Назначение

Объективы можно классифицировать по назначению (обычный, макросъемочный, мягкорисующий).

Обычный съемочный объектив рассчитывается так, чтобы получить хорошее изображение значительно удаленных объектов, находящихся не ближе 50-100 значений его фокусного расстояния. Если снимать таким объективом с минимального расстояния или использовать дополнительные приспособления для удаления объекти­ва от пленки (удлинительные кольца), то качество негатива будет хуже, чем при обычном фотографировании пейзажа.

Для фотографирования мелких предметов (марок, монет, насе­комых и т.д.) в масштабе 1:2 или 1:1 изготавливают специальные объек­тивы, которые получили название макрообъективы. По своей оптической схеме они сложнее и имеют большее число линз, чем обычные объективы.

Мягкорисующие объективы это съемочный объектив, дающий изображение пониженного контраста (смягченное) за счет умень­шения его резкости. “Смягчение” контраста изображения происходит из-за остаточных аберраций объектива либо создается искусственно с помощью насадок, обеспечивающих уменьшение резкости изобра­жения. Мягкорисующие объективы применяются для съемки портре­тов и пейзажей. Они обеспечивают получение фотоснимков без резко выделенных мелких деталей в изображении. Например, на фотопорт­ре­те, снятом с помощью мягкорисующего объектива, морщины и мел­кие дефекты кожи лица оказываются сглаженными.

 

Классификация фотоаппаратов

Все выпускаемые в настоящее время фотоаппараты делятся на четыре большие группы.

Самая большая группа на сегодняшний день это обычные фото­аппараты, в которых используются традиционные способы получения снимка.

 

 

Типы современных фотоаппаратов

 

 

Классификация современных фотоаппаратов

Фотоаппараты системы APS (Advanced Photo Sistem, Усовершенствованная фотографическая система) появилась в 1996 г., и пока не получили широкого распространения. Система APS предусматривает применение новых пленок с магнитным слоем записи дополнительных данных, камер, которые способны эти данные записывать на пленку, а также новых лабораторий. Новая технология создает идеальные предпосылки для обработки фотографий совре­менными средствами мультимедиа, что сглаживает противоречия между разработчиками и производителями пленок, камер и другого оборудования.

Фотоаппараты Polaroid появились на рынке техники в 70-х годах и прочно завоевали свое место. Эти фотоаппараты отличаются по конструкции от обычных пленочных и позволяют получать цветные фотоснимки практически сразу после экспозиции, в чем и заклю­чается их главное преимущество перед пленочными фото­аппаратами.

Цифровые любительские камеры впервые, как и фотоаппараты системы APS, появились на прилавках магазинов в 1996 г. и в настоящее время только начинают завоевывать рынок.

 

Все фотоаппараты имеют одинаковую конструкцию оптической системы (объектив, видоискатель), исключение составляют цифровые камеры, экран видоискателя которых представляет собой жидкокрис­тал­лический дисплей. Однако во всех фотоаппаратах одинаково реализованы способы фокусировки, установки экспозиционных пара­метров и измерения освещенности.

Вот пожалуй и подошло время более подробно рассмотреть что же такое цифровой фотоаппарат.

 

Устройство цифрового фотоаппарата

Различием между пленочным и цифровым фотоаппаратом является отсутствие в последнем пленки. Функции пленки в цифровом фотоаппарате выполняют два устройства: первое – ПЗС - матрица, и второе – память. Цифровой фотоаппарат заменяет пленку специаль­ным кремниевым полупроводником, который проводит некоторый, но не весь, заряд электричества, достигающий его. Этот специфический вид полупроводника называется полупроводниковой светочувстви­тельной матрицей, прибором с зарядовой связью, или ПЗС для краткости. Он состоит из тысяч, миллионов отдельных фоточувстви­тельных элементов, объединенных в матрице, под названием пиксель. Изображение проходит через линзу и попадает на ПЗС, который преобразовывает свет в электрические заряды. В свою очередь заряды передаются далее в виде двоичных кодов, формируя, таким образом, файл, который содержит всю информацию об изображении. В этом файле каждый пиксель матрицы имеет свою координату и цвет. Интенсивность заряда изменяется в зависимости от интенсивности света, который попадает на каждый элемент. В этом отношении данный процесс подобен процессу, протекающему на пленке.

