Як влаштований фотоапарат із погляду фізики. Влаштування фотоапарата. Плівкові та цифрові фотокамери. Кому підійдуть компактні камери та гіперзуми

Дата публікації: 27.11.2014

У цьому уроці ми постараємося розповісти про те, як влаштований фотоапарат і які типи фотоапаратів сьогодні існують. Спробуємо підійти до цього питання з практичної точки зору, пояснивши найважливіші для фотографів питання простою мовою. Ця стаття допоможе вам вибрати фотоапарат під ваші завдання, а надалі отримувати задоволення від зйомки.

Як працює фотоапарат?

Усі знають, навіщо потрібний фотоапарат. Але як він працює? Знання принципів роботи фотокамери допоможе завжди отримувати якісні знімки. Тут те саме, що з автомобілем: щоб добре водити машину, потрібно хоч трохи уявляти, як вона влаштована.

Розібратися з процесом фотографування допоможе проста схема.

• Світло – найголовніше у фотографії. Все починається із нього. Саме слово "фотографія" можна перекласти як "малювання світлом", "світлопис". Світло починає свою мандрівку від джерела, наприклад, від сонця.
• Світло падає на всі навколишні предмети. Це дуже важливо запам'ятати: фотоапарат знімає не самі предмети, а світло, відбите від них. Саме світло та вміння з ним працювати – ключ до добрих кадрів.
• Відбите від предмета світло проходить через об'єктив фотоапарата.
• Він проектується на світлочутливий сенсор – матрицю. Раніше, коли не було цифрових камер, замість матриці використовувалася фотоплівка.

• Матриця складається з мільйонів світлочутливих елементів. Вони вловлюють світло і передають інформацію про нього вже в електронному вигляді процесор фотокамери. Процесор обробляє отримані дані та зберігає їх у вигляді файлу.

• Файл записується на картці пам'яті.

Усі сучасні цифрові фотокамери працюють за таким принципом, відрізняючись лише в деяких деталях.

Матриця фотокамери

Матриця – це серце сучасного фотоапарата. Саме від її якості багато в чому залежатиме якість фотографій. Матриця має дві основні характеристики, інформація про які доступна споживачеві: це дозвіл та фізичний розмір.

Спочатку давайте розберемося з дозволом. Роздільна здатність матриці - це число її світлочутливих елементів, пікселів. Чим їх більше, тим більше точок складатимуть підсумкове фото. Сьогодні середня роздільна здатність матриць від 16 до 36 мільйонів пікселів.

Однак, можливо так, що мегапікселів на матриці багато, а якість знімка все одно невисока: він не різкий, не контрастний, потопає в цифровому шумі - перешкодах. Якість зображення залежить не тільки від роздільної здатності в мегапікселях, але і від фізичного розміру самої матриці.

Обидва знімки зроблені в одній роздільній здатності. Як видно, кадр, знятий на мобільний телефон, сильно програє як: він не такий контрастний, на знімку не збереглися дрібні деталі, наприклад, прожилки на листочку. Адже саме за дрібні деталі має відповідати висока роздільна здатність матриці.

У різні типи камер встановлюються матриці різного розміру. Найбільша на цій схемі – повнокадрова матриця. Її розмір відповідає кадру зі знайомою всім фотоплівкою формату "135" або просто "35 мм" - 36х24 мм. Матриці такого розміру дозволяють отримувати зображення дуже високої якості. Але що більше фізичний розмір матриці, то вона дорожче. Тому великі матриці зустрічаються лише у досить дорогих пристроях. Для аматорських дзеркалок характерний формат APS-C. Чим дешевше пристрій, тим менше в ньому встановлено матрицю.

Великі матриці дають виграш не тільки в деталізації, але і як зображення при зйомці на високих значеннях чутливості, при поганому освітленні. Справа в тому, що на сенсорі великої площі можна продати більший розмір самих світлочутливих елементів - пікселів. Для порівняння: один світлочутливий елемент матриці сучасного повнокадрового апарату має в середньому розмір 4,9-8,3 мікрон. Розмір одного пікселя компактної камери або смартфона близько 1-3 мікрон.

Особливості великих та маленьких матриць

Плюси великих матриць – повнокадрових та APS-C – очевидні: вони дають кращу якість зображення. При цьому робота із ними має кілька нюансів. Закони оптики такі, що з роботі з великою матрицею ми отримуємо малу глибину різкості на фото. З одного боку, ми можемо гарно розмивати фон на своїх знімках. Але водночас виникнуть складнощі, якщо ми захочемо зробити на знімку різким все – і передній план, і тло. При зйомці на дзеркальну камеру домогтися великої глибини різкості вийде не завжди.

