Физический размер матрицы

Порой среди характеристик фотоаппарата выделяется физический размер ПЗС-матрицы по диагонали, указываемый в дюймах. Это напрямую связано с размерами оптической системы — чем больше размеры ПЗС-матрицы, тем крупнее должен быть кадр, формируемый объективом. Чтобы достичь этого, требуется увеличить размеры оптических элементов и фокусное расстояние. Если же ПЗС-матрица все-таки больше изображения, генерируемого объективом, то в создании кадра используются не все элементы ЭОП, периферийные области матрицы оказываются невостребованными. В профессиональных камерах, использующих стандартные объективы пленочных «зеркалок», чаще встречается обратная ситуация, когда создаваемая оптикой «картинка» меньше ЭОП. Последнее вызвано тем, что размер матрицы, как правило, меньше кадра 35-мм фотопленки. Подробнее об этом, а также о коэффициенте фокусного расстояния будет рассказано в главе, посвященной профессиональным фотоаппаратам.

Размер матрицы влияет также на ее чувствительность. Чем больше площадь каждого элемента, тем больше света попадает на него, соответственно возрастает чувствительность всего ЭОП. Особенно это заметно в профессиональных моделях, ЭОП которых традиционно отличается большими габаритами, а чувствительность достигает значений порядка ISO 6400 (!). И именно большие линейные размеры могут способствовать росту популярности КМОП-матриц.

Аналого-цифровой преобразователь

Получив сигнал с усилителя, его необходимо перевести в понятный микропроцессору камеры формат.

ПРИМЕЧАНИЕ АЦП — сокращение словосочетания «аналого-цифровой преобразователь» (analog to digital converter, ADC). Устройство, преобразующее аналоговый сигнал в последовательность цифр. Основной характеристикой является разрядность — количество дискретных уровней сигнала, распознаваемых и кодируемых АЦП. Например, разрядность 8 бит обозначает, что преобразователь в состоянии определить 28 уровней сигнала и отобразить их в виде 256 различных значений.

Чем больше разрядность АЦП, тем теоретически большая глубина цвета может быть достигнута. Однако следует помнить, что разрядность АЦП должна соответствовать динамическому диапазону ПЗС-матрицы. Понятно, что при узком динамическом диапазоне АЦП с большой разрядностью просто нечего будет распознавать. На практике цветовая глубина кадра форматов JPEG либо TIFF, используемых компьютером, ограничена 24 битами (по 8 бит на каждый цветовой канал — синий, красный и зеленый). Так что применяемые в профессиональных и высококлассных любительских камерах АЦП с 10 и даже 12 битами на канал на первый взгляд обладают некоторой избыточностью. Дело в том, что динамический диапазон ЭОП в таких моделях достаточно широкий, и если фотоаппарат оборудован функцией сохранения кадра в нестандартном формате (30-36 бит), то при дальнейшей обработке на ПК есть возможность манипуляции с «лишними» битами. Пользователь может «отрезать» «нижние» либо «верхние» биты в случае передержки или недодержки, исправив таким образом ошибки экспозиции. Если же кадр был снят с правильными диафрагмой и выдержкой, то программное обеспечение в состоянии грамотно «сжать» 30-36 бит в стандартные 24. В этом случае народная мудрость, «много — не мало», абсолютно верна.

Расчет цвета в ПЗС-матрицах. Искажения цвета

Основные цвета аддитивного синтеза — цвета излучений. В трехцветном (RGB) аддитивном синтезе используются синий (blue — В), зеленый (green — G) и красный (red — R) цвета.

ПРИМЕЧАНИЕ Основные цвета — цвета оптических излучений или красителей, используемые для создания цветных изображений. Различают основные цвета аддитивного и субтрактивного синтеза, то есть со сложением и вычитанием цветов.

Такие основные цвета являются линейно независимыми, так как ни один из них не может быть получен оптическим смешением излучений двух других. Оптическим смешением синтезируют множество цветов, различающихся по цветовому тону, насыщенности и светлоте.

В субтрактивном синтезе используются цвета красителей. В качестве основных фигурируют желтый (yellow — Y), пурпурный (magenta — М) и голубой (cyan — С). Основной цвет субтрак-тивного синтеза называется дополнительным к основному цвету аддитивного синтеза, если красителем первого практически полностью поглощается излучение второго. Например, желтый цвет является дополнительным к синему, пурпурный — к зеленому, голубой — к красному.

Аддитивный синтез является «родным» для компьютерных устройств, в первую очередь, для монитора. В нем изображение создается тремя лучами (RGB). А вот принтеры пользуются субтрактивным синтезом, причем в дополнение к CMY-цветам используется также черный, обозначаемый литерой К — blасk. Добавление черного цвета вызвано тем, что избыток основных красителей, вызываемый необходимостью передать темные тона, может привести к разбуханию бумаги.

Следует помнить, что диапазон цветов, отображаемых с помощью цветовой модели CMY, меньше, чем множество цветов, генерируемых RGB-синтезом. Тем не менее для формирования светофильтров в ходу обе модели.

Напомню, как формируется изображение с использованием так называемой Байеровской схемы размещения элементов. Поскольку ПЗС-элементы способны регистрировать яркость, но не цвет, перед каждым из них устанавливается светофильтр, ограничивающий диапазон цветовых оттенков. Байеровская схема использует чередование R-G-B-G (красный-зеленый-синий-зеленый).

Рис. 3.10. Расположение светофильтров в Байеровской схеме

Дополнительные «зеленые» элементы служат для вычисления яркости и контрастности изображения, это объясняется восприимчивостью человеческого зрения именно к этому цвету.

В результате получается три «мозаики» — по одной для каждого из цветовых каналов. Сложив их вместе, получаем четвертую «мозаику».

Для ликвидации «эффекта мозаики» используется алгоритм, основная суть которого сводится к следующему. Например, там, где установлен пиксел с зеленым светофильтром, мы точно знаем только о яркости зеленого цвета.

Но в соседних восьми точках известны значения как зеленого, так и синего и красного цветов, поэтому возможно определить их среднее значение и для нашего пиксела. Сложив их вместе, получаем значение исходного цвета в данной точке. Регулярная структура размещения элементов в некоторых случаях приводит к появлению муара. Возможность появления данного искажения зависит от сложности алгоритма, ответственного за расчет цвета. Если при расчете каждой точки учитываются не только соседние пикселы, но и элементы, расположенные на расстоянии 10 и более точек, вероятность возникновения муара очень мала. В идеале для расчета каждой точки желательно использовать информацию обо всех элементах матрицы данного цвета. Разумеется, что для таких интенсивных расчетов требуются высокопроизводительные микропроцессоры и большие объемы ОЗУ.

Следует отметить также, что некоторые производители фотоаппаратов используют схемы CMY (голубой-пурпурный-желтый) и CMYG (голубой-пурпурный-желтый-зеленый).

Рис. 3.13. Расположение светофильтров в субтрактивной Байеровской схеме

Избыток зеленого, как и в случае со схемой RGBG, вызван необходимостью точного расчета контрастности. Чтобы понять причины появления этих альтернативных схем, необходимо вспомнить, каким образом создаются светофильтры над пикселами. Тонкие пленки, наносимые на элементы матрицы, образуются CMY-красителями. Например, красный — комбинация пурпурного и желтого красителей, синий — пурпурного и голубого, зеленый — желтого и голубого. Используя только один слой красителя вместо двух, можно улучшить светопроницаемость светофильтра и повысить чувствительность матрицы. Основное препятствие на пути распространения схем CMY и CMYG -некоторая сложность расчета цвета. Достаточно вспомнить диапазон цветов, генерируемых аддитивным и субтрактивным синтезами, — с помощью модели RGB оттенков генерируется больше, то есть производители сознательно уменьшают диапазон воспроизводимых цветов.

Баланс белого цвета

За исключением вышеперечисленных цветовых шумов, алгоритм ликвидации «эффекта мозаики» справляется с задачей правильной цветопередачи. Однако существуют обстоятельства, затрудняющие этот процесс.

ПРИМЕЧАНИЕЦветовая температура— величина, характеризующая спектральный состав излучения источника света, измеряется в Кельвинах. Чем меньше цветовая температура, тем больше красноватых тонов содержится в спектре излучения, для высокой цветовой температуры характерны синеватые оттенки.

Яркий солнечный свет воспринимается человеком как наиболее естественный. А вот свет, генерируемый лампами накаливания, более «теплый», то есть содержит больше красных тонов. В то же время флуоресцентное освещение отличается избытком синих тонов и поэтому кажется «холодным». В процессе фотографирования пользователь не замечает отклонений цветовой температуры, так как подсознательно «подстраивает» свое восприятие под условия съемки. Однако при просмотре кадров смещение цветов отчетливо проявляется — фотографии, отснятые внутри помещения, имеют уклон в сторону «теплых» либо «холодных» тонов (в зависимости от типа освещения).

Для сведения к минимуму этого негативного явления используется процедура настройки баланса белого цвета.

ПРИМЕЧАНИЕБаланс белого — процедура, выполняемая встроенным программным обеспечением фотоаппарата при создании файла с изображением. Заключается в приведении цветовой гаммы снимка к наиболее естественному для человеческого зрения виду.

В профессиональных камерах специальный датчик определяет среднюю длину волны света, попадающего в объектив (иногда этот датчик вынесен на переднюю стенку корпуса), и все дальнейшие расчеты цвета ведутся с учетом этого значения. В любительских камерах вычисляются средние значения для каждого из основных цветов, затем производится необходимая корректировка.

В большинстве случаев автоматика камеры справляется с расчетом цветового баланса изображения. Однако в некоторых случаях требуется определенная «подсказка» со стороны пользователя. Она заключается в том, что фотограф предварительно указывает условия съемки, а дальнейшие расчеты цветовой температуры ведутся с учетом этих данных. Наиболее распространены следующие предустановленные значения:

• «Солнечно» (Sunny) — съемка на улице в ясный солнечный день.

• «Облачно» (Cloudy) — съемка на улице при облачной погоде (уменьшенный уровень ультрафиолетовых лучей по сравнению с предыдущим пунктом).

• «Лампы накаливания» (Incandescent) — съемка в помещении, освещение лампами накаливания.

• «Флуоресцентный свет» (Fluorescent) — съемка в помещении, освещение флуоресцентными лампами.

Альтернативным вариантом, чаще встречаемым в полупрофессиональных и профессиональных камерах, является указывание цветовой температуры освещения в Кельвинах, как правило, от 3000 до 7500 К.

Однако при смешанном освещении, например съемке в помещении, освещаемом одновременно сквозь окна солнечными лучами и с потолка лампами накаливания, даже предустановленные значения не могут помочь. В таком случае для корректной цветопередачи некоторые камеры снабжены функцией баланса белого по эталону. При использовании этой функции пользователь наводит камеру на эталон белого, в качестве которого может использоваться обычный лист бумаги, и фиксирует это значение -либо выбором соответствующего пункта меню, либо нажатием специально выделенной кнопки камеры. Чаще всего эта функция применяется при съемке в студии, когда фотограф имеет достаточно времени на подготовку к фотографированию.

Использование вспышки позволяет выправить цветовую температуру даже без предустановленных значений цветовой температуры. Более того, при установке баланса белого по эталону использование вспышки приводит, как правило, к сильному смещению в область «холодных» тонов.

Интерполяция пикселов. SuperCCD

Интересно, что в некоторых случаях при перемножении количества точек по горизонтали и вертикали можно получить число, большее количества элементов ПЗС-матрицы. В данном случае имеет место обычный рекламный трюк. Когда качества матрицы не хватает на «полноценное» разрешение, оно достигается путем интерполяции точек (причем такое же «улучшение» снимка может быть достигнуто с помощью программного обеспечения для обработки изображения на компьютере). Поэтому всегда следует различать количество элементов ПЗС-матрицы и так называемое разрешение файла — о реальном качестве кадра можно судить только по первому значению.

Фирмой FujiFilm была разработана SuperCCD — ПЗС-матрица с элементами октагональной формы (в отличие от обычных, прямоугольной формы).

Рис. 3.14. Расположение фотоэлементов и регистров сдвига: а — в обычной матрице, b— в матрице SuperCCD

При этом каждые четыре пиксела (два зеленых, синий и красный ) располагались как бы внутри квадрата, развернутого на 45°. Количество горизонтальных строк определялось пикселами в верхнем и нижнем углах квадрата, количество вертикальных -элементами в левом и правом углах.

Рис. 3.15. Процесс обработки кадра в матрице SuperCCD

Поскольку в файле точки располагаться так не могут, требовалось программно «развернуть» каждый такой квадрат. В результате этой операции за счет дополнительных горизонтальных и вертикальных строк, образуемых точками в левом/правом и верхнем/нижнем углах квадрата, количество точек изображения удваивалось. После этого компанией FujiFilm была проведена обширная рекламная кампания, в процессе которой провозглашалось, что переход на новую матрицу позволит получать изображения со вдвое более высоким разрешением. Однако, поскольку дополнительные пикселы образуются на основе интерполяции, с таким же уcпехом подобная операция может быть проведена и с обычной матрицей.

Возможна лишь единственная ситуация, при которой разрешение SuperCCD будет реально больше. Для этого изображение снимаемого объекта после прохождения через оптическую систему должно быть меньше расстояния между строками ЭОП, которое, как уже было сказано выше, составляет не более 30 % площади пиксела. При этом изображение должно попадать как раз между строками, то есть состоять из строго вертикальных и горизонтальных линий. В этом случае матрица FujiFilm за счет расположения элементов может «уловить» промежуточные линии. Большинство тестовых изображений, рассчитанных на измерение разрешения камер, состоит как раз из таких линий, поэтому ожидаемый эффект наблюдался.

В то же время если это же изображение будет ориентировано по диагонали, то обычная матрица его «увидит», а вот SuperCCD «пропустит». Причем большинство реальных объектов содержит как раз наклонные детали. Но человеческое зрение в первую очередь выделяет вертикальные и горизонтальные линии, именно на эту особенность восприятия и было ориентировано расположение пикселов SuperCCD.

В определенном смысле качество кадра улучшалось — в первую очередь, за счет большего размера элементов реально возросла чувствительность. Фирмой FujiFilm анонсировалась модель FinePix 4700 с разрешением файла 4,7 мегапиксела, при этом разрешение SuperCCD матрицы составляло 2,3 мегапиксела. Возникновение этой модели было своевременным, поскольку остальные производители задерживались с выпуском настоящих трехмега-пиксельных камер. С появлением фотоаппаратов с ПЗС-матри-цей из трех мегапикселов стало возможным сравнить получаемые кадры. Выяснилось, что улучшение реальных, а не тестовых изображений по сравнению с «обычной» ПЗС-матрицей того же разрешения составляет 20-30 %, в то время как трехмегапиксель-ные камеры обеспечивали рост качества любых изображений в полтора раза. В общем, какими бы ни были форма и размещение элементов матрицы, ее настоящее разрешение зависит только от количества пикселов.

К концу 2001 года Fuji анонсировала SuperCCD третьего поколения. К отличительным особенностям этой матрицы относится возможность суммировать заряды четырех соседних пикселов одного цвета и за счет этого увеличивать чувствительность. Разумеется, что при этом разрешение кадра уменьшается в два раза как по вертикали, так и по горизонтали.

Многослойные матрицы

В феврале 2002 года фирма Foveon объявила о создании сенсора принципиально нового типа. Его появление должно стать таким же технологическим прорывом, каким в свое время стала разра-Зотка ПЗС-матриц с маской Байера, так как в новой КМОП-мат-эице Foveon X3 светофильтры не используются в принципе.

Разделение светового потока на составляющие оттенки происходит за счет того, что свет с разной длиной волны проникает в слой кремния на разную глубину. Например, «синие волны» обладают наименьшей проникающей способностью, а «красные» -наибольшей. В сенсоре Foveon фотоэлемент каждого пиксела состоит из трех слоев.

Рис. 3.16. Структура матрицы Foveon ХЗ

Толщина этих слоев рассчитана так, что они пропускают лучи : определенной длиной волны. При этом к самому нижнему слою «пробиваются» фотоны с «красной» длиной волны, в среднем «увязают» «зеленые» фотоны, а в самом верхнем — «синие». Образующиеся при этом электроны и «дырки» накапливаются в трех потенциальных ямах — по одной на каждый слой. Таким образом, для любого из пикселов матрицы есть данные по каждому из цветовых диапазонов. Это позволяет отказаться от схемы Байера и связанных с ней потерь данных о цвете.

Но как у каждой новой технологии, у этой схемы есть ряд побочных эффектов. Вот лишь некоторые из них.

Ранее было описано негативное влияние блюминга на качество кадра, а также сложности, возникающие при нейтрализации этого эффекта. В многослойных матрицах блюминг становится «трехмерным» — избыточный заряд может перетекать не только в соседние пикселы, но и в «чужие» слои. При этом вертикальный электронный дренаж практически невозможен, а реализовать боковой дренаж крайне сложно.

При съемке с максимально открытой диафрагмой увеличивается процент лучей, падающих на поверхность сенсора под большим углом. Для обычных матриц это не проблема, просто лучи иногда не попадают на светочувствительную поверхность сенсора. А вот в многослойных ЭОП преломление света на стыке слоев матрицы может привести к проникновению фотонов в «Чужой» слой.

Следует помнить, что при распределении фотонов по слоям часть их неизбежно будет поглощена при переходе из одного слоя в другой. В результате чувствительность матрицы ослабляется.

Однако предположим, что разработчикам каким-то образом удалось разрешить все вышеперечисленные проблемы. Означает ли это, что многослойные матрицы при этом раз и навсегда заменят сенсоры «классической» конструкции? Вряд ли.

При одинаковом разрешении и равных физических габаритах потенциальные ямы пикселов матриц, построенных по Байеров-ской схеме, всегда будут «глубже», чем у «слоеных» сенсоров. Соответственно, шире будет и динамический диапазон. Человеческий глаз устроен таким образом, что яркость для него важнее, чем цвет. И если кадр идеален по цветопередаче, но все освещенные участки представляют собой белые пятна, а тени — черные, то такое изображение никто не назовет удачным снимком — ни профессионал, ни любитель.

Основные производители

В процессе эволюции разрешение цифровых фотокамер увеличилось в несколько раз. Поэтому большое количество производителей ЭОП, изделия которых использовались в ранних моделях фотоаппаратов, в итоге сильно сократилось. Кроме увеличения азрешения на процесс «естественного отбора» влияли и другие причины. Помимо уже рассмотренных характеристик (динамический диапазон, соотношение сигнал/шум и т. д.), для проектировщиков камеры важны также уровень энергопотребления ЭОП и совместимость с существующей элементной базой, а для производителя сенсора — процент брака и себестоимость устройств.

На рубеже тысячелетия можно было выделить двух крупнейших производителей ПЗС-матриц для профессиональной и студийной техники — Eastman Kodak в США и Philips в Европе.

Заслугой разработчиков Kodak является внедрение бокового антиблюмингового дренажа в полнокадровых матрицах, позволившего значительно увеличить динамический диапазон ЭОП по сравнению с сенсорами, в которых был применен вертикальный дренаж. В матрицах, изготовленных по технологии BluePlus, электрод, расположенный над светочувствительной областью пиксела, изготавливался на основе оксида индия и диоксида олова. За счет этого значительно повышался коэффициент пропускания электрода, в итоге резко выросла чувствительность сенсора, особенно в традиционно «трудных» для ЭОП «синей» и «фиолетовой» областях спектра.

Всю продукцию Kodak можно разделить на три большие категории:

• ПЗС-матрицы для студийной и профессиональной техники;

• ПЗС-линейки для студийных сканирующих приставок к крупноформатным фотоаппаратам;

• ПЗС-матрицы и КМОП-сенсоры для любительских фотокамер.

Сенсоры для любительских моделей используются, за редким исключением, только в фотоаппаратах Kodak. Зато матрицы, предназначенные для студийных камер, применяются практически всеми производителями этой категории. Последняя разработка фирмы — сенсор с разрешением 22 мегапиксела.

