Цифровое фото. Основы фотографии

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ОТКРЫТОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КАФЕДРА МАТЕРИАЛЬНЫХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Материалы дистанционного курса
"Информационные технологии и образование"

Полилова Татьяна Алексеевна
[email protected]

Цифровое фото

Цифровая фотография завоевывает все большую популярность. Цифровая техника стала обязательным рабочим инструментом журналистов и репортеров - редкий журнал или газета обходятся без публикаций кадров, сделанных цифровыми аппаратами. Графические материалы для Интернета также готовятся чаще с помощью цифровых камер. Цифровой техникой все шире пользуются фотографы-профессионалы - их привлекает оперативность получения результата. Возможность увидеть на компьютере фотографию через несколько минут после съемки и возможность отредактировать изображение на компьютере делают цифровой аппарат незаменимым помощником на студийной площадке.

Широкое распространение получает услуга оцифровки пленок и слайдов. Сейчас открываются специализированные цифровые фотолаборатории, выполняющие такие заказы. Неотъемлемая часть сервиса многих фотоателье - моментальное цифровое фото с выводом готовых отпечатков на фотопринтере.

В чем особенности цифровой фотографии и в чем состоят ее преимущества?

Об одном преимуществе - оперативности получения снимков, мы уже упомянули. Вы можете непосредственно после съемки переписать на компьютер оригиналы снимков и тут же просмотреть результаты своей работы. Вы оставите для последующей распечатки только те фотографии, которые явно удались. Теперь можно не опасаться стопки напечатанных фотографий сомнительного качества - где-то получился "смазанный" снимок, где-то в кадр попали лишние предметы, на каких-то снимках фотомодель закрыла глаза или не вовремя зевнула.

Неудачные кадры не нужно тут же выкидывать в корзину - их, скорее всего, можно довести до приемлемого качества с помощью графических редакторов. Да и удачные снимки нередко приходится редактировать перед печатью - правильно скадрировать, увеличить резкость, улучшить цветовую гамму снимка и пр.

Имея цифровой фотоаппарат и компьютер, вы теперь избавлены от посредника - фотолаборатории, в которой после химической обработки пленки печатают фотокарточки, применяя химические реактивы. Вы теперь не зависите от технологии химической обработки пленки и профессионализма оператора. Именно нарушения технологии проявки пленки и печати снимков приводят к известным всем негативным эффектам - изменению естественной гаммы снимков, излишней затемненности или переосветленности фотографий.

Технологии цифрового фото

Индустрия цифрового фото развивается очень быстро. Цифровые камеры вбирают в себя многие достижения традиционных пленочных фотоаппаратов - и достижения в области оптики (оптические объективы высокого качества), и разнообразные функции автоматической съемки.

Предлагаемые фирмами цифровые фотоаппараты заметно отличаются по возможностям и, соответственно, цене.

Чтобы ориентироваться в широком спектре цифровых камер, рассмотрим вначале основные элементы технологии цифровой фотографии.

ПЗС-матрица

Центральный компонент любой цифровой камеры - светочувствительный полупроводниковый прибор с зарядовой связью (ПЗС-матрица). Именно она является электронным аналогом привычной фотопленки, от ее характеристик во многом зависит качество изображения. Будучи прямым аналогом фотопленки, ПЗС-матрица позаимствовала от нее ключевой для фотографа показатель - светочувствительность. Значение этого параметра напрямую зависит от размера элементарной ячейки ПЗС (прямая аналогия с размером зерен галогенидов серебра в фотопленке). Характеристики ячейки ПЗС определяют количество накапливаемого матрицей света.

Качество снимка определяется также размером матрицы - чем матрица больше, тем лучше снимок можно получить. Этот факт также легко объяснить: представим себе, что при фотографировании объекта используется матрица 10х10. В этом случае изображение передается 100 точками. При таком разрешении объект на "фотографии", пожалуй, трудно будет узнать. Если же использовать матрицу 1000х1000, то результат будет заметно лучше.

Первые цифровые аппараты имели матрицу около 300 000 элементов (пикселов). Это позволяло получить неплохую картинку на экране монитора размером 640х480 пикселов, но говорить о фотографическом качестве снимка при печати на принтере было еще рано. Современные цифровые фотокамеры среднего класса имеют матрицу в 3 000 000 элементов (такие камеры называются трех-мегапиксельными). Полученные этими камерами снимки уже можно просматривать на полном экране и распечатать на принтере с фотографическим качеством в традиционном формате 10х15 см.

Сменные карты памяти

Цифровая камера хранит снимки на сменных картах памяти различного типа.

Флэш-память - это энергонезависимая полупроводниковая перезаписываемая память с произвольным доступом (Random Access Memory, RAM). Генетически она произошла от памяти только для чтения - ROM (Read Only Memory).

Преимущества флэш перед такими носителями, как дискеты и компакт-диски - компактность, низкое энергопотребление, большой ресурс работы, механическая надежность. Сейчас производители флэш-памяти описывают свою продукцию как твердотельное энергонезависимое полупроводниковое устройство, способное хранить цифровые данные в любом формате. Под энергонезависимостью понимается способность устройства хранить информацию без затрат энергии извне.

К флэш-памяти относят много различных устройств. Используемые в качестве компактных носителей для цифровых фотокамер, карманных компьютеров, плейеров и т. п. принято называть картами памяти. Самые распространенные из них:

• PC Card (ATA Flash);
• CompactFlash типа I и II;
• SmartMedia;
• Memory Stick;
• MultiMedia Card;
• Secure Digital (SD) Card.

Устройства флэш-памяти отличаются, прежде всего, габаритами и весом. Различны также скорость чтения и записи данных, емкость карты. Некоторые имеют механизм защиты авторских прав.

Сегодня распространены такие форматы карт как CompactFlash и IBM Microdrive, SmartMedia, MemoryStick. На перечисленных типах сменных карт может храниться от 128 Мбайт до 1 Гбайт данных. Известная фирма Sony в качестве носителя предлагает использовать 80-мм компакт-диски емкостью 156 Мбайт.

У компании Sony есть интересные модели цифровых фотокамер, в которых в качестве носителя используются обычные дискеты 3,5 дюйма и CD-RW. На фото справа - камера SonyMavica MVC-CD300 с носителем CD-RW.

В покупаемом аппарате обычно содержится носитель небольшой емкости для хранения нескольких фотоснимков. Но многие любители покупают более емкие сменные карты, где они могут разместить несколько десятков или даже сотен снимков.

Впрочем, можно отказаться от применения дополнительных карт памяти или микродисков и работать с переносным компьютером (ноутбуком), переписывая регулярно на диск отснятые кадры.

Подсоединение к компьютеру и принтеру

Современные цифровые фотоаппараты подсоединяются к компьютеру через USB-порт. В комплект с фотокамерой входит кабель, один разъем которого вставляется в разъем фотоаппарата, другой - в USB-разъем компьютера.

Переписанные на компьютер снимки можно распечатать на принтере. Если качество снимков высокое, то лучше использовать принтер, обеспечивающий фотографическое качество печати. Для печати фотоснимков нужно также использовать специальную фотобумагу.

Есть и другие варианты распечатки фотографий - непосредственно из фотоаппарата на принтере, минуя этап сохранения в памяти компьютера. Так, например, камера Canon PowerShot G2 оборудована специальным интерфейсом для прямой печати изображений на фотопринтере CP-10, разработанном этой же фирмой.

Цифровые "мыльницы"

Для начинающих фотографов вполне подойдет простой недорогой цифровой аппарат - с его помощью можно делать снимки, не уступающие по качеству обычной "мыльнице". Обращаться с таким аппаратом также просто: не нужно специально наводить на резкость, устанавливать выдержку и диафрагму. Достаточно выстроить кадр и нажать кнопку спуска - фотоаппарат сам подберет нужные параметры для получения хорошего изображения. Такой возможностью обладают даже очень небольшие современные цифровые камеры.

Рассмотрим характеристики миниатюрного фотоаппарата Che-ez! Cubik.

Объектив фотоаппарата позволяет снимать от 1,5 метров до бесконечности, и может работать в режиме фото и видео.

