксельная (4008x2672) матрица Philips.

    Еще одной легендой цифровой фотографии по праву считается американская фирма Leaf. В 1992 году ее основатель Боб Каспе представил мультиэкспозиционную приставку Digital Camera Back (DCB), оснащенную четырехмегапиксельной матрицей Loral-Fairchild. Основной «изюминкой» приставки была система охлаждения сенсора, значительно расширявшая динамический диапазон.

    Затем появилась модель DCB-II, использовавшая для охлаждения элементы Пельтье, понижавшие температуру ПЗС-матри-цы до 0° по Цельсию. Предыдущая модель не могла охлаждать сенсор ниже температуры воздуха в студии.

    В 1994 году Leaf обратила свое внимание на рынок недорогой техники, выпустив полную камеру Lumina своеобразной конструкции. В ней использовались объективы Nikon серии F, а в роли ЭОП выступала не полнокадровая матрица, а сканирующая линейка, обеспечивавшая захват изображения из 2700x3400 точек. Оптимизированная для монтажа на микроскоп модель получила наименование Micro Lumina.

    В 1995 году появилась приставка с интерполяцией цвета Catch-Light. Она оснащалась той же матрицей, как и в DCB-II, но ее разрешение составляло 1950x1950. Чтобы улучшить цветопередачу, разработчики заменили в каждой группе из четырех пикселов один из двух зеленых элементов сине-зеленым (teal), в результате увеличилась чувствительность в синей области спектра.

    В 1997 году компания Leaf вошла в состав израильского консорциума Scitex. Боб-Каспе покинул фирму, основав собственное предприятие по производству цифровой фототехники Sound Vision, впрочем, без видимого успеха.

    В 1998 году Scitex представила первую полностью израильскую разработку — мультиэкспозиционную приставку Leaf Volare, оснащенную шестимегапиксельной матрицей Philips и «визитной карточкой» Leaf — системой охлаждения сенсора с элементами Пельтье.

    В 1999 году появилась Leaf Cantare шестимегапиксельная модель с интерполяцией цвета. В отличие от CatchLight новая приставка использовала классическую Байеровскую схему. В 2000 году произошло слияние концернов Сгео и Scitex. В том же году появилась шестимегапиксельная многофункциональная модификация CantareXY. Для съемки в полевых условиях был разработан комплект On-Location, включавший в себя аккумулятор и интерфейсную карту с АЦП, выполненную в формате PCMCIA.

    Последние разработки Сгео используют достижения в области КМОП-матриц. В альянсе с бельгийской фирмой FillFactory удалось разработать шестимегапиксельный (3150x2100) сенсор, чувствительность и динамический диапазон которого являлись пригодными для студийной техники. На базе этой матрицы в 2001 году была создана приставка с интерполяцией цвета C-Most. Осенью 2002 года появилась улучшенная (с большей чувствительностью) версия Valeo 6, а также одиннадцатимегапиксель-ная (4056x2684) Valeo 11. Для просмотра кадров приставки Valeo комплектуются карманным компьютером Leaf DP-67.

    Крупнейший европейский производитель студийной техники, датская фирма Phase One, была основана в 1993 году разработчиком барабанных сканеров для полиграфической индустрии. Наряду с BetterLight небольшая скандинавская компания долгие годы является одним из лидеров рынка сканирующих приставок.

    Первая модель — сканирующая приставка для крупноформатных камер PhotoPhase FC 70 с разрешением 2500x3600 — вышла в 1994 году. Годом позднее была разработана модификация PhotoPhase vll с вдвое большим разрешением — 5000x7200. В 1996 году Phase One выпустила версию FC 70 с вдвое меньшим временем захвата, назвав ее StudioKit. Одновременно была анонсирована высокопроизводительная серия PovverPhase, предназначенная для использования со среднеформатными камерами и генерировавшая кадры размером 7000x7000 пикселов.

    На следующий год StudioKit была адаптирована для использования со среднеформатными камерами, в таком варианте ее разрешение составляло 3500x3500. В свою очередь, PowerPhase была модифицирована для эксплуатации с крупноформатной техникой и обеспечивала разрешение 6000x8400. В 1999 году появилась самая мощная сканирующая приставка Phase One — PowerPhase FX. Разрешение этой модели — 10500x12600. В 2002 году приставка была усовершенствована (в частности, увеличена глубина цвета) и получила обозначение PowerPhase FX+.

    В 1998 году Phase One на базе шестимегапикселыюй матрицы Philips создала свою первую полнокадровую приставку с интерполяцией цвета LightPhase. Для уменьшения нагрева сенсора использовался несложный прием — камера включалась только при экспонировании и «засыпала» сразу же после передачи изображения в компьютер. В 2001 году появилась модель Н20, оснащенная шестнадцатимегапиксельной матрицей Kodak.

    В 2002 году были анонсированы четыре новых приставки. Н5 представляла собой многофункциональную версию LightPhase — разрешение при трех экспозициях достигало 5300x3056. НЮ базировалась на новой одиннадцатимегапиксельной матрице Philips. Ее модификация Н101 была оптимизирована для использования со средиеформатной камерой Hasselblad HI, спроектированной специально для эксплуатации с цифровыми приставками. Флагманом должна стать Н25, оснащенная ПЗС-матрицей Kodak с разрешением 3992x5312 (при двух экспозициях разрешение кадра 5312x7784). Правда, появится она только в июне 2003 года.

    Еще одна датская компания, ColorCrisp, прославилась благодаря тому, что одной из первых оценила перспективность многофункциональных приставок. ColorCrisp A/S была основана в 1994 году одним из крупнейших датских производителей барабанных сканеров, корпорацией Scan View A/S.

    Первым изделием стала многофункциональная приставка для крупно- и среднеформатных камер Carnival 2000. В ней использовалась ПЗС-матрица (2000x2000) с чередованием «полосчатых» элементов. Неинтерполированный цвет достигался при четырех экспозициях. В 1998 году появилась модификация Carnival 2020, матрица которой имела чуть большее разрешение - 2048x2048.

    В 2000 году была анонсирована Carnival 3020, оснащенная шестимегапиксельной матрицей Philips. Кроме «живого» и мульти-экспозиционного режимов имелась функция микросканирования, при которой после 16 экспозиций разрешение достигало 6144x4096. Охлаждение осуществлялось вентилятором, плюс к этому использовалось автоматическое отключение питания. В том же году ColorCrisp перешла в состав другого крупного датского концерна, Imacon.

    В 2001 году появилась модификация Carnival 3020, FlexFrame 3020. В ней сенсор помещался в гибкую рамку для компенсации посторонних вибраций (flex — гибкий, frame — рамка). Кроме того, сервоприводы оснащались двумя пъезоэлементами вместо одного, и шаг смещения матрицы уменьшился с 12 микрон до 6. В том же году была создана FlexFrame 4040, оснащенная шестнадца-тимегапиксельной матрицей Kodak (максимальное разрешение 8192x8192). Новейшей разработкой Imacon является многофункциональная приставка Ixpress, представляющая собой модернизированную для полевой съемки версию FlexFrame 4040.

    Немецкая фирма Kontron Elektronik GmbH достаточно давно производила цифровые камеры для разнообразного оборудования. Тем не менее лишь в 1994 году она решила выйти на рынок со своей новинкой, многофункциональной полной камерой ProgRes 3012. Поскольку сенсор был низкого разрешения (512x387), приходилось использовать функцию микросканирования, благодаря этому разрешение достигало 4608x3480.

    В 1997 году была представлена новая модель — eyelike DCS, используемая как полная камера либо как приставка к крупноформатной технике. Оснащалась она четырехмегапиксельной матрицей Loral-Fairchild и при микросканировании с 36 экспозициями обеспечивала разрешение 6144x6144.

    В том же году Kontron вошла в состав концерна Jenoptik Laser, Optik, Systeme GmbH. До воссоединения Германий под этим названием концерн был известен лишь в США. Во всех остальных странах он назывался Karl Zeiss Jena. После объединения страны марка Karl Zeiss досталась западногерманской фирме, а восточногерманский филиал стал называться Jenoptik.

    В 1999 году появилась версия eyelike для среднеформатных камер — eyelike MF (Medium Format — средний формат). Она комплектовалась шестимегапиксельной матрицей Philips и при 16 экспозициях обеспечивала разрешение 6144x4096.

    В 2002 году были созданы модели eyelike Precision Мб, МП и М16 с охлаждением матриц элементами Пельтье. Характеристики модификации Мб аналогичны eyelike MF. Модель МИ оборудована одиннадцатимегапиксельным сенсором Philips, при микросканировании разрешение составляет 8000x5344. Самый высокопроизводительный вариант, M16, использует шестнадцатимегапиксельную матрицу Kodak, в режиме микросканирования получается кадр 8160x8160.

    Как известно, полевая цифровая фотография появилась благодаря многолетним исследованиям фирмы Kodak в области ПЗС-матриц. И именно разработчики Kodak создали сенсоры с наибольшим разрешением. Впрочем, Kodak производит не только сенсоры, но приставки, их использующие. В частности, на базе шестнадцатимегапиксельной матрицы КАР-16801 СЕ была создана серия DCS Pro Back. Приставки этой серии использовали интерполяцию цветов и в принципе не отличались какими-либо особенными техническими изюминками. Однако у DCS Pro Back имелась другая интересная особенность — они были оборудованы двумя слотами для модулей CompactFlash и цветным ЖК-дисплеем, позволявшим тщательно рассмотреть отснятый материал и при необходимости удалить неудачные кадры. Питание обеспечивал внешний аккумулятор.

    Таким образом, разработчикам Kodak удалось наконец совместить в одном изделии качество студийного фотоаппарата и портативность полевой камеры, создав технику нового поколения. Следом появилась DCS Pro Back Plus, которая могла также стыковаться с крупноформатными фотоаппаратами. Последней разработкой является серия DCS Pro Back 645M/645C/645H, предназначенная для эксплуатации с автофокусными среднефор-матными камерами Mamiya, Contax и Hasselblad. Правда, остался только один слот для модулей CompactFlash, зато размеры и вес заметно уменьшились по сравнению с DCS Pro Back/DCS Pro Back Plus. Более того, в габариты приставки удалось даже «втиснуть» аккумулятор, в результате в руках пользователя оказывалась самая натуральная полевая камера.

     

    11. Перспективы

     

    Перспективы

    Сложившася на текущий момент ситуация на рынке выявила несколько закономерностей.

    Во-первых, сохраняется устойчивый спрос на сканирующие приставки, обусловленный отработанной конструкцией, огромным разрешением и приемлемой ценой. Скорее всего, развитие этого класса будет исключительно экстенсивным.
    Во-вторых, полнокадровые приставки с интерполяцией цвета с подачи Kodak начинают все интенсивнее применяться для полевой съемки. Причем портативный компьютер, неотъемлемый ранее атрибут такого рода работы, все чаще оказывается «лишней деталью».

    И, наконец, в-третьих, несмотря на все возрастающую популярность КМОП-матриц среди профессиональных камер, из производителей студийной техники на такой шаг решилась лишь Сrео. Вполне возможно, что в конечном итоге студийные приставки превратятся в своеобразный «заповедник ПЗС-матриц».

     

    8. Глава 7. Профессиональные модели

     

    Глава 7. Профессиональные модели

    • Основные производители
     

    1. Общие черты

     

    Общие черты

    В данной главе будут рассматриваться профессиональные камеры — техника дорогая и менее распространенная, чем любительские модели. В то же время если проводить аналогию с автомобилями, то практически все конструктивные находки опробовались вначале на «болидах» «Формулы-1» и лишь затем применялись в массовом производстве. Так же и в случае с профессиональными камерами — после того как новые идеи «приживались» на профессиональных моделях, производители внедряли их в любительскую технику.

    В главе, посвященной оптической подсистеме, мы коснулись определения зеркальной камеры (SLR-камеры), то есть фотоаппарата, который позволяет пользователю визуально контролировать кадрирование, фокус и глубину резкости. Эти возможности предопределили интерес профессиональных фотографов к данной технике еще в конце 50-х годов, когда пленочные зеркальные камеры только-только появились.

    Развитие электроники позволило оснастить фотоаппараты данного типа разнообразными датчиками как для автоматической фокусировки, так и для расчета экспозиции. Кроме того, повсеместно стали использоваться микропроцессоры, вычисляющие оптимальный режим съемки в сложных условиях. Современные репортажные «зеркалки» обладают настолько высоким «уровнем интеллекта», что для съемки необходимо лишь вставить пленку и нажать кнопку затвора. Этим они напоминают простейшие компакт-камеры, но только этим — качество кадров, получаемых с помощью SLR-камеры, несравненно выше. Неудивительно, что когда встал вопрос о создании полевых цифровых фотоаппаратов, техники дорогой и требующей высококлассной оптики, «умной» электроники и надежной механики, в качестве прототипов были избраны именно зеркальные аппараты.

    Рис. 7.1. Основные компоненты зеркальной камеры

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Пентапризма — пятиугольная (от латинского penta — пять) в сечении призма, преломляющая отраженное от зеркала фотоаппарата изображение таким образом, что ось видоискателя параллельна оси объектива. Впервые это оптическое устройство появилось в фотоаппаратах фирмы Asahi Optical. Большая популярность камер, оснащенных пентапризмой, привела к переименованию фотографического оборудования компании в Pentax.

    Несмотря на относительную простоту схемы с полупрозрачной призмой, делящей световой поток на две части (по направлению в видоискатель и на ЭОП), широкого распространения она не получила. Исторически раньше появилась система с «прыгающим» зеркалом, и в многочисленных поколениях камер она была
    доведена до совершенства. При этом, несмотря на большую механическую сложность и громоздкость всего узла, уборка зеркала в момент съемки исключает ослабление светового потока, падающего на ЭОП.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Байонет — крепежный узел, позволяющий быстро и без усилий (от французского baionnette — штык) подсоединить объектив к фотоаппарату. Представляет собой кольцо с пазами на корпусе камеры и кольцо с соответствующими выступами на оптике. В отличие от резьбового соединения, требующего относительно большого количества оборотов для уверенного крепления, байонет достаточно повернуть на небольшой угол для надежной фиксации. Для защиты от случайной расстыковки камера, как правило, снабжена защелкой. Подпружиненные штырьки, расположенные на объективе, упираются в ответные контакты фотоаппарата и служат для обмена данными между ними.

    Именно наличие байонетного разъема для сменной оптики является отличительной чертой профессиональных цифровых фотоаппаратов, обладающих широким ассортиментом объективов для разнообразной работы — от макросъемки до длиннофокусного фотографирования. При этом пользователь со стажем может использовать весь свой оптический арсенал пленочной техники, разумеется, если он совместим с приобретаемой цифровой камерой.

    Совместимость определяется, как уже было сказано, базовой моделью. Несмотря на то что многие производители «зеркалок» анонсировали свои разработки в области профессиональной цифровой фототехники, на данный момент основой для камер такого класса чаще всего служат фотоаппараты Canon и Nikon.

    При выборе профессиональной камеры следует помнить о том, что в большинстве случаев размер кадра 35-мм пленки больше размера матрицы ЭОП. Это приводит к тому, что часть изображения, формируемая объективом, оказывается в буквальном смысле слова «за кадром».

    Это приводит к сдвигу характеристик объектива в «длиннофокусную» область. Поэтому при выборе оптики следует учитывать коэффициент увеличения фокусного расстояния — как правило, он составляет около 1,5. Например, при установке вариообъектива 28-70 мм его рабочий диапазон составит 42-105 мм.

    У этого явления есть как положительные, так и отрицательные стороны. Среди минусов — сложность работ, требующих большого угла охвата и, соответственно, короткофокусных объективов.

    Поскольку оптика с фокусным расстоянием 18 мм и менее стоит очень дорого, широкоугольную (не больше 27 мм) съемку профессиональной камерой нельзя назвать дешевым удовольствием.

    С другой стороны, телеобъективы стоят тоже очень дорого, кроме того, чем «длиннее» фокус, тем меньше относительное отверстие. В то же время недорогой 200-мм объектив с f/4,5 в нашем случае превращается в 300-мм. Кроме того, у 300-мм объектива диафрагма, как правило, — f/5,6, в нашем же случае она остается неизменной — f/4,5.

    Следует также помнить, что любой объектив в той или иной степени страдает от кривизны поля, эффект от которой выражен размытостью снимка по краям. При использовании ЭОП с площадью меньшей, чем у кадра 35-мм пленки, наиболее искаженная часть формируемого объективом изображения не попадет на сенсор.
    В общем, если учесть общую стоимость оборудования данного класса, расходы па хороший объектив нельзя назвать чрезмерными, кроме того, время жизни этого устройства при правильной эксплуатации достаточно долгое.

