Фотоаппарат как он работает. Как работает цифровой фотоаппарат

Дата публикации: 27.11.2014

В этом уроке мы постараемся доступно рассказать о том, как устроен фотоаппарат и какие типы фотоаппаратов сегодня существуют. Попробуем подойти к этому вопросу с практической точки зрения, объяснив самые важные для фотографов вопросы простым языком. Эта статья поможет вам выбрать фотоаппарат под ваши задачи, а в дальнейшем получать удовольствие от съемки.

Как работает фотоаппарат?

Все знают, для чего нужен фотоаппарат. Но как он работает? Знание принципов работы фотокамеры поможет всегда получать качественные снимки. Тут то же самое, что с автомобилем: чтобы хорошо водить машину, нужно хоть немного представлять, как она устроена.

Разобраться с процессом фотосъемки поможет простая схема.

• Свет - самое главное в фотографии. Всё начинается с него. Само слово “фотография” можно перевести как “рисование светом”, “светопись”. Свет начинает свое путешествие от источника, например, от солнца.
• Свет падает на все окружающие нас предметы. Это очень важно запомнить: фотоаппарат снимает не сами предметы, а свет, отраженный от них. Именно свет и умение с ним работать - ключ к хорошим кадрам.
• Отраженный от предмета свет проходит через объектив фотоаппарата.
• Он проецируется на светочувствительный сенсор - матрицу. Раньше, когда не было цифровых фотокамер, вместо матрицы использовалась фотопленка.

• Матрица состоит из миллионов светочувствительных элементов. Они улавливают свет и передают информацию о нем уже в электронном виде в процессор фотокамеры. Процессор обрабатывает полученные данные и сохраняет их в виде файла.

• Файл записывается на карте памяти.

Все современные цифровые фотокамеры работают по такому принципу, отличаясь лишь в некоторых деталях.

Матрица фотокамеры

Матрица - это сердце современного фотоаппарата. Именно от ее качества будет во многом зависеть качество фотографий. Матрица имеет две основные характеристики, информация о которых доступна потребителю: это разрешение и физический размер.

Сначала давайте разберемся с разрешением. Разрешение матрицы - это число ее светочувствительных элементов, пикселей. Чем их больше, тем больше точек будут составлять итоговое фото. Сегодня среднее разрешение матриц от 16 до 36 миллионов пикселей.

Однако, может быть так, что мегапикселей на матрице много, а качество снимка всё равно невысоко: он не резок, не контрастен, утопает в цифровом шуме - помехах. Качество изображения зависит не только от разрешения в мегапикселях, но и от физического размера самой матрицы.

Оба снимка сделаны в одном разрешении. Как видно, кадр, снятый на мобильный телефон, сильно проигрывает в качестве: он не так контрастен, на снимке не сохранились мелкие детали, например, прожилки на листочке. А ведь именно за мелкие детали должно отвечать высокое разрешение матрицы.

В различные типы камер устанавливаются матрицы различного размера. Самая большая на этой схеме - полнокадровая матрица. Ее размер соответствует кадру со знакомой всем фотопленки формата “135” или просто “35 мм” - 36х24 мм. Матрицы такого размера позволяют получать изображения очень высокого качества. Но чем больше физический размер матрицы, тем она дороже. Поэтому большие матрицы встречаются лишь в достаточно дорогих устройствах. Для любительских зеркалок характерен формат APS-C. Чем дешевле устройство, тем меньше в нем установлена матрица.

Большие матрицы дают выигрыш не только в детализации, но и в качестве изображения при съемке на высоких значениях чувствительности, при плохом освещении. Дело в том, что на сенсоре большой площади можно реализовать больший размер самих светочувствительных элементов - пикселей. Для сравнения: один светочувствительный элемент матрицы современного полнокадрового аппарата имеет в среднем размер в 4,9-8,3 микрон. Размер одного пикселя компактного фотоаппарата или смартфона около 1-3 микрон.

Особенности больших и маленьких матриц

Плюсы больших матриц - полнокадровых и APS-C - очевидны: они дают лучшее качество изображения. При этом работа с ними имеет несколько нюансов. Законы оптики таковы, что при работе с большой матрицей мы получаем малую глубину резкости на фото. С одной стороны, мы можем красиво размывать фон на своих снимках. Но в то же время возникнут сложности, если мы захотим сделать на снимке резким всё - и передний план, и фон. При съемке на зеркальную камеру, добиться большой глубины резкости получится не всегда.

В то же время, маленькие матрицы позволяют снимать с практически бесконечной глубиной резкости . Чем меньше матрица, тем проще получить кадр с большой глубиной резкости. Именно поэтому, снимая на смартфон или компактный аппарат, сложно размыть фон на снимке: получается слишком большая глубина резкости, всё на снимке становится четким. Сравним два кадра, сделанных при одинаковых параметрах съемки, но на фотоаппараты с матрицами разных размеров.

Кадр, сделанный компактным аппаратом с небольшой матрицей размером 2/3". В глубину резкости попали почти все фигурки.

Если вам нравится размытый фон на фотографиях, если вы занимаетесь портретной съемкой, то скорее всего вам понадобится камера с большой матрицей - формата APS-C или даже 24х36 мм.

Помимо этого, от размера матрицы напрямую зависит размер самого фотоаппарата и объективов к нему. Причем если размер корпуса аппарата еще можно сделать более-менее компактным даже при использовании полнокадровой матрицы, то уменьшить в размерах объектив не получится: законы оптики не позволят. Поэтому, покупая полнокадровый аппарат со сменной оптикой, будьте готовы к тому, что хороший объектив будет иметь солидные размеры и вес. Если же хочется использовать полнокадровую камеру и при этом иметь компактный объектив, придется довольствоваться не самыми универсальными и не самыми светосильными объективами. А вот в камерах, использующих матрицы меньшего размера, вполне получается использовать объективы более легкие, более компактные. Сравните сами.

Типы фотокамер. Их плюсы и минусы.

С сердцем цифрового фотоаппарата, матрицей, мы разобрались. Теперь разберемся, на какие типы делятся современные фотоаппараты.

Мобильная камера. Камера в телефоне

Сегодня встроенную фотокамеру можно встретить во многих устройствах. В смартфонах фотокамера (и иногда даже не одна, а две - основная и фронтальная) стали обязательным элементом. Наверное, у каждого читателя есть опыт фотосъемки на телефон. В погоне за компактностью, такие камеры оснащаются крохотными матрицами и простыми объективами. Все мы знаем, что снимки с телефона не претендуют на высокое качество, зато такая съемка не требует специальных навыков, а телефон всегда находится под рукой. Впрочем, если вы планируете более-менее серьезно заниматься фотографией, стоит задуматься о более продвинутом творческом инструменте, обеспечивающем более высокое качество снимков и ручную установку параметров съемки.

Компактные фотокамеры

Пожалуй, этот тип камер тоже знаком всем. Компактная камера есть почти в каждом доме. Основное достоинство их достоинство - это малый размер, низкая цена, простота в использовании и иногда большой зум.

В камеры этого типа обычно ставятся маленькие и средние матрицы с диагональю 1/2,3”,1/1,7”, 1”. Это обеспечивает данным аппаратам компактность и очень доступную цену. Конечно, бывают редкие модели компактов с крупными матрицами, даже с полнокадровыми. Но это довольно специфические и дорогостоящие аппараты.

Компактные камеры имеют несменный объектив. Как правило, такие фотоаппараты комплектуются универсальным объективом, позволяющим снимать как с широким углом обзора, так и фотографировать крупным планом удаленные от нас предметы. Опять таки, благодаря использованию небольших по размеру матриц, получается сделать объектив небольшим по размеру.