Голландским концерном Philips была сделана попытка минимизировать себестоимость ПЗС-матриц с помощью оригинальной технологии Building Block. При обычном производстве ПЗС-матрица высокого разрешения изготавливается единым блоком и при браке потери велики. Кроме того, максимальный размер ЭОП ограничивается возможностями оборудования. В противоположность этому, методика Building Block (буквально — кирпичи), разработанная Philips, основана на использовании «кирпичиков», состоящих из модулей размером 1000x1000 пикселов. Объединяя данные «кирпичики», можно построить сенсор практически неограниченного разрешения. При этом в случае обнаружения дефекта в одном из модулей его можно легко заменить. Таким образом, себестоимость изделия значительно ниже.

Наибольшей популярностью пользовалась шестимегапиксель-ная матрица FTF 3020 (36x24 мм), применявшаяся в большинстве моделей студийных камер. Из новых сенсоров перспективным считается 11-мегапиксельный ЭОП, тоже созданный по технологии Building Block. Его мегапиксельные «кирпичики» по габаритам меньше прежних модулей, поэтому размеры новой матрицы такие же, как и у шестимегапиксельной модели. Благодаря этому студийные фотоаппараты, использовавшие FTF 3020, легко могут быть оборудованы новым сенсором.

Как было замечено выше, основной особенностью матриц Fuji-Film являются нестандартная форма и расположение элементов, в то же время реальных плюсов данные решения не продемонстрировали. В результате матрицы этой фирмы применяются только в фотоаппаратах FujiFilm, хотя ассортимент сенсоров довольно широк и включает в себя разработки для профессиональной техники.

Корпорация Sony с самого начала ориентировалась исключительно на рынок массовой техники. При этом разработчикам данной фирмы удалось внедрить ряд решений, благодаря которым качество кадров значительно улучшилось.

Одной из основных инноваций была технология HAD — Hole-Accumulation Diode. В матрицах HAD носителями информации о заряде пиксела были не электроны, а так называемые «дырки». При этом отпадала необходимость в полисиликоновом электроде над светочувствительной частью пиксела и значительно увеличивалась чувствительность сенсора, особенно в коротковолновой части спектра. Кроме того, размещение поглощающего «дырки» слоя у поверхности матрицы уменьшало тепловой шум.

При максимально открытой диафрагме растет процент лучей, падающих на поверхность матрицы под большими углами. После прохождения через микролинзы обычной конструкции эти лучи, как правило, не попадали на светочувствительный элемент. Чтобы уловить максимальное количество света, попадающего на микролинзу, разработчики Sony в матрице New Structure CCD использовали дополнительный оптический элемент. Расположенная непосредственно над светочувствительным элементом внутренняя линза корректировала лучи, входящие под большими углами.

Ассортимент ПЗС-матриц Sony очень велик, причем с увеличением разрешения размер и интерфейсные разъемы сенсора не изменяются, что позволяет при разработке нового фотоаппарата использовать прежнюю оптику и корпус.

С появлением в модельном ряде матрицы ICX413 Sony заняла соответствующую нишу на рынке профессиональных камер. При диагонали 28,4 мм размеры, сенсора (23,4x15,6 мм) соответствуют кадру пленки формата APS, поэтому он идеально подходит для использования в моделях, создаваемых на базе пленочных «зеркалок». В результате эту шестимегапиксель-ную матрицу выбрал Nikon для своей профессиональной модели D-100.

Значительных успехов в разработке КМОП-матриц для профессиональных камер добился концерн Canon. Размер сенсора был увеличен до габаритов кадра APS, в результате возросло отношение светочувствительной части пиксела к «обвязке» и, как следствие, значительно поднялась чувствительность.

Кроме того, в состав компонентов каждого пиксела был включен своеобразный «фильтр», который замерял уровень электронного шума, генерируемого «обвязкой» в нерабочем состоянии. При съемке «фильтр» каждого элемента автоматически «вычитал» этот шум из сигнала, в результате влияние неравномерно распределенных по матрице электронных помех удалось снизить.

Лидирующие позиции в области разработки КМОП-матриц занимает белый искал фирма Fill Factory. Она была основана в 1999 году, но разработками КМОП-матриц занималась еще с 1987 года, будучи подразделением ШЕС, Европейского независимого центра микроэлектронных технологий. В итоге в стенах FillFactory появился ряд интересных и эффективных решений, улучшивших показатели КМОП-сенсоров.

В первую очередь удалось значительно увеличить светочувствительную область пиксела. В обычных КМОП-матрицах фотоны «выбивают» электроны на всей поверхности пиксела. Только вот эти «фотоэлектроны» (термин ненаучный, но иногда в оптоэлек-тронике применяемый) притягиваются либо «обвязкой» (расположенной, кстати, на поверхности матрицы), либо подложкой сенсора. Поэтому «фотоэлектроны», генерируемые поверхностью вокруг фотоэлемента (а это более 70 % всей площади пиксела), в процессе создания заряда никоим образом не участвуют.

Специалисты FillFactory предложили простое и гениальное решение. Благодаря генерируемому электростатическому барьеру «фотоэлектроны», генерируемые под «обвязкой», не поглощаются ни «обвязкой», ни подложкой, а «всасываются» потенциальной ямой фотоэлемента. Процесс «всасывания» не столь уж и длителен (от 10 до 50 наносекунд), поэтому тепловой шум (обычно заметен при «длинных» выдержках на всех типах сенсоров) практически отсутствует. А вот чувствительность сенсора возрастает в несколько раз, при этом нет необходимости использовать матрицы больших габаритов. Следовательно, данная технология может быть использована и в любительской технике.

Динамический диапазон КМОП-сенсора можно расширить, используя еще одну из наработок FillFactory — нелинейный режим накопления заряда. В этом режиме в «обвязку» пиксела добавлены элементы, которые при достижении определенного уровня заряда в потенциальной яме переключают пиксел в состояние «насыщения». В этом состоянии «фотоэлектроны» накапливаются в потенциальной яме менее интенсивно, уменьшая риск ее переполнения.

Благодаря данной методике происходит адаптивное сжатие динамического диапазона кадра — светлые участки не выглядят «засвеченными», а темные — «недодержанными». Кроме того, не нужна большая разрядность АЦП, сокращается также размер кадров.

Разработанные FillFactory КМОП-сенсоры нашли свое применение как в студийных (Leaf C-Most, Leaf Valeo), так и в профессиональных (Kodak DCS Pro 14n) фотоаппаратах. Возможно, что в недалеком будущем КМОП-матрицы этой фирмы будут использоваться и в любительской технике.

Дополнительные устройства

В предшествующих разделах были рассмотрены три основные части фотоаппарата: оптика, системы регистрации и хранения изображения. Разумеется, что электронно-механическая «начинка» камеры содержит и другие детали, назначение большинства из них понятно и интересно только для узких специалистов. Но есть ряд устройств, которые.выполняют понятные для обычного пользователя задачи. Среди них можно выделить систему питания, лампу-вспышку, жидкокристаллический дисплей и интерфейсы подключения.

Система питания

Поскольку, в отличие от пленочных фотоаппаратов, функционирование цифровых камер невозможно без электрического тока, надежность системы питания является ее главной характеристикой. От используемых элементов питания (батарей либо аккумуляторов) требуется высокая энергоемкость, в то же время эти элементы должны быть компактными и легкими.

В настоящее время обозначились две основные тенденции, практикуемые производителями камер. В первом варианте, наиболее распространенном, питание камеры рассчитано на 2-4 элемента формата АА (так называемые «пальчиковые батарейки»). Такой подход обеспечивает общедоступность используемых элементов питания, одновременно вынуждая пользователя тратить деньги не только на расходные материалы для принтера (если фотографии печатаются), но и на батареи. Кроме того, новые фотоаппараты потребляют энергии в несколько раз больше, чем старые модели.

Другой вариант подразумевает комплектацию камеры аккумулятором, как правило, совместимым с используемыми в портативной бытовой технике литиево-ионными элементами питания. Подобного рода аккумуляторы можно найти в CD-плейерах, видеокамерах и других устройствах. При этом камера оснащается также блоком питания от обычной электросети (если заряд аккумулятора производится внутри фотоаппарата), либо зарядным устройством (это предпочтительнее, так как при этом нет опасности повреждения камеры в случае всплеска напряжения в электросети). Минус такого варианта в сложности поиска сменных элементов питания и их высокой цене.

С развитием аккумуляторной техники появились энергоемкие элементы в формате АА (более 1000 мА/час). Переход с никель-кадмиевой на никель-металл-гидридную технологию позволил значительно уменьшить так называемый «эффект памяти» (частые разряды-заряды малой емкости приводили к тому, что аккумулятор невозможно было зарядить на полную емкость). Кроме того, значительно снизилась стоимость элементов. А в случае когда аккумуляторы разряжены, можно использовать батарейки. Все эти факторы позволяют считать, что ориентация большинства производителей на формат АА оказалась верной.

Стоит ли подключать фотоаппарат к электросети при стационарной работе? Вопрос этот очень важен, так как, в отличие от портативных компьютеров, цифровые камеры не оборудованы фильтрами от скачков напряжения в сети. Поэтому для безопасной эксплуатации необходимо использование качественного сетевого фильтра либо источника бесперебойного питания.

Лампа-вспышка

Порой условия съемки таковы, что оптическая система не в состоянии обеспечить приемлемую экспозицию (с разумным значением выдержки), а чувствительности ПЗС-матрицы не хватает. В таких случаях используется лампа-вспышка (в англоязычной терминологии flash — не путать с памятью аналогичного названия), которой оборудованы практически все современные цифровые фотокамеры. Данное устройство согласовано с аппаратурой экспозамера камеры и обеспечивает импульс света в момент срабатывания затвора камеры. Основная из характеристик встроенной вспышки — ведущее число (guide number), измеряемое в футах либо метрах. Число это приводится для некоторой чувствительности (как правило, ISO 100) и вычисляется умножением диафрагмы на дальность действия. Таким образом, ведущее число определяет дистанцию импульса при разных значениях диафрагменного числа. Изменение чувствительности также влияет на «дальнобойность» вспышки. Среди остальных параметров стоит выделить интервал заряда вспышки.

Из режимов работы данного устройства чаще всего встречаются четыре — автоматический, принудительное срабатывание (используется, если автоматика камеры по каким-то причинам не включает вспышку, а она необходима), выключено (когда вспышка неприменима), а также подавление «эффекта красных глаз», о котором будет рассказано далее. При большой выдержке вспышка может быть синхронизирована «по первой» либо «по второй шторке». Этот термин обозначает, что вспышка выдает импульс в момент открытия либо закрытия затвора, в зависимости от выбора движущиеся объекты будут иметь разный вид на фотографии.

Следует помнить, что использование вспышки приводит к определенной потере глубины кадра, изображение становится более плоским, теряются полутона. Поэтому автоматика камеры должна минимизировать время импульса вспышки и добиваться качественного кадра тщательным подсчетом экспозиции. Автоматика вспышек последнего поколения учитывает не только экспозицию, но также и дистанцию съемки. Если данная функция отсутствует, то при слабой освещенности близкорасположенного объекта есть риск получить «засвеченный» кадр.

Помимо встроенных, существуют также внешние вспышки. Как правило, эти устройства применяются при недостаточной мощности вспышки камеры, а также при необходимости освещения объекта съемки «не в лицо» (то есть сбоку, сверху, отраженным и рассеянным светом и т. д.). В качестве источников питания используются элементы АА — как батареи, так и аккумуляторы.

Рис. 5.3. Внешние вспышки: а — подключение с помощью кабельного гнезда, б — подключение с помощью «башмака»

Для освещения объекта съемки отраженным светом используется поворачивающаяся головка, при этом она, как правило, направляется в потолок под определенным углом. Для рассеянного света применяется зонт из светоотражающего материала, при этом вспышка направлена в противоположную от объекта съемки сторону — в центр зонта.

Самый простой метод использования внешней вспышки — посредством световой ловушки. Данное устройство срабатывает от светового импульса фотоаппарата и включает присоединенную к ловушке вспышку. Минусы такого подхода очевидны, при малой выдержке данная схема неэффективна, а также сохраняется лицевая засветка объекта съемки вспышкой фотоаппарата.

Гораздо больше возможностей предоставляют различные интерфейсы подключения вспышки к фотоаппарату. При этом автоматика камеры синхронизует срабатывание затвора с отправкой управляющего сигнала на вспышку. Существует два основных типа разъемов — гнездо подключения кабеля и так называемый «башмак» (hot shoe). Второй тип подразумевает крепление вспышки непосредственно на камере. Оба эти интерфейса, в свою очередь, подразделяются на одноконтактные и многоконтактные. Одноконтактные гнездо подключения кабеля (синхроконтакт) и «башмак» являются наиболее стандартизованными.

Чаще всего на любительской цифровой технике устанавливается синхроконтакт, одноконтактный «башмак» встречается реже.

Многоконтактные разъемы, как кабельные гнезда, так и «башмаки», разрабатывались различными фирмами и поэтому несовместимы между собой (форма разъема и количество контактов также зависит от производителя). Многоконтактным (или как еще его называют TTL) «башмаком» оснащены все профессиональные камеры.

Среди любительских моделей считанные экземпляры оборудованы ТТL-«6ашмаком» - как правило, полупрофессиональные фотоаппараты.

В то же время размеры камер не всегда позволяют разместить на их верхней панели многоконтактный «башмак». Для того чтобы максимально использовать возможности внешних вспышек эти модели оснащаются многоконтактными гнездами и подключаются к вспышкам посредством специальных кабелей.

В зависимости от типа подключения и условий съемки вспышка может работать в ручном, автоматическом либо TTL режимах.

В ручном режиме пользователь самостоятельно устанавливает диафрагму камеры на основании ведущего числа вспышки и дистанции съемки. При этом необходимо, чтобы камера поддерживала ручной либо приоритетный по диафрагме режим установки экспозиции (впрочем, практически все камеры с синхроконтак-том поддерживают эти режимы). Данный способ достаточно прост, вспышки этого класса дешевы, и имеется всего один недостаток — долгое время подготовки к съемке.

В автоматическом режиме пользователь устанавливает только диафрагменное число камеры. Затем это значение диафрагмы сообщается автоматике вспышки с помощью различных органов управления (кнопки, переключатели, система меню). В момент съемки лампа вспышки начинает свечение, установленный на вспышке светочувствительный элемент определяет количество отраженного света и по достижении определенного уровня освещенности выключает лампу.

Рис. 5.8. Автоматический режим дополнительной вспышки

При подключении используется как синхроконтакт, так и центральный контакт многоконтактного «башмака», при этом вариант с «башмаком» таит некоторую опасность для фотоаппарата, если вспышка старого образца и не имеет защитной цепи подключения. Этот режим позволяет значительно сократить время подготовки к съемке, а если пользователь не изменяет значение диафрагмы камеры, то подготовка не требуется вообще.

TTL-режим называется так, потому что при определении освещенности объекта используются пройденный через оптику камеры световой ноток и светочувствительные элементы камеры (от английского «trough the lens» —«через линзы»).

Рис. 5.9. TTL-режим дополнительной вспышки

В этой схеме используется многоконтактный разъем. Через этот разъем камера передает вспышке информацию об экспозиционных параметрах: диафрагме и выдержке, а также значение дистанции съемки. На основе полученных данных вспышка приближенно определяет необходимое значение светового импульса, а при использовании большой выдержки и синхронизации «по второй шторке» — необходимое время задержки включения лампы. В момент съемки светочувствительный элемент камеры определяет освещенность объекта и при достижении необходимого уровня отключает вспышку. TTL-режим полностью избавляет пользователя от необходимости настройки как камеры, так и вспышки.

Большинство вспышек, предназначенные для эксплуатации с камерами, оборудованными вариообъективами, помимо ведущего числа характеризуются также изменяемым углом рассеивания. Для изменения угла рассеивания используется перемещение отражателя внутри вспышки с помощью сервопривода, для дополнительного эффекта можно поменять рисунок рассеивающего стекла. Данная функция достижима во всех режимах, но наилучшего эффекта можно добиться при использовании многоконтактного разъема и TTL-режима.

Поскольку съемка с использованием внешней вспышки производится, как правило, в условиях плохой освещенности, некоторые модели вспышек оборудованы инфракрасным прожектором. Подсветка с помощью инфракрасного прожектора облегчает работу автофокуса камеры.

Часто при съемке со вспышкой глаза людей (особенно светлые — голубые, серые) приобретают ярко-красный оттенок. Вызывается это отражением света от глазного дна. Для решения проблемы «красных глаз» существует два способа. В первом случае для аккомодации глаза используется предварительное его освещение либо с помощью специальной лампочки, либо посредством серии предварительных световых импульсов низкой мощности, генерируемых самой вспышкой. Минус этого подхода очевиден -человек инстинктивно жмурится, в результате в кадре глаза у него не красные, но просто закрытые. Второе решение заключается в максимальном разнесении оптических осей вспышки и объектива, при этом эффект «красных глаз» значительно уменьшается без дискомфорта для снимаемого человека.

Жидкокристаллические дисплеи

Монохромные символьные ЖК-индикаторы встречаются и в пленочных камерах и служат в основном для показа экспозиционных параметров, а также для настройки дополнительных функций фотоаппарата. Этим же целям служат аналогичные устройства, используемые в цифровой технике. По своему устройству они более всего сходны с дисплеями электронных часов и обеспечивают качественное отображение символьных данных (букв, цифр и пиктограмм) при минимальном энергопотреблении. Размер ЖК-индикатора и количество выводимой информации зависит от сложности и класса фотоаппарата. В последнее время наметилась тенденция к отказу в любительских фотоаппаратах от символьных индикаторов, с перекладыванием части их функций на цветные ЖК-дисплеи.

Эти устройства более сложные и дорогие, тем не менее они стали неотъемлемыми элементами камер, предназначенными для просмотра отснятых кадров. Их размер колеблется от 3,8 до 5 см по диагонали, а разрешающая способность от 65 000 до 150 000 пикселов. Функционально ЖК-дисплеи повторяют экраны портативных компьютеров и подразделяются на два типа: так называемые дисплеи с активной матрицей (active matrix), называемые также дисплеями на тонкопленочных транзисторах (TFT), и экраны двойного сканирования. Если не вдаваться в технические подробности, то экраны двойного сканирования характеризуются крайне низким качеством отображения графической информации, а из их преимуществ можно назвать лишь низкий уровень энергопотребления. Поэтому неудивительно, что ЖК-дисплеи данного типа исчезли практически из всех современных камер. Дисплеи с активной матрицей, помимо размера и количества пикселов, могут также характеризоваться эффективным углом отображения (область, в пределах которой изображение видимо без потери качества), яркостью и контрастностью. Последние параметры в обзорах обычно указываются описательными терминами, например, «экран этой камеры очень яркий» либо «контрастность матрицы обеспечивает удобный просмотр кадров даже при ярком солнце».

Помимо просмотра изображений (и удаления неудачных фотографий), ЖК-дисплей позволяет управлять настройками фотоаппарата посредством системы меню. Для перемещения по пунктам меню и подтверждения выбора служат специальные кнопки. Это одно из основных отличий от пленочных камер — для настройки основных функций 35-мм камеры используют отдельные кнопки и их сочетания. Впрочем, последние модели полупрофессиональных цифровых фотоаппаратов также обзавелись кнопками быстрого доступа к наиболее часто используемым функциям.

Для удобства просмотра с самого начала в цифровых фотокамерах был реализован индексный режим просмотра. В этом режиме на ЖК-дисплей выводятся в уменьшенном виде сразу несколько изображений (как правило, от 4 до 9), при этом пользователь может быстро переключиться на интересующий его кадр. В последнее время появилась также функция масштабирования кадра, когда часть изображения выводится во весь экран и с помощью кнопок управления пользователь перемещает поле обзора по всему кадру. Такой режим позволяет рассмотреть детали, незаметные при обычном просмотре. Масштабирование кадра, как правило, двух- либо трехкратное.

ЖК-дисплей некоторых камер не вмонтирован в заднюю стенку, а крепится шарниром к верхней либо боковой стенке, позволяя вращать экран относительно оси визирования.

При этом обеспечивается возможность съемки из сложных положений (например, поверх голов).

С этой же целью некоторые камеры имеют поворачивающиеся друг относительно друга оптический блок (в нем смонтирован объектив) и основной блок (в нем смонтированы электроника, отсек модулей памяти, батарейный отсек и ЖК-дисплей).

Использование ЖК-дисплея в солнечный день сильно затруднено, так как блики на поверхности экрана мешают разглядеть изображение. Однако существуют способы решения этой проблемы.

