Устройство фотоаппарата. Пленочные и цифровые фотокамеры

Цифрова́я фотогра́фия - раздел , связанный с получением , хранимого в цифровом формате. Цифровая фотография, в отличие от плёночной, использует для записи изображения, то есть электрические сигналы вместо химических процессов. В настоящее время цифровая фотография применяется все шире, продажи цифровых фотоаппаратов в большинстве стран уже превысили продажи плёночных камер. Все шире технологии получения цифровых изображений применяются и в устройствах, ранее для этого не предназначенных, например, в или в .

Сейчас в цифровой фототехнике применяются несколько типов сенсора. По элементрной базе:

• (CCD)
• (CMOS)
• DX-матрица (гибрид КМОП и ПЗС)

По технологии цветоотделения:

• матрицы с
• матрицы

Многофункциональность

Исключая самые дешёвые варианты () и самые дорогие профессиональные устройства, цифровой фотоаппарат записывает снятые изображения на электро-магнитный носитель, в основном, Flash-карты и мини-диски, хотя ранее выпускались аппараты, использующие для этих целей и .

Многие цифровые фотоаппараты вместе с фотографиями позволяют записывать видео- и аудиофрагметны. Отдельные устройства можно использовать в качестве веб-камер, многие позволяют подключать их напрямую к для печати или к для просмотра фотографий.

Сравнение с плёнкой

Достоинства цифровой фотографии

• Оперативный просмотр снятых кадров позволяет быстро понять ошибки и переснять неудавшийся кадр;
• Вы платите только за печать готовых фотографий;
• Долгое хранение фотографий на электронных носителях (при своевременном копировании на свежие носители в соответствии со сроком службы носителя) не приводит к ухудшению их качества;
• Изображения готовы для обработки и тиражирования на , их не надо сканировать;
• Большинство цифровых фотокамер компактнее плёночных аналогов;
• Многие цифровые фотоаппараты позволяют проводить съёмку в инфракрасных лучах, используя лишь , в то время как для классической фотографии требуется специальная ;
• Возможность гибкого управления , в то время как цветные фотоплёнки бывают всего двух видов - для дневной съёмки и для съёмки при электрическом освещении.

Достоинства плёночной фотографии

• В большинстве любительских плёночных фотоаппаратов применяются широко доступные стандартные батареи питания, в отличие от специализированных в большинстве цифровых камер (в основном - ради компактности камеры).
• Время использования комплекта батарей в плёночной камере намного больше;
• Простые механические камеры вообще не требуют электрического питания и могут использоваться в экстремальных условиях;
• Фотоплёнка, особенно негативная, имеет намного большую , чем цифровые матрицы, что позволяет без потери деталей снимать сюжеты с большим диапазоном ;
• На очень длинных при плохой уровень заметно превышает зернистость плёнки;
• Плёночная черно-белая фотография с использованием компенсационных светофильтров более предпочтительна, чем последующая обработка в похожей манере цифровых фотографий благодаря заметно лучшему качеству изображения;
• Цифровые камеры пока стоят намного дороже плёночных аналогов;
• Перспектива длительного хранения цифровых носителей пока неясна. Фотографии приходится периодически копировать на новые носители.

Равные возможности

• Зернистость плёнки имеет свою аналогию в виде . Чем плёнка или чем больше эквивалентное число ISO цифрового кадра, тем сильнее уровень шума или зернистость;
• Быстродействие современных цифровых фотокамер сравнялось с быстродействием аналогичных плёночных моделей, за исключением времени срабатывания затвора () в моделях, использующих систему контрастного (большинство обычных незеркальных моделей);

Сравнение форматов кадра

В большинстве цифровых фотоаппаратов соотношение сторон кадра равно 1,33 (4:3), равное соотношению сторон большинства компьютерных мониторов и телевизоров. В плёночной фотографии используется отношение сторон 1,5 (3:2). Некоторые цифровые фотоаппараты позволяют снимать фотографии с плёночным соотношением сторон, включая большинство цифровых зеркальных аппаратов, в целях обеспечения преемственности и совместимости аксессуаров от плёночных камер.

Заключение

В заключение можно сказать, что сегодня цифровая фотография однозначно более предпочтительна для любителей и большинства профессионалов, исключая фотографов с очень специфическими требованиями, или снимающих на большой и средний формат.