У той же час маленькі матриці дозволяють знімати з практично нескінченною глибиною різкості. Чим менша матриця, тим простіше отримати кадр із великою глибиною різкості.Саме тому, знімаючи на смартфон або компактний апарат, складно розмити фон на знімку: виходить занадто велика глибина різкості, все на знімку стає чітким. Порівняємо два кадри, зроблених за однакових параметрів зйомки, але на фотоапарати з матрицями різних розмірів.

Кадр, зроблений компактним апаратом з невеликою матрицею розміром 2/3". У глибину різкості потрапили майже всі фігурки.

Якщо вам подобається розмите фон на фотографіях, якщо ви займаєтеся портретною зйомкою, то швидше за все вам знадобиться камера з великою матрицею формату APS-C або навіть 24х36 мм.

Крім цього, від розміру матриці залежить розмір самого фотоапарата і об'єктивів до нього. Причому якщо розмір корпусу апарату ще можна зробити більш-менш компактним навіть за використання повнокадрової матриці, то зменшити об'єктив у розмірах не вийде: закони оптики не дозволять. Тому, купуючи повнокадровий апарат зі змінною оптикою, будьте готові до того, що хороший об'єктив матиме солідні розміри та вагу. Якщо ж хочеться використовувати повнокадрову камеру і при цьому мати компактний об'єктив, доведеться задовольнятися не найуніверсальнішими і не світлосильними об'єктивами. А ось у камерах, які використовують матриці меншого розміру, цілком виходить використовувати об'єктиви легші, компактніші. Порівняйте самі.

Типи камер. Їх плюси та мінуси.

З серцем цифрового фотоапарата, матрицею ми розібралися. Тепер розберемося, які типи діляться сучасні фотоапарати.

Мобільна камера. Камера у телефоні

Сьогодні вбудовану фотокамеру можна зустріти у багатьох пристроях. У смартфонах фотокамера (і іноді навіть не одна, а дві – основна та фронтальна) стали обов'язковим елементом. Напевно, кожен читач має досвід зйомки на телефон. У гонитві за компактністю, такі камери оснащуються крихітними матрицями та простими об'єктивами. Всі ми знаємо, що знімки з телефону не претендують на високу якість, проте така зйомка не вимагає спеціальних навичок, а телефон завжди знаходиться під рукою. Втім, якщо ви плануєте більш-менш серйозно займатися фотографією, варто задуматися про більш сучасний творчий інструмент, що забезпечує більш високу якість знімків і ручну установку параметрів зйомки.

Компактні фотокамери

Мабуть, цей тип камер теж знайомий усім. Компактна камера є майже у кожному будинку. Основна перевага їхня перевага - це малий розмір, низька ціна, простота у використанні і іноді великий зум.

У камери цього типу зазвичай ставляться маленькі та середні матриці з діагоналлю 1/2,3”,1/1,7”, 1”. Це забезпечує даним апаратам компактність та дуже доступну ціну. Звичайно, бувають рідкісні моделі компакт-дисків з великими матрицями, навіть з повнокадровими. Але це досить специфічні та дорогі апарати.

Компактні камери мають незмінний об'єктив. Як правило, такі фотоапарати комплектуються універсальним об'єктивом, що дозволяє знімати з широким кутом огляду, так і фотографувати крупним планом віддалені від нас предмети. Знову ж таки завдяки використанню невеликих за розміром матриць виходить зробити об'єктив невеликим за розміром.

Більшість компактних камер орієнтовані на зйомку в автоматичних режимах, щоб фотографування було максимально простим. По-англійськи вони так і називаються - "Point-and-shoot", що на російську мову можна перекласти як "навів-сняв". Справді, для зйомки на такий апарат достатньо натиснути лише одну кнопку, решту зробить автоматика. А ось на зйомку з ручними налаштуваннями ці апарати розраховані не завжди. Деколи не всі налаштування можна налаштувати вручну, а якщо й можна, то їх доводиться шукати десь у меню апарату, що сповільнює процес.

Осібно в класі компактів стоять так звані "гіперзуми" ("суперзуми", "ультрозуми"). Гіперзум - це компактна камера, обладнана об'єктивом з дуже великою кратністю зуму. Він може знімати як із широким кутом огляду, так і брати крупним планом дуже далекі об'єкти. Об'єктиви з таким великим зумом мають відносно великий розмір, через що камера втрачає свою компактність і можна порівняти за габаритами, а часто і за ціною, з більш просунутими класами камер.

Кому підійдуть компактні камери та гіперзуми?

Насамперед тим, для кого фотографія – не хобі та не професія. Для тих, хто просто знімає на згадку та не хоче завантажувати собі голову якимись складними налаштуваннями. Такі камери ідеальні для подорожей без нічого. Вони завжди мають автоматичні режими, що дозволить впоратися з ними навіть новачкові. Професійні фотографи іноді вибирають компакт-диск як другу, допоміжну фотокамеру.