Когда вы нажимаете спуск на цифровом фотоаппарате, ПЗС преобразует оптическую информацию об изображении в набор двоичных кодов от каждого из пикселей, на основании которых формируется файл при помощи устройства под названием цифровой конвертер. Он кодирует данные и записывает их в ОЗУ для после­дующей передачи в компьютер или сохраняет их в карте сменной памяти. Последнее является более современным.

В связи с тем, что нет необходимости иметь огромную память, карта сменной памяти играет роль пленки в цифровом фотоаппарате. Ее, сменную память, можно потом относить в центр цифровой фотографии для распечатывания изображения на фотобумаге. Именно так будет выглядеть фоторынок через несколько лет.

 

Типы приборов с зарядовой связью

Имеются два вида ПЗС: линейные и сеточные. Линейные ПЗС обычно используются в студийных фотоаппаратах с высоким разрешением. Они формируют изображение по линиям. Этот процесс показан на рисунке. ПЗС сканирует изображение, формируя каждую линию пикселей в нем таким же образом, как планшетный сканер сканирует фотографию. Этот процесс чрезвы­чайно продолжителен по времени. В связи с этим вы не можете использовать линейный ПЗС для съемки движущегося предмета, а также людей, которым, согласи­тесь, нелегко выдержать без движения столь­ко времени при горячем, ярком осве­щении студии. Для нормальной съемки необходимо студийное осве­щение или яркий солнечный свет, т.к. внешние и встроенные вспышки работают лишь доли секунды, чего, естественно, недостаточно для сканирования и записи изображения. Фотоаппаратами с линейными ПЗС, как правило, пользуется очень небольшое количество потре­бителей, и они являются устаревшими моделями.

“Real – time” – цифровые фотоаппараты, работающие в режиме реального времени (в отличие от линейных), содержат сетку фото­чувстви­тельных элементов вместо одной линии элементов ПЗС, как показано на рисунке. Каждый элемент в сетке представляет один пиксель изображения. При нажатии спуска снимается сразу все изображение.

Очевидно, что чем больше количество пикселей в сетке, тем лучше качество получаемого изображения. Цифровые фотоаппараты начального уровня имеют максимальное разрешение 640х480 dpi. Эти камеры также позволяют снимать и сохранять изображение в более низком разрешении. Преимущество состоит в том, что экономится память фотоаппа­рата, где, собственно, и хранятся изображе­ния. Casio QV100, например, позволяет хранить 64 изображения в высоком разре­шении, а в “нормальном” – 192 (!). Полупрофессиональные фотоаппараты сни­ма­ют мегапиксельные изображения – изоб­ра­жения с разрешением больше чем 1600х1200 dpi (то есть на ПЗС матрице имеется более 2 миллионов пикселей). А студийные цифровые фотоаппараты могут снимать изображения в разрешениях до 3000х2500 dpi, получая при этом изображение размером свыше 24 Мб. Такие фотоаппараты обычно хранят отснятый материал на жестком диске компьютера.

 

Цвет и ПЗС

Для того, чтобы сохранить поступающее изображение в цвете, свет должен пройти через набор цветовых фильтров прежде, чем достигнет ПЗС. Каждый цветовой фильтр блокирует один из трех первичных цветов (красный, синий и зеленый), которые составляют цветное изображение. Для сравнения, цветная пленка использует три различных слоя эмульсии, чувствительных к трем цветам света. Сверху синий, потом зеленый, и за ним красный. В любой точке негатива содержится информация от всех трех слоев. Такая структура невозможна в цифровой фотографии. Элемент изображения, или пиксель, в каждый отдельно взятый момент времени может быть чувствителен только к одному цвету. Цветное изображение достигается путем комбинирования с помощью электроники трех отдельных изображений – по одному для каждого из трех цветовых фильтров.

 

Цвет света

В начале учебного года, когда ребенок идет в начальную школу, ему обычно дают два карандаша, линейку, резинку и коробку мелков. Вначале он получает восемь больших мелков различных цветов: первичные, вторичные, коричневый и черный. Первичными были желтый, красный и синий. Вторичные получались при смешивании любых двух первичных цветов: оранжевый – из желтого и красного; зеленый – из желтого и синего и фиолетовый – из красного и синего.