Параметры цифрового фотоаппарата

Качество изображения, даваемого цифровым фотоаппаратом, складывается из многих составляющих, которых намного больше, чем в плёночной фотографии. В их числе:

• Качество оптики, в том числе уровень
• Тип матрицы: или
• Физический размер матрицы
• Качество встроенных обработки, в том числе подавление шума
• Количество пикселей матрицы

Количество пикселей матрицы

Количество пикселей матрицы сейчас составляет несколько миллионов и измеряется мегапикселами. Количество мегапикселей матрицы указывается в паспорте фотоаппарата производителем. Хотя зачастую производители лукавят, скрывая способ подсчёта этих данных. Например, для фотоаппаратов, использующих матрицы с (а это подавляющее большинство современных камер), производитель указывает количество пикселей в готовом файле, хотя в матрице каждая из ячеек воспринимает только одну составляющую цвета, а получение остальных составляющих производится математически на основе данных соседних ячеек. А, например, для фотоаппаратов на основе сенсора , оно указывается втрое больше, чем реальных, хотя с формальной точки зрения ошибки здесь нет, так как каждая ячейка такой матрицы состоит из трёх слоёв, каждый из которых воспринимает свой цвет. Исходя из вышеизложенного, сравнивать эти две технологии только по количеству мегапикселей некорректно.

Форматы файлов

Большинство современных цифровых фотоаппаратов записывают изображения в следующих форматах:

• - формат, осуществляющий сжатие с потерями информации. Компромисс между качеством и размером файла. Позволяет задать степень сжатия (и качество соответственно). Есть на подавляющем большинстве цифровых камер.
• - формат без сжатия или со сжатием без потерь ( компрессия). Как правило, реализуется только в претендующих на профессиональность камерах. В профессиональных зеркальных камерах TIFF почти никогда не используется и даже не реализована его поддержка, поскольку с одной стороны в максимальном качестве дает удовлетворительное качество, а если необходимо большее, то формат RAW и меньше по объёму, чем и содержит больше данных. Размер файла (если он без сжатия) легко определить, перемножив разрешение матрицы по вертикали и горизонтали с количеством байт на пиксел. Обычно применяется только, когда невозможно использовать RAW, а JPEG не устраивает из-за потери данных. Формат TIFF может использовать глубину 8 или 16 бит на цвет.
• RAW - файл этого формата представляет собой «полуфабрикат» изображения - информацию, считанную с матрицы без обработки (или с минимальной обработкой). Назначение такого формата - дать фотографу возможность полного влияния на процесс съемки изображения с возможностью последующей коррекции параметров съемки (цветовой баланс, ) и степени необходимых преобразований (коррекция контраста, резкости, насыщенности, подавление шума и т. п.), в т. ч. для исправления ошибок фотографа. В RAW-формата данные содержатся с той точностью и динамическим диапазоном, на который способна матрица камеры, обычно около 12 бит на цвет в линейной шкале. В то время как в форматах TIFF или JPEG чаще всего испольузется 8 бит на цвет в гамма-компенсированой шкале (в JPEG также присутсвуют потери сжатия). Кроме того, данные в TIFF или JPEG хранятся с уже применёнными "внутри камеры" фильтрами (резкости, контраста и др. используемых при съемке). Кроме того, компьютер может сделать необходимые преобразования более точно и качественно, чем процессор камеры. Формат файла RAW специфичен для каждой камеры, может иметь различные расширения (CRW, CR2, NEF и др.), и поддерживается меньшим числом программ для обработки изображений. Для получения изображения из формата RAW, используются специальная программа (RAW-конвертор) или соответствующий , «понимающие» такой формат. Формат RAW, как правило, реализуется в любительских и профессиональных камерах. По размеру файл RAW обычно меньше или равен файлу формата TIFF, размеры файлов различны поскольку используются технологии сжатия без потерь.

К изображениям дописывается дополнительная информация о параметрах съёмки в формате .

Носители данных

Большинство современных цифровых фотоаппаратов производят запись снятых кадров на Flash-карты следующих форматов:

• (CF-I или CF-II)
• (модификаций PRO, Duo, PRO Duo)
• (MMC)

Также возможно подключение большинства камер напрямую к компьютеру, используя стандартные интерфейсы - и (FireWire). Ранее использовалось и подключение через последовательный , однако сейчас оно уже не применяется.

Цифровые задники

Цифровые задники применяются в профессиональной студийной фотосъёмке. Они представляют собой устройства, содержащие светочувствительную матрицу, процессор, память и интерфейс с компьютером. Цифровой задник устанавливают на профессиональные среднеформатные фотоаппараты вместо кассет с плёнкой. Самые продвинутые современные цифровые задники содержат до 39 мегапикселей в матрице.

