Разное

Как устроен фотоаппарат – Схема устройства и принцип работы основных частей зеркального фотоаппарата

Содержание

Как работает цифровой фотоаппарат

© 2014 Vasili-photo.com

Для полного контроля над процессом получения цифрового изображения необходимо хотя бы в общих чертах представлять себе устройство и принцип работы цифрового фотоаппарата.

Единственное принципиальное отличие цифровой камеры от плёночной заключается в природе используемого в них светочувствительного материала. Если в плёночной камере это плёнка, то в цифровой – светочувствительная матрица. И как традиционный фотографический процесс неотделим от свойств плёнки, так и цифровой фотопроцесс во многом зависит от того, как матрица преобразует свет, сфокусированный на неё объективом, в цифровой код.

Принцип работы фотоматрицы

Светочувствительная матрица или фотосенсор представляет собой интегральную микросхему (проще говоря, кремниевую пластину), состоящую из мельчайших светочувствительных элементов – фотодиодов.

Матрица фотоаппарата Nikon D4

Существует два основных типа сенсоров: ПЗС (Прибор с Зарядовой Связью, он же CCD – Charge-Coupled Device) и КМОП (Комплементарный Металл-Оксид-Полупроводник, он же CMOS – Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Матрицы обоих типов преобразовывают энергию фотонов в электрический сигнал, который затем подлежит оцифровке, однако если в случае с ПЗС матрицей сигнал, сгенерированный фотодиодами, поступает в процессор камеры в аналоговой форме и лишь затем централизованно оцифровывается, то у КМОП матрицы каждый фотодиод снабжён индивидуальным аналого-цифровым преобразователем (АЦП), и данные поступают в процессор уже в дискретном виде. В целом, различия между КМОП и ПЗС матрицами хоть и принципиальны для инженера, но абсолютно несущественны для фотографа. Для производителей же фотооборудования имеет значение ещё и тот факт, что КМОП матрицы, будучи сложнее и дороже ПЗС матриц в разработке, оказываются при этом выгоднее последних при массовом производстве. Так что будущее, скорее всего, за технологией КМОП в силу чисто экономических причин.

Фотодиоды, из которых состоит любая матрица, обладают способностью преобразовывать энергию светового потока в электрический заряд. Чем больше фотонов улавливает фотодиод, тем больше электронов получается на выходе. Очевидно, что чем больше совокупная площадь всех фотодиодов, тем больше света они могут воспринять и тем выше светочувствительность матрицы.

К сожалению, фотодиоды не могут быть расположены вплотную друг к другу, поскольку тогда на матрице не осталось бы места для сопутствующей фотодиодам электроники (что особенно актуально для КМОП матриц). Восприимчивая к свету поверхность сенсора составляет в среднем 25-50 % от его общей площади. Для уменьшения потерь света каждый фотодиод накрыт микролинзой, превосходящей его по площади и фактически соприкасающейся с микролинзами соседних фотодиодов. Микролинзы собирают падающий на них свет и направляют его внутрь фотодиодов, повышая таким образом светочувствительность сенсора.

Основа любой фотографии – свет. Он проникает в камеру через объектив, линзы которого формируют изображение предмета на светочувствительной матрице. При нажатии на кнопку спуска затвор камеры открывается (как правило, на доли секунды) и происходит экспонирование кадра, т.е. освещение матрицы потоком света заданной интенсивности. В зависимости от желания получить светлый или тёмный снимок, может потребоваться различное количество света, т.е. различная экспозиция.

По завершении экспонирования электрический заряд, сгенерированный каждым фотодиодом, считывается, усиливается и с помощью аналого-цифрового преобразователя превращается в двоичный код заданной разрядности, который затем поступает в процессор фотоаппарата для последующей обработки. Каждому фотодиоду матрицы соответствует (хоть и не всегда) один пиксель будущего изображения.