Фотоаппарат имеет матрицу 1,3 млн. пикселов, он может сохранять в памяти до 50 кадров размером 1280х1024. С помощью этой фотокамеры можно отснять и сохранить в памяти видеосюжет на 90 секунд при смене 18 кадров в секунду для показа в окне размером 320х240 пикселов.

Размеры фотоаппарата - 56х56х30 мм, вес - 110 г. Аппарат имеет USB-интерфейс, работает на двух батарейках ААА.

Фотоаппарат Che-ez! Cubik можно назвать цифровой "мыльницей". Но с его помощью вполне реально получать интересные снимки - если понимать область применения, возможности аппарата, и овладеть техникой съемки.

При съемке "мыльницей" могут обнаружиться известные фотографам дефекты. Например, резкость в кадре будет неравномерной - хорошая резкость в центре кадра и размытость по краям. Цветопередача в центре и по краям кадра также может отличаться. При съемке темного объекта на светлом фоне автоматическая выдержка будет устанавливаться исключительно по фону - при съемке персонажа это приведет, например, к сильно затемненному лицу на светлом фоне.

Как можно приспособиться к такому аппарату? Во-первых, все важные элементы нужно располагать в центре кадра, а по бокам должны остаться только незначительные детали. Хорошо будут получаться кадры, где снимаемые объекты имеют нерезкие очертания. Не нужно снимать "мыльницей" против света, если только вы не хотите получить контурное изображение. Идеальное направление света - это сзади или с боку фотографирующего.

Фотокамера Minolta Dimage 7

Фотокамера Minolta Dimage 7 - это на сегодняшний день одна из лучших цифровых камер, которой с удовольствием пользуются даже профессионалы.

У камеры Minolta Dimage 7 высокое качество оптического объектива - от него напрямую зависит качество снимков. Объектив имеет семикратный зум, т.е. способность значительно приблизить объект съемки практически без потери качества съемки. Как и многие другие цифровые аппараты, процессор камеры может выполнять цифровое двукратное увеличение снимка - тем самым появляется возможность снимать более четко расположенные вдалеке объекты.

Камера позволяет снимать объекты на расстоянии от 0,5 м до бесконечности. Если приходится фотографировать небольшие предметы на расстоянии менее полуметра, то нужно переключиться в специальный режим макросъемки. Если вы решили, например, снять пушистую гусеницу бабочки - камера обеспечивает великолепную макросъемку, при которой на снимке будет различим каждый волосок гусеницы.

Камера снабжена двумя жидкокристаллическими (ЖК) экранами. Вертикальный экран на обратной стороне камеры можно использовать для отображения снимаемой сцены вместо видоискателя. На этом же экране можно просматривать отснятые снимки съемки, с помощью меню удалять ненужные кадры.

На экране на верхней панели камеры отображаются выбранные параметры снимков, программы съемки, количество возможных кадров и другие установки.

Камера весьма энергоемкая. Для нее предусмотрены блок питания и специальные аккумуляторные батареи, которые располагаются в отдельном пластмассовом футляре и подсоединяются к камере через кабель.

Для переписи кадров на компьютер имеется интерфейсный кабель, подсоединяемый к компьютеру через USB-разъем. Последние версии системы Windows воспринимают карту памяти камеры как съемное устройство, файлы с которого переписываются так же легко и просто, как с обычного диска.

Процесс фотографирования с помощью фотокамеры высокого качества - это огромное поле для деятельности, требующей постоянного экспериментирования с имеющейся техникой, самосовершенствования и дисциплины. Для достижения определённого уровня мастерства здесь требуются годы. Но и удовольствие от полученных красивых фотографий велико.

Элементы управления камерой

Камера включается в режим фотографирования кадров поворотом главного колеса управления на верхней панели (до иконки с изображением фотоаппарата).

На главном колесе управления красным цветом выделены иконки фотоаппарата и кинокамеры - в соответствующем положении камера может снимать или отдельные кадры, или видеосюжет.

Для переписи отснятых кадров и видеосюжетов на компьютер главное колесо управление переводится в положение, обозначенное иконкой молнии.

Одна из особенностей фотокамер высокого качества - наличие элементов ручного управления. Фокусировка, настройки выдержки и диафрагмы - наиболее ответственные функции любой фотокамеры, в том числе и цифровой. Эти установки можно делать в двух основных режимах работы - автоматическом и ручном.

Чаще всего используется автоматический способ, незаменимый при серийной и оперативной съемках и особенно эффективный в аппаратах высокого класса. Но когда нужно создать цветовой или композиционный эффект, или же съемка проходит в необычных условиях - опытный фотограф отдаст предпочтение ручным настройкам. Хотя большинство настроек в Minolta Dimage 7 может выполняться автоматически, она допускает и ручное выставление параметров съемки.

После включения камеры фотограф может установить нужные ему режимы съемки, параметры качества изображений и величины получаемых файлов - на корпусе камеры установлены соответствующие колеса управления.

Для настройки кадра используется цифровой видоискатель и жидкокристаллический цветной дисплей.

Если будет поднято встроенное подвижное устройство вспышки, то камера будет автоматически снимать со вспышкой.

Кнопка спуска традиционно установлена на верхней панели камеры.

Фокусировка кадра

У камеры есть несколько способов настройки фокуса. Фокус можно выставить с помощью "креста" - для точного наведения на точку в изображении. Или же можно указать для фокусировки заключенную в квадратные скобки область. При съемке автоматика обеспечит максимальное качество резкости в заданной области.

В силу того, что предметы в кадре находятся на разном расстоянии от объектива, неизбежно часть изображения (область фокусировки) получается более резко, а другая - размыто. В традиционном снимке область наибольшей резкости располагается в центре кадра. Однако в художественной съемке нередко применяется и другой прием - фокус располагается не в центре кадра. Камера позволяет реализовать и такой режим фокусировки (так называемый «гибкий фокус» - Flex Focus): с помощью "креста" фокус можно выставить и зафиксировать в произвольном месте кадра.

Данная цифровая фотокамера имеет два режима автофокуса - одиночный и непрерывный.

Одиночный автофокус используется для фотосъёмки общего назначения и съёмки статичных объектов. Когда кнопка спуска нажата на половину хода, система автофокуса фиксируется на объекте в зоне фокусировки и остаётся в таком положении до нажатия кнопки спуска до конца.

Непрерывный автофокус используется для движущихся объектов. При нажатии кнопки спуска на половину хода, система автофокуса активируется и будет продолжать фокусироваться до момента фактической съемки.

Сюжетные программы

Помимо основного универсального режима съемки, у камеры есть нескольких сюжетных программ, которые оптимизированы для типичных условий съемки сюжетов:

• Портрет - оптимизирует воспроизведение тёплых, мягких тонов кожи человека при некоторой размытости фона.
• Спорт - используется для съёмки быстрых объектов с очень короткими выдержками и отслеживанием объектов при помощи непрерывной автофокусировки.
• Закат - оптимизирует параметры фотокамеры при съёмке закатов с передачей богатой гаммы тёплых вечерних тонов.
• Ночной портрет - используется для съёмки ночных сюжетов. При использовании вспышки воспроизведение объекта съёмки и фона сбалансировано.
• Текст - оптимизирует чёткое воспроизведение чёрного текста на белом фоне.
• Сюжетная программа остаётся активной до тех пор, пока фотограф не изменит установки.

Выбранная сюжетная программа отображается на дисплее камеры.

Установка размеров изображения

У камеры есть механизм установки нужного размера снимков.

Чем больше размер изображения в камере, тем лучшее качество отпечатанного снимка можно получить. Изображения высокого качества требуют больше места в памяти. Размер изображения нужно устанавливать в зависимости от конечной цели использования данного изображения: маленькие изображения больше подходят для размещения на web-сайтах, а изображения большого размера позволяют получить высококачественные распечатки на фотопринтерах. Максимальный размер снимков - 2560х1920, а минимальный - 640х480 пикселов.

Установка качества изображений

Фотокамера Minolta Dimage 7 имеет несколько установок качества изображения: супер, высокое, стандартное качество и экономичный режим.

Качество изображения управляет степенью сжатия, но не влияет на число пикселей изображения. Чем выше качество изображения, тем меньше степень сжатия и больше размер файла. Режим супер производит изображения очень высокого качества и самые большие файлы изображений. Если важно экономно использовать доступное пространство на CompactFlash карте, то необходимо использовать экономичный режим. Стандартное качество изображений вполне достаточно для нормального использования.

