3 Вопрос Устройство фотоаппаратов
Любой фотоаппарат, в том числе и цифровой, можно условно разделить на три части. Первая из них – оптическая система, состоящая из объектива (иногда с насадками) и затвора. Вторая часть – это регистратор изображения. Третья часть предназначена для хранения отснятых кадров. В обычном фотоаппарате функции второй и третьей частей выполняет плёнка, в цифровом для этого используется два разных устройства. Для регистрации изображения используется электронно-оптический преобразователь, а для хранения – флэш-память. Электронно-оптический преобразователь (ЭОП) – прибор, преобразующий световой поток в электрический сигнал, характеризующийся разрешением – количеством точек по вертикали и горизонтали, а также соотношением сигнал/шум 14.
Флеш-память – энергонезависимая память, сохраняющая информацию после выключения питания. Характеризуется форм-фактором1, емкостью (в мегабайтах), скоростью доступа и напряжением питания (как правило, 3,3 либо 5 В). В качестве ЭОП используется ПЗС-матрицы (матрицы приборов с зарядовой связью.
Чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол зрения - предметов попадает в кадр меньше, но их размер в кадре больше. И наоборот, при уменьшении фокусного расстояния объекты съемки становятся меньше, но в кадр их попадает больше. Это также сказывается и на перспективе кадра - степени удаленности объектов друг от друга. Углу зрения обычного человека в 35-миллиметровых камерах соответствует фокусное расстояние 50 мм (46°).
Часто фокусное расстояние для цифровой фотокамеры указывается двумя цифрами, например, 6-15 мм (28-72 мм). Это вызвано тем, что размер ЭОП меньше кадра обычной пленки, поэтому линейные размеры оптики тоже меньше. Для удобства восприятия вводится вторая величина, которая обозначает фокусное расстояние в эквиваленте 35-миллиметровой камеры.
Для обозначения объективов с переменным фокусным расстоянием в англоязычной литературе применяется термин «zoom». Под кратностью объектива подразумевают отношение максимального фокусного расстояния к минимальному, например, 105/35 = 3 – кратность объектива равна 3. Объективы, фокусное расстояние которых не изменяется, в англоязычной литературе называются fixed focus. В отечественной литературе такой тип оптики обозначается как объектив с постоянным фокусным расстоянием.
Постоянное фокусное расстояние несколько ограничивает возможности фотографа, в то же время конструкция таких устройств предельно проста. Поэтому такие объективы чаще всего встречаются в недорогих компактных камерах.
Зеркальной (SLR - single 1еns reflех) называется камера, в которой изображение, попадающее в объектив, с помощью специальной оптической системы проецируется на поверхность экрана фокусировки. Это изображение пользователь наблюдает в видоискателе и визуально контролирует кадрирование и фокусировку. Для точного определения дистанции съемки применяются разнообразные оптические устройства. Одним из них является микрорастр, система микроскопических пирамидок, нанесенных на поверхность экрана фокусировки.
Видоискатель
зеркальце в нижнем положении
Рисунок 1. Устройство зеркального фотоаппарата
Характеристики цифрового фотоаппарата, влияющие на качество получаемых фотографий
Матрица - это множество светочувствительных элементов – пикселов. Каждый пиксель матрицы реагирует на попадание света на него – вырабатывает электрический сигнал, который зависит от интенсивности пришедшего света. Зная только интенсивность света в пикселях можно получить черно-белую картинку. Чтобы получить цветное изображение каждый пиксель покрывают одним из трех фильтров: красным, зеленым или синим, в соответствии с цветовой схемой RGB2. В этой схеме все остальные цвета получают путем смешивания трех основных. То есть, снимая в формате RAW3 мы получим файл, в котором каждый пиксель будет одного из трех цветов. При съемке в форматы JPEG4 и TIFF5 камера вычисляет цвет в заданном пикселе, используя соседние с ним ячейки.
У матрицы есть два важных параметра, которые влияют на качество изображения.
Разрешение матрицы. Измеряется в мегапикселях. Например, если у матрицы фотоаппарата 4 Мегапикселя (Мп), то это значит, что матрица состоит из 4 миллионов пикселей (ячеек). Чем больше разрешение, тем больше мелких деталей может отразить фотоаппарат на снимке. Например, для печати фотографий размера 10х15 см вполне хватит и 1 мегапикселя. Оптимальным выбором будет камера с 3-5 мегапикселями, на ней можно будет печатать фотографии вплоть до формата A4 (20х30см).