Первичными цветами с точки зрения физики, являются красный, зеленый и синий. При смешивании они образуют белый. Когда вы сталкиваетесь со светом, цвета “отменяют” друг друга. В случае с краской цвета добавляются друг к другу.

Монитор компьютера использует свет, чтобы произвести цвет. Именно поэтому его называют RGB (Red – красный, Green – зеленый, Blue – синий) монитором.

Принтер же использует чернила, чтобы произвести цвет. Не красные, зеленые и синие чернила, а набор цветов, называемых Голубой (Cyan), Пурпурный (Magenta), Желтый (Yellow) и Черный. Эта цветовая система известна под аббревиатурой CMYK. Если вы заметили, в этой аббревиатуре “Черный” выступает под буквой “К”, хотя любой школьник вам скажет, что “Черный” по англ. – Black. Но буква “В” обозначает синий цвет (Blue) в аббревиатуре RGB. Для того, чтобы избежать путаницы, “Черный” решили обозначить буквой “К”.

К счастью, имеются более совершенные способы управлять цветными изображениями. Лучшей альтер­на­ти­вой линейному ПЗС может быть трех­линейный (trilinear) ПЗС. Он имеет три ряда фильтров, фактически включенных в эле­менты ПЗС.

Каждый фильтр блокирует свой первич­ный цвет. Таким образом, ПЗСснимает информацию сразу о трех цветах, при этом время на съемку кадра значительно сокра­щается. Эти системы довольно медлительны и используются в студийных фотоаппаратах. Цифровые фотоаппараты “в режиме реального времени”, использующие матрицу элементов ПЗС, управляют цветом одним из двух способов, При первом способе цвет попадает на матрицу ПЗС, в которой смежные пиксели содержат различные цветовые фильтры.

На рисунке показан один из возможных вариантов такого расположения. В процессе запи­си изображения микропроцессор, располо­жен­­ный внутри фотоаппарата, считывает сигнал от каждого пикселя и усредняет полученное значение. Этот способ позволяет мгновенно отснять кадр. Единственный недостаток состоит в том, что полученное изображение “размы­вается” из-за использования средств математической обработки. Если вы попробуете, например, сфотографировать белый лист с черным квадратом посередине, вы не увидите абсолютно четкую грань квадрата. Цвет пикселей, которые окажутся на грани черного и белого цветов, будут определяться как средний между 100% черного и 100% белого, и поэтому примет значение 50% серого цвета. Цвет пикселей, смежных с 50% серого, будет, в свою очередь, определяться как средний между ним и цветом пикселей с другой стороны, и так далее. Размер пикселя примерно 12 микронов. Для сравнения, человеческий волос – примерно 60 микронов, или в пять раз шире пикселя. Так, на расстоянии пяти пикселей от грани вглубь черного квадрата получим примерно 98,4% черного. Различие между этим цветом и 100% черного цвета неразличимо для человеческого глаза. Но переход цвета по этим пяти пикселям заметен. И вы видите его как небольшую размытость. Возможно ли получить четкое цифровое изображение? Да. При втором способе обработки цвета используется призма, которая направляет поступающий свет от линзы в многократные матрицы, каждая из которых имеет различную вложенную схему образца фильтрации трех первичных цветов.

Эти изображения затем объединяются и создается результирующее изображение с достоверным цветом и высоким разрешением. Усреднение – по-прежнему составляющее процесса, но поскольку доступно намного больше информации для усреднения, результирующее изображение намного точнее. Главная сложность этого метода заключается в размере используемых данных, которые заполняют буфер ОЗУ(оперативной памяти) фотоаппарата. При этом приходится сохранять изображение, чтобы очистить буфер прежде, чем начать снимать очередной кадр. Эти фотоаппараты должны подключаться к компьютеру, а это означает, что они могут использоваться только в студии. Они также чрезвычайно дороги.

 

Память

Второй основной структурной единицей цифрового фотоаппарата является память.

В начале 90-х годов цифровые фотоаппараты использовали только один вид памяти, получивший название встроенной. Эта память создавала много неудобств в работе фотографа. Ограниченная, как правило, небольшим объемом, обычно 2 Мб, она позволяла сохранять небольшое количество снимков, которые, в свою очередь, сразу необходимо было переписывать на компьютер.