Форматы файлов

Форматы файлов изменяются при изменении установок качества изображений. Изображения в режиме супер качества сохраняются в формате TIFF. При выборе высокого и стандартного качества, а также экономичного режима изображения сохраняются в формате JPEG.

Снимки в зависимости от качества сохраняются в 24-битных цветных или 8-битных чёрно-белых файлах изображений. Камера может создавать специальный формат файла, который может быть прочитан только при помощи прилагаемого к камере программного обеспечения для просмотра изображений - DiMAGE Image Viewer Utility.

При выборе качества изображения на дисплее камеры отразится приблизительное число изображений, которое может быть записано на установленной CompactFlash карте. Одна и та же CompactFlash карта может содержать изображения при различных установках качества.

Режимы экспозиции

Четыре режима экспозиции обеспечивают широкие возможности при создании изображения. Программная автоэкспозиция обеспечивает автоматическую съёмку, приоритеты диафрагмы и выдержки позволяют максимизировать возможности съёмки в различных ситуациях, а ручная экспозиция обеспечивает полную свободу при управлении всеми параметрами при создании изображения:

• Программный режим (автоэкспозиция): фотокамера управляет и выдержкой, и диафрагмой.
• Приоритет диафрагмы: фотограф выбирает диафрагму, и фотокамера устанавливает подходящую выдержку.
• Приоритет выдержки: фотограф выбирает выдержку и фотокамера устанавливает подходящую диафрагму.
• Ручная экспозиция: фотограф вручную устанавливает и выдержку и диафрагму.

Диафрагма (открывающаяся шторка в старых моделях фотоаппарата) регулирует световой поток, попадающий на светочувствительные элементы. Затвор (выдержка) определяет время воздействия света на светочувствительные элементы камеры. При съемке в солнечный день нужно распахнуть "шторку" на короткое время, чтобы кадр не получился засвеченным. При съемке в сумерках "шторку" нужно распахнуть пошире и держать немного дольше, чтобы обеспечить необходимый световой поток.

Диафрагма объектива управляет не только экспозицией, но также и глубиной резкости: зоной между ближайшим объектом в фокусе и самым дальним объектом в фокусе. Чем больше величина диафрагмы, тем больше глубина резкости и длиннее выдержки, необходимые для экспонирования. Чем меньше величина диафрагмы, тем меньше глубина резкости и больше скорость затвора, необходимая для экспонирования.

Обычно при съёмке пейзажей используется большая глубина резкости (большие значения диафрагмы) для хорошей фокусировки и на переднем, и на заднем планах. А при съёмке портретов обычно используется малая глубина резкости (маленькое значение диафрагмы) для выделения объекта съёмки по отношению к фону.

Глубина резкости изменяется при изменении фокусного расстояния. Чем меньше фокусное расстояние, тем больше глубина резкости; чем больше фокусное расстояние, тем меньше глубина резкости.

Затвор управляет не только экспозицией, но и способностью «останавливать» движение. Высокие скорости затвора используются при съёмке спорта для «остановки» движения. Низкие скорости затвора могут быть использованы для того, чтобы подчеркнуть эффект движения (смазывание объекта), например, при съёмке водопада. При низких скоростях затвора рекомендуется использовать штатив во избежание появления эффекта нежелательного «смазывания» при случайном движении фотокамеры во время экспонирования.

Если скорость затвора уменьшается до значений, при которых фотокамеру трудно удержать в стабильном состоянии при съёмке (например, при съемке ночью), появляется предупреждение о нестабильном положении фотокамеры в левом нижнем углу дисплеев.

Начинающему фотографу рекомендуется использовать режим автоэкспозиции. В этом режиме камера использует информацию об освещённости и фокусном расстоянии для определения необходимой экспозиции, освобождая фотографа от необходимости заботиться о технических деталях.

Режимы протяжки

Режимы «протяжки» управляют скоростью и методами съёмки. Этими возможностями, перечисленными ниже, часто пользуются фотографы.

• Однокадровая «протяжка»: каждый раз при нажатии кнопки спуска производится съёмка одного кадра.
• Непрерывная «протяжка»: кнопка спуска нажимается и удерживается для съёмки нескольких кадров подряд.
• Таймер «автоспуска»: для съёмки собственных портретов обеспечивается задержка спуска затвора.
• Брэкетинг: используется для съёмки серии кадров с различной экспозицией, контрастом и цветовой насыщенностью.
• Съёмка с интервалом: используется для съёмки серии кадров в течении определённого периода времени.

Однократная протяжка - это основной рабочий режим камеры, в котором снимают отдельные кадры.

Режим непрерывной «протяжки» позволяет сделать серию снимков при нажатии и удерживании кнопки спуска. Режим непрерывной «протяжки» действует так же, как и моторный привод на плёночных фотокамерах. Ряд изображений может быть записан за один раз, а скорость записи зависит от установок качества и размера изображений.

Когда кнопка спуска нажимается и удерживается, фотокамера начинает записывать изображения до тех пор, пока максимальное число изображений не будет записано, или кнопка спуска будет отпущена. При съемке может быть использована встроенная вспышка, но скорость записи снизится, так как вспышка должна перезарядиться между кадрами.

Если установлен режим непрерывной автофокусировки, то объектив будет непрерывно фокусироваться в процессе съёмки серии кадров.

Запись видео

Фотокамера может записать до 60 секунд цифрового видео. Клип записывается в формате motion JPEG размером 320х240 пикселей (QVGA). Снять цифровое видео не сложно. Для этого нужно с помощью главного колеса управления перевести камеру в режим записи видео (до иконки с изображением кинокамеры). Далее нужно выбрать объект съемки, скомпоновать кадр и нажать кнопку спуска для начала записи.

Фотокамера будет продолжать запись до конца доступного времени записи или до повторного нажатия кнопки спуска. Во время записи на панели данных и дисплеях будет отображаться счётчик обратного отсчёта доступного для записи видео времени в секундах.

После включения камеры включится электронный видоискатель или жидкокристаллический дисплей - на нем будет отображаться попадающее в объектив изображение. На дисплее будут показаны некоторые установленные камерой параметры (например, размер и качество снимков, сюжетная программа).

Прежде всего, нужно не забыть установить сюжетную программу. Если заранее сюжет не определен или не соответствует сюжетам программ, нужно установить универсальный режим.

Проверьте, что объект съемки находиться не ближе полуметра, иначе вам нужно будет перевести камеру в режим макросъемки.

С помощью видоискателя или жидкокристаллического дисплея сформируйте кадр. Здесь нужно обратить внимание на общую компоновку кадра - важные объекты желательно располагать в центре кадра. Если нужно увеличить объект в кадре - воспользуйтесь зумом (вращайте кольцо на объективе).

Кадр должен быть достаточно заполнен. Например, при фотографировании человека не нужно включать в кадр необъятные небеса и бесконечные дали. Основную часть кадра должен занимать объект съемки - человек. Посмотрите на дисплее, не отрезана ли важная часть объекта (например, не следует без особых на то причин "отрезать" у человека часть ноги, руки или плеча).

Обратите внимание, как падает свет - он не должен попадать в объектив камеры. Если освещенность недостаточна, то используйте автоматическую вспышку или дополнительные источники света. Если же объект съемки располагается достаточно далеко, то вспышка не нужна, она не даст нужной освещенности.

При съемке в режиме высокого разрешения или при слабом освещении нужно использовать штатив. В сложных условиях съемки камера тратит заметное время на подбор оптимальных параметров съемки, и в это время нужно обеспечить полную неподвижность камеры. Держать камеру в руках неподвижно в течение нескольких секунд довольно трудно, а из-за шевеления или дрожания камеры кадры получаются размытыми.