Разрядность определяет количество оттенков, т.е. градаций яркости для каждого пикселя. Чем выше разрядность, тем более плавные тональные переходы способна запечатлеть камера. Большинство цифровых зеркальных камер способно сохранять 12 или 14 бит информации для каждого пикселя. 12 бит означает 212=4096 оттенков, а 14 бит – 214=16384 оттенка.

Динамический диапазон

Под динамическим диапазоном матрицы подразумевают отношение между максимальным уровнем сигнала фотодиодов и уровнем фонового шума матрицы, т.е., по сути, – отношение между максимальной и минимальной интенсивностью света, которые матрица способна воспринять.

Чем больше фотонов способен уловить фотодиод до того, как он достигнет насыщения, тем большим динамическим диапазоном будет обладать сенсор в целом. Ёмкость фотодиодов пропорциональна их физическому размеру, а потому, при прочих равных условиях, фотоаппарат с бо́льшей матрицей, а значит, и с более крупными фотодиодами, будет обладать большим динамическим диапазоном и меньшим уровнем шума.

Кроме того, бо́льшая матрица обычно означает более высокое максимальное значение чувствительности ISO для конкретной модели фотоаппарата. Ведь повышение ISO в цифровой камере – это всего лишь усиление электрического сигнала непосредственно перед его оцифровкой. Естественно, что вместе с полезным сигналом усиливается и шум, а значит, матрица с большим отношением сигнал/шум обеспечивает более чистую картинку при высоких значениях ISO.

Формирование цветного изображения

Возможно, некоторые из читателей уже заметили, что матрица цифрового фотоаппарата в том виде, в каком она описана выше, способна воспринимать лишь чёрно-белое изображение. Совершенно верно. Фотодиод регистрирует лишь интенсивность освещения (по принципу один фотон – один электрон), но не имеет возможности определить цвет, зависящий от длины световой волны или, иначе говоря, от энергии конкретных фотонов.

Чтобы решить эту проблему, каждый из фотодиодов снабжается светофильтром красного, зелёного или синего цвета. Красный светофильтр пропускает лучи красного цвета, но задерживает синие и зелёные лучи. Аналогичным образом ведут себя зелёный и синий светофильтры, пропуская лучи только своего цвета. В результате каждый фотодиод становится восприимчив лишь к ограниченному спектру световых волн.

Цветные светофильтры, покрывающие фотодиоды, образуют узор или мозаику, называемую массивом цветных фильтров. Существует множество вариантов взаимного расположения светофильтров, но в большинстве цифровых камер используется т.н. фильтр Байера, состоящий на 25 % из красных, на 25 % из синих и на 50 % из зелёных элементов. Вдвое большее количество зелёных светофильтров используется потому, что человеческий глаз обладает повышенной чувствительностью именно к световым лучам зелёного цвета, из-за чего неточность в передаче зелёного канала на фотографии особенно заметна.

Полученное с помощью массива цветных фильтров изображение не является в полной мере цветным, ведь каждый фотодиод сообщает процессору камеры информацию лишь об одном из основных цветов: красном, зелёном или синем. Недостающая цветовая информация для каждого пикселя восстанавливается в процессе дебайеризации. Процессор фотоаппарата анализирует данные из расположенных по соседству элементов и, используя хитроумные алгоритмы интерполяции, рассчитывает значения красного, зелёного и синего цвета для каждого пикселя, получая в конечном итоге полноцветное RGB изображение.

Печально, но платой за цвет является трёхкратное снижение чувствительности матрицы, поскольку, при использовании фильтра Байера, световой поток, достигающий каждого фотодиода, ослабляется светофильтром примерно втрое. Кроме того, страдает резкость изображения. Заявленное производителем разрешение матрицы отражает её, так сказать, чёрно-белое разрешение, в то время как цветное изображение формируется посредством интерполяции соседних пикселей, что несколько размывает картинку.

Также матрицы с массивом цветных фильтров ведут себя из рук вон плохо в условиях монохромного освещения. Например, при свете натриевых ламп низкого давления полноценно работают только красные фотодиоды. Зелёные получают минимум света, а синие и вовсе не воспринимают никакой информации. В результате фотография выходит довольно зернистой даже при умеренных значениях ISO, поскольку изображение приходится восстанавливать почти исключительно на основании красных пикселей, которых на матрице всего 25 %.