Дзеркальні фотокамери

Наступний тип камер – дзеркальні фотокамери чи дзеркалки. Як клас обладнання вони мають багату історію. Перші дзеркалки з'явилися ще першій половині минулого століття. Тоді в них використовувалась плівка. За понад півстоліття їх конструкція була доведена практично до досконалості, і лише в XXI столітті на зміну плівці прийшла цифрова матриця.

Дзеркальні апарати названі так тому, що в їх конструкції є система з дзеркала і спеціальної призми, що відбиває (пентапризми), що дозволяє бачити саме ту картинку, яку "бачить" об'єктив. Причому без жодної електроніки.

Дзеркало має рухливу конструкцію: коли воно опущене, світло потрапляє у видошукач. Коли робиться зйомка, дзеркало піднімається, і світло потрапляє на матрицю. Із дзеркальними камерами застосовуються змінні об'єктиви . Ви можете вибрати для свого апарату будь-який об'єктив із широкого модельного ряду, орієнтуючись на той вид зйомок, яким хочете займатися. Таким чином, у будь-якій ситуації можна отримати ідеальний інструмент для ідеальної якості знімків.

Дзеркальні камери недаремно називають системними. Вибираючи дзеркалку того чи іншого виробника, ми вибираємо систему з фотоапарата, об'єктивів та аксесуарів (наприклад, спалахів). Цим активно користуються всі професійні фотографи та просунуті любителі.

У дзеркальних камерах використовуються матриці великого розміру. Формат APS-C або навіть повнокадрові. А як говорилося вище, велика матриця - одне із доданків якісного знімка.

Швидкість роботи - така перевага дзеркальних камер. Фотограф, який перейшов із компакта на дзеркалку, може бути просто шокований швидкістю її роботи. Швидкий автофокус та миттєва реакція на всі маніпуляції фотографа – властивість будь-якої дзеркалки.

Дзеркальна камера дуже оперативна в управлінні. Виробники приділяють велику увагу їхньому проектуванню, адже це - професійний інструмент. Апарат зручно тримати в руках, а практично налаштування можна відрегулювати однією-двома кнопками, не залазячи в меню.

Ще одна перевага, яку варто відзначити - це довга робота від акумулятора. Заряджати акумулятор цієї камери доводиться відносно рідко. Оскільки в дзеркалці матриця (разом з дисплеєм апарата – основний споживач енергії) знаходиться під навантаженням не завжди, а лише безпосередньо під час зйомки кадру, акумулятор дозволяє зробити на одному заряді близько 500-1000 знімків залежно від моделі камери. Це майже недосяжна цифра інших типів камер. Тривала автономна робота фотоапарата – дуже важлива річ у подорожах, поїздках, тривалих прогулянках.

З мінусів дзеркальних камер, мабуть, варто відзначити їхню велику вагу і розмір. Втім, багатьом фотографам, навпаки, подобається ходити з великим фотоапаратом і виглядати як професіонал. Сучасні дзеркалки бувають дуже дорогими, розрахованими на професійне використання, так і дуже доступними. Сьогодні дзеркальну камеру може дозволити собі практично кожен.

Кому підійде дзеркальна камера?

Усім, хто більш-менш серйозно займається фотографією і не боїться великих розмірів фотоапарата. Для тих, хто хоче навчитися професійно фотографувати, зробити фотографію своєю професією, дзеркальна камера – оптимальний вибір.

Компактні камери зі змінною оптикою або бездзеркальні камери

Це вид фотоапаратів, що відносно недавно з'явився, і найбільш активно розвивається. Виробники резонно вирішили, що якщо оснастити звичайну компактну камеру змінними об'єктивами та якісною матрицею, вийде дуже цікава річ. Бездзеркальні камери поєднують більшість плюсів дзеркалок і компактів. Як уже сказано, "бездзеркалки" мають змінні об'єктиви та компактні розміри. При цьому дозволяють робити кадри дуже високої якості. Адже вони оснащуються матрицями порівняно великих розмірів.

Бездзеркалки загалом досить швидкі у роботі. Однак через мініатюрні розміри трохи постраждала їхня ергономіка. Камера вже не лежить у руці так зручно та ґрунтовно, як дзеркалка. Та й відсутність оптичного видошукача багатьом фотографам не подобається. З інших мінусів бездзеркальних камер варто відзначити досить нетривалий час роботи від батареї.

Виробники в цьому класі камер звертають особливу увагу на стиль. На противагу строгим чорним дзеркалкам, орієнтованим на просунутих фотографів, серед бездзеркал дуже багато красивих, стильних, "іміджевих" моделей.

Кому підійде бездзеркальна камера?

Тим, хто хоче отримувати якісні фотографії, але не хоче тягати за собою громіздку дзеркальну камеру. Таку камеру зручно брати у подорожі. Однак, якщо планується подорож без можливості зарядити камеру, краще взяти набір запасних акумуляторів.