Съемка в режимах сюжетных программ:

• «Портрет» - большинство портретов выглядят лучше всего при больших фокусных расстояниях. Мелкие детали излишне не подчёркиваются, и фон воспроизводится мягко благодаря малой глубине резкости. Используйте встроенную вспышку при ярком прямом солнечном свете или контровом освещении (источник света позади объекта съёмки) для смягчения резких теней.
• «Спорт» - при использовании вспышки убедитесь, что объект съёмки находится в пределах диапазона действия вспышки: 0.5 – 3.0 м (в режиме телефото).
• «Закат» - когда солнце находится ещё над горизонтом, не направляйте фотокамеру прямо на солнце на продолжительный период времени. Интенсивный солнечный свет может повредить матрицу ПЗС. В интервалах между кадрами выключайте фотокамеру или одевайте крышку на объектив.
• «Ночной портрет» - при съёмке ночных пейзажей используйте штатив во избежания эффекта «смазывания» при смещении фотокамеры при съёмке с большими выдержками. Вспышка может быть использована только для освещения объектов, расположенных близко к объективу, например портретов или людей в полный рост. При такой съёмке попросите людей в кадре не двигаться даже после срабатывания вспышки, так как затвор будет всё ещё открыт некоторое время для экспонирования фона.
• «Текст» - при фотографировании текста на листе бумаги можно использовать макро режим. Во избежание смещения камеры при съёмке, используйте штатив для получения чёткого изображения.

Когда вы снимаете высокоточной камерой нужно строго соблюдать технику начатия кнопки спуска: вначале нужно слегка нажать кнопку спуска для выполнения программ настроек, и только потом нажать полностью спуск для съемки кадра.

Когда слегка нажимается кнопка спуска - камера начнет подбирать оптимальные параметры фокуса и экспозиции. Сигналы фокусировки на дисплеях подтвердят, что объект съёмки находится в фокусе. Индикаторы значений выдержки и диафрагмы изменят цвет, указывая на блокировку выбранных параметров экспозиции.

Чтобы сделать снимок нужно полностью нажать кнопку спуска. Лампа доступа погаснет, показывая, что изображение записывается на флэш карту.

Следует также иметь в виду, что после полного нажатия кнопки спуска и моментом фактической съемки кадра может пройти определенное время - доли секунды или даже секунды. Например, если вы включили режим защиты "красный глаз", то вначале идет небольшая предварительная вспышка, и только потом делается окончательный снимок. Не нужно торопиться менять положение камеры после начатия кнопки спуска, лучше еще пару секунд держать камеру зафиксированной, чтобы не получить смазанный кадр.

Отснятый кадр можно просмотреть на дисплее камеры, перейдя в режим просмотра снимков. Если кадр вам не понравился по компоновке или по содержанию, то лучше удалите неудачный кадр и повторите съемку.

Теледерматология, сохранение, обработка и передача на расстояние цифровых изображений - темы, которые сейчас занимают многих дерматологов как в клиниках, так и в частной практике. Мы попытаемся в этой статье раскрыть важнейшие, по нашему мнению, возможности теледерматологии. Применение теледерматологии, наряду с улучшением качества лечения и диагностики, делает работу врача экономически эффективнее, что особенно важно для частнопрактикующих врачей.

Сохранение цифровых изображений и исследование пигментных образований кожи

Эпилюминесцентная дерматоскопия была "вновь открыта" в начале 70-х годов для предоперационной диагностики пигментных образований кожи . Вначале этот способ представлялся довольно сложным из-за применения стационарных, довольно громоздких, стереомикроскопов .

С появлением портативных, ручных дерматоскопов , а также бинокулярного дерматоскопа со значительно сильным увеличением эпилюминесцентная дерматоскопия заняла прочное место среди традиционных способов обследований.

С помощью дерматоскопа, так же как и при применении освещенной лупы, можно быстро обследовать поверхность кожи. При обследовании дерматоскопом на участок кожи помещают специальную шайбу из прозрачного материала, на которую наносят иммерсионную жидкость, что позволяет исследовать более глубокие слои кожи. Исследования показали, что уже при 10-кратном увеличении все существенные структурные и цветовые компоненты идентифицируемы .

Первоначально при обследованиях как стереомикроскопом, так и дерматоскопами разных видов делались (при необходимости) фотографии или диапозитивы . Это всегда сопровождалось значительными затратами по причине отсутствия моментального контроля за качеством изображения, так как результат съемки был виден только после проявления пленки. Все это существенно ограничивало возможности документации результатов обследований. В дальнейшем были найдены технические решения, позволяющие монтировать дерматоскопы на видеокамеру, подключенную к компьютеру. Такой способ дает возможность выводить изображения либо на монитор компьютера, либо на сепаратный монитор и затем их сохранять (рис.1 , рис.2).

Этот метод определенно превосходит традиционную фотографию в отношении скорости, стоимости (в связи с быстрым удешевлением качественной компьютерной техники в последние годы) и возможности контроля за качеством хранения изображений. Однако применение этого метода ограничено тем, что оптическое разрешение компьютерного изображения при использовании "обычных" на сегодняшний день видеокамер и компьютерных видеокарт ниже, чем при классических диапозитивах.

Кроме того, компьютерные изображения невозможно без ощутимой потери качества увеличить до степени, необходимой при клинических презентациях или лекциях. Хотя при рассмотрении сохраненной в компьютере дерматоскопической находки на мониторе или при распечатке ее на цветном или видеопринтере размером с фотографию (как это делается в повседневной практике при диагностике и документации), качество изображения практически не отличается от обычной фотографии.

Как при клинической фотографии, так и при видеофотографии важно, чтобы передаваемые цвета были натуральны. Современные видеокамеры способны сравнивать белый цвет как образец и постоянно контролируют спектр цвета в каждый момент съемки. Тем не менее в области цветового восприятия эпилюминесцентная дерматоскопия является абсолютно субъективным методом, так как какие-либо стандарты при сравнительном анализе цвета невозможны. Например, при оценке цветовых нюансов меланоцитарных образований исследователь должен полагаться только на личное восприятие. При анализе изображения необходимо помнить, что не только камера и освещение, но и компоненты компьютера, обрабатывающие и передающие изображение (монитор, график или видеокарта и др.), могут влиять на цвет. Диагноз ставит, как всегда, врач, а не система. Экспертные системы или автоматические скрининг-системы в настоящее время только разрабатываются.

При словах «цифровая фотография» большинство людей представляют себе компактную цифровую «мыльницу» и полученные с неё снимки на экране монитора. Но что же на самом деле представляет собой «цифровая фотография»?

За последние 10 лет произошёл резкий подъём фото-индустрии с развитием цифровой фотографии и глобальным снижением цен на цифровые фотокамеры. Давайте немного окунёмся в историю цифровой фотографии. Она началась ещё в начале 80-х годов с конференции в Токио 25 августа 1981 года, на которой корпорация Sony представила опытный образец компании – камеру Mavica (Magnetic Video Camera). В ней запись изображения производилось на двухдюймовую дискету, SONY назвала её «Mavipak» – на ней помещалось 50 цветных снимков в разрешении 570х490 пикселей. На тот момент это считалось максимальным разрешением телевизора, на котором и просматривались полученные фотографии. Но Mavica была скорее не цифровым фотоаппаратом, а камерой, снимающий видеоряд, и способной делать стоп-кадры. У устройства было только одно значение выдержки, равное 1/60 секунды, а значение чувствительности, оцененное международной организацией стандартизации (ISO), равнялось 200 единиц.

Революция произошла в 1990 году, когда поступила в продажу первая потребительская фотокамера Dycam Model 1 или Logitech FotoMan. Камера имела CCD матрицу с разрешающей способностью 376х240 пикселей и возможностью получения чёрно-белых снимков с 256 оттенками серого. Устройство оснащалось встроенной памятью размером 1 мегабайт, которая позволяла сохранять до 32 снимков и переносить их на персональный компьютер. Но в камере имелся один очень серьёзный недостаток – если садились батарейки, питающие камеру, все снимки с неё пропадали.

Через год после этого компания Kodak представила уже профессиональную фотокамеру DCS-100, спроектированную на базе Nikon F3. Начинка камеры состояла из матрицы с разрешающей способностью в 1,3-мегапиксель (в настоящее время в мобильные телефоны уже устанавливаются матрицы, троекратно превышающие матрицу DCS-100). Изображения в камере хранились на внешнем жёстком диске объёмом 200Mb. Вес всего комплекта составлял почти 25 кг, и стоимость его была около 30000$.