В середине 90-х годов появился новый вид памяти, получивший название сменной памяти. Сменная память используется в цифровых фотоаппаратах для увеличения количества сохраняемых кадров. Она представляет собой небольшие карточки, которые вставляются в камеру. Она энергонезависима, то есть для хранения записанной на нее информации не нуждается в питании. Фактически она больше похожа на жесткий диск, используемый в компьютере, только очень маленьких размеров и с меньшим объемом.

Наличие в фотоаппарате возможности использовать сменную память можно считать существенным плюсом, так как вы можете сами регулировать (правда, путем дополнительных денежных вло­жений) емкость цифрового фотоаппарата. Некоторые фотоаппараты уже теперь позволяют использовать сменную память объемом до 512 Мб (память стандарта Compact Flash Card Type II).

Однозначно можно сказать, что сменная память будет иметь объем 1Gb и больше в ближайшие 3 года. Правда, на вопрос, сколько она будет стоить, ответить пока сложно.

 

Виды сменной памяти

Есть несколько основных видов памяти, используемых в цифровых фотоаппаратах.

Память стандартаPCMCIA (для удобопризносимости его решили переименовать в PC Card, но большинство продолжает придер­живаться старого названия). В спецификациях часто указывается как “АТА - совместимая”. Существует несколько типов РСМСIА- карт, они так и называются: PCMCIA Type I, PCMCIA Type II, PCMCIA Type III. Только-только начали выходить карты стандарта Type IV, но в цифровых фотоаппаратах они пока не используются. Стандарт РС Card очень распространен на рынке портативных компьютеров.

Память стандарта Compact Flash. Разработана компанией San Disk. Некоммерческая организация Compact Flash Association зани­мается пропагандой этого стандарта и распространанием информации о нем.

Память стандарта Smart Media, он же SSFDC. Разработана компанией Toshiba, поддерживается организацией Solid State Floppy Disk Card Forum.

 

“Флэш – память”

Это разновидность энергонезависимых полупроводниковых запоминающих устройств, то есть дополнительный источник питания для хранения информации им не требуется. В советское время существовало название ЭППЗУ, то есть “электрически перепрограм­мируемое постоянное запоминающее устройство”. Флэш – память – подкласс этих самых ЭППЗУ. Технологическое отличие от других устройств этого класса состоит в особенностях физических процессов, в которые мы вдаваться не будем, а практически – в более высокой скорости работы.

 

PCMCIA

Эта аббревиатура расшифровывается как Personal Computer Memory Card International Association (Международная ассоциация по картам памяти для персональных компьютеров). Соответственно, PCMCIA – название ассоциации и разработанного ею стандарта карт сменной памяти.

Существует четыре разновидности памяти этого типа: DRAM (dynamic random access memory), SRAM(static random access memory), Linear Flash(или non-ATA), и PC Card ATA Flash. Первые два не являются энергонезависимыми и в цифровых фотоаппаратах не исполь­зуются, поэтому о них можно и не говорить. Третья, Linear Flash, требует специального програмного обеспечения, и, хотя теоре­тически может использоваться в фотоаппаратах, но фактически – никогда не используется. Таким образом, когда говорят о PCMCIA – картах сменной памяти для фотоаппаратов, имеют в виду PC Card ATA Flash. Чтение спецификаций от производителей камер показало, что они используют произвольные части этого названия: говорят о PCMCIA Flash, о PC Card, о Flash ATA или АТА Type к примеру. Не дайте себя запутать – речь идет об одном и том же!

Для работы с PC Card на настольном компьютере нужно приобрести адаптер (во всех современных ноутбуках он и так есть).

PC Card могут работать от 3,3 и от 5V.

 

Типы PC Card

Длина	Ширина	Толщина	Традиционное использование
Type I 85,6мм	54 мм	3,3 мм	Память (SRAM, Flash и т.д.)
Type II 85,6мм	54 мм	5 мм	Устройства ввода – вывода (модемы, сетевые карты и т.д.)
Type III 85,6мм	54 мм	10,5 мм	Устройства хранения данных, жесткие диски.