    В ранних моделях для перевоплощения пленочной «зеркалки» в цифровую камеру достаточно было лишь удалить заднюю стенку базового фотоаппарата и установить дополнительный отсек с ЭОП и блоком хранения информации. При разработке современных образцов проводятся довольно глубокие изменения в конструкции фотоаппарата, поэтому происходит не столько переделка готового изделия, сколько создание новой модели. Разумеется, сохраняется байонет базовой камеры, видоискатель и основные управляющие органы. При этом появляются кнопки, используемые «цифровой» частью камеры, — такие как баланс белого и чувствительность по ISO. Кроме них камера, как правило, снабжается ЖК-дисплеем, интерфейсами ввода-вывода и отсеком для сменных модулей памяти. Все современные пленочные «зеркалки» насыщены электроникой и поэтому имеют батарейный отсек, тем не менее добавляемое оборудование требует дополнительного питания. Вот, в очень общих чертах, процесс создания цифровой «байонетной» камеры.

     

    7.1.gif

    Изображение: 

    2. Kodak

     

    Kodak

    Любой профессиональный фотограф при упоминании о «зеркал-ках» от Kodak лишь недоуменно пожмет плечами.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Kodak — торговая марка пленки и фотоаппаратов компании Eastman Kodak. Широкую известность приобрела в связи с распространением сети пунктов проявки и печати, известных под названием «ми-нилаб». Разработала ряд стандартов на фото- и кинопленку.

    В общем-то, он будет прав — в «Большую Пятерку Производителей Фотоаппаратов», состоящую из Nikon, Canon, Minolta, Olympus и Pentax (продукция Asahi Optical), фирма Kodak никогда не входила. Однако она одной из первой стала разрабатывать устройства для электронной регистрации изображения -ПЗС-матрицы. А в качестве базовых аппаратов было решено использовать камеры извечно конкурирующих между собой Canon и Nikon.

    Первая полевая цифровая камера Kodak называлась DCS-100 (Digital Camera System) и была создана в далеком 1991 году на базе Nikon F3, одной из лучших профессиональных моделей того времени. При разрешении 1280x1024 количество зеленых элементов составляло 75 %, красных и синих, расположенных вертикальными полосками — по 12,5 %. Благодаря этому удалось добиться высокой чувствительности (ISO 800), однако при этом возникли проблемы с расчетом цвета вертикальных линий объектов. Размеры сенсора были 20,5x16,4 мм, поэтому коэффициент фокусного расстояния составлял 1,8. Для сохранения кадров использовалось громоздкое устройство DSU (Digital Storage Unit), весившее 5 кг, связанное кабелем с камерой и имевшее емкость 200 Мбайт. Для просмотра отснятых кадров данный агрегат снабжался монохромным ЖК-дисплеем, правда, с относительно большой диагональю в 10 см.

    В 1992 году появилась камера DCS-200, она также базировалась на фотоаппарате Nikon — полупрофессиональной модели F801. Матрица имела большее разрешение (1524x1012) и меньшие физические габариты (14x9,3 мм), а коэффициент увеличения фокусного расстояния составил 2,5 — для широкоугольной съемки DCS-200 была, скажем так, мало приспособлена. «Раскраска» сенсора была традиционной (50 % зеленых пикселов и по 25 % синих и красных), что позволило снимать объекты любой формы, однако чувствительность могла достигать только ISO 400. Информация сохранялась на компактном жестком диске емкостью 80 Мбайт, который располагался в блоке, прикрепленном к нижней панели камеры.

    DCS-420, созданная в 1994 году, использовала такую же, как и DCS-200, матрицу, но базой для нее послужил Nikon F90. Данные хранились на сменном жестком диске формата PCMCIA тип III — аналогичные применяются в портативных компьютерах. Батарейные отсеки камеры и цифрового блока были объединены. Годом позднее появилась шестимегапиксельная DCS-460 (3020x2036) с коэффициентом фокусного расстояния 1,28.

    Поскольку по популярности фототехника Canon не уступает, а в некоторых случаях и превосходит продукцию Nikon, Kodak решила «приобщить» к цифровой технологии многочисленных энтузиастов этой фирмы. В 1994-1995 годах на базе профессиональной «зеркалки» EOS-IN были созданы три новых камеры Kodak- EOS DCS-1, EOS DCS-3 и EOS DCS-5. Разрешение EOS DCS-1 составляло 3060x2036, EOS DCS-3- 1268x1012, EOS DCS-5 — 1524x1012, коэффициент фокусного расстояния был 1,3, 1,5 и 2,6 соответственно. Отличительной особенностью модели EOS DCS-3 стала чрезвычайно высокая чувствительность — вплоть до ISO 1600. Эти камеры выпускались также с логотипом Canon.

    В 1998-1999 годах появились четыре модели, две из которых (DCS-520 и DCS-560) были основаны на Canon EOS-IN, а две другие (DCS-620 и DCS-660) изготавливались на базе новой «топ»-модели Nikon F5. При этом «двадцатки» оснащались матрицей с разрешением 1758x1152 и коэффициентом фокусного расстояния 1,5. Разрешение сенсоров «шестидесяток» составляло 3072x2048, а коэффициент фокусного расстояния — 1,3. Несмотря на мало впечатляющее разрешение, DCS-520 и 620 пользовались устойчивым спросом за счет высоких чувствительности (ISO 1600) и «скорострельности» (серия из 12 кадров со скоростью 3,5 кадра в секунду). DCS-520 и 560 с логотипом Canon именовались EOS D2000 и D3000.

    В тот же период Kodak совершила попытку «демократизации» цен. Новый стандарт пленочной фотографии, APS (Advanced Photo System), использовал уменьшенную по сравнению с 35-мм пленкой площадь кадра, 30,2x16,7 мм против 35x23,3 мм. Таким образом, подобрав в качестве базы высококлассную «зеркалку» стандарта APS, можно было использовать сенсоры меньших габаритов (и стоимости). При этом коэффициент фокусного расстояния должен был оставаться в приемлемом диапазоне.
    Наиболее подходящим для этой цели фотоаппаратом, по мнению Kodak, являлся Nikon Pronea 6i. На его базе в 1998 году были разработаны DCS-315 с разрешением 1520x1008 и DCS-330 с разрешением 2008x1504. Вследствие использования малогабаритных ПЗС-матриц коэффициент увеличения фокусного расстояния был довольно велик (2,6 у DCS-315 и 1,9 у DCS-330), поэтому «APS-направление» не получило развития.

    А вот ПЗС-матрица камеры DCS-620 в 2000 году подверглась модернизации — она стала изготавливаться по технологии BluePlus, в результате чувствительность достигала ISO 6400. Улучшенная модель именовалась DCS-620x, в 2001 году ее снова подвергли обновлению (ввели TTL-расчет баланса белого) и назвали DCS-720x.

    Примерно тот же процесс происходил и с DCS-660. В начале 2001 года появился фотоаппарат DCS-760, оснащенный сенсором BluePlus с увеличенной вдвое (ISO 400) чувствительностью и TTL-расчетом баланса белого. А в конце того же года появилась черно-белая модификация DCS-760M.

    В 2002 году Kodak анонсировала новую модель «зеркалки», DCS-14п, разрешение которой составляет 4536x3024, то есть 14 мегапикселов. Размер нового сенсора, выполненного по КМОП-тех-нологии, полностью совпадает с габаритами кадра 35-мм пленки, поэтому про коэффициент фокусного расстояния можно забыть. Чувствительность составляет ISO 640. DCS-14n представляет собой не просто «крышку с матрицей» для стандартного Nikon F5, а полностью новый корпус, разработанный инженерами Kodak на базе F80 с элементами конструкции F5. Благодаря этому новая камера выглядит не таким уродливым кирпичом, как предыдущие модели серии DCS. Обеспечивается совместимость со всей оптикой Nikon, рассчитанной на байонет F, а также со вспышками Nikon SpeedLight SB-80DX/28DX/50DX.

     

    3. Nikon

     

    Nikon

    Как уже было упомянуто, первые цифровые фотоаппараты компания Kodak разработала в сотрудничестве с Nikon.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Nikon —торговая марка фотоаппаратов, выпускаемых фирмой Nippon Kogaku. Фирма основана в 1917 году, известна также объективами, выпускаемыми под торговой маркой Nikkor. Изданный момент Nikon входит в состав концерна Mitsubishi.

    Однако в 1995 году, после появления серии Kodak EOS DCS, базировавшейся на фотоаппаратах Canon, фирма Nikon решила самостоятельно создать цифровую фотокамеру. Для этого потребовался партнер с опытом производства ПЗС-матриц, им стала корпорация Fuji.

    Несмотря на приличное разрешение (1280x1000), размер матриц Fuji не превышал 6,6x8,8 мм и использовать их в обычной «зеркалке» было просто невозможно. Поэтому Nikon, подключив весь свой научно-технический потенциал, разработала систему ROS (Reduction Optical System). Она представляла собой сочетание линз, на вход которых поступала «картинка» с объектива, рассчитанного на кадр 35-мм пленки. На выходе из системы ROS изображение уменьшалось до размера ПЗС-матрицы.

    При использовании системы оптического масштабирования (примерно так переводится с английского ROS) фокусное расстояние, указанное на объективе, полностью соответствовало реальному значению. Кроме того, благодаря высокой концентрации светового потока чувствительность достигала ISO 800-1600. Имелись и недостатки, в частности, нельзя было использовать короткофокусные объективы (те, что меньше 28 мм), а эффективная диафрагма не превышала f/6,7.

    Корпус нового фотоаппарата, хотя и имел в своей основе модель Nikon F4, из-за дополнительной оптики ROS сильно вырос «в глубину» и представлял собой практически новую конструкцию. Всего в 1995-96 годах было выпущено четыре модификации - Nikon E2/E2s и E2N/E2Ns (Fujifilm DS-505/DS-515 и DS-505A/DS-515A). Между собой они отличались объемом буферной памяти и максимальной чувствительностью (ISO 3200 у последних моделей). В 1998 году появились модернизированные версии E3/E3s (Fujifilm DS-560/DS-565), в которых эффективная диафрагма достигала f/4,8. Впрочем, данная схема оказалась тупиковой и дальнейшего применения не имела.

    В итоге в 1999 году появился Nikon D1, базой для которого послужил Nikon F100 (аппарат, кстати, «ниже рангом», чем F5). ПЗС-матрица с разрешением 2000x1312 обладала чувствительностью до ISO 1600, а ее довольно крупные (23,7x15,6 мм) габариты обусловливали вполне приемлемый коэффициент фокусного расстояния 1,5. Уступая серии Kodak DCS по основным характеристикам, D1 превосходил ее по доступности, так как стоил дешевле. Имелась и техническая «изюминка» — высокая (до 4,5 кадров в секунду) «скорострельность».

    В 2001 году были выпущены модернизированные версии этой камеры. D1X оснащалась матрицей из 4028x1324 точек, а соотношение вертикального и горизонтального разрешений было нестандартным — 3x1. Однако физический размер матрицы не изменился и коэффициент фокусного расстояния остался прежним — 1,5. Дело в том, что пикселы были прямоугольной формы и в два раза уже, а поскольку количество строк ЭОП не увеличилось, интервал считывания кадра допускал съемку со скоростью 3 кадра в секунду. Но вследствие прямоугольной формы элементов матрицы изображение оказывалось сильно растянутым по горизонтали, из-за чего после интерполяции по вертикали разрешение составляло 3008x1960. D1H отличалась от предшественницы лишь повышенной (до 5 кадров в секунду) «скорострельностью».

    В начале 2002 года появилась D100, основанная на недорогой «зеркалке» F80. В ней использовалась ПЗС-матрица SONY с разрешением 3008x2000, коэффициент фокусного расстояния которой составил 1,5, а чувствительность достигала ISO 1600. Благодаря низкой цене базовой модели и традиционно дешевой матрице удалось добиться довольно «демократической» цены.

    Рис. 7.7. Nikon D1H (разрешение 2000X1312, коэффициент фокусного расстояния 1,5)

    Кроме того, Nikon анонсировала новую серию объективов DX Nikkor. Они формируют изображение уменьшенной площади, оптимизированное для цифровых «зеркалок», коэффициент фокусного расстояния которых 1,5 и выше. При этом широкоугольный объектив DX 18-35 мм легче и компактнее обычного, а самое главное — стоит дешевле.

     

    7.7.gif

    Изображение: 

    4. Fuji

     

    Fuji

    После Nikon к разработке цифровой камеры приступила и Fuji.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Fuji — как и у компании Kodak, наиболее известна пленка Fuji-Film. Помимо этого широкое распространение получили объективы Fujinon и среднеформатные фотоаппараты.

    В качестве базовой модели была избрана недорогая камера Nikon F60. ПЗС-матрица Fuji, выполненная по технологии SuperCCD, согласно рекламным проспектам обеспечивала «шестимегапиксельное качество», хотя реальное разрешение составляло 2304x1536. Коэффициент фокусного расстояния FinePix SI (так называлась новая камера) составлял 1,5, а максимальная чувствительность — ISO 1600. Камера была совместима с оптикой Nikkor, за исключением серий AF-D, AF-G и AF-S.

    Зато эти объективы «понимала» появившаяся в начале 2002 года Fuji FinePix S2, так как ее основой был Nikon F80. За исключением разрешения (реально 3024x2016 при декларируемом «две-надцатимегапиксельном качестве» SuperCCD), все остальные характеристики остались прежними.

     

    5. Canon

     

    Canon

    «Зеркалки» Kodak EOS DCS пользовались большим спросом. Поэтому, следуя примеру Nikon, в 2000 году инженеры Canon решили создать цифровой аппарат самостоятельно. Название новой модели, EOS D30, не зря содержало ссылку на знаменитую серию — она разрабатывалась на базе популярной полупрофессиональной камеры EOS-50E.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Canon — компания основана в 1933 году. Помимо фототехники выпускает широкий ассортимент копировальной техники, принтеров и прочего оборудования.

    Отличительной особенностью нового аппарата было использование в качестве ЭОП КМОП-матрпцы. Обычно у таких сенсоров слабая чувствительность и высокий уровень электронного шума, но за счет относительно большого физического размера (15,1x22,7 мм) и технологии «активных пикселов» Canon удалось значительно уменьшить уровень электронного шума и даже усилить сигнал при увеличении чувствительности вплоть до ISO 1600. При разрешении 2160x1440 коэффициент фокусного расстояния составлял 1,6.

    Однако для профессиональных пользователей требовалась камера с более высокими характеристиками. Ею стала EOS-ID, разработанная в 2001 году на базе «топ»-модели EOS-IV. В отличие от D30 новый фотоаппарат был оснащен не КМОП-сспсо-ром, а ПЗС-матрицей с разрешением 2496x1662 и коэффициентом фокусного расстояния 1,3. Максимальная чувствительность составляла ISO 3200, минимальная выдержка — 1/16 000 секунды, а «скорострельность» достигала 8 кадров в секунду.

    EOS D30 получила развитие в начале 2002 года — это модель D60. Ее сенсор тоже был выполнен по КМОП-технологии и имел такие же габариты, но разрешение было вдвое выше (3072x2048), а вот чувствительность несколько ослабла (ISO 1000).

    Рис. 7.8. Canon EOS D60 (разрешение 3072Г2048, коэффициент фокусного
    расстояния 1,6)

    В конце того же года была модернизирована EOS-ID. Новая камера, EOS-lDs, оборудовалась не ПЗС-матрицей, аодиннадцати-мегапиксельным (4064x2704) КМОП-сенсором. При этом габариты ЭОП полностью совпадали с кадром 35-мм пленки, благодаря чему коэффициентом фокусного расстояния (он был равен 1) можно было пренебречь. Правда, по прочим характеристикам EOS-1 Ds уступала предшественнице. Максимальная чувствительность составляла ISO 1250, минимальная выдержка — 1/8 000 секунды, а скорость непрерывной съемки не превышала трех кадров в секунду.

     

    7.8.gif

    Изображение: 

    6. Contax

     

    Contax

    Фотоаппараты Contax стали чем-то вроде легенды. Причиной тому имя «Carl Zeiss», красующееся на объективах этих камер.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Contax — до 1970 года эта торговая марка фотоаппаратов обозначала продукцию Carl Zeiss, точнее, ее филиала Zeiss Ikon Works. Затем, решив сосредоточить все усилия на производстве оптики, Carl Zeiss перепоручила создание фотоаппаратов Contax японской компании Yashica, при этом оставив за собой производство объективов как для камер Contax, так и для продукции Yashica. Первая совместная модель, «зеркалка» высшего класса Contax RTS, вышла на рынок в 1975 году. Изданный момент Contax и Yashica входят в состав концерна Kyocera Optics.

