Принцип работы зеркального фотоаппарата: Принцип работы зеркального фотоаппарата

Содержание

Зеркальный фотоаппарат – устройство и принцип работы

Зеркальный фотоаппарат – устройство и принцип работы

Еще 5-10 лет назад зеркальные фотоаппараты приобретались исключительно для профессиональных съемок. Их использовали фотографы для заработка на свадебных торжествах, днях рождения, показах мод, городских мероприятиях или для создания эффектных публикаций в глянцевые издания. И вот пришло время мобильных гаджетов и социальных сетей, когда каждый владелец странички в Инстаграм желает радовать своих подписчиков крутыми фотографиями, яркими, насыщенными и «живыми» изображениями.

Далеко не каждая камера в смартфоне способна на подобные шедевры! Зато достичь желаемого поможет зеркальный фотоаппарат. Теперь эти устройства приобретают не только профессионалы, но и любители: туристы — для съемок в разных экзотических уголках мира, супруги — для создания семейного фотоальбома, а молодые родители — чтобы иметь возможность запечатлеть каждый день взросления своего малыша.

Если профессиональный фотограф может ответить на вопрос о том, зеркальный фотоаппарат, что это значит, то для новичка, день назад прикупившего себе технику с наворотами, с этим моментом еще нужно разобраться.

Давайте вместе выяснять все, что нужно знать о зеркальных фотоаппаратах

 

Зеркальный фотоаппарат: с чего все начиналось?

Первый прототип современной «зеркалки» был сконструирован еще в 1861 году фотографом Томасом Саттоном. Он создал устройство с единым зеркальным объективом. Конструктивно оно представляло собою штатив и большой ящик со светонепроницаемой крышкой. Объектив ловил фокус, а сложная зеркальная система формировала конечное изображение.

Первый зеркальный фотоаппарат, история создания которого в наши дни кажется чудной, внешне выглядел, по меньшей мере, странновато. Зато в 1923 году появилась модель с 35-миллиметровой пленкой, которая уже имела схожие с современной техникой размеры и форму. Им стал зеркальный фотоаппарат Лейка 0, позволяющий просматривать негативы. Вскоре мир увидел камеру Leica 2, оснащенную мощным фокусом и видоискателем и модель Leica 3 с регулятором времени выдержки.

Менее чем через 10 лет появилась цветная пленка. Чтобы понять устройство и принцип работы камеры, нам предстоит изучить все о зеркальном фотоаппарате, в том числе и отличительные параметры от «цифры».

 

Отличия «зеркалок» от цифровых камер

Для начала нужно разобраться, что такое цифровой фотоаппарат и какие его разновидности существуют. А представляет он собою устройство, в котором функция записи изображения выполняется по фотоэлектрическому принципу. Картинки, полученные на нем, можно просмотреть через компьютер, мобильный гаджет, планшет. Их можно передать по сети или на бумажные носители через принтер. Так что ответить на вопрос «зеркальный фотоаппарат, чем отличается от обычного» достаточно просто: смотреть снимки непосредственно на цифровых моделях камер нельзя.

Что касается «зеркалок», то фотокадры доступны для просмотра сразу же. Их можно корректировать, увеличивать и удалять. Понять, что лучше цифровой фотоаппарат или зеркальный, поможет список их отличительных особенностей. Так, «зеркалки» отличаются следующими характеристиками:

  • возможность самостоятельно задавать параметры съемки;
  • матрица в зеркальном фотоаппарате более крупная, а цветопередача лучше;
  • допустимо менять вспышку и объектив;
  • наличие режима мультисъемки, благодаря мгновенно реагирующему фокусу, при этом качество снимков будет очень высоким;
  • размеры куда крупнее, чем у цифровых устройств.

 

Если подойти к вопросу «зеркальный фотоаппарат и цифровой отличия» основательно, тогда следует обратить внимание на такой немаловажный фактор, как цена техники. «Цифра» всегда стоит на порядок дешевле. Ее можно отнести к бюджетным видам фототехники, которые нередко приобретают ребенку или старшему поколению в подарок.

Если сравнивать зеркальный фотоаппарат плюсы и минусы, то его преимущества существенно преобладают над недостатками. К последним можно отнести высокую стоимость, но, как правило, она оправдывает надежды тех, кто приобрел устройство.

«Цифра» и «зеркалка» в продаже: где и какую искать?

Существует много надежных брендов, качество техники которых проверено временем и клиентами. Обычно производители фото- и видеокамер предлагают широкий ассортимент товаров для профессионалов и для любителей. Кроме того, в каталоге практически любой компании по производству и реализации фототехники представлен зеркальный фотоаппарат и беззеркальный тип устройства в широких модельных линейках и в не менее широком ценовом диапазоне.

Принцип работы зеркальной камеры

Есть один важный отличительный момент в работе зеркального объектива, отличающий камеру от иных видов фототехники. Дело в том, что попадающая на него картинка подвергается многоступенчатому преобразованию перед тем, как она проявится на экране. Чтобы понять этот процесс лучше, рассмотрим детальнее зеркальный фотоаппарат — принцип работы его поэтапно:

  1. Стандартное положение камеры, когда стекло перекрывает матрицу.
  2. Попадание лучей на стекольную поверхность напрямую к оптическим механизмам. На этом этапе картинка поворачивается на 90 градусов, что важно для получения изображения в правильном положении.
  3. Нажатие кнопки фотоприбора, когда срабатывает функция поворота зеркала в другое положение. В этот момент отодвигается створка, а картинка попадает на матрицу устройства.
  4. Данные считываются и проявляются на экране камеры.

Когда все преобразующие этапы остаются позади, фотография попадает в память устройства.

 

Базовые знания по эксплуатации камеры: что делать с новой покупкой?

После того, как продавец упаковал фотоаппарат в коробку и отправил технику в новый дом, разбираться с ее настройками предстоит уже владельцу. Без базовых правил в этом случае не обойтись, так как некоторые неопытные обладатели камер даже не имею представления, как включить зеркальный фотоаппарат. Специалисты рекомендуют в самом начале использования устройства прикрепить к нему ремень, чтобы обезопасить его от падений. После этого нужно зарядить аккумулятор и вставить его в устройство, чтобы исключить низкий заряд батареи на случай, если техника вдруг не среагирует на включение. Дальше следует прикрепить объектив.

В инструкции указана кнопка включения прибора, поэтому обычно с этим пунктом особых проблем не возникает. Когда экран загорится, необходимо приступить к выбору настроек. Это время и дата, архив для хранения видео и фото, его структура, стабилизатор изображения, который нужно активировать, если эта функция отключена. Следующий шаг — это изменение настроек или принятие задач «по умолчанию». В будущем их можно будет менять по личному усмотрению, так что в начале пути лучше обойтись заводскими настройками.

Источник фото: nl.letsgodigital.org

 

Как устроена «зеркалка»: съемные части и элементы камеры

Изучить зеркальный фотоаппарат, устройство его и комплектацию просто необходимо, чтобы наработать навыки корректного настраивания всех функций с целью получения четких снимков высокого качества. Состоит камера из следующих элементов и деталей:

  • корпуса;
  • спусковой кнопки;
  • фокуса;
  • затвора;
  • видоискателя;
  • объектива;
  • диафрагмы;
  • фотоэкспонометра;
  • встроенной вспышки;
  • деталей питания;
  • дисплея;
  • элементов управления;
  • блока цифровой обработки и архива изображений;
  • стабилизатора картинок;
  • матрицы;
  • карты памяти.

Чтобы разобраться в строении устройства, следует посмотреть схему «зеркальный фотоаппарат в разрезе» с разных ракурсов.

Источник фото: mtechnic.ru

 

Что касается объектива, то он существует в нескольких разновидностях, каждая из которых имеет свое отдельное назначение и отличительные технические характеристики. К примеру, портретный объектив подходит для съемки людей с минимальным отображением дефектов на коже, а макрообъектив — для съемки небольших объектов крупным планом.

Экспозиция напрямую зависит от такого элемента камеры, как диафрагма в зеркальном фотоаппарате. Это значит, чем сильнее она открыта, тем более светлым будет изображение на снимке.

Режимы съемки профессиональной камеры

Все чаще любители снимать и фотографироваться задаются вопросом о том, что им лучше приобрести — зеркальный фотоаппарат или смартфон. Современные мобильные гаджеты действительно отличаются наличием камеры, способной делать фото высокого качества. Но есть у профессионального устройства такие возможности, которые не доступны ни одному смартфону. Взять хотя бы режимы съемки зеркального фотоаппарата, с помощью которых можно творить настоящие фоточудеса. Рассмотрим их подробнее:

  • автоматика — камера сама задает все необходимые настройки;
  • портрет — съемка людей на размытом заднем фоне, за счет чего основной объект получается очень четким и ярким;
  • пейзаж — для съемки природы и городских пейзажей;
  • макро — фокусировка на маленьком объекте;
  • спорт — супер-четкие фото в движении;
  • ночной портрет — для ярких, насыщенных снимков в темное время суток;
  • программный — Р — самостоятельный выбор камерой необходимых функций, параметров диафрагмы и выдержки;
  • ручной — М — выбор настроек вручную;
  • S, Т, Тv — приоритет выдержки — параметры диафрагмы задаются автоматически, а значение выдержки нужно подобрать самому;
  • А, Av — приоритет диафрагмы — подходит для портретной и пейзажной съемки.

 

Теперь перед выбором — зеркальный фотоаппарат или айфон — долго думать не придется, ведь мобильный телефон, в первую очередь, представляет собой вид техники для общения и только после — для развлечений. То же касается и видеооборудования. Если основная задача устройства — это создание роликов, тогда зеркальный фотоаппарат для видеосъёмки подходит куда больше, чем мобильный флагман.

Современная фототехника — это настоящие шедевры. Сегодня зеркальный фотоаппарат как веб-камера используется многими фотолюбителями. Для перенастройки устройства в интернете приведена подробная инструкция и даже есть видео-уроки.

«Зеркалка» для начинающего фотографа: 3 лучших варианта

Чтобы подобрать зеркальный фотоаппарат для начинающих фотографов, необходимо учесть не только технические характеристики устройства, но и свои финансовые возможности, также не забывая о бренде. Не стоит отдавать бешеные суммы за модель, на которой новичок только будет постигать азы профессии. Если такое хобби и вид заработка понравится, всегда можно продать старую модель и купить более современную. Представляем лучшие модели зеркальных фотоаппаратов (Canon, Nikon), идеально подходящие для начинающих:

  1. CanonEOS 4000D— вместительная батарея, высокое качество, простота управления.
  2. Canon EOS 1300D — подключение к вай-фай, точный автофокус, удобство выбора настроек.
  3. Nikon D3400 — микросъемка, высокое качество снимков в разных условиях, удобный корпус и простота эксплуатации.

Также помогут выбрать зеркальный фотоаппарат рекомендации экспертов. Перед покупкой необходимо проверить физический размер матрицы, показатель которой измеряется в миллиметрах. Важно, чтобы настройки были максимально доступны пользователю и их можно было быстро сменить. Из дополнительных функций важны такие, как доступ к Интернету, возможность подключаться к WI-FI и передавать файлы по сети.

Топ зеркальных фотоаппаратов 2020

Отправляясь в магазин фототехники за новой камерой, у любого человека возникнет логичный вопрос: если и покупать зеркальный фотоаппарат, какой лучше выбрать из широчайшего ассортимента? Предложений действительно очень много — от эконом-моделей до люксовых вариантов мировых брендов. Одной из самых популярных считается марка Canon. Лучший зеркальный фотоаппарат 2020 по мнению профессионалов — модель Canon EOS 5D Mark IV Kit EF 24-105mm f/4L IS II USM. В этом случае цена действительно оправдывает себя.

Если вы решили купить зеркальный фотоаппарат Nikon,то специалисты рекомендуют обратить свое внимание на модели D3500 и D750. Сейчас они пользуются огромнейшей популярностью и востребованностью не просто среди новичков, а в кругах профессионалов своего дела.

Выводы

Такое приобретение, как «зеркалка» — это возможность начать работать на себя и получать удовольствие от того, что делаешь. Профессиональная камера позволит запечатлеть все самые яркие и счастливые моменты в жизни человека, его семьи и окружения. Так что покупка фотоаппарата является вложением не просто в технику, как таковую, но и в будущие положительные эмоции, трогательные воспоминания и приятную ностальгию о прошлом.

Устройство и принцип работы фотоаппарата

За время своего существования фотография проникла буквально во все области человеческой деятельности. Для одних людей — это профессия, для других — просто развлечение, для третьих — верный помощник в работе. Фотография оказала огромное влияние на развитие современной культуры, науки и техники. В настоящее время фотография — одна из бурно развивающихся современных информационных технологий.

К фототоварам относят фотоаппараты, светочувствительные материалы, фотопринадлежности.

Современный фотоаппарат представляет собой электронный оптико-механический прибор для создания оптического (светового) изображения объекта на поверхности светочувствительного материала (фотопленки или электронно-оптического преобразователя).

Основными конструктивными узлами фотоаппарата являются корпус, объектив, диафрагма, затвор, видоискатель, фокусировочное и экспонометрическое устройство, электронная лампа-вспышка, индикаторное устройство, счетчик кадров.

Для регистрации и хранения светового изображения в пленочных фотоаппаратах используется фотопленка. В цифровых фотоаппаратах для регистрации изображения используется электронно-оптический преобразователь (матрица, состоящая из большого количества светочувствительных элементов-пикселей), а для хранения информации об изображении — флэш-память (энергонезависимое устройство хранения оцифрованных изображений).

Пиксель является наименьшим элементом цифрового изображения. Миллион пикселей называют мегапикселем. Пиксели реагируют на свет и создают электрический заряд, величина которого пропорциональна количеству попавшего света. Для формирования сигналов о цветном изображении, микроскопические элементы (пиксели) светочувствительной матрицы покрыты микросветофильтрами красного, зеленого и синего цветов и объединены в группы, что позволяет получить электронную копию цветного изображения.

Электрические сигналы считываются с пикселей, преобразуются в аналого-цифровом преобразователе в двоичные цифровые данные и записываются во флэш-память. Электронно-оптический преобразователь (ЭОП) характеризуется разрешающей способностью (в мегапикселях) и размером по диагонали (в дюймах). Разрешающая способность определяется произведением количества пикселей по горизонтали и вертикали. Например, обозначение 2048 х 1536 пикселей соответствует разрешению в 3,2 мегапикселя. Наиболее распространены матрицы с диагональю 1/2; 1/3; 1/4 дюйма.

Корпус является несущей частью фотоаппарата, в которой монтируются все узлы и механизмы фотоаппарата и размещается светочувствительный материал.

На передней панели корпуса находится объектив. Объектив может крепиться к корпусу жестко или быть съемным. В последнем случае крепление объектива может быть резьбовым или байонетным. За объективом пленочного фотоаппарата, со стороны задней панели корпуса, имеется кадровая рамка, просвет в которой называется кадровым окном.

Кадровое окно определяет размеры поля изображения (формат кадра) на светочувствительном материале.

Объектив представляет собой систему оптических линз, заключенных в общую оправу и предназначенную для формирования светового изображения объекта съемки и проецирования его на поверхность светочувствительного материала. От свойств объектива, а также светочувствительного материала, в значительной степени зависит качество получаемого изображения. В оправу объектива вводятся диафрагма, механизмы фокусировки и изменения фокусного расстояния.

Диафрагма (рис.) предназначена для изменения величины светового отверстия объектива.

Рис. Устройство и принцип действия диафрагмы

С помощью диафрагмы регулируют освещенность светочувствительного материала и изменяют глубину резкости изображаемого пространства. Отверстие диафрагмы образуется несколькими серповидными лепестками (ламелями), расположенными симметрично вокруг оптической оси объектива.

В фотоаппаратах может применяться ручное и автоматическое управление диафрагмой.

Ручное управление диафрагмой осуществляется кольцом, расположенным на внешней поверхности оправы объектива, на котором нанесена шкала диафрагменных чисел. Ряд значений диафрагм нормирован числами: 1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22. Переход от одного значения диафрагменного числа к соседнему изменяет количество проходящего через объектив света вдвое — пропорционально изменению площади светового отверстия.

Автоматическое управление диафрагмой осуществляется экспонометрическим устройством фотоаппарата в зависимости от условий съемки (яркости снимаемого объекта, светочувствительности фотопленки) и выдержки.

Фокусировочное устройство объектива предназначено для совмещения создаваемого объективом оптического изображения с плоскостью светочувствительного материала при различных расстояниях до объекта съемки.

Фокусировка объектива (наводка на резкость) осуществляется путем перемещения объектива или какой-либо его части вдоль его оптической оси. В современных фотоаппаратах фокусировка объектива возможна в пределах от фотографической бесконечности до некоторого минимального расстояния, называемого ближним пределом фокусировки. Ближний предел фокусировки зависит от величины максимального выдвижения объектива.

В фотоаппаратах может использоваться ручная и автоматизированная система фокусировки. В некоторых простейших компактных фотоаппаратах объективы не имеют механизма фокусировки. Такие объективы, получившие название фикс-фокус, имеют большую глубину резкости и сфокусированы на некоторое постоянное расстояние.

Механизм изменения фокусного расстояния объектива позволяет изменять угол поля зрения объектива и масштаб изображения на светочувствительном материале посредством изменения фокусного расстояния объектива. Механизмом изменения фокусного расстояния оснащаются объективы дорогих фотоаппаратов среднего и высокого класса.

Затвор представляет собой механизм фотоаппарата, автоматически обеспечивающий пропускание световых лучей к светочувствительному материалу в течение заданного промежутка времени (выдержки) при нажатии на кнопку затвора. Ряд числовых значений выдержек, автоматически устанавливаемых затвором, нормирован следующими числами (в секундах): 1/4000; 1/2000; 1/1000; 1/500; 1/250; 1/125; 1/60; 1/30; 1/15; 1/8; 1/4; 1/2; 1; 2; 3; 4.

Различают модели фотоаппаратов с постоянной, ручной и автоматической установкой выдержки. По принципу действия затворы, применяемые в современных фотоаппаратах, подразделяются на электронно-механические, электронные и электронно-оптические.

Электронно-механический затвор состоит из световых заслонок, перекрывающих световой поток, электронного реле времени, отрабатывающего установленное время экспонирования, и электромагнитного привода, обеспечивающего перемещение световых заслонок. К электронно-механическим затворам относят центральные и щелевые затворы. В центральных затворах световые заслонки в виде тонких металлических лепестков открывают световое отверстие объектива от центра (от оптической оси) к краям, а закрывают в обратном направлении, подобно диафрагме (рис.)

Рис. Схема устройства и действия центрального затвора

Центральные затворы располагаются, как правило, между линзами объектива или непосредственно за объективом и применяются в компактных пленочных и цифровых фотоаппаратах, имеющих жестко встроенный несъемный объектив.

Особую группу центральных затворов представляют затворы-диафрагмы, у которых функции затвора и диафрагмы объединены в одном механизме с регулированием величины и длительности открытия светового отверстия. Они способны отрабатывать выдержки до 1/500 с.

Щелевые затворы (рис.) пропускают световой поток к светочувствительному материалу через щель, образованную двумя световыми заслонками в виде тканевых шторок или металлических ламелей. При срабатывании затвора, шторки (или две группы ламелей) перемещаются одна за другой, с определенным интервалом времени, вдоль или поперек кадрового окна. Одна из световых заслонок открывает кадровое окно, а другая — закрывает его.

Выдержка зависит от ширины щели. Щелевые затворы способны отрабатывать более короткие выдержки (в 1/1000 с и короче) и применяются в фотоаппаратах, имеющих съемный объектив.

Рис. Схема устройства щелевого затвора

Электронный затвор применяется в цифровых фотоаппаратах. Он представляет собой электронный переключатель, который включает (или выключает) ЭОП в определенный момент времени с одновременным считыванием зафиксированной электронной информации. Электронный затвор способен отработать выдержку в 1/4000 и даже 1/8000 с. Электронный затвор срабатывает бесшумно и без вибраций.

В некоторых цифровых фотоаппаратах наряду с электронным применяется электронно-механический или электронно-оптический затвор.

Электронно-оптический (жидкокристаллический) затвор представляет собой жидкий кристалл, расположенный между двумя параллельными стеклянными поляризованными пластинами, через который свет проходит на электронно-оптический преобразователь (ЭОП). При подаче напряжения через тонкое прозрачное электропроводное напыление к внутренней поверхности стеклянных пластин возникает электрическое поле, изменяющее на 90° плоскость поляризации жидкого кристалла и соответственно обеспечивающее его максимальную непрозрачность. Таким образом, путем подачи напряжения жидкокристаллический затвор закрывается, а при отсутствии напряжения (выключении) — открывается. Электронно-оптический затвор отличается простотой и надежностью, так как отсутствуют механические компоненты.

Видоискатель служит для визуальной компоновки кадра. Для правильного определения границ кадра необходимо, чтобы угловое поле зрения видоискателя соответствовало угловому полю зрения съемочного объектива, а оптическая ось видоискателя совпадала с оптической осью съемочного объектива.

При несовпадении оптической оси видоискателя с оптической осью съемочного объектива границы изображения, наблюдаемого в видоискателе, не совпадают с границами кадра на светочувствительном материале (явление параллакса). При фотографировании удаленных объектов параллакс незаметен, но возрастает по мере уменьшения дистанции съемки.

Современные фотоаппараты могут иметь телескопический, зеркальный (перископический) видоискатель или жидкокристаллическую панель.

Компактные фотоаппараты оснащаются телескопическим видоискателем, который располагается в корпусе фотоаппарата рядом с объективом.

Идентификационным признаком фотоаппаратов с телескопическим видоискателем является наличие на передней панели корпуса фотоаппарата окна видоискателя.

В зеркальных видоискателях (рис.) съемочный объектив является одновременно и объективом видоискателя. Такая схема видоискателя обеспечивает беспараллаксное визирование. Оптическое изображение объекта съемки, видимое в окуляре видоискателя и получаемое на светочувствительном материале, идентичны друг другу.

Рис. Схема устройства фотоаппарата с зеркальным видоискателем: а — с убирающимся зеркалом; б — с призмой-делителем

Фотоаппараты, имеющие зеркальный видоискатель, получили название зеркальных (SLR — Single Lens Reflex). Идентификационным признаком однообъективного зеркального фотоаппарата (видоискателя) является отсутствие на передней панели корпуса фотоаппарата окна видоискателя и призматическая форма верхней панели корпуса.

Экспонометрическое устройство в современных фотоаппаратах обеспечивает автоматическое или полуавтоматическое определение и установку экспозиционных параметров — выдержки и диафрагменного числа в зависимости от светочувствительности фотопленки и освещенности (яркости) объекта съемки.

Экспонометрическое устройство состоит из светоприемника, электронной системы управления, индикатора, а также исполнительных органов, управляющих работой затвора, диафрагмы объектива и согласующих работу затвора и лампы-вспышки. В качестве светоприемника в большинстве современных фотоаппаратов используют кремниевые фото-диоды. В компактных фотоаппаратах, светоприемник экспонометрического устройства располагается на передней панели корпуса, рядом с объективом.

В зеркальных фотоаппаратах высокого класса светоприемник размещают внутри корпуса фотоаппарата, за объективом, что позволяет автоматически учитывать реальное светопропускание объектива (реальную освещенность светочувствительного материала). Фотоаппараты с замером освещенности внутри корпуса за съемочным объективом имеют международное обозначение TTL или TEE.

Механизм транспортировки пленки служит для перемещения пленки на один кадр, точной ее установки перед объективом и обратной перемотки пленки в кассету после экспонирования. Механизм транспортировки пленки связан со счетчиком кадров, который предназначен для отсчета экспонированных или неэкспонированных кадров.

Фотовспышка предназначена для кратковременного освещения объекта съемки при фотографировании в условиях недостаточной естественной освещенности, съемке объекта против света, а также подсветки теневых участков объекта при ярком солнце.

Индикаторное устройство служит для индикации режимов съемки и контроля за работой фотоаппарата. В качестве индикаторных устройств в фотоаппаратах используются жидкокристаллические дисплеи (LCD — индикаторы), светодиоды и стрелочные индикаторы.

