Цифровая камера

Камера имеет внутри память, в которую записывается информация о съемке (часто - дата съемки, марка камеры, разрешение и т.д.), цифровые данные фотографий, киносъемки и др., получаемое при фотографировании объекта. Информация вводится не на пленку, она переводится в цифровую форму и хранится в памяти.

Технология получения изображения в цифровых камерах следующая. Световой поток поступает в объектив, где фокусируется и попадает на сенсор, переводящий световую энергию в электрическую. Тип сенсора зависит от принципа распознавания цветов изображения. Наиболее распространена технология CMOS («комплиментарный металло-оксидный полупроводник» — КМОП), а в большей степени - CCD («прибор с зарядовой связью» — ПЗС). В этих сенсорах имеется один слой фотодетекторов, а поверх расположены три светофильтра – синий, зеленый, красный для выделения соответствующего цвета из общего потока. Далее из трех или нескольких рядом расположенных пикселов вычисляется среднее значение цвета. Иногда это приводит к меньшей детализации отснятых объектов, некоторым искажениям.

Матрицы BSI CMOS (Back Side Illuminated CMOS — сенсор с обратной подсветкой) имеют повышенную светочувствительность и позволяют делать снимки в условиях плохой освещенности.

Live MOS матрица имеет меньшее число соединений и питается меньшим напряжением. Позволяет получать более живое изображение с меньшим уровнем шумов.

LBCAST (Lateral Buried Charge Accumulator and Sensing Transistor Array) применена компанией Nicon, позволяет минимизировать пикселы, что позволяет увеличить скорость съемки. Однако распространение данная технология не получила.

Некоторое повышение разрешения позволяет новая технология изготовления матрицы, когда в отличии от традиционной укладки пикселов в виде квадратов используется гексогональная решетка с размещением пикселов в форме шестиугольников. Такая технология называется SuperCCD и применятся не только в дорогих аппаратах, но и более дешевых «мыльницах».

Фотокамеры позволяют фотографировать изображение и записать информацию на магнитный носитель, который может быть микросхемой с флеш-памятью, так называемые карты памяти, и пр. Затем при помощи этих устройств (а также кард-ридера) или при помощи кабеля можно переслать данные в компьютер. Такие фотокамеры имеют следующие основные характеристики: разрешение, с которым производится фотографирование, то есть количество пикселов по горизонтали и вертикали; количество снимков, которые можно сделать, не испортив другие снимки. Этот параметр характеризуется объемом памяти, деленным на размер памяти для кадра. При этом размер кадра можно вычислить по формуле: число пикселов, умноженное на разрядность цвета.

Цифровые видеокамеры обычно используются для передачи видеоизображения в компьютер, чаще всего для телеконференций в системе Интернет. Многие цифровые камеры снабжены автоматической регулировкой фокуса и вспышкой. Из цифровой камеры данные можно передавать в компьютер через последовательный порт при помощи специального кабеля. Кроме того, используется дискета для переноса изображений, а также платы PC Card и др. устройства. В случае передачи по последовательному или параллельному порту нужно иметь специальный драйвер для восприятия информации.

Камеры отличаются друг от друга объемом оперативной памяти, разрешением, например 640 х 480 точек, количеством цветов, отображаемых в каждой точке, и другими параметрами. После получения изображения с помощью камеры информация может быть введена в компьютер. В последнее время камеры довольно быстро дешевеют. Они могут соединяться с компьютером для вывода изображений через канал IEEE1394 или PCMCIA, обычно через шину USB, иметь жесткий диск или флэш-память.

Большинство современных цифровых аппаратов, даже весьма дешевых, обладают возможностью записи видеороликов с длительностью от десятков минут, со скоростью обычно 8 – 10 кадров в секунду, но с меньшим разрешением, чем съемка фотографий. Многие аппараты могут быть использованы как Интернет- камеры с получением электропитания через кабель USB, а применение прилагаемого к комплекту программного обеспечения чаще всего позволяет производить создание собственных видеофильмов с синхронной записью звука через микрофон, подключенный к компьютеру. Некоторая часть выпускаемых цифровых фотоприборов, наиболее дорогих, имеют встроенный микрофон для записи звука в процессе съемки.