Во-первых, существуют компании, специализирующиеся на выпуске специальных козырьков (hood). Эти козырьки надеваются на камеру таким образом, что закрывают поверхность экрана от попадания прямых солнечных лучей.

Наиболее известны мягкие козырьки от фирмы HoodMan, фиксирующиеся с помощью ленты «велькро».

Фирмами Sony и Epson производились камеры, использовавшие для подсветки экрана прозрачное окошко в его верхней части, наиболее известное название данной схемы — Solar Assist. Хотя при просмотре благодаря этому окошку удавалось сэкономить энергию батареек, при съемке (и использовании ЖК-дисплея в качестве видоискателя) проблему бликов Solar Assist не снимал.

Ближе всего к решению задачи с бликами подошла Sony. Ее модель DCS-F505 не имела оптического видоискателя, соответственно, изображение на ЖК-дисплее должно было быть четким при любых условиях. Разработчики этой камеры применили гибридный (hybrid) экран, оснащенный специальным внутренним отражателем. В достаточно яркий день подсветку можно было отключить и вместо бликов в отраженном солнечном свете видеть нормальное изображение.

Подключение к компьютеру

Помимо цены и конструктивных особенностей, любительские и профессиональные камеры отличаются размерами файлов. Профессиональные фотоаппараты с самого начала использовали ПЗС-матрицы с высоким разрешением, изображение записывалось без сжатия, в форматах RAW либо TIFF. Данные обстоятельства вызвали применение памяти высокой емкости, а также высокоскоростных интерфейсов связи с компьютером — таких как SCSI и FireWire (известен также под названием IEEE-1394).

Любительские цифровые камеры были лимитированы по цене, поэтому первоначально комплектовались ЛВС-матрицами невысокого разрешения и ограниченным объемом памяти, достаточным для хранения десятка-другого кадров в формате JPEG. Малые объемы передаваемых данных позволили использовать для коммутации последовательный интерфейс (RS-232).

Подключение со стороны компьютера осуществлялось через стандартный девятиконтактный трапецидальный разъем, разъем камеры на ранних моделях исполнялся тоже многоштырьковым, затем его сменил трехконтактный микроджек.

Использовалась также модификация последовательного интерфейса для инфракрасной связи — спецификация IrDA.

Чаще всего данный интерфейс встречается на портативных компьютерах, и теоретически инфракрасный порт должен был избавить владельцев ноутбуков от необходимости носить соединительные провода. Но в основном порт IrDA устанавливался на камерах, использующих модули CompactFlash. PCMICA-nepe-ходник для этого вида памяти стоит очень недорого, поэтому необходимость инфракрасного порта представляется сомнительной.

На раннем этапе встречались также модели с подключением через параллельный порт (оборудованные памятью высокой емкости), но по сравнению с последовательным интерфейсом скорость увеличивалась незначительно, а необходимость постоянного отключения принтера вела к частым поломкам порта компьютера. Кроме того, разъем на камере получался либо слишком большим, либо слишком хрупким.

С появлением порта USB эксперименты с параллельным портом окончательно прекратились. Новый интерфейс обеспечивает высокую скорость обмена (до 4 Мбайт/с), позволяет подключать камеру без выключения питания, а разъем USB состоит всего из 4 контактов. Некоторые из современных моделей камер «потеряли» разъем для подключения через RS-232, так как размеры файлов современных камер в сочетании с модулями памяти высокой емкости делают практически невозможным использование последовательного порта.

Программное обеспечение для передачи изображений в компьютер можно разделить на три основные группы. Первая группа использует так называемый TWAIN-драйвер — стандартизован-'ный набор функций передачи графической информации между сканером и программой. Приложение обработки изображений, использующее интерфейс TWAIN, предлагает пользователю на выбор несколько сканеров, установленных в системе (среди них наша камера), затем вызывается сам TWAIN-драйвер, пользователь видит уменьшенные изображения отснятых кадров и осуществляет выбор, выбранные кадры переносятся в приложение, где они обрабатываются и сохраняются. Главный недостаток такого способа в многократных передачах данных — из камеры в д-райвер, затем из драйвера в приложение и лишь потом — запись на диск, при этом используются значительные объемы ОЗУ.

Более простое подключение обеспечивает вторая группа ПО. Утилита фотоаппарата выполняется не в виде драйвера TWAIN, с которым работают другие приложения, а в виде отдельной программы, задача которой — связь с камерой и сохранение файлов. Естественно, что такой способ лишен некоторой гибкости, характерной для двух вышеперечисленных методов, зато простота реализации обеспечивает надежную работу в большинстве случаев.

Некоторые из производителей для подключения своих фотоаппаратов разработали довольно любопытный метод. Установка драйвера в системе создает виртуальный дисковый накопитель. После подключения камеры пользователь обращается к этому диску, это обращение перехватывает утилита считывания данных с фотоаппарата и в качестве содержимого диска отображает отснятые кадры (как правило, в виде уменьшенных изображений). Пользователь выбирает интересующие его кадры и копирует их в заранее созданный каталог на компьютере. Правда, у него нет возможности обращаться к камере из оболочек типа Norton Commander — камера является виртуальным диском и не «прописывает» себя в системе в качестве накопителя. Данный подход в полной мере был реализован в ОС Windows 98 и ее продолжении, Windows Me — речь идет о системной папке «Сканеры и камеры». По причине широкого распространения высокоскоростного порта USB производители улучшили данный способ коммутации. После подключения камеры драйвер создает логический диск, и пользователь напрямую обращается к нему, в том числе и с помощью оболочек типа Norton Commander. При этом он может просматривать отснятые кадры, копировать интересующие его и удалять неудачные точно так же, как и при использовании обычного жесткого диска.

Бывают случаи, когда камера оснащена модулем памяти большой емкости (как правило, приобретенным дополнительно), а из интерфейсов имеет только последовательный. Чтобы ускорить передачу данных, используются различные переходники, описанные в предыдущем разделе. Среди них в последнее время наибольшую популярность приобретают именно адаптеры для USB, создающие виртуальный дисковый накопитель. Адаптер PCMCIA -CompactFlash при всей своей дешевизне может использоваться лишь с портативной техникой, a FlashPath по сравнению с последовательным интерфейсом дает не слишком большой прирост в скорости.

Подключение к другой технике

Из других интерфейсов наиболее распространен видеовыход — разъем, обеспечивающий передачу изображения в формате композитного видеосигнала. С его помощью пользователь может просмотреть фотографии на экране телевизионной техники. Используемые кодировки: PAL и NTSC.

На редких моделях фотоаппаратов встречался параллельный порт, он предназначался для прямого, без использования компьютера, подключения фотопринтера. Как ни странно, подключиться к компьютеру посредством этого порта было невозможно. Кроме того, широкое распространение получили фотопринтеры с гнездами для модулей SmartMedia и CompactFlash. Если и принтер, и камера поддерживали спецификацию DPOF (Digital Print Order Format), то при просмотре кадров на фотоаппарате достаточно было выделить для печати интересующие кадры, вынуть карту памяти и поместить ее в принтер, который печатал выбранные фотографии. Разумеется, компьютер в этом случае тоже не нужен, так что не удивительно, что параллельный порт для подключения фотопринтера скоро «вымер».

Некоторые камеры оснащаются ИК-портом, но в отличие от интерфейса IrDA, данное устройство предназначено для управления камерой с помощью пульта дистанционного управления. Этот пульт, как правило, позволяет управлять фокусным расстоянием объектива и кнопкой затвора, а в режиме просмотра через видеовыход переключаться между кадрами и переходить в режимы индексного и масштабированного просмотра. Профессиональные камеры используют для подключения проводные пульты дистанционного управления.

Студийные камеры

Общие сведения

Среднеформатные (6x4,5; 6x6; 6x7 и 6x9 см) и крупноформатные (9x12; 13x18 и 18x24 см) фотокамеры отличаются, во-первых, крайним консерватизмом конструкции, а во-вторых, очень высоким качеством изготовления. Поэтому до сих пор можно обнаружить интенсивно эксплуатируемый аппарат, сделанный в семидесятых годах. Фотографы, использующие эту технику, тоже настороженно относятся ко всем новшествам. Тем интереснее тот факт, что первыми цифровую «начинку» обрели как раз студийные камеры.

Основными предпосылками появления цифровых технологий в студийной фотографии являются трудоемкость и дороговизна процесса постановочной съемки. Во-первых, при составлении композиции фотохудожнику приходится истратить не одну кассету для моментальной камеры Polaroid — эти снимки служат для согласования общей концепции кадра с заказчиком. Затем производится съемка на средне- или полноформатную камеру и проявка пленки, в ходе которой выясняется, что цветовые оттенки переданы неверно, угол съемки неудачный и вообще необходима повторная съемка. При этом если реквизит для фотографирования брался в аренду, требуется снова его заказывать.

При использовании студийной цифровой камеры фотограф избавляется от тестовых съемок моментальной камерой, кроме того, нет необходимости тратиться на проявление пленки. Однако не так важна экономия на расходных материалах, как возможность пригласить в студию представителя заказчика и продемонстрировать ему на экране ПК готовый кадр. При этом в отличие от снимка, сделанного аппаратом Polaroid, цветопередача и композиция будут полностью соответствовать окончательному варианту. Если какой-то из параметров кадра не устраивает заказчика, достаточно внести необходимые изменения (переместить объекты, изменить освещение и т. д.) и произвести повторную съемку. В зависимости от типа камеры это может занять от 20 минут до нескольких секунд, разумеется, без учета пересылки изображения в компьютер.

Вместе с тем приобретением цифровой камеры ограничиться невозможно — требуется также как минимум компьютер, сублимационный цветной принтер и прочие периферийные устройства. Все это оборудование стоит достаточно больших денег, за исключением разве что компьютеров, дешевеющих с каждым годом. Тем не менее вложенные средства с лихвой окупаются, так как заказчик всегда готов платить за срочность изготовления и высокое качество.

Как уже было сказано во вступительной части, подавляющее большинство цифровых студийных камер представляют собой приставки к средне- и крупноформатным камерам, устанавливаемые в среднеформатной камере вместо кассеты с пленкой, а в крупноформатной вместо фотопластины. Правда, встречаются и так называемые полные камеры — законченные устройства, включающие в себя как цифровую, так и оптическую подсистемы.

Приставки к средне- и крупноформатным камерам

По принципу съемки приставки подразделяются на сканирующие и полнокадровые.

Сканирующие приставки

Процесс съемки с помощью сканирующих приставок очень похож на использование планшетного сканера.

ПЗС-линейка при помощи высокопрецизионного привода (для этого используются, как правило, низкооборотные электродвигатели с редукторами и червячная передача) перемещается в плоскости кадра, передавая строку за строкой формируемого изображения.

ПРИМЕЧАНИЕ Время захвата (capture time) — промежуток времени, в течение которого происходит полное перемещение ПЗС-линейки сканирующей приставки либо троекратная (для каждого из светофильтров) экспозиция в матричных приставках.

Процесс этот достаточно продолжителен и может достигать 20 минут, поэтому, в отличие от термина время экспонирования, для интервала съемки сканирующей приставкой используется понятие время захвата.

Разумеется, экспонирование при этом тоже происходит. Для этого используется электронный затвор — устройство, рассмотренное в главе «Электронно-оптические преобразователи». Каждый раз, когда линейка останавливается в новой позиции, электронный затвор, используя определенную пользователем выдержку, производит экспонирование. Время экспонирования связано не только с освещенностью объекта, но и с чувствительностью элементов ПЗС-линейки — чем она выше, тем меньшую выдержку может отрабатывать электронный затвор. Интервал между экспонированием зависит не только от скорости перемещения ПЗС-линейки, но и от быстродействия регистра сдвига и аналого-цифрового преобразователя.

Ограничивающим фактором является также максимальная пропускная способность интерфейса связи с устройством хранения информации. В этой роли может выступать как компьютер, так и поставляемый в комплекте с камерой специальный контроллер, к которому подключен жесткий диск, в этом случае скорость считывания данных с АЦП несколько увеличивается. Впрочем, в любом случае необходима буферная память типа RAM, и чем выше разрядность ПЗС-линейки, тем больший размер буфера желателен.

Ранние сканирующие приставки состояли из линейки шириной в один элемент. Таким образом, для получения полноцветного изображения требовалось три прохода. При этом использовалось устройство, переключавшее три светофильтра: синий, красный и зеленый. Конструктивно данное приспособление, называемое цветовым колесом (color wheel), представляло собой диск с тремя вставками из оптического стекла, окрашенного соответствующим цветом. Это колесо размещалось, как правило, перед объективом и поворачивалось необходимым светофильтром к оптике при помощи привода, управляемого сканирующей приставкой.

При использовании цветового колеса время захвата достигало 20 минут. Чтобы уменьшить этот интервал и упростить конструкцию камеры, производители сканирующих приставок повсеместно перешли на трехлинейные матрицы (trilinear arrays), представляющие собой линейку шириной в три элемента. Каждая из строчек была покрыта светофильтром, таким образом, полноцветное изображение получалось за один проход. Разумеется, увеличившееся в три раза количество элементов потребовало двух дополнительных АЦП, а также в три раза более емкий буфер RAM. Зато время захвата для некоторых приставок удалось уменьшить до 41 секунды. Тем не менее для съемки живых объектов такие параметры неприемлемы. Также не подходят импульсные источники света (вспышки), то есть фотограф должен использовать мощные источники постоянного света.

Исторически сложилось так, что сканирующие приставки чаще всего применяются в крупноформатных камерах. Тому есть две причины. Во-первых, размер кадра в этой технике очень большой, поэтому стоимость полнокадровой приставки очень велика даже для аппаратуры такого класса. Во-вторых, крупноформатные фотоаппараты работают только со штатива и потому в основном используются для рекламной постановочной съемки, то есть при переходе на сканирующую приставку область применения данной техники сокращается весьма незначительно.

Однако есть опыт применения данной технологии и в среднефор-матных камерах, как правило, в ранних моделях, для которых важно было сократить общую стоимость устройства. В современных приставках к среднеформатным камерам используются другие технологии.

По внешнему виду сканирующие приставки к крупноформатным камерам напоминают кассету с фотопластиной.

Рабочая зона приставки прозрачная, а за габариты стандартной кассеты выступает блок с приводом ПЗС-линейки и интерфейсная часть с разъемом для подключения довольно объемистого устройства — управляющего модуля. Управляющий модуль, как следует из его названия, координирует работу приставки, кроме того, иногда в нем находится жесткий диск высокой емкости (до 10 Гбайт), служащий для хранения отснятых кадров. Таким образом, фотоаппарат не требует абсолютно никакой доработки и в любой момент может быть использован для съемки на обычные фотопластины.

На данное время сканирующие приставки в состоянии обеспечить кадр с максимальным разрешением за приемлемую цену. Распространенность аксессуаров для крупноформатных камер позволяет вести съемку практически любой сложности. Развитие этого направления возможно за счет увеличения разрешения ПЗС-линеек и скорости сканирования, особых технологических прорывов на этом направлении не предвидится.

Полнокадровые приставки

Полнокадровые приставки для регистрации изображения используют не линейку, а матрицу ПЗС, поэтому они способны зафиксировать кадр целиком.

Однако, как уже упоминалось ранее, элементы ПЗС-матрицы не могут передать цветовую составляющую, поэтому в полевых камерах используется схема с интерполяцией цвета. Подобное решение иногда можно обнаружить и в студийных камерах, правда, с некоторыми доработками. Кроме того, используются и другие подходы.

Приставки со сменными светофильтрами

Наряду со сканирующими устройствами большой популярностью для съемки неподвижных объектов пользуются приставки со сменными светофильтрами. В роли последних используется цветовое колесо, при этом осуществляется троекратное экспонирование (мулътиэкспозиция) с зеленым, синим и красным светофильтром.

Получив значение каждого из основных цветов в данной точке, можно рассчитать точное значение цветового оттенка. Поскольку время при такой схеме съемки расходуется не только на экспонирование каждым из светофильтров, но и на их смену, понятие времени захвата присутствует и для такого типа устройств, при этом полнокадровые приставки «укладываются» в интервал от 5 до 40 секунд максимум, в зависимости от модели. Впрочем, для съемки живых объектов этого тоже недостаточно. Однако для каждой экспозиции можно задействовать импульсный источник света (вспышку), таким образом, фотограф избавляется от необходимости использовать мощное осветительное оборудование.

В отличие от сканирующих устройств, мультиэкспозиционные приставки чаще выпускаются для среднеформатных камер. Размеры наиболее распространенных ПЗС-матриц пока что не достигли значений, пригодных для применения в крупноформатной технике. В некоторых случаях размер ЭОП даже меньше размера среднеформатного кадра, поэтому для определения истинного фокусного расстояния используется специальный увеличивающий коэффициент. Более подробно он будет рассмотрен в главе, посвященной профессиональным полевым камерам.

По внешнему виду полнокадровые приставки похожи на увеличенную в размерах кассету с пленкой, используемую в средне-форматных камерах. Приставка крепится к задней стенке камеры, и ПЗС-матрица располагается там, где в обычных условиях находится кадр пленки. Цветовое колесо может размещаться как перед объективом, так и за ним, в корпусе самой приставки.

Одним из наиболее перспективных путей является замена цветового колеса светофильтрами на основе жидкокристаллических элементов (liquid crystal tunable filter, LCTF). Принцип работы данных устройств основан на взаимной интерференции световых волн в слоях жидкокристаллических элементов, в результате которой включенный фильтр пропускает лучи только определенной длины волн (то есть одного цвета). Используя элементы с разной пропускающей способностью в многослойной структуре, управляемой электрическими сигналами, можно добиться разделения светового потока на три основных цветовых диапазона: синий, зеленый и красный. Данная схема отличается простотой и надежностью, так как отсутствуют механические компоненты. Скорость переключения ЖК-светофильтра также очень высокая — 50 миллисекунд. Несмотря на такие впечатляющие характеристики, для съемки с импульсными источниками света (при однократном световом выплеске) эта схема малопригодна. Интенсивность свечения вспышки непостоянна, поэтому экспозиции разных цветовых каналов не будут совпадать. Кроме того, слабым звеном является время считывания информации с ПЗС-матрицы. При доведении данного параметра до характеристик, сходных со скоростью переключения ЖК-светофильтра, муль-тиэкспозиционные приставки можно будет использовать для съемки живых объектов при постоянном освещении.

Приставки с интерполяцией цвета

Некоторые из приставок к студийным камерам оснащаются ПЗС-матрицами с чередованием элементов, каждый из которых снабжен своим светофильтром. Это позволяет получать изображение за одно экспонирование и производить съемку живых объектов. Данная схема использует интерполяцию (восстановление) цвета и довольно подробно рассмотрена в главе «Электронно-оптические преобразователи». Тем не менее в студийных камерах имеется определенная специфика.

Первые камеры имели не мозаичную, а полосчатую схему окраски элементов, то есть чередовались столбцы зеленого, синего и красного цвета. Это значительно упрощало обсчет полноцветного изображения, однако наблюдались сильные искажения вертикальных линий в кадре.

Поэтому довольно скоро большое распространение получила схема с мозаичным расположением элементов. Как и в полевых камерах, на два зеленых элемента приходилось по одному синему и красному. Расчет полноцветного изображения производился на компьютере, поэтому отличался более тщательной проработкой деталей, чем в полевых камерах.

Другим способом избежать такого неприятного явления, как муар, является нерегулярное, псевдослучайное расположение элементов матрицы. Разумеется, что для корректного расчета цвета программное обеспечение камеры хранит информацию о размещении каждого элемента. Данное решение требует не только больших вычислительных мощностей, но и значительных объемов как оперативной, так и постоянной памяти.

Как и мультиэкспозиционные приставки, устройства с интерполяцией цвета применяются совместно со среднеформатными камерами. По способу крепления к камере эти два типа аналогичны. Что касается сравнительных габаритов, то основной отличительной деталью моделей со сменными светофильтрами является цветовое колесо (кроме моделей с ЖК-светофильтра-ми), значительно увеличивающее размеры либо всей системы в сборе, либо самой приставки.

Приставки со смещением матрицы

Схема с интерполяцией цвета получила развитие в многофункциональных (multipurpose) приставках, использующих для съемки живых объектов одно экспонирование, а для высококачественной съемки неподвижных объектов — мультиэкепозицию. При этом во время съемки матрица несколько раз (от двух до четырех) смещается по вертикали и горизонтали на небольшое расстояние, равное шагу размещения элементов.