Рассмотрим Type I, II и III.

Единственное, по сути, их отличие – размеры. Соответственно варьируется и их емкость, скорость, а в связи с этим – типичное использование. Рассмотрим табличку, взятую с сайта http: //www.pc-card.com:

Эти типы совместимы сверху вниз, то есть в слот Type III можно вставить карту Type I или II (и она заработает), но не наоборот.

В цифровых фотоаппаратах чаще используются карты типов I и II, хотя есть и камеры, использующие тип III, например Canon PowerShot 600.

Compact Flash

Это самые маленькие устройства из представленных в данном разделе. Их размеры 43 мм х 36 мм х 3,3 мм. Их физический объем – приблизительно с четверть от PC Card Type II. Они, также как PC Card, могут работать и от 3,3 и от 5 V. Их физические размеры и порт не совместимы со стандартом PCMCIA, но архитектура совместима полностью. Поэтому возможно их использование в устройствах считывания PC Card – для этого понадобится недорогой пассивный адаптер.

Принципиально Compact Flash совместим с PCMCIA, поэтому некоторые производители пишут об использовании “PCMCIA Compact Flash”, что может ввести покупателя в заблуждение. Имейте в виду: просто так вставить эту карту в слот (специальный разъем в цифровом фотоаппарате, дающий возможность подключить сменную память) PCMCIA не удастся, нужно покупать адаптер! Для работы с настольным компьютером нужен адаптер, подключаемый к параллельному порту. Если у вас уже есть ноутбук или упомянутое выше устройство считывания PC Card – адаптер с Compact Flash на PC Card.

Smart Media

Очередной стандарт флэш – памяти. Создатели считают ее наиболее удобной и доступной из существующих для цифровых фотоаппаратов. Это, с одной стороны, неудивительно – иначе зачем бы они ее разрабатывали, с другой стороны, такое хвастовство не лишено некоторых резонов.

Размеры карт Smart Media 45 мм х 37 мм х 0,76 мм, емкость – от 2 до 128 Мб. Существует 2 стандарта карт Smart Media – с питанием от 5 V и 3,3 V. Первый тип несколько дешевле.

Существенное отличие карт Smart Media от Compact Flash и PC Card заключается в следующем. Compact Flash и PC Card – совмес­тимы, то есть, грубо говоря, с точки зрения системы являются жесткими дисками. Для поддержки у системы подобной иллюзии в каждую карточку приходится встраивать собственный контроллер. Smart Media же является собственно памятью и такого контроллера не имеет, что существенно ее удешевляет. Для того, чтобы с картами Smart Media мог работать ваш персональный компьютер, вы можете приобрести флоппидиск – адаптер (производители – Fuji, Olympus и Toshiba), после чего данные считывать с них посредством банального дисковода. Если вы счастливый обладатель ноутбука, вам может быть удобнее купить переходник от Smart Media на PC Card стоимостью около.

Сегодня разница в стоимости Smart Media и Compact Flash уже не столь велика, как тогда, когда стандарт был предложен (1995г.), поскольку последний получил большее распространение, активнее развивался, и, соответственно, больше подешевел за последнее время.

Что же лучше?

Как всегда, все зависит от того, чего вы хотите и что у вас уже есть. Если у вас ноутбук или уже есть адаптер PCMCIA, ваш выбор – между PC Card и Compact Flash, причем, видимо, стоит предпочесть Compact Flash. Почему? Вот несколько фактов, выводы делайте сами:

- большинство производителей цифровых фотоаппаратов отдает предпочтение Compact Flash. У “Kodak”, например, модель DС 50 использует РС Card, а более совершенные DС 280 и DС 290 – уже Compact Flash;

- в среднем, при одинаковой емкости карты PCMCIA в 1,5 раза дороже карт Compact Flash.

Если у вас есть только обычный персональный компьютер без всяких адаптеров, вам стоит выбрать между Compact Flash и Smart Media, причем существенных предпочтений здесь, пожалуй, нет: Smart Media немного дешевле (разница до 1,3 раза, варьируется в зависимости от производителя). Поэтому здесь уже стоит обращать вни­мание на другие свойства сравниваемых камер – разрешение, качество сжатия, оптика…