Существуют альтернативные подходы к получению цветного изображения вроде трёхматричных систем 3CCD или трёхслойных фотосенсоров Foveon X3, однако и они не лишены недостатков и по распространённости значительно уступают матрицам с фильтром Байера.

Предварительная фильтрация света

Поверх фильтра Байера и микролинз сенсор накрыт дополнительным фильтром, прозрачным для видимого света, но непроницаемым для инфракрасных лучей. Необходимость в ИК фильтре продиктована высокой чувствительностью матрицы не только к видимому, но также и к инфракрасному излучению. ИК фильтр отсекает световые лучи с длиной волны свыше 700 нм и приводит диапазон частот, воспринимаемых фотосенсором, в соответствие с чувствительностью человеческого глаза.

Для съёмки же в инфракрасном диапазоне выпускаются специальные камеры без ИК фильтра.

К ультрафиолетовому излучению (с длиной волны меньше 400 нм) сенсор цифрового фотоаппарата практически не восприимчив, и потому в специальном УФ фильтре не нуждается.

Помимо фильтра, задерживающего инфракрасное излучение, фотосенсор часто снабжается ещё и т.н. оптическим фильтром нижних частот или сглаживающим фильтром, задача которого состоит в лёгком размытии изображения. Дело в том, что если снимаемый объект имеет области с мелкими деталями, размер которых сопоставим с размерами фотодиодов матрицы, то при оцифровке изображения возможно появление неестественно выглядящих артефактов вроде муара. Фильтр нижних частот сглаживает мельчайшие детали изображения, т.е. снижает частоту исходного аналогового сигнала до уровня, не превышающего частоту дискретизации. Это позволяет уменьшить риск возникновения артефактов оцифровки ценой незначительного снижения резкости конечного снимка.

Чем выше разрешение цифрового фотоаппарата, тем меньше необходимость в сглаживающем фильтре, и потому в последнее время всё чаще выпускаются модели без оного. При разрешении матрицы свыше 15-20 мегапикселей аберрации объектива и дифракция на отверстии диафрагмы обеспечивают естественное и неизбежное размытие изображения, что делает намеренное ухудшение резкости с помощью фильтра нижних частот излишним.

***

Теперь вы знаете, как работает цифровая камера, и обладаете достаточным представлением об определённых технических слабостях цифровой фотографии на настоящем этапе её развития. Само собой разумеется, что сведения эти дополняют, но ни в коем случае не заменяют глубокое и всестороннее понимание экспозиции.

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект, внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.

Желаю удачи!


  Дата публикации: 22.01.2014

Вернуться к разделу "Матчасть"

Перейти к полному списку статей


Для отображения комментариев нужно включить Javascript

vasili-photo.com

Как устроен современный фотоаппарат | fotoadvice.ru

Для чего необходимо знать, как устроен фотоаппарат? Вопрос риторический. Конечно же, чтобы правильно эксплуатировать фотоаппарат, выжимать из него максимум и как можно дольше продлить срок его службы.

Современная камера является высокоточным и высокотехнологичным прибором, собравшим в себя все передовые достижения в различных отраслях науки и техники.

 

Прежде всего, фотограф должен знать, как устроен фотоаппарат. Эти базовые знания устройства фотоаппарата необходимы для правильного его выбора, выбора правильных режимов съемки, места и времени. Весь этот комплекс задач приходится решать в сжатые сроки.

Так как же устроен фотоаппарат? Начнем рассматривать его устройство с упрощенной схемы.

Общая схема устройства фотоаппарата.