В результате в каждой точке кадра определяются все три основных цвета и отпадает необходимость в интерполяции. Общее время захвата при этом удается уменьшить до нескольких секунд, хотя для фотографирования «с рук» эта система все-таки не годится. Как и приставки со сменными светофильтрами, многофункциональные устройства позволяют использовать вспышку в мультиэкспозиционном режиме.

Для перемещения матрицы используются прецизионные пъезо-приводы, обеспечивающие микронную точность. Высокая эффективность и надежность данных устройств позволили расширить возможности некоторых приставок функцией микросканирования. При использовании данного режима осуществляется до 36 экспозиций, между которыми матрица совершает циркулирующее перемещение. Результирующий кадр имеет в три раза большее разрешение, как по вертикали, так и по горизонтали.

Практически все приставки со смещением матрицы проектировались на базе моделей с интерполяцией цвета. Поэтому внешний вид этих устройств практически идентичен, так как пъезоприво-ды очень компактны и практически не занимают места.

Из всех приставок только устройства со смещением матрицы обеспечивают и возможность съемки живых объектов с интерполяцией цвета, и функцию фотографирования неподвижных композиций с высоким разрешением и неинтерполированным цветом. Такая гибкость применения привела к большой популярности данной техники среди фотографов, занятых разноплановой съемкой, но не имеющих средств на приобретение двух разных устройств — для фотографирования живых и неподвижных объектов.

Основные типы

В процессе развития данного направления некоторые производители предлагали на рынке законченные решения — полные камеры, сочетавшие в себе как электронную начинку, так и объектив с затвором. Большинство разработчиков при проектировании устройств использовали байонетную оптику 35-мм камер. Такое решение обусловливалось, с одной стороны, распространенностью объективов, а с другой — малыми габаритами ранних ПЗС-матриц. Использование оптики средне- и крупноформатных камер было бы излишней роскошью.

Такие устройства пользовались довольно устойчивым спросом благодаря невысокой цене. Более того, ряд технических решений (например, схема со смещением матрицы) впервые появился именно на этих типах камер.

Правда, с увеличением разрешения ЭОП появилась потребность применять для формирования изображения оптику «более высокого разбора». А конструкция как среднеформатных, так и крупноформатных камер идеально подходила для использования в сочетании с ними приставок. И, разумеется, любой профессиональный фотограф использует для съемки на пленку именно такую технику. В этих условиях создание полных камер теряло всякий смысл. Впрочем, в большинстве случаев разработчики этих устройств либо уходили с рынка, либо, используя многочисленные наработки, переключались на выпуск приставок. Однако в некоторых случаях полные камеры нельзя заменить приставками. Например, в случае использования проектировщиками схемы с разделением светового потока.

Камеры с расщеплением света

Напомним основные принципы схемы с расщеплением света. Поскольку в пленочной фотографии аналогов данной схемы просто не существует, требуется разрабатывать конструкцию «с нуля». Объектив, как и в большинстве полных камер, заимствуется с 35-мм байонетных фотоаппаратов. После того как объектив сформировал изображение, с помощью специальной призмы оно делится на три части. Затем для регистрации кадра используются три ЭОП, каждый со своим светофильтром. В результате получаются три изображения (как в мультиэкспозиционных приставках). Складывая их, можно получить полноцветное изображение.

Уже упоминались недостатки данной схемы:

• необходимо считывать информацию не с одного, а с трех сенсоров, таким образом, требуется очень высокая скорость передачи данных;

• при прохождении призмы-делителя световой поток ослабляется, что ограничивает доступные значения выдержки и диафрагмы;

• сигналы со всех трех ЭОП должен быть одинаковыми, в противном случае возможны цветовые искажения.

Для решения этих задач используется ряд технических решений. Высокая скорость считывания с ЭОП достигается применением буферной памяти большого объема. Кроме того, регулярно разрабатываются более совершенные интерфейсы, обеспечивающие интенсивный обмен информацией.

Для компенсации ослабления светового потока при съемке в студии используется дополнительное осветительное оборудование.

Самой серьезной задачей остается калибровка ПЗС-матриц. Как правило, она производится параллельно с настройкой баланса белого. Для этого используется эталон — матовый плоский объект белого цвета. Если при съемке эталона будут наблюдаться оттенки того или иного цвета, то это значит, что сигнал с соответствующего ЭОП ослаблен либо, наоборот, завышен. Впрочем, поскольку студийный фотоаппарат постоянно подключен к компьютеру, есть возможность соответствующим образом настроить программное обеспечение и компенсировать цветовой баланс.

Основным преимуществом схемы с расщеплением света является возможность съемки живых объектов с неинтерполированным цветом. Широкому распространению этих камер мешает сложность и высокая цена данных устройств, а также отсутствие универсализма — возможности использовать одно и то же оборудование как для цифровой, так и обычной фотосъемки.

Системы охлаждения

Одним из путей повышения динамического диапазона ПЗС-мат-рицы является подавление теплового шума. С этой целью применяются разнообразные схемы отвода тепла от сенсора.

В отличие от полевых камер, массогабаритные характеристики которых сильно ограничивают применение систем охлаждения, студийная фототехника позволяет использовать довольно тяжелые и объемные устройства. Кроме того, при стационарной эксплуатации энергопотребление теплообменник конструкций теоретически не лимитировано.

Системы охлаждения делятся на пассивные и активные.

Пассивные системы охлаждения обеспечивают исключительно отвод избыточного тепла от прибора в охлаждающую среду (атмосферу), при этом охлаждающий элемент служит только передаточным звеном между прибором и воздухом. Поэтому охлаждаемый прибор не может быть холоднее воздуха.

Активные системы за счет потребления энергии (электрической либо химической) понижают температуру своей рабочей области ниже уровня окружающей атмосферы. Данные устройства «вырабатывают холод», при этом в воздух выделяется не только тепло, отводимое от охлаждаемого прибора, но и тепло, создаваемое самой системой охлаждения.

Пассивные системы

Наиболее простым устройством пассивного теплообмена является радиатор (heatsink). Он представляет собой конструкцию из материала с высокой теплопроводностью, как правило, металла. При этом форма тепловыделяющей поверхности подбирается таким образом, чтобы обеспечить максимальную площадь рассеивания. Поэтому чаще всего встречаются игольчатые радиаторы, обеспечивающие при равном объеме наибольшую рабочую поверхность.

В некоторых полевых камерах роль радиатора играет массивный металлический корпус фотоаппарата. Специальное устройство обеспечивает теплообмен матрицы и корпуса. При этом конструкция теплообменника должна исключать электрическую проводимость, так как заряд статического электричества может вывести из строя ЭОП.

Для улучшения рассеивания тепла с поверхности радиатора используется принудительный обдув с помощью микровентилятора. Подобные системы применяются в персональных компьютерах для охлаждения процессора и называются кулерами (cooler, от слова cool — охлаждать). На основании того, что при работе вентилятора используется электроэнергия, кулеры ошибочно называют активными устройствами, хотя они не могут «вырабатывать холод» и понижать температуру ниже уровня окружающего воздуха.

В целом пассивные системы охлаждения довольно эффективно применяются для охлаждения до 40° по Цельсию, хотя их производительность сильно зависит от температуры окружающей среды.

Активные системы

В быту примером активного охладителя служит обычный холодильник. Однако его конструкция, хотя и обеспечивающая высокий КПД и хорошее охлаждение, неприемлема для цифровой фототехники, даже студийной — в первую очередь из-за размеров и веса.

Для активного охлаждения студийной цифровой техники используются системы Пельтье. Работа этих полупроводниковых термоэлектрических модулей основана па одноименном эффекте.

Эффект Пельтье проявляется при приложении разности потенциалов к двум проводникам, изготовленным из разных материалов. В зависимости от полярности напряжения на стыке этих проводников будет выделяться либо поглощаться тепловая энергия. Происходит это вследствие ускорения либо замедления электронов за счет внутренней контактной разности потенциалов стыка проводников.

Наилучшего результата можно достичь при использовании комбинации полупроводников га-типа ир-типа, в которых теплопог-лощение производится за счет взаимодействия электронов и «дырок». При каскадном объединении удается добиться сильного охлаждения, но при этом наблюдается как поглощение тепла, так и выделение. Поэтому элементы системы Пельтье комбинируются таким образом, чтобы одна сторона охладителя была «горячей», а другая — «холодной».

Для отвода избыточного тепла с «горячей» стороны используются пассивные компоненты — радиаторы, часто дополняемые вентиляторами.

Активные системы на основе эффекта Пельтье позволяют охлаждать ЭОП студийных фотокамер до температур, близких к нулю.

Тепловой шум матрицы снижается в несколько раз и за счет этого значительно расширяется динамический диапазон сенсора. Однако есть ограничение по нижнему пределу температуры, так как при сильном охлаждении возможна конденсация влаги из окружающей атмосферы, которая может вызвать короткое замыкание компонентов камеры.

Наиболее известные модели

В отличие от фирм, производящих обычные камеры для студийной съемки и сохраняющих статус-кво десятилетиями, в области цифровой техники аналогичного назначения происходили бурные изменения. Некоторые компании, считавшиеся лидерами отрасли 5 лет назад, на сегодняшний день влились в состав других корпораций или же просто исчезли с рынка. Часто революционные новшества, примененные в новой модели, опережали свое время, и рынок не принимал новинку. Однако с прошествием времени наиболее удачные инженерные решения «приживались» и даже становились необходимым компонентом камеры.

Для многих профессиональных фотографов определение «студийная цифровая фотокамера» ассоциируется в первую очередь с продукцией сравнительно небольшой компании Dicomed. И это не случайно, поскольку фотоаппараты этой фирмы во многом опередили свое время, заставляя других производителей форсировать свои разработки.

Dicomed была расположена в городе Бернсвилл, штат Миннеаполис. Ее история началась в 1968 году созданием оборудования для сканирования рентгеновских снимков. В дальнейшем все разработки велись в направлении оцифровки изображения. А в 1993 году англичанину Тревору Хаворту, который был тогда президентом компании, удалось подписать эксклюзивный контракт на лицензионное производство сканирующих приставок BetterLight.

Однако для оперативной съемки требовались сенсоры, регистрирующие кадр целиком, то есть матрицы. Но к тому моменту разрешение устройств данного типа было довольно низким. Решение пришло буквально «с небес».

При эксплуатации разведывательных спутников, фотографирующих вражеские объекты, самым сложным этапом является передача отснятых кадров. Сначала пленка в специальных контейнерах сбрасывалась с орбиты, и имелся риск ее перехвата. Затем разработали автоматические проявочные машины, расположенные прямо на борту спутника, а полученные кадры сканировались и передавались на землю. В конце концов, решено было избавиться и от пленки, а изображение регистрировать с помощью ПЗС-матрицы. Однако для этого необходимо было разработать сенсор с меньшим энергопотреблением и более скромным тепловыделением.

Эту задачу возложили на предприятие Loral-Fairchild — совместное детище одного из крупнейших производителей спутниковых систем (Loral) и гиганта полупроводниковой индустрии Fairchild Semiconductors. После долгих усилий был разработан целый ряд ПЗС-матриц, удовлетворявших заказчиков. Кроме того, качественно новыми стали такие показатели, как разрешение и динамический диапазон.

Однако к концу восьмидесятых «холодная» война пошла на убыль, спутники стали летать реже, а деньги, вложенные в разработку новых ЭОП, надо было как-то возвращать. В итоге часть сенсоров появилась на рынке и довольно быстро нашла покупателей в лице компаний-разработчиков цифрового фотооборудования.

Возникает вопрос — а что же произошло с компанией Loral-Fairchild, благодаря которой произошел столь сильный прогресс в цифровой фотографии? Некоторое время эта компания была частью аэрокосмического концерна Lockheed Martin и называлась Lockheed Martin Fairchild Systems. В 2000 году Fairchild Systems вошла в состав другого аэрокосмического концерна, В АЕ Systems. Среди современных разработок можно назвать 85-мега-пиксельный (9216x9216) сенсор.

Ну а в 1996 году Тревор Хаворт объявил о разработке новой модели Dicomed BigShot. В этой камере планировалось использовать ПЗС-матрицу Loral-Fairchild с разрешением 4096x4096. Предполагалось оснастить камеру ЖК-светофильтром с очень малым циклом смены цвета, что позволило бы снимать живые объекты с неинтерполированным цветом.

Однако разработчики светофильтра не уложились в необходимые сроки. Кроме того, несмотря высокую скорость работы светофильтра, не удалось избежать проблем при съемке со вспышкой — неоднородность цикла свечения давала сильные световые искажения. И уж совсем не представлялось возможным увеличить скорость считывания данных с матрицы, что окончательно ставило крест на перспективе использования BigShot для съемки живых объектов.

В итоге на рынок были представлены не одна, а три модели: монохромный BigShot 1000, мультиэкспозиционный BigShot 3000 (с ЖК-светофильтром, но без буферной памяти и только для съемки неподвижных объектов) и BigShot 4000, самый дорогой (54 тысячи долларов) вариант с интерполяцией цвета.

В процессе эксплуатации вскрылись крупные недочеты конструкции. Напичканная электроникой камера не имела охлаждающей системы, и тепловой шум недопустимо сужал динамический диапазон. Кроме того, высокая стоимость BigShot, обусловленная дороговизной изготовления шестнадцатимегапиксельных сенсоров, отпугивала многих потенциальных клиентов. Dicomed попытался выправить положение выпуском «облегченной» модели Little BigShot, использовавшей шестимегапиксельную матрицу Philips, однако это не спасло компанию от краха, наступившего в 1999 году.

По сравнению с Dicomed, история компании MegaVision не столь продолжительна, она была основана в 1983 году. Однако у обеих фирм есть общее — с самого начала в качестве приоритетного направления были избраны оцифровка и обработка графических изображений. Уже в 1984 году была представлена система обработки графической информации 1024ХМ. Для того чтобы изображение можно было вводить в систему 1024ХМ напрямую, Mega Vision разработала электронную камеру. Однако по своей конструкции она разительно отличалась от современных цифровых фотоаппаратов. Фактически это была телевизионная камера, использующая для регистрации изображения видикон. Единственным отличием было относительно высокое разрешение — 1000 линий.

ПРИМЕЧАНИЕ Видикон (Vidicon) — передающая телевизионная электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). В отличие от обычной ЭЛТ, используемой в телевизорах и мониторах, изображение, проецируемое системой линз на фоточувствительный слой видикона, вызывает изменение потенциалов на поверхности этого слоя. Затем это изменение считывается при проходе луча из электронов, формируемого схемой развертки. В настоящее время в теле- и видеокамерах видикон заменяется ПЗС-матрицами.

В 1986 году разрешение было удвоено и составляло 2000 линий. Камера использовалась совместно с 1024ХМ, вся система называлась Tessera и была первым цифровым фотоаппаратом, применяемым для коммерческой съемки. Однако качество «картинки» было довольно посредственным, мешал узкий динамический диапазон. Поэтому в 1992 году была создана мультиэкспозиционная сис-. тема Т2, в которой использовалась ставшая ныне традиционной ПЗС-матрица. Разрешение сенсора CCD442A производства Loral-Fairchild составляло 2048x2048. Из других особенностей Т2 следует упомянуть разработанное в 1991 году инженерами MegaVision встроенное в корпус приставки цветовое колесо.

В 1997 году появилась приставка S2, построенная по схеме с интерполяцией цвета. В ней использовалась та же четырехмегапик-сельная ПЗС-матрица, что и в Т2. В 1998 году для S2 был создан комплект портативной съемки BatPac, состоявший из АЦП, цифрового экспонометра, буферной памяти, слота PCMCIA и аккумулятора.

1999 год ознаменовался появлением сразу двух моделей — S3 с интерполяцией цвета и мультиэкспозиционной Т32, базировавшихся на ПЗС-матрице производства Philips (3072x2048). В 2000 году появилась улучшенная версия S3 — S3Pro, чувствительность которой могла достигать 400 единиц ISO.

В дальнейшем разрабатывались только модели с интерполяцией цвета. В 2001 году появилась S4, использующая шестнадцатиме-гапиксельную (4000x4000) ПЗС-матрицу Kodak, а в самом конце 2002 года — S427, сенсором которой служит одиннадцатиме-гапиксельная (4008x2672) матрица Philips.

Еще одной легендой цифровой фотографии по праву считается американская фирма Leaf. В 1992 году ее основатель Боб Каспе представил мультиэкспозиционную приставку Digital Camera Back (DCB), оснащенную четырехмегапиксельной матрицей Loral-Fairchild. Основной «изюминкой» приставки была система охлаждения сенсора, значительно расширявшая динамический диапазон.

Затем появилась модель DCB-II, использовавшая для охлаждения элементы Пельтье, понижавшие температуру ПЗС-матри-цы до 0° по Цельсию. Предыдущая модель не могла охлаждать сенсор ниже температуры воздуха в студии.

В 1994 году Leaf обратила свое внимание на рынок недорогой техники, выпустив полную камеру Lumina своеобразной конструкции. В ней использовались объективы Nikon серии F, а в роли ЭОП выступала не полнокадровая матрица, а сканирующая линейка, обеспечивавшая захват изображения из 2700x3400 точек. Оптимизированная для монтажа на микроскоп модель получила наименование Micro Lumina.

В 1995 году появилась приставка с интерполяцией цвета Catch-Light. Она оснащалась той же матрицей, как и в DCB-II, но ее разрешение составляло 1950x1950. Чтобы улучшить цветопередачу, разработчики заменили в каждой группе из четырех пикселов один из двух зеленых элементов сине-зеленым (teal), в результате увеличилась чувствительность в синей области спектра.

В 1997 году компания Leaf вошла в состав израильского консорциума Scitex. Боб-Каспе покинул фирму, основав собственное предприятие по производству цифровой фототехники Sound Vision, впрочем, без видимого успеха.

В 1998 году Scitex представила первую полностью израильскую разработку — мультиэкспозиционную приставку Leaf Volare, оснащенную шестимегапиксельной матрицей Philips и «визитной карточкой» Leaf — системой охлаждения сенсора с элементами Пельтье.

В 1999 году появилась Leaf Cantare — шестимегапиксельная модель с интерполяцией цвета. В отличие от CatchLight новая приставка использовала классическую Байеровскую схему. В 2000 году произошло слияние концернов Сгео и Scitex. В том же году появилась шестимегапиксельная многофункциональная модификация CantareXY. Для съемки в полевых условиях был разработан комплект On-Location, включавший в себя аккумулятор и интерфейсную карту с АЦП, выполненную в формате PCMCIA.

Последние разработки Сгео используют достижения в области КМОП-матриц. В альянсе с бельгийской фирмой FillFactory удалось разработать шестимегапиксельный (3150x2100) сенсор, чувствительность и динамический диапазон которого являлись пригодными для студийной техники. На базе этой матрицы в 2001 году была создана приставка с интерполяцией цвета C-Most. Осенью 2002 года появилась улучшенная (с большей чувствительностью) версия Valeo 6, а также одиннадцатимегапиксель-ная (4056x2684) Valeo 11. Для просмотра кадров приставки Valeo комплектуются карманным компьютером Leaf DP-67.

Крупнейший европейский производитель студийной техники, датская фирма Phase One, была основана в 1993 году разработчиком барабанных сканеров для полиграфической индустрии. Наряду с BetterLight небольшая скандинавская компания долгие годы является одним из лидеров рынка сканирующих приставок.

Первая модель — сканирующая приставка для крупноформатных камер PhotoPhase FC 70 с разрешением 2500x3600 — вышла в 1994 году. Годом позднее была разработана модификация PhotoPhase vll с вдвое большим разрешением — 5000x7200. В 1996 году Phase One выпустила версию FC 70 с вдвое меньшим временем захвата, назвав ее StudioKit. Одновременно была анонсирована высокопроизводительная серия PovverPhase, предназначенная для использования со среднеформатными камерами и генерировавшая кадры размером 7000x7000 пикселов.

На следующий год StudioKit была адаптирована для использования со среднеформатными камерами, в таком варианте ее разрешение составляло 3500x3500. В свою очередь, PowerPhase была модифицирована для эксплуатации с крупноформатной техникой и обеспечивала разрешение 6000x8400. В 1999 году появилась самая мощная сканирующая приставка Phase One — PowerPhase FX. Разрешение этой модели — 10500x12600. В 2002 году приставка была усовершенствована (в частности, увеличена глубина цвета) и получила обозначение PowerPhase FX+.

