Фотография цифровая

Цифровой зеркальный фотоаппарат Canon EOS 350D

Цифровой фотоаппарат Canon PowerShot A95

Цифрова́я фотогра́фия — фотография, результатом которой является изображение в виде массива цифровых данных — файла, а в качестве светочувствительного материала применяется электронное устройство — матрица.

Изображение, представленное в цифровом виде, предназначено для дальнейшей обработки на компьютере (или на другой цифровой технике). Поэтому цифровая фотография часто относится к области информационных технологий.

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

• Аналоговые компоненты цифровых аппаратов (собственно, матрица является, как правило, аналоговым устройством);
• Теле- и видеокамеры, некоторые факсимильные и копирующие аппараты, использующие для получения изображения твердотельные матрицы, но передающие и записывающие аналоговый сигнал;
• Некоторые исторические модели фототехники, например Sony Mavica, записывающие аналоговый сигнал.

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

Фотосенсор

Основная статья: Фотосенсор

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

Размер фотосенсоров и угол изображения

Сравнение размеров матриц цифровых фотокамер и 35-мм плёнки

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

Формат кадра

В большинстве цифровых фотоаппаратов соотношение сторон кадра равно 1,33 (4:3), равное соотношению сторон большинства старых компьютерных мониторов и телевизоров. В плёночной фотографии используется отношение сторон 1,5 (3:2). В основном все цифровые зеркальные фотоаппараты с размерами фотосенсоров до 24х36 мм выпускаются с рабочими отрезками фотообъективов зеркальных плёночных фотоаппаратов этого класса, что позволяет использовать старую оптику, рассчитанную на это поле. Это вызвано прежде всего наличием прыгающего зеркала видоискателя, ограничивающего уменьшение рабочего отрезка объектива и автоматически сохраняет возможность применения (преемственность) ранее выпущенных объективов. Применение старой оптики в «цифрозекалках» с матрицами, размерами меньших 24х36 мм, порой обеспечивают лучшую разрешающую способность объектива по площади кадра в силу неиспользования периферийной части изображения.

Устройство цифрового фотоаппарата

Основная статья: Устройство цифрового фотоаппарата

Виды цифровых фотоаппаратов

Основная статья: Цифровой фотоаппарат

Цифровые фотоаппараты со встроенной оптикой

Основная статья: Цифровые фотоаппараты со встроенной оптикой

Зеркальные фотокамеры

Принципиальная схема зеркального фотоаппарата

Основная статья: Зеркальный фотоаппарат

Основная статья: Цифровой зеркальный фотоаппарат

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

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

Среднеформатные и прочие профессиональные цифровые камеры

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

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

Цифровые задники

Цифровой задник Kodak DCS420

Цифровые «задники» (en:Digital camera back(англ.)) применяются для переоборудования плёночных фотоаппаратов (обычно дорогих профессиональных зеркальных камер с наработанным набором сменных объективов). Они представляют собой устройства, содержащие светочувствительную матрицу или подвижный линейный сканер, процессор, память и интерфейс с компьютером. Цифровой задник устанавливают на фотоаппарат вместо кассеты с плёнкой. В некоторых случаях размер матрицы делают меньше размера кадра (например, 12×12 мм вместо 24×36 мм у «задника» Филипс (1990 г.)

Современные (2008 г.) матричные цифровые задники содержат до 416 миллионов RGB-пикселей^[1]; переделанные таким образом камеры могут использоваться и как плёночные^[2].

Параметры цифрового фотоаппарата

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

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

Количество и размер пикселей матрицы

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

Видоискатели

Основная статья: Видоискатель

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

^[3]

Форматы файлов

• TIFF (в большинстве цифровых аппаратов применяется 8-bit TIFF, что не даёт выигрыша в глубине цвета)
• RAW (формат данных) — «сырой» набор оцифрованных данных с матрицы
• англ. Digital NeGative — «цифровой негатив»

К изображениям дописывается дополнительная информация о параметрах съёмки в формате

Битовая глубина цвета

Основная статья: Устройство цифрового фотоаппарата

Носители данных

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

• Secure Digital (SD)
• Microdrive)
• Memory Stick (модификаций PRO, Duo, PRO Duo)
• Multimedia Card (MMC)
• xD-Picture Card (xD)

Также возможно подключение большинства камер напрямую к компьютеру, используя стандартные интерфейсы — IEEE 1394 (FireWire). Ранее использовалось подключение через последовательный COM-порт.

Достоинства и недостатки цифровой фотографии

Основная статья: Достоинства и проблемы цифровой фотографии

Основные преимущества цифровой фотографии

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

Основные недостатки цифровой фотографии

• Пикселизация, регулярная структура матрицы и фильтр Байера порождают принципиально другой характер шумов изображения, нежели аналоговые фотографические процессы. Это приводит к восприятию изображения, особенно полученного на пределе возможностей камеры, как более искусственного, не «природного».
• Еще одной проблемой является уменьшение разрешающей способности фотосенсора главным образом в зависимости от его габаритов. В малых фотосенсорах, где высока плотность пикселей, имеет место смешивания зон генерации носителей (внутреннего фотоэффекта) из-за плотной упаковки их и др.^[4]
• Принципиальные трудности доказательства аутентичности цифровой фотографии, в связи с самой сутью цифровых технологий копирования файлов и обработки изображений.

Литература

1. Скотт Келби Цифровая фотография = The Digital Photography Book. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 224. — ISBN 0-321-47404-X
2. Джули Адэр Кинг Цифровая фотография для "чайников" = Digital Photography For Dummies. — 5-е изд. — М.: «Диалектика», 2007. — С. 384. — ISBN 0-7645-9802-3

Примечания

1. ↑ 416M «задник» (англ.)
2. ↑ Хассельблад H3D (англ.)
3. ↑ http://www.foto-art.land.ru/015-cifr.html
4. ↑ http://www.photoscape.ru/handbook/

См. также

• Цифровые фотоаппараты со встроенной оптикой
• Цифровой зеркальный фотоаппарат
• История цифровой фотографии
• Достоинства и проблемы цифровой фотографии
• Фотосенсор
• Фотоаппарат
• Матрица (фото)
• Оптика
• Линза
• Оптические системы

Ссылки

• Ресурсы о цифровой фотографии на русском языке
  • сайт российского журнала Digital Photo
  • photoscape.ru — сайт, посвящённый цифровой фотографии
  • Раздел на IXBT.com о цифровом фото
  • ЖЖ-комъюнити digcam

• Ресурсы о цифровой фотографии на английском языке
  • dpreview.com
  • dcresource.com
  • imaging-resource.com
  • steves-digicams.com
  • Спецификация EXIF

• Основные производители цифровых фотоаппаратов
  • Canon
  • Pentax
  • Sony
  • Konica
  • Kodak
  • Samsung