Теперь впору рассмотреть, чем отличается традиционная фотография от цифровой. Принципиальное отличие состоит в способе регистрации и хранения изображения. В классической фотографии изображение фиксируется в аналоговом виде, то есть, проходя сквозь линзы объектива, частички света фиксируются на специальной плёнке, покрытой слоями серебряной эмульсии. Для получения окончательного результата съемки – распечатанного снимка, пленку подвергают химической обработке, то есть проявлению, закреплению, промывке и сушке. В традиционной фотографии плёнка - это промежуточный носитель информации. При этом изображение на фотопленке после проявки становится видимым, но негативным (т.е. белое становится черным, и наоборот) и зеркально обращенным. Через увеличитель или станок для контактной печати негативное изображение проецируется на поверхность светочувствительной фотобумаги. Затем проэкспонированная бумага проявляется, фиксируется, промывается и просушивается, в итоге получается окончательный результат – готовый снимок.

В цифровой же фотографии, лучики света, проходящие сквозь линзы объектива, попадают на сенсор-преобразователь (так называемая матрица камеры), который состоит из нескольких миллионов пикселей-датчиков, чувствительных к зелёному, красному и синему цветам. Изображение создаётся благодаря интерполяции , а чувствительные пиксели придают фотографии тысячу оттенков. Затем сигнал с матрицы обрабатывается процессором камеры и записывается на карту памяти, либо на встроенную flash-память фотоаппарата.

Существует несколько форматов записи полученных снимков:
- JPEG (Joint Photographic Experts Group) – был создан в 1990 году объединённой группой экспертов в области фотографии и на сегодняшний день является самым популярным форматом сжатия изображения. Свою популярность приобрёл благодаря оптимальному соотношению размер-качество. Например, 15 мегабайтный файл можно ужать до 1,2 мегабайта практически без потери качества, т.е. разницу может заметить только натренированный глаз и то только при 100% увеличении изображения. Сжатие происходит по алгоритму Хаффмана .
- TIFF (Tagged Image File Format) – был выпущен в 1986 году компанией Aldus Corporation и был представлен как стандартный формат для хранения изображений, созданных программными пакетами вёрстки и сканерами. Способность к расширению, позволяющая записывать растровые изображения любой глубины цвета, делает этот формат весьма перспективным для хранения и обработки графической информации и широкого применения в полиграфии. TIFF-формат поддерживает несколько параметров сжатия:
– не сжимать изображение;
– использовать простую схему PakBits;
– использовать сжатие T3 и T4 (алгоритм, используемый также в факсимильной связи);
– использовать некоторые дополнительные методы, в том числе LZW и JPEG.
- RAW (от англ. raw – сырой) – формат изображений, являющийся напрямую полученными данными с матрицы фотокамеры без обработки. Данные RAW имеют разрядность 12 или 14 бит на пиксель (у JPEG 8 бит) и содержат гораздо более полную информацию об изображении. Этот формат часто называют «цифровым негативом», и, подобно плёнке в аналоговом формате, существует специальное программное обеспечение для проявки «сырого» формата в понятный для большинства пользователей JPEG.
Расширения формата RAW для некоторых камер:
- .bay - Casio
- .arw,.srf,.sr2 - Sony
- .crw, .cr2 - Canon
- .dcr, .kdc - Kodak
- .erf - Epson
- .mrw - Minolta
- .nef - Nikon
- .raf - Fujifilm
- .orf - Olympus
- .ptx,.pef - Pentax
- .x3f - Sigma.

Отдельно следует остановиться на DNG (Digital Negative Specification) – формате изображений, именуемым цифровым негативом. Был разработан компанией Adobe и анонсирован в 2004 году с целью стандартизации формата цифровых негативов. Спецификации формата DNG компания предоставляет бесплатно, поэтому любой производитель цифровой фототехники может включить поддержку данного формата. В настоящее время компании Leica, Pentax, Hasselblad, Ricoh, Sinar включили поддержку DNG в свои новые камеры наряду с собственными RAW файлами. DNG также требует «проявки» и прекрасно переводится в другие форматы с помощью, например, Adobe DNG converter.

С появлением цифровой фотографии заметно упростилась процедура получения готового снимка на фотобумаге. Теперь не надо «колдовать» в тёмной комнате при красном свете лампы с химическими растворами, а достаточно подключить фотокамеру к персональному фотопринтеру и на понравившемся снимке нажать кнопку «Печать». Также снизилась стоимость на приобретение расходных материалов, к примеру, стоимость плёнки на 36 кадров составляет примерно 100рублей, а стоимость карточки формата SD на 4Gb составляет около 400 рублей, но в отличие от плёнки, на карточку помещается порядка 1500 снимков, при разрешающей способности фотокамеры 5 мегапикселей. Если учесть, что карточка может использоваться долгие годы, то экономия очевидна! А сколько надо взять плёнок при поездке в отпуск? На цифровом фотоаппарате, даже если место на карте памяти закончилось можно сразу удалить менее интересные кадры и продолжить снимать новые, интересные сюжеты! А на плёнке результат можно будет увидеть только вернувшись из отпуска и проявив плёнки, что позволяет неопытным фотографам больше экспериментировать и добиваться скорейшего прогресса. Эти, и многие другие факторы, упростившие жизнь фотографа, с появлением цифровой фотографии способствовали массовому увлечению фотографией среди современной молодёжи, а также гораздо упростили жизнь профессиональным фотографам.

Цифровая фотография на сегодняшний день практически вытеснила свою «плёночную» предшественницу и не останавливается на своём развитии. Каждый месяц мы становимся свидетелями анонса новых цифровых камер, разрешающая способность некоторых из них уже перешагнула отметку в 20 мегапикселей и реалистичность полученной картинки уже соответствует лучшим плёночным «зеркалкам». Для кого-то цифровая фотография – это возможность запечатлеть радостные минуты жизни близких и друзей, а для кого-то - это средство самореализации и возможность перевести свои самые невероятные идеи в мир единичек и нулей.

Анатолий Шишкин ©

Современные цифровые камеры во многом напоминают старые пленочные фотоаппараты. И в этом нет ничего удивительного, ведь цифровая фотография, по сути, выросла из пленочной, позаимствовав различные узлы и компоненты. Особенное сходство прослеживается между зеркальным цифровым фотоаппаратом и пленочной камерой: ведь и там и там применяется объектив, с помощью которого аппарат фокусируется на снимаемом объекте. Схожий процесс: фотограф просто нажимает на кнопку затвора и, в конечном счете, получается фотоизображение.

Тем не менее, несмотря на схожесть процесса съемки, устройство цифрового фотоаппарата является гораздо более сложным по сравнению с пленочным. И эта сложность конструкции обеспечивает «цифровикам» существенные преимущества — мгновенный результат съемки, удобство, широкие функциональные возможности по управлению фотосъемкой и обработке изображений. Для того, чтобы разобраться в устройстве цифрового фотоаппарата, нужно, прежде всего, ответить на следующие вопросы: Как создается фотоизображение? Какие узлы цифровой фотоаппарат позаимствовал у пленочного? И что нового появилось в фотокамере с развитием цифровых технологий?

Принцип работы пленочного и цифрового фотоаппарата

Принцип работы обычной пленочной камеры состоит в следующем. Свет, отражаясь от снимаемого объекта или сцены, проходит через диафрагму объектива и фокусируется особым образом на гибкой, полимерной пленке. Фотопленка покрыта светочувствительным эмульсионным слоем на основе галоидного серебра. Мельчайшие гранулы химических веществ на пленке под действием света изменяют свою прозрачность и цвет. В результате, фотопленка благодаря химическим реакциям «запоминает» изображение.

Как известно, для формирования любого существующего в природе оттенка достаточно использовать комбинацию трех основных цветов — красного, зеленого и синего. Все остальные цвета и оттенки получаются путем их смешивания и изменения насыщенности. Каждая микрогранула на поверхности фотопленки отвечает, соответственно, за свой цвет в изображении и изменяет свои свойства именно в той степени, в которой на нее попали лучи света.

Поскольку свет различается по цветовой температуре и интенсивности, то в результате химической реакции на фотопленке получается практически полное дублирование снимаемой сцены. В зависимости от характеристик оптики, освещенности, времени выдержки/экспозиции сцены на пленке и времени раскрытия диафрагмы, а также других факторов формируется тот или иной стиль фотографии.