Середньоформатні фотокамери та цифрові задники

Бувають камери, у яких матриця за розміром ще більша, ніж у повнокадрових дзеркалок. Наприклад, її розмір може бути 44 х 33 мм, 53,9 х 40,4. Дозвіл у таких великих матриць теж немаленький: кілька десятків мегапікселів.

Камери цього типу називаються "середньоформатними". Ця назва залишилася з часів плівкової фототехніки. У плівкову епоху в подібних камерах використовувалася широка плівка, значно ширша за звичайну. Такі камери і тоді, і зараз використовуються деякими професійними фотографами для отримання дуже високої фотографії. Відбитки з діагоналлю близько одного метра – не межа для цих фотоапаратів. Деякі камери обладнані змінними модулями, в яких встановлена ​​безпосередньо матриця та електронна начинка. Такі модулі називаються цифровими задниками. Середньоформатні камери застосовуються в основному під час зйомки в умовах фотостудії через великий розмір та не надто високу оперативність у роботі. Ще один мінус середньоформатних камер - ціна, яка можна порівняти з ціною нової іномарки.

Костянтин Воронов

Займаюсь професійною фотографією понад 8 років. Сфера діяльності – весільна, портретна, пейзажна фотографія. За освітою журналіст. Розробив кілька курсів для сервісу онлайн-навчання фотографії Fotoshkola.net. Викладач, провідний майстер-класів.

Як працює фотоапаратможна вивчити ще у школі. Але знати конструктивні особливості цікаво кожному власнику фотокамери. Основний принцип роботи цифрового фотоапарата можна висловити за кількома словами: світло перетворюється на електрику. Все тут служить для залучення світла від кнопки пуск до лінз.

Що ж революційного з погляду світла у цифровому фотоапараті. Він перетворює світло на електричні заряди, які стають чином, відображеним на екрані. Як це працює? Завдання кожної деталі камери зловити чудове зображення. Але головне це світло.

Пристрій та робота фотоапарата

Перше, що потрібно для отримання фото, це джерело світла. Частинки світла фотони залишають джерело світла, відштовхуються від предмета та входять у камеру через кілька лінз. Потім фотони слідують встановленим шляхом. Цілий ряд лінз дозволяє зробити максимально чітке зображення.

1. Стулки контролюють кількість світла, що має проникнути всередину через отвір фотоапарата.
2. Пройшовши крізь діафрагму, лінзи і увійшовши в отвір, світло відштовхується від дзеркала і прямує до .
3. До цього світло заломлюється, проходячи крізь призму, тому ми бачимо зображення у видошукачі не вгору ногами і якщо нас влаштовує композиція, то ми натискаємо на кнопку.
4. При цьому дзеркало піднімається, і світло прямує всередину, якусь частку секунди світло спрямоване не на видошукач, а в серце фотоапарата - .

Тривалість цієї дії залежить від швидкості спрацьовування стулок. Вони відкриваються на мить, коли світло має впливати на сенсор світла. Час може бути 1/4000 секунд. Тобто миттєво стулки можуть відкритися і закритися 1400 разів. Для цього існує дві стулки, коли перша відкривається, друга закривається. Таким чином, усередину потрапляє надзвичайно мала кількість світла. Це важливий момент у розумінні принципу роботи цифрового фотоапарата.

Теорія обробки світла

То в чому ж революційність цифрової камери? Елемент, що фіксує зображення, сенсор зображення (матриця) - це грати з щільною структурою, що складається з крихітних сенсорів світла. Ширина кожного всього 6 мікрон – це 6 мільйонних метрів. 5 тисяч таких сенсорів можуть поміститися на кінчику гострого олівця.

Але спочатку світло має пройти через фільтр, який поділяє його на кольори: зелений, червоний та синій. Кожен сенсор світла обробляє лише один колір. Коли в нього вдаряють фотони, вони поглинаються напівпровідниковим матеріалом, з якого він виготовлений. На кожен поглинений фотон сенсор світла випромінює електричну частинку, вона називається електрон. Енергія фотона передається електрону – це електричний заряд. І що яскравіше зображення, то сильніший електричний заряд. Таким чином, кожен електричний заряд має різну інтенсивність.

Потім друкована плата перекладає цю інформацію на мову комп'ютера, мову цифр і бітів або послідовність одиниць та нулів. Вони є мільйонами крихітних кольорових точок, з яких і складається фото - це пікселі. Чим більше пікселів у зображенні, тим краще роздільна здатність. Тобто це кілька мільйонів мікроскопічних світлових пасток, які разом з усіма елементами фотоапарата націлені на одне завдання - перетворити світло на електрику, щоб зробити чудові фотографії.