Большинство компактных камер ориентированы на съемку в автоматических режимах, чтобы фотографирование ими было максимально простым. По-английски они так и называются - “Point-and-shoot”, что на русский язык можно перевести как “навёл-снял”. Действительно, для съемки на такой аппарат достаточно нажать только одну кнопку, остальное сделает автоматика. А вот на съемку с ручными настройками данные аппараты рассчитаны не всегда. Порой не все настройки можно настроить вручную, а если и можно, то их приходится искать где-то в меню аппарата, что замедляет процесс.

Особняком в классе компактов стоят так называемые “гиперзумы” (“суперзумы”, “ультразумы”). Гиперзум - это компактная камера, оснащенная объективом с очень большой кратностью зума. Он может снимать как с широким углом обзора, так и брать крупным планом очень далекие объекты. Объективы с таким большим зумом имеют относительно крупный размер, из-за чего камера теряет свою компактность и сопоставима по габаритам, а часто и по цене, с более продвинутыми классами камер.

Кому подойдут компактные камеры и гиперзумы?

Прежде всего тем, для кого фотография - не хобби и не профессия. Для тех, кто просто снимает на память и не хочет загружать себе голову какими-то сложными настройками. Такие камеры идеальны для путешествий налегке. В них всегда есть автоматические режимы, что позволит справиться с ними даже новичку. Профессиональные фотографы иногда выбирают компакт в качестве второй, вспомогательной фотокамеры.

Зеркальные фотокамеры

Следующий тип камер - зеркальные фотокамеры или зеркалки. Как класс оборудования они имеют богатую историю. Первые зеркалки появились еще в первой половине прошлого века. Тогда в них использовалась пленка. За более чем полвека их конструкция была доведена практически до совершенства, и лишь в XXI веке на смену пленке пришла цифровая матрица.

Зеркальные аппараты названы так потому, что в их конструкции есть система из зеркала и специальной отражающей призмы (пентапризмы), позволяющая видеть именно ту картинку, которую “видит” объектив. Причем, без всякой электроники.

Зеркало имеет подвижную конструкцию: когда оно опущено, свет попадает в видоискатель. Когда производится съемка, зеркало поднимается, и свет попадает на матрицу. С зеркальными камерами применяются сменные объективы . Вы можете выбрать для своего аппарата любой объектив из широкого модельного ряда, ориентируясь на тот вид съемок, которым хотите заниматься. Таким образом в любой ситуации можно получить идеальный инструмент для идеального качества снимков.

Зеркальные камеры не зря называют системными. Выбирая зеркалку того или иного производителя, мы выбираем систему из фотоаппарата, объективов и аксессуаров (например, вспышек). Этим активно пользуются все профессиональные фотографы и продвинутые любители.

В зеркальных камерах всегда используются матрицы большого размера. Формата APS-C или даже полнокадровые. А как говорилось выше, большая матрица - одно из слагаемых качественного снимка.

Скорость работы - следующее достоинство зеркальных камер. Фотограф, который перешел с компакта на зеркалку, может быть просто шокирован скоростью ее работы. Быстрый автофокус и мгновенная реакция на все манипуляции фотографа - свойство любой зеркалки.

Зеркальная камера очень оперативна в управлении. Производители уделяют большое внимание их проектированию, ведь это - профессиональный инструмент. Аппарат удобно держать в руках, а практически любую настройку можно отрегулировать одной-двумя кнопками, не залезая в меню.

Еще одно достоинство, которое стоит отметить - это долгая работа от аккумулятора. Заряжать аккумулятор такой камеры приходится относительно редко. Поскольку в зеркалке матрица (вместе с дисплеем аппарата - основной потребитель энергии) находится под нагрузкой не всегда, а только непосредственно во время съемки кадра, аккумулятор позволяет сделать на одном заряде около 500-1000 снимков в зависимости от модели камеры. Это почти недостижимая цифра для остальных типов камер. Продолжительная автономная работа фотоаппарата - очень важная вещь в путешествиях, поездках, длительных прогулках.

Из минусов зеркальных камер, пожалуй, стоит отметить их большой вес и размер. Впрочем, многим фотографам наоборот нравится ходить с большим фотоаппаратом и выглядеть как профессионал. Современные зеркалки бывают как весьма дорогими, рассчитанными на профессиональное использование, так и очень доступными. Сегодня зеркальную камеру может позволить себе практически каждый.

Кому подойдет зеркальная камера?

Всем, кто более-менее серьезно занимается фотографией и не боится относительно крупных размеров фотоаппарата. Для тех, кто хочет научиться профессионально фотографировать, сделать фотографию своей профессией, зеркальная камера - оптимальный выбор.

Компактные камеры со сменной оптикой или беззеркальные камеры

Это относительно недавно появившийся вид фотоаппаратов и самый активно развивающийся. Производители резонно решили, что если оснастить обычную компактную камеру сменными объективами и качественной матрицей, получится очень интересная вещь. Беззеркальные камеры сочетают в себе большинство плюсов зеркалок и компактов. Как уже сказано, “беззеркалки” имеют сменные объективы и компактные размеры. При этом позволяют делать кадры очень высокого качества. Ведь они оснащаются матрицами сравнительно крупных размеров.

Беззеркалки в целом довольно быстры в работе. Однако из-за миниатюрных размеров немного пострадала их эргономика. Камера уже не лежит в руке столь удобно и основательно, как зеркалка. Да и отсутствие оптического видоискателя многим фотографам не нравится. Из прочих минусов беззеркальных камер стоит отметить довольно непродолжительное время работы от батареи.

Производители в данном классе камер обращают особое внимание на стиль. В противовес строгим черным зеркалкам, ориентированным на продвинутых фотографов, среди беззеркалок очень много красивых, стильных, “имиджевых” моделей.

Кому подойдет беззеркальная камера?

Тем, кто хочет получать качественные фотографии, но при этом не хочет таскать за собой громоздкую зеркальную камеру. Такую камеру удобно брать в путешествия. Однако, если планируется путешествие без возможности зарядить камеру, лучше взять с собой набор запасных аккумуляторов.

Среднеформатные фотокамеры и цифровые задники

Бывают камеры, у которых матрица по размеру еще больше, чем у полнокадровых зеркалок. Например, ее размер может быть 44 x 33 мм, 53,9 х 40,4. Разрешение у таких больших матриц тоже немаленькое: несколько десятков мегапикселей.

Камеры данного типа называются “среднеформатными”. Это название осталось со времен пленочной фототехники. В пленочную эпоху в подобных камерах использовалась широкая пленка, значительно шире обычной. Такие камеры и тогда, и сейчас используются некоторыми профессиональными фотографами для получения фотографий очень высокого качества. Отпечатки с диагональю около одного метра - не предел для этих фотоаппаратов. Некоторые такие камеры оборудованы сменными модулями, в которых установлена непосредственно матрица и электронная начинка Такие модули называются цифровыми задниками. Среднеформатные камеры применяются в основном при съемке в условиях фотостудии из-за большого размера и не слишком высокой оперативности в работе. Еще один минус среднеформатных камер - цена, сопоставимая с ценой новой иномарки.

Константин Воронов

Занимаюсь профессиональной фотографией более 8 лет. Сфера деятельности - свадебная, портретная, пейзажная фотография. По образованию журналист. Разработал несколько курсов для сервиса онлайн-обучения фотографии Fotoshkola.net . Преподаватель, ведущий мастер-классов.

Как работает фотоаппарат можно изучить еще в школе. Но знать конструктивные особенности интересно каждому владельцу фотокамеры. Основной принцип работы цифрового фотоаппарата можно выразить в нескольких словах: свет преображается в электричество. Все здесь служит для привлечения света, от кнопки пуск до линз.