Устройство фотоаппарата:

  1. объектив (1) представляет собой сложную систему линз, фокусирующих изображение на светочувствительном сенсоре – матрице;
  2. зеркало (2, 5) позволяет формировать изображение в видоискателе фотоаппарата;
  3. затвор (3) – устройство, которое пропускает свет на светочувствительный элемент на заранее заданное количество времени;
  4. светочувствительный элемент (матрица) (4) полупроводниковый прибор который преобразует свет, поступивший из объектива через затвор в серию электрических импульсов;
  5. линза видоискателя (6) – формирует изображение в видоискателе;
  6. пентапризма (7) – изменяет направление хода световых лучей и направляет их в видоискатель;
  7. окуляр видоискателя (8) позволяет сформировать изображение для глаза фотографа.

Итак, с примерным устройством современного фотоаппарата разобрались. Теперь рассмотрим процесс работы данной системы подробнее. Первоначальный режим – визирование. Фотограф «ловит» объект съемки в видоискателе. Свет поступает через объектив (1) на подвижное зеркало (2), отражаясь от него, проходит через линзу видоискателя (6) в пентапризму (7). В пентапризме (7) лучи света, отражаясь от граней, изменяют свой ход и попадают в окуляр видоискателя (8).

Второй режим – съемка. После фокусировки на объекте, фотограф нажимает кнопку затвора. Специальное устройство поднимает зеркало вверх (на схеме направление подъема показано стрелкой в положение 5), световые лучи попадают на затвор фотоаппарата (3), который открывается на заранее определенное время и пропускает свет на светочувствительную матрицу (4) фотоаппарата.

На матрице (4) изображение преобразуется в серию электрических импульсов, которые электроникой фотоаппарата обрабатываются и записываются на карту памяти. После срабатывания затвора зеркало опускается (в положение 2), и фотоаппарат снова переходит в режим визирования. Таков принцип работы цифрового зеркального фотоаппарата в общем виде.

Знание о том, как устроен фотоаппарат, и принципы его работы позволяют фотографу получать фотографии высокого качества и использовать творческий подход к решению стандартных задач в фотографии.

P. S. Если данная статья была полезна для Вас, поделитесь ею со своими друзьями в социальных сетях! Для этого просто кликните по кнопкам ниже и оставьте свой комментарий!

С этой статьей так же читают:

fotoadvice.ru

Как устроен фотоаппарат и какие бывают фотоаппараты — «Фотоучебник»

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

КАК РАБОТАЕТ ФОТОАППАРАТ?

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

Разобраться с процессом фотосъемки поможет простая схема.

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

Матрица фотоаппарата

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

Процессор Nikon Expeed 3

  • Файл записывается на карте памяти.

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

МАТРИЦА ФОТОКАМЕРЫ

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

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

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

Фрагмент снимка, сделанного на смартфон с камерой в 8 мегапикселей

Фрагмент кадра с разрешением в 8 мегапикселей, сделанный на зеркальную фотокамеру.

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

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

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

ОСОБЕННОСТИ БОЛЬШИХ И МАЛЕНЬКИХ МАТРИЦ

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

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

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

Кадр, сделанный зеркальной камерой с матрицей APS-C. Глубина резкости оказалась меньше. В нее попала только передняя фигурка.

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

При использовании фотоаппарата с большой матрицей фон на снимке размыть будет проще.

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

Полнокадровая камера Nikon D750 с универсальным объективом в руках фотографа.

Фотокамера семейства Nikon 1 имеет матрицу с диагональю в 1”. Это позволило сделать ее очень компактной.

При этом она оснащается такими же компактными сменными объективами.

ТИПЫ ФОТОКАМЕР. ИХ ПЛЮСЫ И МИНУСЫ.

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

МОБИЛЬНАЯ КАМЕРА. КАМЕРА В ТЕЛЕФОНЕ

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

КОМПАКТНЫЕ ФОТОКАМЕРЫ

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

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

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

Nikon Coolpix S30 - компактная камера

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

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

Nikon Coolpix P600 — гиперзум. Его объектив имеет 60-кратный оптический зум: это фантастическая цифра для любого другого класса камер. Фокусное расстояние объектива в 35-мм эквиваленте составляет 24-1440мм.