Далі вся ця інформація у цифровому вигляді подається у процесор, де вона обробляється за певними алгоритмами. Потім вже готова фотографія передається в пам'ять фотокамери, де вона зберігається і доступна для перегляду користувачеві.

Так коротко можна зобразити принцип роботи цифрового дзеркального фотоапарата.

davisgod - 16.08.2010Робота цифрового фотоапарата

До натискання клавіші затвора в дзеркальних фотоапаратах між об'єктивом і матрицею розташоване дзеркало, відбиваючись від якого світло потрапляє у видошукач. У недзеркальних камерах і дзеркальних фотоапаратах в режимі Live View світло з об'єктива падає на матрицю, при цьому на РК екран виводиться зображення, сформоване на матриці. У деяких фотоапаратах може відбуватися автоматичне фокусування.

При неповному натисканні клавіші затвора (якщо такий режим передбачено) відбувається вибір всіх параметрів зйомки, що автоматично вибираються (фокусування, визначення експопари, чутливості фотоматеріалу (ISO) і т. д.).

При повному натисканні відбувається зйомка кадру та зчитування інформації з матриці у вбудовану пам'ять фотоапарата (буфер). Далі проводиться обробка даних процесором з урахуванням встановлених параметрів корекції експозиції, ISO, балансу білого та ін., після чого дані стискаються у формат JPEG і зберігаються на флеш-карту. При зйомці формату RAW дані зберігаються на флеш-карту без обробки процесором (можлива корекція битих пікселів і стиснення алгоритмом без втрат). Так як запис на флеш-карту зображення займає досить багато часу, багато фотоапаратів дозволяють знімати наступний кадр до закінчення запису попереднього на флеш-карту, якщо в буфері є вільне місце.

Захоплення зображення

Народження цифрового зображення відбувається в момент відображення світла джерела від об'єкта (або проходження через напівпрозорий об'єкт, начебто забрудненого шибки). Кожна частина об'єкта поглинає деяку частку світлових хвиль, інші знаходять свій шлях до об'єктиву камери (цифра 1 на рис. 2.7). На рис. 2.7 ви можете побачити лише два великі пучки світла, що проходять через об'єктив. Насправді їхні трильйони. Всі вони складаються з фотонів - частинок світла, які поводяться подібно до хвиль. (Корпускулярно-хвильовий дуалізм – одна з тих загадок квантової фізики, які ми залишимо за кадром.)

Світло, що потрапляє на скляний елемент об'єктива, позначене цифрою 2. На малюнку показана лише одна лінза, але в реальному житті об'єктиви містять від 4 до 15, 20 або більше різних елементів, які переміщуються синхронно або окремо, залежно від способу фокусування або зміни фокусної відстані об'єктив. Елементи об'єктива можна зрушувати для того, щоб компенсувати ефект тремтіння камери, яке виникає при великій витримці через нестабільність її положення.

Об'єктиви з фіксованим фокусом (без зміни фокусної відстані) – найпростіші: вони призначені для фокусування зображення на сенсор лише одним способом. У цьому переміщення елементів не забезпечується. Ускладнення функцій об'єктива для коригування зображення при певному збільшенні або положенні фокусу вимагає застосування додаткових елементів. У будь-якому випадку метою є зведення світлових променів (позначених на рис. 2.7 цифрою 3) чітко сфокусовану позицію на сенсорі камери (цифра 4).

Сенсор відіграє роль плівки; як і плівка, він містить речовину, чутливу до світла. На сьогоднішній день у більшості цифрових фотоапаратів використовуються сенсори CCD (charge coupled device – прилад із зарядовим зв'язком, ПЗЗ) або CMOS (complementary metal oxide semiconductor – комплементарна структура метал-оксид-напівпровідник, КМОП). Далі типи сенсорів будуть розглянуті більш детально. На даний момент вам достатньо знати, що сенсор - це масив (набір стовпців та рядків) крихітних діодів. Коли кілька фотонів стикається з діодом, створюється електрон. Чим більше фотонів досягає осередку діода, тим більше накопичується електронів і яскравіше стає піксель на результуючому зображенні.

Мінімальна кількість фотонів, необхідних реєстрації зображення, визначає чутливість сенсора. Дуже чутливі рецептори вимагають наявності всього декількох фотонів і дозволяють зробити знімок при меншому освітленні. Коли ви налаштовуєте параметр ISO цифрового фотоапарата (скажімо, змінюєте його значення ISO 100 на ISO 800), то фактично змінюєте цей поріг і даєте вказівку сенсору вимагати менше фотонів для конкретного пікселя під час запису зображення. При високих значеннях ISO можливий ефект зернистого шуму. При високій чутливості сенсор може фіксувати інтерференцію електронів або іншу інформацію, що не відноситься до зображення. Загалом, що більше сенсор, то менше шуму створюється.