Что же касается цифрового фотоаппарата, то тут также используется система оптики. Лучи света проходят через линзу объектива, преломляясь особым образом. Далее они достигают диафрагмы, то есть отверстия с изменяемым размером, посредством которого регулируется количество света. Далее при фотографировании лучи света попадают уже не на эмульсионный слой фотопленки, а на светочувствительные ячейки полупроводникового сенсора или матрицы. Чувствительный сенсор реагирует на фотоны света, захватывает фотоизображение и передает его на аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

Последний анализирует простые, аналоговые электрические импульсы, и преобразует их с помощью специальных алгоритмов в цифровой вид. Это перекодированное изображение в цифровом виде сохраняется на встроенном или внешнем электронном носителе. Готовое изображение уже можно посмотреть на ЖК-экране цифровой камеры, либо вывести его на монитор компьютера.

В течение всего этого многоступенчатого процесса получения фотоизображения электроника камеры непрерывно опрашивает систему на предмет немедленной реакции на действия фотографа. Сам фотограф через многочисленные кнопки, регуляторы и настройки может влиять на качество и стиль получаемого цифрового снимка. И весь этот сложный процесс внутри цифровой камеры происходит за считанные доли секунды.

Основные элементы цифрового фотоаппарата

Даже визуально корпус цифровой камеры схож с пленочным аппаратом, за исключением того, что в «цифровике» не предусмотрено катушки фотопленки и фильмового канала. На катушку в пленочных фотоаппаратах закреплялась пленка. И по окончании кадров на пленке фотографу приходилось перематывать кадры в обратном направлении вручную. В фильмовом канале фотопленка перематывалась до нужного для съемки кадра.

В цифровых фотоаппаратах все это кануло в лету, причем за счет избавления от фильмового канала и места для катушки с пленкой удалось сделать корпус камеры существенно тоньше. Впрочем, некоторые узды пленочных фотоаппаратов плавно перешли в цифровую фототехнику. Чтобы убедиться в этом, рассмотрим основные элементы современной цифровой камеры:

— Объектив

И в пленочной, и в цифровой фотокамере световые лучи проходят через объектив для получения изображения. Объектив представляет собой оптическое устройство, состоящее из набора линз и служащее для проецирования изображения на плоскости. В зеркальных цифровых фотоаппаратах практически ничем не отличаются от тех, что использовались в пленочных камерах. Более того, многие современные «зеркалки» обладают совместимостью с объективами, разработанными для пленочных моделей. К примеру, старые объективы с байонетом F могут применяться со всеми цифровыми зеркальными фотоаппаратами Nikon.

— Диафрагма и затвор

– это круглое отверстие, посредством которого можно регулировать величину светового потока, попадающего на светочувствительную матрицу или фотопленку. Это изменяемое отверстие, обычно размещающееся внутри объектива, образуется несколькими серповидными лепестками, которые при съемке сходятся или расходятся. Естественно, что диафрагма имеется как в пленочных, так и в цифровых аппаратах.

Тоже самое можно сказать и о затворе, который устанавливается между матрицей (фотопленкой) и объективом. Правда, в пленочных камерах используется механический затвор, представляющий собой своеобразные шторки, которые ограничивают воздействие света на пленку. Современные же цифровые аппараты оснащены электронным эквивалентом затвора, способным включать/выключать сенсор для приема приходящего светового потока. Электронный обеспечивает точную регуляцию времени приема света матрицей фотоаппарата.

В некоторых цифровых камерах, впрочем, имеется и традиционный механический затвор, который служит для предотвращения попадания на матрицу световых лучей после окончания времени выдержки. Тем самым, предотвращается смазывание картинки или появления эффекта ореола. Стоит отметить, что поскольку цифровому фотоаппарату может потребоваться некоторое время, чтобы обработать изображение и сохранить его, то возникает задержка по времени между тем моментом, когда фотограф нажал на кнопку спуска, и моментом, когда камера зафиксировала изображение. Эта задержка по времени называется задержкой срабатывания затвора.

— Видоискатель

Как в пленочном, так и в цифровом фотоаппарате имеется устройство для визирования, то есть устройство для предварительной оценки кадра. Оптический видоискатель, состоящий из зеркал и пентапризмы, показывает фотографу изображение именно в том виде, в котором оно существует в натуре. Однако многие современные цифровые камеры оборудованы электронным видоискателем. Он снимает изображение со светочувствительной матрицы и показывает фотографу таким, каким камера его видит с учетом предустановленных настроек и используемых эффектов.

В недорогих компактных цифровых фотоаппаратах видоискатель как таковой может просто отсутствовать. Его функции выполняет встроенный ЖК-экран с функцией LiveView. ЖК-экраны сегодня встраиваются и в зеркальные цифровые аппараты, поскольку благодаря такому экрану фотограф имеет возможность сразу же просмотреть результаты съемки. Таким образом, если снимок не удался, его можно тут же удалить и отснять новый кадр уже с другими настройками или в другом ракурсе.

— Матрица и аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

После того, как мы рассмотрели принцип работы пленочного и цифрового фотоаппарата, стало понятно, в чем собственно состоит основная разница между ними. В цифровой камере вместо фотопленки появилась светочувствительная матрица или сенсор. Матрица представляет собой полупроводниковую пластину, на которой размещается огромное множество фотоэлементов.

Не превышают размеров кадра фотопленки. Каждый из чувствительных элементов матрицы при попадании на него светового потока создает минимальный элемент изображения – пиксел, то есть одноцветный квадрат или прямоугольник. Элементы сенсора реагируют на свет и создают электрический заряд. Таким образом, матрица цифрового фотоаппарата фиксирует световые потоки.

Матрица цифровой камеры характеризуется такими параметрами, как физические размеры, разрешение и чувствительность, то есть способность матрицы точно уловить поток попадающего на нее света. Все эти параметры оказывают свое влияние на качество фотоизображения.

Полученная информация от сенсора в виде электрических импульсов далее поступает на обработку в аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Функция последнего состоит в том, чтобы превратить эти аналоговые импульсы в цифровой поток данных, то есть перевести изображение в цифровой вид.

— Микропроцессор

Микропроцессор присутствовал и в некоторых последних моделях пленочных камер, однако в цифровом фотоаппарате он стал одним из ключевых элементов. Микропроцессор отвечает в «цифровике» за работу затвора, видоискателя, матрицы, автофокуса, системы стабилизации изображения, оптики, а также за запись отснятого фото- и видеоматериала на носитель, выбор настроек и программных режимов съемки. Это своеобразный мозговой центр камеры, управляющий всей электроникой и отдельными узлами.

От производительности микропроцессора во многом зависит то, насколько быстро цифровая камера сможет осуществлять непрерывную съемку. В этой связи в некоторых продвинутых моделях цифровых камер используется сразу два микропроцессора, которые могут производить отдельные операции параллельно. Тем самым, обеспечивается максимальная скорость серийной съемки.

— Носитель информации

Если аналоговый (пленочный) фотоаппарат сразу же фиксирует изображение на пленке, то в цифровом, электроника записывает изображение в цифровом формате на внешний или внутренний носитель информации. Для этой цели в большинстве случаев используются . Но в некоторых камерах имеется и встроенная память небольшого объема, которой хватает для размещения нескольких отснятых кадров.

Также цифровые камеры обязательно оснащаются соответствующими разъемами для возможности их подключения к персональному или планшетному компьютеру, телевизору и другим устройствам. Благодаря этому фотограф получает возможность всего через несколько минут после съемки поместить готовое изображение в Интернете, передать по электронной почте или распечатать.

— Батарея

Во многих пленочных фотоаппаратах используется аккумуляторная батарея для приведения в действие электроники, которая, в частности, управляет фокусировкой и автоматической экспозицией сцены. Но эта работа не требует значительного энергопотребления, поэтому на одном заряде батареи пленочная камера способна проработать несколько недель.

Другое дело цифровая фототехника. Здесь жизнь аккумуляторной батареи камеры измеряется часами. А потому для поддержания работы камеры в условиях отсутствия источника электричества фотографу порой приходится запасаться дополнительными батареями.