Кому подойдут компактные камеры и гиперзумы?

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

ЗЕРКАЛЬНЫЕ ФОТОКАМЕРЫ

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

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

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

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

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

Nikon D5300 - типичная зеркальная камера.

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

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

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

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

Кому подойдет зеркальная камера?

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

КОМПАКТНЫЕ КАМЕРЫ СО СМЕННОЙ ОПТИКОЙ ИЛИ БЕЗЗЕРКАЛЬНЫЕ КАМЕРЫ

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

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

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

Беззеркальная фотокамера Nikon 1 V3

Кому подойдет беззеркальная камера?

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

СРЕДНЕФОРМАТНЫЕ ФОТОКАМЕРЫ И ЦИФРОВЫЕ ЗАДНИКИ

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

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

Кому подойдет среднеформатная фотокамера?

Прежде всего профессиональным фотографам, которым необходимо печатать изображения очень большими форматами. Для любительской, репортажной и любой выездной фотосъемки такие камеры не совсем подходят. Впрочем, тут стоит сказать, что некоторые современные полнокадровые зеркальные камеры уже “наступают на пятки” среднеформатным: например Nikon D800, Nikon D800E, Nikon D810вполне сопоставимы со среднеформатными фотоаппаратами по качеству снимков. А цена их гораздо ниже.

Источник: prophotos.ru

ergofoto.ru

Как устроен фотоаппарат? Какие бывают фотоаппараты?

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

КАК РАБОТАЕТ ФОТОАППАРАТ?

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

Разобраться с процессом фотосъемки поможет простая схема.

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

Матрица фотоаппарата

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

Процессор Nikon Expeed 3

  • Файл записывается на карте памяти.

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

МАТРИЦА ФОТОКАМЕРЫ

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

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

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

Фрагмент снимка, сделанного на смартфон с камерой в 8 мегапикселей

Фрагмент кадра с разрешением в 8 мегапикселей, сделанный на зеркальную фотокамеру.

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

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

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

ОСОБЕННОСТИ БОЛЬШИХ И МАЛЕНЬКИХ МАТРИЦ

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

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

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

Кадр, сделанный зеркальной камерой с матрицей APS-C. Глубина резкости оказалась меньше. В нее попала только передняя фигурка.

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

При использовании фотоаппарата с большой матрицей фон на снимке размыть будет проще.

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

Полнокадровая камера Nikon D750 с универсальным объективом в руках фотографа.

Фотокамера семейства Nikon 1 имеет матрицу с диагональю в 1”. Это позволило сделать ее очень компактной.

При этом она оснащается такими же компактными сменными объективами.

ТИПЫ ФОТОКАМЕР. ИХ ПЛЮСЫ И МИНУСЫ.

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

МОБИЛЬНАЯ КАМЕРА. КАМЕРА В ТЕЛЕФОНЕ

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

КОМПАКТНЫЕ ФОТОКАМЕРЫ

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

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

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

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

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

Nikon Coolpix P600 — гиперзум. Его объектив имеет 60-кратный оптический зум: это фантастическая цифра для любого другого класса камер. Фокусное расстояние объектива в 35-мм эквиваленте составляет 24-1440мм.

Кому подойдут компактные камеры и гиперзумы?

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

ЗЕРКАЛЬНЫЕ ФОТОКАМЕРЫ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Кому подойдет зеркальная камера?

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

КОМПАКТНЫЕ КАМЕРЫ СО СМЕННОЙ ОПТИКОЙ ИЛИ БЕЗЗЕРКАЛЬНЫЕ КАМЕРЫ

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

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

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

Беззеркальная фотокамера Nikon 1 V3

Кому подойдет беззеркальная камера?

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

СРЕДНЕФОРМАТНЫЕ ФОТОКАМЕРЫ И ЦИФРОВЫЕ ЗАДНИКИ

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

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

Кому подойдет среднеформатная фотокамера?