Надо верить в чудеса! Регина Кузнецова из Саранска получила на Новый год зеркальный фотоаппарат

В свои 37 лет Алексей и Юлия Кузнецовы — родители пятерых детей: 18-летней Кристины, 14-летней Регины, 11-летней Александры, 6-летнего Игоря и восьмимесячного Максима. Все дети в этой большой дружной семье хорошо учатся, старшая Кристина окончила художественную школу, занималась танцами, на республиканском уровне защитила проект по микробиологии, Регина учится в художественной школе, рисует комиксы, сочиняет сказки, стихи, любит спорт и увлекается фотографией, Александра танцует, занимается рисованием, шестилетний Игорь ходит в секцию по боксу.

Кузнецовы являются завсегдатаями музеев и театров, в свободное время выезжают на природу. Родители являются настоящим примером для своих детей: супруги ухаживают за пожилыми родственниками, Алексей на все руки мастер и мебель для дома делает сам. Даже готовят Юлия и Алексей вместе.

Именно Регина, вторая дочь Кузнецовых, долго мечтала о профессиональном фотоаппарате, поэтому написала письмо на благотворительную акцию «Елка желаний». Как рассказывают супруги Кузнецовы, девочка очень ждала исполнения своей мечты и каждый день спрашивала родителей об итогах акции.

— Телефон мне не нужен, а вот фотоаппарат – другое дело. Я люблю фотографировать природу, людей и делать семейные фотографии, конечно же! – говорит девочка.

И вот 30 декабря желание Регины исполнилось: цифровой зеркальный фотоаппарат ей подарил Председатель Правительства Мордовии Владимир Сушков. Сладкие подарки получили все дети, а молодая многодетная мама – букет цветов.

— Ты, по-моему, отправляла письмо на «Елку желаний? – спросил Председатель Правительства у Регины. – Желаю побыстрее разобраться во всех функциях фотоаппарата.

На вопрос кем хочет стать, Регина ответила – нейрохирургом.

— У вас хорошая дружная семья! Я тоже вырос в многодетной семье, нас – четыре брата. Пока родители на работе были, мы по дому всю работу вместе делали. Хочу пожелать, чтобы старшие всегда помогали младшим, дети всегда поддерживали друг друга, выросли умными и успешными. Здоровья и успехов всем членам вашей семьи. Желаю, чтобы все ваши желания исполнились в следующем году! Спасибо вам за ваших детей! — отметил Владимир Сушков.

Юлия Кузнецова поблагодарила Владимира Сушкова за новогодний подарок для всей семьи и отметила: «Надо верить в чудеса!»

Схема устройства и принцип работы основных частей зеркального фотоаппарата

Устройство фотоаппарата

В предыдущей статье в разделе технических основ фотодела мы рассматривали виды фотоаппаратов. Если кто не читал статью, настоятельно рекомендую ознакомиться, потому что тема сегодняшней статьи будет перекликаться с предыдущей. Для всех остальных еще раз повторю резюме.

Существует три типа фотоаппаратов: компактные, беззеркальные и зеркальные. Компактные – самые простые, а зеркальные – самые продвинутые.

Практический вывод статьи заключался в том, что для более-менее серьезного занятия фотографией следует остановить свой выбор на беззеркалках и зеркалках.

Сегодня мы поговорим об устройстве фотоаппарата. Как и в любом деле, нужно понимать принцип работы своего инструмента для уверенного управления. Не обязательно досконально знать устройство, но основные узлы и принцип действия понимать надо.

Это позволит взглянуть на фотоаппарат с другой стороны – не как на черный ящик со входным сигналом в виде света и выходом в виде готового изображения, а как на устройство, в котором вы разбираетесь и понимаете, куда дальше проходит свет и как получается итоговый результат.

Компактные камеры затрагивать не будем, а поговорим о зеркальных и беззеркальных аппаратах.

Устройство зеркального фотоаппарата

Глобально фотоаппарат состоит из двух частей: фотоаппарата (его еще называют body — тушка) и объектива. Тушка выглядит следующим образом:

Тушка — вид спереди

Тушка – вид сверху

А вот так выглядит фотоаппарат в комплекте с объективом:

Теперь посмотрим на схематическое изображение фотоаппарата. Схема будет отображать структуру фотоаппарата “в разрезе” с такого же ракурса, как на последнем изображении. На схеме цифрами обозначены основные узлы, которые мы и будем рассматривать.

  • Объектив представляет собой набор линз, которые пропускают свет и формируют изображение. Конструкция объективов, их типы и особенности не входят в данную статью. Поэтому рассмотрим их позже, а сейчас двигаемся дальше.

  • Внутри объектива находится диафрагма. Она представляет собой набор лепестков, которые накладываются друг на друга и образуют отверстие круглой формы. В зависимости от того, на какое расстояние будет сдвинут лепесток от начального положения, будет зависеть площадь кружка. Итак, мы пришли к тому, что диафрагма служит для регулирования количества пропускаемого света. Она имеет свойство открываться и закрываться. При полностью закрытой диафрагме площадь отверстия минимальна и света проходит также минимум, при полностью открытой – наоборот.
  • Часть света, которая прошла через диафрагму, через дальнейший набор линз попадает на полупрозрачное зеркало 3. Если снять объектив, то первое, что вы увидите внутри, будет зеркало. Вернитесь в начало статьи, посмотрите на первое изображение и вы увидите не что иное, как зеркало. На нем световой поток разделяется на две части.

  • Первая часть потока поступает на систему фокусировки 4. Система фокусировки представляет собой несколько фазовых датчиков, которые определяют, находится ли изображение в фокусе или нет и выдают задание на перемещение линз так, чтобы нужный объект попал в фокус.

  • Вторая часть светового потока поступает на фокусировочный экран 5, который позволяет фотографу оценить точность фокусировки и увидеть, какой будет ГРИП (глубина резко изображаемого пространства) в итоговом снимке. Над фокусировочным экраном, который представляет собой матовое стекло, расположена выпуклая линза, увеличивающая картинку.

  • После фокусировочного экрана свет поступает в пентапризму. Изображение, поступающее с объектива 1 на зеркало 3, является перевернутым. Пентапризма состоит из двух зеркал, которые переворачивают изображение, чтобы в итоге в видоискателе оно отображалось нормальным. Выступ сверху характерен для зеркалок и представляет собой не что иное, как пентапризму.

  • С пентапризмы свет поступает в видоискатель, в котором мы и видим итоговое нормальное (не перевернутое) изображение. Основными характеристиками видоискателя являются его покрытие, размер и светлость. В современных зеркалках покрытие видоискателя составляет 96-100%.

    Если оно меньше 100%, то получаемая фотография будет немного больше, чем видит фотограф. Но, во-первых, это незначительно, а, во-вторых, больше — не меньше. При высоком разрешении матриц в современных камерах лишнее можно “отрезать”.

    Размер видоискателя определяется его площадью, а светлость – качеством и светопропускаемостью стекол, из которых он изготовлен. Чем видоискатель больше и стекла светлее, тем легче фотографу будет фокусироваться и определять, попал ли нужный объект в фокус.

    В целом работать со светлыми и большими видоискателями одно удовольствие, но устанавливаются они только в топовые камеры и фотоаппараты уровня выше среднего.

  • После настройки всех параметров, кадрирования и фокусировки фотограф нажимает кнопку спуска. При этом зеркало поднимается и поток света попадает на главный элемент фотоаппарата – матрицу.

  • Как видите, поднимается зеркало и открывается затвор 1. Затвор в зеркалках механический и определяет время, в течении которого свет будет поступать на матрицу 2. Это время называется выдержкой. Также его называют временем экспонирования матрицы. Основные характеристики затвора: лаг затвора и его скорость.

    Лаг затвора определяет, как быстро откроются шторки затвора после нажатия кнопки спуска – чем меньше лаг, тем больше вероятность, что вон та проносящаяся мимо вас машина, которую вы пытаетесь снять, получится в фокусе, не смазана и скадрирована так, как вы это сделали при помощи видоискателя. У зеркалок и беззеркалок лаг затвора небольшой и измеряется в мс (миллисекундах).

    Скорость затвора определяет минимальное время, в течении которого будет открыт затвор – т. е. минимальную выдержку. На бюджетных камерах и камерах среднего уровня минимальная выдержка – 1/4000 с, на дорогих (в основном полнокадровых) – 1/8000 с.

    Когда зеркало поднято, свет не поступает ни на систему фокусировки, ни на пентапризму через фокусировочный экран, а попадает прямо на матрицу через открытый затвор. Когда вы делаете кадр зеркальным фотоаппаратом и при этом все время смотрите в видоискатель, то после нажатия на спуск вы на время увидите черное пятно, а не изображение. Это время определяется выдержкой.

    Если установить выдержку 5 с, к примеру, то после нажатия на кнопку спуска вы будете наблюдать черное пятно в течении 5 секунд. После окончания экспонирования матрицы зеркало возвращается в исходное положение и свет опять поступает в видоискатель. ЭТО ВАЖНО! Как видите, существуют два основных элемента, регулирующих поток света, попадающий на сенсор. Это диафрагма 2 (см.

    предыдущую схему), которая определяет количество пропускаемого света и затвор, который регулирует выдержку – время, за которое свет попадает на матрицу. Эти понятия лежат в основе фотографии. Их вариациями достигаются различные эффекты и важно понять их физический смысл.

  • Матрица фотоаппарата 2 представляет собой микросхему со светочувствительными элементами (фотодиодами), которые реагируют на свет. Перед матрицей стоит светофильтр, который отвечает за получение цветной картинки.

    Двумя важными характеристиками матрицы можно считать ее размер и соотношение сигнал/шум. Чем выше и то, и другое, тем лучше. Подробнее о фотоматрицах мы поговорим в отдельной статье, т.к. это очень обширная тема.

  • С матрицы изображение поступает на АЦП (аналого-цифровой преобразователь), оттуда в процессор, обрабатывается (или не обрабатывается, если ведется съемка в RAW) и сохраняется на карту памяти.

    Еще к важным деталям зеркалок можно отнести репетир диафрагмы. Дело в том, что фокусировка производится при полностью открытой диафрагме (насколько это возможно, определяется конструкцией объектива). Выставляя в настройках закрытую диафрагму, фотограф не видит изменений в видоискателе. В частности, ГРИП остается постоянной.

    Чтобы увидеть, каким будет выходной кадр, можно нажать на кнопку, диафрагма прикроется до установленного значения и вы увидите изменения до нажатия на кнопку спуска.

    Репетир диафрагмы устанавливается на большинстве зеркалок, но мало кто им пользуется: новички часто о нем не знают или не понимают назначения, а опытные фотографы примерно знают, какой будет ГРИП в тех или иных условиях и им легче сделать пробный кадр и в случае необходимости поменять настройки.

    Устройство беззеркального фотоаппарата

    Давайте сразу посмотрим на схему и будем обсуждать предметно.

    Беззеркалки не в пример проще зеркалок и по сути являются их упрощенным вариантом. В них нет зеркала и сложной системы фазовой фокусировки, а также установлен видоискатель другого типа.

  • Световой поток попадает через объектив на матрицу 1. Естественно, свет проходит через диафрагму в объективе.

    Она не обозначена на схеме, но, думаю, по аналогии с зеркалками вы догадались, где она расположена, ведь объективы зеркалок и беззеркалок по конструкции практически не отличаются (разве что размерами, байонетом и количеством линз).

    Более того, большинство объективов от зеркалок через переходники можно установить на беззеркалки. В беззеркалках нет затвора (точнее, он электронный), поэтому выдержка регулируется временем, в течении которого матрица включена (принимает фотоны).

    Что касается размера матрицы, то он соответствует формату Micro 4/3 или APS-C. Второй используется чаще и полностью соответствует матрицам, встраиваемым в зеркалки от бюджетного до продвинутого любительского сегмента. Сейчас стали появляться полнокадровые беззеркалки. Думаю, в будущем количество FF (Full Frame — полнокадровых) беззеркалок будет увеличиваться.

  • На схеме цифрой 2 обозначен процессор, на который поступает информация, полученная матрицей.

  • Под цифрой 3 изображен экран, на который выводится изображение в режиме реального времени (режим Live View). В отличии от зеркалок в беззеркалках это не сложно сделать, потому что световой поток не преграждается зеркалом, а беспрепятственно поступает на матрицу.

  • В общем все выглядит просто замечательно – убраны сложные конструктивные механические элементы (зеркало, датчики фокусировки, фокусировочный экран, пентапризма, затвор).

    Это значительно облегчило и удешевило производство, уменьшило в размере и весе аппараты, но также создало массу других проблем. Надеюсь, вы помните их из раздела о беззеркалках в статье о типах фотоаппаратов.

    Если нет, то сейчас мы их обсудим, попутно разбирая, какими техническими особенностями обусловлены эти недостатки.

    Первая главная проблема – видоискатель. Так как свет попадает прямо на матрицу и никуда не отражается, то мы не можем видеть изображение напрямую. Мы видим лишь то, что попадает на матрицу, потом непонятным образом преобразуется в процессоре и выводится на непонятно какой экран. Т.е. в системе существует множество погрешностей.

    Мало того, у каждого элемента имеются свои задержки и изображение мы видим не сразу, что неприятно при съемке динамических сцен (из-за постоянно улучшающихся характеристик процессоров, экранов видоискателей и матриц это не так критично, но все равно имеет место быть).

    Изображение выводится на электронный видоискатель, у которого высокое разрешение, но которое все равно не сравнится с разрешением глаза. Электронные видоискатели имеют свойство слепнуть при ярком свете из-за ограниченной яркости и контрастности.

    Но более чем вероятно, что в будущем эту проблему преодолеют и чистое изображение, пропущенное через ряд зеркал канет лету также, как и “правильная пленочная фотография”.

    Вторая проблема возникла из-за отсутствия фазовых датчиков автофокуса. Вместо них используется контрастный метод, который по контуру определяет, что должно быть в фокусе, а что – нет.

    При этом линзы объектива перемещаются на определенное расстояние, определяется контрастность сцены, линзы перемещаются опять и снова определяется контрастность. И так до тех пор, пока не будет достигнута максимальная контрастность и камера не сфокусируется.

    Это занимает слишком много времени и такая система менее точна, чем фазовая. Но в то же время контрастный автофокус представляет собой программную функцию и не занимает дополнительного места. Сейчас в матрицы беззеркалок уже научились встраивать фазовые датчики, получив гибридный автофокус.

    По скорости он сопоставим с системой автофокусировки у зеркалок, но пока что устанавливается только в избранных дорогих моделях. Думаю, в будущем эта проблема также будет решена.

    Третья проблема представляет собой низкую автономность из-за напичканности электроникой, которая постоянно работает.

    Если фотограф работает с камерой, то все это время свет поступает на матрицу, постоянно обрабатывается процессором и выводится на экран или электронный видоискатель с высокой скоростью обновления – фотограф ведь должен видеть происходящее в реальном времени, а не в записи.

    Кстати, последний (я про видоискатель) тоже потребляет энергию, и не мало, т.к. его разрешение высоко и яркость с контрастностью должны быть на уровне. Отмечу, что при увеличении плотности пикселей, т.е.

    при уменьшении их размера при одном и том же энергопотреблении неизбежно снижается яркость и контрастность. Поэтому на питание качественных экранов с высоким разрешением расходуется много энергии.

    В сравнении с зеркалками количество кадров, которое можно сделать от одного заряда батареи, в несколько раз меньше. Пока что эта проблема критична, потому что значительно уменьшить энергопотребление не получится, а рассчитывать на прорыв в элементах питания не приходится. По крайней мере такая проблема долгое время существует на рынке ноутбуков, планшетов и смартфонов и ее решение успехом не увенчалось.

    Четвертая проблема представляет собой как преимущество, так и недостаток. Речь идет об эргономике камеры. Вследствие избавления от “ненужных элементов” зеркалочного происхождения уменьшились размеры. Но беззеркалки пытаются позиционировать как замену зеркалкам и размеры матриц это подтверждают.

    Соответственно, используются объективы не самого маленького размера. Небольшая беззеркалка, похожая на цифрокомпакт, просто исчезает из поля зрения при использовании телевика (объектива с большим фокусным расстоянием, сильно приближающим объекты). Также многие элементы управления спрятаны в меню. В зеркалках они вынесены на корпус в виде кнопок.

    Да и просто приятнее работать с аппаратом, который нормально ложится в руку, не норовит выскользнуть и в котором можно наощупь, не задумываясь оперативно менять настройки. Но размер камеры – это палка о двух концах.

    С одной стороны большой размер обладает выше описанными преимуществами, а с другой — малая камера помещается в любой карман, ее можно чаще брать с собой и люди обращают на нее меньше внимания.

    Что касается пятой проблемы, то она связана с оптикой. Пока что существует множество байонетов (типов креплений объективов к камерам). Под них сделано на порядок меньше объективов, чем под байонеты основных систем зеркалок. Проблема решается установкой переходников, с помощью которых на беззеркалках можно использовать абсолютное большинство зеркалочных объективов. Простите за каламбур)

    Устройство компактного фотоаппарата

    Что касается компактов, то у них масса ограничений, основным из которых является малый размер матрицы. Это не позволяет получить картинку с низким шумом, высоким динамическим диапазоном, качественно размыть фон и накладывает еще массу ограничений. Далее идет система автофокусировки.

    Если в зеркалках и беззеркалках используется фазовый и контрастный виды автофокуса, которые относятся к пассивному типу фокусировки, так как ничего не излучают, то в компактах используется активный автофокус. Камерой излучается импульс инфракрасного света, который отражается от объекта и попадает обратно в камеру.

    По времени прохождения этого импульса определяется расстояние до объекта. Такая система работает очень медленно и не работает на значительных расстояниях.

    В компактах используется несменная низкокачественная оптика. Для них недоступен широкий набор аксессуаров, как для старших собратьев. Визирование происходит в режиме Live View по дисплею или через видоискатель.

    Последний представляет собой обычное стекло не очень хорошего качества, не связан с оптической системой фотоаппарата, из-за чего возникает неправильное кадрирование. Особенно сильно это проявляется при съемке близлежащих объектов.

    Продолжительность работы компактов от одного заряда невелика, корпус маленький и его эргономичность еще намного хуже, чем у беззеркалок. Количество доступных настроек ограничено и они спрятаны в глубине меню.

    Если говорить об устройстве компактов, то оно простое и представляет собой упрощенную беззеркалку. Здесь меньше и хуже матрица, другой тип автофокуса, нет нормального видоискателя, отсутствует возможность замены объективов, невысокая продолжительность работы от аккумулятора и непродуманная эргономика.

    Вывод

    Вкратце мы рассмотрели устройство фотоаппаратов различных типов. Думаю, теперь вы имеете общее представление о внутреннем строении камер.

    Эта тема очень обширна, но для понимания и управления процессами, происходящими при съемке теми или иными фотоаппаратами при различных настройках и с разной оптикой вышеизложенной информации, думаю, будет достаточно.

    В дальнейшем мы все-таки поговорим об отдельных важнейших элементах: матрице, системах автофокусировки и объективах. А пока давайте на этом остановимся.

    Принцип работы цифрового фотоаппарата

    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.

  • Створки диафрагмы контролируют количество света, которое должно проникнуть внутрь через отверстие фотоаппарата.
  • Пройдя сквозь диафрагму, линзы и войдя в отверстие, свет отталкивается от зеркала и направляется в видоискатель.
  • 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.
  • При этом зеркало подымается, и свет направляется внутрь, какую-то долю секунды свет направлен не на видоискатель, а в самое сердце фотоаппарата – матрицу фотокамеры.
  • Длительность этого действия зависит от скорости срабатывания створок. Они открываются на мгновение, когда свет должен воздействовать на сенсор света. Время экспозиции 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.

    Зеркальный фотоаппарат. Что внутри?

    Купив новую «зеркалку», человек очень хочет получать хорошие фотографии, но при этом совершенно не разбирается в них, предполагая, что «зеркалка» все сделает за него.

    В итоге, получается два варианта: либо он разочаровывается в своем хобби, потратив кучу денег, или все-таки начинает учиться.

    Для начала, давайте рассмотрим, как же работает цифровой, зеркальный фотоаппарат, и чем он отличается от обычного «цифровика».

    Устройство зеркального цифрового фотоаппарата — это фото камера, в которой объектив видоискателя и объектив для захвата изображения один и тот же, также в фотоаппарате используется цифровая матрица для записи изображения.

    В не зеркальном фотоаппарате в видоискатель попадает изображение из отдельного маленького объектива, чаще всего находящийся над основным.

    Отличие также имеется и от обычного устройства фотоаппарата (мыльницы), где отображается на экране изображение, попадающее непосредственно на матрицу.

    В обычном устройстве зеркального цифрового фотоаппарата свет проходит через объектив (цифра 1 на рисунке).

    Затем он достигает диафрагмы, которая регулирует его количество (цифра 2 на рисунке), затем свет доходит до зеркала в устройстве зеркального цифрового фотоаппарата, отражается и проходит через призму (цифра 4 на изображении), чтобы перенаправить его в видоискатель (цифра 5 на картинке). Информационный экран добавляет к изображению дополнительную информацию о кадре и экспозиции (зависит от модели фотокамеры).

    В момент, когда происходит фотографирование, зеркало устройства фотоаппарата (цифра 6 на изображении) поднимается, открывается затвор фотоаппарата (цифра 7).

    В этот момент свет попадает прямо на матрицу фотоаппарата и происходит экспонирование кадра — фотографирование. Затем закрывается затвор, обратно опускается зеркало, и фото камера готова к следующему снимку.

    Необходимо понимать, что весь этот сложный процесс внутри происходит за доли секунды. Это и есть устройство зеркального цифрового фотоаппарата.

    Мы привели упрощенную схему работы зеркального фотоаппарата. Существуют еще двухобъективные «зеркалки», но они менее распространены. Принцип их работы заключается в том, что изображение для оценки кадра передается через один объектив, а сам процесс съемки происходит через другой, как например на зеркальном фотоаппарате Mamiya C220.

    Более наглядно, как работает зеркальный фотоаппарат показано в  видеоролике от канала Discovery.

    Устройство фотоаппарата. Пленочные и цифровые фотокамеры

    Современные цифровые камеры во многом напоминают старые пленочные фотоаппараты. И в этом нет ничего удивительного, ведь цифровая фотография, по сути, выросла из пленочной, позаимствовав различные узлы и компоненты.

    Особенное сходство прослеживается между зеркальным цифровым фотоаппаратом и пленочной камерой: ведь и там и там применяется объектив, с помощью которого аппарат фокусируется на снимаемом объекте.

    Схожий процесс: фотограф просто нажимает на кнопку затвора и, в конечном счете, получается фотоизображение.

    Тем не менее, несмотря на схожесть процесса съемки, устройство цифрового фотоаппарата является гораздо более сложным по сравнению с пленочным.

    И эта сложность конструкции обеспечивает «цифровикам» существенные преимущества — мгновенный результат съемки, удобство, широкие функциональные возможности по управлению фотосъемкой и обработке изображений.

    Для того, чтобы разобраться в устройстве цифрового фотоаппарата, нужно, прежде всего, ответить на следующие вопросы: Как создается фотоизображение? Какие узлы цифровой фотоаппарат позаимствовал у пленочного?  И что нового появилось в фотокамере с развитием цифровых технологий?

    Принцип работы пленочного и цифрового фотоаппарата

    Принцип работы обычной пленочной камеры состоит в следующем. Свет, отражаясь от снимаемого объекта или сцены, проходит через диафрагму объектива и фокусируется особым образом на гибкой, полимерной пленке.

    Фотопленка покрыта светочувствительным эмульсионным слоем на основе галоидного серебра. Мельчайшие гранулы химических веществ на пленке под действием света изменяют свою прозрачность и цвет.

    В результате, фотопленка благодаря химическим реакциям «запоминает» изображение.

    Устройство зеркального цифрового фотоаппарата

    Как известно, для формирования любого существующего в природе оттенка достаточно использовать комбинацию трех основных цветов — красного, зеленого и синего.

    Все остальные цвета и оттенки получаются путем их смешивания и изменения насыщенности.

    Каждая микрогранула на поверхности фотопленки отвечает, соответственно, за свой цвет в изображении и изменяет свои свойства именно в той степени, в которой на нее попали лучи света.

    Поскольку свет различается по цветовой температуре и интенсивности, то в результате химической реакции на фотопленке получается практически полное дублирование снимаемой сцены. В зависимости от характеристик оптики, освещенности, времени выдержки/экспозиции сцены на пленке и времени раскрытия диафрагмы, а также других факторов формируется тот или иной стиль фотографии.