В 1998 году Phase One на базе шестимегапикселыюй матрицы Philips создала свою первую полнокадровую приставку с интерполяцией цвета LightPhase. Для уменьшения нагрева сенсора использовался несложный прием — камера включалась только при экспонировании и «засыпала» сразу же после передачи изображения в компьютер. В 2001 году появилась модель Н20, оснащенная шестнадцатимегапиксельной матрицей Kodak.

В 2002 году были анонсированы четыре новых приставки. Н5 представляла собой многофункциональную версию LightPhase — разрешение при трех экспозициях достигало 5300x3056. НЮ базировалась на новой одиннадцатимегапиксельной матрице Philips. Ее модификация Н101 была оптимизирована для использования со средиеформатной камерой Hasselblad HI, спроектированной специально для эксплуатации с цифровыми приставками. Флагманом должна стать Н25, оснащенная ПЗС-матрицей Kodak с разрешением 3992x5312 (при двух экспозициях разрешение кадра 5312x7784). Правда, появится она только в июне 2003 года.

Еще одна датская компания, ColorCrisp, прославилась благодаря тому, что одной из первых оценила перспективность многофункциональных приставок. ColorCrisp A/S была основана в 1994 году одним из крупнейших датских производителей барабанных сканеров, корпорацией Scan View A/S.

Первым изделием стала многофункциональная приставка для крупно- и среднеформатных камер Carnival 2000. В ней использовалась ПЗС-матрица (2000x2000) с чередованием «полосчатых» элементов. Неинтерполированный цвет достигался при четырех экспозициях. В 1998 году появилась модификация Carnival 2020, матрица которой имела чуть большее разрешение - 2048x2048.

В 2000 году была анонсирована Carnival 3020, оснащенная шестимегапиксельной матрицей Philips. Кроме «живого» и мульти-экспозиционного режимов имелась функция микросканирования, при которой после 16 экспозиций разрешение достигало 6144x4096. Охлаждение осуществлялось вентилятором, плюс к этому использовалось автоматическое отключение питания. В том же году ColorCrisp перешла в состав другого крупного датского концерна, Imacon.

В 2001 году появилась модификация Carnival 3020, FlexFrame 3020. В ней сенсор помещался в гибкую рамку для компенсации посторонних вибраций (flex — гибкий, frame — рамка). Кроме того, сервоприводы оснащались двумя пъезоэлементами вместо одного, и шаг смещения матрицы уменьшился с 12 микрон до 6. В том же году была создана FlexFrame 4040, оснащенная шестнадца-тимегапиксельной матрицей Kodak (максимальное разрешение 8192x8192). Новейшей разработкой Imacon является многофункциональная приставка Ixpress, представляющая собой модернизированную для полевой съемки версию FlexFrame 4040.

Немецкая фирма Kontron Elektronik GmbH достаточно давно производила цифровые камеры для разнообразного оборудования. Тем не менее лишь в 1994 году она решила выйти на рынок со своей новинкой, многофункциональной полной камерой ProgRes 3012. Поскольку сенсор был низкого разрешения (512x387), приходилось использовать функцию микросканирования, благодаря этому разрешение достигало 4608x3480.

В 1997 году была представлена новая модель — eyelike DCS, используемая как полная камера либо как приставка к крупноформатной технике. Оснащалась она четырехмегапиксельной матрицей Loral-Fairchild и при микросканировании с 36 экспозициями обеспечивала разрешение 6144x6144.

В том же году Kontron вошла в состав концерна Jenoptik Laser, Optik, Systeme GmbH. До воссоединения Германий под этим названием концерн был известен лишь в США. Во всех остальных странах он назывался Karl Zeiss Jena. После объединения страны марка Karl Zeiss досталась западногерманской фирме, а восточногерманский филиал стал называться Jenoptik.

В 1999 году появилась версия eyelike для среднеформатных камер — eyelike MF (Medium Format — средний формат). Она комплектовалась шестимегапиксельной матрицей Philips и при 16 экспозициях обеспечивала разрешение 6144x4096.

В 2002 году были созданы модели eyelike Precision Мб, МП и М16 с охлаждением матриц элементами Пельтье. Характеристики модификации Мб аналогичны eyelike MF. Модель МИ оборудована одиннадцатимегапиксельным сенсором Philips, при микросканировании разрешение составляет 8000x5344. Самый высокопроизводительный вариант, M16, использует шестнадцатимегапиксельную матрицу Kodak, в режиме микросканирования получается кадр 8160x8160.

Как известно, полевая цифровая фотография появилась благодаря многолетним исследованиям фирмы Kodak в области ПЗС-матриц. И именно разработчики Kodak создали сенсоры с наибольшим разрешением. Впрочем, Kodak производит не только сенсоры, но приставки, их использующие. В частности, на базе шестнадцатимегапиксельной матрицы КАР-16801 СЕ была создана серия DCS Pro Back. Приставки этой серии использовали интерполяцию цветов и в принципе не отличались какими-либо особенными техническими изюминками. Однако у DCS Pro Back имелась другая интересная особенность — они были оборудованы двумя слотами для модулей CompactFlash и цветным ЖК-дисплеем, позволявшим тщательно рассмотреть отснятый материал и при необходимости удалить неудачные кадры. Питание обеспечивал внешний аккумулятор.

Таким образом, разработчикам Kodak удалось наконец совместить в одном изделии качество студийного фотоаппарата и портативность полевой камеры, создав технику нового поколения. Следом появилась DCS Pro Back Plus, которая могла также стыковаться с крупноформатными фотоаппаратами. Последней разработкой является серия DCS Pro Back 645M/645C/645H, предназначенная для эксплуатации с автофокусными среднефор-матными камерами Mamiya, Contax и Hasselblad. Правда, остался только один слот для модулей CompactFlash, зато размеры и вес заметно уменьшились по сравнению с DCS Pro Back/DCS Pro Back Plus. Более того, в габариты приставки удалось даже «втиснуть» аккумулятор, в результате в руках пользователя оказывалась самая натуральная полевая камера.

Перспективы

Сложившася на текущий момент ситуация на рынке выявила несколько закономерностей.

Во-первых, сохраняется устойчивый спрос на сканирующие приставки, обусловленный отработанной конструкцией, огромным разрешением и приемлемой ценой. Скорее всего, развитие этого класса будет исключительно экстенсивным. Во-вторых, полнокадровые приставки с интерполяцией цвета с подачи Kodak начинают все интенсивнее применяться для полевой съемки. Причем портативный компьютер, неотъемлемый ранее атрибут такого рода работы, все чаще оказывается «лишней деталью».

И, наконец, в-третьих, несмотря на все возрастающую популярность КМОП-матриц среди профессиональных камер, из производителей студийной техники на такой шаг решилась лишь Сrео. Вполне возможно, что в конечном итоге студийные приставки превратятся в своеобразный «заповедник ПЗС-матриц».

Профессиональные модели

Общие черты

В данной главе будут рассматриваться профессиональные камеры — техника дорогая и менее распространенная, чем любительские модели. В то же время если проводить аналогию с автомобилями, то практически все конструктивные находки опробовались вначале на «болидах» «Формулы-1» и лишь затем применялись в массовом производстве. Так же и в случае с профессиональными камерами — после того как новые идеи «приживались» на профессиональных моделях, производители внедряли их в любительскую технику.

В главе, посвященной оптической подсистеме, мы коснулись определения зеркальной камеры (SLR-камеры), то есть фотоаппарата, который позволяет пользователю визуально контролировать кадрирование, фокус и глубину резкости. Эти возможности предопределили интерес профессиональных фотографов к данной технике еще в конце 50-х годов, когда пленочные зеркальные камеры только-только появились.

Развитие электроники позволило оснастить фотоаппараты данного типа разнообразными датчиками как для автоматической фокусировки, так и для расчета экспозиции. Кроме того, повсеместно стали использоваться микропроцессоры, вычисляющие оптимальный режим съемки в сложных условиях. Современные репортажные «зеркалки» обладают настолько высоким «уровнем интеллекта», что для съемки необходимо лишь вставить пленку и нажать кнопку затвора. Этим они напоминают простейшие компакт-камеры, но только этим — качество кадров, получаемых с помощью SLR-камеры, несравненно выше. Неудивительно, что когда встал вопрос о создании полевых цифровых фотоаппаратов, техники дорогой и требующей высококлассной оптики, «умной» электроники и надежной механики, в качестве прототипов были избраны именно зеркальные аппараты.

Рис. 7.1. Основные компоненты зеркальной камеры

ПРИМЕЧАНИЕ Пентапризма — пятиугольная (от латинского penta — пять) в сечении призма, преломляющая отраженное от зеркала фотоаппарата изображение таким образом, что ось видоискателя параллельна оси объектива. Впервые это оптическое устройство появилось в фотоаппаратах фирмы Asahi Optical. Большая популярность камер, оснащенных пентапризмой, привела к переименованию фотографического оборудования компании в Pentax.

Несмотря на относительную простоту схемы с полупрозрачной призмой, делящей световой поток на две части (по направлению в видоискатель и на ЭОП), широкого распространения она не получила. Исторически раньше появилась система с «прыгающим» зеркалом, и в многочисленных поколениях камер она была доведена до совершенства. При этом, несмотря на большую механическую сложность и громоздкость всего узла, уборка зеркала в момент съемки исключает ослабление светового потока, падающего на ЭОП.

ПРИМЕЧАНИЕ Байонет — крепежный узел, позволяющий быстро и без усилий (от французского baionnette — штык) подсоединить объектив к фотоаппарату. Представляет собой кольцо с пазами на корпусе камеры и кольцо с соответствующими выступами на оптике. В отличие от резьбового соединения, требующего относительно большого количества оборотов для уверенного крепления, байонет достаточно повернуть на небольшой угол для надежной фиксации. Для защиты от случайной расстыковки камера, как правило, снабжена защелкой. Подпружиненные штырьки, расположенные на объективе, упираются в ответные контакты фотоаппарата и служат для обмена данными между ними.

Именно наличие байонетного разъема для сменной оптики является отличительной чертой профессиональных цифровых фотоаппаратов, обладающих широким ассортиментом объективов для разнообразной работы — от макросъемки до длиннофокусного фотографирования. При этом пользователь со стажем может использовать весь свой оптический арсенал пленочной техники, разумеется, если он совместим с приобретаемой цифровой камерой.

Совместимость определяется, как уже было сказано, базовой моделью. Несмотря на то что многие производители «зеркалок» анонсировали свои разработки в области профессиональной цифровой фототехники, на данный момент основой для камер такого класса чаще всего служат фотоаппараты Canon и Nikon.

При выборе профессиональной камеры следует помнить о том, что в большинстве случаев размер кадра 35-мм пленки больше размера матрицы ЭОП. Это приводит к тому, что часть изображения, формируемая объективом, оказывается в буквальном смысле слова «за кадром».

Это приводит к сдвигу характеристик объектива в «длиннофокусную» область. Поэтому при выборе оптики следует учитывать коэффициент увеличения фокусного расстояния — как правило, он составляет около 1,5. Например, при установке вариообъектива 28-70 мм его рабочий диапазон составит 42-105 мм.

У этого явления есть как положительные, так и отрицательные стороны. Среди минусов — сложность работ, требующих большого угла охвата и, соответственно, короткофокусных объективов.

Поскольку оптика с фокусным расстоянием 18 мм и менее стоит очень дорого, широкоугольную (не больше 27 мм) съемку профессиональной камерой нельзя назвать дешевым удовольствием.

С другой стороны, телеобъективы стоят тоже очень дорого, кроме того, чем «длиннее» фокус, тем меньше относительное отверстие. В то же время недорогой 200-мм объектив с f/4,5 в нашем случае превращается в 300-мм. Кроме того, у 300-мм объектива диафрагма, как правило, — f/5,6, в нашем же случае она остается неизменной — f/4,5.

Следует также помнить, что любой объектив в той или иной степени страдает от кривизны поля, эффект от которой выражен размытостью снимка по краям. При использовании ЭОП с площадью меньшей, чем у кадра 35-мм пленки, наиболее искаженная часть формируемого объективом изображения не попадет на сенсор. В общем, если учесть общую стоимость оборудования данного класса, расходы па хороший объектив нельзя назвать чрезмерными, кроме того, время жизни этого устройства при правильной эксплуатации достаточно долгое.

В ранних моделях для перевоплощения пленочной «зеркалки» в цифровую камеру достаточно было лишь удалить заднюю стенку базового фотоаппарата и установить дополнительный отсек с ЭОП и блоком хранения информации. При разработке современных образцов проводятся довольно глубокие изменения в конструкции фотоаппарата, поэтому происходит не столько переделка готового изделия, сколько создание новой модели. Разумеется, сохраняется байонет базовой камеры, видоискатель и основные управляющие органы. При этом появляются кнопки, используемые «цифровой» частью камеры, — такие как баланс белого и чувствительность по ISO. Кроме них камера, как правило, снабжается ЖК-дисплеем, интерфейсами ввода-вывода и отсеком для сменных модулей памяти. Все современные пленочные «зеркалки» насыщены электроникой и поэтому имеют батарейный отсек, тем не менее добавляемое оборудование требует дополнительного питания. Вот, в очень общих чертах, процесс создания цифровой «байонетной» камеры.

Kodak

Любой профессиональный фотограф при упоминании о «зеркал-ках» от Kodak лишь недоуменно пожмет плечами.

ПРИМЕЧАНИЕ Kodak — торговая марка пленки и фотоаппаратов компании Eastman Kodak. Широкую известность приобрела в связи с распространением сети пунктов проявки и печати, известных под названием «ми-нилаб». Разработала ряд стандартов на фото- и кинопленку.

В общем-то, он будет прав — в «Большую Пятерку Производителей Фотоаппаратов», состоящую из Nikon, Canon, Minolta, Olympus и Pentax (продукция Asahi Optical), фирма Kodak никогда не входила. Однако она одной из первой стала разрабатывать устройства для электронной регистрации изображения -ПЗС-матрицы. А в качестве базовых аппаратов было решено использовать камеры извечно конкурирующих между собой Canon и Nikon.

Первая полевая цифровая камера Kodak называлась DCS-100 (Digital Camera System) и была создана в далеком 1991 году на базе Nikon F3, одной из лучших профессиональных моделей того времени. При разрешении 1280x1024 количество зеленых элементов составляло 75 %, красных и синих, расположенных вертикальными полосками — по 12,5 %. Благодаря этому удалось добиться высокой чувствительности (ISO 800), однако при этом возникли проблемы с расчетом цвета вертикальных линий объектов. Размеры сенсора были 20,5x16,4 мм, поэтому коэффициент фокусного расстояния составлял 1,8. Для сохранения кадров использовалось громоздкое устройство DSU (Digital Storage Unit), весившее 5 кг, связанное кабелем с камерой и имевшее емкость 200 Мбайт. Для просмотра отснятых кадров данный агрегат снабжался монохромным ЖК-дисплеем, правда, с относительно большой диагональю в 10 см.

В 1992 году появилась камера DCS-200, она также базировалась на фотоаппарате Nikon — полупрофессиональной модели F801. Матрица имела большее разрешение (1524x1012) и меньшие физические габариты (14x9,3 мм), а коэффициент увеличения фокусного расстояния составил 2,5 — для широкоугольной съемки DCS-200 была, скажем так, мало приспособлена. «Раскраска» сенсора была традиционной (50 % зеленых пикселов и по 25 % синих и красных), что позволило снимать объекты любой формы, однако чувствительность могла достигать только ISO 400. Информация сохранялась на компактном жестком диске емкостью 80 Мбайт, который располагался в блоке, прикрепленном к нижней панели камеры.

DCS-420, созданная в 1994 году, использовала такую же, как и DCS-200, матрицу, но базой для нее послужил Nikon F90. Данные хранились на сменном жестком диске формата PCMCIA тип III — аналогичные применяются в портативных компьютерах. Батарейные отсеки камеры и цифрового блока были объединены. Годом позднее появилась шестимегапиксельная DCS-460 (3020x2036) с коэффициентом фокусного расстояния 1,28.

Поскольку по популярности фототехника Canon не уступает, а в некоторых случаях и превосходит продукцию Nikon, Kodak решила «приобщить» к цифровой технологии многочисленных энтузиастов этой фирмы. В 1994-1995 годах на базе профессиональной «зеркалки» EOS-IN были созданы три новых камеры Kodak- EOS DCS-1, EOS DCS-3 и EOS DCS-5. Разрешение EOS DCS-1 составляло 3060x2036, EOS DCS-3- 1268x1012, EOS DCS-5 — 1524x1012, коэффициент фокусного расстояния был 1,3, 1,5 и 2,6 соответственно. Отличительной особенностью модели EOS DCS-3 стала чрезвычайно высокая чувствительность — вплоть до ISO 1600. Эти камеры выпускались также с логотипом Canon.

В 1998-1999 годах появились четыре модели, две из которых (DCS-520 и DCS-560) были основаны на Canon EOS-IN, а две другие (DCS-620 и DCS-660) изготавливались на базе новой «топ»-модели Nikon F5. При этом «двадцатки» оснащались матрицей с разрешением 1758x1152 и коэффициентом фокусного расстояния 1,5. Разрешение сенсоров «шестидесяток» составляло 3072x2048, а коэффициент фокусного расстояния — 1,3. Несмотря на мало впечатляющее разрешение, DCS-520 и 620 пользовались устойчивым спросом за счет высоких чувствительности (ISO 1600) и «скорострельности» (серия из 12 кадров со скоростью 3,5 кадра в секунду). DCS-520 и 560 с логотипом Canon именовались EOS D2000 и D3000.

В тот же период Kodak совершила попытку «демократизации» цен. Новый стандарт пленочной фотографии, APS (Advanced Photo System), использовал уменьшенную по сравнению с 35-мм пленкой площадь кадра, 30,2x16,7 мм против 35x23,3 мм. Таким образом, подобрав в качестве базы высококлассную «зеркалку» стандарта APS, можно было использовать сенсоры меньших габаритов (и стоимости). При этом коэффициент фокусного расстояния должен был оставаться в приемлемом диапазоне. Наиболее подходящим для этой цели фотоаппаратом, по мнению Kodak, являлся Nikon Pronea 6i. На его базе в 1998 году были разработаны DCS-315 с разрешением 1520x1008 и DCS-330 с разрешением 2008x1504. Вследствие использования малогабаритных ПЗС-матриц коэффициент увеличения фокусного расстояния был довольно велик (2,6 у DCS-315 и 1,9 у DCS-330), поэтому «APS-направление» не получило развития.

А вот ПЗС-матрица камеры DCS-620 в 2000 году подверглась модернизации — она стала изготавливаться по технологии BluePlus, в результате чувствительность достигала ISO 6400. Улучшенная модель именовалась DCS-620x, в 2001 году ее снова подвергли обновлению (ввели TTL-расчет баланса белого) и назвали DCS-720x.

Примерно тот же процесс происходил и с DCS-660. В начале 2001 года появился фотоаппарат DCS-760, оснащенный сенсором BluePlus с увеличенной вдвое (ISO 400) чувствительностью и TTL-расчетом баланса белого. А в конце того же года появилась черно-белая модификация DCS-760M.

В 2002 году Kodak анонсировала новую модель «зеркалки», DCS-14п, разрешение которой составляет 4536x3024, то есть 14 мегапикселов. Размер нового сенсора, выполненного по КМОП-тех-нологии, полностью совпадает с габаритами кадра 35-мм пленки, поэтому про коэффициент фокусного расстояния можно забыть. Чувствительность составляет ISO 640. DCS-14n представляет собой не просто «крышку с матрицей» для стандартного Nikon F5, а полностью новый корпус, разработанный инженерами Kodak на базе F80 с элементами конструкции F5. Благодаря этому новая камера выглядит не таким уродливым кирпичом, как предыдущие модели серии DCS. Обеспечивается совместимость со всей оптикой Nikon, рассчитанной на байонет F, а также со вспышками Nikon SpeedLight SB-80DX/28DX/50DX.

Nikon

Как уже было упомянуто, первые цифровые фотоаппараты компания Kodak разработала в сотрудничестве с Nikon.