К числу сервисных функций можно отнести возможность настройки баланса белого цвета, что просто незаменимо при съемке с использованием фотовспышки с близкого расстояния в помещении; защита от красных глаз при съемке с фотовспышкой; настройка разрешения получаемых снимков; автоспуск, позволяющий выполнить автопортрет; запись последовательности кадров с некоторым временным интервалом; выбор из отснятых изображений наиболее резких снимков и многое другое.

Модели среднего ценового диапазона начиная с 2-х и 3-х мегапиксельной матрицей имеют встроенную жидкокристаллическую матрицу, часто обладают оптическим зумом – возможность съемки макрообъектов с помощью изменения фокусного расстояния оптики механическим путем.

Основными характеристиками является глубина цвета, разрешение, время, в течение которого они могут записывать видеоинформацию. Изохронной передачей называется такая передача, которая происходит непрерывно в видеокамере. Данные приходят порциями, а если какой-либо бит передан неверно, то это не принципиально, так как приходят другие данные, которые нужно обработать. В силу того, что часто в видеокамере нет оперативной памяти, данные, если они не приняты, будут потеряны. При другом виде связи, например, при асинхронной передаче, происходит проверка передачи данных. Она очень важна, так как при передаче выполняемого модуля ошибки не допустимы в программах, а в этом случае работа становится непредсказуемой. Поэтому в некоторых случаях передача данных должна быть контролируема, а иногда - не обязательно. Далее приведем характеристики цифровых камер, однако сделаем это как и раньше с избытком, чтобы пользователь мог ориентироваться в возможностях камер и мог понимать параметры, которые применяются специалистами в области фото- и киноиндустрии.

Основные характеристики:

- число мегапикселов в матрице камеры (от 0.3 до 20 и выше мп). Как правило, камеры имеют достаточно большое число мегапикселов. Чем больше имеется мегапикселов, тем больше разрешение (см. далее). Выпускаются фотоаппараты со все большим числом пикселей. Еще пару лет назад нормальным считался аппарат с 5 мегапикселей, а сегодня (ноябрь 2011 года) от 10 до 17. Для получения отпечатка 9х15 достаточно 2-3 мегапикселей, для формата А4 – 4 мегапикселей. Чем больше пикселей в камере, тем меньшие они в камере по размеру. Это приводит к увеличению шума на изображении. Может также указываться физический размер матрицы. Чем он больше, тем лучше качество, но это более дорогой аппарат;

- глубина цвета, то есть разрядность при передаче цвета одного пиксела (от 12 до 48 бит/пиксел). Обычно камеры обеспечивают 24 разрядность, что позволяет передать 2 ²⁴ = 16,8 млн цветов. Если нужно особая точность в передаче цвета, то применяется 30 разрядная камера;

- цифровой или оптический зум. Зум (zoom) позволяет увеличивать изображение объекта, который находится в кадре, как при использовании бинокля. Увеличение можно сделать цифровым, то есть, из кадра сделать расширение при помощи программных средств. Качество такого увеличения весьма небольшое, можно даже ухудшить рисунок. Оптический зум позволяет приблизить изображение фигуры при помощи выдвигающегося объектива. Таким образом, при увеличении будут также использованы все пикселы (в цифровом только часть) и качество будет соответственно лучше, чем при цифровом. Обычный фиксированный (не выдвигающийся объектив) имеет кратность 1. Чем выше кратность, тем ближе можно как бы приблизиться и снять объект, не подходя к нему. Наиболее распространены камеры с 3 и 4х кратным зумом, но встречаются и 10 и 20 кратностью, но они дороже. Существует отдельный показатель – зум при съемке видео, который равен или меньше, чем зум при фотосъемке. Цифровой зум (от 2 до 47) позволяет увеличить размер изображения программным способом. Таким образом можно организовать как бы наезд камеры на объект. Однако качество увеличения не очень высокое, также нужно иметь в виду, что такое же приближение и даже, возможно более качественно можно сделать при помощи графического редактора;