    Что же касается цифрового фотоаппарата, то тут также используется система оптики. Лучи света проходят через линзу объектива, преломляясь особым образом. Далее они достигают диафрагмы, то есть отверстия с изменяемым размером, посредством которого регулируется количество света.

    Далее при фотографировании лучи света попадают уже не на эмульсионный слой фотопленки, а на светочувствительные ячейки полупроводникового сенсора или матрицы.

    Чувствительный сенсор реагирует на фотоны света, захватывает фотоизображение и передает его на аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

    Последний анализирует простые, аналоговые электрические импульсы, и преобразует их с помощью специальных алгоритмов в цифровой вид. Это перекодированное изображение в цифровом виде сохраняется на встроенном или внешнем электронном носителе. Готовое изображение уже можно посмотреть на ЖК-экране цифровой камеры, либо вывести его на монитор компьютера.

    В течение всего этого многоступенчатого процесса получения фотоизображения электроника камеры непрерывно опрашивает систему на предмет немедленной реакции на действия фотографа.

    Сам фотограф через многочисленные кнопки, регуляторы и настройки может влиять на качество и стиль получаемого цифрового снимка.

    И весь этот сложный процесс внутри цифровой камеры происходит за считанные доли секунды.

    Основные элементы цифрового фотоаппарата

    Даже визуально корпус цифровой камеры схож с пленочным аппаратом, за исключением того, что в «цифровике» не предусмотрено катушки фотопленки и фильмового канала.

    На катушку в пленочных фотоаппаратах закреплялась пленка. И по окончании кадров на пленке фотографу приходилось перематывать кадры в обратном направлении вручную.

    В фильмовом канале фотопленка перематывалась до нужного для съемки кадра.

    В цифровых фотоаппаратах все это кануло в лету, причем за счет избавления от фильмового канала и места для катушки с пленкой удалось сделать корпус камеры существенно тоньше. Впрочем, некоторые узды пленочных фотоаппаратов плавно перешли в цифровую фототехнику. Чтобы убедиться в этом, рассмотрим основные элементы современной цифровой камеры:

    — Объектив

    Оптическая схема объектива Samyang

    И в пленочной, и в цифровой фотокамере световые лучи проходят через объектив для получения изображения. Объектив представляет собой оптическое устройство, состоящее из набора линз и служащее для проецирования изображения на плоскости.

    В зеркальных цифровых фотоаппаратах объективы практически ничем не отличаются от тех, что использовались в пленочных камерах. Более того, многие современные «зеркалки» обладают совместимостью с объективами, разработанными для пленочных моделей.

    К примеру, старые объективы с байонетом F могут применяться со всеми цифровыми зеркальными фотоаппаратами Nikon.

    — Диафрагма и затвор

    Диафрагма – это круглое отверстие, посредством которого можно регулировать величину светового потока, попадающего на светочувствительную матрицу или фотопленку.

    Это изменяемое отверстие, обычно размещающееся внутри объектива, образуется несколькими серповидными лепестками, которые при съемке сходятся или расходятся.

    Естественно, что диафрагма имеется как в пленочных, так и в цифровых аппаратах.

    Механизм шестилепестковой диафрагмы

    Тоже самое можно сказать и о затворе, который устанавливается между матрицей (фотопленкой) и объективом.

    Правда, в пленочных камерах используется механический затвор, представляющий собой своеобразные шторки, которые ограничивают воздействие света на пленку.

    Современные же цифровые аппараты оснащены электронным эквивалентом затвора, способным включать/выключать сенсор для приема приходящего светового потока. Электронный затвор фотоаппарата обеспечивает точную регуляцию времени приема света матрицей фотоаппарата.

    В некоторых цифровых камерах, впрочем, имеется и традиционный механический затвор, который служит для предотвращения попадания на матрицу световых лучей после окончания времени выдержки. Тем самым, предотвращается смазывание картинки или появления эффекта ореола.

    Стоит отметить, что поскольку цифровому фотоаппарату может потребоваться некоторое время, чтобы обработать изображение и сохранить его, то возникает задержка по времени между тем моментом, когда фотограф нажал на кнопку спуска, и моментом, когда камера зафиксировала изображение.

    Эта задержка по времени называется задержкой срабатывания затвора.

    — Видоискатель

    Как в пленочном, так и в цифровом фотоаппарате имеется устройство для визирования, то есть устройство для предварительной оценки кадра.

    Оптический видоискатель, состоящий из зеркал и пентапризмы, показывает фотографу изображение именно в том виде, в котором оно существует в натуре. Однако многие современные цифровые камеры оборудованы электронным видоискателем.

    Он снимает изображение со светочувствительной матрицы и показывает фотографу таким, каким камера его видит с учетом предустановленных настроек и используемых эффектов.

    В недорогих компактных цифровых фотоаппаратах видоискатель как таковой может просто отсутствовать. Его функции выполняет встроенный ЖК-экран с функцией LiveView.

    ЖК-экраны сегодня встраиваются и в зеркальные цифровые аппараты, поскольку благодаря такому экрану фотограф имеет возможность сразу же просмотреть результаты съемки.

    Таким образом, если снимок не удался, его можно тут же удалить и отснять новый кадр уже с другими настройками или в другом ракурсе.

    Дисплей фотоаппарата

    — Матрица и аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

    После того, как мы рассмотрели принцип работы пленочного и цифрового фотоаппарата, стало понятно, в чем собственно состоит основная разница между ними. В цифровой камере вместо фотопленки появилась светочувствительная матрица или сенсор. Матрица представляет собой полупроводниковую пластину, на которой размещается огромное множество фотоэлементов.

    Матрица цифрового фотоаппарата

    Размеры матрицы не превышают размеров кадра фотопленки.

    Каждый из чувствительных элементов матрицы  при попадании на него светового потока создает минимальный элемент изображения – пиксел, то есть одноцветный квадрат или прямоугольник.

    Элементы сенсора реагируют на свет и создают электрический заряд. Таким образом, матрица цифрового фотоаппарата фиксирует световые потоки.

    Матрица цифровой камеры характеризуется такими параметрами, как физические размеры, разрешение и чувствительность, то есть способность матрицы точно уловить поток попадающего на нее света. Все эти параметры оказывают свое влияние на качество фотоизображения.

    Полученная информация от сенсора в виде электрических импульсов далее поступает на обработку в аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Функция последнего состоит в том, чтобы превратить эти аналоговые импульсы в цифровой поток данных, то есть перевести изображение в цифровой вид.

    — Микропроцессор

    Микропроцессор присутствовал и в некоторых последних моделях пленочных камер, однако в цифровом фотоаппарате он стал одним из ключевых элементов.

    Микропроцессор отвечает в «цифровике» за работу затвора, видоискателя, матрицы, автофокуса, системы стабилизации изображения, оптики, а также за запись отснятого фото- и видеоматериала на носитель, выбор настроек и программных режимов съемки.

    Это своеобразный мозговой центр камеры, управляющий всей электроникой и отдельными узлами.

    Электроники фотоаппарата (процессор, АЦП)

    От производительности микропроцессора во многом зависит то, насколько быстро цифровая камера сможет осуществлять непрерывную съемку.

    В этой связи в некоторых продвинутых моделях цифровых камер используется сразу два микропроцессора, которые могут производить отдельные операции параллельно.

    Тем самым, обеспечивается максимальная скорость серийной съемки.

    — Носитель информации

    Если аналоговый (пленочный) фотоаппарат сразу же фиксирует изображение на пленке, то в цифровом, электроника записывает изображение в цифровом формате на внешний или внутренний носитель информации.

    Для этой цели в большинстве случаев используются карты памяти (SD, CompactFlash и др.).

    Но в некоторых камерах имеется и встроенная память небольшого объема, которой хватает для размещения нескольких отснятых кадров.

    Карты памяти

    Также цифровые камеры обязательно оснащаются соответствующими разъемами для возможности их подключения к персональному или планшетному компьютеру, телевизору и другим устройствам. Благодаря этому фотограф получает возможность всего через несколько минут после съемки поместить готовое изображение в Интернете, передать по электронной почте или распечатать.

    — Батарея

    Во многих пленочных фотоаппаратах используется аккумуляторная батарея для приведения в действие электроники, которая, в частности, управляет фокусировкой и автоматической экспозицией сцены. Но эта работа не требует значительного энергопотребления, поэтому на одном заряде батареи пленочная камера способна проработать несколько недель.

    Другое дело цифровая фототехника. Здесь жизнь аккумуляторной батареи камеры измеряется часами. А потому для поддержания работы камеры в условиях отсутствия источника электричества фотографу порой приходится запасаться дополнительными батареями.

    Несмотря на то, что цифровая фототехника заимствовала многие узлы и компоненты из пленочной фотографии, она обладает рядом существенных преимуществ. Прежде всего, это возможность оперативно контролировать результаты съемки и вносить необходимые коррективы.

    Цифровой фотоаппарат в силу особенностей своего устройства предоставляет любому фотографу больше гибкости в процессе съемки за счет широких возможностей управления качеством изображений. Цифровые технологии обеспечивают мгновенный доступ к любому кадру и высокоскоростную фотосъемку.

    Сочетание гибкости, широких функциональных возможностей и оперативности ведения съемки гарантируют обладателю цифровой камеры получение фотографий превосходного качества практически в любых условиях.

    Возможности цифровой фототехники сегодня далеко не исчерпаны. По мере развития устройство цифровых камер будет все более усложняться, в них будут реализованы новые технологии, увеличивающие функциональность аппаратов и обеспечивающие еще более высокое качество изображений.

    Фотография с нуля • Урок №1. Устройство цифровой фотокамеры

    В этом уроке вы узнаете: Принцип действия фотоаппарата. Из каких основных элементов состоит фотокамера. 

    Весь этот процесс, в течение которого огромное количество информации обрабатывается и записывается на носитель, происходит довольно быстро.

    Ниже представлены рисунки, дающие представление об основных элементах, из которых состоит компактная (беззеркальная) и зеркальная фотокамера.

    Компактная фотокамера

    Зеркальная фотокамера

    Рассмотрим подробнее эти основные элементы, из которых состоит цифровая фотокамера и которые позволяют свету, отраженному от объекта съемки, стать фотографией.

    Объектив

    Объектив фотокамеры представляет собой весьма сложную конструкцию. Как правило, он состоит из целого ряда стеклянных линз, преломляющих и фокусирующих свет, поступающий в объектив. Благодаря этому увеличивается изображение снимаемой сцены и осуществляется фокусировка на конкретной точке. Подробнее об объективах вы узнаете из последующих уроков.

    Видоискатель и экран ЖКИ

    Видоискатель позволяет видеть изображение в момент его съемки и некоторые из параметров съемки, и представляет собой небольшое окно, в которое наблюдается снимаемая сцена. С его помощью уточняется композиция непосредственно перед съемкой.  

    Экран ЖКИ обеспечивает предварительный просмотр снимков перед их получением, а также последующий просмотр и анализ только что сделанных снимков относительно правильности установленной экспозиции и композиции либо для показа их окружающим. Кроме того, на экране ЖКИ могут быть просмотрены любые сделанные ранее снимки. 

    В цифровых фотокамерах экран ЖКИ также может выполнять функцию видоискателя.

    Вместо того, чтобы подносить фотокамеру к глазу для составления композиции снимаемой сцены, подготовить ее к съемке можно в любом положении, наблюдая на экране ЖКИ изображение еще до того, как оно будет зафиксировано.

    Один из недостатков экранов ЖКИ заключается в высоком потреблении энергии от батареи питания фотокамеры. Кроме того, просматривать изображения на экране ЖКИ в солнечный день на улице практически невозможно. 

    Несмотря на все перечисленные выше преимущества экрана ЖКИ, в цифровой фотокамере иногда полезным оказывается и видоискатель. В частности, когда заряд батареи питания на исходе и поэтому нецелесообразно расходовать драгоценную энергию на питание экрана ЖКИ.

    Как бы там ни было, но видоискатель по-прежнему служит удобной альтернативой экрану ЖКИ при составлении композиции фотографии.

     
    Что же касается зеркальных цифровых фотокамер, то видоискатель и экран ЖКИ показывают одно и то же изображение, поскольку в этом случае для проецирования изображения из объектива в видоискатель используются зеркала.

    В компактных цифровых фотокамерах видоискатель служит в качестве простого окна, в которое видно снимаемую сцену, а не изображение, проецируемое через объектив для предварительного просмотра. Но поскольку видоискатель находится не в том месте, где и объектив, наблюдаемая в него перспектива оказывается несколько иной.

    Затвор

    Затвор представляет собой сложный механизм, точно управляющий продолжительностью прохождения света через объектив к пленке или цифровому чувствительному элементу, расположенному на задней стенке корпуса фотокамеры.

    В цифровой фотокамере затвор в традиционном смысле может и не понадобиться, что зависит от типа используемого датчика изображения.

    Так как датчик изображения цифровой фотокамеры является электронным прибором, а не светочувствительным химическим веществом, он может включаться или выключаться электронным путем.

    Следовательно, необходимость в наличии механического затвора, управляющего поступлением света в фотокамеру, отпадает. Тем не менее для некоторых типов фотокамер затвор все же требуется, хотя во многих моделях цифровых фотокамер механический затвор не применяется. 

    Независимо от наличия или отсутствия механического затвора в цифровой фотокамере по-прежнему необходим механизм для управления экспонированием изображения, а также кнопка спуска затвора.

    При нажатии кнопки спуска затвора активизируется целый ряд действий, приводящих в итоге к получению окончательного изображения.

    Прежде всего необходимо зарядить датчик изображения, чтобы подготовить его к восприятию света из объектива.

    Кнопки для настройки фотокамеры

    На корпусе камеры имеется множество кнопок, рычажков, дисков, назначение которых лучше всего описано в инструкции к вашей фотокамере. Большинство из них служат для подготовки фотокамеры к съемке, ее настройки и непосредственно съемки. 

    К ним относятся: установка режима автоматической фокусировки, выбор подходящего баланса белого для обеспечения правильной передачи цветов снимаемой сцены в зависимости от вида используемого освещения, выбор режима экспозиции и т.д. Подробнее об этих и других параметрах вы узнаете из последующих уроков.

    Датчик изображения

    Датчик изображения состоит из миллионов отдельных светочувствительных пикселей. В этих пикселях, по сути, выполняется преобразование света в электрическое напряжение. 

    Несмотря на то что цифровые фотокамеры позволяют делать многоцветные снимки, их датчики изображения не воспринимают цвет. Они способны реагировать только на относительную яркость сцены.

    Для ограничения спектра света, на который реагирует каждый пиксель датчика изображения, применяются специальные цветные светофильтры.

    Таким образом, в каждом пикселе может быть зарегистрирован только один из трех основных цветов (красный, зеленый или синий), которые необходимы для определения окончательного цвета пикселя. А для определения значений двух остальных основных цветов каждого пикселя применяется интерполяция цвета.

    Подробнее о датчиках изображения вы узнаете из нашего следующего урока. 

    Встроенная вспышка

    Встроенная вспышка есть в большинстве моделей цифровых фотокамер. Безусловно, это очень удобно, поскольку света в окружающих условиях зачастую не хватает.

    С другой стороны, вспышки, встроенные во многие фотокамеры, далеко не всегда оказываются практичными. Отчасти это связано с отсутствием контроля встроенной вспышки.

    Ведь в большинстве моделей цифровых фотокамер нельзя регулировать мощность встроенной вспышки, и поэтому при оценке уровня освещения приходится полностью полагаться на фотокамеру.

    Невозможность регулировать мощность и положение встроенной вспышки превращается в серьезное препятствие при съемке объектов, расположенных близко к фотокамере. В этом случае вспышка слишком сильно освещает сцену, а изображение получается чрезмерно контрастным. Из-за того, что встроенная вспышка находится очень близко к объективу, на снимках зачастую возникает эффект «красных глаз». 

    Для установки на фотокамеру внешней вспышки и другого необходимого оборудования (видоискателя при его отсутствии в камере, микрофона и т.д.) служит разъем “горячий башмак”.

    Носители цифровой информации

    В цифровой фотокамере каждое зафиксированное изображение записывается на карту-носитель цифровой информации. В какой-то степени эта карта заменяет пленку (и поэтому иногда называется цифровой пленкой), однако у нее есть свои особенности. 

    Носители цифровой информации бывают самых разных форм и размеров: от формата книги до величины пластинки жевательной резинки и даже меньше. А в некоторых даже имеется возможность использования нескольких типов носителей, что дает дополнительные удобства.

    Питание цифрового фотоаппарата

    В качестве источника питания в цифровых фотоаппаратах наиболее часто применяются перезаряжаемые элементы – аккумуляторы. По размерам корпуса элементы подразделяются на несколько типов.

    В цифровой съемочной технике применяются элементы формата ААА и АА  (говоря проще “самые тонкие” и “тонкие батарейки”) или имеется фирменный, не совместимый с камерами других производителей, конструктив.

    Размещаются элементы питания в специальном отсеке камеры, где иногда некоторые ищут кнопку “шедевр” :))). 

    В зеркальных и некоторых беззеркальных фотокамерах со сменной оптикой применяются батарейные блоки, где размещены несколько аккумуляторов, что значительно увеличивает время автономной работы фотоаппарата.

    Итоги занятия:

    Итак, мы рассмотрели основные элементы конструкции цифровой фотокамеры. Очень важным предметом, который часто забывают изучить, а иногда просто теряют, является руководство по фотокамере.

    Анализируя поисковые запросы, которые приводят посетителей на наш сайт, констатирую, что вопросов “как включить” какую либо функцию камеры очень много.

    Для того чтобы максимально использовать возможности вашей фотокамеры, необходимо внимательно прочитать прилагаемое к ней руководство, что пользователи довольно часто ленятся делать, полагаясь на свои способности разбираться в новой аппаратуре по ходу дела. Как показывает практика – не разберетесь или станете разбираться в самый неподходящий момент.

    На вопросы по теме первого урока, по изложенному материалу и по практическому заданию вы можете задать на форуме сайта.

    И в завершении – небольшой видеоролик “Как работает зеркальный цифровой фотоаппарат”.

    В следующем уроке №2: Типы фотокамер. Основные характеристики современных фотоаппаратов. Узнаем подробнее о сенсорах. Поговорим о мегапикселях. Расскажем, как выбрать фотокамеру. 

    Устройство и принцип работы фотоаппарата

    Категория: Разные непродовольственные товары

    За время своего существования фотография проникла буквально во все области человеческой деятельности.

    Для одних людей — это профессия, для других — просто развлечение, для третьих — верный помощник в работе. Фотография оказала огромное влияние на развитие современной культуры, науки и техники.

    В настоящее время фотография – одна из бурно развивающихся современных информационных технологий.

    К фототоварам относят фотоаппараты, светочувствительные материалы, фотопринадлежности.

    Современный фотоаппарат представляет собой электронный оптико-механический прибор для создания оптического (светового) изображения объекта на поверхности светочувствительного материала (фотопленки или электронно-оптического преобразователя).

    Основными конструктивными узлами фотоаппарата являются корпус, объектив, диафрагма, затвор, видоискатель, фокусировочное и экспонометрическое устройство, электронная лампа-вспышка, индикаторное устройство, счетчик кадров.

    Для регистрации и хранения светового изображения в пленочных фотоаппаратах используется фотопленка.

    В цифровых фотоаппаратах для регистрации изображения используется электронно-оптический преобразователь (матрица, состоящая из большого количества светочувствительных элементов-пикселей), а для хранения информации об изображении — флэш-память (энергонезависимое устройство хранения оцифрованных изображений).

    Пиксель является наименьшим элементом цифрового изображения. Миллион пикселей называют мегапикселем. Пиксели реагируют на свет и создают электрический заряд, величина которого пропорциональна количеству попавшего света.

    Для формирования сигналов о цветном изображении, микроскопические элементы (пиксели) светочувствительной матрицы покрыты микросветофильтрами красного, зеленого и синего цветов и объединены в группы, что позволяет получить электронную копию цветного изображения.

    Электрические сигналы считываются с пикселей, преобразуются в аналого-цифровом преобразователе в двоичные цифровые данные и записываются во флэш-память.

    Электронно-оптический преобразователь (ЭОП) характеризуется разрешающей способностью (в мегапикселях) и размером по диагонали (в дюймах). Разрешающая способность определяется произведением количества пикселей по горизонтали и вертикали.

    Например, обозначение 2048 х 1536 пикселей соответствует разрешению в 3,2 мегапикселя. Наиболее распространены матрицы с диагональю 1/2; 1/3; 1/4 дюйма.

    Корпус является несущей частью фотоаппарата, в которой монтируются все узлы и механизмы фотоаппарата и размещается светочувствительный материал.

    На передней панели корпуса находится объектив. Объектив может крепиться к корпусу жестко или быть съемным. В последнем случае крепление объектива может быть резьбовым или байонетным.

    За объективом пленочного фотоаппарата, со стороны задней панели корпуса, имеется кадровая рамка, просвет в которой называется кадровым окном.

    Кадровое окно определяет размеры поля изображения (формат кадра) на светочувствительном материале.

    Объектив представляет собой систему оптических линз, заключенных в общую оправу и предназначенную для формирования светового изображения объекта съемки и проецирования его на поверхность светочувствительного материала.

    От свойств объектива, а также светочувствительного материала, в значительной степени зависит качество получаемого изображения. В оправу объектива вводятся диафрагма, механизмы фокусировки и изменения фокусного расстояния.

    Диафрагма (рис.) предназначена для изменения величины светового отверстия объектива.

    Рис. Устройство и принцип действия диафрагмы

    С помощью диафрагмы регулируют освещенность светочувствительного материала и изменяют глубину резкости изображаемого пространства. Отверстие диафрагмы образуется несколькими серповидными лепестками (ламелями), расположенными симметрично вокруг оптической оси объектива.

    В фотоаппаратах может применяться ручное и автоматическое управление диафрагмой.

    Ручное управление диафрагмой осуществляется кольцом, расположенным на внешней поверхности оправы объектива, на котором нанесена шкала диафрагменных чисел.

    Ряд значений диафрагм нормирован числами: 1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22.

    Переход от одного значения диафрагменного числа к соседнему изменяет количество проходящего через объектив света вдвое — пропорционально изменению площади светового отверстия.

    Автоматическое управление диафрагмой осуществляется экспонометрическим устройством фотоаппарата в зависимости от условий съемки (яркости снимаемого объекта, светочувствительности фотопленки) и выдержки.

    Фокусировочное устройство объектива предназначено для совмещения создаваемого объективом оптического изображения с плоскостью светочувствительного материала при различных расстояниях до объекта съемки.

    Фокусировка объектива (наводка на резкость) осуществляется путем перемещения объектива или какой-либо его части вдоль его оптической оси.

    В современных фотоаппаратах фокусировка объектива возможна в пределах от фотографической бесконечности до некоторого минимального расстояния, называемого ближним пределом фокусировки.

    Ближний предел фокусировки зависит от величины максимального выдвижения объектива.

    В фотоаппаратах может использоваться ручная и автоматизированная система фокусировки. В некоторых простейших компактных фотоаппаратах объективы не имеют механизма фокусировки. Такие объективы, получившие название фикс-фокус, имеют большую глубину резкости и сфокусированы на некоторое постоянное расстояние.

    Механизм изменения фокусного расстояния объектива позволяет изменять угол поля зрения объектива и масштаб изображения на светочувствительном материале посредством изменения фокусного расстояния объектива. Механизмом изменения фокусного расстояния оснащаются объективы дорогих фотоаппаратов среднего и высокого класса.

    Затвор представляет собой механизм фотоаппарата, автоматически обеспечивающий пропускание световых лучей к светочувствительному материалу в течение заданного промежутка времени (выдержки) при нажатии на кнопку затвора.

    Ряд числовых значений выдержек, автоматически устанавливаемых затвором, нормирован следующими числами (в секундах): 1/4000; 1/2000; 1/1000; 1/500; 1/250; 1/125; 1/60; 1/30; 1/15; 1/8; 1/4; 1/2; 1; 2; 3; 4. Различают модели фотоаппаратов с постоянной, ручной и автоматической установкой выдержки.

    По принципу действия затворы, применяемые в современных фотоаппаратах, подразделяются на электронно-механические, электронные и электронно-оптические.

    Электронно-механический затвор состоит из световых заслонок, перекрывающих световой поток, электронного реле времени, отрабатывающего установленное время экспонирования, и электромагнитного привода, обеспечивающего перемещение световых заслонок.