ПРИМЕЧАНИЕ Nikon —торговая марка фотоаппаратов, выпускаемых фирмой Nippon Kogaku. Фирма основана в 1917 году, известна также объективами, выпускаемыми под торговой маркой Nikkor. Изданный момент Nikon входит в состав концерна Mitsubishi.

Однако в 1995 году, после появления серии Kodak EOS DCS, базировавшейся на фотоаппаратах Canon, фирма Nikon решила самостоятельно создать цифровую фотокамеру. Для этого потребовался партнер с опытом производства ПЗС-матриц, им стала корпорация Fuji.

Несмотря на приличное разрешение (1280x1000), размер матриц Fuji не превышал 6,6x8,8 мм и использовать их в обычной «зеркалке» было просто невозможно. Поэтому Nikon, подключив весь свой научно-технический потенциал, разработала систему ROS (Reduction Optical System). Она представляла собой сочетание линз, на вход которых поступала «картинка» с объектива, рассчитанного на кадр 35-мм пленки. На выходе из системы ROS изображение уменьшалось до размера ПЗС-матрицы.

При использовании системы оптического масштабирования (примерно так переводится с английского ROS) фокусное расстояние, указанное на объективе, полностью соответствовало реальному значению. Кроме того, благодаря высокой концентрации светового потока чувствительность достигала ISO 800-1600. Имелись и недостатки, в частности, нельзя было использовать короткофокусные объективы (те, что меньше 28 мм), а эффективная диафрагма не превышала f/6,7.

Корпус нового фотоаппарата, хотя и имел в своей основе модель Nikon F4, из-за дополнительной оптики ROS сильно вырос «в глубину» и представлял собой практически новую конструкцию. Всего в 1995-96 годах было выпущено четыре модификации - Nikon E2/E2s и E2N/E2Ns (Fujifilm DS-505/DS-515 и DS-505A/DS-515A). Между собой они отличались объемом буферной памяти и максимальной чувствительностью (ISO 3200 у последних моделей). В 1998 году появились модернизированные версии E3/E3s (Fujifilm DS-560/DS-565), в которых эффективная диафрагма достигала f/4,8. Впрочем, данная схема оказалась тупиковой и дальнейшего применения не имела.

В итоге в 1999 году появился Nikon D1, базой для которого послужил Nikon F100 (аппарат, кстати, «ниже рангом», чем F5). ПЗС-матрица с разрешением 2000x1312 обладала чувствительностью до ISO 1600, а ее довольно крупные (23,7x15,6 мм) габариты обусловливали вполне приемлемый коэффициент фокусного расстояния 1,5. Уступая серии Kodak DCS по основным характеристикам, D1 превосходил ее по доступности, так как стоил дешевле. Имелась и техническая «изюминка» — высокая (до 4,5 кадров в секунду) «скорострельность».

В 2001 году были выпущены модернизированные версии этой камеры. D1X оснащалась матрицей из 4028x1324 точек, а соотношение вертикального и горизонтального разрешений было нестандартным — 3x1. Однако физический размер матрицы не изменился и коэффициент фокусного расстояния остался прежним — 1,5. Дело в том, что пикселы были прямоугольной формы и в два раза уже, а поскольку количество строк ЭОП не увеличилось, интервал считывания кадра допускал съемку со скоростью 3 кадра в секунду. Но вследствие прямоугольной формы элементов матрицы изображение оказывалось сильно растянутым по горизонтали, из-за чего после интерполяции по вертикали разрешение составляло 3008x1960. D1H отличалась от предшественницы лишь повышенной (до 5 кадров в секунду) «скорострельностью».

В начале 2002 года появилась D100, основанная на недорогой «зеркалке» F80. В ней использовалась ПЗС-матрица SONY с разрешением 3008x2000, коэффициент фокусного расстояния которой составил 1,5, а чувствительность достигала ISO 1600. Благодаря низкой цене базовой модели и традиционно дешевой матрице удалось добиться довольно «демократической» цены.

Рис. 7.7. Nikon D1H (разрешение 2000X1312, коэффициент фокусного расстояния 1,5)

Кроме того, Nikon анонсировала новую серию объективов DX Nikkor. Они формируют изображение уменьшенной площади, оптимизированное для цифровых «зеркалок», коэффициент фокусного расстояния которых 1,5 и выше. При этом широкоугольный объектив DX 18-35 мм легче и компактнее обычного, а самое главное — стоит дешевле.

Fuji

После Nikon к разработке цифровой камеры приступила и Fuji.

ПРИМЕЧАНИЕ Fuji — как и у компании Kodak, наиболее известна пленка Fuji-Film. Помимо этого широкое распространение получили объективы Fujinon и среднеформатные фотоаппараты.

В качестве базовой модели была избрана недорогая камера Nikon F60. ПЗС-матрица Fuji, выполненная по технологии SuperCCD, согласно рекламным проспектам обеспечивала «шестимегапиксельное качество», хотя реальное разрешение составляло 2304x1536. Коэффициент фокусного расстояния FinePix SI (так называлась новая камера) составлял 1,5, а максимальная чувствительность — ISO 1600. Камера была совместима с оптикой Nikkor, за исключением серий AF-D, AF-G и AF-S.

Зато эти объективы «понимала» появившаяся в начале 2002 года Fuji FinePix S2, так как ее основой был Nikon F80. За исключением разрешения (реально 3024x2016 при декларируемом «две-надцатимегапиксельном качестве» SuperCCD), все остальные характеристики остались прежними.

Canon

«Зеркалки» Kodak EOS DCS пользовались большим спросом. Поэтому, следуя примеру Nikon, в 2000 году инженеры Canon решили создать цифровой аппарат самостоятельно. Название новой модели, EOS D30, не зря содержало ссылку на знаменитую серию — она разрабатывалась на базе популярной полупрофессиональной камеры EOS-50E.

ПРИМЕЧАНИЕ Canon — компания основана в 1933 году. Помимо фототехники выпускает широкий ассортимент копировальной техники, принтеров и прочего оборудования.

Отличительной особенностью нового аппарата было использование в качестве ЭОП КМОП-матрпцы. Обычно у таких сенсоров слабая чувствительность и высокий уровень электронного шума, но за счет относительно большого физического размера (15,1x22,7 мм) и технологии «активных пикселов» Canon удалось значительно уменьшить уровень электронного шума и даже усилить сигнал при увеличении чувствительности вплоть до ISO 1600. При разрешении 2160x1440 коэффициент фокусного расстояния составлял 1,6.

Однако для профессиональных пользователей требовалась камера с более высокими характеристиками. Ею стала EOS-ID, разработанная в 2001 году на базе «топ»-модели EOS-IV. В отличие от D30 новый фотоаппарат был оснащен не КМОП-сспсо-ром, а ПЗС-матрицей с разрешением 2496x1662 и коэффициентом фокусного расстояния 1,3. Максимальная чувствительность составляла ISO 3200, минимальная выдержка — 1/16 000 секунды, а «скорострельность» достигала 8 кадров в секунду.

EOS D30 получила развитие в начале 2002 года — это модель D60. Ее сенсор тоже был выполнен по КМОП-технологии и имел такие же габариты, но разрешение было вдвое выше (3072x2048), а вот чувствительность несколько ослабла (ISO 1000).

В конце того же года была модернизирована EOS-ID. Новая камера, EOS-lDs, оборудовалась не ПЗС-матрицей, аодиннадцати-мегапиксельным (4064x2704) КМОП-сенсором. При этом габариты ЭОП полностью совпадали с кадром 35-мм пленки, благодаря чему коэффициентом фокусного расстояния (он был равен 1) можно было пренебречь. Правда, по прочим характеристикам EOS-1 Ds уступала предшественнице. Максимальная чувствительность составляла ISO 1250, минимальная выдержка — 1/8 000 секунды, а скорость непрерывной съемки не превышала трех кадров в секунду.

Contax

Фотоаппараты Contax стали чем-то вроде легенды. Причиной тому имя «Carl Zeiss», красующееся на объективах этих камер.

ПРИМЕЧАНИЕ Contax — до 1970 года эта торговая марка фотоаппаратов обозначала продукцию Carl Zeiss, точнее, ее филиала Zeiss Ikon Works. Затем, решив сосредоточить все усилия на производстве оптики, Carl Zeiss перепоручила создание фотоаппаратов Contax японской компании Yashica, при этом оставив за собой производство объективов как для камер Contax, так и для продукции Yashica. Первая совместная модель, «зеркалка» высшего класса Contax RTS, вышла на рынок в 1975 году. Изданный момент Contax и Yashica входят в состав концерна Kyocera Optics.

Неудивительно, что для стойких почитателей данной техники был задуман настоящий подарок, имя которому — Contax N Digital.

Базой для этой камеры послужила последняя разработка в области 35-мм техники, Contax N1. Объективы Carl Zeiss обеспечивают высочайшее качество «картинки», а шестимегапиксельная (3040x2008) матрица Philips по своим габаритам совпадает с размером кадра 35-мм пленки, что позволяет полностью раскрыть возможности оптики (коэффициент фокусного расстояния равен 1). При максимальной чувствительности ISO 1600 минимальное значение составляет ISO 25, благодаря этому при ярком освещении можно получать кадры без малейших следов теплового шума.

Sigma

Недорогие и надежные 35-мм «зеркалки» фирмы Sigma пользуются заслуженной популярностью.

ПРИМЕЧАНИЕ Sigma— организованная в 1961 году, эта японская корпорация в основном специализируется на производстве объективов для камер Canon, Nikon, Minolta и Pentax. Имеет собственное производство оптического стекла SLD с минимальным уровнем рассеивания (Special Low Dispertion). Кроме того, с 1993 года фирмой выпускаются «зеркалки» собственной конструкции с байонетом Sigma, а также фотовспышки.

Скорее всего, именно сочетание невысокой цены и хорошего качества повлияли на решение разработчиков Foveon, когда они выбрали фотоаппарат Sigma SA-9 в качестве базы для создания цифровой камеры нового поколения.

Можно ли считать Sigma SD9 камерой будущего? Такое громкое определение не случайно. Несмотря на довольно скромное по меркам 2002 года разрешение — 2268x1512, Sigma SD9 вызвала интерес, сравнимый со вниманием к самым первым образцам цифровых камер.

Сенсором нового фотоаппарата была трехслойная КМОП-матри-ца Foveon F7-35X3-A25B серии ХЗ, способная регистрировать полный цветовой диапазон в каждом пикселе. Как было описано в главе «Электронно-оптические преобразователи», многослойные матрицы, к которым относится Foveon ХЗ, определяют цвет в каждом из своих элементов за счет разной глубины проникновения в кремний света с разной длиной волны.

Следует отметить, что, несмотря на все дифирамбы в адрес новой технологии, Sigma SD9 подтвердила все скептические комментарии по поводу «слоеных матриц».

Потенциальные ямы каждого из слоев пиксела обладают крайне невысокой емкостью и быстро «переполняются». Поэтому ярко освещенные объекты кадра превращаются в серые пятна. Это усугубляется тем, что антиблюминговые средства Foveon ХЗ весьма неэффективны, и при выдержках «длиннее» 1/15 серые пятна начинают расползаться вширь.

Еще одним неприятным сюрпризом явились хроматические аберрации, особенно сильно проявляющиеся при съемке с полностью открытой диафрагмой, когда попадающие под большим углом фотоны попадают в «чужой» слой и искажают цветопередачу кадра.

Некоторые выводы

Рассматривая современные профессиональные камеры, можно сделать несколько выводов.

Прежнее деление моделей на «скорострельные» и «многомегапиксельные», как у Kodak x20/x60 и Nikon D1H/DIX, становится все менее актуальным. На данный момент деление происходит по классу базовой камеры. Например, к камерам высшего класса можно отнести Kodak DCS-760, Nikon D1X и Canon EOS1-D. Модели среднего класса, Canon EOS D30/D60, Fuji FinePix S1/S2, а также Nikon D-100, при чуть менее впечатляющих характеристиках более доступны по цене.

Несмотря на то что новые любительские камеры продолжают «наступать на пятки» классическим «зеркалкам» по всем параметрам, скорого «обвала цен» на профессиональную технику ожидать не приходится. Точно так же вряд ли стоит надеяться на уход «зеркалок» с рынка. Тому причиной несколько обстоятельств.

Практически для любых задач можно подобрать необходимый объектив — либо высококачественный и дорогой, либо попроще и подешевле. Опять-таки, на фоне высокой стоимости высококлассной оптики цена даже цифровой «коробки» уже не кажется «заоблачной».

Разрешение матриц продолжает расти, а вот разрешающей способности оптики любительских камер в некоторых случаях уже не хватает. А у зеркальных камер по этому параметру определенный резерв есть даже у недорогих объективов.

Кроме того, с определенного момента рост разрешения неизбежно будет связан с увеличением линейных размеров сенсоров. А ведь большинство ПЗС-матриц до сих пор не «доросло» до размеров кадра 35-мм пленки кадра, то есть имеется довольно значительный резерв по габаритам ЭОП. Кроме того, разработчики КМОП-матриц кровно заинтересованы в повышении спроса на сенсоры больших габаритов, ведь у КМОП-матриц с увеличением размеров растет и процент светочувствительной площади ЭОП.

Наконец, немаловажным является эргономический фактор. Разработчики любительской техники в своем стремлении миниатюри-зировать камеры доходят порой до абсурда. Насколько удобно будет взрослому мужчине с крупными руками фотографировать аппаратом величиной с колоду карт? А вот дизайн «зеркалок» совершенствовался десятилетиями. И пользователь, подержавший ладно сидящий в руке Canon EOS, уже по-другому будет относиться к угловатому Canon PowerShot.

Любительские камеры

Первая любительская цифровая фотокамера появилась в 1990 году. Dycam Model 1, более известная под именем Logitech FotoMan FM-1, отличалась довольно своеобразным дизайном. Вертикальная компоновка и кнопка затвора на лицевой панели не обеспечивали удобного удержания при фотографировании.

ПЗС-матрица с разрешением 376x284 позволяла вести только черно-белую съемку. Информация записывалась не во флэш-память, а в обычное ОЗУ и при разряде батарей (два элемента АА) безвозвратно пропадала. Дисплей для просмотра кадров отсутствовал, а объектив был самым что ни на есть примитивным -с постоянным фокусным расстоянием (55 мм), свободным фокусом и максимальной диафрагмой f/4,5. Тем не менее имелись вспышка и интерфейс подключения к ПК.

С той поры появился цвет, разрешение увеличилось на порядок, кадры стали храниться во флэш-памяти, а для их просмотра используется ЖК-дисплей. Ассортимент выпущенных моделей исчисляется сотнями, при этом неоднократно предпринимались попытки классификации любительских камер. Вначале решено было разделять камеры по категориям, учитывая их разрешение. Однако величина эта оказалась такой же быстрорастущей, как и быстродействие процессоров ПК. Затем фотоаппараты попытались распределять по классам согласно объему сервисных функций — управления экспозицией, режимом съемки, настройкам баланса белого и т. д. Впрочем, как и в пленочной фотографии, сейчас даже модели «для чайников» обзавелись такими возможностями, которых не было у полупрофессиональных камер раннего периода.

В итоге классификацию приходится проводить по единственному параметру, который оставался неизменным все это время, -оптической системе (то есть объективу).

Модели начального уровня

Это, пожалуй, один из самых массовых и популярных типов. Причем под термином «начальный уровень» подразумевается вовсе не цена — в рамках этого класса встречаются модели и за 100, и за 1000 долларов. И не объем функций — некоторые «мыльницы» с вариообъективом по набору режимов съемки превосходят «зеркалки» двухлетней давности. И дело даже не в степени подготовленности пользователя — фотоаппараты других категорий тоже не требуют сверхъестественных усилий для получения хороших фотографий.

Объединяющим признаком всех камер начального уровня является оптика. Это может быть и объектив типа «мышкин глаз», и трехкратный вариообъектив. В обоих случаях разработчики фотоаппарата ориентируются на определенную категорию потребителя. Подразумевается, что потенциальный пользователь, как правило, мало знаком с таким термином, как «светосила», ну а «хроматические и геометрические аберрации» для него звучат словами из шумерского языка.

Это, конечно, не значит, что камеры данной категории не в состоянии обеспечить приличного качества. Сочетание «умной» программы расчета экспозиции и хорошей вспышки способно творить чудеса в обычной ситуации. Но вот об универсальности применения этих камер говорить нельзя.

Слишком уж часто встречаются ситуации, когда пользователю приходится вспоминать старое правило фотографии «света много не бывает» и сетовать на малую светосилу объектива. Например, когда поздним вечером нет возможности использовать в качестве фона живописные развалины древнего амфитеатра. Да и ярким днем при широкоугольной съемке бочкообразные искажения превратят этот амфитеатр в современный Ледовый дворец Санкт-Петербурга. Тем не менее для большинства пользователей вполне достаточно тех возможностей, которые предоставляют фотоаппараты этого типа. Если же попытаться провести «внутривидовую классификацию», то можно выделить три основные категории:

• камеры минимальной стоимости;

• камеры с вариообъективом;

• сверхкомпактные камеры.

Камеры минимальной стоимости

Название этой категории говорит само за себя — входящие в нее фотоаппараты стоят не дороже 200 долларов. Их характерные черты — объектив с постоянным фокусным расстоянием, зачастую со свободным фокусом. Вследствие примитивности оптики вспышка используется очень часто, однако, поскольку вспышка тоже невысокого класса, фотографии в большинстве случаев получаются «плоскими», а глаза — «красными».

Так как объектив короткофокусный, портретная съемка будет затруднена даже при достаточном освещении. Оптимальная область применения этих камер — пейзажная съемка в солнечный день, так называемый «фотоальбом туриста». Однако при этом следует помнить, что оптика этих камер сильно подвержена дис-торсии и кривизне поля. Поэтому не стоит удивляться, что объекты, расположенные по краям кадра, загнуты и размыты.

Под стать объективу и сенсоры данных фотоаппаратов. Один, максимум два мегапиксела рассчитаны на печать кадров размером 9x12, в лучшем случае — 10x15 см. К этому следует добавить узкий динамический диапазон, а также отчетливо заметный тепловой шум и полное отсутствие каких-либо средств борьбы с ним. Совсем уж простые модели комплектуются КМОП-матрицей, которая вышеуказанными «болезнями» страдает в ярко выраженной форме.

За редким исключением, в большинстве случаев имеет смысл добавить сотню-другую долларов и приобрести модель из следующей категории.

Камеры с вариообъективом

Камеры данной категории лидируют как по ассортименту, так и по объемам продаж. Используемые в фотоаппаратах этого типа автофокусируемые вариообъективы позволяют вести как портретную, так и пейзажную съемку. Автоматика более «сообразительна», а для более точного обсчета экспозиции имеется набор специальных программ, количество которых может достигать полутора десятков. Кроме того, обеспечивается непрерывная съемка, можно настроить баланс белого, а также снимать с приоритетом диафрагмы/выдержки либо в полностью ручном режиме. Пользователь может даже вручную указать дистанцию съемки. Ручной фокусировкой это назвать нельзя, так как камера не предоставляет практически никаких возможностей для визуальной оценки резкости. С другой стороны, процесс автофокусировки в условиях слабой освещенности зачастую затягивается. Поэтому некоторые модели (особенно в ценовой категории выше 400 долларов) снабжаются специальной лампой, подсвечивающей объект съемки для более точного определения дистанции.

Вспышки у этих моделей более мощные и «интеллектуальные», у наиболее удачных фотоаппаратов излучатель отдален от оптической оси объектива, что значительно снижает вероятность появления «красных глаз».

Используемые сенсоры могут состоять как из двух, так и из пяти мегапикселов, при этом уровень шума матрицы приемлемый, а ряд моделей оснащается системой шумоподавления по методу «темного кадра».

Спектр применения таких камер очень широкий и, как правило, полностью перекрывает потребности начинающего фотографа. Именно поэтому ряд моделей этой категории выпускается в пыле-влагозащищенном исполнении, позволяющем вести съемку в самых экстремальных условиях. Правда, за такую «всепогодность» приходится платить на 100-200 долларов больше.

Сверхкомпактные камеры

Как следует из названия, основной отличительной чертой этих аппаратов являются миниатюрные габариты. Эти маленькие блестящие металлические «кирпичики» снабжены вариообъективом и по своим возможностям практически ни в чем не уступают камерам предыдущей категории.