    Неудивительно, что для стойких почитателей данной техники был задуман настоящий подарок, имя которому — Contax N Digital.

    Базой для этой камеры послужила последняя разработка в области 35-мм техники, Contax N1. Объективы Carl Zeiss обеспечивают высочайшее качество «картинки», а шестимегапиксельная (3040x2008) матрица Philips по своим габаритам совпадает с размером кадра 35-мм пленки, что позволяет полностью раскрыть возможности оптики (коэффициент фокусного расстояния равен 1). При максимальной чувствительности ISO 1600 минимальное значение составляет ISO 25, благодаря этому при ярком освещении можно получать кадры без малейших следов теплового шума.

     

    7. Sigma

     

    Sigma

    Недорогие и надежные 35-мм «зеркалки» фирмы Sigma пользуются заслуженной популярностью.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Sigma— организованная в 1961 году, эта японская корпорация в основном специализируется на производстве объективов для камер Canon, Nikon, Minolta и Pentax. Имеет собственное производство оптического стекла SLD с минимальным уровнем рассеивания (Special Low Dispertion). Кроме того, с 1993 года фирмой выпускаются «зеркалки» собственной конструкции с байонетом Sigma, а также фотовспышки.

    Скорее всего, именно сочетание невысокой цены и хорошего качества повлияли на решение разработчиков Foveon, когда они выбрали фотоаппарат Sigma SA-9 в качестве базы для создания цифровой камеры нового поколения.

    Можно ли считать Sigma SD9 камерой будущего? Такое громкое определение не случайно. Несмотря на довольно скромное по меркам 2002 года разрешение — 2268x1512, Sigma SD9 вызвала интерес, сравнимый со вниманием к самым первым образцам цифровых камер.

    Сенсором нового фотоаппарата была трехслойная КМОП-матри-ца Foveon F7-35X3-A25B серии ХЗ, способная регистрировать полный цветовой диапазон в каждом пикселе. Как было описано в главе «Электронно-оптические преобразователи», многослойные матрицы, к которым относится Foveon ХЗ, определяют цвет в каждом из своих элементов за счет разной глубины проникновения в кремний света с разной длиной волны.

    Следует отметить, что, несмотря на все дифирамбы в адрес новой технологии, Sigma SD9 подтвердила все скептические комментарии по поводу «слоеных матриц».

    Потенциальные ямы каждого из слоев пиксела обладают крайне невысокой емкостью и быстро «переполняются». Поэтому ярко освещенные объекты кадра превращаются в серые пятна. Это усугубляется тем, что антиблюминговые средства Foveon ХЗ весьма неэффективны, и при выдержках «длиннее» 1/15 серые пятна начинают расползаться вширь.

    Еще одним неприятным сюрпризом явились хроматические аберрации, особенно сильно проявляющиеся при съемке с полностью открытой диафрагмой, когда попадающие под большим углом фотоны попадают в «чужой» слой и искажают цветопередачу кадра.

     

    8. Некоторые выводы

     

    Некоторые выводы

    Рассматривая современные профессиональные камеры, можно сделать несколько выводов.

    Прежнее деление моделей на «скорострельные» и «многомегапиксельные», как у Kodak x20/x60 и Nikon D1H/DIX, становится все менее актуальным. На данный момент деление происходит по классу базовой камеры. Например, к камерам высшего класса можно отнести Kodak DCS-760, Nikon D1X и Canon EOS1-D. Модели среднего класса, Canon EOS D30/D60, Fuji FinePix S1/S2, а также Nikon D-100, при чуть менее впечатляющих характеристиках более доступны по цене.

    Несмотря на то что новые любительские камеры продолжают «наступать на пятки» классическим «зеркалкам» по всем параметрам, скорого «обвала цен» на профессиональную технику ожидать не приходится. Точно так же вряд ли стоит надеяться на уход «зеркалок» с рынка. Тому причиной несколько обстоятельств.

    Практически для любых задач можно подобрать необходимый объектив — либо высококачественный и дорогой, либо попроще и подешевле. Опять-таки, на фоне высокой стоимости высококлассной оптики цена даже цифровой «коробки» уже не кажется «заоблачной».

    Разрешение матриц продолжает расти, а вот разрешающей способности оптики любительских камер в некоторых случаях уже не хватает. А у зеркальных камер по этому параметру определенный резерв есть даже у недорогих объективов.

    Кроме того, с определенного момента рост разрешения неизбежно будет связан с увеличением линейных размеров сенсоров. А ведь большинство ПЗС-матриц до сих пор не «доросло» до размеров кадра 35-мм пленки кадра, то есть имеется довольно значительный резерв по габаритам ЭОП. Кроме того, разработчики КМОП-матриц кровно заинтересованы в повышении спроса на сенсоры больших габаритов, ведь у КМОП-матриц с увеличением размеров растет и процент светочувствительной площади ЭОП.

    Наконец, немаловажным является эргономический фактор. Разработчики любительской техники в своем стремлении миниатюри-зировать камеры доходят порой до абсурда. Насколько удобно будет взрослому мужчине с крупными руками фотографировать аппаратом величиной с колоду карт? А вот дизайн «зеркалок» совершенствовался десятилетиями. И пользователь, подержавший ладно сидящий в руке Canon EOS, уже по-другому будет относиться к угловатому Canon PowerShot.

     

    9. Глава 8. Любительские камеры

     

    Глава 8. Любительские камеры

     

    1. Любительские камеры

     

    Любительские камеры

    Первая любительская цифровая фотокамера появилась в 1990 году. Dycam Model 1, более известная под именем Logitech FotoMan FM-1, отличалась довольно своеобразным дизайном. Вертикальная компоновка и кнопка затвора на лицевой панели не обеспечивали удобного удержания при фотографировании.

    ПЗС-матрица с разрешением 376x284 позволяла вести только черно-белую съемку. Информация записывалась не во флэш-память, а в обычное ОЗУ и при разряде батарей (два элемента АА) безвозвратно пропадала. Дисплей для просмотра кадров отсутствовал, а объектив был самым что ни на есть примитивным -с постоянным фокусным расстоянием (55 мм), свободным фокусом и максимальной диафрагмой f/4,5. Тем не менее имелись вспышка и интерфейс подключения к ПК.

    С той поры появился цвет, разрешение увеличилось на порядок, кадры стали храниться во флэш-памяти, а для их просмотра используется ЖК-дисплей. Ассортимент выпущенных моделей исчисляется сотнями, при этом неоднократно предпринимались попытки классификации любительских камер. Вначале решено было разделять камеры по категориям, учитывая их разрешение. Однако величина эта оказалась такой же быстрорастущей, как и быстродействие процессоров ПК. Затем фотоаппараты попытались распределять по классам согласно объему сервисных функций — управления экспозицией, режимом съемки, настройкам баланса белого и т. д. Впрочем, как и в пленочной фотографии, сейчас даже модели «для чайников» обзавелись такими возможностями, которых не было у полупрофессиональных камер раннего периода.

    В итоге классификацию приходится проводить по единственному параметру, который оставался неизменным все это время, -оптической системе (то есть объективу).

     

    2. Модели начального уровня

     

    Модели начального уровня

    Это, пожалуй, один из самых массовых и популярных типов. Причем под термином «начальный уровень» подразумевается вовсе не цена — в рамках этого класса встречаются модели и за 100, и за 1000 долларов. И не объем функций — некоторые «мыльницы» с вариообъективом по набору режимов съемки превосходят «зеркалки» двухлетней давности. И дело даже не в степени подготовленности пользователя — фотоаппараты других категорий тоже не требуют сверхъестественных усилий для получения хороших фотографий.

    Объединяющим признаком всех камер начального уровня является оптика. Это может быть и объектив типа «мышкин глаз», и трехкратный вариообъектив. В обоих случаях разработчики фотоаппарата ориентируются на определенную категорию потребителя. Подразумевается, что потенциальный пользователь, как правило, мало знаком с таким термином, как «светосила», ну а «хроматические и геометрические аберрации» для него звучат словами из шумерского языка.

    Это, конечно, не значит, что камеры данной категории не в состоянии обеспечить приличного качества. Сочетание «умной» программы расчета экспозиции и хорошей вспышки способно творить чудеса в обычной ситуации. Но вот об универсальности применения этих камер говорить нельзя.

    Слишком уж часто встречаются ситуации, когда пользователю приходится вспоминать старое правило фотографии «света много не бывает» и сетовать на малую светосилу объектива. Например, когда поздним вечером нет возможности использовать в качестве фона живописные развалины древнего амфитеатра. Да и ярким днем при широкоугольной съемке бочкообразные искажения превратят этот амфитеатр в современный Ледовый дворец Санкт-Петербурга.
    Тем не менее для большинства пользователей вполне достаточно тех возможностей, которые предоставляют фотоаппараты этого типа. Если же попытаться провести «внутривидовую классификацию», то можно выделить три основные категории:

    • камеры минимальной стоимости;
    • камеры с вариообъективом;
    • сверхкомпактные камеры.
     

    3. Камеры минимальной стоимости

     

    Камеры минимальной стоимости

    Название этой категории говорит само за себя — входящие в нее фотоаппараты стоят не дороже 200 долларов. Их характерные черты — объектив с постоянным фокусным расстоянием, зачастую со свободным фокусом. Вследствие примитивности оптики вспышка используется очень часто, однако, поскольку вспышка тоже невысокого класса, фотографии в большинстве случаев получаются «плоскими», а глаза — «красными».

    Так как объектив короткофокусный, портретная съемка будет затруднена даже при достаточном освещении. Оптимальная область применения этих камер — пейзажная съемка в солнечный день, так называемый «фотоальбом туриста». Однако при этом следует помнить, что оптика этих камер сильно подвержена дис-торсии и кривизне поля. Поэтому не стоит удивляться, что объекты, расположенные по краям кадра, загнуты и размыты.

    Под стать объективу и сенсоры данных фотоаппаратов. Один, максимум два мегапиксела рассчитаны на печать кадров размером 9x12, в лучшем случае — 10x15 см. К этому следует добавить узкий динамический диапазон, а также отчетливо заметный тепловой шум и полное отсутствие каких-либо средств борьбы с ним. Совсем уж простые модели комплектуются КМОП-матрицей, которая вышеуказанными «болезнями» страдает в ярко выраженной форме.

    За редким исключением, в большинстве случаев имеет смысл добавить сотню-другую долларов и приобрести модель из следующей категории.

     

    4. Камеры с вариообъективом

     

    Камеры с вариообъективом

    Камеры данной категории лидируют как по ассортименту, так и по объемам продаж. Используемые в фотоаппаратах этого типа автофокусируемые вариообъективы позволяют вести как портретную, так и пейзажную съемку. Автоматика более «сообразительна», а для более точного обсчета экспозиции имеется набор специальных программ, количество которых может достигать полутора десятков. Кроме того, обеспечивается непрерывная съемка, можно настроить баланс белого, а также снимать с приоритетом диафрагмы/выдержки либо в полностью ручном режиме.
    Пользователь может даже вручную указать дистанцию съемки. Ручной фокусировкой это назвать нельзя, так как камера не предоставляет практически никаких возможностей для визуальной оценки резкости. С другой стороны, процесс автофокусировки в условиях слабой освещенности зачастую затягивается. Поэтому некоторые модели (особенно в ценовой категории выше 400 долларов) снабжаются специальной лампой, подсвечивающей объект съемки для более точного определения дистанции.

    Вспышки у этих моделей более мощные и «интеллектуальные», у наиболее удачных фотоаппаратов излучатель отдален от оптической оси объектива, что значительно снижает вероятность появления «красных глаз».

    Используемые сенсоры могут состоять как из двух, так и из пяти мегапикселов, при этом уровень шума матрицы приемлемый, а ряд моделей оснащается системой шумоподавления по методу «темного кадра».

    Спектр применения таких камер очень широкий и, как правило, полностью перекрывает потребности начинающего фотографа. Именно поэтому ряд моделей этой категории выпускается в пыле-влагозащищенном исполнении, позволяющем вести съемку в самых экстремальных условиях. Правда, за такую «всепогодность» приходится платить на 100-200 долларов больше.

     

    5. Сверхкомпактные камеры

     

    Сверхкомпактные камеры

    Как следует из названия, основной отличительной чертой этих аппаратов являются миниатюрные габариты. Эти маленькие блестящие металлические «кирпичики» снабжены вариообъективом и по своим возможностям практически ни в чем не уступают камерам предыдущей категории.

    Правда, сверхкомпактные камеры имеют и ряд минусов, вызванных как раз малыми размерами. В частности, накладывается ограничение на диаметр линз, применяемых в объективе, что вынуждает разработчиков искать компромисс между светосилой, оптическим разрешением и уровнем аберраций. К сожалению, в большинстве случаев результат поисков далеко не идеален.

    Миниатюрный корпус не располагает также к использованию стандартных разъемов для подключения к ПК, ТВ-аппаратуре и источнику питания. Поэтому большинство «малюток» оснащаются комбинированными разъемами, в которых сосредоточены все интерфейсы фотоаппарата. В случае, потери кабеля пользователя ждет долгий и зачастую безрезультатный поиск этого аксессуара.

    Из-за малых размеров камеры излучатель вспышки располагается близко к оси объектива, поэтому пользователь должен быть готов к частому появлению «красных глаз» в кадре. Кроме того, чтобы «втиснуться» в как можно меньшие габариты, разработчики используют в качестве элементов питания специальные литиевые аккумуляторы. Эти устройства характеризуются миниатюрными габаритами и емкостью в сочетании с непомерной ценой.

    Рис. 8.5. Canon Digital IXUS 300 (разрешение 1600X1200, объектив 35-105 мм, f/2,7-f/4,7)

    Да и эргономика этих фотоаппаратов оставляет желать лучшего. Ну а самым большим недостатком данной категории является цена, ведь аналогичная по характеристикам камера с обычными габаритами стоит в полтора раза дешевле.

     

    8.5.gif

    Изображение: 

    6. Фотоаппараты с улучшенной оптикой

     

    Фотоаппараты с улучшенной оптикой

    Первоначальное отношение к любительским цифровым фотоаппаратам стоит назвать скептическим. Поэтому характеристики объективов были довольно скромными. Производители разумно считали, что при разрешении 640x480 автоматическая фокусировка и переменное фокусное расстояние — непростительная роскошь. Однако при пересечении мегапиксельного рубежа примитивная оптика заметно стала сказываться на качестве кадра, разумеется, в худшую сторону. В итоге камеры обзавелись автофокусными вариообъективами, а при достижении отметки «два мегапиксела» появились и первые светосильные объективы.

     

    7. Светосильный объектив

     

    Светосильный объектив

    Термин «светосильный объектив» трактуется каждым производителем по-разному, а чаще всего под этим определением подра-зумевается вариообъектив с диапазоном фокусного расстояния 35-105 мм (в эквиваленте кадра 35-мм пленки), диафрагму которого можно открыть на f/2,0-f/2,8 в широкоугольном режиме и на f/2,5-f/3,0 в длиннофокусном.

    Для человека, малознакомого с фотографическими терминами, светосильный объектив обозначает следующее — объем света, проходящий через его линзы, больше, чем в обычном объективе, поэтому при прочих равных условиях выдержка будет «короче» (то есть меньше шанс получить «сдернутый» кадр), а импульс вспышки слабее (изображение не будет «плоским»). Более того, только со светосильным объективом возможна пейзажная съемка в вечернее время.

    Еще одним преимуществом новых объективов был пониженный уровень оптических аберраций, как геометрических, так и хроматических. В результате при широкоугольной съемке стены зданий по краям кадра не загибаются внутрь, а контрастно освещенные объекты не приобретают фиолетовой окантовки.

    Одна из особенностей камер со светосильной оптикой — резьба вокруг объектива. Благодаря этому есть возможность установить дополнительные оптические насадки — светофильтры и конверторы. Следует отметить, что конверторные насадки определенным образом снижают интенсивность светового потока, проходящего через объектив, и именно поэтому эксплуатировать их желательно только со светосильной оптикой.

    По набору сервисных функций фотоаппараты этой категории превосходят модели начального уровня. Причем не столько количественно, сколько качественно. В частности, камера может и не иметь дюжины «сюжетов», однако скорости встроенного процессора достаточно, чтобы правильно рассчитать экспозицию и без подсказок со стороны пользователя.