    К электронно-механическим затворам относят центральные и щелевые затворы.

    В центральных затворах световые заслонки в виде тонких металлических лепестков открывают световое отверстие объектива от центра (от оптической оси) к краям, а закрывают в обратном направлении, подобно диафрагме (рис.)

    Рис. Схема устройства и действия центрального затвора

    Центральные затворы располагаются, как правило, между линзами объектива или непосредственно за объективом и применяются в компактных пленочных и цифровых фотоаппаратах, имеющих жестко встроенный несъемный объектив.

    Особую группу центральных затворов представляют затворы-диафрагмы, у которых функции затвора и диафрагмы объединены в одном механизме с регулированием величины и длительности открытия светового отверстия. Они способны отрабатывать выдержки до 1/500 с.

    Щелевые затворы (рис.) пропускают световой поток к светочувствительному материалу через щель, образованную двумя световыми заслонками в виде тканевых шторок или металлических ламелей.

    При срабатывании затвора, шторки (или две группы ламелей) перемещаются одна за другой, с определенным интервалом времени, вдоль или поперек кадрового окна.

    Одна из световых заслонок открывает кадровое окно, а другая – закрывает его.

    Выдержка зависит от ширины щели. Щелевые затворы способны отрабатывать более короткие выдержки (в 1/1000 с и короче) и применяются в фотоаппаратах, имеющих съемный объектив.

    Рис. Схема устройства щелевого затвора

    Электронный затвор применяется в цифровых фотоаппаратах. Он представляет собой электронный переключатель, который включает (или выключает) ЭОП в определенный момент времени с одновременным считыванием зафиксированной электронной информации. Электронный затвор способен отработать выдержку в 1/4000 и даже 1/8000 с. Электронный затвор срабатывает бесшумно и без вибраций.

    В некоторых цифровых фотоаппаратах наряду с электронным применяется электронно-механический или электронно-оптический затвор.

    Электронно-оптический (жидкокристаллический) затвор представляет собой жидкий кристалл, расположенный между двумя параллельными стеклянными поляризованными пластинами, через который свет проходит на электронно-оптический преобразователь (ЭОП).

    При подаче напряжения через тонкое прозрачное электропроводное напыление к внутренней поверхности стеклянных пластин возникает электрическое поле, изменяющее на 90° плоскость поляризации жидкого кристалла и соответственно обеспечивающее его максимальную непрозрачность.

    Таким образом, путем подачи напряжения жидкокристаллический затвор закрывается, а при отсутствии напряжения (выключении) — открывается. Электронно-оптический затвор отличается простотой и надежностью, так как отсутствуют механические компоненты.

    Видоискатель служит для визуальной компоновки кадра. Для правильного определения границ кадра необходимо, чтобы угловое поле зрения видоискателя соответствовало угловому полю зрения съемочного объектива, а оптическая ось видоискателя совпадала с оптической осью съемочного объектива.

    При несовпадении оптической оси видоискателя с оптической осью съемочного объектива границы изображения, наблюдаемого в видоискателе, не совпадают с границами кадра на светочувствительном материале (явление параллакса). При фотографировании удаленных объектов параллакс незаметен, но возрастает по мере уменьшения дистанции съемки.

    Современные фотоаппараты могут иметь телескопический, зеркальный (перископический) видоискатель или жидкокристаллическую панель.

    Компактные фотоаппараты оснащаются телескопическим видоискателем, который располагается в корпусе фотоаппарата рядом с объективом.

    Идентификационным признаком фотоаппаратов с телескопическим видоискателем является наличие на передней панели корпуса фотоаппарата окна видоискателя.

    В зеркальных видоискателях (рис.) съемочный объектив является одновременно и объективом видоискателя. Такая схема видоискателя обеспечивает беспараллаксное визирование. Оптическое изображение объекта съемки, видимое в окуляре видоискателя и получаемое на светочувствительном материале, идентичны друг другу.

    Рис. Схема устройства фотоаппарата с зеркальным видоискателем: а – с убирающимся зеркалом; б — с призмой-делителем

    Фотоаппараты, имеющие зеркальный видоискатель, получили название зеркальных (SLR — Single Lens Reflex). Идентификационным признаком однообъективного зеркального фотоаппарата (видоискателя) является отсутствие на передней панели корпуса фотоаппарата окна видоискателя и призматическая форма верхней панели корпуса.

    Экспонометрическое устройство в современных фотоаппаратах обеспечивает автоматическое или полуавтоматическое определение и установку экспозиционных параметров — выдержки и диафрагменного числа в зависимости от светочувствительности фотопленки и освещенности (яркости) объекта съемки.

    Экспонометрическое устройство состоит из светоприемника, электронной системы управления, индикатора, а также исполнительных органов, управляющих работой затвора, диафрагмы объектива и согласующих работу затвора и лампы-вспышки.

    В качестве светоприемника в большинстве современных фотоаппаратов используют кремниевые фото-диоды. В компактных фотоаппаратах, светоприемник экспонометрического устройства располагается на передней панели корпуса, рядом с объективом.

    В зеркальных фотоаппаратах высокого класса светоприемник размещают внутри корпуса фотоаппарата, за объективом, что позволяет автоматически учитывать реальное светопропускание объектива (реальную освещенность светочувствительного материала). Фотоаппараты с замером освещенности внутри корпуса за съемочным объективом имеют международное обозначение TTL или TEE.

    Механизм транспортировки пленки служит для перемещения пленки на один кадр, точной ее установки перед объективом и обратной перемотки пленки в кассету после экспонирования. Механизм транспортировки пленки связан со счетчиком кадров, который предназначен для отсчета экспонированных или неэкспонированных кадров.

    Фотовспышка предназначена для кратковременного освещения объекта съемки при фотографировании в условиях недостаточной естественной освещенности, съемке объекта против света, а также подсветки теневых участков объекта при ярком солнце.

    Индикаторное устройство служит для индикации режимов съемки и контроля за работой фотоаппарата. В качестве индикаторных устройств в фотоаппаратах используются жидкокристаллические дисплеи (LCD — индикаторы), светодиоды и стрелочные индикаторы.

    Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

    Солнцем цифры не испортишь или О цифровых источниках получения изображений

    1 — 2012


    Юрий Самарин, докт. техн. наук, профессор МГУП им. Ивана Федорова

    Цифровые фотоаппараты (камеры) теперь повсеместно используются в журналистике, издательском деле и полиграфии. Цифровой фотоаппарат по конструкции схож с обычным фотоаппаратом, но вместо фотопленки, на которой фиксируется изображение, у него имеются специальные датчики (фотоматрицы): матричные приборы с зарядовой связью — ПЗС (Charge Coupled Device, CCD) или комплементарные металлооксидные полупроводниковые приборы КМОП (Complementary Metal­Oxide Semiconductor, CMOS). Эти датчики преобразуют проецируемое на них объективом изображение в цифровую форму.

    Известно несколько вариантов конструкции цифровых фотоаппаратов: камеры с задней разверткой, трехкадровые камеры и однокадровые камеры с одной или тремя фотоматрицами. В настоящее время в основном применяются однокадровые фотокамеры.

    Рис. 1. Принцип действия камеры с задней разверткой

    Рис. 2. Принцип действия трехкадровой камеры

    Камера с задней разверткой производит сканирование в плоскости изображения. Принцип работы такой камеры (рис. 1) напоминает технологию сканирования, реализованную в сканерах с построчным считыванием информации. Сканирующая головка, содержащая линейку светочувствительных ПЗС, перемещается с небольшим шагом вдоль задней фокальной плоскости камеры поперек изображения, регистрируя за каждый шаг одну строку пикселов. Камеры, в которых применяется такой принцип, позволяют получать изображения с высоким разрешением, но время экспозиции может достигать нескольких минут, что делает технику задней развертки непригодной для съемки движущихся объектов или при работе со вспышкой. Во время сканирования затвор камеры остается открытым, поэтому необходимо применять постоянное освещение, так как ни вспышка, ни стробоскоп в данном случае не годятся.

    Трехкадровая камера предназначена для регистрации цветных изображений неподвижных объектов (рис. 2). В качестве светочувствительного датчика используется двумерная матрица ПЗС. Плоские двумерные матрицы имеют гораздо меньшее разрешение, чем линейные. Каждый элемент матрицы формирует одну точку изображения. Экспозиция производится с такой скоростью, что можно пользоваться освещением от обычной вспышки.

    Для регистрации цветного изображения нужно сделать три отдельных снимка через три светофильтра (красный, зеленый и синий). Между экспонированиями диск со светофильтрами поворачивается таким образом, чтобы в момент съемки перед матрицей находился красный, зеленый или синий фильтр.

    Технология, реализованная в однокадровых камерах с одной матрицей, обеспечивает высокую скорость оцифровывания изображения, но характеризуется более низким разрешением и худшей цветопередачей, чем «многоснимочная» технология. Такие камеры называются также камерами с вычислением цветов.

    Как и в трехкадровой, в однокадровой камере с одной матрицей (рис. 3) применяется плоская матрица, но данные о цвете регистрируются не через отдельные фильтры, а через нанесенный на поверхность ПЗС­матрицы пленочный фильтр, состоящий из красных, зеленых и синих элементов. Данные о каждой точке изображения регистрируются только в одном из трех цветов (например, в красном). Для добавления к нему надлежащих долей зеленого и синего программа обработки интерполирует данные о цветах соседних точек. Поскольку требуется всего одна экспозиция, однокадровые камеры обеспечивают съемку движущихся объектов.

    Рис. 3. Принцип действия однокадровой камеры с одной матрицей

    Рис. 4. Принцип действия однокадровой камеры с тремя матрицами

    Принцип действия однокадровой камеры с тремя матрицами (камеры для однокадровой цветной съемки), в состав которой входят три матрицы, заключается в расщеплении приходящего света на красную, зеленую и синюю составляющие, причем каждая из них направляется на свою матрицу (рис. 4). В одних моделях каждая матрица регистрирует свой цвет, в других — объединяются плоская матрица, на поверхность которой нанесены красный и синий пленочные фильтры, и две дополнительные матрицы с зелеными фильтрами. Во втором случае интерполяция производится только по двум цветам, что приводит к повышению качества зафиксированного изображения. Недостаток этого способа регистрации — относительно невысокое разрешение.

    Рис. 5. Структурная схема цифрового фотоаппарата

    Несмотря на конструктивные различия, цифровые фотоаппараты разного типа имеют в общем одну структуру (рис. 5).

    Основными компонентами цифрового фотоаппарата являются объектив, фотоматрица (ПЗС или КМОП), жидкокристаллический дисплей (ЖКД), звуковая карта, карта памяти и процессор, в состав которого входят аналого­цифровой преобразователь, устройство управления экспозицией и фокусировкой и устройство формирования файла и сжатия цифрового изображения.

    Объектив фотоаппарата представляет собой набор линз, вставленных в тубус, и предназначен для формирования резкого изображения на поверхности светочувствительного сенсора (ПЗС или КМОП), расположенного в фокальной плоскости объектива.

    В современных цифровых фотоаппаратах применяются объективы с переменным фокусным расстоянием, которые имеют сложную оптическую схему, так как при любом положении его подвижных элементов требуется сохранять аберрации в заданных пределах.

    Среди технических характеристик объектива важнейшей является разрешающая способность, которая определяет возможности объектива передавать мелкие детали. Измеряется разрешающая способность объектива в линиях на миллиметр, для чего фотографируют испытательную таблицу — специальное тестовое изображение с тонкими линиями. То место, где отдельные линии становятся неразличимы, считается порогом разрешающей способности. Разрешающая способность объектива в оптическом центре линз всегда выше, чем по краям. Хорошим считается объектив, у которого разница между разрешающей способностью в центре и по краям кадра не превышает 30%.

    Рис. 6. Зависимость углов обзора от фокусного расстояния объектива

    Объективы современных цифровых фотоаппаратов имеют просветление, которое позволяет избавиться от так называемых паразитных лучей, возникающих вследствие попадания в объектив лучей света под большим углом. Поверхность линзы преломляет эти лучи, которые затем многократно отражаются от поверхности внутренних линз. Паразитные лучи не участвуют в построении изображения на поверхности светочувствительного сенсора. Чтобы избавиться от паразитных отражений, переднюю линзу объектива покрывают просветляющим слоем полимера, имеющего иной коэффициент преломления, нежели стекло передней линзы. Толщина слоя подбирается под длину светового луча определенного участка спектра. При попадании на линзу объектива бокового светового луча он отражается от внутренней поверхности просветляющей пленки, возвращается и складывается с совпадающим по фазе колебаний основным световым лучом, участвующим в построении изображения, усиливая при этом общий световой поток. В результате пленка улучшает светопропускающую способность объектива, поэтому и называется просветляющей.

    Просветляющее покрытие изготавливается многослойным — оно включает до десяти слоев, расположенных один над другим. Каждый слой настроен на волны определенного участка спектра, поэтому покрытие в целом способно работать с волнами любой длины.

    Важнейшей характеристикой цифрового фотоаппарата является фокусное расстояние объектива, вернее — оптический зум (zoom), который определяет способность объектива варьировать фокусное расстояние при неизменном положении плоскости изображения (фотоматрицы). Варьирование фокусного расстояния позволяет динамически изменять масштаб съемки, увеличивать или уменьшать размеры изображения. При изменении масштаба в объективе происходит перестановка линз, в результате которой меняется фокусное расстояние.

    На любительских камерах зум фотоаппарата обычно обозначается кратностью (отношение минимального фокусного расстояния к его максимальному значению). Например, зум фотоаппарата 4х — это 4­кратный зум.

    На профессиональных камерах указывается непосредственно фокусное расстояние объектива, например 24­70 мм — минимальное и максимальное фокусные расстояния соответственно.

    Наряду с оптическим зумом цифровые фотоаппараты обладают цифровым зумом, с помощью которого происходит «программное» увеличение изображения: картинку, которую фотоаппарат получает через объектив, он кадрирует (вырезает и увеличивает фрагмент). При этом снижается качество изображения: возрастает количество шумов, теряется детализация и падает разрешение. При цифровом зуме, увеличивающем изображение вдвое, разрешение 12 мегапикселов превращается в 3 мегапиксела.

    От величины фокусного расстояния объектива зависит угол обзора. Чем меньше фокусное расстояние объектива, тем больше угол обзора и, наоборот, чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора объектива. На рис. 6 приведены примерная схема углов обзора и фокусных расстояний и классификация объективов.

    Длинные фокусные расстояния позволяют снимать удаленные предметы крупным планом с большим увеличением. При фотографировании с большим увеличением особенно сложно стабилизировать изображение из­за дрожания рук фотографа, что приводит к смазыванию кадра. Современные цифровые фотоаппараты снабжены системой стабилизации изображения. Для этого в них встроены специальные сенсоры, работающие по принципу гироскопов или акселерометров. Эти сенсоры постоянно определяют углы поворота и скорости перемещения фотоаппарата в пространстве и выдают команды электрическим приводам, которые отклоняют стабилизирующий элемент объектива или матрицу.

    Стабилизирующий элемент объектива, подвижный по вертикальной и горизонтальной осям, по команде с сенсоров отклоняется электрическим приводом системы стабилизации так, чтобы проекция изображения на матрице полностью компенсировала колебания фотоаппарата за время экспозиции.

    В результате при малых амплитудах колебаний фотоаппарата проекция всегда остается неподвижной относительно матрицы, что и обеспечивает картинке необходимую четкость. Однако наличие дополнительного оптического элемента снижает светосилу объектива.

    В некоторых цифровых моделях движение (дрожание) фотоаппарата компенсируется не оптическим элементом внутри объектива, а его матрицей, закрепленной на подвижной платформе.

    Подобные объективы являются более дешевыми, простыми и надежными, стабилизация изображения работает с любой оптикой. Это важно для зеркальных фотоаппаратов, имеющих сменную оптику. Стабилизация со сдвигом матрицы, в отличие от оптической, не вносит искажений в изображение и не влияет на светосилу объектива. В то же время считается, что стабилизация со сдвигом матрицы менее эффективна, нежели оптическая стабилизация, так как с увеличением фокусного расстояния объектива матрице приходится совершать слишком быстрые перемещения со слишком большой амплитудой и она не успевает за «ускользающей» проекцией.

    Существует электронная (цифровая) стабилизация изображения, при которой примерно 40% пикселов на матрице отводятся на стабилизацию изображения и не участвуют в формировании картинки. При дрожании видеокамеры картинка «плавает» по матрице, а процессор фиксирует эти колебания и вносит коррекцию, используя резервные пикселы для компенсации дрожания изображения. Такая система стабилизации широко применяется в цифровых видеокамерах с матрицами небольшого разрешения — имея более низкое качество, чем прочие типы стабилизации, она оказывается дешевле, поскольку не содержит дополнительных механических элементов.

    Существует три типичных режима работы системы стабилизации изображения: однократный, или кадровый, непрерывный и режим панорамирования.

    В однократном, или кадровом, режиме система стабилизации активируется только на время экспозиции в момент съемки, что теоретически наиболее эффективно, так как требует минимальных корректирующих перемещений.

    В непрерывном режиме система стабилизации работает постоянно, что облегчает фокусировку, но эффективность при этом может оказаться несколько ниже, поскольку в момент экспозиции корректирующий элемент может быть уже смещенным, что снижает его диапазон корректировки. Кроме того, в непрерывном режиме система потребляет больше электроэнергии, что приводит к более быстрой разрядке аккумулятора.

    В режиме панорамирования система стабилизации компенсирует только вертикальные колебания. При фотографировании с большим увеличением или при больших выдержках рекомендуется использовать штатив.

    Диафрагма фотоаппарата — это устройство, которое влияет сразу на два параметра объектива: светосилу, определяющую количество света, проходящего внутрь фотоаппарата, и глубину резкости, от которой зависит величина предельного несовпадения плоскости светочувствительного материала (в пленочном фотоаппарате) или фотоматрицы (в цифровом фотоаппарате) и плоскости оптического изображения, воспроизводимого на этом материале.

    При несовпадении этих плоскостей  изображение получается нерезким.

    Диафрагма предназначена для ограничения пучков лучей в оптической системе и позволяет регулировать освещенность фотоматрицы путем изменения диаметра (апертуры) отверстия входного зрачка объектива.

    Рис. 7. Изменение апертуры диафрагмы

    Широкое применение имеют ирисовые диафрагмы, плавно изменяющие в заданных пределах действующее отверстие объектива. Ирисовая диафрагма состоит из набора тонких дугообразных пластинок (лепестков), кольцевой оправы и поворотного кольца (коронки). На концах лепестков имеются штифты. Один штифт (осевой) каждого лепестка входит в отверстие кольцевой оправы, другой (ведомый) — в соответствующий радиальный паз поворотного кольца. При повороте коронки все лепестки поворачиваются в оправе, изменяя диаметр отверстия диафрагмы.

    На рис. 7 схематически показано действие ирисовой диафрагмы при изменении ее апертуры от f/2 до f/22.

    Для открывания пути прохождения света в оптическую систему объектива и экспонирования фотоматрицы цифровые фотоаппараты оснащаются механическими или электронными затворами. Механический затвор фотоаппарата приоткрывает шторки для попадания света на фотоматрицу. От продолжительности приоткрытия затвора (выдержки) зависит экспозиция кадра. Электронный затвор встроен в фотоматрицу и управляет ее включением и выключением.

    Цифровые фотоаппараты можно разделить по конструкции оптической системы на два типа (рис. 8): зеркальная фотокамера и цифровой компакт. При этом основным признаком типа является система визирования изображения. В процессе визирования фотограф рассматривает в видоискатель оптическое изображение, которое он собирается зарегистрировать в виде цифровых данных.

    Рис. 8. Оптическая система цифрового фотоаппарата: а — зеркальной фотокамеры; б — цифрового компакта

    Рис. 9. Светочувствительный элемент фотоматрицы с цветным фильтром и микролинзой

    Оптическая система зеркальной фотокамеры (см. рис. 8а) состоит из объектива 1, датчика системы автофокусировки 2, зеркала автофокусировки 3, затвора 4, фотоматрицы 5, поворотного зеркала 6, окуляра видоискателя 7, пентапризмы 8 и фокусировочного экрана 9.

    В зеркальной камере при визировании фотограф наблюдает в видоискатель оптическое изображение, спроецированное на фокусировочный экран. Изображение на фокусировочном экране 9 формируется тем же световым пучком, который проецируется на фотоматрицу 5 в момент фотосъемки. Достигается это с помощью поворотного зеркала 6, благодаря которому конструктивный тип фотокамер и получил свое название. Зеркало может фиксироваться в двух положениях. В процессе визирования оно направляет прошедший через объектив световой пучок на фокусировочный экран, а в момент съемки зеркало 6 поднимается, открывается затвор 4, и световой поток попадает непосредственно на фотоматрицу 5. Кроме контроля над будущим снимком, зеркальная камера дает возможность использовать разные объективы, которые конструктивно и оптически совместимы с данной камерой. Большинство профессиональных и полупрофессиональных камер являются зеркальными.

    С применением пентапризмы 8, которая имеет крышеобразную (первую по ходу лучей света) отражающую грань, становится возможным наблюдать в окуляр 7 прямое изображение. Фокусировочный экран 9 предназначен не только для того, чтобы на его матированной стеклянной поверхности формировалось спроецированное изображение объекта съемки, но и для точной фокусировки в ручном (не автоматическом) режиме. Соответствие границ изображения, наблюдаемого через видоискатель, тому, что проецируется на матрицу (поле зрения видоискателя), является важной характеристикой качества зеркальной камеры. У хороших камер оно составляет 90­100%. Меньшие показатели заставляют фотографа делать мысленную поправку, учитывая, что реально снятый кадр будет несколько больше того, что он видит в видоискателе.

    В цифровом компакте (см. рис. 8б) световой поток всегда направлен на светочувствительную матрицу 5, данные об изображении с которой после соответствующих преобразований в электронном блоке 6 обработки видеосигнала поступают на жидкокристаллический экран малогабаритного дисплея 7. В момент фотографирования срабатывает затвор 4, который закрывается, открывается на время экспонирования и после получения данных об изображении закрывается и снова открывается для визирования следующего кадра. Такой системе визирования присущи следующие недостатки: жидкокристаллический экран имеет ограниченное разрешение и ограниченный цветовой охват, поэтому по изображению на небольшом экране сложно оценить резкость. Преимущество данной системы в том, что яркость изображения на электронном экране может быть всегда достаточной для комфортного просмотра, в то время как в зеркальных камерах яркость изображения в видоискателе зависит от условий освещенности объекта или вспышки. Разрешение встроенных дисплеев в современных цифровых камерах обычно составляет 230 000 пикселов, но может достигать 920 000 пикселов при размере экрана 2­3 дюйма.

    Цифровые фотоаппараты снабжены системой автоматической фокусировки объектива — так называемым автофокусом. Автофокус построен на основе оптико­электронных устройств, которые оценивают резкость создаваемого объективом оптического изображения. Результаты этой оценки обрабатываются процессором и преобразуются в сигнал управления встроенными в объектив миниатюрными электроприводами подвижных компонентов объектива. Автофокус осуществляет настройку фотоаппарата на съемку конкретного объекта быстрее, чем это делает фотограф вручную с помощью видоискателя.

    Применяются два режима работы системы автофокуса: контрастно­детекторный и фазодетекторный. Цифровой компакт наводит на резкость, ориентируясь на контраст оптического изображения, сфокусированного объективом в целом в плоскости фотодетектора 2 (см. рис. 8б), — это контрастно­детекторный метод.

    Принцип работы контрастно­детекторной системы автофокуса основан на том, что диапазон яркостей — разность яркостей между самым ярким и самым темным участками — в сфокусированном изображении больше, чем в размытом.

    В цифровых компактах сигнал изображения, снимаемый с фотоматрицы 5 (см. рис. 8б), используется для работы системы автофокусировки. Система управления постепенно перемещает подвижные линзы объектива, фокусируя объектив. По мере наводки объектива на резкость изображение становится более контрастным.

    В зеркальных камерах применяется фазодетекторный метод, при котором автофокус работает с несколькими резкими изображениями, сформированными разными частями объектива.

    Принцип работы фазодетекторного способа автофокусировки основан на том, что в сфокусированном состоянии различные области объектива формируют в фокальной плоскости одинаковые оптические изображения, которые, будучи совмещенными друг с другом, формируют одно резкое изображение предмета. Если же объект не сфокусирован, то в плоскости фотодетектора формируется несколько сдвинутых друг относительно друга изображений предмета.