Что же революционного с точки зрения света в цифровом фотоаппарате. Он преобразует свет в электрические заряды, которые становятся образом, запечатленным на экране. Как же это работает? Задача каждой детали фотоаппарата поймать отличное изображение. Но главное это свет.

Устройство и работа фотоаппарата

Первое что нужно для получения фото это источник света. Частицы света фотоны покидают источник света, отталкиваются от предмета и входят в камеру через несколько линз. Затем фотоны следуют по установленному пути. Целый ряд линз позволяет сделать максимально четкое изображение.

1. Створки контролируют количество света, которое должно проникнуть внутрь через отверстие фотоаппарата.
2. Пройдя сквозь диафрагму, линзы и войдя в отверстие, свет отталкивается от зеркала и направляется в .
3. До этого свет преломляется, проходя сквозь призму, поэтому то мы и видим изображение в видоискателе не вверх ногами и если нас устраивает композиция, то мы нажимаем на кнопку.
4. При этом зеркало подымается, и свет направляется внутрь, какую-то долю секунды свет направлен не на видоискатель, а в самое сердце фотоаппарата – .

Длительность этого действия зависит от скорости срабатывания створок. Они открываются на мгновение, когда свет должен воздействовать на сенсор света. Время может быть 1/4000 секунды. То есть в мгновение ока створки могут открыться и закрыться 1400 раз. Для этого существует две створки, когда первая открывается, то вторая закрывается. Таким образом, внутрь попадает чрезвычайно малое количество света. Это важный момент в понимании принципа работы цифрового фотоаппарата.

Теория обработки света

Так в чем же революционность цифровой камеры? Элемент, фиксирующий изображение, сенсор изображения (матрица) это решетка с плотной структурой, состоящей из крошечных сенсоров света. Ширина каждого всего 6 микрон – это 6 миллионных метра. 5 тысяч таких сенсоров могут поместиться на кончике остро заточенного карандаша.

Но сначала свет должен пройти через фильтр, который разделяет его на цвета: зеленый, красный и синий. Каждый сенсор света обрабатывает только один цвет. Когда в него ударяют фотоны, они поглощаются полупроводниковым материалом, из которого он сделан. На каждый поглощенный фотон сенсор света испускает электрическую частицу, она называется электрон. Энергия фотона передается электрону – это электрический заряд. И чем ярче изображение, тем сильнее электрический заряд. Таким образом, каждый электрический заряд обладает различной интенсивностью.

Затем печатная плата переводит эту информацию на язык компьютера, язык цифр и битов или последовательность единиц и нулей. Они представляют собой миллионы крошечных цветных точек, из которых и состоит фото – это пиксели. Чем больше пикселей в изображении, тем лучше разрешение. Другими словами это несколько миллионов микроскопических световых ловушек, которые вместе со всеми элементами фотоаппарата нацелены на одну задачу – преобразовать свет в электричество, что бы сделать прекрасные фотографии.

Дальше вся эта информация в цифровом виде подается в процессор, где она обрабатывается по определенным алгоритмам. Затем уже готовая фотография передается в память фотокамеры, где она и хранится и доступна для просмотра пользователю.

Так вкратце можно изобразить принцип работы цифрового зеркального фотоаппарата .

Как устроены цифровые зеркальные фотоаппараты? Большинство из них устройство имеют примерно одинаковое. Это, прежде всего, корпус, собственно камера, на которую крепится фотообъектив. Объектив служит для создания изображения на матрице, а матрица - для записи фотографического изображения. В зеркальных аппаратах съемочный объектив так же передает изображение и в видоискатель. Незеркальные аппараты имеют чуть другую схему. Изображение на матрицу и изображение в видоискатель чаще всего передается двумя различными объективами. В этом случае объектив для видоискателя маленький и находится над основным объективом. В самых простых аппаратах, так называемых «мыльницах», на экране дисплея отображается изображение, которое непосредственно попадает на матрицу.

Принцип действия фотоаппарата примерно таков: световой поток проходит сквозь объектив и попадает на диафрагму. Диафрагма регулирует количество попавшего в объектив света и пропускает его дальше, на зеркало. Свет отражается от зеркала и попадает в призму, преломляясь через которую доходит до видоискателя, в котором фотограф и видит то, что находится непосредственно перед объективом. К изображению в видоискателе добавляется и другая полезная информация о снимаемом кадре. Что это за информация, ее количество - это зависит от конкретной модели аппарата. Как говорят, от его наворочености.

В собственно момент фотографирования зеркало, входящее в эту механическую конструкцию, поднимается и открывается затвор фотоаппарата. Именно в этот момент и происходит так называемое экспонирование. Свет попадает на матрицу и создает на ней изображение. После экспонирования затвор закрывается, зеркало опускается на свое место и ваш фотоаппарат готов сделать следующий снимок. Интересно то, что весь этот сложный технологический процесс происходит внутри аппарата за сотые и даже за тысячные доли секунды.

C того дня, как придумали это механическое устройство для фотосъемки, в процесс фотографирования не было внесено ничего принципиально нового. Световой пучок проходит сквозь объектив, масштабируется и попадает на установленный внутри фотоаппарата светочувствительный элемент. Этот принцип одинаков и для пленочных, и для цифровых фотокамер.

В чем заключается различие зеркального и незеркального фотоаппаратов? В чем преимущества зеркалки? Как мы уже сказали, зеркальный аппарат имеет в своей конструкции зеркало, которое позволяет нам в видоискателе видеть точно ту же картинку, что попадает на светочувствительный элемент.

А в чем отличие между зеркальным цифровым и зеркальным пленочным аппаратом? Вот на этом давайте остановимся поподробнее.

• Первым делом следует сказать, что в зеркальном цифровом фотоаппарате использована электронная система записи изображения. Оно записывается на электронную карту памяти. В плёночном же аппарате изображение сохраняется на фотографической плёнке.
• Практически все зеркальные фотокамеры записывают изображение на матрицу, поверхность которой меньше чем площадь кадра в пленочном зеркальном фотоаппарате.
• Устройство цифрового зеркального фотоаппарата таково, что фотограф может сразу просматривать отснятые кадры. Зеркальный пленочный фотоаппарат такой возможности не предоставляет. Полученное изображение мы можем увидеть на фотоплёнке после некоторой химической её обработки.
• Пленочные зеркалки старых моделей полностью механические. Они не нуждаются в электрическом питании. А современные цифровые зеркальные фотокамеры не могут жить и работать без батареек или аккумуляторных батарей.
• При съемке зеркальной плёночной камерой кадр лучше немного переэкспонировать, а при работе с цифровой камерой - как раз наоборот: недоэкспозиция выгоднее.
• Зеркальные фотоаппараты, не зависимо от того, пленочные они или цифровые, позволяют пользоваться множеством всевозможных аксессуаров: сменные объективы, фотовспышки, пульты дистанционного управления и пр.

Как устроен современный цифровой зеркальный фотоаппарат.

Давайте для начала рассмотрим его принципиальное устройство. Каждый современный человек сегодня знает, что основная часть любого фотоаппарата - это светонепроницаемая коробка, которую раньше называли камерой-обскурой. В одной из стенок этой коробки проделано отверстие. На противоположной от отверстия стенке находится светочувствительный сенсор, который называется матрицей. Для того, чтобы создать фотографический снимок, современные фотоаппараты оснащены множеством дополнительных элементов. Основные компоненты конструкции фотокамеры - объектив, затвор и диафрагма.