Звичайні чіпи CMOS за своєю природою менш чутливі до світла і сприйнятливіші до шуму. Однак для їх роботи потрібно в сто разів менше енергії (що дозволяє продовжити термін служби акумуляторів), крім того, вони набагато дешевші у виробництві, ніж чіпи CCD. Тому вони часто зустрічаються в дешевих цифрових фотоапаратах (і сканерах). З недавніх пір CMOS-сенсори стали набагато складнішими. Тепер їх використовують навіть у сучасних камерах (вартістю понад 1000 дол.).

При використанні CCD-сенсора електричний заряд переміщується до краю масиву пікселів і конвертується з аналогового сигналу цифрове значення. Чіпи CMOS у кожному пікселі масиву містять транзистори для посилення сигналу та виконання аналогово-цифрового перетворення. Незважаючи на те, що на сьогоднішній день на ринку домінують чіпи CCD, технологія CMOS постійно вдосконалюється, і на сьогодні використовується навіть у найскладніших цифрових камерах, у тому числі в 12- та 16-мегапіксельних моделях від Nikon і Canon. Використовується вона і в простих пристроях, таких як мобільні телефони з камерами, Web-камери та іграшкові камери.

Перегляд зображення

Коли світло від об'єкта сягає сенсора, відбувається чимало цікавих подій. Найбільш важливим є можливість попереднього перегляду зображення за допомогою кольорового рідкокристалічного екрана на задній панелі фотоапарата або видошукача (цифра 5 на рис. 2.7). Електронний вміст цифрового фотоапарата забезпечує багато варіантів перегляду. Залежно від моделі камери можна використовувати кілька наведених нижче варіантів перегляду.
Перегляд за допомогою рідкокристалічного екрану. Ця панель перегляду, що працює як мініатюрний дисплей комп'ютера, практично точно відображає картинку, що сприймається сенсором. Розмір діагоналі РК-екрана, як правило, становить 4-5 см (хоча вже сьогодні є моделі з екранами близько 9 см, які, поза сумнівом, отримають ширше застосування в найближчому майбутньому). Як правило, на РК-екран виводиться близько 98% зображення, "видного" через об'єктив. Однак при яскравому світлі зображення на рідкокристалічному екрані розглянути досить складно. У цьому випадку для покращення видимості використовується технологія заднього підсвічування. Складно розглядати зображення на РК-екрані та під час зйомки тьмяних або невиразних предметів, але тільки в тому випадку, якщо камера посилює сигнал недостатньо для того, щоб зображення на екрані було яскравим.
Перегляд через оптичний видошукач. Багато цифрових фотоапаратів оснащені скляною системою прямого перегляду - оптичним видошукачем, за допомогою якого можна наводити кадр. Оптичний видошукач іноді є простим віконцем (для дешевих цифрових камер з фіксованим збільшенням), однак, як правило, є більш складною системою з можливістю зміни фокусної відстані для попереднього перегляду зображення. Перевагою оптичного видошукача і те, що об'єкт видно постійно (тоді як інших системах зображення під час експозиції може мерехтіти). Оптичні системи забезпечують яскравіше зображення, ніж електронні. Великим недоліком є ​​неточне відтворення картинки із сенсора, що може призвести, наприклад, до відсікання на фотографії частини чиєїсь голови.
Перегляд через електронний видошукач. Електронний видошукач працює як невеликий телеекран усередині камери, за допомогою якого можна побачити зображення, досить близьке до картинки, що фіксується сенсором. Однак зображення, отримане за допомогою електронного видошукача, зручніше для перегляду, ніж на рідкокристалічному екрані. Слід зазначити, що під час зйомки електронний видошукач «скидається». Крім того, можуть виникати проблеми перегляду зображення при слабкому освітленні, а також змащене зображення при зйомці об'єктів, що рухаються.
Перегляд оптичного зображення через об'єктив (для однооб'єктивних дзеркальних моделей). Іншим різновидом оптичного видошукача є вид через об'єктив, що забезпечується у дзеркальних фотоапаратах. Такі фотоапарати мають додатковий компонент (не показаний на діаграмі), який відображає світло (що йде через об'єктив) вгору через оптичну систему для точного перегляду. Деякі моделі використовують системи дзеркал. Дзеркало відбиває практично весь світ видошукач. У момент спуску затвора дзеркало повертається, дозволяючи світлу потрапити на сенсор. Іноді використовується механізм поділу променя. Він поділяє промінь світла, відбиваючи одну його частину видошукач, іншу передаючи на сенсор.

Нескладно здогадатися, що роздільник променя «відбирає» частину освітлення видошукача, тому ні сенсор, ні видошукач не отримують повної інтенсивності світла. Однак така будова системи гарантує, що зображення не пропаде під час експозиції.