    При хорошей фокусировке все лучи, исходящие из одной точки предмета, фокусируются в одну точку на фотодетекторе. В результате сенсор захватывает одно резкое и контрастное изображение предмета, которое и фотографируется.

    На большинстве цифровых фотоаппаратов установлена встроенная вспышка. Такое приспособление способно осветить пространство на расстоянии не более 3 м от фотографа. Необходимость в ней появляется, когда недостаточно естественного или искусственного освещения. Вспышка применяется при репортажной съемке. В случае если светит солнце или есть возможность осветить объект лампами, она не нужна. Если расстояние до объекта более 3 м, приходится использовать отдельную, более мощную вспышку; для нее на многих аппаратах предусмотрены специальные крепежные салазки и контакт синхронизации. Объект, расположенный дальше 10 м, не удастся осветить никакой вспышкой.

    Элементы ПЗС­ и КМОП­матриц примерно одинаково чувствительны ко всем цветам видимого спектра света. Поэтому для получения цветного изображения в цифровых фотоаппаратах применяются в основном три технологии цветоделения, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки. В первой технологии используются специальные цветоделительные призмы с дихроичными светофильтрами и три фотоматрицы (3 CCD), каждая из которых создает цифровое цветоделенное изображение одного из основных цветов: красного, зеленого, синего (цветовая модель RGB). Во второй технологии применяются цветоделительные светофильтры Байера и одна фотоматрица, а в третьей — специальные «трехслойные» фотоматрицы, каждая из которых позволяет получить сразу все три цветоделенных изображения.

    Достоинствами использования цветоделительных призм являются:

    • лучшая передача цветовых переходов, полное отсутствие цветного муара;
    • отсутствие алгоритмов для восстановления потерянной информации, обязательных для одноматричных систем с массивом цветных фильтров;
    • более высокое разрешение, так как каждая из трех матриц полностью используется для создания цифрового цветоделенного изображения;
    • возможность цветокоррекции за счет постановки дополнительных фильтров перед отдельными матрицами, что позволяет добиться гораздо более высокой цветопередачи при нестандартных источниках света;
    • возможность повышения эффективного разрешения вдвое по одной из координат путем сдвига трех матриц друг относительно друга на 1/3 пиксела и проведения интерполяции трех изображений с учетом этого сдвига.

    Недостатками этой технологии являются:

    • принципиально большие размеры цифрового фотоаппарата из­за наличия трех фотоматриц и использования объективов с большими рабочими отрезками;
    • проблема сведения цветов, для решения которой требуется точная юстировка. Чем больше размер матриц и выше их физическое разрешение, тем сложнее добиться необходимого класса точности.

    В технологии с применением цветоделительных светофильтров на каждом светочувствительном элементе фотоматрицы устанавливается светофильтр, который пропускает свет с определенным спектром излучения. Часто в таких фотоматрицах цветной фильтр сверху закрывается микролинзой (рис. 9), которая служит для дополнительной фокусировки света, что повышает светочувствительность матрицы.

    Наиболее популярным массивом цветных фильтров на фотоматрице является байеровский RGBG­фильтр, построенный по цветовой модели Брайса Байера (Bryce Bayer) в начале 70­х годов прошлого века компанией Kodak. Фильтры, построенные по принципу Байера (рис. 10), выглядят мозаичными с преобладанием зеленого цвета.

    Рис. 10. Фильтр Байера

    Особенно важным здесь является наличие преобладающего цвета (не обязательно зеленого), который служит для обеспечения частоты дискретизации яркостного канала, превышающей частоту двух оставшихся цветовых. Подобный принцип реализован и в телевидении. Зеленый цвет выбран в качестве яркостного канала только потому, что кривая чувствительности глаза человека по яркости имеет максимум около 550 нм, что соответствует именно зеленому тону. Да и число рецепторов, чувствительных к зеленому цвету, на сетчатке глаза вдвое больше, чем тех, которые воспринимают красный или синий цвет.

    Если взять элементарный байеровский квадрат 2Ѕ2, на котором один синий элемент, один красный и два зеленых (RGBG), то можно определить яркость по зеленому, а цвет пиксела (RGB­значение) получить в результате интерполяции — усреднения по нескольким близко расположенным ячейкам одного цвета. Из­за того, что цвет итогового пиксела изображения размывается по нескольким соседним ячейкам, происходят потери в цветопередаче и в разрешении. Например, резкие контуры (цветовые переходы) размываются, мелкие детали (сравнимые по размеру с шириной интерполяции) теряются, а на изображении может появиться дефект, который называется Blooming (расплывание). Это становится возможным тогда, когда изображение имеет сильную локальную контрастность, то есть если светлый объект находится по соседству с темным. При увеличении этой области фотографии можно увидеть, что пикселы на их границах имеют очень странные цвета. Дело в том, что алгоритмы обработки изображения не могут разобраться в цвете на границе контрастных областей, ведь при интерполяции они переходят на соседнюю область, что дает неправильные яркость и тон.

    С ростом вычислительной мощности процессоров цифровых камер линейная интерполяция постепенно заменяется кубической, сплайновой и другими видами. Если алгоритм получения изображения настолько сложен, что его трудно реализовать в самом фотоаппарате, то его можно применить в программных RAW­конверторах. Для этого после сохранения фотографии в RAW­формате, когда изображение не подвергается обработке внутри камеры, в файл записываются данные, полученные напрямую с матрицы, а процесс интерполяции, повышения четкости, подавление шумов и другие операции со снимками выполняют на компьютере.

    В последние годы производители цифровых фотоаппаратов с целью повышения разрешения и улучшения цветопередачи пытаются модернизировать классический фильтр Байера. Например, фирма Sony предлагает использовать матрицы с четырехцветным RGBE (Emerald — изумрудный) фильтром. Применение такой технологии, по сравнению с классическими трехцветными фильтрами Байера, обеспечивает более естественную передачу цвета. Четырехцветный фильтр, в котором к привычным цветам RGB добавлен изумрудный (Emerald, E), позволяет наполовину уменьшить количество ошибок при конвертировании цвета и приблизить качество снимков к натуральной гамме цветов, воспринимаемой человеческим зрением.

    Предлагается также (фирма Kodak) вместо классического фильтра Байера использовать в качестве четвертого, добавочного светочувствительного сенсора сенсор, не покрытый светофильтром (W). Данный тип сенсора чувствителен ко всем зонам видимого спектра, что позволяет сократить потерю светлоты в изображении. Вследствие этого RGBW­фильтры, изготовленные по данной технологии, обладают лучшим, по сравнению с RGB­фильтром, соотношением «сигнал/шум». Наличие W­сенсоров также приводит как к повышению монохроматической чувствительности матрицы, так и к улучшению разрешающей способности в условиях недостаточной освещенности, например при использовании осветительной аппаратуры с узким спектром излучения или при съемке в условиях вечернего либо ночного освещения, что вызвано увеличением актиничного потока излучения.

    RGBW­фильтр имеет свои недостатки: в режиме работы в нормальных световых условиях неизбежны потери мелких цветовых деталей. На сенсорах есть области 2Ѕ2 пиксела, состоящие только из W­ и B­сенсоров. В этих областях невозможно выделить цвет изображения по осям R и G. При совпадении же тонкой цветной линии с одним из выделенных направлений в матрице она может даже пропасть или стать пунктирной.

    RGBW­фильтры могут различаться между собой расположением в ячейке светочувствительных сенсоров. Однако такие альтернативные схемы не получили широкого распространения и сегодня в большинстве цифровых камер по­прежнему применяются классические байеровские фильтры.

    При использовании трехслойных фотоматриц Х3 (матрицы компании Foveon) цветоделение на основные цвета RGB проводится в толщине полупроводникового материала послойно, с применением физических свойств кремния, заключающихся в том, что с увеличением длины волны световых волн растет и глубина их проникновения в кремний (рис. 11а). Фотодиоды, созданные чередованием зон проникновения света, размещают один под другим на характерных глубинах для улавливания фотонов синего, зеленого и красного цветов.

    Рис. 11. «Трехслойная» фотоматрица: а — принцип действия; б — структура фотоматрицы

    Синяя часть спектра поглощается верхним слоем (толщина 0,2 мкм), зеленая — средним (толщина 0,4 мкм), а красная — нижним (более 2 мкм). Толщина каждого слоя выбрана по результатам экспериментальных исследований глубины проникновения квантов соответствующего спектрального диапазона в кремний. Слои, в которых происходит фотоэффект, разделены дополнительными тонкими зонами низколегированного кремния и имеют отдельные выводы сигнала.

    Таким образом, получается датчик, регистрирующий информацию о всех трех цветовых компонентах изображения в одной точке, точно соответствующей координатам формируемого пиксела.

    Благодаря малой (менее 5 мкм) толщине сенсора возможное влияние хроматических аберраций на изображение минимально. Однако, как и в других разновидностях матриц, поглощение красной части спектра происходит на максимальной глубине. В результате паразитной диффузии фотоэлектронов и засветки косыми лучами в области максимальных длин волн происходит дополнительное размытие изображения. Этот эффект затрудняет дальнейшее уменьшение размера элемента и повышение разрешения.

    Достоинствами «трехслойных» фотоматриц является то, что они не требуют установки цветных фильтров и в связи с этим повышения соотношения «сигнал/шум», так как фильтры поглощают примерно 2/3 светового сигнала, а также потенциально более высокое разрешение.

    Недостатками «трехслойных» фотоматриц следует считать невысокую точность цветопередачи, так как в наибольшей степени она определяется свойствами кремния, а также относительно высокий уровень цифрового шума из­за того, что часть фотонов поглощается в «не своей» области.

    Одной из важнейших характеристик фотоматриц является чувствительность — способность определенным образом реагировать на оптическое излучение, то есть генерировать электрический заряд. Чем выше чувствительность, тем меньшее количество света требуется для реакции фотоматриц при регистрации изображения. Чувствительность измеряется в единицах ISO (International Standards Organization — Международная организация стандартов). Различают интегральную и монохроматическую чувствительность.

    Интегральная чувствительность представляет собой отношение величины фототока (в миллиамперах) к световому потоку (в люменах) от источника излучения, спектральный состав которого соответствует вольфрамовой лампе накаливания. Этот параметр позволяет оценить чувствительность сенсора в целом.

    Монохроматическая чувствительность есть отношение величины фототока (в миллиамперах) к величине световой энергии излучения (в миллиэлектронвольтах), соответствующей определенной длине волны. Набор всех значений монохроматической чувствительности для интересующей части спектра составляет спектральную чувствительность — зависимость чувствительности от длины волны света. Таким образом, спектральная чувствительность показывает возможности сенсора по регистрации оттенков определенного цвета.

    В характеристиках цифрового фотоаппарата обычно приводят так называемую эквивалентную чувствительность ПЗС­матрицы, указываемую в общепринятых единицах ISO в виде диапазона (ISO 100­800) либо набора значений (ISO 50, 100, 200, 400). Вычисляется она каждым производителем по­своему, но в основу расчетов положена пара стандартных формул для определения экспозиционного числа (индекса).

    Экспозиционный индекс EV выражает значение экспозиции в логарифмической шкале, которая удобна тем, что вместо перемножения коэффициентов можно просто складывать соответствующие индексы.

    Экспозиционный индекс равен:

    EV = S + N,

    где S — индекс чувствительности фотоматрицы; N — индекс освещенности.

    За N = 0 принята освещенность, при которой фотоматериал светочувствительностью 100 единиц ISO при экспонировании с относительным отверстием 1:1 и выдержкой 1 с получает корректную экспозицию.

    Соотношение индекса чувствительности и единиц чувствительности ISO представлено в табл. 1.

    Экспозиционный индекс может быть выражен через индекс А диафрагменного числа К объектива и индекс Т выдержки t:

    EV = A + T.

    В табл. 2 представлена зависимость экспозиционного индекса EV для различных комбинаций стандартных значений диафрагменного числа К и выдержки t. Любая комбинация выдержки и диафрагменного числа, если сумма их индексов, значения которых указаны соответственно в первом столбце (индекс выдержки Т) и первой строке таблицы (индекс диафрагменного числа А), одинакова и обеспечивает одинаковую экспозицию.

    Цифровые фотоаппараты настраиваются на нужную для фотографирования экспозицию автоматически. При этом путем анализа индексов освещенности и чувствительности встроенный в цифровой фотоаппарат фотоэкспонометр достаточно точно определяет значение экспозиции, при которой объекты со средней отражательной способностью попадают в среднюю часть диапазона фотографической широты. В большинстве случаев автоматическая настройка параметров съемки (диафрагменное число, выдержка) оказывается корректной.

    Таблица 1. Соотношение индекса чувствительности и единиц ISO

    Единицы ISO

    3

    6

    12

    25

    50

    100

    200

    400

    800

    1600

    3200

    Индекс чувствительности

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    В ситуациях, когда осуществляется фотографирование объектов с очень высокой или низкой отражательной способностью, возникает необходимость вводить в ручном режиме экспокоррекцию в автоматическую настройку экспозиции. Современные цифровые фотокамеры позволяют осуществлять экспокоррекцию в диапазоне ±2 EV ступенями в 1/3 EV или даже точнее.

    Одним из параметров цифрового фотоаппарата является размер фотоматрицы, который складывается из размеров светочувствительных элементов и расстояния между ними. Больший размер матрицы при одинаковом разрешении позволяет иметь большие размеры светочувствительных ячеек, которые с большей площади могут накопить больший электрический заряд. Это позволяет получить высокую чувствительность и широкий динамический диапазон. При одинаковом количестве светочувствительных ячеек фотокамера с матрицей большего размера снимает более качественные изображения.

    Матрицы цифровых фотоаппаратов принято характеризовать числом, указывающим на диагональ сенсора в долях дюйма (1/2,5, 1/1,8, 2/3 и т.д.). Данное число, именуемое формфактором, не соответствует реальной диагонали матрицы, составляющей примерно 2/3 от формфактора. Например, ПЗС­матрица с формфактором 1/1,8 имеет диагональ 9 мм. Несовпадение это вызвано тем, что термин «формфактор», описывающий размер регистрирующего элемента, перекочевал в цифровую фотографию из телетехники. Размеры матриц даже одного формфактора, но разных производителей могут немного различаться.

    В пленочных фотоаппаратах применялась 35­мм фотопленка с размером кадра 36Ѕ24 мм. В большинстве цифровых фотоаппаратов используются сенсоры меньшего размера. В очень дорогих зеркальных фотокамерах применяются полноформатные сенсоры, размер которых равен кадру 35­мм пленки и даже еще больше. Например, известны цифровые фотокамеры с полноформатными сенсорами размером 48Ѕ36 мм и разрешением 28 и 33,3 Мпикс.

    Процессор в цифровых фотоаппаратах управляет работой затвора, объективом, вспышкой, определяет экспозицию, формирует и выдает на дисплей информацию о выбранных режимах съемки, настройках, само изображение и т.д.

    Рис. 12. Схема процесса оцифровывания изображения цифровым фотоаппаратом

    На рис. 12 представлена схема процесса оцифровывания оптического изображения, сформированного объективом цифрового фотоаппарата на светочувствительных элементах фотоматрицы.

    Светочувствительные элементы фотоматрицы фиксируют монохромное изображение, точнее величину яркости каждого пиксела, для трех основных цветов: красного, зеленого и синего.

    Оцифрованные АЦП данные в процессоре преобразуются в изображение на основе внесенных производителем алгоритмов (программного обеспечения). Алгоритмы определяют координаты полученных от сенсора точек и присваивают им значения трех основных цветов (RGB), из которых формируются все возможные из воспроизводимых оттенки. Процессор учитывает цифровое значение уровней сигнала в трех каналах основных цветов соседних пикселов. Такая операция преобразования называется demosaic. Процессор также регулирует яркость, контрастность, насыщенность, резкость изображения, убирает шумы, при этом учитываются особенности человеческого зрения. В некоторых моделях применяется несколько процессоров, каждый из которых выполняет отдельные задачи. Процессор камеры преобразует поток данных в файл изображения в формате JPEG, TIFF или RAW. К этому файлу прикрепляются и метаданные фотографии (значение диафрагмы, выдержки, баланс белого, коррекция экспозиции, режим съемки и работы вспышки, чувствительность, фокусное расстояние, разрешение, модель камеры, версия программного обеспечения камеры, время, дата и т.д.).

    Таблица 2. Экспозиционная таблица

    \ К

    t, с

    1,0

    1,4

    2,0

    2,8

    4,0

    5,6

    8,0

    11

    16

    22

    1

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    1/2

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    1/4

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    1/8

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    1/15

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    1/30

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    1/60

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    1/125

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    16

    1/250

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    16

    17

    1/500

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    16

    17

    18

    При этом графический формат RAW, название которого в дословном переводе означает «сырой материал», представляет изображение в виде первичного необработанного цифрового оригинала. Массив данных в формате RAW содержит данные, зафиксированные (непосредственно) фотоматрицей и откорректированные в соответствии с калибровочной таблицей фотокамеры. В RAW­файл образ кадра записывается с разрядностью, с которой он был оцифрован АЦП камеры. Во многих современных моделях цифровых фотокамер используются 10­ и 12­разрядные АЦП, а следовательно, образ кадра в RAW записывается с более высокой разрядностью, нежели стандартный 8­битовый JPEG или TIFF. Если файл не записывается в форматы RAW или TIFF, то он сжимается в соответствии с выбранным пользователем коэффициентом сжатия и алгоритмами работы программного обеспечения камеры. Алгоритмы сжатия в фотоаппарате стараются соблюсти баланс между размером файла, скоростью обработки и качеством изображения.

    Наиболее экономичным из упомянутых форматов является JPEG. Типичный размер 4­мегапиксельного JPEG, сохраненного с максимальным качеством, колеблется в пределах 1,8­2,5 Мбайт (в зависимости от конкретного сюжета разброс может быть и больше). Объем изображений, сохраненных в формате TIFF, для 4­мегапиксельного снимка занимает почти 12 Мбайт, а 8­мегапиксельный — 24. Объем файла формата JPEG (даже при установке минимальной степени компрессии) получается в 5­6 раз меньше аналогичного по разрешению TIFF. Файлы формата RAW содержат необработанные (или обработанные в минимальной степени) данные, что позволяет избежать потерь информации. В таких файлах находится полная информация об оцифрованном изображении, причем в несжатом виде. Поэтому файлы формата RAW имеют больший размер, чем файлы прочих форматов. После того как сформирован файл в каком­либо формате, изображение записывается либо на встроенную память, либо на съемную карту памяти.

    КомпьюАрт 1’2012

    Устройство цифрового фотоаппарата | КакУстроен.ру

    Слово фотография в переводе с греческого можно перевести как светопись (fotos – свет, graphe- пишу). Становится понятнее, что фотоаппарат — это устройство, которое позволяет записать световыми лучами изображение из окружающего мира на светочувствительной поверхности. Только эти поверхности бывают разные. Все помнят пленочные фотоаппараты, а сейчас есть цифровые фотокамеры, где изображение записывается на матрицу, а затем на карту памяти. В этой статье подробнее рассмотрим как устроен цифровой зеркальный фотоаппарат.

    Задача фотоаппарата запечатлеть окружающий мир. Процесс заключается в следующем:
    свет проникает в фотоаппарат через объектив, диафрагму, зеркало, призму и попадает в видоискатель и при нажатии кнопки спуск открывается затвор фотоаппарата, и свет попадает на матрицу.А теперь рассмотрим подробнее основные принципы работы и устройство зеркального фотоаппарата.
    Фотоны света отталкиваются от предмета входят в камеру через створки диафрагмы, которые контролируют количество света, проникающего внутрь через отверстие фотоаппарата.
    Пройдя сквозь диафрагму и линзы, и войдя в отверстие, свет отталкивается от зеркала, и проходя сквозь призму, преломляется, а затем направляется в видоискатель. Благодаря призме изображение в видоискателе неперевёрнуто.

    При нажатии кнопки спуск — зеркало поднимается и свет устремляется внутрь. И в это время есть доли секунды, когда свет направлен на сенсор изображения, а не на видоискатель, за это короткое время на сенсор фиксируется картина окружающего мира. Процесс попадания света на сенсор изображения происходит следующим образом, существует две створки, когда первая открывается, вторая закрывается, и внутрь попадает минимальное количество света. Этот процесс называется выдержка и длительность его зависит от затвора (створок). Длительность выдержки может составлять от десятитысячных долей секунды до нескольких десятков секунд, в зависимости от того, что необходимо снять, бегущего спортсмена или звездное небо.

    На пленочном фотоаппарате функцию фиксации изображения выполняла плёнка, в цифровом фотоаппарате существует сенсор изображения или матрица, на который фиксируется изображение. Матрица — это решетка с плотной структурой состоящая из микроскопических сенсоров света, ширина каждого сенсора шесть миллионных метра, т.е. 6 микрон. Но перед тем как попасть на матрицу, лучи света должны пройти через фильтр Байера, этот фильтр разделяет свет на цвета — зеленый, синий и красный. Каждый сенсор света обрабатывает только один цвет, когда в него ударяют фотоны света они поглощаются полупроводниковым материалом из которого сенсор сделан. На каждый поглощающий фотон сенсор света испускает электрическую частицу — электрон. Энергия фотона передается электрону. Чем сильнее электрический заряд, тем ярче изображение . Каждый электрический заряд обладает разной степенью интенсивности. Затем процессор переводит эту информацию на язык компьютера — последовательность нулей и единиц. Она представляет из себя миллионы крошечных цветных точек из которых и состоит фото — это пиксели ( от англ. picture element — pixel). Каждый пиксель содержит в себе информацию о цвете и яркости конкретной точки изображения. Чем больше пикселей в изображении тем лучше разрешение. Вся информация о изображении переносится на карту памяти фотоаппарата. Затем фотоаппарат снова готов делать следующий кадр. Все эти процессы происходят благодаря микропроцессору. Именно благодаря современным компьютерам возможен анализ получаемого изображения и управление процессом съемки. На данном этапе развития фототехники, компьютер является важнейшим элементом устройства фотоаппарата. Современный цифровой фотоаппарат по сути является маленьким компьютером, только в отличие от обычного компьютера, у фотоаппарата другое аппаратное обеспечение, другие задачи и функции.

    Принцип работы цифрового фотоаппарата | Советы начинающим фотографам

    Качество настройки фотоаппарата во многом зависит от понимания того, как вообще работает цифровой фотоаппарат и как формируется картинка на фоточувствительной матрице.

    Для начала, важно понимать, как монитор отображает картинку: экран монитора представляет собой множество точек (пикселей), которые светятся в соответствии с уровнем яркости в этом месте фотографии. Если яркость точки в этом месте кадра минимальна, точка не светится — мы видим чёрную точку. Если яркость точки в этом месте снимка высока, точка сильно светится — мы видим белую точку.

    В цифровой технике минимальный уровень яркости пикселя равен нулю (чёрная точка), максимальный — уровню 255 единиц (белая точка). Промежуточные яркости занимают, соответственно, диапазон яркости от нуля до 255.

    Значит, чтобы представить фотографию в цифровом виде, фотоаппарат должен записать на карточку памяти изображение, которое представляет собой набор точек с присущей им яркостью.

    На самом деле, пикселей на матрице современного цифрового фотоаппарата очень много и размер пикселя очень мал (в среднем от 0,12 до 0,3 мм), поэтому фотография выше лишь условно показывает, что снимок записывается в виде набора пикселей с определённой яркостью.

    Итак, как же реализовать такую запись фотографии на карточку памяти фотоаппарата? Для этого в камере есть светочувствительная матрица (раньше это была фотоплёнка), по площади которой распределены фотоэлементы, каждый из которых реагирует на лучи света, попадающие на эту самую матрицу.

    Принцип работы каждого из фотоэлементов — НАКОПИТЕЛЬНЫЙ. Т.е. чем больше света попало на фотоэлемент за время фотографирования, тем ярче будет фотография.

    Попробуем пояснить принцип работы цифрового фотоаппарата через аналогию — ПРИНЦИП СТАКАНА.

