Цифрові та комп’ютерні технології Урок 3-4
Цифрова камера
Цифрова́ ка́мера, або цифрови́й апара́т — пристрій, що використовується для зйомки відео та створення фото-знімків або ж обох, в якому світлочутливим матеріалом є матриця або кілька матриць, що складаються з окремих пікселів, сигнал з яких представляється, обробляється і зберігається в самому апараті в цифровому вигляді. Це найпоширеніший пристрій при створенні цифрових фотознімків. Більшість камер 21-го сторіччя є цифровими.
Цифрові фотокамери можна поділити на декілька класів:
Фотокамери із вбудованою оптикою:
Компактні («Компактна мильниця» традиційних розмірів). Характеризуються малими розмірами і вагою. Малий фізичний розмір матриці означає низьку чутливість або високий рівень шумів. Також цей тип камер зазвичай відрізняється відсутністю чи недостатньою гнучкістю ручних налаштувань експозиції.
Компактні фотокамери з незмінними фікс-фокальними об'єктивами. В основному, за винятком незмінної оптики, мають характеристики бездзеркальних фотокамер.
Надкомпактні, мініатюрні. Відрізняються не тільки розмірами, але часто і відсутністю видошукача та екрану.
Вбудовані в інші пристрої. Відрізняються відсутністю власних засобів керування.
Псевдодзеркальна — зовнішнім виглядом нагадують дзеркальну камеру, а також, як правило, крім цифрового дисплея, оснащені електронним видошукачем. Зображення у видошукачі такого апарату формується на окремому цифровому екрані, або на основному екрані, який здатен повертатися. Як правило, мають різьбу на об'єктиві для приєднання насадок і світлофільтрів (приклад — Konica Minolta серія моделей Z).
Напівдзеркальна — камери, в яких є наведення по матовому склу через знімальний об'єктив, проте немає можливості змінювати об'єктив. У таких апаратах оптична схема містить світлорозділювальну призму, яка спрямовує від 10 до 50 % світлового потоку на матове скло, а інше передається на матрицю. (Приклади — Olympus E-10, E-20)
Фотокамери зі змінною оптикою:
цифрові дзеркальні фотокамери,
цифрові далекомірні фотокамери,
цифрові бездзеркальні фотокамери
Будова цифрових дзеркальних фотокамер
Історія розвитку фототехніки привела до того, що були вироблені певні стандарти на інтерфейс між фотографом і використовуваною їм фототехнікою. В результаті цифрові фотоапарати в більшості своїх зовнішніх рис і органах управління повторюють найбільш довершені моделі плівкової техніки. Принциповавідмінністьопиняється в «начинці» апарату, втехнологіяхфіксації і подальшоїобробкизображення.
Основні елементи цифрового фотоапарата
Матриця
Основний елемент будь-якої цифрової фото- або відеокамери - матриця, від якої найбільшою мірою залежить якість одержуваного зображення.
Матриця (іноді її називають сенсором) є напівпровідниковою пластиною, що містить велику кількість світлочутливих елементів, згрупованих в рядки і стовпці.
У сучасних ЦФК найбільшого поширення набули матриці двох типів: ПЗС (прилад із зарядовим зв'язком, по-англійськи CCD - Charge-CoupledDevice) і КМОП (комплементарний металл-оксид-напівпровідник, по-англійськи CMOS - Complementary-symmetry/Metal-Oxide Semiconductor).
CMOS-матриці відносно дешеві, оскільки проводяться за стандартними напівпровідниковими технологіями, проте шуми таких матриць звичайно набагато вищі, ніж у CCD. Тому в даний час більшість моделей ЦФК (за винятком ряду професійних і напівпрофесійних «зеркалок» Canon, Nikon і Sony, що мають спеціальні схеми придушення шумів), оснащуються ПЗС-МАТРІЦАМІ. Назва ПЗС - прилад із зарядовим зв'язком, відображає спосібпрочитування електричного заряду методом зрушення від одного елементу матриці до іншого, поступово заповнюючи буферний регістр. Далі напруга посилюється і подається на АЦП (аналого-цифровий перетворювач), після чого вже в цифровій формі поступає для подальшої обробки в процесор фотокамери.
Об'єктив
Об'єктив цифрової камери не зазнав кардинальних змін в порівнянні з об'єктивами звичайних фотокамер. Із-за менших розмірів сенсора, об'єктиви цифрових камер (за винятком дзеркальних камер, що використовують ті ж об'єктиви) мають менші геометричні розміри.
Завдяки зменшенню щодо 35-мм плівки розміру матриці, в любительських камерах стало можливим використання оптичних схем, раніше властивих тільки дорогим апаратам.
Затвор
Цифрові камери оснащені електронним еквівалентом затвора, який вбудований в матрицю і виконує роботу, аналогічну механічному. У дорожчих камерах вмонтовані два затвори, і механічний служить для запобігання попаданню на сенсор світла після закінчення часу витримки, що дозволяє уникнути появи артефактів ореолу, частково блюмінга і змазування.
У деяких цифрових фотоапаратах при натисненні клавіші затвора наполовину відбувається спрацьовування систем автоматики. Автофокус і система визначення експозиції фіксують параметри зйомки і чекають повного натиснення. При повному натисненні клавіші спускової кнопки:
у недзеркальних цифрових апаратах:
механічний затвор (за наявності) закривається;
відбувається скидання заряду в осередках матриці
механічний затвор відкривається на час експонування.