1. Объектив - это оптическая конструкция, состоящая из стеклянных (или, в недорогих моделях пластиковых) линз. Световой поток преломляется, проходя сквозь эти линзы, попадает на матрицу или плёнку, что делает изображение качественным.
2. Затвор - это устройство, чаще механическое, которое установлено между объективом и матрицей. Затвор представляет собой непрозрачную плоскость. Эта плоскость открывается и закрывается с огромной скоростью, чем регулирует доступ света на матрицу. Отрезок времени, на который затвор остается открытым, называется выдержка.
3. Диафрагма - это круглое отверстие, которое может менять свой диаметр. Она позволяет дозировать количественное поступление света на матрицу фотокамеры. Диафрагма чаще всего установлена внутри объектива, между его линзами.

Ну вот, теперь вы имеете некоторое понятие о современной цифровой зеркальной фотокамере. Теперь давайте изучать это сложнейшее электронно-механическое устройство и принцип его работы более детально. Поговорим о каждом из упомянутых конструктивных элементах поподробнее.

Объектив

Объектив - наиболее важная составляющая любого фотоаппарата. Ему всегда уделяется особое внимание.

Что такое фотографический объектив? Это оптическая система линз, собранная в оправе из металла. Объектив проецирует изображение на плоскость. В цифровом фотоаппарате - на матрицу, в пленочном - на плёнку. Хорошие фотографические объективы должны давать на плёнке или матрице резкое изображение по всей площади кадра, его пропорции должны соответствовать реальным пропорциям объекта съемки. Современный объектив - изделие достаточно сложное технически. Производство объективов - высокотехнологичное и точное производство. На заводах, выпускающих объективы, каждый из них проверяется индивидуально и очень тщательно. В былые времена, на заре фотографии, в фотоаппаратах в качестве объектива использовалась всего одна собирательная линза. Но такой примитивный объектив имел множество недостатков. Например, изображение получалось резким только в центральной части кадра, по краям оно оставалось нерезким и размытым, прямые линии ближе к границам кадра становились изогнутыми. Путем комбинации, подбора линз в одну цельную оптическую систему ученые со временем научились избегать этих недостатков.

Ещё на стадии планирования покупки зеркального фотоаппарата необходимо задуматься об объективе. Дело в том, что одна и та же модель фотокамеры при продаже может комплектоваться различными объективами, а может продаваться и вообще без объектива. Всё зависит от выбора производителя и фирмы-продавца. Обычно покупка фотокамеры в комплекте с объективом обходится несколько дешевле, чем приобретение собственно камеры и объектива раздельно. Но иногда особо придирчивых покупателей предлагаемый комплект по каким либо характеристикам не устраивает.

Для начала рекомендуем выбирать объектив исходя из его универсальности. Проще говоря, это объектив, подходящий для всех видов съемки. От того, как широки будут возможности вашего первого объектива, зависит, как быстро вы поймете на практике, какой ещё объектив вам необходим для тех видов съемки, которым вы будете отдавать приоритет в своей работе. Если вы, например, увлечетесь фотоохотой - то вам будет нужен объектив с большим фокусным расстоянием, если вашей страстью станет съемка портретов - то потребуется объектив, который так и называется - портретный.

Но, даже если у вас и появятся различные объективы, в основном вы будете снимать объективом универсальным. Специализированные объективы - широкоугольники, длиннофокусники и пр. применяются в повседневной практике достаточно редко. Но, тем не менее, зачастую возникают ситуации, когда без специальных объективов не обойтись. И тогда их применение становится очень даже оправданным.

Все объективы в основном выпускаются со стандартной резьбой, что позволяет легко их заменять на разных моделях фотоаппаратов.

Подведём итог. К приобретению своего первого объектива нужно отнестись достаточно серьезно. В противном случае неудачная дорогостоящая покупка так и останется лежать в ящике вашего стола невостребованной. А ведь универсальный объектив как раз тем и хорош, что использовать его можно во всех случаях жизни. Например, в путешествиях, когда любой лишний вес может оказаться в тягость. А объективы - вещь довольно тяжелая.

Диафрагма

Если присмотреться, внутри объектива можно увидеть несколько лепестков, каждый из которых имеет форму дуги. Накладываясь один на другой, они образуют круглое отверстие, диаметр которого можно регулировать. Это устройство называется диафрагма. Сам этот термин имеет греческие корни, и буквально означает «перегородка». В английском языке для обозначения диафрагмы употребляется другой термин: «апертура».

Диафрагма - это устройство, которое регулирует количество света, попадаемого на матрицу или плёнку. Изменяя диаметр отверстия диафрагмы, мы меняем соотношение яркостей создаваемого объективом фотографического изображения. Влияет диафрагма и на яркость самого объекта.

Посредством специального довольно сложного механизма лепестки диафрагмы сводятся к центру и отверстие, которое они образуют, уменьшается. При изменении значения диафрагмы на одну ступень, диаметр уменьшается или увеличивается в 1,4 раза. А вот количество света, попадаемого на пленку или матрицу, увеличивается в другой пропорции - в 2 раза.

Зачем нам необходима диафрагма? Почему без неё не обойтись? Для какой цели этот сложный конструктивный узел включен в фотоаппарат? Главное - для регулирования светового потока на матрицу или плёнку. Например, снимая при ярком освещении целесообразно отверстие диафрагмы сделать поуже. А при недостатке света, естественно, пошире. Но далеко не только для этого нужна диафрагма. Между прочим, по большому счету без нее можно и обойтись. Почему? А вот почему.

Как уже было сказано выше, и диафрагма, и затвор являются своего рода перегородками на пути светового потока, идущего к матрице или плёнке. Диафрагму вместе с выдержкой называют также экспопарой. Например, при одной конкретной съемке диафрагма может быть широко открыта, а выдержка установлена более короткой, а при другой съемке - с точностью до наоборот: выдержка длинная, а отверстие диафрагмы маленькое. Вроде бы, кажется, что значение выдержки и диафрагмы взаимозаменяемы. И та, и другая влияют на количество света, попадаемого на матрицу или плёнку. Но это не совсем так. Точнее, совсем не так. Размер отверстия диафрагмы в первую очередь влияет на глубину резкости, или, как сейчас стали говорить специалисты, глубину резко изображаемого пространства (сокращенно - ГРИП). А это как раз и является весьма значимым функциональным фактором, позволяющим создавать различные творческие и технические эффекты, при помощи которых фотограф и достигает намеченного результата, поставленной цели съемки.

Не хочется вас загружать различными сложными формулами и определениями. Все равно на данном начальном этапе вы мало что запомните и поймёте. Вам сейчас важно понять и усвоить самое главное. В книжках, справочниках и формулах диафрагма обозначается буквой f. И чем большее число будет стоять около этой буквы, тем меньшим будет диаметр отверстия диафрагмы, которое оно обозначает. Например, как на своем языке говорят фотографы, дырка 2.8 шире, чем дырка 8 или 16. Сейчас в основном самое широкое отверстие диафрагмы - это 2,8 (на старинных объективах можно встретить диафрагму 1, 4). Таким образом, на большинстве современных объективов при значении 2,8 отверстие диафрагмы максимально. То есть, смело можно сказать, что диафрагмы в этом случае попросту нет. Между прочим, некоторые мастера считают, что чем меньше значение диафрагмы, то есть чем больше дырка в объективе, тем интереснее будет кадр, тем красивее будет выглядеть объект. Многие свадебные фотографы работают именно по этому принципу - как они говорят, «на полной дырке».

Теперь про глубину резкости. На старых объективах даже была нанесена специальная шкала глубины резкости. Принцип тут простой: чем отверстие диафрагмы меньше, тем глубина резкости больше. Измеряется глубина резкости в метрах. Например, при определенной фокусировке на какой то объект и при определенной диафрагме глубина резко изображаемого пространства будет от 1,5 до 5 метров. Несмотря на то, что основным способом управления глубиной резкости является диафрагма, на ГРИП так же влияют и другие параметры: размер матрицы аппарата, фокусное расстояние объектива, которым вы снимаете, расстояние до снимаемого объекта.