    Диапазон матриц, используемых в камерах со светосильной оптикой, не такой широкий, как у моделей начального уровня. Дело в том, что в первую очередь новейшими сенсорами оснащаются фотоаппараты именно этого класса. Однако предыдущие модели не сходят с рынка, а делят его с новинкой не менее полугода. Следует отметить также, что среди всей любительской фототехники данная категория чаще прочих снабжается матрицами с широ-ким динамическим диапазоном и высокой чувствительностью.

    Вспышки, которыми комплектуются фотоаппараты этой категории, уступают профессиональным моделям только по максимальной мощности импульса. Камер, в которых излучатель расположен рядом с объективом, практически не встречается, зато подавляющее большинство оснащено гнездом либо «башмаком» для подключения внешней вспышки.

    Как показывает практика, удачный объектив может использоваться в целом ряде камер от различных производителей. Например, разработанный Canon вариообъектив (35-105 мм, f/2,0-f/2,5) применялся не только в знаменитом Power Shot G1, но и в фотоаппаратах Casio, Toshiba, Epson и Sony. Правда, в последнем случае он именовался Carl Zeiss, но это было ничем иным, как маркетинговым ходом Sony.

    С другой стороны, и сама камера с хорошей оптической системой может лишь «обрастать» мегапикселами и дополнительными функциями, сохраняя как основной дизайн, так и свое «сердце» — объектив. В частности, так произошло с семейством фотоаппаратов Olympus С-2040 (два), С-3040 (три) и С-4040 (четыре мегапиксела). Во всех этих моделях использовался один и тот же корпус (с незначительными изменениями) и объектив SuperBright Zoom. Это можно перевести как «сверхсветосильный вариообъектив», впрочем, замечательные характеристики (35-105 мм, f/l,8-f/2,6) полностью соответствуют такому названию.

    В последнее время обнаружилась еще одна интересная тенденция. После того как новая разработка оснащается объективом с -улучшенными характеристиками, оптика предыдущей серии используется в упрощенных моделях. Как правило, они отличаются меньшей «скорострельностью», отсутствием ряда интерфейсов (видеовыход либо внешняя вспышка), а главное — сниженной ценой. Например, модели Olympus C-3020 и С-4000, созданные в 2001 и 2002 году, используют оптическую систему камеры Olympus C-3030, выпущенной в 2000 году.

    Среди всех типов любительской фототехники модели со светосильным объективом обладают наибольшей гибкостью применения. И поэтому задачи, с которыми лучше справляются другие типы камер, довольно специфичны. В первую очередь к ним относится телесъемка.

     

    8. Вариообъективы большой кратности

     

    Вариообъективы большой кратности

    К фототехнике с улучшенной оптикой относят также камеры, объективы которых, будучи не светосильными, имеют широкий диапазон фокусного расстояния, от шести крат и выше. Разумеется, с помощью конверторной насадки можно изменить фокусное расстояние обычной камеры. Однако при этом невозможно быстро сменить «короткий» фокус на «длинный», а именно такая задача возникает при съемке спортивных соревнований и мира дикой природы.

    Обладая подавляющим превосходством в области телесъемки, фотоаппараты данного типа все-таки уступают «светосильным» моделям, когда возникает необходимость фотографировать в условиях слабого освещения. Да и уровень геометрических и хроматических аберраций у этих объективов выше.

    Тем не менее конструкция оптической системы ранних моделей рассматриваемой категории поднимала цену выше 1000 долларов. Дело в том, что практически все «дальнобойные» камеры в то время снабжались сложной и дорогой системой оптической стабилизации, предназначение которой изложено в главе

    В настоящее время технические проблемы, связанные с возможностью «смазать» кадр при «длинном» фокусе и «длинной» выдержке, решают при помощи повышенной чувствительности ПЗС-матриц. Правда, при этом возрастает шанс испортить кадр тепловым шумом сенсора, но значительный прогресс в области технологий шумоподавления позволяет справиться и с этой неприятностью. А за счет отказа от сложной системы оптической стабилизации удается упростить камеру, уменьшить ее габариты и, что важнее, цену.

    Помимо оптики конструкция «дальнобойных» фотоаппаратов содержала еще одну особенность — в роли видоискателя выступал миниатюрный ЖК-дисплей, отображавший в реальном режиме «картинку» с ПЗС-матрицы. Такое решение было вызвано тем, что обычный оптический видоискатель при большой кратности объектива представляет собой слишком сложное устройство.

     

    9. Зеркальные камеры

     

    Зеркальные камеры

    С термином «цифровая зеркалка» чаще всего связывают профессиональные модели, разработанные на базе обычных 35-мм камер со сменной оптикой. Однако и среди любительских камер встречались модели, в которых пользователь видел в видоискателе именно то изображение, которое формировал объектив. Для всех любительских «зеркалок» характерна схема с призмой-делителем, а не «прыгающее» зеркальце, применяющееся в профессиональных моделях.

    Хотя фотоаппараты данной категории разрабатывали и Sony (DSC-700/770), и альянс Pentax-Hewlett-Packard (EI-2000/ PhotoSmart C912), наиболее известные и удачные модели получались у Olympus. Впрочем, это не удивительно, учитывая тот факт, что в активе этой фирмы популярная серия пленочных «зеркалок» IS, созданных по схеме с призмой-делителем.

    Как и следовало ожидать, цифровые «зеркалки» Olympus также пользовались успехом. Причем с каждой следующей моделью (С-1400, затем С-2500 и, наконец, Е10/20) возможности камер росли как по набору управляющих функций, так и по части оптики. Последние модели по своим возможностям вплотную сравнялись с недорогими профессиональными моделями. И, в конце концов, фирма Olympus решилась на довольно серьезный шаг.

    Вступив в альянс с корпорацией Eastman Kodak, Olympus объявила о создании нового стандарта для цифровых «зеркалок» со сменной оптикой. В основе этого стандарта лежат спецификации на два главных узла — ПЗС-матрицу и байонет.

    Согласно спецификации стандарта «Четыре Трети» (Four Thirds System), разрешение сенсора может быть каким угодно — регламентируется лишь его размер. Он должен составлять четыре трети дюйма по диагонали (17,8x13,4 мм). Таким образом, как и в случае со стандартным кадром 35-мм пленки, производитель может выпускать объектив, рассчитанный на формирование кадра именно такого размера, и не опасаться, что его товар (при достойном качестве) не будет востребован рынком.

    Другой спецификацией определяется конструкция байонета. В профессиональных «зеркалках» объективы не взаимозаменяемы, так как байонет Canon не совместим с аналогичным узлом Nikon ни электрически, ни даже механически. Выгоды от стандартизации байонета очевидны — при смене камеры пользователю не придется расставаться с весьма недешевой коллекцией объективов.

    Что касается реальных достижений альянса «Olydak» (Olympus+Kodak), как иногда его называют журналисты, то на данный момент есть матрица Kodak KAF-5101 СЕ с разрешением 2614х 1966 (пять мегапикселов) и прототип камеры, представленный Olympus на выставке Photokina 2002. По массогабаритным характеристикам новый аппарат близок к существующему Olympus E-20 с дополнительно установленным блоком вертикальной съемки.

    Почему бы не «оставить все, как есть», тем более что размеры сенсоров новейших профессиональных камер и так совпадают с размером кадра 35-мм пленки? Дело в том, что существующая оптика, рассчитанная на формирование кадра большого размера, требует линз большого диаметра, следовательно, большей
    массы, следовательно, большей стоимости. При переходе на оптику меньших размеров есть возможность уменьшить габариты — как объектива, так и камеры. Но самое главное, при этом снижается цена и обеспечивается охват гораздо большего сегмента рынка. Ведь сменная оптика — это так удобно.

     

    10. Пути развития

     

    Пути развития

    Довольно тяжело строить долгосрочные прогнозы, особенно для такого изменчивого направления, как любительская цифровая фототехника. Однако некоторые выводы все-таки сделать можно.

    При переходе четырехмегапиксельного рубежа выяснилось, что в большинстве моделей начального уровня оптическое разрешение ниже, чем разрешение матрицы. Таким образом, дальнейшая гонка за мегапикселами для техники данной категории является «дорогой в никуда». Именно поэтому происходит всемерное насыщение этих камер разнообразными сервисными функциями, иногда нужными, иногда вызывающими недоумение.

    Совершенно противоположного качества оптика зеркальных камер, резерв которой по разрешению очень и очень высок. Кроме того, если стандарт «Четыре Трети» приживется, в эту нишу непременно придут производители недорогой оптики для 35-мм «зеркалок» — Tokina, Soligor, Sigma и др.

    Наиболее предсказуемое направление — модели с улучшенной оптикой. С уверенностью можно сказать, что очередное изделие концерна Sony (шести-, семи- или восьмимегапиксельная ПЗС-матрица) найдет свое применение в фотоаппаратах этой категории. Ибо покупатель персонального компьютера в массе своей выбирает мегагерцы, а покупатель цифровой фотокамеры — мегапикселы.

     

    10. Глава 9. Советы по покупке

     

    Глава 9. Советы по покупке

     

    1. Советы по покупке

     

    Советы по покупке

    Как любой инструмент, цифровая фотокамера должна соответствовать своему предназначению. И если некоторым достаточно «мыльницы» с разрешением, пригодным лишь для публикации снимков на личном веб-сайте, то для других необходима многомегапиксельная «зеркалка» с обилием ручных настроек.

     

    2. Как не обмануться рекламой

     

    Как не обмануться рекламой

    При выборе камеры необходимо учитывать всю изложенную в данной книге информацию как по части каждого из компонентов фотоаппарата в отдельности, так и функционирования камеры в целом. Например, любая современная модель, обладающая большим количеством ручных режимов, должна хорошо фотографировать в полностью автоматическом режиме.

    Если же для достижения приемлемого качества при съемке в обычных условиях от пользователя требуется выбирать один из двадцати режимов специальной программы, работа с этим фотоаппаратом превратится в пытку. В то же время камера «без затей», но с хорошей оптикой, приличной матрицей и «умной» автоматикой может обеспечивать высококачественное изображение.

    Можно выложить 4000 долларов при покупке «зеркалки», еще 2000 потратить на оптику, а затем выяснить, что со специфическими задачами, вроде спортивной съемки, гораздо лучше справляется специализированный любительский фотоаппарат, который при меньшем разрешении в три раза «скорострельнее» и стоит менее 1000 долларов. А прежде чем покупать фотоаппарат за 1000 долларов, все достоинство которого — съемка в макрорежиме с дистанции 2 см, стоит узнать о возможности «накрутить» дополнительную оптику на камеру ценой 500 долларов.

    Наличие TTL-разъема вспышки, как кабельного гнезда, так и «башмака», также мало что значит, если соответствующая периферия отсутствует или малодоступна. Если же объектив снабжен резьбой для оптических насадок, то не мешает поинтересоваться о доступности этих аксессуаров, а также совместимости данной резьбы с существующими на рынке изделиями третьих фирм.

    Есть у некоторых производителей одна неприятная привычка - указывать «суммарную кратность объектива» (total zoom). Под этим термином подразумевается произведение кратности объектива на максимальное значение цифровой трансфокации.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Цифровая трансфокация (Digital Zoom) — режим съемки, эмулирующий увеличение фокусного расстояния объектива и применяемый для укрупнения объекта съемки. При цифровой трансфокации пикселы из центральной части кадра «вырезаются», после чего происходит либо запись файла меньшего разрешения, либо интерполяция пикселов до штатного разрешения.

    Разумеется, что и при уменьшении разрешения, и при интерполяции пикселов качество кадра ухудшается, кроме того, аналогичный эффект достигается применением ПО для обработки изображений. Цифровая трансфокация упоминается исключительно в рекламных целях, а вот пользователю следует быть крайне внимательным при изучении характеристик фотоаппарата.

    В обилии сервисных функций, которыми производители щедро снабжают свои изделия, нетрудно потеряться. Однако необходимость большинства из них вызывает сильные сомнения. В частности, возможность регулировки яркости, контрастности и цве-тонасыщенности отснятого кадра является, по большому счету, фикцией. Визуально оценить изображение на ЖК-дисплее с диагональю 5 см практически невозможно, кроме того, специализированные программы ПК справляются с этой задачей намного лучше.

    Нет смысла искать «самую-самую» камеру, умеющую «все на свете» — такие изделия существуют лишь в рекламных проспектах. Фотоаппарат — это всего лишь инструмент, предназначенный для того или иного вида съемки.

     

    3. Выбор подержанной камеры

     

    Выбор подержанной камеры

    Еще одной интересной особенностью развития цифровой фототехники является частая (до двух раз в год) смена модельного ряда производителями. Налицо аналогия с рынком мобильных телефонов, когда модели трехлетней давности выполняют основную функцию ничуть не хуже самых последних новинок. С другой стороны, благодаря этому обстоятельству всегда можно найти довольно приличную камеру «сэконд-хэнд». Однако занятие это довольно рискованное и требует особенного подхода. Скрупулезность при приобретении цифровой камеры обусловлена ее конструкцией.

    Как любой фотоаппарат, цифровая камера оснащена объективом, который состоит из хрупких стеклянных линз и прецизионной механики. Это устройство очень плохо переносит вибрацию и удары — оптические элементы могут сместиться либо треснуть. Да и механические детали (лепестки диафрагмы, привод варио-объектива и т. д.) не слишком приспособлены к тряске. Кроме сотрясений, оптика также плохо переносит резкие температурные перепады и повышенную влажность. Кстати, именно механические повреждения в 50 % случаев являются причиной выхода из строя цифровой камеры.

    В небольшом корпусе цифрового фотоаппарата сконцентрировано большое количество электронных деталей, все они потребляют электроэнергию, причем довольно активно. В то же время подаваемое напряжение должно строго соответствовать номиналу. Это противоречие часто приводит к выходу из строя камеры, причем особенно часто при стационарной работе — переписывании кадров в компьютер либо съемке в студии.

    В этом случае пользователи частенько используют не специализированные блоки питания, предназначенные для эксплуатации именно с этим фотоаппаратом, а первый попавшийся источник тока, у которого подходит разъем, а напряжение примерно соответствует требуемому номиналу. Однако при большой нагрузке, например, при заряде вспышки, резко возрастает потребляемый ток. Не все устройства питания способны справиться с этой ситуацией, и очень часто источник тока может просто сжечь камеру. Кроме того, даже блок питания от фирмы-производителя фотокамеры необходимо подключать не напрямую в розетку, а через сетевой фильтр (Pilot), так как даже фирменное устройство может не справиться с сильными всплесками напряжения бытовой сети.

    Еще одна неприятность поджидает пользователя, если для питания камеры он использует элементы АА от малоизвестных производителей. При использовании аккумуляторов повышенной емкости (1800 мА/ч и выше), которые, как и блоки питания «No Name», не всегда адекватно реагируют на повышенную нагрузку, слишком высокий ток может вывести фотоаппарат из строя.

    В некоторых случаях камеру удается «реанимировать» посредством ремонта, однако не всегда полностью. Если поражающий импульс тока был довольно сильным, часть функций может оказаться невосстанавливаемой.

    По части склонности к механическим повреждениям на втором месте после объектива находится ЖК-дисплей. Несмотря на то что в большинстве камер он спрятан за довольно прочной прозрачной пластмассой, некоторые горе-фотографы умудряются разбить это устройство. В результате теряется одно из преимуществ цифровой фотографии — способность мгновенно оценить результаты съемки.

    Кроме объектива и ЖК-дисплея, пользователи также «любят» разъемы подключения и штативные гнезда. Небольшие габариты камер обусловливают применение довольно миниатюрных разъемов, поэтому при небрежной эксплуатации довольно часто получаются погнутые и поломанные контакты. А штативные гнезда для удешевления конструкции очень часто выполняются из пластмассы, что при интенсивном использовании данного узла приводит к сорванной резьбе.

    Может сложиться ложное впечатление, что цифровая камера — чрезвычайно хрупкий и капризный в использовании прибор. Это не так, просто при эксплуатации цифрового фотоаппарата, как и при работе с любой другой электронной техникой, требуется определенный уровень аккуратности. А для того, чтобы узнать, насколько бережно прежний владелец обращался с камерой, для начала необходимо произвести довольно тщательный внешний осмотр.

    Последовательность осмотра следует начать с корпуса. Его панели не должны содержать явных признаков механического воздействия — царапин либо вмятин. Дело тут не во внешней красоте -часто и «больно» падавшая камера имеет все шансы повредить объектив. Кроме того, никто не сможет поручиться, что у такого «рачительного» хозяина фотоаппарат не подвергался другого рода испытаниям, например «электрошоку» от блока питания непонятного происхождения.