Размер матрицы и угол изображения

Разметы матриц большинства цифровых фотоаппаратов по размеру меньше стандартного кадра 35-мм плёнки. В связи с этим возникает понятие эквивалентного фокусного расстояния и кроп-фактора .

Эквивалентное фокусное расстояние - это такого объектива, использование которого при съёмке на 35-мм фотоплёнку даст такой же , что и сравниваемый цифровой фотоаппарат. Соотношение между реальным фокусным расстоянием и эквивалентным называется кроп-фактором.

Учёт кроп-фактора особенно важен при использовании цифровых фотоаппаратов со сменными . Если мы, например, используем объектив с фокусным расстоянием 50 мм с цифровым фотоаппаратом, кроп-фактор которого равен 1,6, то мы получим угол изображения, эквивалентный 80-мм объективу при съёмке на фотоплёнку. Следует отметить, что при установке объективов на цифровые фотоаппараты не происходит увеличения фокусного расстояния, как думают многие. Физически происходит лишь отсечение части кадра, не попадающего на матрицу, то есть меняется именно , а не . При этом влияние на перспективу изображения остается соответствующим 50 мм объективу. Благодаря этому, кадр, снятый таким цифровым фотоаппаратом через 50 мм объектив не будет полностью эквивалентен кадру, снятому 80 мм объективом на плёнку именно с точки зрения влияния на перспективу. У 80 мм объектива перспектива будет больше «сжата».

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.

История изобретений подчас весьма причудлива и непредсказуема. Прошло ровно 40 лет с момента изобретения в сфере полупроводниковой оптоэлектроники, приведшего к появлению цифровой фотографии.

10 ноября 2009 года изобретатели Виллард Бойл (родился в Канаде в 1924 году) и Джордж Смит (родился в 1930 году) награждены Нобелевской премией. Работая в Лабораториях Белла, в 1969 году они изобрели прибор с зарядовой связью: ПЗС-сенсор, или CCD (Charge-Coupled Device). В конце 60-х гг. ХХ в. ученые обнаружили, что МОП-структура (соединение типа металл—окисел—полупроводник) обладает светочувствительностью. Принцип действия ПЗС-сенсора, состоящего из отдельных МОП-светочувствительных элементов, основан на считывании электрического потенциала, возникшего под влиянием света. Сдвиг заряда выполняется последовательно от элемента к элементу. ПЗС-матрица, состоящая из отдельных светочувствительных элементов, стала новым прибором для фиксации оптического изображения.

Виллард Бойл (слева) и Джордж Смит. 1974 г. Фото:: Alcatel-Lucent/Bell Labs

ПЗС-сенсор. Фото: Alcatel-Lucent/Bell Labs

Но для создания переносной цифровой фотокамеры на основе нового фотоприемника необходимо было разработать малогабаритные ее составляющие с низким электропотреблением: аналогово-цифровой преобразователь, процессор для обработки электрических сигналов, малый монитор высокого разрешения, энергонезависимый накопитель информации. Проблема создания многоэлементной ПЗС-структуры представлялась не менее актуальной. Интересно проследить некоторые этапы создания цифровой фотографии.

Первая ПЗС матрица, созданная 40 лет назад новоиспеченными Нобелевскими лауреатами, содержала лишь семь светочувствительных элементов. На ее базе в 1970 ученые из Bell Labs создали прототип электронной видеокамеры. Через два года компания Texas Instruments получила патент на «Полностью электронное устройство для записи и последующего воспроизведения неподвижных изображений». И хотя изображения хранились на магнитной ленте, а воспроизводить их можно было на экране телевизора, т.е. устройство, по сути, было аналоговым, в патенте давалось исчерпывающее описание цифровой камеры.

В 1974 году на ПЗС-матрице компании Fairchild (черно-белой, с разрешением 100х100 пикселов) создана астрономическая электронная фотокамера. (Пиксел - аббревиатура английских слов picture (pix-) картина и element (-el)- элемент, т.е. элемент изображения). Используя все те же ПЗС-матрицы, год спустя инженер Kodak Стив Сассон создал первую условно переносную камеру. Снимок размером 100x100 пикселов записывался на магнитную кассету в течение 23 секунд, а весила она почти три килограмма.

1975 г., прототип первой цифровой фотокамеры камеры Kodak в руках у инженера Стива Сассона.

В бывшем СССР также велись подобные разработки. В 1975 г. были проведены испытания телевизионных камер на отечественных ПЗС.

В 1976 году Fairchild запускает в производство первую коммерческую электронную камеру MV-101, использовавшуюся на конвейере для контроля качества продукции. Изображение передавалось на мини-компьютер.