Для разных сюжетов и видов съемки глубина резкости нужна так же разная. Как применять глубину резкости на практике? Например, вы фотографируете пейзаж. Тогда смело закрывайте диафрагму, делайте ее отверстие меньше. И вы получите резкое изображение как ближних, так и дальних объектов снимаемого ландшафта. А если вы решили снять портрет, то фон лучше сделать нерезким, а собственно лицо модели - резким. Как этого добиться? Снимайте с маленькой глубиной резкости, то есть с большим отверстием диафрагмы. В этом случае нерезкость фона как бы оторвет портретируемого от окружающего пространства. С маленькой глубиной резкости хорошо снимать крупным планом цветы, или ещё какие-нибудь объекты небольшого размера. Резкость можно настроить на ближний край цветка. А дальний от фотографа и зрителя край вывести в нерезкость. Это будет очень красиво. За счет маленькой глубины резкости хорошо делать акценты. Зритель сразу понимает, на что автор фотографии хочет обратить его внимание.

Регулировка глубины резко изображаемого пространства - очень важное средство в арсенале фотографа.

В компактных цифровых аппаратах, или каких ещё называют, мыльницах, глубина резкости будет большой при любом положении диафрагмы. Так уж рассчитаны их объективы разработчиками. Это очень мешает реализации многих творческих идей фотографа, но в то же время дает хорошего качества повседневные бытовые снимки для фотолюбителей. Мыльницы ведь и рассчитаны на эту категорию пользователей.

Затвор

Переходим к описанию следующего элемента фотоаппарата - затвору. Для чего они необходим?

Затвор - этот дико сложный механизм, гораздо сложнее, чем механизм диафрагмы. Его можно назвать сердцем любого фотоаппарата. Затвор отмеряет время, на протяжении которого свет действует на матрицу или на фотоплёнку, и происходит собственно процесс экспонирования. Это время, на которое затвор открыт, называется выдержкой. Затвор находится внутри фотокамеры, постороннему взгляду его не видно. Но зато его в зеркальных (как цифровых, так и плёночных) камерах хорошо слышно. Именно он издает тот самый характерный щелчок, ставший символом всей фотографии.

Что же происходит с затвором в момент фотографирования?

Затвор представляет собой механическое устройство, включающее в себя одну или две непрозрачные шторки, которые могут быть расположены как горизонтально, так и вертикально. Именно эти шторки открываются и закрываются, дозируя световой поток. Выдержка измеряется во времени. Чаще всего, это доли секунды. То есть затвор, можно сказать, работает молниеносно. Трудно даже представить себе отрезок времени, составляющий 1/250 или 1/500 долю секунды, не говоря уж о 1/1000 и менее. Но механический затвор имеет предел скорости срабатывания. Тогда каким же образом работают выдержки 15000 и 1/7000 секунды, на которые способна современная фотоаппаратура? Для этих целей инженерами разработан так называемый цифровой затвор. Тут регулировка выдержки осуществляется непосредственно на матрице, электроникой. Происходит это в таком режиме: при нажатии кнопки спуска открываются шторки физического, механического затвора, причем на минимально возможное время, затем на матрицу аппарата от его «электронной начинки» поступает цифровой сигнал, который включает экспонирование матрицы, а спустя какое то время другой сигнал отключает это экспонирование, а затем закрываются шторки и физического затвора. Величина выдержки зависит от освещенности снимаемого объекта, об общей освещенности в помещении, в котором вы снимаете, от скорости движения объекта или объектов съемки. Выдержку всегда нужно соотносить с диафрагмой.

Если в современном зеркальном цифровом фотоаппарате установлено и работает сразу два затвора, может возникнуть вопрос: а зачем в таком случае нужен тут механический затвор? Ответим. Кроме своей основной функции - отмеривания времени - он так же выполняет функцию защиты матрицы от пыли и грязи. Пыль и грязь наносят ей серьезные повреждения. А ведь матрица - самый дорогой и нежный элемент современного фотоаппарата.

Механизм любого фотоаппарата, будь то плёночного или современного зеркального цифрового фотоаппарата, немыслим без затвора. Но из-за наличия в механическом затворе шторок, в цифровых зеркалках исключена возможность визирования по дисплею. Матрица закрыта этими шторками, и изображение на дисплей передаваться просто не имеет возможности. При нажатии кнопки спуска шторки открываются (за счет или пружин, или электромагнитов), и на матрице происходит формирование изображения. В цифровых аппаратах с несъемной оптикой чаще всего стоит электронный затвор. Проще говоря, матрица сама на время проведения экспонирования включается, и по окончании этого времени отключается. Во время экспонирования и происходит запись изображения. Все остальное время на дисплей выводится сигнал для визирования, или, говоря по-другому, наводки. Преимущества электронного затвора очевидно - он может работать на несравненно более высоких скоростях, чем механический. Но, тем не менее, комбинированный электронно-механический затвор намного лучше.

Несколько слов о вспышке

О фотовспышке поговорим только в общих чертах. Причем, упор сделаем на штатную, встроенную в сам фотоаппарат вспышку, которую иногда весело называют «лягушкой» (потому что она, как лягушка, выпрыгивает из фотоаппарата). Вспышка может работать в нескольких режимах, которые соотносятся с режимами работы самого фотоаппарата.

• Автоматический режим. Вспышка срабатывает (или не срабатывает) автоматически. В этом режиме автоматически же регулируется длительность излучаемого ей светового импульса и его мощность в зависимости от условий освещения, в которых производится съемка. Такой режим удобен тем, что при нём экономится заряд электрической батареи. Но, тем не менее, он не всегда может быть использован. Например, при съемке в контровом свете. Так уж устроен фотоаппарат.
• Принудительный режим фотовспышки. Вспышка будет срабатывать всегда, независимо от уровня освещенности. В этом режиме недоступно регулирование длительности и мощности светового импульса. Как говорят специалисты, вспышка тут полностью использует своё ведущее число. Такой режим работы со вспышкой применим практически во всех случаях съемки, однако и расход энергии батареи тут будет более высоким, чем в предыдущем режиме.
• Режим медленной синхронизации. При таком режиме скорость срабатывания затвора (проще говоря, выдержка), устанавливается на более продолжительное время, чем длительность светового импульса. Это делается для дополнительной проработки фона и заднего плана снимаемой сцены. Ведь встроенная в фотоаппарат вспышка достаточно слаба и зачастую ее световой поток не достаёт («не добивает») до фона.
• Режим съемки без вспышки. Тут вспышка вообще не срабатывает. Этот режим необходим в тех ситуациях, когда съемка со вспышкой запрещена или в ней нет никакой необходимости, так как условия освещенности вполне благоприятные. А при благоприятном естественном освещении изображение всегда получается намного лучше, естественно передаются цвета объектов, теневые и освещенные его участки.

В более совершенных фотоаппаратах предусмотрены и другие режимы работы вспышки, например . В этом режиме перед основной вспышкой, во время которой срабатывает затвор, производится ещё несколько коротких вспышек. Это сделано для того, чтобы у людей, которых вы фотографируете, рефлекторно сузились зрачки глаз. Ведь что такое «красные глаза»? Не что иное, как отражение яркого света вспышки, проникающего через широко открытые зрачки на глазное дно. А если зрачки будут узкими, то и отражение сильного света в глазном дне будет практически незаметным. Такой режим нужно применять лишь при съемке людей. В противном случае - это пустая трата не только энергии батарей, но и времени.