    Другое дело в потертости корпусов некоторых камер — в этом особой беды нет. Изыски дизайнеров вынуждают разработчиков использовать для окраски серой пластмассы серебристый, бронзовый и другие оттенки красок, которые постепенно слезают от тесного общения фотоаппарата с карманом владельца, так как далеко не все носят камеру в специальном кофре.

    Предположим, что признаков частого контакта камеры с асфальтом не обнаружено. Следующим исследуемым компонентом будет объектив, а для этой операции требуется хорошее освещение.

    Большинство компактных камер оснащено выдвигающимся из корпуса объективом, поэтому при осмотре камеру обязательно надо включить. При этом следует прислушаться к издаваемым фотоаппаратом звукам. Разумеется, есть камеры, у которых при включении, изменении фокусного расстояния и фокусировке серводвигатели шумят довольно громко. В частности, тот же Olympus С-2000 и все его производные модели, вплоть С-4040, издают довольно своеобразное жужжание. Однако порой можно услышать отчетливый хруст и скрежет, вызываемый поврежденными частями механики либо попавшей в объектив пылью, а это уже тревожный сигнал, который нельзя игнорировать.

    Затем, поворачивая объектив под разными углами к падающему свету, внимательно осмотрите внешнюю линзу объектива. Искать нужно царапины, сколы и помутнения, и очень хорошо, если таковые не обнаружатся. В некоторых камерах объектив состоит из линз довольно большого диаметра, так что удается заглянуть «в самую душу» объектива. При этом можно найти дефекты не только оптической системы (например, водяной конденсат между линзами), но и неисправности механики. В частности, если лепестки диафрагмы повреждены, то при тщательном осмотре это можно обнаружить.

    Если имеется резьба для крепления оптических насадок, необходимо проверить, не сорвана ли она. Иногда такие повреждения встречаются, поскольку диаметр резьбового соединения большой (в среднем порядка 40 мм), а глубина небольшая, что вызывает определенные трудности при навинчивании фильтров и конверторов.
    ЖК-дисплей наравне с объективом отличается особым «травматизмом», поэтому его тоже необходимо тщательно осмотреть. Хотя эта задача достаточно проста, если экран сломан, то изображение либо вообще не будет выводиться, либо с сильными искажениями. Дисплеи на тонкопленочпых транзисторах (TFT), или, как их чаще называют, с активной матрицей (active matrix), обладают еще одной особенностью — иногда некоторые из пикселов светятся одним и тем же цветом, вне зависимости от отображаемого кадра. Максимально допустимое количество этих дефектных точек разное у каждой фирмы-производителя, главное, чтобы они не были сосредоточены в одной компактной области экрана. В этом случае просмотр отснятых кадров сильно затрудняется.

    Заканчивается внешний осмотр проверкой состояния разъемов. Наибольшей стойкостью к повреждениям обладают соединения с плоскими контактными поверхностями, такие как микро-USB.

    Гнезда типа «микроджек», применяющиеся для подключения кабелей видеовыхода и последовательного порта, отличаются несколько меньшей прочностью, особенно при сильных изгибающих усилиях. При повреждении разъема на нем видны трещины, а контакт при этом ненадежен.

    Легче всего повреждаются штырьковые соединители, особенно в тех случаях, когда разъем круглой формы. Пользователь может с усилием вставить кабель в гнездо и с запоздалым удивлением обнаружить, что половина штырьков просто согнулась либо
    сломалась. Поэтому при проверке всегда следует уделять внимание как разъему, так и соединительному кабелю.

    Очень часто при проверке комплектности обращают внимание на второстепенные детали — наличие программного обеспечения для связи камеры с компьютером и редактирования переданных кадров, соединительных шнуров, запасных элементов АА и пр.

    Однако стоит помнить, что из камер, заслуживающих внимания на данный момент, абсолютно все оснащены съемной памятью. Огромное распространение получили также разнообразные считыватели для всех перечисленных типов памяти. При их использовании отпадает необходимость держать камеру рядом с компьютером и расходовать энергию ее батареек на «перекачку» кадров.

    Таким образом, если фотоаппарат использует сменные модули памяти, отпадает необходимость как в специализированном ПО, так и в соединительных кабелях. Однако если камера запитывается от нестандартных источников питания (особо «хитрые» аккумуляторы), следует тщательно взвесить все проблемы, которые могут возникнуть при их выходе из строя. Поэтому некоторым преимуществом пользуется техника, использующая элементы стандарта АА, — с этими источниками питания дефицит никогда не наблюдался.

    При возможности установки оптических насадок следует узнать диаметр установочной резьбы. Если ее значение порядка 43 мм, есть возможность найти широкоугольную, макро- или длиннофокусную линзу; с уменьшением диаметра шансы уменьшаются. Точно так же подключить через синхроконтакт можно любую внешнюю вспышку, а вот TTL-гнездо или TTL-«башмак» поддерживают всего несколько «своих» моделей.

    В целом большинство любительских цифровых фотокамер представляют собой функционально полные устройства, поэтому, кроме сменной памяти и элементов питания, доступность аксессуаров редко влияет на выбор пользователя.

     

    4. Тестирование фотоаппарата

     

    Тестирование фотоаппарата

    При тестовой съемке желательно сделать серию кадров разных объектов при разных условиях освещенности и с разным удалением.

    Однако в первую очередь следует проверить ПЗС-матрицу на наличие «залипших» пикселов. Для поиска этих пикселов достаточно сделать снимок при полностью закрытом светонепроницаемой крышкой объективе. Для сохранения кадров следует выбрать формат TIFF, а если этот формат не поддерживается, то JPEG с минимальным уровнем сжатия.

    Полученные снимки желательно изучать на экране компьютера, так как даже самые лучшие ЖК-дисплеи камер при максимальном масштабировании кадра крайне редко позволяют обнаружить «залипшие» пикселы. Количество обнаруженных дефектов не должно превышать разрешение матрицы в мегапикселах, и, конечно же, они ни в коем случае не должны располагаться кучно.

    Затем следует проверить оптическую систему фотоаппарата. Контроль хроматических и геометрических аберраций довольно прост.

    Если снять близко расположенные объекты с разным уровнем освещенности, например темные листья дерева на фоне яркого неба, то кадр на стыке этих объектов в большинстве случаев приобретет тонкую кайму синевато-фиолетового оттенка. Толщина этой каймы и определяет степень хроматических аберраций объектива.
    Из геометрических аберраций легче всего проверить дисторсию. Для этого требуется сфотографировать прямоугольный объект при максимальном и минимальном фокусном расстоянии объектива. Степень изогнутости сторон прямоугольника внутрь либо наружу указывает уровень дисторсин объектива.

    Обнаружить кривизну поля немного сложнее. Для этого необходим объект, содержащий мелкие детали — в частности, подойдет раскрытая книга. Следует так подобрать дистанцию съемки, чтобы шрифт был на пределе различимости. Затем нужно сделать пять кадров, в одном книга должна располагаться в центре, а в четырех остальных — по углам снимка. Если в «угловых» кадрах буквы рассмотреть невозможно, кривизна поля высокая и объектив нельзя назвать качественным.
    Для проверки расфокусировки объектива необходимо отснять несколько объектов, находящихся на разном удалении, а также один и тот же предмет, но при разном фокусном расстоянии. При повреждении оптической системы кадры получатся размытыми, однако чтобы избежать размытости от «одергивания» при большой выдержке, камеру при съемке следует установить на какую-нибудь устойчивую поверхность.

    Отдельным серьезным испытанием для автофокуса камеры являются макросъемка и фокусировка в условиях слабой освещенности.

    При макросъемке большинство камер уверенно «схватывают» объект съемки с 10-20 см, однако в некоторых случаях этого не происходит. Если данный режим будет применяться довольно часто, имеет смысл обратить внимание на другие модели либо обзавестись конверторной насадкой - линзой для макросъемки. В последнем случае можно подобрать такую насадку, что дистанция съемки сократится до нескольких сантиметров, весь вопрос лишь в доступности данных аксессуаров.

    Поскольку для пассивного автофокуса (а им оборудовано подавляющее большинство камер) используется ПЗС-матрица, при съемке в условиях слабой освещенности кадры тоже могут быть не в фокусе. Разумеется, что в кромешной тьме вряд ли кто будет снимать, но все-таки для уверенной работы исправного автофокуса должно хватать света, обеспечиваемого сорокаваттной лампой накаливания.

    Слабая освещенность к тому же способствует проверке ПЗС-матрицы на уровень теплового шума, при этом необходимо отключить вспышку. Для «разогрева» сенсора рекомендуется предварительно снять серию кадров-«пустышек». При съемке в автоматическом режиме камера установит максимальное значение чувствительности и выдержку, точно так же должен поступить пользователь при съемке в ручном режиме. Если тепловой шум матрицы слишком велик, то есть хаотично расположенные точки различных цветов усеивают кадр чересчур густо, то для съемки в помещениях эту камеру можно будет использовать только со вспышкой, а это не всегда возможно.

    Даже если сенсор фотоаппарата «шумит» в пределах приемлемого, шанс испортить кадр сохраняется. Чаще всего это происходит по вине не особенно «интеллектуального» алгоритма обсчета баланса белого. Для проверки достаточно снять произвольный объект, прислонив к нему лист белой бумаги для контроля.
    Как правило, при съемке в дневном свете результаты в большинстве случаев оказываются приемлемыми, а вот в помещении с лампами накаливания или флуоресцентными источниками света автоматика при определении цветовой температуры частенько дает сбой.

    Иногда положение удается исправить, используя предустановленные параметры. В большинстве камер есть данные для корректировки расчета точки белого при разных источниках света — солнце, лампах накачивания или флуоресцентных светильниках. Однако при использовании смешанного освещения, например, когда в комнату, освещенную лампой накаливания, попадают солнечные лучи через открытое окно, не спасают даже скорректированные предустановленные значения. Хорошо, если камера позволяет установить баланс по эталону (листу бумаги, например), но когда на данную процедуру нет времени или этой функции у фотоаппарата просто нет, спасти положение может только хорошая вспышка.

    При использовании вспышки проблем с определением баланса белого не возникает, так как белый свет, генерируемый излучателем вспышки, имеет несколько «холодный» оттенок. За счет этого при освещении даже смешанными источниками света (флуоресцентными светильниками и лампами накаливания одновременно) цветовые оттенки объектов съемки выглядят естественно. Правда, в некоторых случаях наблюдается довольно интересный эффект. Например, если установить баланс белого по эталону в камере Olympus C-2500L (кстати, первой модели этой фирмы, оборудованной данной функцией), а затем задействовать вспышку, то кадр получится состоящим сплошь из синеватых оттенков. В некоторых моделях есть даже опция «вспышка» при настройке баланса белого.

    Однако главная функция вспышки — подсветка объекта съемки при недостаточном уровне освещенности. Основные характеристики вспышки — время заряда между импульсами и ведущее число. Производители любительских фотоаппаратов, как правило, указывают не ведущее число, а максимальную и минимальную дистанцию съемки со вспышкой. Необходимость обозначения минимальной дистанции вызывается тем, что избыток света превращает наиболее светлые участки кадра в сплошные белые пятна, в свою очередь, автоматика камеры не всегда успевает оценить уровень освещенности объекта съемки и прервать свечение вспышки.

    Поэтому рекомендуется проверить работу вспышки при разных условиях освещенности (в том числе и в контровом свете — когда его источник расположен за объектом съемки), а также с максимального и минимального расстояния до объекта съемки. При этом следует использовать как широкоугольный, так и длиннофокусный диапазоны вариообъектива камеры, а если есть возможность — объекты разной окраски (светлый/темный) и степени отражения (матовый/глянцевый). Хорошая вспышка — это не только мощный излучатель и быстро заряжающийся конденсатор. Качество этого устройства в первую очередь определяется уровнем «искусственного интеллекта», способностью молниеносно оценивать степень освещенности объекта съемки, соотносить ее с используемыми экспопараметрами и вовремя прекращать свечение. В этом случае лица людей в кадре выглядят естественно, предметы имеют глубокие светотени, а блики на глянцевых предметах не занимают всю их поверхность. Если же автоматика, что называется, «умом не отмечена», то фотографии становятся «плоскими», с обширными белыми пятнами на объектах переднего плана и резкими переходами из света в тень.

    Для управления вспышкой существует не так уж много функций. Как правило, это режим принудительной вспышки (когда требуется снять объект в сильном контровом свете либо когда автоматика камеры «не хочет» применять вспышку), а также синхронизация при «длинной выдержке». В некоторых камерах пользователь может также корректировать импульс вспышки. В большинстве случаев управление допускается в пределах +\-2 EV, где EV — экспозиционное число.

    Если камера позволяет управлять экспозиционными параметрами, необходимо проверить, насколько эти возможности отвечают потребностям пользователя.
    В первую очередь следует проверить экспокоррекцию. Желательно, чтобы диапазон коррекции был побольше, а шаг регулировки -поменьше. Однако часто бывает ситуация, когда градуировка экспокоррекции, принятая производителем камеры, мягко говоря, не сходится с общепринятыми стандартами. Приходится проверять «на глаз», при этом неплохо бы было в качестве теста использовать композицию как с ярко освещенными объектами, так и с расположенными в глубокой тени предметами. Такой разброс позволит оценить не только возможности экспокоррекции, но и динамический диапазон камеры. При максимальном смещении экспозиции в «плюс» теневые объекты по уровню яркости должны соответствовать предметам, освещенность которых в кадре без экспокоррекции находится на среднем уровне. Точно такое же соответствие должно быть при «затемнении» снимка. А динамический диапазон фотоаппарата можно считать приемлемым, если при максимуме «положительной» экспокоррекции еще видны детали светлых объектов, а при максимуме «отрицательной» различимы предметы в тенях.

    Несколько большие возможности по управлению экспозицией обеспечивают приоритетные режимы. Кроме того, без регулировки диафрагмы невозможно использовать внешнюю вспышку в автоматическом режиме. Самое главное при проверке приоритетных режимов — это диапазон регулировки экспопараметров. И если выдержка, как правило, регулируется в пределах от 10 секунд до 1/1000 секунды, то некоторые объективы допускают всего два-три положения диафрагмы (например, f/2,8, f/5,6 и f/8). Это значительно ограничивает возможности фотографа, для нормальной работы требуется хотя бы пять положений диафрагмы.

    Некоторые объективы в качестве затвора используют тот же механический узел, который управляет диафрагмой. В результате при максимально открытой диафрагме значение минимальной выдержки становится уже не 1/1500, а 1/1000, так как лепесткам диафрагмы приходится перемещаться на большее расстояние.
    Большинство камер в приоритетных режимах допускают также экспокоррекцию, отображая при этом на ЖК-дисплее значения обоих экспопараметров. Таким образом, пользователь может осуществлять практически полный контроль над экспозицией.

    Однако в режиме ручной экспозиции управление выдержкой и диафрагмой ведется напрямую, что избавляет пользователя от необходимости отслеживать «скачки» управляемого камерой экспопараметра при кадрировании. Кроме того, в режиме ручной экспозиции, как правило, шире диапазон «длинных» выдержек.

    Некоторые фотоаппараты в ручном режиме не отключают автоматику обсчета экспозиции. На ЖК-дисплее отображается степень отклонения в EV от рекомендуемого автоматикой значения, то есть что-то похожее на экспокоррекцию «наоборот».

    После экспокоррекции второй по распространенности является функция управления экспозамером. Проверка точечного экспо-замера сводится к съемке «светлого на темном» или «темного на светлом» — главное, чтобы размер фотографируемого объекта был по возможности меньше, а разница в освещенности по возможности больше. Функция считается реализованной правильно, если на снимке небольшой предмет получился хорошо различимым на контрастном фоне.

    При использовании эксповилки камера рассчитывает дистанцию фотографирования и экспозицию один раз, а интервал между кадрами определяется только выбранной выдержкой и временем подготовки камеры к съемке. В свою очередь, время подготовки зависит от скорости считывания очередного электронного «слепка» с ПЗС-матрицы в буферную память. Нетрудно догадаться, что от состояния буферной памяти (свободна ли она для размещения очередного полуфабриката кадра) зависит количество экспозиций в серии. Поэтому продолжительность эксповилки, как правило, не превышает 3-5 кадров, впрочем, этого достаточно для большинства ситуаций. Следует помнить, что при съемке в данном режиме вспышка не используется. Помимо очевидной бессмысленности дополнительной подсветки при эксповилке, это вызвано еще и тем, что заряд конденсатора вспышки требует довольно большого времени. При выборе фотоаппарата Ш следует обратить внимание на глубину изменения экспозиции (в идеале — от -2 EV до +2 EV), а также на возможность регулировки шага эксповилки (к примеру, 1/3 EV, 2/3 EV либо 1 EV).