механічний затвор закривається.
відбувається прочитування кадру з матриці
механічний затвор відкривається
матриця переходить в режим Live View.
у дзеркальному цифровому апараті (без або при вимкненому режимі Live View):
піднімається дзеркало, спрацьовує «стрибаюча» діафрагма.
включається раніше вимкнена матриця
відкривається на час експонування механічний затвор
закривається хутро затвор
опускається дзеркало, відкривається діафрагма
відбувається прочитування і обробка кадру з матриці.
Видошукачі
Видошукач - елемент фотоапарата, що показує межі майбутнього знімка і в деяких випадках різкість і параметри зйомки. На побутових цифрових фотоапаратах як видошукач використовуються ЖК екрани (на дзеркальних в режимі LiveView і на компактних камерах) і різні види оптичних видошукачів.
Процесор
Процесори в цифрових фотоапаратах виконують наступні функції:
управління роботою затвора;
управління об'єктивом в автоматичному і ручному режимах зйомки;
вибір балансу білого, вимірювання освітленості об'єкту, визначення експопари, вибір колірної температури;
управління роботою спалаху;
управління брекетінгом - можливістю серійної зйомки (звичайно серіями по 3 або 10 кадрів);
управління спеціальними ефектами з наявного набору (сепія, чорно-біла зйомка, усунення ефекту червоних очей і ін.);
формування і видачі на дисплей інформації про вибрані режими зйомки, настройки, самого зображення і т.д.
Карта пам'яті
Флеш карти.
Карта пам'яті - носій інформації, який забезпечує тривале зберігання даних великого об'єму, зокрема зображень, що одержуються цифровим фотоапаратом.
У ранніх моделях цифрових фотоапаратів використовувалися і інші носії інформації, зокрема мініатюрні жорсткі диски, дискети, записувані оптичні і магнітооптичні диски і т. п., аж до аудіокасет (у найпершому зразку електронної фотокамери фірми «Кодак», обробки, що використала аналогові способи, і збереження зображень).
Роз'єми і інтерфейси
Зовнішній інтерфейс підключення до комп'ютера загального призначення є практично у всіх цифрових камерах. На сьогодні найпоширенішим з них є USB. Також застосовуються спеціальні види роз'ємів для підключення до телевізора або принтера. З'явилися перші моделі фотокамер з бездротовими інтерфейсами.
Органи управління
Вибір режимів роботи
Диск режимів фотоапарата - селектор режимів фотокамери. Звичайно знаходиться на верхній панелі камери зліва або справа. Рідше, в основному на компактних камерах, на панелі зверненої до фотографа.
Кнопка спуску (клавіша спуску затвора)
Елемент управління фотографуванням, що ініціює послідовність отримання кадру. Виконується у вигляді кнопки або на верхньому торці апарату (компактні камери), або спереду і збоку рукоятки (у "зеркалках"). При натисненні фотокамера проводить зйомку і обробку кадру. У деяких моделях передбачене 2-ступінчасте натиснення (при натиснутій наполовину спрацьовують технології автофокусу і експокоррекциі, при повному натисненні - проводиться зйомка.)
Управління меню
Робота цифрового фотоапарата
До натиснення клавіші затвора в дзеркальних фотоапаратах між об'єктивом і матрицею розташоване дзеркало, відображаючись від якого, світло потрапляє у видошукач. Унедзеркальних фотоапаратах і дзеркальних фотоапаратах в режимі Live View світло з об'єктиву падає на матрицю, при цьому на ЖК екран виводиться зображення, сформоване на матриці. У деяких фотоапаратах при цьому може відбуватися автоматичне фокусування.
При неповному натисненні клавіші затвора (якщо такий режим передбачений) відбувається вибір всіх автоматично вибираних параметрів зйомки (фокусування, визначенняекспопари, чутливості фотоматеріалу (ISO) і т. д.).
При повному натисненні відбувається зйомка кадру, і прочитування інформації з матриці у вбудовану пам'ять фотоапарата (буфер). Далі проводиться обробка одержаних даних процесором з урахуванням встановлених параметрів корекції експозиції, ISO, балансу білого і ін., після чого дані стискаються у формат JPEG і зберігаються на флэш-карту. При зйомці у формат RAW дані зберігаються на флэш-карту без обробки процесором (можлива корекція битих пікселів і стиснення алгоритмом без втрат). Оскільки запис на флэш-карту зображення займає достатньо велику кількість часу, багато фотоапаратів дозволяють знімати наступний кадр до закінчення запису попереднього на флэш-карту, якщо в буфері є вільне місце.
Більшість сучасних цифрових фотоапаратів проводять запис знятих кадрів на Flash-карти наступних форматів:
Secure Digital (SD)
CompactFlash (CF-I, CF-II або Microdrive)
Memory Stick (модифікацій PRO, Duo, PRO Duo)
Multimedia Card (MMC)
SmartMedia
xD-Picture Card (xD)
Також можливо підключення більшості камер безпосередньо до комп'ютера, використовуючи стандартні інтерфейси - USB і IEEE 1394 (FireWire). Раніше використовувалося підключення через послідовний COM-порт.