Правда, сверхкомпактные камеры имеют и ряд минусов, вызванных как раз малыми размерами. В частности, накладывается ограничение на диаметр линз, применяемых в объективе, что вынуждает разработчиков искать компромисс между светосилой, оптическим разрешением и уровнем аберраций. К сожалению, в большинстве случаев результат поисков далеко не идеален.

Миниатюрный корпус не располагает также к использованию стандартных разъемов для подключения к ПК, ТВ-аппаратуре и источнику питания. Поэтому большинство «малюток» оснащаются комбинированными разъемами, в которых сосредоточены все интерфейсы фотоаппарата. В случае, потери кабеля пользователя ждет долгий и зачастую безрезультатный поиск этого аксессуара.

Из-за малых размеров камеры излучатель вспышки располагается близко к оси объектива, поэтому пользователь должен быть готов к частому появлению «красных глаз» в кадре. Кроме того, чтобы «втиснуться» в как можно меньшие габариты, разработчики используют в качестве элементов питания специальные литиевые аккумуляторы. Эти устройства характеризуются миниатюрными габаритами и емкостью в сочетании с непомерной ценой.

Да и эргономика этих фотоаппаратов оставляет желать лучшего. Ну а самым большим недостатком данной категории является цена, ведь аналогичная по характеристикам камера с обычными габаритами стоит в полтора раза дешевле.

Фотоаппараты с улучшенной оптикой

Первоначальное отношение к любительским цифровым фотоаппаратам стоит назвать скептическим. Поэтому характеристики объективов были довольно скромными. Производители разумно считали, что при разрешении 640x480 автоматическая фокусировка и переменное фокусное расстояние — непростительная роскошь. Однако при пересечении мегапиксельного рубежа примитивная оптика заметно стала сказываться на качестве кадра, разумеется, в худшую сторону. В итоге камеры обзавелись автофокусными вариообъективами, а при достижении отметки «два мегапиксела» появились и первые светосильные объективы.

Светосильный объектив

Термин «светосильный объектив» трактуется каждым производителем по-разному, а чаще всего под этим определением подра-зумевается вариообъектив с диапазоном фокусного расстояния 35-105 мм (в эквиваленте кадра 35-мм пленки), диафрагму которого можно открыть на f/2,0-f/2,8 в широкоугольном режиме и на f/2,5-f/3,0 в длиннофокусном.

Для человека, малознакомого с фотографическими терминами, светосильный объектив обозначает следующее — объем света, проходящий через его линзы, больше, чем в обычном объективе, поэтому при прочих равных условиях выдержка будет «короче» (то есть меньше шанс получить «сдернутый» кадр), а импульс вспышки слабее (изображение не будет «плоским»). Более того, только со светосильным объективом возможна пейзажная съемка в вечернее время.

Еще одним преимуществом новых объективов был пониженный уровень оптических аберраций, как геометрических, так и хроматических. В результате при широкоугольной съемке стены зданий по краям кадра не загибаются внутрь, а контрастно освещенные объекты не приобретают фиолетовой окантовки.

Одна из особенностей камер со светосильной оптикой — резьба вокруг объектива. Благодаря этому есть возможность установить дополнительные оптические насадки — светофильтры и конверторы. Следует отметить, что конверторные насадки определенным образом снижают интенсивность светового потока, проходящего через объектив, и именно поэтому эксплуатировать их желательно только со светосильной оптикой.

По набору сервисных функций фотоаппараты этой категории превосходят модели начального уровня. Причем не столько количественно, сколько качественно. В частности, камера может и не иметь дюжины «сюжетов», однако скорости встроенного процессора достаточно, чтобы правильно рассчитать экспозицию и без подсказок со стороны пользователя.

Диапазон матриц, используемых в камерах со светосильной оптикой, не такой широкий, как у моделей начального уровня. Дело в том, что в первую очередь новейшими сенсорами оснащаются фотоаппараты именно этого класса. Однако предыдущие модели не сходят с рынка, а делят его с новинкой не менее полугода. Следует отметить также, что среди всей любительской фототехники данная категория чаще прочих снабжается матрицами с широ-ким динамическим диапазоном и высокой чувствительностью.

Вспышки, которыми комплектуются фотоаппараты этой категории, уступают профессиональным моделям только по максимальной мощности импульса. Камер, в которых излучатель расположен рядом с объективом, практически не встречается, зато подавляющее большинство оснащено гнездом либо «башмаком» для подключения внешней вспышки.

Как показывает практика, удачный объектив может использоваться в целом ряде камер от различных производителей. Например, разработанный Canon вариообъектив (35-105 мм, f/2,0-f/2,5) применялся не только в знаменитом Power Shot G1, но и в фотоаппаратах Casio, Toshiba, Epson и Sony. Правда, в последнем случае он именовался Carl Zeiss, но это было ничем иным, как маркетинговым ходом Sony.

С другой стороны, и сама камера с хорошей оптической системой может лишь «обрастать» мегапикселами и дополнительными функциями, сохраняя как основной дизайн, так и свое «сердце» — объектив. В частности, так произошло с семейством фотоаппаратов Olympus С-2040 (два), С-3040 (три) и С-4040 (четыре мегапиксела). Во всех этих моделях использовался один и тот же корпус (с незначительными изменениями) и объектив SuperBright Zoom. Это можно перевести как «сверхсветосильный вариообъектив», впрочем, замечательные характеристики (35-105 мм, f/l,8-f/2,6) полностью соответствуют такому названию.

В последнее время обнаружилась еще одна интересная тенденция. После того как новая разработка оснащается объективом с -улучшенными характеристиками, оптика предыдущей серии используется в упрощенных моделях. Как правило, они отличаются меньшей «скорострельностью», отсутствием ряда интерфейсов (видеовыход либо внешняя вспышка), а главное — сниженной ценой. Например, модели Olympus C-3020 и С-4000, созданные в 2001 и 2002 году, используют оптическую систему камеры Olympus C-3030, выпущенной в 2000 году.

Среди всех типов любительской фототехники модели со светосильным объективом обладают наибольшей гибкостью применения. И поэтому задачи, с которыми лучше справляются другие типы камер, довольно специфичны. В первую очередь к ним относится телесъемка.

Вариообъективы большой кратности

К фототехнике с улучшенной оптикой относят также камеры, объективы которых, будучи не светосильными, имеют широкий диапазон фокусного расстояния, от шести крат и выше. Разумеется, с помощью конверторной насадки можно изменить фокусное расстояние обычной камеры. Однако при этом невозможно быстро сменить «короткий» фокус на «длинный», а именно такая задача возникает при съемке спортивных соревнований и мира дикой природы.

Обладая подавляющим превосходством в области телесъемки, фотоаппараты данного типа все-таки уступают «светосильным» моделям, когда возникает необходимость фотографировать в условиях слабого освещения. Да и уровень геометрических и хроматических аберраций у этих объективов выше.

Тем не менее конструкция оптической системы ранних моделей рассматриваемой категории поднимала цену выше 1000 долларов. Дело в том, что практически все «дальнобойные» камеры в то время снабжались сложной и дорогой системой оптической стабилизации, предназначение которой изложено в главе «Оптическая подсистема».

В настоящее время технические проблемы, связанные с возможностью «смазать» кадр при «длинном» фокусе и «длинной» выдержке, решают при помощи повышенной чувствительности ПЗС-матриц. Правда, при этом возрастает шанс испортить кадр тепловым шумом сенсора, но значительный прогресс в области технологий шумоподавления позволяет справиться и с этой неприятностью. А за счет отказа от сложной системы оптической стабилизации удается упростить камеру, уменьшить ее габариты и, что важнее, цену.

Помимо оптики конструкция «дальнобойных» фотоаппаратов содержала еще одну особенность — в роли видоискателя выступал миниатюрный ЖК-дисплей, отображавший в реальном режиме «картинку» с ПЗС-матрицы. Такое решение было вызвано тем, что обычный оптический видоискатель при большой кратности объектива представляет собой слишком сложное устройство.

Зеркальные камеры

С термином «цифровая зеркалка» чаще всего связывают профессиональные модели, разработанные на базе обычных 35-мм камер со сменной оптикой. Однако и среди любительских камер встречались модели, в которых пользователь видел в видоискателе именно то изображение, которое формировал объектив. Для всех любительских «зеркалок» характерна схема с призмой-делителем, а не «прыгающее» зеркальце, применяющееся в профессиональных моделях.

Хотя фотоаппараты данной категории разрабатывали и Sony (DSC-700/770), и альянс Pentax-Hewlett-Packard (EI-2000/ PhotoSmart C912), наиболее известные и удачные модели получались у Olympus. Впрочем, это не удивительно, учитывая тот факт, что в активе этой фирмы популярная серия пленочных «зеркалок» IS, созданных по схеме с призмой-делителем.

Как и следовало ожидать, цифровые «зеркалки» Olympus также пользовались успехом. Причем с каждой следующей моделью (С-1400, затем С-2500 и, наконец, Е10/20) возможности камер росли как по набору управляющих функций, так и по части оптики. Последние модели по своим возможностям вплотную сравнялись с недорогими профессиональными моделями. И, в конце концов, фирма Olympus решилась на довольно серьезный шаг.

Вступив в альянс с корпорацией Eastman Kodak, Olympus объявила о создании нового стандарта для цифровых «зеркалок» со сменной оптикой. В основе этого стандарта лежат спецификации на два главных узла — ПЗС-матрицу и байонет.

Согласно спецификации стандарта «Четыре Трети» (Four Thirds System), разрешение сенсора может быть каким угодно — регламентируется лишь его размер. Он должен составлять четыре трети дюйма по диагонали (17,8x13,4 мм). Таким образом, как и в случае со стандартным кадром 35-мм пленки, производитель может выпускать объектив, рассчитанный на формирование кадра именно такого размера, и не опасаться, что его товар (при достойном качестве) не будет востребован рынком.

Другой спецификацией определяется конструкция байонета. В профессиональных «зеркалках» объективы не взаимозаменяемы, так как байонет Canon не совместим с аналогичным узлом Nikon ни электрически, ни даже механически. Выгоды от стандартизации байонета очевидны — при смене камеры пользователю не придется расставаться с весьма недешевой коллекцией объективов.

Что касается реальных достижений альянса «Olydak» (Olympus+Kodak), как иногда его называют журналисты, то на данный момент есть матрица Kodak KAF-5101 СЕ с разрешением 2614х 1966 (пять мегапикселов) и прототип камеры, представленный Olympus на выставке Photokina 2002. По массогабаритным характеристикам новый аппарат близок к существующему Olympus E-20 с дополнительно установленным блоком вертикальной съемки.

Почему бы не «оставить все, как есть», тем более что размеры сенсоров новейших профессиональных камер и так совпадают с размером кадра 35-мм пленки? Дело в том, что существующая оптика, рассчитанная на формирование кадра большого размера, требует линз большого диаметра, следовательно, большей массы, следовательно, большей стоимости. При переходе на оптику меньших размеров есть возможность уменьшить габариты — как объектива, так и камеры. Но самое главное, при этом снижается цена и обеспечивается охват гораздо большего сегмента рынка. Ведь сменная оптика — это так удобно.

Пути развития

Довольно тяжело строить долгосрочные прогнозы, особенно для такого изменчивого направления, как любительская цифровая фототехника. Однако некоторые выводы все-таки сделать можно.

При переходе четырехмегапиксельного рубежа выяснилось, что в большинстве моделей начального уровня оптическое разрешение ниже, чем разрешение матрицы. Таким образом, дальнейшая гонка за мегапикселами для техники данной категории является «дорогой в никуда». Именно поэтому происходит всемерное насыщение этих камер разнообразными сервисными функциями, иногда нужными, иногда вызывающими недоумение.

Совершенно противоположного качества оптика зеркальных камер, резерв которой по разрешению очень и очень высок. Кроме того, если стандарт «Четыре Трети» приживется, в эту нишу непременно придут производители недорогой оптики для 35-мм «зеркалок» — Tokina, Soligor, Sigma и др.

Наиболее предсказуемое направление — модели с улучшенной оптикой. С уверенностью можно сказать, что очередное изделие концерна Sony (шести-, семи- или восьмимегапиксельная ПЗС-матрица) найдет свое применение в фотоаппаратах этой категории. Ибо покупатель персонального компьютера в массе своей выбирает мегагерцы, а покупатель цифровой фотокамеры — мегапикселы.

Тестирование фотоаппарата

При тестовой съемке желательно сделать серию кадров разных объектов при разных условиях освещенности и с разным удалением.

Однако в первую очередь следует проверить ПЗС-матрицу на наличие «залипших» пикселов. Для поиска этих пикселов достаточно сделать снимок при полностью закрытом светонепроницаемой крышкой объективе. Для сохранения кадров следует выбрать формат TIFF, а если этот формат не поддерживается, то JPEG с минимальным уровнем сжатия.

Полученные снимки желательно изучать на экране компьютера, так как даже самые лучшие ЖК-дисплеи камер при максимальном масштабировании кадра крайне редко позволяют обнаружить «залипшие» пикселы. Количество обнаруженных дефектов не должно превышать разрешение матрицы в мегапикселах, и, конечно же, они ни в коем случае не должны располагаться кучно.

Затем следует проверить оптическую систему фотоаппарата. Контроль хроматических и геометрических аберраций довольно прост.

Если снять близко расположенные объекты с разным уровнем освещенности, например темные листья дерева на фоне яркого неба, то кадр на стыке этих объектов в большинстве случаев приобретет тонкую кайму синевато-фиолетового оттенка. Толщина этой каймы и определяет степень хроматических аберраций объектива. Из геометрических аберраций легче всего проверить дисторсию. Для этого требуется сфотографировать прямоугольный объект при максимальном и минимальном фокусном расстоянии объектива. Степень изогнутости сторон прямоугольника внутрь либо наружу указывает уровень дисторсин объектива.

Обнаружить кривизну поля немного сложнее. Для этого необходим объект, содержащий мелкие детали — в частности, подойдет раскрытая книга. Следует так подобрать дистанцию съемки, чтобы шрифт был на пределе различимости. Затем нужно сделать пять кадров, в одном книга должна располагаться в центре, а в четырех остальных — по углам снимка. Если в «угловых» кадрах буквы рассмотреть невозможно, кривизна поля высокая и объектив нельзя назвать качественным. Для проверки расфокусировки объектива необходимо отснять несколько объектов, находящихся на разном удалении, а также один и тот же предмет, но при разном фокусном расстоянии. При повреждении оптической системы кадры получатся размытыми, однако чтобы избежать размытости от «одергивания» при большой выдержке, камеру при съемке следует установить на какую-нибудь устойчивую поверхность.

Отдельным серьезным испытанием для автофокуса камеры являются макросъемка и фокусировка в условиях слабой освещенности.

При макросъемке большинство камер уверенно «схватывают» объект съемки с 10-20 см, однако в некоторых случаях этого не происходит. Если данный режим будет применяться довольно часто, имеет смысл обратить внимание на другие модели либо обзавестись конверторной насадкой - линзой для макросъемки. В последнем случае можно подобрать такую насадку, что дистанция съемки сократится до нескольких сантиметров, весь вопрос лишь в доступности данных аксессуаров.

Поскольку для пассивного автофокуса (а им оборудовано подавляющее большинство камер) используется ПЗС-матрица, при съемке в условиях слабой освещенности кадры тоже могут быть не в фокусе. Разумеется, что в кромешной тьме вряд ли кто будет снимать, но все-таки для уверенной работы исправного автофокуса должно хватать света, обеспечиваемого сорокаваттной лампой накаливания.

Слабая освещенность к тому же способствует проверке ПЗС-матрицы на уровень теплового шума, при этом необходимо отключить вспышку. Для «разогрева» сенсора рекомендуется предварительно снять серию кадров-«пустышек». При съемке в автоматическом режиме камера установит максимальное значение чувствительности и выдержку, точно так же должен поступить пользователь при съемке в ручном режиме. Если тепловой шум матрицы слишком велик, то есть хаотично расположенные точки различных цветов усеивают кадр чересчур густо, то для съемки в помещениях эту камеру можно будет использовать только со вспышкой, а это не всегда возможно.

Даже если сенсор фотоаппарата «шумит» в пределах приемлемого, шанс испортить кадр сохраняется. Чаще всего это происходит по вине не особенно «интеллектуального» алгоритма обсчета баланса белого. Для проверки достаточно снять произвольный объект, прислонив к нему лист белой бумаги для контроля. Как правило, при съемке в дневном свете результаты в большинстве случаев оказываются приемлемыми, а вот в помещении с лампами накаливания или флуоресцентными источниками света автоматика при определении цветовой температуры частенько дает сбой.

Иногда положение удается исправить, используя предустановленные параметры. В большинстве камер есть данные для корректировки расчета точки белого при разных источниках света — солнце, лампах накачивания или флуоресцентных светильниках. Однако при использовании смешанного освещения, например, когда в комнату, освещенную лампой накаливания, попадают солнечные лучи через открытое окно, не спасают даже скорректированные предустановленные значения. Хорошо, если камера позволяет установить баланс по эталону (листу бумаги, например), но когда на данную процедуру нет времени или этой функции у фотоаппарата просто нет, спасти положение может только хорошая вспышка.

При использовании вспышки проблем с определением баланса белого не возникает, так как белый свет, генерируемый излучателем вспышки, имеет несколько «холодный» оттенок. За счет этого при освещении даже смешанными источниками света (флуоресцентными светильниками и лампами накаливания одновременно) цветовые оттенки объектов съемки выглядят естественно. Правда, в некоторых случаях наблюдается довольно интересный эффект. Например, если установить баланс белого по эталону в камере Olympus C-2500L (кстати, первой модели этой фирмы, оборудованной данной функцией), а затем задействовать вспышку, то кадр получится состоящим сплошь из синеватых оттенков. В некоторых моделях есть даже опция «вспышка» при настройке баланса белого.

Однако главная функция вспышки — подсветка объекта съемки при недостаточном уровне освещенности. Основные характеристики вспышки — время заряда между импульсами и ведущее число. Производители любительских фотоаппаратов, как правило, указывают не ведущее число, а максимальную и минимальную дистанцию съемки со вспышкой. Необходимость обозначения минимальной дистанции вызывается тем, что избыток света превращает наиболее светлые участки кадра в сплошные белые пятна, в свою очередь, автоматика камеры не всегда успевает оценить уровень освещенности объекта съемки и прервать свечение вспышки.

Поэтому рекомендуется проверить работу вспышки при разных условиях освещенности (в том числе и в контровом свете — когда его источник расположен за объектом съемки), а также с максимального и минимального расстояния до объекта съемки. При этом следует использовать как широкоугольный, так и длиннофокусный диапазоны вариообъектива камеры, а если есть возможность — объекты разной окраски (светлый/темный) и степени отражения (матовый/глянцевый). Хорошая вспышка — это не только мощный излучатель и быстро заряжающийся конденсатор. Качество этого устройства в первую очередь определяется уровнем «искусственного интеллекта», способностью молниеносно оценивать степень освещенности объекта съемки, соотносить ее с используемыми экспопараметрами и вовремя прекращать свечение. В этом случае лица людей в кадре выглядят естественно, предметы имеют глубокие светотени, а блики на глянцевых предметах не занимают всю их поверхность. Если же автоматика, что называется, «умом не отмечена», то фотографии становятся «плоскими», с обширными белыми пятнами на объектах переднего плана и резкими переходами из света в тень.

Для управления вспышкой существует не так уж много функций. Как правило, это режим принудительной вспышки (когда требуется снять объект в сильном контровом свете либо когда автоматика камеры «не хочет» применять вспышку), а также синхронизация при «длинной выдержке». В некоторых камерах пользователь может также корректировать импульс вспышки. В большинстве случаев управление допускается в пределах +\-2 EV, где EV — экспозиционное число.

Если камера позволяет управлять экспозиционными параметрами, необходимо проверить, насколько эти возможности отвечают потребностям пользователя. В первую очередь следует проверить экспокоррекцию. Желательно, чтобы диапазон коррекции был побольше, а шаг регулировки -поменьше. Однако часто бывает ситуация, когда градуировка экспокоррекции, принятая производителем камеры, мягко говоря, не сходится с общепринятыми стандартами. Приходится проверять «на глаз», при этом неплохо бы было в качестве теста использовать композицию как с ярко освещенными объектами, так и с расположенными в глубокой тени предметами. Такой разброс позволит оценить не только возможности экспокоррекции, но и динамический диапазон камеры. При максимальном смещении экспозиции в «плюс» теневые объекты по уровню яркости должны соответствовать предметам, освещенность которых в кадре без экспокоррекции находится на среднем уровне. Точно такое же соответствие должно быть при «затемнении» снимка. А динамический диапазон фотоаппарата можно считать приемлемым, если при максимуме «положительной» экспокоррекции еще видны детали светлых объектов, а при максимуме «отрицательной» различимы предметы в тенях.