    Представьте себе, что у Вас есть воображаемый фото-стакан. Только если в обычный стакан мы наливаем воду, то в фото-стакане накапливаются лучи света. Степень заполненности стакана соответствует яркости пикселя. Т.е. если стакан пуст (лучей в фото-стакане нет), то яркость равна нулю (ноль лучей -> ноль яркости) — это чёрная точка. Если стакан немного заполнен лучами света, то это соответствует небольшой яркости (светимости) пикселя — это уже не чёрная, но пока ещё довольно тёмная (слабо светящаяся) точка. Если фото-стакан наполнен лучами света наполовину — это соответствует средней яркости пикселя (в цифровом эквиваленте — значение яркости 128 единиц). Если стакан наполнен больше, чем наполовину, это соответствует пикселю высокой яркости (светлая точка). Ну, а если стакан полностью заполнен лучами света — это соответствует точке максимальной яркости (белая точка) — яркость точки равна 255 единицам.

    Таких фото-стаканчиков на матрице очень много (напомним, что размеры каждого пикселя современной матрицы фотоаппарата в диапазоне где-то от 0,12 мм до 0,3 мм). Сейчас в магазинах можно найти фотокамеры, у которых более 20 миллионов пикселей (фото-стаканчиков), равномерно распределённых по площади поверхности матрицы.

    Перед нажатием на кнопку спуска, фотоаппарат очищает все фото-стаканчики, после чего происходит процесс фотосъёмки (накопления лучей света) и результат накопления лучей света записывается на карточку памяти. Причём, записывается значение каждого пикселя (фото-стаканчика) отдельно. Таким образом, получается фотография, а точнее файл, в котором перечислены все пиксели с присущей им яркостью.

    Из рисунка выше, где изображены 5 принципиально различных ситуаций, видно, что если все фото-стаканчики пусты (накопленных лучей нет — вариант 1), то всё изображение будет чёрным. Зритель не поймёт, что же снимал фотограф — такая ситуация нас не устраивает.

    Если все стаканчики полностью заполнены лучами света (вариант 5 на рисунке выше), то всё изображение будет абсолютно белым. Такой вариант нас тоже не устраивает.

    Получается, что нас, как фотографов, интересуют варианты 2, 3 и 4 на рисунке выше:

    • вариант 2 — недоэкспонированная фотография — она темнее среднего значения, но бывают случаи, когда нам нужен такой вариант яркости (например, для создания эффекта приглушённого освещения или его отсутствия — например, при фотографировании ночью или в сумерках),
    • вариант 3 — нормально экспонированная фотография — это фотография, большая часть пикселей которой близка к средней яркости — именно этот вариант яркости фотографии наиболее желателен и именно его пытается реализовать фотоаппарат, если вы фотографируете в автоматическом режиме,
    • вариант 4 — переэкспонированная фотография — она ярче среднего уровня, но в некоторых случаях нам необходимо реализовывать такой вариант яркости (например, для создания эффекта лёгкости, сказочности, при фотографировании неба).

    Теперь рассмотрим вопрос о том, как управлять этой самой наполненностью фото-стаканчиков, т.е. яркостью нашей фотографии.

    Представим себе, что наш фото-стаканчик закрыт крышкой — ни один луч не сможет попасть в него. Когда мы открываем крышку, то в фото-стаканчик попадают лучи и накапливаются в нём. Снова закрываем фото-стаканчик крышкой и подсчитываем количество накопленных лучей — записываем на карточку памяти. Вот так, собственно, и происходит сам процесс фотосъёмки.

    Именно такой принцип работы цифрового фотоаппарата определяет 3 способа управления яркостью снимка:

    Управление яркостью Фотографии. время выдержки

    Один из способов управления яркостью фотографии — регулирование времени выдержки. Что это такое? ВРЕМЯ ВЫДЕРЖКИ — это то время, в течение которого шторки фотоаппарата  открыты и матрица накапливает лучи света (в нашем случае — это то время, в течение которого открыта крышка нашего фото-стаканчика). Соответственно, чем дольше открыта крышка фото-стаканчика, тем больше успеет накопиться лучей света в стаканчике. В реальном фотоаппарате эта крышечка представлена в виде шторок, закрывающих матрицу фотоаппарата от попадания на неё лучей света.

    Таким образом, время выдержки — это время, в течение которого шторки открыты и матрица накапливает лучи света.

    Почему в фотоаппарате шторка не одна, а две, мы расскажем в следующей статье, а сейчас перейдём ко-второму способу управлению яркостью фотографии.

    Управление яркостью Фотографии. диафрагма

    Итак снова посмотрим на наши фото-стаканчики — только теперь представим себе, что когда крышечка открывается, отверстие, через которое лучи света попадают в фото-стаканчик, можно сделать различного диаметра. Соответственно, чем больше диаметр отверстия, через которое лучи света попадают в фото-стакан, тем больше лучей накопится за одно и то же время. Представим себе, что крышка открывается на 1 секунду во всех пяти случаях (см. рисунок выше). При том, что время выдержки одинаково, количество света, прошедшее через отверстие и накопившееся в фото-стакане, различно.

    В фотоаппарате как раз реализована такая возможность регулировать диаметр отверстия, через которое свет проходит и попадет на матрицу — и называется этот элемент ДИАФРАГМА. Чем больше диафрагма, тем ярче фотография, и наоборот, чем больше мы закрываем диафрагму, тем темнее изображение.

    И тут есть сложность. Если время выдержки измеряется в секундах (и на фотоаппарате число времени выдержки — это и есть число, обозначающее время в секундах), то с диафрагмой всё сложнее. Число, стоящее рядом с буквой F — это число, показывающее, во сколько раз диафрагма закрыта. Например, F/4 — это диафрагма, закрытая в 4 раза, а  F/10 — это диафрагма, закрытая в 10 раз. Так как число стоит в знаменателе, то понятно, что диафрагма 4 больше, чем диафрагма 10. По этой причине начинающие фотографы часто путают, при каких настройках диафрагма большая, а при каких — маленькая. Но я нашёл прекрасный способ, чтобы никогда не путать, когда диафрагма больше, а когда меньше. Каждый раз, когда настраиваете диафрагму, произносите про себя фразу «я закрываю диафрагму в (число) раз». Прекрасный способ — выручает! (проверено многими годами преподавания фотокурсов в нашей фотошколе).

    Управление яркостью фотографии. светочувствительность


    Третий способ управления яркостью фотографии — регулирование светочувствительности матрицы фотоаппарата. Если объяснять через тот же фото-стакан, то представим себе, что у нас есть несколько фото-стаканчиков, разных по размеру. Соответственно, и ёмкость у этих фото-стаканчиков будет разная. А теперь вспомним, что яркость в нашей условной схеме пропорциональна степени заполненности стакана. Так вот, представим себе, что световой поток один и тот же, а мы фотографируем (собираем лучи света) разными фото-стаканчиками (см. рисунок выше). Время открытой шторки (время выдержки) во всех случаях одно и то же. Как видно из рисунка, при одинаковом световом потоке пятый стаканчик быстрее наполнится светом, чем все другие фото-стаканчики. Т.е. при одном и том же световом потоке степень заполненности пятого стакана будет расти быстрее всех остальных.

    Получается, что яркость фотографии, полученной с использованием пятого стаканчика, будет выше яркости всех остальных четырёх предыдущих (при прочих равных настройках фотоаппарата). Это свойство и называется — СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ (или ISO). Измеряется она в относительных единицах (100, 200, 400 и т.д.). Чем больше значение светочувствительности, тем ярче фотография.

    Хотя на самом деле, светочувствительность — это более сложное явление, начинающим фотографам проще изучать это явление именно в такой интерпретации. На наших курсах я также объясняю это явление вторым способом (более близким по физическим процессам, протекающим в матрице фотоаппарата), кому интересно — приходите на базовый фотокурс — объясню.

    Таким образом, мы получаем следующую картину — цифровой фотоаппарат записывает фотографии с помощью цифр, определяющих яркость каждой точки на фотографии. Эти значения яркости пропорциональны количеству света, который накапливают фотоэлементы на матрице во время фотосъёмки. А сумма этого накопленного света зависит от трёх параметров: времени выдержки, значения диафрагмы и светочувствительности. Графически это можно изобразить следующим образом:

    Как видно из этого рисунка, яркость фотографии пропорциональна площади треугольника, образованного векторами, длина которых зависит от величины выдержки, диафрагмы и светочувствительности. Чем больше эти значения, тем больше векторы, тем больше площадь треугольника. И наоборот. Важный вывод из всей данной статьи: яркость фотографии зависит не от одного параметра, а сразу от трёх параметров. Мастерство фотографа заключается в том, чтобы грамотно настроить эти три параметра и успешно решить фото-задачу.

    Как только учащиеся знакомятся с этой темой, у них сразу же возникают 2 вопроса:

    • в реальных условиях, на фотосессии — какое сочетание выдержки, диафрагмы и светочувствительности нужно выставлять, если формально можно достичь одной и той же яркости при разных сочетаниях этих параметров?
    • зачем нам так подробно изучать эту тему, если фотоаппарат в автоматическом режиме самостоятельно и довольно хорошо справляется с задачей управления яркостью фотографии?

    Ответы на эти вопросы — в наших следующих статьях.

    Удачных Вам фотографий!

    Как работает однообъективная зеркальная фотокамера · Phogulum

    Однообъективные зеркальные (SLR) фотоаппараты сложнее любых других фотоаппаратов. Видоискатели других типов камер представляют собой довольно простые системы и обычно не имеют ничего общего с основным объективом камеры. В базовых случаях видоискатель представляет собой просто отверстие прямоугольной формы, а в более сложных случаях видоискатель каким-то образом связан с основным объективом для целей фокусировки (например, зеркальные камеры с двумя объективами (TLR)), но все же эти системы проще, чем SLR камеры.Итак, как работает зеркальная камера или что делает ее такой сложной?

    Сначала рассмотрим детали зеркальной камеры:

    Ключевые части света, проходящего через камеру: линза, зеркало, фокусировочный экран, призма и окуляр. Наверное, вы уже знаете, что объектив состоит из нескольких оптических элементов и предназначен для фокусировки света на пленке. Зеркало маленькое и легкое, способное двигаться вверх и вниз. Экран фокусировки сделан из матового стекла, и когда на него проецируется изображение, оно становится видимым, а не просто проходит сквозь стекло, как при использовании обычного стекла.Иногда экран фокусировки также имеет некоторые функции, которые помогут вам сфокусировать изображение, но в данный момент они не важны. Призма (ее форма может быть разной, но идея остается той же) сделана из стекла и отражает изображение с фокусирующего экрана на окуляр, который сам по себе представляет собой просто кусок стекла или простую линзу, через которую вы смотрите. .

    На следующем рисунке показан путь света через камеру:

    Красные стрелки представляют свет во время создания фотографии, а зеленая стрелка — это путь после фактического нажатия кнопки и фотографирования.Действия, которые происходят в процессе фотосъемки: зеркало поднимается, затвор открывается, затвор закрывается и зеркало опускается обратно. Вы заметили, что при съемке зеркальной камерой видоискатель на мгновение становится черным? Это зеркало в верхнем положении, закрывающее фокусировочный экран и предотвращающее попадание лишнего света через окуляр при открытом затворе.

    А почему над фокусировочным экраном призма, а не другое простое зеркало?
    На этой фотографии показан фокусировочный экран камеры и изображение на нем простого слова «ВВЕРХ».

    Как видите, изображение зеркальное. Если бы вместо призмы было другое зеркало, изображение в видоискателе было бы перевернутым (вы можете попробовать это с маленьким зеркалом и это изображение на экране). Таким образом, призма отражает и поворачивает изображение прямо, как вы можете видеть его без камеры. Но все же, если одно зеркало перевернет изображение вверх ногами, а второе перевернет его снова, изображение все равно будет на его голове? Потому что вот как работает объектив.И вы можете этого не знать, но все ваши изображения на пленке также перевернуты, как видно на последней фотографии.

    Итак, это основные принципы работы зеркальных фотоаппаратов. Зеркальные камеры в основном такие же, только вместо пленки цифровой сенсор. И, конечно же, еще много электроники и прочего.

    Фотоаппарат на фотографиях (да-да, в разрезе тоже) — Зенит 3М. Если вам нужна дополнительная информация об этой камере, посетите страницу Zenit 3M.

    Однообъективная зеркальная (SLR) камера | База знаний Slade

    35-миллиметровая зеркальная камера с одним объективом (SLR) — это, по сути, зеркало с поворотом на 45 °, установленное за объективом, которое отражает изображение до фокусирующего экрана в верхней части камеры.При нажатии кнопки спуска затвора зеркало поднимается до:
    i) Сформируйте уплотнение под фокусировочным экраном, чтобы свет не попадал в камеру через смотровую линзу.
    ii) Уберите объектив и пленку в сторону. Когда зеркало достигает горизонтального положения, оно запускает затвор в фокальной плоскости прямо перед пленкой, чтобы сделать экспозицию. Расстояния расположены так, что линза, зеркало и фокусировочный экран равны расстоянию между линзой и пленкой, и все, что появляется на фокусировочном экране, фокусируется правильно.«35 мм» — это ширина пленки, которую использует эта камера. Каждая рамка имеет стандартный формат 24 мм x 36 мм.

    ПРЕИМУЩЕСТВА SLR


    — Камера дает вам возможность точно кадрировать изображение, фокусироваться и наблюдать глубину резкости. Типы
    -35 мм предлагают вам выбор быстрых и точных режимов для установки правильной экспозиции с помощью сквозного измерения освещенности объекта (включая вспышку).
    -Ключевые слова, такие как правильная экспозиция, фокус, выдержка и f-число, передаются прямо вашему глазу со стороны экрана фокусировки.
    — Имеется обширный запасной ассортимент линз и аксессуаров. Это делает зеркальные фотоаппараты универсальными «системами единиц», способными хорошо справляться с большинством фотографий.
    — Модели с полной автофокусировкой (автофокусом) регулируют объектив быстрее, чем вы можете сфокусировать его вручную. И они работают с разными объективами.

    SLR НЕДОСТАТКИ
    — Вы не можете видеть в видоискатель во время экспозиции. Это может мешать при длительной выдержке или панорамировании с длинной выдержкой.
    — Когда вы смотрите при открытой диафрагме (установив маленькую диафрагму), легко забыть об изменениях, которые придаст вашему снимку увеличение глубины резкости.
    — Электроника и механика камеры более сложны (и шумны), чем другие конструкции. Предлагая множество опций, он, как правило, более сложен в использовании, чем, скажем, компактный. Большинство SLR также в значительной степени зависят от заряда батареи.
    — Диапазон настроек скорости для использования со вспышкой ограничен (если только ваша вспышка не обеспечивает длительный пик.

    PDF: Обзор зеркальной камеры
    PDF: Подробный обзор зеркальной камеры

    Направляющая, охватывающая:
    Внутри однообъективной зеркальной камеры
    Загрузка пленки в камеру
    Фокусировка и установка экспозиции
    Индикация экспозиции
    Экспонирование пленки
    Что вы будете фотографировать?

    PDF: зеркальная камера

    Как работает камера?

    Иногда кажется чистой магией запечатлеть момент времени на неподвижной фотографии.Как именно камера сохраняет этот момент в доли секунды на вечность? Давайте посмотрим на внутреннюю работу обычной однообъективной зеркальной (SLR) камеры.

    Камера в основном состоит из светонепроницаемой коробки, которая пропускает немного света в нужный момент. Как только свет попадает в камеру, он создает изображение, вызывая химическую реакцию на фотопленке.

    Конечно, зеркальные фотоаппараты также могут создавать чисто цифровые изображения вообще без использования фотопленки, но сегодня мы сконцентрируемся на традиционном использовании пленки.

    Представим, что вы фотографируете свою собаку, играющую в снегу. Когда вы видите, что ваша собака бежит к вам, вы подносите камеру к глазу.

    Наружный свет отражается от вашей собаки, попадает в камеру, через объектив и на зеркало. Затем свет отражается от зеркала в пятисторонний кусок стекла, называемый «пентапризмой», и попадает в окуляр.

    Наконец, свет проходит через окуляр в ваш глаз. Это позволяет вам видеть изображение именно таким, как оно есть. появится в фильме.

    Поднося камеру к глазу, вы ждете подходящего момента. Ваша собака останавливается на мгновение и щелкает ! У тебя есть шанс.

    Когда вы нажимаете кнопку на фотоаппарате, зеркало убирается в сторону. Затем свет проходит на заднюю часть камеры, где попадает на фотопленку и запускает химическую реакцию.

    Когда вы нажимаете кнопку, вы мгновенно записываете отраженный свет от объектов в поле зрения камеры. Хотя вы, вероятно, не можете сказать, пленка состоит из тонкого листа пластика, покрытого крошечными кристаллами серебра в желатине.Кристаллы реагируют на свет, который проходит через камеру на пленку.

    После того, как вы сделали снимок, самое время проявить пленку в темной комнате. Процесс проявления включает погружение пленки в несколько химикатов. Специальные химические вещества, называемые «проявителем», помогают изображению стать видимым.

    Если вы когда-либо подносили проявленную пленку к свету, вы можете заметить, что что-то выглядит странно. Проявленная пленка дает негативное изображение! Это означает, что темные объекты будут выглядеть светлыми и светлые объекты будут выглядеть темными.

    Когда пришло время распечатать фотографию, вы должны направить свет через негативную пленку. Это создает тень на специальной светочувствительной бумаге, оставляя изображение, противоположное негативу — позитивный отпечаток! Наконец-то у вас есть фотография.

    Как работают камеры: от объектива до фотодатчика

    В наши дни цифровой фотоаппарат есть у каждого, но вы, начинающий фотограф, можете подумать, что пора набраться храбрости и перейти на фотоаппарат более высокого класса.Но если вы просмотрите камеры на Amazon, вы можете заметить, что с более высоким качеством появляется все больше и больше спецификаций — нечетные цепочки букв и цифр, которые для вас не имеют смысла. «Что вообще такое ISO, мегапиксели и диафрагма?» ты спрашиваешь. Затем вы отправляетесь в магазин, чтобы попробовать. Вы тяготеете к тому, что находится в пределах вашего ценового диапазона, берете его и делаете снимок. Но когда вы нажимаете кнопку спуска затвора, вы слышите серию щелчков и жужжаний. «Я думал, что это цифровая штука! Что это за звуки? » вы продолжаете задаваться вопросом.Затем вы внезапно понимаете, что знаете о том, как работают камеры, гораздо меньше, чем вы думали.

    Ничего страшного. Я тоже так начал. Механика камеры довольно сложна, и то, как они переводят все эти странные звуки и числа в изображения, требует довольно сложной инженерной мысли. В этой серии из двух частей я постараюсь раскрыть тайну камер и объяснить, как они работают, от объектива до пленки и фотосенсора. Следуйте за мной, пока я путешествую через однообъективную зеркальную камеру, которую сегодня используют большинство профессиональных фотографов.

    Механика зеркальной камеры

    Все SLR захватывают изображения одинаково, независимо от того, отображается ли изображение на пленке или кодируется на карте памяти. Когда я объясню анатомию камеры, используйте приведенную ниже схему в качестве руководства:

    Поперечный разрез зеркальной камеры. Изображение любезно предоставленоphotoylife.com

    Все начинается с объектива (1). Когда свет попадает в линзу, он проходит и попадает в зеркало (2), которое находится напротив под углом 45 градусов.Зеркало направляет свет вверх к отсеку, называемому пентапризмой (7), где он немного отскакивает, пока не попадет в видоискатель вашей камеры (8), позволяя вам видеть, на что направлен объектив. (Почему пентапризма, а не другое зеркало? Зеркало будет отображать перевернутое изображение в ваш видоискатель, в то время как пентапризма удерживает его в вертикальном положении.)

    Когда вы будете готовы сделать снимок и нажать кнопку, зеркало поворачивается вверх и блокирует попадание света в видоискатель, в то же время открывая туннель, который позволяет свету проходить прямо через объектив, через настоящее время. -открыть затвор (3) и на средство захвата (4), будь то пленка (в традиционной камере) или фотосенсор (в цифровой камере).Это очень простая установка света и зеркал.

    Хотя механика зеркальной камеры довольно проста, на этом сходство между пленочной и цифровой зеркальной камерой заканчивается.

    Как снимаются изображения на пленке

    Традиционные камеры снимают изображения на пленку, которая состоит из пластикового листа, покрытого слоем желатина (тот же материал, что и в мармеладных мишках). Желатин содержит светочувствительные кристаллы, состоящие из химического вещества, называемого галогенидом серебра (см. Диаграмму ниже).Галогенид серебра — это то, на что это похоже: атом серебра, связанный с галогенидом.

    Черно-белая пленка содержит один слой кристаллов галогенида серебра: когда свет попадает на кристаллы, он разрушает серебро и галогенид, оставляя металлическое серебро. Металлическое серебро делает пленку темной при проявлении. Цветная пленка содержит несколько слоев галогенида серебра, и каждый слой чувствителен к разному цвету света.

    Вообще говоря, размер пленки влияет на качество вашего изображения — чем больше пленка, тем больше деталей вы можете получить.В старых катушечных кинокамерах использовалась 8-миллиметровая пленка, в типичной пленочной SLR-камере использовалась 35-миллиметровая пленка, а в камерах IMAX использовалась 70-миллиметровая пленка!

    Слои пленки. (photo.tutsplus.com)
    Фотосенсоры: «пленка» цифровых фотоаппаратов Фотополости или «фотосайты». Они выстроены в 2-мерный массив и собирают свет. Из Кембриджа в цвете.

    Как и традиционная пленка, фотодатчик цифровой SLR, также известный как датчик изображения, чувствителен к свету. Но вместо того, чтобы использовать кристаллы галогенида серебра для захвата света, он использует поле из тысяч микроскопических полостей, называемых фотосайтами.Каждый фотосайт похож на кабинет в офисе, где данные анализируются и интерпретируются. Когда вы открываете затвор камеры, чтобы засветить фотосайты, каждый из них собирает фотоны (световые частицы). Когда затвор закрывается, фотосайты закрываются, что дает каждому сайту возможность проанализировать поглощенный свет. Количество световых частиц, которые принимает фотосайт, преобразуется в размер электрического сигнала, который он посылает в камеру, и, в конечном итоге, , яркость каждого пятна на окончательном изображении.

    Достаточно просто, правда? Но на данный момент фотосайты не могут отличить один цвет света от другого. Для фотосенсора свет есть свет; фотон есть фотон. Без дополнительной информации вы получите только черно-белые изображения.

    Как же тогда цифровая камера снимает цветные изображения?

    Для получения цветных фотографий датчик изображения в зеркальной фотокамере обычно покрывается так называемым фильтром Байера. Это светофильтр, который устанавливается поверх фотодатчика и, подобно витражу на потолке комнаты, пропускает только один цвет на каждый фотосайт.В частности, фильтр Байера имеет довольно простую конструкцию: он пропускает красный свет в четверть фотосайтов, синий — в другую четверть, а зеленый — в оставшуюся половину, в красиво оформленном массиве (см. Ниже). Фотосайты знают, какой цвет они должны получить, поэтому, когда свет падает на каждый из них, камера может рассчитывать уровни каждого цвета индивидуально.

    Массив фильтров Байера. Из Кембриджа в цвете. Фотосайты с цветными фильтрами наверху. Из Кембриджа в цвете.

    Вы можете спросить: «Если каждый фотосайт собирает только красный, зеленый или синий, то как камера может создать фотографию с более чем этими цветами?» Что ж, я знаю, что я сказал, что камера измеряет количество света на каждом фотосайте индивидуально, но чтобы определить истинный цвет света, она фактически смотрит на несколько фотосайтов одновременно. В частности, он анализирует квадрат 2 × 2 фотосайтов: сравнивает относительные уровни красного, зеленого и синего между ними, выполняет некоторые вычисления и переводит эту информацию в истинный цвет изображения.Этот квадрат 2 × 2 образует один пиксель.

    пикселей — это еще не все

    Когда впервые появились цифровые фотоаппараты типа «наведи и снимай», производители цифровых фотоаппаратов хвастались количеством мегапикселей, содержащихся в их камерах, потому что количество мегапикселей определяет разрешение получаемой фотографии. Действительно, с большим количеством мегапикселей фотограф может собирать больше информации о свете, который он улавливает, и печатать более крупные фотографии, не беспокоясь о том, что они увидят «пиксельное» изображение.

    Но большое количество мегапикселей не обязательно гарантирует высокое качество изображения. Качество изображения также зависит от того, насколько пикселей имеют размер . Чем больше мегапикселей производитель пытается уместить на фотосенсоре, тем меньше должны стать отдельные фотосайты, чтобы все они поместились. Если места для фотосъемки слишком малы, они не могут улавливать достаточно света для получения качественного изображения.