Наконец в 1981 г. корпорация Sony объявила о создании электронной модели фотоаппарата Mavica (аббревиатура Magnetic Video Camera) на базе зеркальной камеры со сменными объективами. Впервые в бытовой фотокамере приемником изображения служила полупроводниковая матрица — ПЗС размером 10х14 мм с разрешением 570х490 пикселов. Так появился первый прототип цифровой фотокамеры (ЦФК). Она записывала отдельные кадры в аналоговой форме на носитель с металлизированной поверхностью — гибкий магнитный диск (эту двухдюймовую дискету назвали Mavipak) в формате NTSC и поэтому официально она называлась «статической видеокамерой» (Still video camera). Технически Mavica была продолжением линейки телевизионных камер Sony на основе ПЗС-матриц. На смену громоздким телекамерам с электронно-лучевыми трубками уже пришло компактное устройство на основе твердотельного ПЗС-сенсора - еще одно направление использования изобретения нынешних Нобелевских лауреатов.

Sony Mavica

С середины 80-х практически все ведущие фотобренды и ряд электронных гигантов проводят работы по созданию цифровых фотокамер. В 1984 г. компания Canon создает видеофотокамеру Canon D-413 с улучшенной вдвое по сравнению с Mavica разрешающей способностью. Рядом компаний разработаны прототипы цифровых фотокамер: Canon выпустила на рынок Q-PIC (или ION RC-250); Nikon — прототип ЦФК QV1000C с записью данных в аналоговом виде; Pentax продемонстрировала прототип ЦФК под названием PENTAX Nexa с трехкратным зум-объективом. ПЗС-приемник камеры выполнял попутно функции датчика экспозамера. Фирма Fuji представила на выставке Photokina цифровую фотокамеру Digital Still Camera (DSC) DS-IP. Правда, коммерческого продвижения она не получила.

Nikon QV1000C

Pentax Nexa

Сanon Q-PIC (или ION RC-250)

В середине 80-х компания Kodak разработала промышленный образец CCD-сенсора с разрешением 1,4 мегапиксела и ввела в обращение сам термин «мегапиксел».

Камерой, сохранявшей изображение в виде цифрового файла, стала анонсированная в 1988 году Fuji DS-1P(Digital Still Camera-DSC), оснащенная 16 Мб встроенной энергозависимой памятью.

Fuji DS-1P(Digital Still Camera-DSC)

Компания Olympus показала на выставке PMA в 1990 прототип цифровой камеры Olympus 1C. На этой же выставке компания Pentax продемонстрировала свою усовершенствованную камеру PENTAX EI-C70, оснащенную активной системой автофокуса и функцией экспокоррекции. Наконец, на американском рынке появилась любительская ЦФК Dycam Model 1, более известная под наименованием Logitech FotoMan FM-1. Ее ПЗС-матрица с разрешением 376х284 точки формировала только черно-белое изображение. Информация записывалась в обычное ОЗУ (не на флэш-память) и при выключении батарей (два элемента типа АА) или их разрядке безвозвратно пропадала. Дисплей для просмотра кадров отсутствовал, объектив был с ручной фокусировкой.

Logitech FotoMan FM-1

В 1991 Фирма Kodak дополнила цифровой начинкой профессиональную фотокамеру Nikon F3, назвав новинку Kodak DSC100. Запись происходила на жесткий диск, находящийся в отдельном блоке, весившем около 5 кг.

Kodak DSC100

Sony, Kodak, Rollei и другие компании в 1992 г. представили камеры высокого разрешения, которые можно было отнести к классу профессиональных. Sony продемонстрировала Seps-1000, светочувствительный элемент которой состоял из трех ПЗС, что обеспечивало разрешение 1,3 мегапиксела. Kodak разработала DSC200 на базе камеры Nikon.

На выставке Photokina в 1994 г. была анонсирована профессиональная цифровая фотокамера Kodak DSC460 с высоким разрешением, ПЗС-матрица содержала 6,2 мегапиксела. Ее разработали на базе профессиональной пленочной зеркальной фотокамеры Nikon N90. Сама ПЗС-матрица размером 18,4х27,6 мм была встроена в электронный адаптер, который пристыковывался к корпусу. В том же 1994 году появились первые Flash-карты форматов Compact Flash и SmartMedia объёмом от 2 до 24 Мбайт.