- диафрагменное число ( от 1.8 до 9) вычисляется как отношение фокусного расстояния к диафрагме. Чем меньше значение, тем больше света попадает в камеру, тем в более слабом освещении можно снимать. Если имеется зум, то указывается минимальное число, когда фокусное значение минимально («широкий угол») и когда максимально («телеположение»);

- наличие LCD-экрана, который используется как видоискатель (на экране видно изображение, располагаемое в кадре), выводится справочная информация о режимах съемки, обеспечивается настройка режимов съемки с помощью меню и возможность просмотра сделанных фотографий или видео. Основной характеристикой является его размер в дюймах (обычно от 1 до 3 дюймов). Чем больше диагональ, тем удобнее разглядывать снимки и тем больше разряжается батарейка. Также иногда указывается число пикселей экрана (от 0.1 до 2.4 мегапикселов). Может указываться параметр – поле зрения видоискателя (от 75 до 100%). Чем больше процент, тем большую обасть он может охватывать. У хороших аппаратов он равен от 95 до 100%. Экран может быть поворотным, чтобы при съемке смотреть в него с разных направлений. Экран может быть сенсорным, в этом случае кнопки будут отсутствовать. Может быть второй экран, который используется в профессиональных камерах, обычно черно-белый, на который выводятся параметры съемки;

- фокусное расстояние линзы. Чем больше расстояние, тем ближе находится изображение, а угол обзора сокращается. Это – фокусное расстояние (от 6 до 300 мм и более). Фокусное расстояние определяет во сколько раз объектив приближает или удаляет объект съемки и является характеристикой оптической системы фотоаппарата. Имеются следующие объективы: сверхширокоугольные (фокусное расстояние меньше 20 мм), широкоугольные (24-38), нормальные (около 50), длиннофокусные (80-300), свердлиннофокусные (более 300 мм). Ф окусировка может быть фиксированной или автоматической. Фиксированная фокусировка позволяет снимать картинку на определенном расстоянии. Объекты, которые находятся дальше или ближе будут выглядеть расплывчатыми. Лучше иметь автоматическую фокусировку, которая сама настраивается на расстояние до объекта. При наличии автоматической фокусировки может быть ручная фокусировка, что позволяет сделать фотографии более красивыми. Фотоаппарат может иметь съемный объектив. В этом случае к нему может прилагаться сменный объектив в комплекте или можно его приобрести отдельно. При покупке нового объектива нужно иметь в виду тип крепления объектива к камере (байонет), который может быть разным у разных производителей. В объективе обычно находятся сферические линзы. Их число может быть от 4 до 16. Чем больше линз, тем меньше некоторые виды искажений, но могут появиться другие, например, интерференция света. Некоторые могут иметь асферические линзы, которые дают меньше искажений, позволяют использовать в объективе меньшее число линз, что также дает меньший шум на изображении, но стоят дороже. Также могут устанавливаться специальные низкодисперсионные линзы. В обычных линзах световые лучи, проходя через линзы часто преломляются и дают дисперсию, что в результате дает цветную окантовку. Низкодисперсионные линзы снижают этот вредный эффект, но стоят гораздо дороже, так как делаются из специального стекла. На объективе может быть резьба для установки различного вида насадок, которые могут быть телеконвентер, позволяющий увеличить фокусное расстояние, широкоугольный конвертор, который позволяет уменьшить фокусное расстояние для съемки близких объектов, «рыбий глаз» для съемки искаженных изображений, имеются светофильтры, бленды (от солнца) и так далее. Вместо многих видов конверторов можно использовать программное обеспечение на компьютере для того, чтобы изменить изображение. Кроме того может быть режим корректировки автофокуса;

- чувствительность в стандарте ISO как в пленочном аппарате минимальное (от 6 до 200) и максимальное (от 40 до 12 800) значение. Может иметь такие же значения как у фотопленки, типа 100, 200, 400, 800 и т.п. Чем больше значение, тем выше его чувствительность. Некоторые сцены, например, бегущего человека или съемка в темной комнате требуют повышенную чувствительность. Auto ISO позволяет автоматически настроиться на чувствительность сигнала матрицы. Аналогично, как в пленочных фотокамерах устанавливается значение чувствительности пленки, что применяется при установке фиксированной выдержки и диафрагмы. Данный режим используется больше профессионалами, чем обычными пользователями;