Прежде всего профессиональным фотографам, которым необходимо печатать изображения очень большими форматами. Для любительской, репортажной и любой выездной фотосъемки такие камеры не совсем подходят. Впрочем, тут стоит сказать, что некоторые современные полнокадровые зеркальные камеры уже “наступают на пятки” среднеформатным: например Nikon D800, Nikon D800E, Nikon D810вполне сопоставимы со среднеформатными фотоаппаратами по качеству снимков. А цена их гораздо ниже.

Понравился наш сайт? Присоединяйтесь или подпишитесь (на почту будут приходить уведомления о новых темах) на наш канал в МирТесен!

fotostrana.mirtesen.ru

Как устроен фотоаппарат. Практическая фотография

Как устроен фотоаппарат

В простейшем виде фотографический аппарат представляет собой светонепроницаемую коробку (камеру)[1] с линзой. Изображение, создаваемое линзой, образуется на противоположной стенке камеры, где и располагается фотопластинка или фотопленка[2] (рис. 2). Эта принципиальная схема лежит в основе конструкции всех фотоаппаратов, хотя по внешнему виду многие фотоаппараты и не похожи друг на друга.

Рис. 2. Схема устройства и действия фотоаппарата

Современный фотоаппарат — это, конечно, не просто коробка с линзой. Это точный оптический прибор. Вместо простой линзы в фотоаппаратах устанавливают сложные оптические системы — объективы, состоящие обычно из нескольких линз. Кроме того, каждый современный фотоаппарат оснащен рядом различных устройств и механизмов, с которыми мы в свое время ознакомимся.

Получение фотографического снимка складывается из трех последовательных и совершенно самостоятельных процессов: съемки, лабораторной обработки пленки (негативный процесс) и изготовления фотоотпечатка (позитивный процесс).

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

design.wikireading.ru

Как устроен цифровой фотоаппарат? — ремонтируем фотоаппарат

Ремонт фотоаппаратов

Механическая часть его конструкции не сильно отличается от аналоговых собратьев. Все та же вспышка, объектив, светочувствительный элемент. Да вот разница только заключается в том, что он другой.

Если в обычном фотоаппарате роль светочувствительного и запоминающего элемента играла пленка, то у цифровой камеры роль светочувствительного элемента выполняет полупроводниковая матрица, а снятые снимки записываются на карту памяти.

Как устроена матрица? Это такая маленькая пластинка, на которой расположено определенное количество светочувствительных полупроводниковых фотоэлементов — фотодиодов. От их количества зависит разрешение получаемого изображения. Но не всегда количество фотодиодов гарантирует хорошее изображение. Сейчас многие производители устроили гонку за мегапикселями, что на самом деле зачастую приводит к ухудшению качества снимков в угоду цифрам. Один мегапиксель равен одному миллиону светочувствительных элементов.

Современные цифровые фотоаппараты имеют матрицы двух видов: CCD (ПЗС) и CMOS (КМОП). Каждая имеет свои достоинства и недостатки. Например, CCD обладает лучшим механизмом преобразования света, что ведет к уменьшению шумов у изображения и повышению динамического диапазона. Однако стоимость CCD матриц существенно выше чем CMOS. Поэтому, матрицы CCD ставятся только на профессиональные устройства, поскольку они позволяют получать намного более качественные фотографии. Студийные фотографии знаменитостей в глянцевых журналах это результат работы матрицы CCD. С другой стороны CMOS матрицы также устанавливаются на недорогие камеры для профессионалов и все камеры среднего ценового сегмента и смартфоны. Они относительно дешевы при массовом производстве, но создают изображение несколько более низкого качества — с большими шумами и меньшим диапазоном. Для того чтобы помочь матрице создать более качественную фотографию на помощь матрице приходит процессор фотоаппарата. С помощью специальных алгоритмов, которые разработаны с учетом возможностей матрицы, современные профессиональные CMOS фотоаппараты справляются со своим задачами зачастую не хуже матриц CDD.

