Устройство цифрового фотоаппарата

Основная статья: Цифровой фотоаппарат

Частично разобранный цифровой фотоаппарат
Canon PowerShot A75

История развития фототехники привела к тому, что были выработаны определённые стандарты на интерфейс между фотографом и используемой им фототехникой. В результате цифровые фотоаппараты (цифровая фотокамера, ЦФК) в большинстве своих внешних черт и органах управления повторяют модели плёночной фототехники. Принципиальное различие оказывается в «начинке» аппарата, в технологиях фиксации и последующей обработки изображения.

Основные элементы цифрового фотоаппарата

Матрица

Основная статья: Матрица (фото)

Основной элемент любой цифровой фото- или видеокамеры — матрица, от которой в наибольшей^{[нейтральность?]} степени зависит качество получаемого изображения.

Матрица (иногда её называют сенсором) представляет собой полупроводниковую пластину, содержащую большое количество светочувствительных элементов, в подавляющем большинстве случаев сгруппированных в строки и столбцы.

В современных ЦФК наибольшее распространение получили матрицы двух типов: ПЗС (прибор с зарядовой связью, по-английски CCD — Charge-Coupled Device) и КМОП (комплементарный металл-оксид-полупроводник, по-английски CMOS — Complementary-symmetry/Metal-Oxide Semiconductor).

CMOS-матрицы для потребительских фотоаппаратов относительно дёшевы, так как производятся по стандартным полупроводниковым технологиям, однако шумы таких матриц обычно гораздо выше, чем у CCD. Поэтому в настоящее время большинство моделей ЦФК (за исключением ряда профессиональных и полупрофессиональных «зеркалок» Canon, Nikon и Sony и других, имеющих специальные схемы подавления шумов), оснащаются ПЗС-матрицами. Название ПЗС — прибор с зарядовой связью, отражает способ считывания электрического заряда методом сдвига от одного элемента матрицы к другому, постепенно заполняя буферный регистр. Далее напряжение усиливается и подается на АЦП (аналого-цифровой преобразователь), после чего уже в цифровой форме поступает для последующей обработки в процессор фотокамеры.

Объектив

Основная статья: Объектив

Объектив цифровой камеры не претерпел кардинальных изменений по сравнению с объективами обычных фотокамер. Из-за меньших размеров сенсора, объективы цифровых камер (за исключением зеркальных камер, использующих те же объективы) имеют меньшие геометрические размеры.

Благодаря уменьшению относительно 35-мм плёнки размера матрицы, в камерах любительского уровня стало возможным использование оптических схем, ранее присущих только дорогим аппаратам^{[источник не указан 678 дней]}.

Затвор

Основная статья: Фотографический затвор

Цифровые потребительские фотокамеры оснащены электронным эквивалентом затвора, который встроен в матрицу и выполняет работу, аналогичную механическому. В более дорогих камерах вмонтированы два затвора, и механический служит для предотвращения попадания на сенсор света после окончания времени выдержки, что позволяет избежать появления артефактов ореола, частично блюминга и смазывания.

В некоторых цифровых фотоаппаратах при нажатии клавиши затвора наполовину происходит срабатывание систем автоматики. Автофокус и система определения экспозиции фиксируют параметры съёмки и ждут полного нажатия. При полном нажатии клавиши спусковой кнопки

• в незеркальных цифровых аппаратах:
  • механический затвор (при наличии) открывается,
  • происходит сброс заряда в ячейках матрицы,
  • механический затвор открывается на время экспонирования,
  • механический затвор закрывается,
  • происходит считывание кадра из матрицы,
  • механический затвор открывается,
  • матрица переходит в режим Live View;

• в зеркальном цифровом аппарате (без или при выключенном режиме Live View):
  • поднимается зеркало и срабатывает «прыгающая» диафрагма,
  • включается ранее выключенная матрица,
  • открывается на время экспонирования механический затвор,
  • закрывается механический затвор,
  • опускается зеркало и открывается диафрагма,
  • происходит считывание и обработка кадра из матрицы.

Видоискатели

Основная статья: Видоискатель

Вид в экране видоискателя дальномерной камеры.

Видоискатель — элемент фотоаппарата, показывающий границы будущего снимка^{[источник не указан 678 дней]} и в некоторых случаях резкость и параметры съёмки. На бытовых цифровых фотоаппаратах в качестве видоискателя используются ЖК экраны (на зеркальных в режиме LiveView и на компактных камерах) и различные виды электронных и оптических видоискателей.

Процессор

Основная статья: Микроконтроллер

Процессоры в цифровых фотоаппаратах выполняют следующие функции:

• управление работой затвора;
• управление объективом в автоматическом и ручном режимах съёмки;
• выбор баланса белого, измерение освещённости объекта, определение экспопары, выбор цветовой температуры и т. п.;
• управление работой вспышки;
• управление брекетингом — возможностью серийной съёмки (обычно сериями по 3 или 10 кадров) с разными настройками фотоаппарата;
• управление специальными эффектами из имеющегося набора (сепия, чёрно-белая съёмка, устранение эффекта красных глаз и др.);
• формирование и выдачи на дисплей информации о выбранных режимах съёмки, настройках, самого изображения и т. п.