Kodak DSC460

Стартовым по массовой разработке цифровых фотокамер стал 1995 год. Компания Minolta совместно с Agfa изготовила фотокамеру RD175 (ПЗС-матрица 1528х1146 точек). На выставке в Лас-Вегасе демонстрировалось уже около 20 моделей любительских ЦФК: малогабаритная цифровая фотокамера фирмы Кодак с разрешением 768х512 точек, глубиной цвета 24 бита и встроенной памятью, позволяющей записать до 20 снимков; карманная ES-3000 фирмы Chinon с разрешением 640х480 со сменными картами памяти; малогабаритные камеры Photo PC фирмы Epson c двумя возможными разрешениями — 640х480 и 320х240 точек; аппарат Fuji X DS-220 с размером изображения 640х480 точек; камера RDC-1 фирмы Ricoh с возможностью как покадровой, так и видеосъемки с разрешением формата видеозаписи Super VHS 768х480 точек. Аппарат RDC-1 был оснащен объективом с трехкратным зумом и фокусным расстоянием 50—150 мм (в 35-мм эквиваленте), автоматизированы функции фокусировки, определения экспозиции и настройки баланса белого. Имелся и ЖК-дисплей для оперативного просмотра отснятых кадров. Компания Casio также продемонстрировала коммерческие образцы своих камер. Выпущены первые потребительские фотоаппараты Apple QuickTake 150, Kodak DC40, Casio QV-11 (первая цифровая фотокамера с LCD-дисплеем и первая же — с поворотным объективом), Sony Cyber-Shot.

Так цифровая гонка стала набирать темпы. Ныне известны тысячи моделей цифровых фотокамер, видеокамер и телефонов со встроенными фотокамерами. Марафон далеко не окончен.

Необходимо обратить внимание на факт, что некоторые цифровые фотокамеры оснащены КМОП светочувствительной матрицей. КМОП — это комплементарная структура металл-окисел-полупроводник. Не вдаваясь в топологические особенности КМОП и ПЗС матриц, подчеркнем, что серьезные их различия лишь в способе считывания электронного сигнала. Но оба типа матриц строятся на основе светочувствительных МОП-структур (металл-окисел-полупроводник).

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 ©

Для начала попробуем узнать, что же такое цифровая . Сравнивая термины «пленочная фотография» и «цифровая фотография», не сложно понять, что и то, и другое — фотография. Но если в первом случае это фотография на пленке, то во втором — фотография, во-первых, без пленки, а во-вторых, «с цифрами». Все верно. Принципиальное отличие цифровых камер от пленочных заключается в том, что изображение, картинка внешнего мира, сохраняется в них не на пленке, а в памяти фотоаппарата в цифровом виде, то есть как обычные картинки на компьютере.

Получается этот любопытный эффект следующим образом: изображение, свет, проходящий через объектив цифровой камеры, падает не на пленку, как мы к тому привыкли, а на сенсор. Сенсор — самая важная часть цифрового фотоаппарата — представляет собой матрицу светочувствительных элементов, которые, реагируя на падающий свет, подают разные электронные сигналы. Полученные сигналы обрабатываются специальным микропроцессором и преобразуются в цифровой вид. Вот, собственно, и все — фотография готова.
Вся эта хитрая технология оказывается очень простой для пользователя. Нажатие на спуск — секунду на раздумья — и фотограф видит готовый результат на экране камеры. Крайне просто. Не нужно проявлять пленку (которую еще нужно «отщелкать» до конца, иначе — неэкономно), не нужно печатать снимки, чтобы потом выкидывать те, что не получились — все видно сразу. Пожалуй, именно простота послужила одной из главных причин популяризации цифровой фотографии. Популяризации, надо заметить, тотальной и всеобщей. Не зря во вступлении было сказано о смерти пленки — так оно и есть. Цифровая фотография все более и более теснит пленочную, а вскоре ее и вовсе заменит. Так, в Японии за минувший год продажи цифровых фотокамер превысили продажи традиционных пленочных фотоаппаратов. В Европе и Америке «цифра» вплотную подобралась к пленке, однако, прогнозировать, когда она полностью заменит плёнку, дело неблагодарное.
Кроме современности идеи и простоты использования есть у цифровых камер и другие преимущества перед пленкой:
Во-первых, скорость обработки. Как уже было сказано, снимок цифровой камеры не нужно проявлять или нести в фотолабораторию и т.п. В те далекие времена, когда цифровые фотоаппараты были еще малодоступными диковинными зверушками, уже тогда их любили журналисты и репортеры: свежая компрометирующая фотография местной поп-звезды красовалась на обложке только что отпечатанных газет сразу же после съемки, а не совершала долгое путешествие от фотографа в фотолабораторию, оттуда к слайд-сканеру, и только от него — к дизайнерам.