    Для большего удобства при съемке с большой выдержкой рекомендуется использовать штатив, практически все модели оснащены соответствующим гнездом. Оценка штативного гнезда начинается с изучения его материала (металл либо пластмасса), как правило, металлические гнезда отличаются более длительным сроком службы. Еще один важный момент — расположение гнезда. Если при установленном на штатив фотоаппарате блокируется доступ к важным отсекам камеры (батарейному, модулям памяти и т. д.), то гнездо расположено неудачно. Если гнездо штатива сильно удалено от оптической оси объектива, то при панорамной съемке близко расположенных объектов их совмещение будет затруднено.

    Еще одни важным параметром, определяющим удобство эксплуатации, является скорость работы. Под этим подразумевается не только «скорострельность» при непрерывной съемке, но и интервал при переключении между режимами просмотра и съемки, время, необходимое для «разогрева» камеры при ее включении и т. д. Однако самым главным является «лаг» (задержка) между моментом нажатия кнопки затвора и собственно началом экспозиции. Этот лаг зависит от того, насколько быстро успевают сработать автофокус и автомат обсчета экспозиции. Чем меньше лаг, тем удобнее будет пользоваться фотоаппаратом, даже если при этом данная камера отличается невысокой скоростью «перелистывания» кадров при их просмотре.

    Поскольку большинство компонентов цифровой камеры характеризуется довольно высоким энергопотреблением, трудно выделить наиболее «прожорливый» из них. Но, как правило, повышенным «аппетитом» отличаются вспышка, цветной ЖК-дисплей и привод оптической системы. Поэтому при тестировании системы питания рекомендуется погонять вариообъектив на максимальное и минимальное фокусное расстояние, снимать с принудительно включенной вспышкой и использовать в качестве видоискателя ЖК-дисплей.

    С появлением компактных камер, рассчитанных всего на два элемента АА, выяснилась еще одна проблема. В ряде случаев даже абсолютно новые батарейки данного стандарта позволяли отснять максимум десяток кадров, а иногда и меньше. Дело в том, что ток заряда конденсатора вспышки очень высокий, и не все батарейки справляются с такой нагрузкой. Поэтому фотоаппараты, применяющие четыре элемента АА, работают намного дольше, что же касается «двухбатареечных» камер, то для них рекомендуется использовать полностью заряженные аккумуляторы стандарта АА.

    Описанные процедуры проверки и оценки камеры занимают довольно много времени, а его, как известно, всегда не хватает.

    Поэтому необходимо заранее решить, какие возможности по управлению экспозицией будут решающими при выборе фотоаппарата, а какие — второстепенными. Еще один способ сократить время осмотра — попытаться совместить часть тестов.

    Один из самых лучших комплексных тестов — съемка человеческого лица с небольшого расстояния и при слабой освещенности смешанным (дневной/накаливания, накаливания/флуоресцентный) светом. В этом случае проверке подвергаются сразу несколько компонентов «интеллекта» камеры — расчет экспозиции, определение дистанции съемки, а также выбор «точки белого». Плюс к этому вспышка будет применяться в самой неблагоприятной для нее ситуации. Если фотоаппарат справится с этим сложным испытанием, то он будет обеспечивать хорошее качество кадров и при обычных условиях.

     

    11. Глава 10. Съемка

     

    Глава 10. Съемка

     

    1. Съемка

     

    Съемка

    Основное предназначение любого фотоаппарата, в том числе и цифрового — фотографирование. Несмотря на все многообразие моделей, имеющихся на рынке, некоторые советы по съемке применимы к любой камере. Разумеется, перед началом съемки обязательно следует хотя бы один раз прочитать руководство по эксплуатации, в противном случае пользователя могут ожидать сюрпризы — и далеко не всегда приятные.

     

    2. Классические советы

     

    Классические советы

    Основной ошибкой начинающего фотографа является неправильная оценка уровня освещенности при съемке в помещении. Благодаря способности человеческого зрения адаптироваться практически к любым условиям возникает иллюзия, что освещенность достаточная, в то время как ситуация прямо противоположная. Для беглой оценки достаточно включить ЖК-дисплей в режиме видоискателя на короткое время. Если изображение на экране темное, то желательно включить все имеющиеся осветительные приборы.

    Когда есть возможность заранее подготовиться к съемке в помещении, помимо камеры следует захватить дополнительный источник света. Бытовые галогенные светильники стоят недорого, подключаются к обычной розетке и довольно компактны. При выборе следует отдавать предпочтение изделиям, дающим рассеянный, а не концентрированный свет.

    Вторая распространенная ошибка — фотографирование в контровом свете. Под этим термином подразумевается источник яркого света, расположенный за объектом съемки. При фотографировании на улице в этой роли выступает солнце (если только оно не в зените), а при съемке в темном помещении — светлое окно. За счет яркого фона камера неправильно определяет освещенность, и объект получается «недодержанным». Следует избегать контрового света, а когда такой возможности нет, то для правильного расчета экспозиции необходимо включить точечный экспозамер. Если этой функции нет, при съемке в помещении частично может помочь принудительное включение вспышки.

    При съемке объектов, расположенных за стеклом (аквариумных рыбок или экспонатов музея), необходимо помнить, что импульс вспышки вызовет сильные блики. Поэтому по возможности вспышку следует выключить, кроме того, в большинстве музеев ее использование запрещено.

    Один из главных плюсов профессиональных камер — большой вес, уменьшающий риск «сдернуть» кадр незаметным дрожанием рук фотографа. Любительские модели отличаются компактными габаритами и весом, что значительно усложняет съемку с «длинной» выдержкой. Кардинально решает проблему штатив, но далеко не всегда есть возможность захватить с собой это довольно громоздкое сооружение. При съемке в помещении вместо штатива можно использовать предметы мебели, а на природе — камни и ветви деревьев. Если упор подобрать не удалось, необходимо при съемке прижать край видоискателя к брови, при этом камера будет значительно более устойчива. Ряд моделей не имеют оптического видоискателя, вместо него используется ЖК-дисплей, и фотоаппарат к брови прижать невозможно.

    В этом случае желательно, чтобы камера снабжалась ремнем для ношения. Пользователь должен повесить фотоаппарат на шею, поднять его на уровень глаз и максимально оттянуть от себя. Несмотря на кажущуюся неустойчивость, риск «сдернуть» кадр при этом значительно уменьшается. Правда, поскольку такое удерживание требует определенных усилий, использовать его следует непосредственно перед нажатием кнопки затвора.

     

    3. Основные настройки

     

    Основные настройки

    Несмотря на различия в системах меню разных камер, все они содержат ряд одинаковых пунктов, в частности — настройку степени сжатия и разрешения кадра.

    Хотя подавляющее большинство современных камер позволяет пользователю выбирать между форматами JPEG и TIFF, последний мало пригоден для хранения снимков, так как файлы при этом занимают очень много места. А при минимальном уровне сжатия по алгоритму JPEG информация об изображении практически не искажается. Поэтому при настройке камеры пользователь в первую очередь должен указать формат JPEG и установить самую низкую степень компрессии. Этот параметр каждым из производителей обозначается по-разному, в частности в фотоаппаратах фирмы Olympus используется аббревиатура SHQ (Super High Quality), а в камерах Canon и Nikon применяется термин Fine.

    При выборе разрешения необходимо всегда указывать максимальное значение. Дело в том, что при «рыхлости» кадра (если он не в фокусе или немного «смазан» из-за «длинной» выдержки) изображение можно сделать немного более четким. Для этого снимок следует загрузить в компьютер и с помощью программного обеспечения для работы с графикой указать меньшее разрешение. Если же свободного места на флэш-карте осталось мало, можно применить более высокую степень сжатия — при этом качество кадра ухудшается не так сильно, как при переходе на меньшее разрешение.

    Однако при выборе максимального разрешения следует помнить, что производители зачастую завышают этот параметр, используя интерполяцию пикселов. Например, у всех камер Fuji, оснащенных матрицей SuperCCD, максимальное разрешение указывается в два раза большее, чем реальное количество элементов сенсора.

    При съемке особенно ответственных объектов полупрофессиональными камерами желательно использовать формат RAW, то есть сохранять кадр в виде «слепка» матрицы без обработки встроенным программным обеспечением фотоаппарата. Зачастую это позволяет избежать ошибок, вызванных неправильным расчетом точки белого цвета. А если АЦП камеры обладает высокой разрядностью (10-12 бит на канал), значительно упрощается корректировка ошибок, допущенных при расчете экспозиции.

     

    4. Тепловой шум и методы борьбы с ним

     

    Тепловой шум и методы борьбы с ним

    Одним из основных факторов, ухудшающих качество кадра, является тепловой шум ПЗС-матрицы, обусловленный процессом термогенерации электронов. Поэтому фотографу следует как можно дольше оставлять фотоаппарат выключенным, включая его только непосредственно перед съемкой. Не случайно система охлаждения студийных цифровых камер Phase One использует именно функцию «мгновенного засыпания» по завершении процесса экспонирования. С учетом того, что большинство кадров снимается во время летнего отпуска, желательно как можно меньше подвергать аппарат воздействию солнечных лучей. Для этого идеально подходит кофр с толстыми пенополиуретановыми стенками, которые не только служат термобарьером, но и предохраняют камеру от ударов.

    Отдельного упоминания заслуживают функции усиления чувствительности. Довольно часто пользователю предлагается возможность изменить чувствительность от 100 до 200, 400 и даже 800 единиц по ISO или же позволить камере подобрать значение этого параметра самостоятельно. Но функция эта равносильна повороту регулятора громкости радиоприемника, и вместе с полезной информацией в обработку попадает тепловой шум. Более того, чаще всего после усиления шум становится более заметным, чем исходное изображение. Поэтому ни в коем случае не следует «усиливать чувствительность», а наоборот, если есть возможность, необходимо установить минимальное число ISO.

    Правда, есть и исключения из этого правила. В частности, в ряде новых моделей существует режим шумоподавления на основе «темного кадра». Однако для того, чтобы выяснить, насколько хорошо сочетаются шумоподавление и, скажем, чувствительность ISO 800, пользователю необходимо отснять определенное количество тестовых кадров. Кроме того, «вычитание темного кадра» неприменимо при эксповилке и непрерывной съемке.

    Есть еще одно ограничение. При усилении сигнала происходит сужение динамического диапазона сигнала — после «накачки чувствительности» области кадра, которые чуть-чуть не «дотягивают» до «переоцененных», автоматически становятся ими. Поэтому если в кадре могут быть какие-либо яркие объекты, в основном с зеркальными либо белыми поверхностями, усиление чувствительности не рекомендуется применять даже при наличии функции шумоподавления.

    Пользователь и сам может использовать «темный кадр», если фотоаппарат не оснащен системой шумоподавления. При этом следует придерживаться трех правил. Во-первых, «темный кадр» должен быть последним в серии, когда матрица достаточно «прогреется» и уровень шумов в «маске» будет заметным. Во-вторых, необходимо очень плотно прикрывать оптику и помнить, что если объектив выдвигается из корпуса, то штатная крышка может и не обеспечить надежное перекрытие светового потока. И наконец, в-третьих, для каждой серии снимков нужно создавать отдельную «маску».

    Для удаления шума автор рекомендует использовать программный продукт Adobe Photoshop. В этой программе необходимо открыть редактируемый снимок и добавить в него «маску» в качестве дополнительного слоя. Затем к этому слою необходимо применить фильтр размытия растра (Filter > Blur > GaussianBlur), установив для параметра Radius значение 0,3 пиксела. После этого в свойствах слоя указать для параметра Mode значение Difference. В результате этой несложной процедуры тепловой шум на снимке будет практически незаметен.

     

    5. Слабое освещение

     

    Слабое освещение

    Как показывает практика, при съемке в ярком солнечном свете получение приличных фотографий не представляет проблемы даже для новичков. А вот в условиях слабого освещения начинаются серьезные испытания как способностей фотоаппарата, так и терпеливости фотографа.

    Поскольку основное количество камер снабжено далеко не светосильными (особенно в длиннофокусном режиме) объективами, при съемке в сумерках или в помещении автоматика камеры практически всегда задействует вспышку. Правда, за счет относительно высокой цены самой камеры сама вспышка довольно качественная, тем не менее в некоторых случаях кадр все-таки получается «плоским».

    При этом отключение вспышки мало чем может помочь. Дело в том, что если при слабом освещении отключить подсветку, будет использована очень «длинная» выдержка, которая может привести к «одергиванию» кадра. Конечно, можно установить камеру на штатив или на ровную поверхность, однако тут вступает в действие другой ограничивающий фактор.

    При попадании фотонов на светочувствительную поверхность пиксела создаются электроны, считываемые затем электроникой камеры при создании кадра. Однако параллельно с этим происходит и процесс термогенерации электронов, и чем «длиннее» выдержка, тем больше этих «паразитов» попадет в кадр. Если учесть, что в большинстве любительских камер при выключенной вспышке и слабом освещении автоматически происходит усиление чувствительности, то неудивительно, что итоговый кадр прямо-таки «кишит» разноцветными точками теплового шума.

    Возникает вопрос — как же тогда снимать при плохом освещении? Вспышка может сделать кадр «плоским», а без нее снимок будет пестрить метками термоэлектронов?
    В этом случае следует воспользоваться способностью цифровой камеры отображать отснятое изображение и при необходимости его удалять. То есть фотографу следует сделать как минимум две экспозиции — одну со вспышкой, вторую с «длинной» выдержкой. Несмотря на малые размеры цветного ЖК-дисплея, с помощью функции масштабирования можно довольно детально изучить оба изображения, и если какое-то из них не удовлетворяет по качеству, тут же удалить его.

     

    6. Фокусировка

     

    Фокусировка

    Съемка в условиях плохой освещенности является также серьезным испытанием для автофокуса камеры. Замечательная «зеркалка» Olympus C-1400L порой доводила до отчаяния своих владельцев не в состоянии определить дистанцию до объекта съемки. Именно поэтому на данный момент лампой подсветки снабжаются даже «мыльницы», однако более ранние модели не имеют этого устройства. Фотографу в такой затрудненной ситуации можно посоветовать нехитрый прием — отыскать предмет, отстоящий от камеры на той же дистанции, что и объект съемки, и попробовать «сфокусироваться» на нем. Если автофокус надежно «ловит» дистанцию, следует осторожно прижать кнопку затвора наполовину (при этом автофокус «сосчитает» расстояние), затем навести фотоаппарат на объект съемки и дожать кнопку затвора. Однако тут есть один нюанс — при неполном утап-ливании этой кнопки вычисляется не только дистанция, но и экспозиционные параметры, так что кадр может получиться «пе-ресвеченным» либо «недодержанным». Впрочем, если освещения не хватает для надежной работы автофокуса, как правило, обязательно будет задействована вспышка, а при ее использовании освещенность объекта съемки вычисляется также в момент светового импульса. Если же вспышка не применяется, подходящий уровень экспозиции можно «подогнать» с помощью экспо-коррекции, разумеется, для этого придется отснять не один кадр.

    В некоторых случаях подходящего для фокусировки объекта нет, а ручная фокусировка отсутствует. В такой ситуации способна выручить функция приоритета по диафрагме (если, конечно, камера ею оборудована). «Зажав» до минимума относительное отверстие, можно получить большую глубину резкости, что должно скомпенсировать неуверенную работу автофокуса. Другое дело, что при таком подходе без вспышки просто не обойтись — не спасет ни «длинная» выдержка, ни «накачка» чувствительности.

     

    7. Сложные условия

     

    Сложные условия

    При смешанном освещении (лампы накаливания плюс солнечный свет, падающий сквозь открытое окно) большинство камер довольно своеобразно определяют точку белого. В результате цвет объектов съемки не соответствует истинному значению. В ряде случаев проблему удается решить после длительного медитирования в Adobe Photoshop, однако иногда бессильной оказывается даже эта замечательная программа. Единственным вариантом остается использование корректирующего светового импульса, причем если освещенность объекта съемки достаточна и камера «не желает» применять вспышку, включать подсветку приходится в принудительном порядке.

    В некоторых случаях объект съемки освещен неравномерно -часть в тени, часть ярко освещена. Обычно для определения оптимальной экспозиции используется эксповилка, хотя и не все модели поддерживают данную функцию. Однако, если камера снабжена экспокоррекцией (а таких порядка 95 % от общего количества), пользователь может самостоятельно сделать серию кадров с разным экспозиционным числом. При этом вначале следует использовать максимальный разброс «вилки» (например, -2 EV, норма и +2 EV, где EV — экспозиционное число), а затем постепенно «сдвигать» ее «зубья» (например, -1/2 EV, норма и + 1/2 EV).