Размер матрицы. В популярных моделях фотоаппаратов используются матрицы с линейными размерами от 1/1,8 до 1/3,2 дюйма. В первом случае матрица больше. Большая матрица дает следующие преимущества: может зарегистрировать больше света (может передать больше оттенков), меньше шумит.
Чувствительность матрицы (ISO). Изменяется в диапазоне от 50 до 3200. Высокие значения чувствительности позволяют сделать четкий снимок в сумерках или даже ночью, правда при высоких значениях чувствительности неизбежно появление цифрового шума6.
Объектив. Именно благодаря объективу свет попадает в камеру и формируется изображение на матрице. От качества объектива во многом зависит качество получаемого изображения – четкость, резкость, отсутствие искажений и т.п. Важными элементами объектива являются линзы и диафрагма. Линзы отвечают за характер света, а диафрагма позволяет контролировать количество этого света. Закрывая диафрагму до минимальных значений, мы можем уменьшить количество света попадающего на матрицу.
Основные характеристики объектива:
Светосила. Светосила – это значение максимально открытой диафрагмы. Чем больше светосила объектива, тем лучше и дороже фотоаппарат. При одних и тех же условиях освещенности, объектив с большей светосилой позволяет снимать на более коротких выдержках 8.
Обычно маркировка объектива выглядит так: 5,8-34,8mm 1:2,8-4,8. Первая пара чисел это фокусное расстояние (расстояние от передней линзы объектива до матрицы/пленки). Вторая пара чисел - это соответствующие значения светосилы объектива. Например, здесь в положении 34,8мм (на максимальном зуме) объектив имеет светосилу 4,8. Чем меньше числа светосилы, тем лучше. Объектив с характеристиками 5,8-34,8мм 1:2-3,2 считался бы более светосильным.
Фокусное расстояние. От фокусного расстояния зависит угол обзора объектива и то, как далеко он «видит». Для цифровых фотоаппаратов фокусное расстояние приводят также в 35 миллиметровом эквиваленте. Это связано с тем, что диагональ матрицы меньше диагонали кадра 35 миллиметровой пленки, то есть матрица охватывает не все поле кадра, откуда и возникает понятие увеличения фокусного расстояния (Focal Length Multiplier). У разных камер этот фактор колеблется от 1,3 до 1,6.
Угол обзора. Напрямую зависит от фокусного расстояния. Примерно соответствующим углу обзора глаза человека считается объектив с фокусным расстоянием 50мм. Объективы с меньшим фокусным расстоянием- широкоугольники, с большим – телеобъективы. На Фото 2 приведен вариант фотографии Исаакиевского собора снятого на объектив с фокусным расстоянием 20 мм, а на Фото 3 тот же собор, снятый на 80 мм.
Зум (zoom). Зум объектива вычисляется очень просто: для этого нужно большее фокусное расстояние разделить на меньшее. Для фотоаппарата, указанного выше, зум равен 34,8/5,8=6. Что и указано производителем. Если фотоаппарат снабжен объективом без зума, то на нем указывается его фокусное расстояние и светосила: например, 20mm 1:2,8. Чем больше зум фотоаппарата, тем сложнее его конструкция, и производителю приходится находить компромисс между стоимостью и качеством. Поэтому ультразумы (6-12x) обычно дают худшую картинку по сравнению с умеренными зумами (до 3x).
Стабилизатор изображения призван бороться с так называемым эффектом «шевеленки»
Оптический же видоискатель является просто сквозным отверстием в корпусе камеры и не соответствует тому что видит объектив, хотя бы потому, что смещен относительно него на некоторое расстояние, однако в этом случае на помощь фотографу приходит дисплей.
На компактных цифровых камерах дисплей позволяет видеть картинку такой, какой она получится на фотографии и заранее увидеть недочеты в композиции, тенях, освещенности (некоторые фотоаппараты умеют показывать гистограмму будущего изображения в реальном времени). На зеркальных камерах дисплей может служить для просмотра уже сделанных кадров. Также дисплей служит интерфейсом для управления фотоаппаратом, поэтому, чем он больше и ярче, тем лучше.
Вспышка. Обычно каждый фотоаппарат снабжается встроенной слабомощной вспышкой, способной подсветить передний план. Также вспышки снабжаются различными функциями – подавления эффекта красных глаз, полное отключение вспышки и т.п. В профессиональных и полупрофессиональных камерах также присутствует контакт для подключения внешней вспышки – "горячий башмак". Внешние вспышки позволяют достичь гораздо лучших результатов во всех жанрах съемки.
Немаловажным условием получения качественных фото является наличие в фотоаппарате ручных настроек. А именно, возможность: регулировать диафрагму, выдержку, устанавливать баланс белого, изменять чувствительность матрицы и другие настройки.