- Электронная фотография
-
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.
Содержание
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 плёнкиРазмеры 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
Виды цифровых фотоаппаратов
Цифровые фотоаппараты со встроенной оптикой
Зеркальные фотокамеры
Принципиальная схема зеркального фотоаппаратаЦифровые 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 DCS420Цифровые «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
- Прямой видоискатель
- Стеклянный глазок
- Светоделитель
- Электронный видоискатель EVF
- Шарнирное зеркало (Зеркальный видоискатель)
- ЖК видоискатель
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
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
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
- Скотт Келби Цифровая фотография = The Digital Photography Book. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 224. — ISBN 0-321-47404-X
- 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
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
- Статьи о цифровой фотографии
- Ресурсы о цифровой фотографии на английском языке
Wikimedia Foundation. 2010.