Несмотря на то, что цифровая фототехника заимствовала многие узлы и компоненты из пленочной фотографии, она обладает рядом существенных преимуществ. Прежде всего, это возможность оперативно контролировать результаты съемки и вносить необходимые коррективы. Цифровой фотоаппарат в силу особенностей своего устройства предоставляет любому фотографу больше гибкости в процессе съемки за счет широких возможностей управления качеством изображений. Цифровые технологии обеспечивают мгновенный доступ к любому кадру и высокоскоростную фотосъемку. Сочетание гибкости, широких функциональных возможностей и оперативности ведения съемки гарантируют обладателю цифровой камеры получение фотографий превосходного качества практически в любых условиях.

Возможности цифровой фототехники сегодня далеко не исчерпаны. По мере развития устройство цифровых камер будет все более усложняться, в них будут реализованы новые технологии, увеличивающие функциональность аппаратов и обеспечивающие еще более высокое качество изображений.

Основные достоинства и проблемы цифровой фотографии , в сравнении с традиционным фотопроцессом с применением фотоплёнки .

Достоинства

Быстрое получение результатов

Некоторые камеры и принтеры позволяют получать отпечатки без компьютера (камеры и принтеры с возможностью прямого подключения или принтеры, печатающие с карт памяти), но этот вариант, как правило, исключает или уменьшает возможности коррекции снимка и имеет другие ограничения.

Гибкое управление параметрами съёмки

Цифровая съёмка позволяет гибко управлять некоторыми параметрами, которые, в традиционном фотопроцессе, жёстко привязаны к фотоматериалу плёнки - светочувствительностью и цветовым балансом (также, называемым балансом белого ).

Цифровой шум

На левой части изображения приведён фрагмент фотографии снятой при неблагоприятных условиях (длинная выдержка, высокая чувствительность ISO), шум хорошо заметен. На правой части изображения - фрагмент фотографии снятой при благоприятных условиях. Шум практически незаметен

Цифровые фотографии, в той или иной степени, содержат цифровой шум . Количество шума зависит от технологических особенностей сенсора (линейного размера пикселя, применяемой технологии CCD/CMOS, и др.).

Шум в большей степени проявляется в тенях изображения. Шум возрастает с увеличением светочувствительности съёмки, а также, с увеличением времени экспозиции.

Цифровой шум в чём-то эквивалентен зернистости изображения на фотоплёнке. Зернистость повышается с увеличением чувствительности плёнки, точно также как и цифровой шум. Однако, зернистость и цифровой шум имеют разную природу и различаются по внешнему виду:

свойство	зернистость	цифровой шум
Является …	… ограничением разрешения плёнки, отдельное зерно повторяет форму и размер светочувствительного кристалла эмульсии	… шумовыми отклонениями, привнесёнными электроникой камеры, шум образуется пикселями (или пятнами 2-3 пикселя, при интерполяции цветовых плоскостей) одинакового размера.
Проявляется …	… нелинейной яркостной и, в меньшей степени, цветовой текстурой, неровными линиями резких переходов яркости и цвета	… шумовой текстурой из девиаций яркости и цвета по всему снимку, снижающей различимость деталей, создающих неоднородности на однотонных участках
В целом запечатлевает …	… точные яркости и цвета, отклонения несут позиционный характер	… яркости и цвета со статистическим отклонением к серому цвету, хроматические девианты имеют цвета, несвойственные объекту съемки (что раздражает восприятие снимка), отклонения несут амплитудный характер
С повышением чувствительности …	… увеличивается максимальный размер зерна
С повышением экспозиции …	… не изменяется	… увеличивается уровень шума (степень девиаций)
На белых участках …	… практически не проявляется	… проявляется слабо
На чёрных участках…	… практически не проявляется	… проявляется наиболее сильно

В отличие от цифрового шума, изменяющегося от камеры к камере, степень зернистости плёнки не зависит от применяемой камеры - самый дорогой профессиональный аппарат и дешёвая компактная камера на одной и той же плёнке дадут изображение с одинаковой зернистостью.

Цифровой шум начинает подавляться ещё при считывании с сенсора (вычитанием «нулевого» уровня каждого пикселя из считанного потенциала), продолжается при обработке изображения камерой (или конвертером RAW-файла). При необходимости шум также может быть дополнительно подавлен в программах обработки изображений.

При конвертации RAW-файлов мы работаем с неизменёнными данными с матрицы аппарата и поэтому можем более точно работать с подавлением шумов, так как изображение и шумы на нем не размыты интерполяцией цветовых плоскостей (см. раздел Устройство цветного сенсора и его недостатки ).

Муар

Дефект. Муар при съемке текстуры (мира контраста)

При цифровой съемке происходит растрирование изображения. Если в изображении присутствует другой (не обязательно равномерный) растр, при фокусировке дающий частоты близкие к частоте к растра сенсора, может возникнуть муар - биение растров, образующее зоны усиления и ослабления яркости. Они могут сливаться в линии и текстуры, изначально отсутствующие на объекте съемки.

Муар усиливается с приближением частот и уменьшением угла между растрами. Последнее свойство означает, что муар можно уменьшить, снимая сцену под некоторым углом, подобранным опытным путем. Нормальную ориентацию сцены можно вернуть в графическом редакторе (ценой потери краёв, и некоторой потери четкости).

Муар очень ослабляется при расфокусировке - в том числе «смягчающими» светофильтрами (которые применяются в портретной съемке) или оптикой относительно невысокого разрешения, неспособной сфокусировать точку, соизмеримую с линией растра сенсора (то есть, оптика невысокого разрешения или сенсор с пикселями маленького размера).

В сенсорах, представляющих собой прямоугольную матрицу светочувствительных датчиков, имеется как минимум два растра - горизонтальный, который образуют строки пикселей и, перпендикулярный ему, вертикальный. Большинство современных камер используют высокое разрешение сенсора, а также специальные фильтры слегка размывающие изображение, так что возможный муар довольно слаб.

Высокое энергопотребление

В плёночной фотографии изображение получается химическим способом, не требующим электричества. Электричество могут использовать только дополнительные электронные компоненты (дисплей, вспышка, моторы, автофокус, экспонометры и т. п.), если камера ими оборудована. Процесс же получения и записи цифрового изображения является полностью электронным. В связи с этим, подавляющее большинство цифровых камер потребляют больше электроэнергии, чем их электронные плёночные аналоги (механические плёночные камеры, разумеется, вообще ничего не потребляют). Особенно высоким энергопотреблением отличаются компактные камеры, использующие в качестве видоискателя жидкокристаллический экран , с люминесцентной подсветкой.

Сенсоры, выполненные по технологии CMOS, отличаются меньшим энергопотреблением, чем CCD-сенсоры.

Из-за энергопотребления, а также стремления к компактности, в бо́льшей части цифровых камер производители отказались от использования батарей размеров AA и AAA , популярных в пленочных камерах, в пользу более ёмких и компактных аккумуляторов. Некоторые модели позволяют использовать батареи AA в дополнительных батарейных блоках.

Сложное устройство и высокая цена цифровых камер

Даже самая простая цифровая камера является сложным электронным устройством, потому что как при съемке, как минимум, должна:

• открыть затвор на заданное время
• считать информацию с сенсора
• записать файл изображения на носитель

В то время как простой плёночной камере достаточно просто открыть затвор, а для этого (а также, манипуляций с плёнкой) достаточно нескольких несложных механических узлов.

Именно сложность объясняет цены цифровых камер в 5-10 раз превышающие цены аналогичных плёночных моделей. При этом среди простых моделей цифровые камеры часто проигрывают плёночным по качеству картинки (в основном, по разрешению и цифровому шуму).

Кроме всего прочего, сложность увеличивает число возможных неисправностей и стоимость ремонта.

Системы с массивом цветных фильтров

Наиболее распространённая ныне цветная плёночная фотография использует многослойную фотоэмульсию со слоями, чувствительными к разным диапазонам спектра видимого света.

Большинство же современных цветных цифровых камер используют для цветоделения мозаичный фильтр Байера или его аналоги . В фильтре Байера каждый датчик на фотосенсоре имеет светофильтр одного из трёх основных цветов и воспринимает только его.

Такой подход имеет ряд недостатков.