    Сравнение размеров датчика изображения стандартной пленочной камеры, зеркальной камеры Canon Rebel и iPhone 10.

    iPhone X и зеркальная камера Canon Rebel T3, например, содержат 12 мегапикселей, но они создают изображения совершенно разного качества. Почему? Фотосенсоры в iPhone имеют площадь всего около 6 × 5 мм; Между тем, сенсор Canon Rebel имеет площадь 22 × 15 мм, что более чем в 10 раз больше (см. диаграмму справа). Для того, чтобы на каждый датчик поместилось одинаковое количество фотосайтов, те, что на датчике iPhone, должны быть в 10 раз меньше, чем их аналоги в камере Canon. Это означает, что сенсор iPhone улавливает в 10 раз меньше света.Только с большим фотодатчиком, который оставляет место для больших фотосайтов, камера может эффективно использовать содержащиеся в ней мегапиксели.

    Вы можете контролировать количество мегапикселей и размер датчика изображения только тогда, когда покупаете камеру или телефон. Выбрав камеру для покупки, вы решили, насколько она может помочь вам в создании качественного изображения. Но есть гораздо больше факторов, которые влияют на получение хорошей фотографии, помимо возможностей вашей камеры. Остальное зависит от тебя.

    Во второй части я описываю особенности зеркальной камеры, которой вы, , можете управлять, что поможет вам сделать красивую фотографию.

    • Бен Маркус — специалист по связям с общественностью в CG Life и соредактор журнала Science Unsealed. Он получил докторскую степень. по нейробиологии Чикагского университета.

      Просмотреть все сообщения

    Что такое зеркальная камера и как она может улучшить ваши фотографии

    Фотография — это сегодня невероятно популярное хобби. Одним из самых захватывающих событий последнего десятилетия стала разработка новых форматов камер.Многие люди снимают на свои смартфоны, но иногда более традиционная зеркальная камера все же имеет свои преимущества.

    В этой статье мы стремимся дать вам полное представление о том, что такое зеркалка. Так что вы сможете судить, подходит ли вам цифровая зеркальная фотокамера.

    Фото Яна Вашека

    Что такое зеркалка?

    DSLR — это цифровая зеркальная фотокамера Digital Single Lens Reflex . Проще говоря, это цифровая камера с одним объективом, внутри корпуса которого находятся зеркало и призма.

    Зеркало и призма отражают свет от объектива в видоискатель. Это позволяет точно компоновать фотографии и проявлять творческий подход по своему усмотрению.

    Свет (желтые линии) через объектив отражается от зеркала в видоискатель. Позволяет получить точное представление о сцене.

    Легко увязнуть в технических аспектах фотоаппаратов. Вы можете предпочесть просто фотографировать. Но если вы хотите понять, как работает зеркальная фотокамера, обязательно посмотрите это видео, в котором объясняется, как работает зеркальная фотокамера.

    Чем больше размер сенсора, тем лучше качество изображения

    Датчик DSLR значительно больше, чем в компактной камере, поэтому пиксели в датчике могут быть больше и менее плотно упакованы.

    Датчик в цифровой зеркальной фотокамере Canon с датчиком кропа будет иметь длину около 22 м. Теперь посмотрите на размер ногтя на мизинце — это средний размер сенсора в компактном устройстве или смартфоне. Представьте себе 12 миллионов пикселей на сенсорах обоих размеров, и вы поймете, что я имею в виду под размером и плотностью пикселей!

    Датчик большего размера позволит вам снимать с более высокими настройками ISO.Это изображение (снятое при ISO 1600) выглядело бы намного более зашумленным, если бы было снято с такими же настройками на компактную камеру. Изображение предоставлено Yiran Ding

    . Благодаря этому зеркальные фотокамеры намного лучше собирают свет, особенно в темноте. Вы можете поднять ISO намного выше, чем на компактной камере, не создавая большого количества шума (зернистости) на снимках.

    Если вы хотите узнать больше о размере и плотности пикселей, посмотрите это видео Кена Шульца.

    Видео-инструкция по размеру и плотности пикселей

    Full Frame vs.Датчик культуры

    Зеркальные камеры

    впервые появились в начале 2000-х годов. Технология цифровых датчиков все еще была относительно новой технологией, поэтому полнокадровые датчики сделали бы камеры непомерно дорогими. Вместо этого ранние зеркалки были оснащены датчиками меньшего размера, что делало их более доступными. Стоимость технологии упала за последние двадцать лет, но на рынке есть зеркальные фотокамеры с датчиком урожая. Это потому, что и формата имеют свои преимущества.

    Связанная статья : История камер

    Иллюстрация размеров сенсоров, от среднего формата до крошечных сенсоров в смартфонах и компактных камерах
    Камеры с сенсором урожая

    Камеры с датчиком кропа обычно меньше и легче, и объективы для них обладают тем же преимуществом.Меньший по размеру датчик также означает, что у объективов этих камер другое поле зрения. Например, объектив 50 мм, используемый в кроп-камере Canon, даст эффективное фокусное расстояние 80 мм. Это означает, что у вас есть больший охват — настоящее благо при съемке удаленных объектов, например дикой природы.

    Чтобы рассчитать эффективное фокусное расстояние любого объектива камеры с датчиком кадрирования, просто умножьте фокусное расстояние на коэффициент кадрирования , и это составит 1,5 (на камерах Nikon и Sony) или 1,6 (на камерах Canon).

    Статья по теме: Лучшие объективы Nikon DX

    Полнокадровые камеры

    Более крупный сенсор в полнокадровой камере дает определенные преимущества. Полнокадровый датчик имеет более крупные пиксели для более эффективного сбора света. Это обеспечивает лучшее качество изображения, особенно при съемке при слабом освещении.

    Если вы хотите лучше понять зеркальные фотокамеры с датчиком кропа, это видео из Школы фотографии хорошо объясняет.

    Чем зеркалка отличается от компактной камеры или смартфона?

    DSLR имеет много преимуществ по сравнению с небольшими камерами, что позволяет вам раскрыть свой творческий потенциал и делать потрясающие фотографии!

    На многих компактных камерах вам придется работать через меню, чтобы изменить настройки.Специальные кнопки управления делают этот процесс более быстрым и простым на цифровой зеркальной фотокамере. Фото Sharegrid

    Давайте рассмотрим эти преимущества ниже.

    Сменные линзы

    Во-первых, использование DSLR дает вам доступ к большому количеству объективов. Возможность смены объектива дает вам полную гибкость, позволяя использовать лучший объектив для объекта съемки.

    Возможность смены объективов означала, что я мог использовать макрообъектив, чтобы максимально приблизиться к этой пчеле

    . Линзы бывают самых разных фокусных расстояний, от сверхширокоугольных до гигантских телеобъективов.Есть линзы на любой бюджет, от новичков до профессионалов. За последние 20 лет технология линз настолько улучшилась, что сейчас практически невозможно купить плохой объектив. Это означает, что вам не нужно брать вторую ипотеку, чтобы начать работу!

    Не забывайте и об объективах сторонних производителей, таких как Sigma и Tamron. Многие из их предложений так же хороши, как и у крупных брендов, но при этом значительно дешевле.

    Лучшая эргономика

    Я сбился со счета, сколько раз мой iPhone почти выскользнул из пальцев при фотографировании.В отличие от этого, DSLR имеет большую рукоятку, за которую можно держаться, и тщательно продуманные элементы управления, которые помогут вам быстро изменить настройки камеры.

    Цифровые зеркальные фотокамеры

    также имеют большие видоискатели, которые помогут вам компоновать фотографии. Простое поднесение камеры к лицу делает ее более устойчивой и менее подверженной дрожанию камеры. При ярком солнечном свете создание изображений с помощью ЖК-экрана может быть затруднено — видоискатель полностью решает эту проблему.

    Использование видоискателя на цифровой зеркальной фотокамере может помочь вам делать более стабильные снимки.Фото Omar Medina Films

    Зеркальные камеры бывают всех размеров

    Если вас беспокоит, что зеркалка окажется слишком большой и тяжелой, есть множество вариантов выбора размера и веса. От компактного Canon 200D до огромного Nikon D5 — есть зеркалки, которые уместятся в любой руке.

    Сравнение размеров зеркалок Canon 200D и Nikon D5

    с невероятным временем автономной работы

    Если вы долгое время использовали компактную камеру или камеру смартфона, вы знаете, как часто вам нужно заряжать аккумулятор.Батареи DSLR намного мощнее, и вы часто можете работать несколько дней без подзарядки. Использование ЖК-дисплея на камере меньшего размера быстро разряжает батарею, в то время как оптический видоискатель зеркальной камеры не оказывает реального влияния на срок службы батареи.

    Вы можете использовать live view для компоновки изображений на DSLR, но использование оптического видоискателя позволит вашей батарее работать намного дольше! Изображение с Photo Mix

    Так много мегапикселей! Это действительно важно?

    Количество мегапикселей (МП) уже давно является аргументом в пользу продажи всех фотоаппаратов.Производители хотят, чтобы мы верили, что чем больше, тем лучше! Однако мы достигли точки, когда, если вы не планируете печатать изображения размером на самом деле больших, 16 МП должно быть достаточно.

    Статья по теме: Лучшие фотопринтеры

    Если вас соблазняет камера с действительно большим количеством мегапикселей, помните, что фотографии тоже будут больше. Это означает, что они займут больше места на диске, и вашему компьютеру придется работать усерднее, если вы решите их отредактировать.

    Помните : если вы хотите получить изображение наилучшего качества, размер вашей матрицы всегда будет важнее, чем большое количество мегапикселей.

    DSLR камеры Excel с автофокусом

    Одна из областей, в которой зеркалки действительно выделяются, — это их молниеносная автофокусировка. Если вам нужно запечатлеть быстро движущиеся объекты — например, детей или животных — зеркалка справится с этой задачей намного лучше, чем компактная камера. В условиях низкой освещенности зеркалка также превосходит беззеркальные камеры.

    Статьи по теме: Режимы фокусировки камеры, Как делать резкие фотографии.

    Молниеносная автофокусировка цифровой зеркальной камеры позволяет снимать такие быстрые действия намного проще, чем с помощью компактной камеры телефона.Фото Дэвида Хофманна

    Советы по покупке зеркальной камеры

    Перед покупкой новой камеры у меня есть несколько советов, которые помогут вам сделать правильный выбор.

    1. Попробуйте перед покупкой. Фотоаппарат — вещь очень индивидуальная, в одной модели может быть удобнее в руках. Постарайтесь посетить каменный магазин, чтобы обработать несколько моделей, а не просто заказывать онлайн.
    2. Купите и комплект линз. Если вы впервые покупаете зеркалку, обязательно приобретите и комплектный объектив.Объектив очень мало добавляет к общей стоимости, а это значит, что вы можете сразу приступить к съемке. В наши дни комплектные линзы на удивление хороши, и вы всегда можете продать линзы, если обновите стекло позже.
    3. Не думайте, что вам нужно покупать самую дорогую модель. Технологии меняются так быстро, что вы, вероятно, модернизируете свою камеру через несколько лет. Лучшая стратегия — потратить лишние деньги на качественные линзы. Технология линз меняется намного медленнее, и если вы купите хорошее стекло сейчас, вы сможете повторно использовать его в будущих камерах.
    4. Покупайте того же бренда, что и ваши друзья. Это означает, что вы можете спросить их совета и, возможно, одолжить их линзы!

    Вам…

    Я пробудил у вас аппетит попробовать зеркалку?

    Если вы решите сделать решительный шаг и купить его, поделитесь некоторыми своими фотографиями в комментариях ниже. Нам бы очень хотелось их увидеть. Если вы хотите поделиться ими с другими, почему бы не взглянуть на Photoblog.com? Просто создать учетную запись, чтобы начать делиться фотографиями с вашей новой цифровой зеркальной камеры с приветливым сообществом единомышленников.

    Не знаете, какие части мы обсуждали? Ознакомьтесь с этой статьей о деталях камеры.

    Теперь, когда вы увидели все эти невероятные фотографии, надеюсь, вы воодушевлены.

    И я надеюсь, что вы будете рады выйти — и сделать несколько фантастических фотографий!

    Но если вы хотите постоянно вдохновляться, вам обязательно стоит подписаться на рассылку новостей PhotoBlog. Мы отправляем нашим подписчикам много интересного — например, вдохновение, советы и секреты фотографии.Все для того, чтобы помочь вам делать фотографии мирового класса.

    Я уже упоминал, что все это совершенно БЕСПЛАТНО?

    (О, и мы пришлем вам памятку о естественном освещении, которая поможет вам использовать свет способами, о которых вы никогда не задумывались.)

    Итак, чтобы начать делать потрясающие фотографии и чувствовать постоянное вдохновение, введите свой адрес электронной почты:

    Загрузите БЕСПЛАТНУЮ шпаргалку по освещению для фотографий

    Подпишитесь и получите бесплатно загружаемую памятку по освещению для фотографий

    Спасибо за подписку.

    Что-то пошло не так.

    Как работают объективы DSLR: Объективы DSLR

    Объектив камеры, возможно, является самой важной частью настройки фотографа, до такой степени, что большинство профессиональных фотографов предпочли бы снимать с исправным корпусом камеры, если у них есть качественный объектив, а не наоборот. Однако, если вы только входите в мир объективов для цифровых зеркальных фотоаппаратов, на первый взгляд они могут показаться немного подавляющими. Что в точности означают все эти цифры и буквы сбоку? Какой объектив мне выбрать и как именно они работают?

    Это может показаться волшебством, но на самом деле это довольно просто.Читать дальше.

    Выбор правильного объектива может испортить или испортить изображение, которое вы пытаетесь запечатлеть. Это связано с тем, что объектив является частью камеры, которая управляет изображением, которое проецируется на датчик камеры. Без объектива вы могли бы улавливать только белый свет, что на самом деле никому не нужно.

    Чтобы иметь возможность уверенно выбрать правильный объектив для любой конкретной фотографической ситуации, понимание того, как на самом деле работает объектив DSLR, будет неоценимым.Как только вы сможете расшифровать кодовые надписи на каждом объективе, выбор того, какой объектив выбрать из огромного ассортимента, производимого каждым производителем камеры, станет менее головной болью.

    Объектив любой камеры — это простой инструмент, который может фокусировать свет на фиксированной точке. В зеркальных фотокамерах такой фиксированной точкой является цифровой датчик изображения. Для этого объектив выглядит как трубка и содержит несколько стеклянных пластин, которые либо изогнуты внутрь (вогнутые), либо наружу (выпуклые). Каждый тип объектива будет содержать разное количество и расположение стеклянных пластин, чтобы вы могли делать снимки в разных ситуациях.Эти линзы в основном служат для того, чтобы по-разному отклонять свет.

    Наука, которая заставляет работать объектив камеры, на самом деле довольно крутая. Если вы вспомните свои школьные годы, когда вы проводили те небольшие эксперименты, когда вы разделяли белый свет на разные видимые цвета с помощью призмы, то линза — более сложная версия этого.

    Как правило, вам не нужно беспокоиться о внутренней части объектива. Нет никаких обслуживаемых деталей, о которых стоит беспокоиться. Однако, чтобы по-настоящему понять, как работает объектив, важно иметь представление о том, что на самом деле составляет объектив DSLR.

    В передней части объектива есть передний элемент, а затем еще один элемент полностью сзади. Эти два элемента в основном защищают остальную часть материала внутри объектива. Между двумя элементами вы найдете группу линз. Это серия вогнутых и выпуклых стеклянных пластин, которые помогают фокусировать свет. Внутри объектива вы также найдете диафрагму, которая является частью объектива, которая управляет регулируемым отверстием, которое пропускает свет.

    Когда вы смотрите в видоискатель на цифровой зеркальной фотокамере (цифровой однообъективной зеркальной фотокамере) или SLR (однообъективная зеркальная камера), вы видите изображение, измененное стеклянными элементами объектива.На беззеркальных камерах нет зеркала, отражающего это изображение вверх в видоискатель, что позволяет этим камерам быть меньше и легче.

    Ниже приведена фотография в разрезе объектива Pentax 1.4 с использованием флуоресцентного лазерного изображения, на котором четко видны 9 стеклянных элементов внутри этого конкретного объектива.

    Некоторые из этих частей будут фиксированы, а некоторые могут перемещаться для фокусировки, увеличения и стабилизации изображения. Подвижные, фиксированные и расположение деталей меняется от объектива к объективу.

    На внешней стороне объектива также есть несколько различных деталей, которые, опять же, могут меняться от объектива к объективу и от производителя. В передней части объектива у вас есть резьба для фильтра, к которой вы прикрепляете круглый фильтр, а затем паз для крепления бленды объектива, куда можно прикрепить бленду / бленду.

    Бленды очень важны, особенно в солнечную погоду. Они помогают предотвратить блики и другие нежелательные эффекты от паразитных световых лучей.

    Резьба фильтра позволяет использовать любой из множества типов фильтров, будь то УФ или поляризатор и т. Д.Фильтры бывают разных размеров в зависимости от диаметра линзы. Они могут быть от 50 мм до 100 мм. Поскольку навинчивающиеся фильтры не так быстро снимаются и их необходимо приобретать в точном размере для вашего объектива, квадратные фильтры одного размера, в которых используются держатели фильтров, установленные на объектив, также популярны, хотя в большей степени в студийных условиях, где пыль и элементы не являются большой проблемой.

    Многие фотографы используют УФ-фильтр на любом объективе, особенно на дорогом, для защиты объектива, когда он сталкивается с чем-то твердым, будь то трещины или царапины.Лично у меня были случаи, когда объектив ударялся о твердый острый предмет, а мой дешевый УФ-фильтр разбивался. Было бы намного хуже, если бы это случилось с передней линзой самого объектива.

    В середине корпуса объектива есть несколько различных настроек и частей, включая кольцо фокусировки, кольцо масштабирования, маркировку характеристик объектива, индикаторы глубины резкости, кольцо диафрагмы и элементы управления стабилизацией изображения. На задней стороне объектива вы найдете крепление объектива, в котором вы прикрепляете объектив к корпусу камеры (который вы хотите убедиться, что он подходит для камеры).Вы также можете найти переключатель «MF / AF», который позволяет переключаться между ручной и автоматической фокусировкой объектива.

    Индикаторы расстояния показывают расстояние в футах и ​​метрах от объекта. Теперь уже не так много с DSLRS, но в прошлом это было важно, когда все делалось вручную, и вам приходилось рассчитывать гиперфокальное расстояние и т. Д.

    Буквы USM обозначают ультразвуковой двигатель, и многие предпочитают эти линзы из-за Дело в том, что моторы быстрее фокусируются и тише.Они также могут иметь маркировку «HSM» или высокоскоростной двигатель.

    Буквы «DX» на подставке для объектива фотоаппарата обозначают линзы с датчиком кадрирования, которые обсуждаются далее в этой статье. DX — это обозначение Nikon, а EF-S — обозначение объективов Canon.

    Буквы «Asph» обозначают асферические линзы, и в основном они означают, что некоторые линзы не сферические (как и бессимптомные средства без симптомов), что помогает ограничить аберрации.

    Маркировка стабилизации изображения некоторых немного сбивает с толку.VR означает подавление вибраций, IS для стабилизации изображения и OIS для оптической стабилизации изображения. Оптическая стабилизация изображения лучше, чем цифровая стабилизация изображения, и включает в себя фактический плавающий стеклянный элемент, а не просто цифровую обработку изображения.

    Стабилизация — отличная функция и действительно умная вещь. Он позволяет делать снимки на 2 ступени медленнее, поэтому вам больше не нужно снимать с минимальной рекомендованной выдержкой 1/125 секунды. Он в основном использует датчики и двигатели, чтобы противодействовать вашим трясущимся руками или другим небольшим движениям.Он не предназначен для больших движений.

    Крепление объектива — это место, где объектив соединяется с камерой и надежно удерживает его на месте, не допуская попадания пыли или грязи. Сейчас это в основном байонетные. Каждый производитель, например Sony, Nikon, Canon и т. Д., Имеет собственное крепление объектива. Адаптеры, о которых будет сказано ниже, позволяют использовать объективы, изготовленные для одной марки камеры, на корпусе другой марки.

    Некоторые объективы, такие как «рыбий глаз», на самом деле имеют крепления для фильтров на задней части объектива, поскольку большая кривизна объектива не позволяет установить плоский фильтр спереди.

    Проще говоря, ряд стеклянных пластин в трубке объектива позволяет фокусировать свет на цифровом датчике изображения, который затем записывает свет как изображение.

    Объектив формирует изображение объекта, который мы пытаемся сфотографировать, на датчике камеры. Теперь давайте на минутку поговорим о технических деталях. Не волнуйтесь, это не слишком сложно и поможет вам лучше понять, как работают линзы.

    Поскольку свет проходит через выпуклую линзу и формирует изображение, на него влияет угол входа, а также сама конструкция стеклянной линзы.При изменении расстояния от объекта до объектива изменяется и угол попадания света. Изображение объекта, который находится далеко от объектива, формируется ближе к объективу и наоборот.

    Толстые выпуклые линзы (с большим животом), в свою очередь, заставляют свет отклоняться под более резким углом, так как расстояние между различными точками линзы увеличивается. В результате свет будет сходиться ближе к линзе. Если выпуклая линза тоньше, изображение формируется дальше от линзы. Это приводит к увеличению размера изображения.

    Фокус

    Когда вы фокусируете объектив, вручную или автоматически, вы перемещаете некоторые элементы объектива дальше или ближе к датчику камеры (или, в случае SLR, пленке). Это изменяет способ преломления света линзой и перемещает место, где сходятся световые лучи. Вы делаете это до тех пор, пока не найдете точку, в которой объект, который вы хотите сфокусировать, является резким, то есть там, где сходятся световые лучи там, где находится датчик или пленка. Ручная фокусировка — это то, что было нормой в течение многих лет. Теперь автофокус и автофокус с ручной настройкой получили широкое распространение, и не зря.

    Несмотря на то, что технология фокусировки не идеальна, технология фокусировки позволила выполнять фокусировку намного быстрее при съемке в движении, чем ручное вращение кольца, и во многих случаях это может означать разницу между резким изображением или размытым упущенным шансом. В некоторых других условиях, когда мы плохо видим, например, при тусклом свете, цифровые датчики могут быть лучше, чем наши глаза.

    Автофокус

    Автофокус — интересная функция. Помимо различных опций, таких как непрерывная или одиночная автофокусировка (которая обычно имеет селекторный переключатель и один из которых использует больше батареи), он работает за счет отправки камерой сигналов на объектив и наоборот.Когда сигнал о том, что изображение становится более резким после попытки фокусировки, отправляется обратно, камера знает, в каком направлении повернуть кольцо виртуальной фокусировки. Этот процесс повторяется до тех пор, пока фокус не будет достигнут, и он намного быстрее, чем я только что описал.

    Еще вы могли заметить, что некоторые линзы становятся длиннее или короче по мере того, как вы фокусируетесь, а другие — нет. Разница во внутренней и внешней фокусировке.

    Фокусное расстояние

    Это расстояние фактически вычисляется, когда объектив сфокусирован на бесконечность.Но что это на самом деле означает? Что ж, когда свет проходит через вашу камеру, он переворачивается вверх дном. Точка, в которой изображение переворачивается (где свет сходится), называется узловой точкой. Расстояние от этой точки до датчика изображения и есть фокусное расстояние.

    Это буквально расстояние между точкой, в которой свет сходится, чтобы сформировать резкое изображение объекта, который вы фотографируете, и датчиком изображения. Обычно он измеряется в миллиметрах (мм) и будет четко обозначен на линзе.

    Фокусное расстояние позволяет нам узнать, какая часть сцены, которую мы видим перед собой, будет захвачена и насколько большими или увеличенными будут части сцены. Чем больше фокусное расстояние, тем более «увеличенным» будет изображение. В то время как более короткие фокусные расстояния позволяют снимать гораздо более широкий вид с меньшим увеличением.

    Фокусное расстояние объектива — это то, что вы видите, когда идете покупать объектив. Это как увеличение конкретного объектива, так и расстояние между объективом и созданным изображением.Таким образом, объектив на 1000 мм увеличивает намного больше, чем объектив на 100 мм. Если вам нужен относительно нейтральный объектив, вы можете выбрать объектив с фокусным расстоянием 50 мм. Фактическое результирующее изображение также будет зависеть от того, есть ли у вас полнокадровая или кадрированная камера, и, как следует из названия, это не из-за увеличения.