Фотографування

Коли ви натискаєте кнопку спуску, камера створює знімок. Деякі фотокамери оснащені механічним затвором, який відкривається на певний період часу, а потім закривається (це час можна розглядати як швидкість спрацьовування затвора). В інших фотокамерах ця функція реалізована за допомогою електронного пристрою. Електронні затвори "скидають" зображення з сенсора безпосередньо перед отриманням нового знімка, а потім на час витримки знову активізують сенсор, тим самим забезпечуючи емуляцію роботи механічного затвора.

Якщо кнопку спрацьовування затвора злегка «натиснути» перед її повним натисканням, багато фотоапаратів можуть виконати ще деякі дії. Припустимо, витримка та фокус вже зафіксовані. За бажання можна трохи змістити зображення, при цьому фотоапарат збереже колишні установки експозиції та фокусу. При використанні автоматичного пристрою фокус обчислюється шляхом максимізації контрастності головного об'єкта або більш складним способом. Наприклад, компанія Sony у модельному ряду Class 1 вперше впровадила систему автофокусування, яка за допомогою лазера проектує на об'єкт спеціальну світлову решітку. Камера аналізує контраст між об'єктом та образом лазера. Ця система особливо хороша за низького рівня освітленості, коли контрастності об'єкта при існуючому світлі, можливо, не вистачить для звичайного фокусування. Є фотоапарати, в яких для полегшення фокусування застосовується додаткове освітлення, що реалізується світлодіодною лампою.

Якщо існуючого освітлення недостатньо, може спрацювати електронний спалах (на рис. 2.7 він позначений цифрою 7). Багато фотоапаратів для обчислення правильної експозиції враховується кількість відбитого від об'єкта світла спалаху. У деяких моделях для розрахунків використовується попередній спалах, що відбувається за мить до основного. Попередній спалах призводить до деякого стиснення райдужної оболонки очей живих істот, знижуючи ймовірність появи ефекту «червоних очей». У найкращих системах вбудований спалах знаходиться на максимально можливій відстані над об'єктивом (рис. 2.8), що дає природніше освітлення і ще сильніше знижує ефект «червоних очей».

Швидкість спрацьовування затвора в більшості випадків не впливає на експозицію, оскільки її час суттєво перевищує тривалість спалаху (від 1/1000 до 1/50000 секунд або менше). Якщо розкриття об'єктива дозволяє налаштувати експозицію в деяких межах, то, як правило, електронний спалах забезпечить додаткову гнучкість експозиції за рахунок зміни кількості світла, що випускається, і скорочення часу витримки при зйомці на невеликих відстанях.

Електричний сигнал від сенсора, перетворений на цифрову форму електронними пристроями фотоапарата, зберігається на цифрових носіях (картах CompactFlash (CF), SecureDigital (SD)) або інших носіях, таких як Sony Memory Stick , картка xD або міні-диски Hitachi Microdrive. Час, необхідний для збереження зображення, варіюється від кількох миттєвостей до 30 секунд (або більше) і залежить від розміру знімка, вибраного методу та ступеня стиснення, а також швидкості носія (деякі карти зберігають знімки значно довше, ніж інші). На рис. 2.7 електронні пристрої та сховище даних позначені цифрою 8, але їхнє реальне розташування може змінюватися в залежності від виробника та моделі. Найчастіше ці елементи знаходяться у правій частині фотокамери або окремому відсіку в її нижній частині.

Відео сюжет каналу discovery про роботу цифрового фотоапарата >
>
>
(http://ua.wikipedia.org/wiki; http://www.cfoto.info)

© 2014 сайт

Для повного контролю над процесом отримання цифрового зображення потрібно хоча б у загальних рисах уявляти пристрій і принцип роботи цифрового фотоапарата.

Єдина принципова відмінність цифрової камери від плівкової полягає в природі світлочутливого матеріалу, що використовується в них. Якщо в плівковій камері це плівка, то в цифровій світлочутлива матриця. І як традиційний фотографічний процес невіддільний від властивостей плівки, так і цифровий фотопроцес багато в чому залежить від того, як матриця перетворює світло, сфокусоване на неї об'єктивом, в цифровий код.

Принцип роботи фотоматриці

Світлочутлива матриця або фотосенсор є інтегральною мікросхемою (простіше кажучи, кремнієвою пластиною), що складається з дрібних світлочутливих елементів - фотодіодів.