Матрица цифровой фотокамеры

Сами фотодиоды на матрице расположены не вплотную, так как в самом фотоаппарате существует множество вспомогательных элементов, которые также расположены на светочувствительной пластинке. Они помогают трансформации света в электричество. Но непосредственно эту функцию выполняют фотодиоды. Каждый улавливает определенное количество фотонов, отсюда и название. Фотон — это элементарная частица света так же, как электрон — простейший элемент электричества. Фотодиоды переводят фотоны в электроны, а потом специальные микросхемы в камере интерпретируют их в двоичный код, который процессор фотоаппарата записывает как файл с изображением на карту памяти.

Матрица для создания цветного изображения

Цифровая матрица реагирует лишь на изменения силы света, а потому на выходе получается черно-белое изображение. Для того чтобы создать цветную картинку, на фотодиоды накладываются специальные светофильтры. Каждый из них пропускает лишь красные, синие или зеленые лучи света. Таким образом каждый из миллионов светодиодов накрыт светофильтром одного из трех цветов. Светофильтры настроены на то, чтобы воспринимать изображение лишь видимого светового диапазона. Чтобы не пропускались ИК-лучи, устанавливается специальный ИК-фильтр. Хотя временами создаются камеры, которые работают в невидимом диапазоне, в них ИК-фильтры не ставят.

Матрица имеет такой важный для фотографии параметр как светочувствительность. Он называется число ISO. Чем он больше, тем выше возможность снимать в темноте, но вместе с этим увеличивается количество шумов. Второй параметр любой фотографии это экспозиция — это количество света, которое попадет через объектив на матрицу и создаст электрический сигнал. Отличаются эти параметры тем, что ISO определяет процессор во время обработки светового потока, а экспозицию — диафрагма объектива и время выдержки, которые устанавливаются вручную или автоматически по выбранной программе.

С экспозицией связано понятие “динамический диапазон”. Это фактически соотношение самого маленького количества света на получившейся фотографии к самому большому. Чем шире динамический диапазон матрицы фотоаппарата, тем качественней будут снимки. Ведь на одних участках матрицы должно фокусироваться меньше света, а на других — больше. Если правильный баланс будет нарушен, то может получаться так, что света, облаков и синевы небесной на небе много будет, а в тенях — будет абсолютно черный цвет.

Как правило, чем дешевле камера, тем меньше ее динамический диапазон. Такое часто встречается на мобильных телефонах из-за ограничений на размер недорогой матрицы, а также на дешевых мыльницах, по той же причине. Компенсируется этот недостаток несколькими методами:

1. Технология HDR. Аббревиатура HDR расшифровывается, как высокий динамический диапазон. Схема очень проста. Когда вы делаете снимок, при нажатии кнопки затвора, фотокамера снимает не один кадр как обычно, а одновременно два или более изображения с разной экспозицией и самые лучшие, по мнению процессора фотокамеры, участки снимка сочетаются в один. Как следствие, получаются прекрасные снимки, сродни изображениям с дорогого фотоаппарата.

2. Фоторедакторы с алгоритмом корректировки динамического диапазона. Благо, на мобильных телефонах такие есть. В последнее время начали появляться умные камеры, которые также имеют возможность устанавливать сторонние фоторедакторы. Современное ПО для фотографов обладает большим количеством разнообразных функций и справляется с ними достаточно хорошо. Благодаря этим средствам можно убрать лишнее свечение объектов или осветить тени, а также убрать фиолетовые оттенки, которые появляются вследствие осветления теней на снимках, сделанных дешевыми камерами.

Как вы видите механизм работы цифровой фотокамеры выглядит не слишком сложно и в чем-то схож с работой человеческого глаза. Так, объектив в фотоаппарате напоминает хрусталик, светочувствительная матрица — сетчатку, фотодиоды — палочки и колбочки, а процессор в человеческой зрительной системе — мозг. Именно это делает устройство фотоаппарата простым для понимания любого человека.