    Датчики / камеры кадрирования, кажется, увеличивают фокусное расстояние объектива из-за этого кадрирования. Например, датчики Nikon APS-C имеют 1,5-кратную лупу, поэтому, если вы прикрепите такой же объектив к такой камере, изображение будет 1.В 5 раз больше, чем если бы вы установили тот же объектив на полнокадровую камеру, что вам может понадобиться для детализации птиц, но не для широкоугольных пейзажей.

    Этот множитель даст вам то, что называется эквивалентным фокусным расстоянием. Таким образом, вы сможете определить, какой объектив вам понадобится для кадрирования камеры определенного типа по сравнению с чьей-либо установкой с камерой другого типа.

    Полнокадровые датчики имеют размер 35 мм пленки или 24 мм x 36 мм. Датчик кадрирования означает датчик любого размера, меньший, чем 35-мм пленочная рамка.Датчики кадрирующей рамки обрезают внешние края кадра, что означает, что вы не видите то, что будет на изображении на периферии.

    Полнокадровые линзы дороже и весят больше, потому что они более качественные. То же самое и с полнокадровыми камерами. Также существует больше объективов для полнокадровых камер, потому что многие фотографы предпочитают их.

    Возвращаясь к линзам, более выпуклая линза дает более широкий угол и меньшее фокусное расстояние (например, 35 мм). Телеобъектив с более плоским стеклянным элементом дает вам более узкий угол и большее фокусное расстояние (например, 200 мм).

    Самые первые объективы имели только одну длину фокусировки (известную сегодня как объективы с фиксированным фокусным расстоянием), пока некоторые довольно умные люди не подумали, что было бы круто, если бы у вас был один объектив, который мог бы снимать объекты, находящиеся близко и далеко. далеко. Они придумали способ изменить конфигурацию группы линз и, таким образом, изменить расстояние до узловой точки от датчика изображения. Так родился «зум-объектив».

    Диафрагма

    Диафрагма — один из тех фотографических терминов, который звучит очень технически и может занять некоторое время, чтобы разобраться.Однако, как только вы это сделаете, выбор объектива и получение желаемого снимка станет намного проще и увлекательнее!

    Диафрагма определяет размер отверстия, через которое проникает свет. Думайте об этом как о радужной оболочке (цветной части глаза), которая определяет размер зрачков. Диафрагма выражается в диафрагмах и (что сбивает с толку), чем меньше число, тем больше отверстие. Например, объектив с диафрагмой f / 2,8 будет иметь большее отверстие и поэтому пропускает больше света, чем объектив с диафрагмой f / 11.

    F-stop — это забавное название, значение которого многие люди даже не понимают. На самом деле это связано с фокусным расстоянием, о котором я говорил ранее. F-ступени — это просто доли фокусного расстояния. Эти дроби работают следующим образом: допустим, у вас есть объектив 300 мм f2,8 (хороший яркий объектив). Если вы настроили снимать с диафрагмой f2,8, мы просто делим фокусное расстояние 300 мм на 2,8 и получаем 107 мм. Это размер отверстия в вашей линзе.

    Диафрагма также влияет на глубину резкости изображения и на то, будет ли все изображение резким и в фокусе или нет.Когда вы выбираете большое значение диафрагмы, вы будете пропускать меньше света и получите большую глубину резкости. Когда вы выбираете меньшее значение диафрагмы, вы пропускаете больше света и получаете меньшую глубину резкости.

    Регулировка этого параметра поможет вам создавать классные портреты, на которых в фокусе находится только человек, а фон размыт. Большее отверстие (или меньшее число диафрагмы) позволит вам создать это. В то время как меньшее отверстие (или большее число диафрагмы) позволит вам получить больше изображения в фокусе, что отлично подходит для пейзажей.

    Диафрагма объектива — это еще одна кодовая надпись, которую вы найдете на своем объективе. Число диафрагмы, указанное на объективе рядом с фокусным расстоянием, будет максимальной диафрагмой. Меньшее максимальное значение диафрагмы (и, следовательно, более широкое отверстие) будет означать, что объектив будет лучше в условиях низкой освещенности. Так что, если вам нравится ночная съемка или съемка при естественном освещении (без вспышки), то это определенно то, что нужно учитывать.

    Низкое значение диафрагмы также указывает на качество объектива.Объективы высшего качества будут иметь постоянную диафрагму во всем диапазоне фокусных расстояний, в отличие от объективов более низкого качества (и по более низкой цене), у которых будет диафрагма, изменяющаяся при перемещении по диапазону фокусных расстояний (например, 3,5-5,6). В этом случае вы, вероятно, потеряете около одной ступени света при увеличении фокусного расстояния от широкоугольного до телефото. Их называют линзами с переменной диафрагмой, а другие иногда называют линзами с фиксированной диафрагмой.

    Объективы с регулируемой диафрагмой больше и тяжелее из-за используемых деталей и механизмов.Некоторые системы камер не имеют встроенной диафрагмы в объектив, но это бывает редко, и для них требуются специальные линзы.

    Вот объяснение Think Media, которое может помочь понять все это и уточнить некоторые детали:

    Фотографы всегда говорят о своей коллекции «стекла» больше, чем о самих камерах. Камеры приходят и уходят. Линзы служат дольше. Конечно, это имеет некоторые ограничения. Хотя люди все еще используют «пуленепробиваемые» объективы Nikon 1970-х и 1980-х годов, которые являются недорогими и качественными, у них есть свои пределы.Многие из них с ручной фокусировкой, многие с автофокусировкой использовались в течение многих лет и могут быть изношены, включая то, что на них работает, крепления объектива, разъемы и т. Д. Но вы все еще можете найти редко используемые объективы, которые

    Это не значит, что есть не лучшие объективы для зеркальных фотокамер выходят каждый год, потому что они есть. Хотя в них может не быть много новых функций (объектив может иметь лишь ограниченное количество функций), по мере изменения технологий они становятся легче, эффективнее или дешевле. Хотя вы можете получить небольшой легкий объектив с постоянным фокусным расстоянием 50 мм примерно за 100 долларов, который дает действительно хорошее качество изображений для фотографов-любителей, он никогда не заменит оптически стабилизированный объектив с фиксированным фокусным расстоянием 100–300 мм.

    Просто убедитесь, что, начав собирать коллекцию объективов, вы не попадетесь в ловушку покупки объективов с множеством различных креплений, таких как Nikon или Canon. Вы хотите придерживаться одного крепления объектива, например Nikon, и использовать адаптеры, которые позволяют использовать объективы других производителей, такие как Canon, на вашей камере. Эти адаптеры становятся лучше с каждым годом, и, хотя они могут давать только механические функции при использовании объектива Nikkor 1970 года, с современными объективами они могут дать вам автофокус, свет и другие показания.

    Адаптеры не следует путать с телеконвертерами или макрокольцами.Они не адаптируются к разным креплениям, а скорее влияют на поведение объектива. Телеконвертеры имеют оптический элемент с коэффициентом увеличения, который увеличивает общее увеличение / фокусное расстояние, но вызывает потерю света из-за дополнительного оптического элемента.

    Удлинительные кольца для макросъемки, с другой стороны, представляют собой просто распорки, которые позволяют помещать объект намного ближе к объективу и при этом сохранять фокус. Это связано с тем, что диапазон фокусировки вашего объектива уменьшился, и вы больше не можете фокусироваться на бесконечности.

    Корпуса камер также часто меняются (помимо того факта, что ставни не служат вечно), потому что технология камеры развивается очень быстро. Производители камер находятся на высоком уровне конкуренции, каждый год выпуская новые модели, которые лучше, чем в прошлые годы, будь то сенсор, время автономной работы, количество мегапикселей и т. Д. Не забывайте, что каждый раз, когда корпус вашей камеры становится лучше, ваши существующие линзы также дадут вам более качественные фотографии, если использовать их вместе с ними.

    О чем вы должны помнить при покупке новых объективов, если вы серьезно относитесь к фотографии из-за того, что я описал до сих пор, это вам следует покупать объективы хорошего качества с такими качественными характеристиками, как фиксированная диафрагма с малым числом.Их хватит, если вы позаботитесь о них, и вы сможете использовать их на разных камерах.

    Говоря о бюджете, сторонние производители объективов, такие как Sigma, Tamron и Tokina, производят объективы для других марок камер, и это может сэкономить вам немало денег, сохраняя при этом хорошее качество изображения. Всегда читайте обзоры объективов или пробуйте перед покупкой, особенно у сторонних производителей, чтобы убедиться, что вы довольны фотографиями.

    Теперь, когда вы лучше понимаете, как работает объектив DSLR, понять, какой объектив подходит вам и почему, будет проще.Существует два основных типа объективов для цифровых зеркальных фотоаппаратов:

    Объективы с постоянным фокусным расстоянием

    Эти объективы имеют фиксированное фокусное расстояние, что означает, что вам придется больше перемещаться при кадрировании кадра. Однако, как правило, они намного светосильнее и дают более четкое изображение. Они также имеют тенденцию быть легче, что отлично подходит для путешествий.

    Зум-объективы

    Эти объективы имеют различное фокусное расстояние, что означает, что вы можете увеличивать и уменьшать масштаб сцены, не перемещая свое местоположение. Их гибкость может быть большим преимуществом, хотя они, как правило, намного больше и тяжелее, чем объективы с постоянным фокусным расстоянием.

    Зум-объективы основаны на том, что вы перемещаете различные элементы объектива внутри объектива относительно друг друга, поворачивая кольцо масштабирования или потянув его вперед или назад. Это изменяет фокусное расстояние и силу увеличения объектива.

    Хотя объективы с постоянным фокусным расстоянием могут помочь быстро развить ваши фотографические навыки, если вы не уверены, какой фотографией будете заниматься, зум-объектив может стать отличным вариантом. В рамках этих двух типов линз доступно несколько различных более специализированных линз.Опять же, в зависимости от типа фотографии, которую вы собираетесь делать, будет зависеть, какой объектив вам следует выбрать.

    Макрообъективы для цифровых зеркальных фотокамер

    Это объективы, которые позволяют снимать мельчайшие и сложные детали сцены. Часто используется при фотографировании маленьких существ, таких как муравьи и пауки, цветов, а также абстрактных изображений.

    Макрообъективы могут быть специально сконструированы как фиксированные или зум-объективы, или их можно классифицировать как макрообъективы просто потому, что их ближайшее расстояние фокусировки мало.Объективы для цифровых зеркальных фотокамер с фиксированным фокусным расстоянием обычно имеют более широкую диафрагму и более качественное стекло, чем их аналоги с зумом, что обеспечивает более высокое качество изображения.

    Более доступный вариант, если вы только начинаете, — это выбрать объектив с функцией макросъемки. Это означает, что вы по-прежнему можете заниматься повседневной фотографией, но если появится возможность сделать макросъемку, менять объектив не нужно. С другой стороны, эти типы линз часто имеют большее фокусное расстояние, что снижает качество изображения.

    Широкоугольные объективы для цифровых зеркальных фотокамер

    Если вам нравится пейзажная фотография, то широкоугольные объективы станут вашим хлебом с маслом. Эти линзы часто могут создавать изображения, которые мы находим наиболее визуально привлекательными, поскольку линзы часто могут искажать то, что мы видим глазами в реальной жизни.

    Это искажение, однако, может быть связано с качеством объектива. С верхними широкоугольными объективами DSLR, которые практически не дают искажений или хроматических аберраций, тогда как более доступные объективы увидят больше.Вы можете исправить это в программе редактирования.

    Широкоугольные объективы DLSR доступны как с фиксированным фокусным расстоянием, так и с зум-объективами, качество и доступность которых различаются между ними. Чтобы определить, какой из них подходит вам, сначала нужно подумать, для чего вы будете его использовать. Например, если вы снимаете портреты, где вы можете легко перемещаться, чтобы сделать снимок, то лучше всего подойдет объектив с постоянным фокусным расстоянием. Однако, если вы снимаете живое выступление, когда вы находитесь в фиксированном положении, зум-объектив, вероятно, будет лучшим вариантом.

    Телеобъективы

    Если вы хотите фотографировать объекты издалека, то телеобъектив для вас. Обычно это объективы с фокусным расстоянием 85 мм или больше, и, как и другие объективы, они бывают как с постоянным фокусным расстоянием, так и с зумом.

    Когда дело доходит до телеобъективов, наибольшей популярностью пользуются зум-объективы. Это связано с тем, что в ситуациях, когда вам обычно нужен телеобъектив, требуется немного гибкости, а зум-объектив дает вам это.

    Телеобъективы с зумом особенно популярны среди фотографов, занимающихся спортом и дикой природой, поскольку они могут следить за объектом, не двигаясь самостоятельно. Эти объективы также имеют функции стабилизации изображения, которые могут быть действительно полезными. Это помогает уменьшить любые тряски или вибрации, которые становятся более очевидными при больших фокусных расстояниях.

    Стандартные объективы для зеркальных фотокамер

    Ваши универсальные универсальные объективы общего назначения и комплектные объективы великолепны, когда вы только начинаете.Они позволяют делать несколько разных типов фотографии с одним или двумя объективами. Это означает, что вы можете выяснить, какие виды фотографии вам больше всего интересны, прежде чем покупать более специализированные объективы. Они также популярны среди фотографов на мероприятиях и на свадьбе, где при смене объектива можно пропустить потенциально потрясающий снимок.

    Эти объективы, как правило, представляют собой зум-объективы, и, поскольку они созданы для решения множества различных задач, общее качество изображения не такое высокое, как у фиксированного объектива.Тем не менее, существует огромное разнообразие, и некоторые из них даже имеют возможность перейти от широкоугольного к длинному телефото! Очевидно, что чем больше вы хотите, чтобы объектив делал, тем ниже будет качество изображения. Тем не менее, это отличный вариант, если вы только начинаете.

    Портретные объективы для зеркальных фотокамер

    Если портретная съемка — это ваша проблема, то запаковать себе один из этих объективов не составит труда. Эти объективы, как правило, представляют собой объективы с фиксированным фокусным расстоянием, поэтому решение о том, какой портрет вы хотите снять, поможет вам решить, какое фокусное расстояние получить.

    В общем, отличной отправной точкой является фокусное расстояние около 50-85 мм. Это потому, что вы можете запечатлеть мягкую красоту объекта, но при этом добавить драматизма и яркости.

    Объективы для зеркальных фотокамер Fisheye

    Эти объективы представляют собой сверхширокоугольные объективы, обеспечивающие полный радиус изображения 180 градусов. Эти типы изображений мгновенно узнаваемы, поскольку они искажают изображение и заставляют все выглядеть так, как будто оно находится в пузыре. Эти типы линз обычно представляют собой фиксированные линзы.

    Объективы для зеркальных фотокамер с наклоном и сдвигом

    Также известные как объективы с управлением перспективой, они позволяют сдвигать и наклонять оптическую конфигурацию объектива относительно датчика. По сути, это означает, что когда вы фотографируете здания, вы можете скорректировать забивание ключевыми камнями (эффект, который заставляет здания выглядеть так, как будто они падают).

    Вы также можете настроить глубину резкости, не изменяя диафрагму, что может быть полезно при съемке пейзажей и продуктов. С другой стороны, у них есть возможность фокусироваться только вручную.

    Искажения

    Не все объективы идеальны, и все они имеют разную степень искажения. Объективы с постоянным фокусным расстоянием обычно имеют наименьшее значение, поскольку им не нужно поддерживать диапазон фокусных расстояний. При выборе линз следует учитывать два основных типа искажений: бочкообразное искажение и подушкообразное искажение.

    Бочкообразное искажение — это когда края изображения выглядят как бочкообразные, а не прямые. С другой стороны, подушкообразное искажение противоположно.Это заставляет края загибаться внутрь. Вы также можете получить изображение, которое имеет смесь обоих, известную как сложное искажение.

    По мере того, как технологии совершенствуются, современные зум-объективы не так сильно страдают от искажений. Хотя стоит отметить, что эти искажения часто можно исправить в программах для редактирования фотографий.

    Аберрации

    Одна из причин использования нескольких линз или стеклянных элементов внутри объектива камеры заключается в том, что хотя один объектив может формировать изображение, он может иметь аберрации.

    Иногда свет, проходящий через линзу, изгибается неодинаково и вызывает так называемые аберрации или некорректную окраску краев изображения. На некоторые цвета это влияет больше, чем на другие, а также на некоторые линзы. Однако вы часто можете исправить это с помощью программного обеспечения для редактирования.

    Хроматические аберрации также уменьшаются, когда линзы из разных материалов используются вместе в группе, тем самым меняя цвета.

    Резкость объектива

    Объективы обычно наиболее резкие в середине, и резкость также не одинакова во всем диапазоне увеличения объектива. Как я уже говорил ранее, линзы прошли долгий путь с тех пор, как мы используем DLSRS, но они еще не идеальны. Если вы используете свой объектив для различных проектов, вы узнаете его резкость. Одна общая черта заключается в том, что линзы менее резкие, когда диафрагма широко открыта, поэтому, если вы столкнулись с этой проблемой, используйте меньшую диафрагму.

    Итак, это мой обзор того, как работают и различаются объективы DSLR.Надеюсь, эта статья помогла вам лучше понять линзы. Как видите, все не так уж и сложно.

    Вы можете узнать больше о недорогих объективах для начинающих профессиональных фотографов здесь

    Что такое DSLR? Подходит ли вам зеркальная камера?

    Что вы думаете, когда слышите термин DSLR? Вы, возможно, думаете о семейной камере, которая собирает пыль в компьютерном зале.Или одну из тех больших камер, которые профессиональные фотографы используют на футбольном поле.

    Вы действительно знаете, как работает зеркальная камера (цифровая однообъективная зеркальная фотокамера, также известная как цифровая зеркальная фотокамера) или что обозначают эти четыре буквы?

    В этой статье я вернусь к основам и объясню, откуда возник термин DSLR. Я объясню разницу между SLR и DSLR. А также о том, как работают зеркальные камеры и почему зеркальные камеры так важны для современных фотографов.

    Что такое SLR? (или рефлекс с одной линзой)

    Чтобы объяснить, что такое зеркалка, я сначала верну нас к аналоговой или пленочной фотографии, а не к зеркальным фотокамерам. Вы можете проследить все, что связано с цифровой фотографией или цифровой камерой, до пленочной фотографии. Вскоре после изобретения фотографии в конце 1800-х годов была изобретена зеркальная фотокамера.

    SLR означает «однообъективный рефлекс». Давайте разберем это так, чтобы оно действительно имело смысл, а не звучало как три случайных слова, смешанных вместе.

    До SLR камера имела видоискатель сбоку от объектива или использовала отдельный объектив для просмотра объекта. В SLR свет проходит через объектив и попадает в зеркало, расположенное под углом 45 градусов. Затем зеркало отражает изображение вверх на пятистороннюю призму, и изображение можно просматривать через видоискатель.

    При спуске затвора зеркало поднимается, позволяя экспонировать пленку. После того, как рулон пленки снят, пленка проявляется, а затем можно печатать изображения.

    Разобравшись с принципами работы SLR, вы теперь можете понять, что означает однообъективный рефлекс. Одиночный объектив относится к одиночному объективу в камере, который используется как для оптического видоискателя, так и для фотосъемки. Термин «рефлекс» относится к отражению подъема зеркала, позволяющего экспонировать пленку.

    Теперь вы можете удивить друзей своими новыми знаниями!


    Типичный олдскульный зеркальный фотоаппарат

    Что такое зеркальная камера?

    Камера DSLR основана на той же идее, что и камера SLR.DSLR — это цифровая SLR. Цифровые зеркальные камеры обычно имеют сменные объективы. Единственная разница между ними заключается в том, что пленка была заменена светочувствительным цифровым сенсором или цифровой SLR.

    В 1975 году компания Eastman Kodak изобрела цифровой сенсор, совершив революцию в фотографии. Это монументальное изобретение подтолкнуло фотографию к современности, и теперь люди используют эту технологию каждый день.

    Когда появились первые цифровые камеры, они давали изображения с очень низким разрешением и были очень дорогими (подумайте о первых камерах типа «наведи и снимай», которые у вас могли быть).С годами стоимость производства цифрового датчика изображения существенно снизилась, что привело к появлению более доступных цифровых зеркальных фотокамер.


    Цифровая зеркальная камера Canon

    Что означает буква «D» в DSLR?

    Буква D означает «цифровой». Итак, по сути, у вас есть цифровая зеркальная камера. Изобретение цифрового датчика, вероятно, является крупнейшим фотографическим изобретением со времен пленки.

    Позволяет фотографам делать снимки и просматривать их за считанные секунды. Вам больше не нужно ждать, чтобы проявить и распечатать изображение, чтобы увидеть результат.

    Я не знаю, действительно ли многие фотографы понимают, как работает цифровой датчик. Хотя это и понятно, потому что это очень научно и может немного запутать, я думаю, что важно понимать основы.

    Я попытаюсь максимально просто объяснить, как работает цифровой датчик, но если вы хотите узнать больше, я настоятельно рекомендую изучить его, потому что это очень увлекательно.

    Так же, как пленка чувствительна к свету, цифровой сенсор камеры также чувствителен к свету.С технической точки зрения в большинстве камер используется датчик CMOS, что означает дополнительный металлооксидный полупроводник. Датчик состоит из множества мини-фотодатчиков.

    Когда световые фотоны отражаются на фотодатчике, он создает электрический ток. В зависимости от яркости света сила тока будет ниже или выше. Затем этот ток превращается в пиксели, и пиксели объединяются для создания цветного изображения.

    Все это происходит в мгновение ока, и в результате получается потрясающее изображение.


    Датчик — это блестящий квадрат в центре изображения.

    В чем разница между зеркальными фотокамерами и беззеркальными фотокамерами?

    Вместе с новыми технологиями появилась беззеркальная камера. Вот несколько быстрых отличий:

    • Зеркало и отсутствие зеркала
    • Размер фотоаппарата
    • Цена корпуса камеры

    В беззеркальном фотоаппарате нет зеркала, отсюда и гениальное название.В беззеркальной камере свет проходит прямо к датчику, и его можно увидеть на ЖК-экране на задней панели камеры.

    Если вы когда-либо использовали режим реального времени на цифровой зеркальной фотокамере, по сути, именно так работает беззеркальная цифровая камера. И в зеркальных, и в беззеркальных камерах используются сменные объективы.

    Наряду со сменными объективами, некоторые беззеркальные камеры имеют оптический видоискатель, но эти камеры без оптического видоискателя были просто вставлены, чтобы дать ощущение и комфорт зеркалки.

    Люди обычно переходят на беззеркальные камеры, потому что они меньше и дешевле зеркальных. Вы можете возразить, что беззеркальные камеры имеют меньшие сенсоры и меньшую глубину резкости. Считается, что это приводит к более низкому качеству изображения.

    Люди будут спорить весь день о том, что, по их мнению, лучше, но я думаю, что когда-нибудь беззеркальный возобладает, как только технология догонит.


    Как видите, беззеркальные камеры намного компактнее зеркалок.

    Заключение

    SLR

    были изобретены как более компактный и эффективный способ фотографировать. В 1975 году компания Kodak Piggy отказалась от оригинального дизайна и интегрировала цифровой датчик в те же самые зеркальные фотоаппараты. Цифровой датчик использует светочувствительную технологию для преобразования электронного тока в цифровые изображения.

    Если вы новичок в фотографии или занимаетесь ею в течение многих лет, приятно знать, как работает технология в вашей цифровой камере.

    Я думаю, что часто мы принимаем как должное технологии, которые используем каждый день.Понимание технологий в вещах, которые мы используем каждый день, позволяет нам глубже ценить и любить их.

    Я надеюсь, что в следующий раз, когда вы выйдете на улицу и воспользуетесь своей зеркалкой, вы остановитесь и подумаете обо всех безумных вещах, которые творится внутри этого маленького черного ящика. А затем подумайте о , как фотоны света превращаются в картинку, которую можно повесить на стену . Неудивительно, что когда впервые была изобретена фотография, люди думали, что это волшебство.

    Статьи по теме:
    Наши 5 лучших советов по фотографии для начинающих
    DSLR для видео Советы — 5 основных советов по записи видео на вашу DSLR!

    .
    Принцип работы зеркального фотоаппарата: Принцип работы зеркального фотоаппарата

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    Пролистать наверх