Не нужно забывать, что использование штатной, встроенной в аппарат (как иногда называют - бортовой) фотовспышки делает лица людей на снимке довольно плоскими. Происходит это из-за того, что вспышка находится в непосредственной близости к объективу и «бьёт» прямо в лоб снимаемому человеку, лишая его лицо теней. Стало быть, со встроенной вспышкой людей лучше снимать под небольшим углом - чтобы появились хоть какие-то тени на лице. Но и под большим углом снимать тоже не надо - тени будут слишком грубыми и неестественными.

Сегодня мы не представляем свою жизнь без фотографий. Они окружают нас сплошь и рядом. Сделать фото - элементарная задача для современного человека. Но когда-то об этом могли только мечтать. Давайте узнаем, какой была история фотоаппарата начиная от первых задумок инженеров и заканчивая современными технологиями.

Человека всегда привлекало прекрасное. Однажды он захотел описать его, придать ему форму. В поэзии прекрасное обрело форму слова, в музыке - звука, а в живописи - изображения. Единственное что не смог запечатлеть человек - мгновение. К примеру, поймать раскаты грозы, рассекающие небо, или разбивающуюся каплю. С появлением фотоаппарата это и много другое стало возможным. История развития фотоаппарата включает в себя множество попыток изобретений устройств, регистрирующих изображение. Она начинается давным-давно, когда изучая оптику математики заметили, что изображение можно перевернуть, пропустив его через небольшое отверстие, в темную комнату. Рассмотрим наиболее значимые события, повлиявшие на историю фотоаппарата.

Законы Кеплера

А вы знаете, когда началась история фотоаппарата? Первые технологии, которые позже стали применяться для создания фотографий, появились в 1604 году, когда Йоганн Кеплер - немецкий астроном - установил света в зеркале. Впоследствии на них была основана теория линз, по которым Галилео Галилей - итальянский физик - создал первый в мире телескоп для наблюдения небесных тел. Принцип преломления лучей был установлен и изучен. Осталось научиться регистрировать полученное изображение на бумаге.

Открытие Ньепса

Практически через два столетия, в 20-х годах 19 века, французский изобретатель Жозеф Нисефор Ньепс открыл способ регистрации изображения. Многие считают, что именно с этого момента началась история возникновения фотоаппарата. Суть способа состояла в обработке попадающего света асфальтовым лаком и сохранении его на стеклянной поверхности. Этот лак представлял нечто похожее на современный битум, а стекло называлось камерой-обскурой. С помощью этого метода, изображение приобретало форму и становилось видимым. Это был первый случай в истории, когда картина рисовалась не художником, а преломленными лучами света.

Новое качество снимка от Тальбота

Изучая камеру-обскуру Ньепса, английский физик Уильям Тальбот добился улучшения качества изображения с помощью негатива - изобретенного им отпечатка фотографии. Произошло это в 1835 году. Данное открытие позволило не только делать фото нового качества, но и копировать их. На своем первом фото Тальбот запечатлел окно своего дома. Изображение четко передает очертание окна и рамы. В своем докладе, написанном немного позже, Тальбот назвал фотографию миром прекрасного. Именно он заложил основу принципа, который использовался для печати фотографий еще долгие годы.

Изобретение Сэттона

В 1861 году английский фотограф Т. Сэттон разработал фотоаппарат, у которого был единый зеркальный объектив. Фотоаппарат состоял из штатива и крупного ящика, на верхней стороне которого была специальная крышка. Уникальность крышки заключалась в том, что она не пропускала свет, но через нее можно было смотреть. Объектив регистрировал фокус на стекле, которое с помощью зеркал формировало изображение. По большому счету, это был первый фотоаппарат. История дальнейшего развития фотографии развивалась более динамично.

«Кодак»

Популярный нынче бренд «Кодак» впервые заявил о себе в 1889 году, когда Джордж Истман запатентовал первую рулонную фотопленку, а затем и фотокамеру, сконструированную специально под эту пленку. В результате появилась крупная корпорация «Кодак». Интересно отметить, что название «Кодак» не несет какой-либо смысловой нагрузки. Истман просто хотел придумать слово, которое начиналось бы и заканчивалось на одну и ту же букву.

Пластины для фото

В 1904 году торговая марка Lumiere наладила выпуск пластин для цветных фотографий. Они стали прообразом современного снимка.

Фотоаппараты Leica

В 1923 году появился фотоаппарат, который работал с 35-миллиметровой пленкой. Появилась возможность просматривать негативы и выбирать для печати лучшие из них. Спустя два года в массовое производство запустились фотоаппараты Leica. В 1935 году появилась модель Leica 2, которая оснащалась видоискателем, мощной фокусировкой, и могла совмещать две картинки в одну. А версия Leica 3 также позволяла регулировать длительность выдержки. Долгое время модели Leica были неотъемлемым атрибутом в фотографическом искусстве.

Цветные пленки

В 1935 году компания Kodak начала выпускать цветную пленку «Кодакхром». После печати такую пленку нужно было отдавать на доработку, во время которой и накладывались цветные компоненты. Через семь лет проблема была решена. В результате пленка «Кодакколор» на ближайшие полвека стала одной из наиболее часто применяемых в профессиональной и любительской фотосъемке.

Фотокамера «Полароид»

В 1963 году история фотоаппарата получила новый вектор. Фотокамера «Полароид» перевернула представление о быстрой печати фото. Камера позволяла печатать фото сразу после того, как оно было сделано. Нужно было лишь нажать на кнопку и подождать пару минут. За это время фотоаппарат прорисовывал на чистом отпечатке контуры картинки, а затем полную гамму цветов. На ближайшие 30 лет, фотоаппараты «Полароид» обеспечили себе первенство на рынке. Спад популярности этих моделей начался лишь в годы, когда зарождалась эпоха цифрового фото.

В 70-х фотоаппараты начали снабжать экспонометром, автоматической фокусировкой, встроенной вспышкой и автоматическими режимами съемки. В 80-х некоторые модели уже оборудовались жидкокристаллическими дисплеями, на которые выводились настройки и режимы аппарата. История цифрового фотоаппарата начиналась примерно тогда же.

Эпоха цифрового фото

В 1974 году, благодаря электронному астрономическому телескопу, удалось сделать первое цифровое фото звездного неба. А в 1980-м компания Sony запустила выпуск цифровой фотокамеры Mavica. Видео, снятое на нее, записывалось на гибкий флоппи-диск. Его можно было бесконечно очищать для новой записи. В 1988 году вышла первая модель цифрового аппарата от компании Fujifilm. Аппарат получил название Fuji DS1P. Фотографии, сделанные на него, сохранялись в цифровом виде на электронный носитель.

В 1991 году фирма Kodak создала цифровую зеркальную камеру, которая имела 1,3 мегапикселя разрешения и ряд функций, позволяющий делать с нее профессиональные цифровые снимки. А фирма Canon в 1994 году снабдила свои фотоаппараты системой оптической стабилизации изображения. Вслед за Canon от пленочных моделей отказалась и фирма Kodak. Произошло это в 1995 году. Дальнейшая история фотоаппарата развивалась еще динамичнее, хотя принципиально важных разработок больше не было. А вот что было, так это уменьшение габаритов и стоимости при увеличении функциональности. Именно от удачного сочетания этих характеристик и зависит сегодня успешность компании на рынке.

2000-е

Корпорации Samsung и Sony, которые развиваются на базе цифровых технологий, поглотили львиную долю рынка цифровых фотоаппаратов. Любительские модели преодолели границу в 3 мегапикселя разрешения и стали соперничать с профессиональной техникой по Несмотря на стремительное развитие цифровых технологий - распознавание лица и улыбки в кадре, устранение эффекта «красных» глаз, многократное зумирование и прочие функции, - цена на фототехнику стремительно падает. Телефоны, снабженные камерой и цифровым зумом, начали противостоять фотоаппаратам. Пленочные аппараты уже мало кого интересуют, а аналоговые фотографии начали цениться как раритет.