Потери разрешения и цветовые артефакты

Полное изображение получается восстановлением (интерполяцией) цвета промежуточных точек в каждой из цветовых плоскостей. Таким образом, возможны ошибки интерполяции, которые снижают разрешение (резкость) изображения.

Интерполяция может давать неверный цвет, и таким образом, давать дополнительный цветовой шум даже при высоких ISO и чуствительность. К уже рассмотренным выше недостаткам следует отнести ).

Решением данных вопросов занимаются конвертеры RAW-файлов и программы редактирования фотографий .

Чувствительность

Для хорошего цветопередачи каждый пиксель должен принимать только часть спектра падающего света. Таким образом, часть света будет не учтена, что приведёт к падению чуствительности. (В системах с цветоделительной призмой потенциально меньшее количество света поглощается).

Альтернативные схемы цветоделения

Недостатки фильтра Байера заставляют разработчиков искать альтернативные решения. Вот наиболее популярные из них.

Трёхсенсорные схемы

Данные схемы используют три сенсора и призму, разделяющую световой поток на составляющие цвета.

Основной проблемой трёхсенсорной системы является совмещение трёх получающихся изображений в одно. Но это не мешает использовать её в системах с относительно низким разрешением, например в видеокамерах .

Многослойные сенсоры

Идея многослойного сенсора, аналогичного современной цветной фотоплёнке с многослойной эмульсией, всегда владела умами разработчиков электроники, но до последнего времени не имела методов для практической реализации.

Разработчики компании Foveon решили использовать свойство кремния поглощать свет разной длины волны (цвета) на различной глубине кристалла, расположив датчики основных цветов друг под другом на различных уровнях микросхемы. Реализацией этой технологии стали сенсоры , анонсированные в 2005 году.

Сенсоры X3 считывают полную гамму цветов на каждом пикселе, поэтому им несвойственны проблемы, связанные с интерполяцией цветовых плоскостей. У них есть собственные проблемы - склонность к шуму, межслойная хроматическая аберрация , и т. п. но эта технология еще находится в активном развитии.

Разрешение в применении к сенсорам X3 имеет несколько трактовок, отталкивающихся от различных технических аспектов. Так для модели «Foveon X3 10.2 MP»:

• Итоговое изображение имеет пиксельное разрешение 3,4 мегапикселя. Так понимает мегапиксель пользователь.
• Сенсор имеет 10,2 миллионов датчиков (или 3,4×3). Такое понимание использует компания в маркетинговых целях (именно эти цифры присутствуют в маркировках и спецификациях).
• Сенсор обеспечивает разрешение изображения (в общем смысле) соответствующее 7 -мегапиксельному сенсору с фильтром Байера (по расчётам Foveon), т. к. не требует интерполяции и поэтому обеспечивает более чёткое изображение.

Дихроичное деление внутри пикселя

Создан прототип матрицы с цветоделением внутри пиксела, лишённой большинства недостатков всех вышеперечисленных методов цветоделения. Однако его чрезвычайно низкая технологичность препятствует его широкому внедрению.

Сравнительные особенности

Быстродействие

Цифровые и плёночные камеры, в общем, имеют схожее быстродействие, определяемое задержками перед съёмкой кадра в различных режимах. Хотя отдельные типы цифровых камер могут уступать плёночным.

Лаг затвора

При этом в большинстве компактных и бюджетных цифровых камер используется медленный, но точный контрастный автофокус (неприменимый для плёночных камер). Плёночные камеры той же категории используют менее точные (полагающиеся на высокую ГРИП), но быстрые системы фокусировки.

Зеркальные камеры (как цифровые, так и плёночные) используют одинаковую систему фазовой фокусировки, с минимальными задержками.

Для уменьшения влияния автофокуса на лаг затвора (как в цифровых, так и в некоторых типах плёночных камер) применяется предварительная (в т. ч. упреждающая, для движущихся объектов) фокусировка.

Задержка видоискателя

Неоптические видоискатели, применяемые в незеркальных цифровых камерах - ЖК-экран или электронный видоискатель (окуляр с ЭЛТ или ЖК-экраном), могут показывать изображение с задержкой, что, как и лаг затвора, может привести к запаздыванию съёмки.

Время готовности

Время готовности камеры к съёмке - понятие, существующее для электронных камер и камер с выдвигающимися элементами. Большинство механических камер готовы к съёмке всегда, и среди них нет цифровых - все цифровые камеры и задники являются электронными.

Время готовности электронных камер определяется временем стартовой инициализации камеры. Для цифровых камер время инициализации может быть бо́льшим, но достаточно мало - 0,1-0,2 секунды.

Компактные камеры с выдвигающимися объективами имеют значительно бо́льшее время готовности, но такие объективы имеют как цифровые, так и плёночные камеры.

Задержка при непрерывной съёмке

Задержка при непрерывной съёмке обусловлена обработкой текущего кадра и подготовкой к съёмке следующего, которые требуют некоторого времени. Для плёночной камеры такой обработкой будет перемотка плёнки на следующий кадр.

Цифровая камера перед следующим снимком должна:

• Считать данные с сенсора;
• Обработать изображение - сделать файл нужного формата и размера с необходимыми коррекциями;
• Записать файл на цифровой носитель.

Самой медленной из перечисленных операций является запись на носитель (Flash-карту). Для её оптимизации используется кэширование - запись файла в буфер, с записью из буфера на медленный носитель, параллельно с другими операциями.

Обработка включает в себя большое количество операций по восстановлению, коррекции изображения, уменьшения до требуемого размера и упаковке в файл нужного формата. Для увеличения производительности, кроме повышения частоты работы процессорной части камеры, повышают её эффективность, разрабатывая специализированные процессоры с аппаратной реализацией алгоритмов обработки изображения.

Скорость считывания с сенсора обычно становится «бутылочным горлом » производительности только в топовых моделях профессиональных камер, с сенсорами высокого разрешения. Все другие виды задержек в них производители устраняют. Как правило, максимальная скорость работы конкретного сенсора ограничивается физическими факторами, приводящими на бо́льших скоростях к резким снижениям качества изображения. Для работы с большей производительностью разрабатываются новые типы сенсоров.

Также на время подготовки к съёмке следующего кадра (как при цифровой, так и при обычной съёмке) влияет время, необходимое для зарядки вспышки, если она используется.

Максимальное количество кадров при непрерывной съёмке

Кэширование записи на медленный носитель рано или поздно приводит к заполнению буфера и падению производительности на реальный уровень. В зависимости от программного обеспечения камеры, при этом съёмка может:

• остановиться;
• продолжаться с низкой скоростью по мере записи изображений;
• или продолжаться на той же скорости, затирая в буфере ранее заснятые, но не записанные изображения.

Поэтому, для непрерывной съёмки, кроме количества кадров в секунду, камера имеет параметр максимального количества кадров , которые камера может сделать до переполнения кэша записи. Это количество зависит от:

• Размера оперативной памяти и разрешения сенсора (заводские характеристики) камеры;
• Выбранных пользователем:
  • формата файла (если камера это позволяет);
  • размера изображения (если формат это позволяет);
  • качества изображения (если формат это позволяет).

Плёночные камеры, в силу своего устройства, всегда работают с реальной производительностью, и максимальное количество кадров ограничивает только количество кадров на плёнке.

Съёмка в инфракрасном диапазоне

Большинство современных (2008 год) цифровых камер содержит фильтр , удаляющий из светового потока инфракрасный компонент. Однако в ряде камер этот фильтр можно снять и, отфильтровав видимую часть света, фотографировать в невидимом инфракрасном диапазоне (съёмка теплового излучения или съёмка с инфракрасной подсветкой)

Цифровой зеркальный фотоаппарат Canon EOS 350D Цифровой фотоаппарат Canon PowerShot A95 Цифровая фотография фотография, результатом которой является изображение в виде массива цифровых данных файла, а в качестве светочувствительного материала… … Википедия

Цифровой зеркальный фотоаппарат Canon EOS 350D Цифровой фотоаппарат Canon PowerShot A95 Цифровая фотография фотография, результатом которой является изображение в виде массива цифровых данных файла, а в качестве светочувствительного материала… … Википедия Википедия

Матрица на печатной плате цифрового фотоаппарата Матрица или светочувствительная матрица специализированная аналоговая или цифро аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных элементов фотодиодов. Предназначена для… … Википедия