- баланс белого. Проводить съемку можно в разных условиях. При съемке в домашних условиях, когда источником света является лампа накаливания, на изображении будут присутствовать красно-желтые цвета, при использовании ламп дневного цвета или при солнечном освещении будут другие оттенки. Фотоаппарат может сам настраиваться в автоматическом режиме на исправление оттенков или можно использовать ручной режим баланса белого. В аппарате могут быть дополнительные режимы, например, предустановленный баланс белого, который может иметь режимы: «люминисцентное освещение» или «солнечное освещение» и так далее. Если делать снимки при солнце с режимом «лампа накаливания», то результат может быть интересным. Для ручной установки баланса белого перед камерой помещается белый лист и вручную устанавливаются настройки, чтобы лист выглядел на экране белым. При использовании брекетинга баланса белого делается ряд снимков с разными отклонениями красного и синего. В результате выбирается нужный вариант;

- существует несколько способов замера экспозиции, которые могут применяться в разных условиях: 3D цветовой, мультизонный, общий, точечный центровзвешенный,

- минимальное расстояние съемки (от 0 до 3 м). Этот параметр указывается при съемке мелких объектов;

- кроп-фактор (от 0.6 до 7.6) определяет отношение диагонали 35 мм кадра к матрице с пикселями. Чем меньше значение, тем больше матрица, тем больше пиксель, тем меньше шумов на изображнии;

- автоматическое подавление «эффекта красных глаз». Первые фотоаппараты при съемке лица человека на снимке имели красные глаза. Со временем стали выпускаться фотоаппараты, которые убирали этот недостаток. Вместе с тем существует ряд графических компьютерных программ, которые также могут избавить снимок от «эффекта красных глаз».

- запись видеороликов. Как правило, эта возможность имеется почти у всех аппаратов. Нужно также убедиться, что имеется запись аудиосигнала. В этом случае также может существовать возможность записи комментариев к сделанным фотоснимкам. К характеристикам относится размер картинки, например, 640х480, 1280х720, 1920х1080 и частота кадров (обычно 15 или 30 кадров в секунду) для этих разрешений. Также может быть запись в различного вида форматах, например, ASF, AVI, MOV, MPEG VX, MPEG1, MPEG4. В некоторых моделях указывается максимальное время записи видеоролика;

- возможности фотографирования. Сохранение фотографий в формате JPEG, RAW, TIFF и других форматах. При сжатии в формат JPEG могут устанавливаться уровни сжатия (1-10). Чем более сжато изображение, тем оно менее качественно, но занимает меньше места. Фотосъемка в форматах: 16:9, 3:2, 4:3, которые соответствуют пропорциям экрана телевизора. Возможности бракетинга экспозиции, при которой происходит автоматическая съемка, каждый кадр будет иметь немного разное значение диафрагмы и выдержки, чтобы потом можно было отобрать лучший снимок. В некоторых аппаратах присутствует ручная настройка выдержки и диафрагмы. Может указываться минимальная и максимальная возможная выдержка, выдержка для X-Sync, то есть минимальное значение выдержки, при которой затвор полностью открывается;

- серия снимков. Максимальное количество фотографий по формату Jpeg (от 2 до 512), по формату RAW (от 3 до50). Скорость быстрой съемки, при которой идет фотографирование (не снятие видео), может быть от 0.3 до 60 кадров в секунду.

- система стабилизации может быть двух видов. Для стабилизации применяется подвижный элемент в объективе или подвижный элемент – матрица пикселей. Данный метод используется, чтобы уменьшить вредный эффект дрожания рук. Разработана цифровая стабилизация, при которой время выдержки уменьшается. Используется и электронная стабилизация, когда стабилизация происходит программным методом;

- фокусировка по лицу позволяет устанавливать резкость по лица, а не по другим объектам;

- съемка 3D предполагает наличие двух объективов у цифровой камеры;