Как устроен фотоаппарат?

Теперь мы с вами знаем, из каких этапов состояла история фотоаппарата. Кратко рассмотрев ее, познакомимся с устройством фотоаппарата поближе.

Пленочный фотоаппарат работает следующим образом: проходя через диафрагму объектива, свет вступает в реакцию с пленкой, покрытой химическими элементами, и сохраняется на ней. Корпус не пропускает свет, равно как и крышка пленкодержателя. В фильмовом канале, пленка перематывается после каждого снимка. Объектив состоит из нескольких линз, которые позволяют менять фокусировку. В профессиональном объективе, кроме линз, устанавливаются также зеркала. Яркость оптического изображения регулируется с помощью диафрагмы. С помощью затвора приоткрывается шторка, закрывающая пленку. От того, насколько долго затвор находится в открытом положении, зависит экспозиция фотографии. В случае если объект недостаточно освещен, применяется вспышка. Она состоит из газоразрядной лампы, при мгновенном разряжении которой можно получить свет, превышающий по яркости свет тысячи свечей.

Цифровой фотоаппарат на стадии прохождения света через объектив работает также как и пленочный. Но после того как изображение преломляется через оптическую систему, оно преобразуется в цифровую информацию на матрице. От разрешения матрицы зависит качество снимка. После нее перекодированная картинка сохраняется в цифровом виде на носителе информации. Корпус такого фотоаппарата аналогичен пленочному, но в нем отсутствует фильмовой канал и место под катушку с пленкой. В этой связи габариты цифрового фотоаппарата гораздо меньше. Привычным атрибутом для современных цифровых моделей является ЖК-дисплей. Он, с одной стороны, служит видоискателем, а с другой - позволяет осуществлять удобную навигацию по меню и видеть результат фокусировки.

Объектив цифрового аппарата также состоит из линз или зеркал. В любительских камерах он может быть небольшим, но функциональным. Главным элементом цифрового фотоаппарата является матрица-сенсор. Она представляет собой небольшую пластинку с проводниками, которая формирует качество картинки. За все функции цифровой камеры отвечает микропроцессор.

Заключение

Сегодня мы узнали, из каких этапов состояла увлекательная история фотоаппарата. Фотографии сегодня никого не удивляют, но были времена, когда они считались настоящим чудом инженерной мысли. Сейчас фото делается за считанные секунды, а раньше на это уходил дни.

История создания фотоаппарата с появлением цифровых камер получила новую веху развития. Если раньше фотограф вынужден был идти на всякие ухищрения чтобы получился красивый снимок, то теперь за это отвечает богатое на функции программное обеспечение фотоаппарата. Кроме того, любое цифровое фото можно дополнительно отредактировать на компьютере. Создатели первых фотоаппаратов о таком даже не мечтали.

davisgod — 16.08.2010 Работа цифрового фотоаппарата

До нажатия клавиши затвора в зеркальных фотоаппаратах между объективом и матрицей расположено зеркало, отражаясь от которого, свет попадает в видоискатель. В незеркальных фотоаппаратах и зеркальных фотоаппаратах в режиме Live View свет из объектива падает на матрицу, при этом на ЖК экран выводится изображение, сформированное на матрице. В некоторых фотоаппаратах при этом может происходить автоматическая фокусировка.

При неполном нажатии клавиши затвора (если такой режим предусмотрен) происходит выбор всех автоматически выбираемых параметров съёмки (фокусировка, определение экспопары, чувствительности фотоматериала (ISO) и т. д.).

При полном нажатии происходит съёмка кадра, и считывание информации с матрицы во встроенную память фотоаппарата (буфер). Далее производится обработка полученных данных процессором с учётом установленных параметров коррекции экспозиции, ISO, баланса белого и др., после чего данные сжимаются в формат JPEG и сохраняются на флэш-карту. При съёмке в формат RAW данные сохраняются на флэш-карту без обработки процессором (возможна коррекция битых пикселей и сжатие алгоритмом без потерь). Так как запись на флэш-карту изображения занимает достаточно большое количество времени, многие фотоаппараты позволяют снимать следующий кадр до окончания записи предыдущего на флэш-карту, если в буфере есть свободное место.

Захват изображения

Рождение цифрового изображения происходит в момент отражения света источника от объекта (или прохождения через полупрозрачный объект, вроде запачканного оконного стекла). Каждая часть объекта поглощает некоторую долю световых волн, а остальные находят свой путь к объективу камеры (цифра 1 на рис. 2.7). На рис. 2.7 вы можете увидеть только два больших пучка света, проходящих через объектив. На самом деле их триллионы. Все они состоят из фотонов - частичек света, которые ведут себя подобно волнам. (Корпускулярно-волновой дуализм - одна из тех загадок квантовой физики, которые мы оставим за кадром.)

Свет, попадающий на стеклянный элемент объектива, обозначен цифрой 2. На рисунке показана только одна линза, но в реальной жизни объективы содержат от 4 до 15, 20 или более различных элементов, которые перемещаются синхронно или по отдельности, в зависимости от способа фокусировки или изменения фокусного расстояния объектива. Элементы объектива можно сдвигать для того, чтобы компенсировать эффект дрожания камеры, которое возникает при большой выдержке из-за нестабильности ее положения.

Объективы с фиксированным фокусом (без изменения фокусного расстояния) - самые простые: они предназначены для фокусировки изображения на сенсор только одним способом. При этом перемещение элементов не обеспечивается. Усложнение функций объектива для корректировки изображения при определенном увеличении или положении фокуса требует применения дополнительных элементов. В любом случае целью является сведение световых лучей (обозначенных на рис. 2.7 цифрой 3) в четко сфокусированную позицию на сенсоре камеры (цифра 4).

Сенсор играет роль пленки; как и пленка, он содержит вещество, чувствительное к свету. На сегодняшний день в большинстве цифровых фотоаппаратов используются сенсоры CCD (charge coupled device - прибор с зарядовой связью, ПЗС) или CMOS (complementary metal oxide semiconductor - комплементарная структура металл-оксид-полупроводник, КМОП). Далее типы сенсоров будут рассмотрены несколько более детально. На данный момент вам достаточно знать, что сенсор - это массив (набор столбцов и строк) крохотных диодов. Когда некоторое количество фотонов сталкивается с диодом, создается электрон. Чем больше фотонов достигает ячейки диода, тем больше скапливается электронов и ярче становится пиксель на результирующем изображении.

Минимальное число фотонов, необходимых для регистрации изображения, определяет чувствительность сенсора. Очень чувствительные сенсоры требуют наличия всего нескольких фотонов и позволяют сделать снимок при меньшем освещении. Когда вы настраиваете параметр ISO цифрового фотоаппарата (скажем, изменяете его значение с ISO 100 на ISO 800), то фактически изменяете этот порог и даете указание сенсору требовать меньшего количества фотонов для конкретного пикселя при записи изображения. При высоких значениях ISO возможен эффект зернистого шума. При высокой чувствительности сенсор может фиксировать интерференцию электронов или другую не относящуюся к изображению информацию. В общем, чем больше сенсор, тем меньше шума создается.

Обычные чипы CMOS по своей природе менее чувствительны к свету и более восприимчивы к шуму. Однако для их работы требуется в сто раз меньше энергии (что позволяет продлить срок службы аккумуляторов), кроме того, они намного дешевле в производстве, чем чипы CCD. По этой причине они довольно часто встречаются в дешевых цифровых фотоаппаратах (и сканерах). С недавних пор CMOS-сенсоры стали гораздо сложнее. Теперь их используют даже в современных камерах (стоимостью свыше 1000 долл.).