Где отремонтировать фотоаппарат?

goja.ru

Как устроен объектив цифрового фотоаппарата

Зачем фотографу знать, как устроен объектив фотоаппарата? Казалось бы, бери и снимай прекрасные снимки и не думай о технической части. На практике дело обстоит совершенно по-другому.

Объектив в фотоаппарате очень важная деталь. Именно он создает световое изображение, которое максимально точно передает образ фотографируемого предмета.

Производители фототехники и продавцы уже приучили потребителей обращать внимание на разрешение матрицы. Бытует миф, что чем больше пресловутых мегапикселей содержит матрица, тем лучше качество изображения.

С таким подходом конечно, впаривать очередную новинку фототехники ни чего не понимающему покупателю гораздо проще. Да и сами продавцы не особо хотят вникать в суть проблемы.

А мы с вами постараемся более детально разобраться в этом вопросе. Мы уже выяснили, что объектив формирует изображение, а следовательно чем качественнее он будет, тем более четким будет изображение и оно не будет иметь искажений.

Ни какая матрица, даже самая супер навороченная, не способна исправить искажения (аберрации), которые дает объектив. Все грешки оптики будут прекрасно видны на снимках. Поэтому, покупая фотокамеру особое внимание уделяем объективу.

Продолжаем рассматривать вопрос, как устроен объектив фотоаппарата. Если сравнивать объективы обычной пленочной и цифровой фотокамер, то можно заметить, что объектив цировика имеет гораздо меньшие размеры.

У объектива цифровой фотокамеры также меньше фокусное расстояние. В чем тут дело? Оказывается, производители идут на хитрость. Чтобы уменьшить стоимость техники они делают матрицу гораздо меньших размеров в сравнении с кадром стандартной любительской пленочной камеры.

Рисунок 1. Объектив фотокамеры в разрезе.

Если мы установим такую матрицу на место фотопленки, то возникнет впечатление, что снимок сделан с использованием объектива у которого очень большое фокусное расстояние. Работать с такой фотокамерой в условиях помещения будет крайне неудобно, так как фотограф будет вынужден отходить от объекта съемки на значительные расстояния.

Именно по этой причине фокусное расстояние объективов цифровых камер значительно меньше фокусного расстояния объективов пленочных камер. При этом угол охвата остается неизменным.

Диафрагма объектива и затвор

Кроме системы линз объектив содержит в своем устройстве еще два необходимых элемента – это диафрагма и затвор. Диафрагма объектива состоит из нескольких лепестков, которые могут сдвигаться, уменьшая отверстие, сквозь которое проходит световой поток, тем самым становится возможным управление количеством света, который проходит к матрице.

Затвор фотокамеры необходим для управления временем засветки матрицы. Он дозирует количество света попадающего на матрицу. Но его работа отличается от работы затвора пленочного фотоаппарата.

У пленочной фотокамеры затвор постоянно закрыт, чтобы не допустить засветки пленки и открывается только на короткий миг в момент съемки. В цифровых фотокамерах затвор открыт постоянно. Это делается для того, чтобы фотограф мог видеть на встроенном экране изображение снимаемого объекта.

Если затвор будет закрыт, то матрица не получит засветки и на экране не будет видно ни чего. Возникает вполне резонный вопрос, зачем тогда нужен затвор, если он постоянно открыт?

Все дело в том, что затвор закрывается после нажатия кнопки только для того, чтобы перенести информацию с матрицы в память фотокамеры.

Следующим элементом, входящим в устройство объектива фотокамеры является инфракрасный фильтр. Его назначение – задерживать инфракрасное излучение. Делается это для того, чтобы снимки соответствовали реальности, так как матрица очень восприимчива к инфракрасным лучам в отличие от человеческого глаза, который эти лучи не видит.

В следующей статье мы рассмотрим основные характеристики объектива, которые зависят от того, как устроен объектив фотоаппарата.

P. S. Если данная статья была полезна для вас, поделитесь ею со своими друзьями в социальных сетях! Для этого просто кликните по кнопкам ниже и оставьте свой комментарий!

С этой статьей так же читают:

fotoadvice.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о