    Если времени на серию кадров нет, следует включить точечный экспозамер и, наведя на наиболее яркую область объекта, наполовину нажать кнопку затвора. Затем повернуть камеру, чтобы получилась искомая композиция, и дожать кнопку затвора. Полученное изображение будет «недодержанным», однако, как показывает практика, в большинстве случаев тени все-таки удается «вытянуть». А вот при «передержке» светлые участки объекта превращаются в сплошное белое пятно, и тут уж никакое программное обеспечение не в состоянии помочь.

     

    8. Особые виды съемки

     

    Особые виды съемки

    В обычном режиме непрерывной съемки расчет экспозиции и фокусировка осуществляются только для первого кадра серии.. Однако есть камеры, позволяющие вычислять дистанцию и/или экспопараметры для каждого кадра серии. Перед тем как воспользоваться таким усовершенствованным режимом, необходимо удостовериться, что возросший объем вычислений не сказывается на «скорострельности» фотоаппарата. Если она падает, от дополнительных возможностей следует отказаться — как показывает практика, при непрерывной съемке ни дистанция до объекта фотографирования, ни его освещенность не успевают значительно измениться.

    Правда, при непрерывной съемке спортивных состязаний объект может успеть удалиться на большое расстояние, и тут уж без автофокусировки для каждого кадра серии не обойтись. Если же такой возможности нет, необходимо максимально увеличить глубину резкости, «зажав» диафрагму — опять-таки, если подобная функция в фотоаппарате есть. Порой бывает обратная ситуация — объект не меняет дистанции до фотографа, но двигается довольно быстро (съемка животных в природной среде). Если кадры получаются «сдернутыми», а интервал между ними большой, необходимо перевести камеру в режим приоритета по выдержке, выбрав значение этого экспопараметра как можно «короче».

    При панорамной съемке камера также «замораживает» фокус, экспозицию и баланс белого после первого кадра последовательности, однако при этом не накладывается никаких ограничений ни на интервал между снимками, ни на продолжительность серии. Все, что необходимо делать пользователю, — поворачивать фотоаппарат таким образом, чтобы один край предыдущего кадра частично совпадал с другим краем следующего кадра. Для облегчения данной задачи на некоторых камерах цветной ЖК-дисплей автоматически включается в режиме видоискателя, а по краям кадра отображаются реперные индикаторы — например, в форме сильно вытянутых прямоугольников яркого цвета. Фотограф запоминает, какие объекты находились внутри реперного индикатора с одной стороны снимка, а на следующем снимке располагает их внутри реперного индикатора с другой стороны снимка. Разумеется, при панорамной съемке желательно использовать штатив или любую ровную поверхность.

    На первый взгляд, самой простой должна быть съемка при ярком солнечном свете. Однако и при таких условиях существуют определенные сложности. В пейзажных кадрах, половину которых занимает небо, ландшафтная составляющая практически всегда «недодержана», вызвано это избытком рассеянного в атмосфере света. А поверхности с высоким коэффициентом отражения, например водная гладь, изобилуют бликами. Для решения этой проблемы на объектив следует установить поляризационный светофильтр. При этом небо становится насыщенного синего цвета, на его фоне отчетливо выделяются облака, а блики на воде практически полностью исчезают. Основная задача пользователя — установить светофильтр под правильным углом. Чтобы эффект поляризации был максимальным, необходимо включить ЖК-дисплей в режиме видоискателя, затем, поворачивая фильтр, определить его оптимальное положение по изменению картинки на экране. При этом следует помнить, что использование поляризационного светофильтра ослабляет световой поток примерно на 2 EV, где EV — экспозиционное число.

    По сравнению с пленочной фотографией, цифровые камеры благодаря структуре ПЗС-матриц обладают уникальной способностью регистрировать инфракрасное излучение. Разумеется, в большинстве случаев это является помехой при съемке, поэтому все модели снабжаются встроенными фильтрами, отсекающими лучи с «посторонней» длиной волны. Однако близкое к инфракрасному излучение полностью «отрезать» невозможно, да и не нужно — интенсивность его по сравнению с видимым светом не так и высока, а вот цветопередача при использовании «строгих» фильтров значительно пострадает. А вот если использовать специальные светофильтры, отсекающие видимые и оставляющие инфракрасные лучи, то можно получить редкие по своей эффектности кадры. Стоимость таких фильтров колеблется от 25 (Hoya R72) до 85 (Tiffen 87) долларов, однако перед их приобретением необходимо протестировать камеру на восприимчивость к инфракрасному излучению. Для этого достаточно перевести ЖК-дисплей фотоаппарата в режим видоискателя, направить на объектив пульт дистанционного управления телевизора и нажать кнопку регулировки громкости. Если на экране камеры появится яркое пятно, можно отправляться за светофильтром. Впрочем, уже появились модели фотоаппаратов (Sony DSC-707/DSC-717), у которых встроенный инфракрасный фильтр можно отключить для съемки в полной темноте.

    При макросъемке большинство камер плохо фокусируется на дистанции менее четверти метра. Если объектив снабжен резьбой для оптических насадок, проблема разрешается установкой специального конвертора для макросъемки. Некоторые производители этих насадок (например, НАМА) позволяют соединить несколько конверторов подряд, сокращая дистанцию съемки до минимума. Однако есть ряд ограничений, о которых следует помнить. В частности, для достижения приемлемой глубины резкости необходимо максимально «прикрыть» диафрагму. И чем большее количество насадок установлено, тем большее диафрагменное число следует использовать. В свою очередь, чем меньше относительное отверстие, тем лучше должен быть освещен объект. Кроме того, конверторы тоже «съедают» часть проходящего через них светового потока. Если же объектом съемки является предмет с блестящей поверхностью, мощная лампа подсветки вызовет блики и испортит кадр. Поэтому съемку желательно вести с большой выдержкой, обязательно установив камеру на штатив. Разумеется, для кадрирования нужно использовать только ЖК-дисплей, а чтобы не сдвинуть фотоаппарат при нажатии кнопки затвора, фотографировать в режиме автоспуска. В этом режиме затвор срабатывает не сразу, а по прошествии определенного промежутка времени. Изначальное предназначение автоспуска — съемка групповых портретов с участием в них фотографа.

     

    9. Использование внешней вспышки

     

    Использование внешней вспышки

    Если фотоаппарат оборудован разъемом для подключения внешней вспышки («башмаком» или кабельным гнездом), несколько упрощается задача съемки в помещении и в вечернее время. Здесь возникает закономерный вопрос — а что лучше, гнездо или «башмак»? С одной стороны, для достаточно компактной камеры мощная тяжелая вспышка может создать сильный опрокидывающий момент. При студийной съемке часто приходится прибегать к боковой подсветке, при которой подключение посредством гнезда удобнее. А для полевой съемки можно использовать флэш-брекет.

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Флэш-брекет — устройство, предназначенное для подключения внешней вспышки через кабельное гнездо. Представляет собой кронштейн с «башмаком», кабелем для гнезда камеры и винтом для крепления к штативному гнезду фотоаппарата.

    Разумеется, если камера оборудована ТТL-«башмаком», как Olympus C-2500L или Canon PowerShot Pro 70, то использование этого разъема просто необходимо. Что же касается одноконтактного «башмака», то тут предпочтение автора на стороне синхро-контакта.

    Вспышки, подключаемые через одноконтактный разъем (синх-роконтакт или «башмак»), могут применяться только в ручном и автоматическом режиме. Однако при выборе вспышки следует отдавать предпочтение моделям с поворотном головкой, а полностью раскрыть их возможности позволяет только автоматический режим.

    Рис. 10.1. Флэш-брекет

    В таком режиме от пользователя требуется указать диафрагму и чувствительность, идентичные установленным в камере. Разумеется, фотоаппарат должен иметь возможность управления этими параметрами. В момент нажатия кнопки затвора на единственный контакт подается управляющий импульс, и вспышка начинает свечение. Установленный на ней датчик измеряет количество света, отраженного от объекта съемки, и сообразно указанным диафрагме и чувствительности в нужный момент прекращает свечение. В зависимости от фирмы-производителя вспышки описанный алгоритм имеет свои нюансы, однако в основе всех автоматических режимов лежит именно этот способ.

    Поскольку датчик вспышки «смотрит» всегда вперед, то есть туда же, куда и объектив, он будет улавливать именно то количество света, которое отражается от объекта, даже если головка вспышки развернута вертикально вверх (при съемке в помещении с низким потолком). При этом отраженный от потолка свет обеспечивает
    кадрам реалистичность деталей, хорошую лространственную глубину и минимальное количество бликов.

    Разумеется, что далеко не всегда «автомат» гарантирует идеальное освещение. Самый простой пример — при точечном экспоза-мере или размещении объекта съемки не в центре кадра датчик вспышки неизбежно будет ошибаться. Поэтому для сложных условий съемки более предпочтителен TTL-режим, при котором отключение излучателя обеспечивает автоматика камеры, измеряя свет, проходящий через объектив. Пользователю нет необходимости указывать на дополнительной вспышке диафрагму и чувствительность, так как всем процессом управляет встроенное ПО фотоаппарата.

    Основная проблема при использовании TTL-вспышек — отсутствие каких-либо стандартов на расположение и назначение контактов разъема. Каждый из производителей поддерживает только свой собственный интерфейс обмена данными между фотоаппаратом и вспышкой, поэтому вспышку Nikon к камере Canon можно подключить в автоматическом, но никак не в TTL-режиме. Правда, один из крупнейших производителей вспышек, немецкий концерн Metz, выпускает к большинству своих вспышек наборы сменных колодок (SCA adapters), благодаря этому одну и ту же вспышку можно использовать с камерами разных производителей. Впрочем, в автоматическом режиме вспышки этой фирмы также ведут себя великолепно.

    При фотографировании в вечернее время большинство любительских камер просто не в состоянии «пробить» темноту на достаточную дистанцию, на это способны только внешние вспышки. Благодаря большому расстоянию между оптическими осями излучателя и объектива «красных глаз» в кадре практически не бывает. Ряд внешних вспышек оснащен ИК-прожектором, предназначенным для подсветки автофокуса, кроме того, они используют собственные источники питания, не разряжая аккумуляторов камеры. Однако порой бывают обстоятельства, ухудшающие совместную эксплуатацию этих устройств с фотоаппаратами.

    Во-первых, иногда производители камер и вспышек немного по-разному интерпретируют экспопараметры, благодаря чему кадры могут получаться «недодержанными» или «пересвеченными».

    Впрочем, для решения этой проблемы необходимо лишь указать скорректированное значение чувствительности и диафрагмы.

    Сложнее обстоит дело при неправильном обсчете баланса белого камерой, при этом кадры, как правило, становятся заметно «холоднее», чем требуется. Для борьбы с этим явлением ряд камер снабжается дополнительным режимом обсчета цветового баланса, который называется «вспышкой» (flash, speedlite). При его использовании «точка белого» смещается в «теплую» сторону. Если же такого режима нет, следует подобрать другую вспышку или поэкспериментировать с установкой светофильтров на объектив фотоаппарата. Нужно заметить, что в последнем случае возможны сильные искажения натуральных оттенков.

     

    10. Основное правило

     

    Основное правило

    В любых условиях при съемке цифровой камерой не следует экономить память на кадрах, так как техника данной категории, в отличие от пленочных фотоаппаратов, позволяет не только просмотреть отснятые изображения, но и сразу же удалить неудачные. Причем удаление происходит безо всякого вреда для модуля памяти — например, модули памяти SmartMedia обеспечивают порядка миллиона циклов перезаписи. Единственным ограничением при этом оказывается время жизни элементов питания. Так что следует запастись парой запасных комплектов аккумуляторов, модулем памяти не меньше 128 Мбайт — и не бояться экспериментировать. Не зря ведь сказал классик про «опыт», что он «сын ошибок трудных».

     

    12. Глава 11. Что делать с отснятыми кадрами

     

    Глава 11. Что делать с отснятыми кадрами

    • Хранение
     

    1. Что делать с отснятыми кадрами

     

    Что делать с отснятыми кадрами

    На первый взгляд, такой вопрос звучит довольно бессмысленно. «Разумеется, печатать!» — скажет большинство читателей. Вот тут-то и начинается проблема выбора — какие печатать кадры (ретушированные с помощью ПО или исходные), какого размера, на каком принтере? Или лучше возложить эту задачу на специализированное ателье? И как хранить электронные «негативы»? На все эти вопросы призвана ответить данная глава

     

    2. Выбор носителя

     

    Выбор носителя

    Предположим, кадры переписаны в компьютер и располагаются в одном из каталогов емкого (или не очень) жесткого диска. Сразу же возникает соблазн там их и оставить, но идею эту необходимо решительно забраковать.

    Несмотря на довольно высокую надежность жестких дисков, их поломки все-таки пока еще распространенное явление. К ним следует добавить гораздо более распространенную напасть -компьютерные вирусы, чье деструктивное воздействие подчас более пагубно для данных, чем выход из строя оборудования. Не стоит забывать и о человеческом факторе — способности пользователя непреднамеренно уничтожать наиболее важную для себя информацию.

    Таким образом, жесткий диск на роль кляссера для цифровых «негативов» решительно не годится. Что же следует выбрать для этой роли рядовому пользователю?

    Выбор поражает многообразием. В первую очередь вспоминаются наиболее проверенные временем средства резервного копирования.

    Раньше всех нашли применение в компьютерах слегка модифицированные кассеты цифровой аудиозаписи стандарта DAT (Digital Audio Tape). Устройство, использующее их, именуется стример (streamer) и обеспечивает довольно высокую емкость хранения при разумной цене. Разумеется, при необходимости устаревшую информацию можно стереть и записать новые данные. Основной недостаток данного носителя — чувствительность к электромагнитным полям, возможность «шелушения» магнитного слоя на поверхности ленты (от времени и от контакта со считывающими головками), а также невыносимо долгий процесс записи и считывания данных.
    Затем популярность приобрели емкие магнитооптические (МО) накопители, в которых считывание данных происходит так же, как при использовании компакт-дисков (с помощью лазера), а при записи нагретый лазером поверхностный слой меняет свои оптические характеристики под воздействием магнитного поля. При этом пользователь может в любой момент обновить данные, так как МО-диск перезаписываемый. По сравнению с кассетами стримера эти диски меньше подвержены влиянию электромагнитных полей и не имеют «шелушащихся» поверхностей. Ну а скорость доступа выше на два порядка. Примерно настолько же выше и цена.

    При всей непохожести стримеров и магнитооптики между ними есть общий признак — оба носителя являются довольно экзотичными для среднестатистического пользователя ПК. Кроме того, существуют разные и часто несовместимые стандарты как стримеров, так и магнитооптики. Поэтому фотограф, отснявший серию удачных кадров, конечно, может записать их на кассету или МО-диск. Но вот если он с этими носителями направится в гости для демонстрации там снимков на экране компьютера, то, скорее всего, его ждет неудача.

    Конечно, в последние годы появились и другие типы носителей. Наиболее известны дискеты стандарта Zip емкостью 100 и 250 Мбайт. Дисководы для них бывают как во внутреннем, так и во внешнем исполнении (с подключением через параллельный, SCSI- и USB-порт). Однако, будучи прямым наследником обычных дискет 3,5 дюйма, Zip-дискеты унаследовали все их недостатки. Среди них — высокая чувствительность к магнитным полям и загрязнению рабочей поверхности, а также подверженность к «старению» и механическим повреждениям поверхностного слоя. К прочим минусам следует отнести неоправданно высокую цену дискет и, опять-таки, недостаточную распространенность дисководов.

    А вот привод CD-ROM установлен практически в каждом компьютере, да и стандарт у них единый. Поэтому риск оказаться «непонятым» при этом сведен к нулю. Возникает лишь вопрос — как поместить данные на компакт-диск.

    Устройства для записи дисков CD-R (без возможности перезаписи) существуют довольно давно, но только в последние три года они приобрели широкую популярность. Причиной тому стало сильное снижение цен как на «болванки» (так порой называют СВ-К-«заготовки»), так и на устройства записи (CD-recorder). Однако еще один момент, часто упускаемый из виду, — определенный сдвиг в психологии пользователя.

    Если раньше пользователя привлекала в компьютерных носителях информации возможность периодического обновления данных, то теперь приоритет за их сохранностью. Выяснилось, что проще сохранить все, чтобы потом использовать только необходимое. Как это ни странно, но именно такой же принцип исповедует большинство профессиональных фотографов при хранении негативов.