При использовании CCD-сенсора электрический заряд перемещается к краю массива пикселей и конвертируется из аналогового сигнала в цифровое значение. Чипы CMOS в каждом пикселе массива содержат транзисторы для усиления сигнала и выполнения аналогово-цифрового преобразования. Несмотря на то что на сегодняшний день на рынке доминируют чипы CCD, технология CMOS постоянно совершенствуется, и на сегодняшний день используется даже в самых сложных цифровых камерах, в том числе в 12- и 16-мегапиксельных моделях от Nikon и Canon. Используется она и в более простых устройствах, таких как мобильные телефоны с камерами, Web-камеры и игрушечные камеры.

Просмотр изображения

Когда свет от объекта достигает сенсора, происходит немало интересных событий. Наиболее важным является возможность предварительного просмотра изображения с помощью цветного жидкокристаллического экрана на задней панели фотоаппарата или с помощью видоискателя (цифра 5 на рис. 2.7). Электронное содержимое цифрового фотоаппарата обеспечивает довольно много вариантов просмотра. В зависимости от модели камеры можно использо несколько приведенных ниже вариантов просмотра.
Просмотр с помощью жидкокристаллического экрана. Эта панель просмотра, работающая как миниатюрный дисплей компьютера, практически в точности отображает картинку, воспринимаемую сенсором. Размер диагонали ЖК-экрана, как правило, составляет 4–5 см (хотя уже сегодня есть модели с экранами порядка 9 см, которые, вне сомнения получат более широкое применение в ближайшем будущем). Как правило, на ЖК-экран выводится около 98% изображения, «видного» через объектив. Однако при ярком свете изображение на жидкокристаллическом экране рассмотреть довольно сложно. В этом случае для улучшения видимости используется технология задней подсветки. Сложно рассматривать изображение на ЖК-экране и при съемке тусклых или неотчетливых предметов, но только в том случае, если камера усиливает сигнал в недостаточной степени для того, чтобы изображение на экране было ярким.
Просмотр через оптический видоискатель. Многие цифровые фотоаппараты оснащены стеклянной системой прямого просмотра - оптическим видоискателем, с помощью которого можно наводить кадр. Оптический видоискатель иногда представляет собой простое окошко (для дешевых цифровых камер с фиксированным увеличением), однако, как правило, является более сложной системой с возможностью изменения фокусного расстояния для предварительного просмотра изображения. Преимуществом оптического видоискателя является то, что объект виден постоянно (тогда как в других системах изображение во время экспозиции может мерцать). Оптические системы обеспечивают более яркое изображение, чем электронные. Большим недостатком является неточное воспроизведение картинки с сенсора, что может привести, например, к отсечению на фотографии части чьей-то головы.
Просмотр через электронный видоискатель. Электронный видоискатель работает как небольшой телеэкран внутри фотоаппарата, с помощью которого можно увидеть изображение, достаточно близкое к картинке, фиксируемой сенсором. Однако изображение, полученное с помощью электронного видоискателя, более удобно для просмотра, чем на жидкокристаллическом экране. Следует отметить, что во время съемки электронный видоискатель «сбрасывается». Кроме того, могут возникать проблемы просмотра изображения при слабом освещении, а также смазанное изображение при съемке движущихся объектов.
Просмотр оптического изображения через объектив (для однообъективных зеркальных моделей). Другой разновидностью оптического видоискателя является вид через объектив, который обеспечивается в зеркальных фотоаппаратах. Такие фотоаппараты имеют дополнительный компонент (не показанный на диаграмме), который отражает свет (идущий через объектив) вверх через оптическую систему для точного просмотра. В некоторых моделях используются системы зеркал. Зеркало отражает фактически весь свет на видоискатель. В момент спуска затвора зеркало поворачивается, позволяя свету попасть на сенсор. Иногда используется механизм разделения луча. Он разделяет луч света, отражая одну его часть на видоискатель, а другую передавая на сенсор.

Несложно догадаться, что разделитель луча «отбирает» часть освещения для видоискателя, поэтому ни сенсор, ни видоискатель не получают полной интенсивности света. Однако такое строение системы гарантирует, что изображение не «пропадет» во время экспозиции.

Фотографирование

Когда вы нажимаете на кнопку спуска, фотоаппарат создает снимок. Некоторые фотокамеры оснащены механическим затвором, который открывается на определенный период времени, а затем закрывается (это время можно рассматривать как скорость срабатывания затвора). В других фотокамерах данная функция реализована с помощью электронного устройства. Электронные затворы «сбрасывают» изображение с сенсора непосредственно перед получением нового снимка, а потом на время выдержки опять активизируют сенсор, тем самым обеспечивая эмуляцию работы механического затвора.

Если кнопку срабатывания затвора слегка «надавить» перед ее полным нажатием, то многие фотоаппараты могут выполнить еще некоторые действия. Допустим, выдержка и фокус уже зафиксированы. При желании можно немного сместить изображение, при этом фотоаппарат сохранит прежние установки экспозиции и фокуса. При использовании автоматического устройства фокус вычисляется путем максимизации контрастности главного объекта или каким-либо более сложным способом. Например, компания Sony в модельном ряду Class 1 впервые внедрила систему автофокусировки, которая с помощью лазера проектирует на объект специальную световую решетку. Камера анализирует контраст между объектом и образом лазера. Эта система особенно хороша при низком уровне освещенности, когда контрастности объекта при существующем свете, возможно, не хватит для обычного фокусирования. Есть фотоаппараты, в которых для облегчения фокусировки применяется дополнительное освещение, реализуемое посредством светодиодной лампы.

Если существующего освещения недостаточно, может сработать электронная вспышка (на рис. 2.7 она обозначена цифрой 7). Во многих фотоаппаратах для вычисления правильной экспозиции учитывается количество отраженного от объекта света вспышки. В некоторых моделях для расчетов используется предварительная вспышка, происходящая за мгновение до основной. Предварительная вспышка приводит к некоторому сжатию радужной оболочки глаз живых существ, снижая вероятность появления эффекта «красных глаз ». В самых лучших системах встроенная вспышка находится на максимально возможном расстоянии над объективом (рис. 2.8), что дает более естественное освещение и еще сильнее снижает эффект «красных глаз».

Скорость срабатывания затвора в большинстве случаев не влияет на экспозицию, так как ее время существенно превышает продолжительность вспышки (от 1/1000 до 1/50000 секунды или еще меньше). Если раскрытие объектива позволяет настроить экспозицию в некоторых пределах, то, как правило, электронная вспышка обеспечит дополнительную гибкость экспозиции за счет изменения количества испускаемого света и сокращения времени выдержки при съемке на небольших расстояниях.

Электрический сигнал от сенсора, преобразованный в цифровую форму электронными устройствами фотоаппарата, сохраняется на цифровых носителях (картах CompactFlash (CF), SecureDigital (SD)) либо на других носителях, таких как Sony Memory Stick , карта xD или мини-диски Hitachi Microdrive. Время, необходимое для сохранения изображения, варьируется от нескольких мгновений до 30 секунд (или более) и зависит от размера снимка, выбранного метода и степени сжатия, а также «скорости» носителя (некоторые карты сохраняют снимки значительно дольше, чем другие). На рис. 2.7 электронные устройства и хранилище данных обозначены цифрой 8, но их реальное местоположение может изменяться в зависимости от производителя и модели. Чаще всего эти элементы находятся в правой части фотокамеры либо в отдельном отсеке в ее нижней части.

Видео сюжет канала discovery о работе цифрового фотоаппарата >
>
>
(http://ru.wikipedia.org/wiki; http://www.cfoto.info)