Існує два основних типи сенсорів: ПЗС (Прилад із Зарядовим Зв'язком, він же CCD – Charge-Coupled Device) та КМОП (Комплементарний Метал-Оксид-Напівпровідник, він же CMOS – Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Матриці обох типів перетворюють енергію фотонів на електричний сигнал, який потім підлягає оцифровці, проте якщо у випадку з ПЗЗ матрицею сигнал, згенерований фотодіодами, надходить у процесор камери в аналоговій формі і лише потім централізовано оцифровується, то у КМОП матриці кожен фотодіод забезпечений індивідуальним аналогом. цифровим перетворювачем (АЦП), і дані надходять у процесор у дискретному вигляді. В цілому, відмінності між КМОП і ПЗЗ матрицями хоч і важливі для інженера, але абсолютно несуттєві для фотографа. Для виробників фотообладнання має значення ще й той факт, що КМОП матриці, будучи складніше і дорожче ПЗЗ матриць у розробці, виявляються при цьому вигідніше останніх при масовому виробництві. Тож майбутнє, швидше за все, за технологією КМОП через суто економічні причини.

Фотодіоди, з яких складається будь-яка матриця, мають здатність перетворювати енергію світлового потоку в електричний заряд. Чим більше фотонів уловлює фотодіод, тим більше електронів виходить на виході. Очевидно, що чим більша сукупна площа всіх фотодіодів, тим більше світла вони можуть сприйняти і тим вища світлочутливість матриці.

На жаль, фотодіоди не можуть бути розташовані впритул один до одного, оскільки тоді на матриці не залишилося б місця для супутньої фотодіодів електроніки (що особливо актуально для КМОП матриць). Сприйнятлива до світла поверхня сенсора становить середньому 25-50 % з його загальної площі. Для зменшення втрат світла кожен фотодіод накритий мікролінзою, що перевершує його за площею і фактично стикається з мікролінзами сусідніх фотодіодів. Мікролінзи збирають світло, що падає на них, і направляють його всередину фотодіодів, підвищуючи таким чином світлочутливість сенсора.

Після завершення експонування електричний заряд, згенерований кожним фотодіодом, зчитується, посилюється і за допомогою аналого-цифрового перетворювача перетворюється на двійковий код заданої розрядності, який потім надходить у процесор фотоапарата для подальшої обробки . Кожному фотодіоду матриці відповідає (хоч і завжди) один піксель майбутнього зображення.

Дякую за увагу!

Василь О.

Post scriptum

Якщо стаття виявилася для вас корисною та пізнавальною, ви можете люб'язно підтримати проект, зробивши внесок у його розвиток. Якщо ж стаття вам не сподобалася, але у вас є думки про те, як зробити її кращою, ваша критика буде прийнята з не меншою вдячністю.

Не забувайте, що ця стаття є об'єктом авторського права. Передрук та цитування допустимі за наявності діючого посилання на першоджерело, причому текст, що використовується, не повинен жодним чином спотворюватися або модифікуватися.

Фотоапарат … Орфографічний словник-довідник

Фотик, мильниця, фоторушниця, фотокамера, лійка, вераскоп Словник російських синонімів. фотоапарат апарат; камера (розг.) Словник синонімів російської. Практичний довідник М: Російська мова. З. Є. Александрова. 2011 … Словник синонімів

ФОТОАПАРАТ- Оптичний пристрій для фотографічної зйомки. Незважаючи на велику різноманітність конструкцій фотоапаратів, принципова схема їх однакова. Фотоапарат є світлонепроникною камерою, в передній стінці якої розташований об'єктив, … Коротка енциклопедія домашнього господарства

фотоапарат- ФОТОАПАРАТ, апарат, камера, розг. фотик … Словник-тезаурус синонімів російської мови

Те саме, що фотографічний апарат… Великий Енциклопедичний словник

фотоапарат- Прилад для отримання на фотографічному матеріалі дійсного зображення предмета під час фотографування. Примітка При проекції тимчасова послідовність окремих зображень не викликає враження природного руху. [ГОСТ 25205… … Довідник технічного перекладача

фотоапарат- фотографічний апарат … Словник скорочень та абревіатур

А; м. Фотографічний апарат. Прихопити на екскурсію ф. Кореспонденти із фотоапаратами. Натискати фотоапаратом (розг.; фотографувати). * * * фотоапарат те саме, що фотографічний апарат. * * * ФОТОАПАРАТ ФОТОАПАРАТ, те саме, що… … Енциклопедичний словник

фотоапарат- ФОТОАПАРАТ, а, м Апарат, призначений для первинної фіксації видимого зображення предмета на світлочутливих матеріалах. Фотоапарат Polaroid, що дозволяє отримувати готові знімки за 60 секунд, був винайдений у 1948 році. Тлумачний словник російських іменників

фотоапарат- fotoaparatas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. camera; photo camera vok. Photoapparat, m; photographische Kamera, f; photographischer Apparat, m rus. фотоапарат, m pranc. appareil photographique, m … Fizikos terminų žodynas

Книги

• Фотоапарат Олександр Левін Єлизавета одна ростила сина Льоню. Батько дитини Аркадій покинув її майже відразу після появи сина на світ, заявивши, що зустрів іншу. Через деякий час, Аркадій з новою сім'єю переїхав з міста.