Карта памяти

Основная статья: Флеш-память

Флэш карты.

Карта памяти — носитель информации, который обеспечивает длительное хранение данных большого объёма, в том числе изображений, получаемых цифровым фотоаппаратом.

В ранних моделях цифровых фотоаппаратов использовались и иные носители информации, в том числе миниатюрные жесткие диски, дискеты, записываемые оптические и магнитооптические диски и т. п., вплоть до аудиокассет (в самом первом образце электронной фотокамеры фирмы «Кодак», использовавшей аналоговые способы обработки и сохранения изображений).

Разъёмы и интерфейсы

Внешний интерфейс подключения к компьютеру общего назначения имеется практически во всех цифровых камерах. На сегодня (2011) самым распространённым из них является USB. Также применяются специальные виды разъёмов для подключения к телевизору или принтеру. Появились первые модели фотокамер с беспроводными интерфейсами.

Органы управления

Выбор режимов работы

Основная статья: Диск режимов фотоаппарата

Диск режимов фотоаппарата — селектор режимов фотокамеры. Обычно находится на верхней панели камеры слева или справа. Реже, в основном на компактных камерах, на панели обращённой к фотографу. В некоторых цифровых камерах диск режимов отсутствует, а выбор режима съёмки осуществляется при помощи кнопок и меню.

Кнопка спуска (клавиша спуска затвора)

Элемент управления фотосъемкой, инициирующий последовательность получения кадра. Выполняется в виде кнопки либо на верхнем торце аппарата (компактные камеры), либо спереди и сбоку рукоятки в зеркалкальных фотоаппаратах. При нажатии фотокамера производит съемку и обработку кадра. Во многих моделях предусмотрено 2-ступенчатое нажатие (при нажатой наполовину срабатывают технологии автофокуса и экспокоррекции, при полном нажатии — производится съемка.)

Управление меню

Для настройки параметров в большинстве цифровых фотоаппаратов применяется интерфейс меню.

Во многих компактных фотоаппаратах имеются два меню: основное и «быстрое». Основное меню занимает весь объём экрана и предназначено для установки как непосредственно параметров съёмки, так и системных параметров аппарата (даты, времени и т.п.). «Быстрое» меню выводится поверх изображения в режиме съёмки и позволяет изменять непосредственно параметры съёмки, например, ISO, баланс белого, экспокоррекцию и т.п.

В цифровых зеркальных фотоаппаратах при отключённом режиме «Live View» на экране (если он включён) отображаются только параметры съёмки. Такой же интерфейс присутствует и в некоторых компактных камерах, например, в Canon PowerShot G11 в режиме «Быстрый снимок» (в этом режиме визирование возможно только с использованием оптического видоискателя).

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Прочее

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Работа цифрового фотоаппарата

До нажатия клавиши затвора в зеркальных фотоаппаратах между объективом и матрицей расположено зеркало, отражаясь от которого, свет попадает в видоискатель. В незеркальных фотоаппаратах и зеркальных фотоаппаратах в режиме Live View свет из объектива падает на матрицу, при этом на ЖК экран выводится изображение, сформированное на матрице. В некоторых фотоаппаратах при этом может происходить автоматическая фокусировка.

При неполном нажатии клавиши затвора (если такой режим предусмотрен) происходит выбор всех автоматически выбираемых параметров съёмки (фокусировка, определение экспопары, чувствительности фотоматериала (ISO) и т. д.).

При полном нажатии происходит съёмка кадра, и считывание информации с матрицы во встроенную память фотоаппарата (буфер). Далее производится обработка полученных данных процессором с учётом установленных параметров коррекции экспозиции, ISO, баланса белого и др., после чего данные сжимаются в формат JPEG и сохраняются на флэш-карту. При съёмке в формат RAW данные сохраняются на флэш-карту без обработки процессором (возможна коррекция битых пикселей и сжатие алгоритмом без потерь). Так как запись на флэш-карту изображения занимает достаточно большое количество времени, многие фотоаппараты позволяют снимать следующий кадр до окончания записи предыдущего на флэш-карту, если в буфере есть свободное место.

См. также

В Википедии есть портал «Фотография»

• Цифровые технологии
• Цифровая фотография
• Фотосенсор
• Система стабилизации
• Цифровой шум
• Баланс белого
• Эффект «красных глаз»
• ЖК-дисплей
• Фотографическая широта

Примечания

Литература

• Руководство от «Nikon» по цифровой фотографии с цифровой фотокамерой D50. — М.: «Nikon Corporation», 2007. — 137 с.