    Таким образом, диски CD-R с их стопроцентной совместимостью с подавляющим большинством компьютеров и высокой толерантностью к условиям хранения являются идеальным претендентом на роль «хранилища цифровых негативов», обеспечивая при этом высокую скорость доступа к снимкам. А низкая стоимость «болванок» отлично компенсирует невозможность обновить данные. Ну а если по каким-то причинам информацию все-таки хочется регулярно перезаписывать, то достаточно использовать немного другой тип носителей, CD-RW. Правда, при этом ограничивается совместимость с обычными приводами CD-ROM — старые модели «не понимают» такой тип дисков.

     

    3. Упорядочивание снимков

     

    Упорядочивание снимков

    Обычные снимки, как известно, хранятся в фотоальбоме, и для нахождения необходимой фотографии достаточно помнить, в каком именно альбоме она лежит. Однако если количество кадров очень большое, поиск может занять довольно долгое время.

    Профессиональные фотографы используют контрольны — индексные снимки, каждый из которых содержит кадры со всей пленки. Разумеется, чтобы уместить от 24 до 36 фотографий на одном листе формата А4, исходные снимки приходится значительно уменьшить. Но даже столь миниатюрные изображения позволяют быстро сориентироваться и найти необходимый кадр.

    У пользователя, «вооруженного» цифровой фотокамерой, каталогизация снимков может занимать даже больше времени, чем у профессионального фотографа. Ведь «негативы» цифровой фотокамеры многоразовые, что не может не провоцировать (в хорошем смысле этого слова) на съемку всего, что попадает в объектив и вызывает мало-мальский интерес. С другой стороны, емкость «кляссера» (то есть диска CD-R) настолько велика, что в нем могут поместиться до полутысячи кадров. Немудрено запутаться.

    Разумеется, определенную помощь способна оказать файловая система — пользователь может озаглавить каждый из каталогов диска так, чтобы сразу было понятно, какие именно снимки там хранятся. Но даже использование «длинных имен» в системе Windows далеко не всегда позволяет с полной определенностью описать содержание каталога.

    В этой ситуации имеет смысл обратиться к опыту профессионалов и использовать аналог контролен, то есть индексных изображений. Ну а способов для создания электронных «контролек» настолько много, что описать их всех практически невозможно. В то же время есть три наиболее популярных и простых варианта.
    Первый способ создания индексных изображений полностью копирует метод профессиональных фотографов. С помощью программного обеспечения, предназначенного для обработки изображений, создаются сильно уменьшенные копии кадров для «контрольки». Затем создается графический файл (как правило, формата JPEG), размер которого подбирается так, чтобы в него поместились все индексируемые изображения. После того как в созданный файл помещены миниатюрные кадры, их необходимо сопроводить подписями — именами исходных файлов со снимками.

    Этот метод хорош тем, что стопроцентно совместим со всем существующим программным обеспечением, предназначенным для просмотра графических изображений. Основной минус — недопустимо высокая трудоемкость процесса. Кроме того, для детального изучения выбранного кадра пользователю необходимо сначала запомнить имя файла, а затем загрузить искомый файл.

    Второй вариант «контролек» требует более сложного подхода, но он значительно эффективнее. Необходимо создать HTML-страницу, содержащую ссылки на индексируемые кадры, для этого можно использовать любой специализированный редактор, например Microsoft FrontPage, который входит в состав пакета Microsoft Office. Несмотря на кажущуюся сложность, работать с этой программой не сложнее, чем с текстовым редактором Word. Дополнительный плюс — при щелчке мышью на выбранном кадре НТМЬ-«контрольки» он незамедлительно будет загружен для детального просмотра. Единственная загвоздка — для просмотра такой «контрольки» необходим Internet Explorer или любой другой браузер.

    Третий способ заключается в использовании полезной возможности, которой снабжены некоторые утилиты просмотра изображений. Название этой функции варьируется в зависимости от разработчика программного обеспечения, одно из наиболее распространенных — «Create Thumbnails». В результате ее применения в каталоге с кадрами создается файл специального формата, содержащий индексные изображения снимков. В дальнейшем в окне программы просмотра изображений каталог будет представлен в виде «контрольки». Данный метод вообще не требует никаких усилий от пользователя, но индексный просмотр кадров возможен только при наличии на компьютере соответствующей утилиты. Одной из наиболее распространенных программ такого рода является ACDSee Classic.

     

    4. Обработка изображения

     

    Обработка изображения

    Несмотря на обилие коммерческого и бесплатного программного обеспечения для обработки изображений, бесспорным лидером в этой области является Adobe Photoshop. Высокая скорость работы, обилие поддерживаемых форматов файлов, возможность расширения с помощью дополнительных программных модулей — вот только часть из достоинств этого пакета. Ну а для начинающего фотографа основными плюсами являются средства автоматической и ручной коррекции изображения, а также способность отменить неудачное редактирование кадра.

    Первое правило, которое должен запомнить пользователь при ретушировании кадров, — никогда не записывать результаты работы в формате JPEG. Дело в том, что алгоритм JPEG при каждом сохранении необратимо модифицирует изображение и существует реальный риск, что после десятка подобных операций артефакты JPEG станут еще более заметными. Поэтому промежуточные результаты редактирования лучше сохранять в формате Adobe Photoshop (файл с расширением PSD), а итоговое изображение — в формате TIFF.

    Чаще всего требуют исправления ошибки, допущенные при расчете экспозиции. Иногда можно положиться на «сообразительность» Photoshop и использовать команду автоматической коррекции. Для этого в разделе Image главного меню необходимо указать пункт Adjust и из появившегося списка выбрать команду Auto Levels. В ряде случаев полученное в результате этой операции изображение не требует дальнейшей модификации.

    Cамый простой инструмент ручной коррекции- регулировка яркости и контрастности. Эта функция называется Brightness/Contrast, что и команда Auto Levels. Но при ее использовании модифициуется все изображение, поэтому, например, при попытки добавить яркости теням существует риск испортить светлые участки кадра.

    Для более тонкой коррекции изображения следует использовать команды, позволяющие по раздельности регулировать как тени, так и светлые участки кадра. Например, команда Curves (Image >Adjust>Curves) представляет освещенность снимка в виде графика- наклонной прямой. Если «приподнять» левый нижний край этого графика, тени изображения станут светлее, а если «опустить» правый верхний — уменьшится яркость светлых участков кадра.

    С помощью той же команды Curves можно скорректировать погрешности, допущенные при балансе белого. Для этого в поле Channels необходимо выбрать цветовой канал (красный, синий или зеленый) и отрегулировать его насыщенность.

    Альтернативный вариант — команда Color Balance, в которой регулировка цветового баланса осуществляется не в виде графика, а с помощью числовых значений. При этом в секции Топе Balance следует выбрать, какие именно части кадра корректируются (Shadows — тени, Midtones — участки со средней освещенностью, Highlights — светлые участки). Установленный флажок Preserve Luminosity сохраняет яркость без изменений, если же выключить его и изменять насыщенность всех трех цветовых каналов одинаково, то можно регулировать не цветность, а освещенность отдельных частей снимка.

    Вышеперечисленные команды представляют собой лишь малую толику возможностей, имеющихся в Adobe Photoshop. Однако наиболее удобную комбинацию функций по коррекции кадра предоставляет команда Variations. Пользователь одновременно может модифицировать как цветовой баланс, так и яркость различающихся по освещенности участков кадра. Шкала Fine-Coarse служит для выбора между тонкой и грубой регулировкой. А пункт Saturation позволяет управлять цветовой насыщенностью кадра, вплоть до черно-белого изображения.

    Кстати, черно-белая фотография зачастую обладает большей выразительностью, нежели цветная. С помощью Adobe Photoshop преобразовать фотографию в черно-белую очень просто — достаточно в разделе Image главного меню указать пункт Mode и из появившегося списка выбрать режим Grayscale (оттенки серого). При этом для каждой точки изображения учитывается ярко-стная характеристика, а цветовая игнорируется.

    Однако для кадра, снятого с помощью цифровой камеры, более предпочтительна другая методика получения черно-белого изображения. Дело в том, что при использовании Байеровской схемы полноцветный снимок создается из 25 % «синих» пикселов, 25 % «красных» и 50 % «зеленых». Таким образом, зеленый канал кадра будет наименее искажен в результате интерполяции. Кроме того, человеческий глаз наиболее чувствителен именно к зеленому диапазону спектра.

    Для получения черно-белого изображения на основе зеленого канала кадра необходимо в разделе Window главного меню указать пункт Show Channels. В появившемся окне следует убрать пиктограммы в виде глаза со всех каналов, кроме зеленого (Green), и выделить все изображение командой All раздела Select главного меню. Затем необходимо скопировать выделенную область в буфер обмена (команда Сору раздела Edit) и создать новый файл с теми же размерами, что и исходный (команда New раздела File). После этого в новый файл можно вставить черно-белое изображение из буфера обмена (команда Paste раздела Edit).

    Помимо ошибок в определении экспозиции и баланса белого, кадр может быть испорчен тепловым шумом. Для его удаления лучше всего использовать метод «темного кадра», но если «маска» недоступна, можно попытаться исправить положение с помощью фильтра Dust & Scratches (Filter > Noise > Dust & Scratches). Правда, при использовании данной функции изображение становится размытым, поэтому в диалоговом окне фильтра параметр Radius следует оставить равным 1. Параметру Threshold необходимо сначала установить максимальное значение, а затем плавно уменьшать до тех пор, пока не исчезнут точки теплового шума. При этом флажок Preview должен быть обязательно установлен, а само изображение следует оценивать по наиболее зашумленному участку, масштаб при просмотре необходимо установить равным 200 %.

    Еще больших успехов при удалении шума можно добиться при использовании дополнительных программных модулей для Adobe Photoshop. Наиболее известный из них — Quantum Mechanic, разработчиком которого является компания Camera Bits (http://www.camerabits.com).

     

    5. Печать

     

    Печать

    Итак, кадры отредактированы — скорректированы погрешности расчета экспозиции и баланса белого, удален тепловой шум. В большинстве случаев возникает желание увидеть результаты кропотливой работы не только на экране, но и на бумаге.

    Как это ни странно, но за рубежом довольно большая часть пользователей цифровых камер вообще не пользуется компьютером после того, как съемка завершена. То есть цикл обработки цифрового изображения для них абсолютно идентичен циклу пленочной фотографии. Пользователь отдает модуль флэш-памяти в специализированное ателье, после чего получает этот модуль назад, а вместе с ним распечатанные на полиграфическом оборудовании фотографии. В ателье можно также заказать диск CD-R с исходными кадрами — подобно тому, как в обычном «ми-нилабе» возвращают проявленные негативы.

    Второй вариант все-таки требует использования компьютера — переписанные с фотоаппарата кадры отсылаются в ателье по электронной почте, а обратно приходят в обычном конверте. Оплата услуг, как правило, осуществляется при помощи кредитной карты.

    В России наибольшей популярностью пользуются два других способа. В первом пользователь все также обращается за помощью в специализированное ателье, но фотографии приносит на диске CD-R, в отретушированном и подготовленном для печати виде.

    Второй вариант подразумевает, что весь «технологический цикл» происходит на дому у пользователя, а для вывода фотографий используется принтер. Кстати, этот метод пользуется успехом и за рубежом.

    Выбор подходящего принтера для печати фотографий дома является довольно сложной задачей, поэтому разумным будет ограничиться лишь общими рекомендациями. В частности, желательно приобретать модели, использующие при печати не четыре, а шесть красителей — светло-голубой и светло-пурпурный в дополнение к основным. При этом достигается точная передача полутонов, которыми изобилует большинство фотографий. Если указано высокое разрешение (2400 точек на дюйм и выше), необходимо ознакомиться с размером точки, формируемой соплом печатающей головки. При большом диаметре и плотном расположении точки будут сливаться, искажая изображение.

    Немаловажным параметром является также доступность расходных материалов и способ их замены. Под доступностью понимается совокупность цены картриджа и его наличия на рынке — иногда производитель прекращает выпуск расходных материалов для непопулярных моделей принтеров.

    Способ замены картриджа бывает трех основных видов. В первом случае печатающая головка — это часть принтера, а замене подлежит лишь емкость с чернилами. Такой вариант характерен для изделий фирмы Epson, его основным минусом является высокая стоимость ремонта в случае поломки печатающей головки. Во втором случае картридж сочетает в себе и резервуар с красителем, и печатающую головку. По такой схеме выполняются принтеры Hewlett-Packard, при этом замена картриджа представляет собой довольно дорогостоящее предприятие. И наконец, третий вариант позволяет заменить как картридж целиком, так и его отдельный узел — емкость с чернилами. Поскольку ресурс печатающей части картриджа намного выше объема резервуара, данный способ позволяет сократить расходы по сравнению с принтером, использующим цельный картридж. В то же время при ухудшении качества печати нет необходимости нести принтер в ремонт, достаточно лишь сменить весь картридж. Именно этой схемы придерживается фирма Canon.

    Как правило, во всех принтерах черный краситель выполняется в виде отдельного картриджа (Hewlett-Packard и Canon) или резервуара (Epson). Это вызвано тем, что расход черных чернил отличается от расхода цветных, в том числе и за счет печати текста.

    В то же время если закончился хотя бы один из цветных красителей, необходимо заменять цветной картридж (или резервуар) целиком. Данную проблему попыталась решить фирма Canon, выпустив ряд моделей, в которых емкости для каждого из цветных красителей выполнены в виде отдельного резервуара. Эта попытка оказалась удачной, так как чернила разного цвета используются неравномерно, поэтому при «раздельном питании» удается уменьшить затраты на расходные материалы. Примеру Canon последовала корпорация Epson, в модельном ряду которой появились принтеры с отдельными резервуарами для каждого из красителей.
    Для привлечения интереса практически все производители принтеров расширили свой модельный ряд так называемыми «фотопринтерами». Данные устройства представляют собой обычный струйный принтер, снабженный гнездом для модулей флэш-памяти и набором управляющих кнопок. Эти кнопки предназначены для выбора печатаемых кадров, а также ряда сервисных функций -многократной печати, индексной печати и т. д.

    Выгода от приобретения таких устройств сомнительна. Вряд ли имеет смысл покупать принтер, который не будет подключен к компьютеру. А при печати напрямую с модуля памяти пользователь лишается основного преимущества цифровой фотографии — возможности отретушировать кадры.

    Истинными фотопринтерами можно назвать сублимационные печатающие устройства. Эти принтеры используют нагревательный элемент шириной во всю печатаемую область и пленку с чередующимися участками голубого, пурпурного и желтого цветов (размер этих участков идентичен габаритам печатаемой площади). При помощи термопереноса на поверхность специальной бумаги наносятся три слоя (голубой, пурпурный и желтый), в чем-то данный процесс походит на работу факсимильного аппарата. Полученное изображение по качеству выше, чем распечатки струйных принтеров, так как каждая точка фотографии состоит из трех слоев пленки разной толщины, а не из расположенных группой капель. Основной недостаток этого оборудования — непомерно высокая стоимость расходных материалов.

    При подготовке кадра к печати следует помнить, что для того, чтобы изображение не было «рыхлым», его перед печатью следует преобразовать к разрешению 300 точек на дюйм. Данный параметр в Adobe Photoshop устанавливается командой Image Size раздела Image главного меню. В появившемся окне необходимо установить флажок Constrain Proportions (сохранить пропорции изображения) и сбросить флажок Resample Image (интерполяция). Параметр Resolution следует установить равным 300 при единицах измерения pixels/inch. В результате для кадра с разрешением 1600x1200 (что соответствует двум мегапикселам) оптимальный размер для печати составит 13,5x10 см.

     

    13. Заключение

     

    Заключение

    Как показывает история любого изобретения, чем привычнее оно становится, тем больше создается необычных устройств с его применением. Часы с калькулятором, будильник с радиоприемником, пылесос с ионизатором воздуха — все эти вещи давно стали привычными. Вот и сейчас все чаще мелькают в прессе заметки о сотовых телефонах и наручных часах со встроенными цифровыми камерами. С другой стороны, появились цифровые фотоаппараты с возможностью воспроизведения звука в формате МРЗ.

    В большинстве случаев все эти изделия можно отнести к разряду технических курьезов. Но сам факт столь широкого распространения технологии «электронной фотографии» говорит о том, что данное направление прошло период начального развития и представляет собой мощную индустрию со сложившимся рынком. Однако о какой-либо стагнации в этой области говорить рано — модельный ряд обновляется с достойной восхищения интенсивностью. Тем важнее для пользователя не ошибиться при выборе фотоаппарата и не разочароваться при его эксплуатации. Эта книга написана для того, чтобы сориентировать начинающего фотографа во всем многообразии цифровой фототехники и помочь ему сделать первые шаги.