- питание камеры обычно осуществляется либо аккумуляторами, но чаще двумя батарейками (от 2 до 4) типа АА. Для этого приспособлен специальный отсек для батареек (батарейный блок). Если имеются аккумуляторы, то может указываться емкость аккумулятора (от 230 до 2 700 мАч) или количество сделанных фотографий (от 40 до 4 000). Если происходит питание от аккумулятора, то камера может иметь вход для внешнего адаптера для работы в студии;

- память в камере может быть двух видов: встроенная и на картах памяти. Встроенная обычно небольшая, всего несколько мегабайт, но так как она используется вместе с картой памяти, то ее вполне достаточно. Карта памяти, которая иногда продается вместе с фотоаппаратом обычно небольшая, как правило, меньше 1 гигабайта. Ее обычно сразу меняют на карту большего объема. В характеристиках обычно указывается, какой вид карточек может быть использован в аппарате и какую максимальную память он поддерживает. Виды карточек памяти рассмотрены выше;

- имеется ли вспышка. В большинстве камер она имеется. Для определения мощности вспышки сначала происходит одна или несколько предварительных вспышек, которые невидимы для глаза и на основе полученных результатов и дальности от объекта вычисляется мощность для съемки кадра. Профессиональные и полупроффесиональный камеры могут иметь башмак – специальное приспособление для установки внешней вспышки. Существует «горячий башмак» - приспособление которое также и синхронизирует вспышку со съемкой. Иногда используется режим брекетинга вспышки, при которой при автоматической вспышке для каждого кадра немного меняется мощность вспышки. Кроме того может указываться максимальное расстояние действия вспышки (от 2 до 20 м);

- возможность подключения к компьютеру определяется какой разъем или вид связи установлен в камере. Это может быть:Bluetooth, FireWare, HDMI, RS232, USB, Wi-Fi, HD-видео. Также в некоторых моделях может быть аудиовыход и видео композитный выход. Возможно наличие дополнительных функций для слежения, например, датчики движения, запись по таймеру и пр.). Данные функции устанавливаются при помощи программ, работающих на компьютере, если цифровая камера работает как веб-камера;

- возможность подключения к компьютеру в качестве веб-камеры. Также можно управлять с компьютера цифровой камерой для съемки фотографий, а также установить параметры съемки;

- наличие таймера, что позволяет настроить камеру, включить таймер и успеть фотографу встать перед объективом. Также обычно настраивается время, на которое можно установить таймер;

- наличие GPS –приемника, который с точностью от метра до нескольких метров определяет положение камеры, что позволяет в изображение или в видео автоматически проставлять место съемки;

- наличие датчика ориентации, который позволяет определить как ориентирована камера (нормально, под углом, перевернутая), что удобно, когда камера движется, а изображение передается на монитор компьютера в горизонтальном виде;

- разъем, к которому оно подключается. Если устройство встроено в ноутбук или моноблок, то, конечно, разъем находится внутри ноутбука или моноблока. Если устройство встроено в монитор, то монитор подключается к компьютеру при помощи видеоразъема (типа VGA или DVI), а также имеется и другие кабели: USB для подключения камеры и разъем для подключения микрофона (если он имеется в мониторе). Если устройство выполнено как отдельное, то подключается оно к разъему USB;

- наличие очистки матрицы от пыли. Может быть специальное приспособление для подачи ультразвука при встряхивании;

- разрешение по горизонтали (от 350 до 8200 пикселей) и по вертикали (от 300 до 9000 пикселей), которое измеряется в числе пикселов по горизонтали и по вертикали. Наиболее распространенные форматы: 640х480, 1280х720, 1280х800, 1280х1024, 1600х1200, 1920х1080. Для отпечатка размером 9х12 достаточно 1024х768 или 1280х960. Так как современные фотоаппараты имеют большое число пикселей, то все эти форматы в настоящее время поддерживаются. Поэтому в качестве характеристики этот параметр перестал использоваться;

- другие характеристики, которые могут быть: время включения (0.1 до 4 сек) возможность управления через инфракрасный пульт, наличие резьбы для крепления аппарата на штативе, влагонепроницаемый корпус, материал корпуса (пластик или металл), пульт управления, цвет, размеры, вес с аккумуляторами и без них, наличие чехла, дополнительное программное обеспечение.

Дата добавления: 2015-08-10