Несколько большие возможности по управлению экспозицией обеспечивают приоритетные режимы. Кроме того, без регулировки диафрагмы невозможно использовать внешнюю вспышку в автоматическом режиме. Самое главное при проверке приоритетных режимов — это диапазон регулировки экспопараметров. И если выдержка, как правило, регулируется в пределах от 10 секунд до 1/1000 секунды, то некоторые объективы допускают всего два-три положения диафрагмы (например, f/2,8, f/5,6 и f/8). Это значительно ограничивает возможности фотографа, для нормальной работы требуется хотя бы пять положений диафрагмы.

Некоторые объективы в качестве затвора используют тот же механический узел, который управляет диафрагмой. В результате при максимально открытой диафрагме значение минимальной выдержки становится уже не 1/1500, а 1/1000, так как лепесткам диафрагмы приходится перемещаться на большее расстояние. Большинство камер в приоритетных режимах допускают также экспокоррекцию, отображая при этом на ЖК-дисплее значения обоих экспопараметров. Таким образом, пользователь может осуществлять практически полный контроль над экспозицией.

Однако в режиме ручной экспозиции управление выдержкой и диафрагмой ведется напрямую, что избавляет пользователя от необходимости отслеживать «скачки» управляемого камерой экспопараметра при кадрировании. Кроме того, в режиме ручной экспозиции, как правило, шире диапазон «длинных» выдержек.

Некоторые фотоаппараты в ручном режиме не отключают автоматику обсчета экспозиции. На ЖК-дисплее отображается степень отклонения в EV от рекомендуемого автоматикой значения, то есть что-то похожее на экспокоррекцию «наоборот».

После экспокоррекции второй по распространенности является функция управления экспозамером. Проверка точечного экспо-замера сводится к съемке «светлого на темном» или «темного на светлом» — главное, чтобы размер фотографируемого объекта был по возможности меньше, а разница в освещенности по возможности больше. Функция считается реализованной правильно, если на снимке небольшой предмет получился хорошо различимым на контрастном фоне.

При использовании эксповилки камера рассчитывает дистанцию фотографирования и экспозицию один раз, а интервал между кадрами определяется только выбранной выдержкой и временем подготовки камеры к съемке. В свою очередь, время подготовки зависит от скорости считывания очередного электронного «слепка» с ПЗС-матрицы в буферную память. Нетрудно догадаться, что от состояния буферной памяти (свободна ли она для размещения очередного полуфабриката кадра) зависит количество экспозиций в серии. Поэтому продолжительность эксповилки, как правило, не превышает 3-5 кадров, впрочем, этого достаточно для большинства ситуаций. Следует помнить, что при съемке в данном режиме вспышка не используется. Помимо очевидной бессмысленности дополнительной подсветки при эксповилке, это вызвано еще и тем, что заряд конденсатора вспышки требует довольно большого времени. При выборе фотоаппарата Ш следует обратить внимание на глубину изменения экспозиции (в идеале — от -2 EV до +2 EV), а также на возможность регулировки шага эксповилки (к примеру, 1/3 EV, 2/3 EV либо 1 EV).

Для большего удобства при съемке с большой выдержкой рекомендуется использовать штатив, практически все модели оснащены соответствующим гнездом. Оценка штативного гнезда начинается с изучения его материала (металл либо пластмасса), как правило, металлические гнезда отличаются более длительным сроком службы. Еще один важный момент — расположение гнезда. Если при установленном на штатив фотоаппарате блокируется доступ к важным отсекам камеры (батарейному, модулям памяти и т. д.), то гнездо расположено неудачно. Если гнездо штатива сильно удалено от оптической оси объектива, то при панорамной съемке близко расположенных объектов их совмещение будет затруднено.

Еще одни важным параметром, определяющим удобство эксплуатации, является скорость работы. Под этим подразумевается не только «скорострельность» при непрерывной съемке, но и интервал при переключении между режимами просмотра и съемки, время, необходимое для «разогрева» камеры при ее включении и т. д. Однако самым главным является «лаг» (задержка) между моментом нажатия кнопки затвора и собственно началом экспозиции. Этот лаг зависит от того, насколько быстро успевают сработать автофокус и автомат обсчета экспозиции. Чем меньше лаг, тем удобнее будет пользоваться фотоаппаратом, даже если при этом данная камера отличается невысокой скоростью «перелистывания» кадров при их просмотре.

Поскольку большинство компонентов цифровой камеры характеризуется довольно высоким энергопотреблением, трудно выделить наиболее «прожорливый» из них. Но, как правило, повышенным «аппетитом» отличаются вспышка, цветной ЖК-дисплей и привод оптической системы. Поэтому при тестировании системы питания рекомендуется погонять вариообъектив на максимальное и минимальное фокусное расстояние, снимать с принудительно включенной вспышкой и использовать в качестве видоискателя ЖК-дисплей.

С появлением компактных камер, рассчитанных всего на два элемента АА, выяснилась еще одна проблема. В ряде случаев даже абсолютно новые батарейки данного стандарта позволяли отснять максимум десяток кадров, а иногда и меньше. Дело в том, что ток заряда конденсатора вспышки очень высокий, и не все батарейки справляются с такой нагрузкой. Поэтому фотоаппараты, применяющие четыре элемента АА, работают намного дольше, что же касается «двухбатареечных» камер, то для них рекомендуется использовать полностью заряженные аккумуляторы стандарта АА.

Описанные процедуры проверки и оценки камеры занимают довольно много времени, а его, как известно, всегда не хватает.

Поэтому необходимо заранее решить, какие возможности по управлению экспозицией будут решающими при выборе фотоаппарата, а какие — второстепенными. Еще один способ сократить время осмотра — попытаться совместить часть тестов.

Один из самых лучших комплексных тестов — съемка человеческого лица с небольшого расстояния и при слабой освещенности смешанным (дневной/накаливания, накаливания/флуоресцентный) светом. В этом случае проверке подвергаются сразу несколько компонентов «интеллекта» камеры — расчет экспозиции, определение дистанции съемки, а также выбор «точки белого». Плюс к этому вспышка будет применяться в самой неблагоприятной для нее ситуации. Если фотоаппарат справится с этим сложным испытанием, то он будет обеспечивать хорошее качество кадров и при обычных условиях.

Съемка

Основное предназначение любого фотоаппарата, в том числе и цифрового — фотографирование. Несмотря на все многообразие моделей, имеющихся на рынке, некоторые советы по съемке применимы к любой камере. Разумеется, перед началом съемки обязательно следует хотя бы один раз прочитать руководство по эксплуатации, в противном случае пользователя могут ожидать сюрпризы — и далеко не всегда приятные.

Классические советы

Основной ошибкой начинающего фотографа является неправильная оценка уровня освещенности при съемке в помещении. Благодаря способности человеческого зрения адаптироваться практически к любым условиям возникает иллюзия, что освещенность достаточная, в то время как ситуация прямо противоположная. Для беглой оценки достаточно включить ЖК-дисплей в режиме видоискателя на короткое время. Если изображение на экране темное, то желательно включить все имеющиеся осветительные приборы.

Когда есть возможность заранее подготовиться к съемке в помещении, помимо камеры следует захватить дополнительный источник света. Бытовые галогенные светильники стоят недорого, подключаются к обычной розетке и довольно компактны. При выборе следует отдавать предпочтение изделиям, дающим рассеянный, а не концентрированный свет.

Вторая распространенная ошибка — фотографирование в контровом свете. Под этим термином подразумевается источник яркого света, расположенный за объектом съемки. При фотографировании на улице в этой роли выступает солнце (если только оно не в зените), а при съемке в темном помещении — светлое окно. За счет яркого фона камера неправильно определяет освещенность, и объект получается «недодержанным». Следует избегать контрового света, а когда такой возможности нет, то для правильного расчета экспозиции необходимо включить точечный экспозамер. Если этой функции нет, при съемке в помещении частично может помочь принудительное включение вспышки.

При съемке объектов, расположенных за стеклом (аквариумных рыбок или экспонатов музея), необходимо помнить, что импульс вспышки вызовет сильные блики. Поэтому по возможности вспышку следует выключить, кроме того, в большинстве музеев ее использование запрещено.

Один из главных плюсов профессиональных камер — большой вес, уменьшающий риск «сдернуть» кадр незаметным дрожанием рук фотографа. Любительские модели отличаются компактными габаритами и весом, что значительно усложняет съемку с «длинной» выдержкой. Кардинально решает проблему штатив, но далеко не всегда есть возможность захватить с собой это довольно громоздкое сооружение. При съемке в помещении вместо штатива можно использовать предметы мебели, а на природе — камни и ветви деревьев. Если упор подобрать не удалось, необходимо при съемке прижать край видоискателя к брови, при этом камера будет значительно более устойчива. Ряд моделей не имеют оптического видоискателя, вместо него используется ЖК-дисплей, и фотоаппарат к брови прижать невозможно.

В этом случае желательно, чтобы камера снабжалась ремнем для ношения. Пользователь должен повесить фотоаппарат на шею, поднять его на уровень глаз и максимально оттянуть от себя. Несмотря на кажущуюся неустойчивость, риск «сдернуть» кадр при этом значительно уменьшается. Правда, поскольку такое удерживание требует определенных усилий, использовать его следует непосредственно перед нажатием кнопки затвора.

В большинстве случаев достаточно, когда резким получается объект съемки. Но если необходимо, чтобы детали фона тоже были отчетливы, требуется большая глубина резкости. Как известно, глубина резкости обратно пропорциональна отверстию диафрагмы. Однако условия освещения накладывают определенные ограничения, поэтому следует помнить, что при одинаковом диафрагменном числе глубина резкости тем выше, чем меньше фокусное расстояние объектива. Иными словами, для того чтобы объект съемки и его фон получились четкими, желательно фотографировать в широкоугольном режиме.

Основные настройки

Несмотря на различия в системах меню разных камер, все они содержат ряд одинаковых пунктов, в частности — настройку степени сжатия и разрешения кадра.

Хотя подавляющее большинство современных камер позволяет пользователю выбирать между форматами JPEG и TIFF, последний мало пригоден для хранения снимков, так как файлы при этом занимают очень много места. А при минимальном уровне сжатия по алгоритму JPEG информация об изображении практически не искажается. Поэтому при настройке камеры пользователь в первую очередь должен указать формат JPEG и установить самую низкую степень компрессии. Этот параметр каждым из производителей обозначается по-разному, в частности в фотоаппаратах фирмы Olympus используется аббревиатура SHQ (Super High Quality), а в камерах Canon и Nikon применяется термин Fine.

При выборе разрешения необходимо всегда указывать максимальное значение. Дело в том, что при «рыхлости» кадра (если он не в фокусе или немного «смазан» из-за «длинной» выдержки) изображение можно сделать немного более четким. Для этого снимок следует загрузить в компьютер и с помощью программного обеспечения для работы с графикой указать меньшее разрешение. Если же свободного места на флэш-карте осталось мало, можно применить более высокую степень сжатия — при этом качество кадра ухудшается не так сильно, как при переходе на меньшее разрешение.

Однако при выборе максимального разрешения следует помнить, что производители зачастую завышают этот параметр, используя интерполяцию пикселов. Например, у всех камер Fuji, оснащенных матрицей SuperCCD, максимальное разрешение указывается в два раза большее, чем реальное количество элементов сенсора.

При съемке особенно ответственных объектов полупрофессиональными камерами желательно использовать формат RAW, то есть сохранять кадр в виде «слепка» матрицы без обработки встроенным программным обеспечением фотоаппарата. Зачастую это позволяет избежать ошибок, вызванных неправильным расчетом точки белого цвета. А если АЦП камеры обладает высокой разрядностью (10-12 бит на канал), значительно упрощается корректировка ошибок, допущенных при расчете экспозиции.

Помимо регулировок разрешения и степени сжатия, производители камер в рекламных целях оснащают свои изделия функциями сомнительной необходимости. Например, настройка четкости, контрастности, яркости и цветонасыщенности в большинстве случаев только портит кадры. Поэтому все эти параметры необходимо установить так, чтобы они наименьшим образом искажали снимок, после чего забыть об их существовании. Поскольку «нейтральные» значения с точки зрения производителя и с точки зрения пользователя могут сильно отличаться, придется отснять тестовую серию кадров.

Тепловой шум и методы борьбы с ним

Одним из основных факторов, ухудшающих качество кадра, является тепловой шум ПЗС-матрицы, обусловленный процессом термогенерации электронов. Поэтому фотографу следует как можно дольше оставлять фотоаппарат выключенным, включая его только непосредственно перед съемкой. Не случайно система охлаждения студийных цифровых камер Phase One использует именно функцию «мгновенного засыпания» по завершении процесса экспонирования. С учетом того, что большинство кадров снимается во время летнего отпуска, желательно как можно меньше подвергать аппарат воздействию солнечных лучей. Для этого идеально подходит кофр с толстыми пенополиуретановыми стенками, которые не только служат термобарьером, но и предохраняют камеру от ударов.

Отдельного упоминания заслуживают функции усиления чувствительности. Довольно часто пользователю предлагается возможность изменить чувствительность от 100 до 200, 400 и даже 800 единиц по ISO или же позволить камере подобрать значение этого параметра самостоятельно. Но функция эта равносильна повороту регулятора громкости радиоприемника, и вместе с полезной информацией в обработку попадает тепловой шум. Более того, чаще всего после усиления шум становится более заметным, чем исходное изображение. Поэтому ни в коем случае не следует «усиливать чувствительность», а наоборот, если есть возможность, необходимо установить минимальное число ISO.

Правда, есть и исключения из этого правила. В частности, в ряде новых моделей существует режим шумоподавления на основе «темного кадра». Однако для того, чтобы выяснить, насколько хорошо сочетаются шумоподавление и, скажем, чувствительность ISO 800, пользователю необходимо отснять определенное количество тестовых кадров. Кроме того, «вычитание темного кадра» неприменимо при эксповилке и непрерывной съемке.

Есть еще одно ограничение. При усилении сигнала происходит сужение динамического диапазона сигнала — после «накачки чувствительности» области кадра, которые чуть-чуть не «дотягивают» до «переоцененных», автоматически становятся ими. Поэтому если в кадре могут быть какие-либо яркие объекты, в основном с зеркальными либо белыми поверхностями, усиление чувствительности не рекомендуется применять даже при наличии функции шумоподавления.

Пользователь и сам может использовать «темный кадр», если фотоаппарат не оснащен системой шумоподавления. При этом следует придерживаться трех правил. Во-первых, «темный кадр» должен быть последним в серии, когда матрица достаточно «прогреется» и уровень шумов в «маске» будет заметным. Во-вторых, необходимо очень плотно прикрывать оптику и помнить, что если объектив выдвигается из корпуса, то штатная крышка может и не обеспечить надежное перекрытие светового потока. И наконец, в-третьих, для каждой серии снимков нужно создавать отдельную «маску».

Для удаления шума автор рекомендует использовать программный продукт Adobe Photoshop. В этой программе необходимо открыть редактируемый снимок и добавить в него «маску» в качестве дополнительного слоя. Затем к этому слою необходимо применить фильтр размытия растра (Filter > Blur > GaussianBlur), установив для параметра Radius значение 0,3 пиксела. После этого в свойствах слоя указать для параметра Mode значение Difference. В результате этой несложной процедуры тепловой шум на снимке будет практически незаметен.

Слабое освещение

Как показывает практика, при съемке в ярком солнечном свете получение приличных фотографий не представляет проблемы даже для новичков. А вот в условиях слабого освещения начинаются серьезные испытания как способностей фотоаппарата, так и терпеливости фотографа.

Поскольку основное количество камер снабжено далеко не светосильными (особенно в длиннофокусном режиме) объективами, при съемке в сумерках или в помещении автоматика камеры практически всегда задействует вспышку. Правда, за счет относительно высокой цены самой камеры сама вспышка довольно качественная, тем не менее в некоторых случаях кадр все-таки получается «плоским».

При этом отключение вспышки мало чем может помочь. Дело в том, что если при слабом освещении отключить подсветку, будет использована очень «длинная» выдержка, которая может привести к «одергиванию» кадра. Конечно, можно установить камеру на штатив или на ровную поверхность, однако тут вступает в действие другой ограничивающий фактор.

При попадании фотонов на светочувствительную поверхность пиксела создаются электроны, считываемые затем электроникой камеры при создании кадра. Однако параллельно с этим происходит и процесс термогенерации электронов, и чем «длиннее» выдержка, тем больше этих «паразитов» попадет в кадр. Если учесть, что в большинстве любительских камер при выключенной вспышке и слабом освещении автоматически происходит усиление чувствительности, то неудивительно, что итоговый кадр прямо-таки «кишит» разноцветными точками теплового шума.

Возникает вопрос — как же тогда снимать при плохом освещении? Вспышка может сделать кадр «плоским», а без нее снимок будет пестрить метками термоэлектронов? В этом случае следует воспользоваться способностью цифровой камеры отображать отснятое изображение и при необходимости его удалять. То есть фотографу следует сделать как минимум две экспозиции — одну со вспышкой, вторую с «длинной» выдержкой. Несмотря на малые размеры цветного ЖК-дисплея, с помощью функции масштабирования можно довольно детально изучить оба изображения, и если какое-то из них не удовлетворяет по качеству, тут же удалить его.

В большинстве случаев более приемлемым получается изображение, снятое с использованием вспышки. Во-первых, объект съемки, как правило, получается хорошо освещенным, а фон не играет особенной роли. Во-вторых, если задействована вспышка, то автоматика камеры использует «короткую» выдержку и не применяет «накачки» чувствительности. За счет этого тепловой шум минимален, поэтому, используя программное обеспечение обработки изображений, можно «вытянуть» и фон. В частности, в наиболее известной программе такого типа, Adobe Photoshop, существует замечательная команда Variations. Выбрав в качестве объекта обработки Shadows, то есть теневые участки, можно постепенно «высветлить» их до приемлемого значения.

Фокусировка

Съемка в условиях плохой освещенности является также серьезным испытанием для автофокуса камеры. Замечательная «зеркалка» Olympus C-1400L порой доводила до отчаяния своих владельцев не в состоянии определить дистанцию до объекта съемки. Именно поэтому на данный момент лампой подсветки снабжаются даже «мыльницы», однако более ранние модели не имеют этого устройства. Фотографу в такой затрудненной ситуации можно посоветовать нехитрый прием — отыскать предмет, отстоящий от камеры на той же дистанции, что и объект съемки, и попробовать «сфокусироваться» на нем. Если автофокус надежно «ловит» дистанцию, следует осторожно прижать кнопку затвора наполовину (при этом автофокус «сосчитает» расстояние), затем навести фотоаппарат на объект съемки и дожать кнопку затвора. Однако тут есть один нюанс — при неполном утап-ливании этой кнопки вычисляется не только дистанция, но и экспозиционные параметры, так что кадр может получиться «пе-ресвеченным» либо «недодержанным». Впрочем, если освещения не хватает для надежной работы автофокуса, как правило, обязательно будет задействована вспышка, а при ее использовании освещенность объекта съемки вычисляется также в момент светового импульса. Если же вспышка не применяется, подходящий уровень экспозиции можно «подогнать» с помощью экспо-коррекции, разумеется, для этого придется отснять не один кадр.

В некоторых случаях подходящего для фокусировки объекта нет, а ручная фокусировка отсутствует. В такой ситуации способна выручить функция приоритета по диафрагме (если, конечно, камера ею оборудована). «Зажав» до минимума относительное отверстие, можно получить большую глубину резкости, что должно скомпенсировать неуверенную работу автофокуса. Другое дело, что при таком подходе без вспышки просто не обойтись — не спасет ни «длинная» выдержка, ни «накачка» чувствительности.

Неуверенная работа автофокуса также может быть вызвана отсутствием у объекта съемки вертикальных или горизонтальных линий (зависит от реализации системы фокусировки). Для решения этой проблемы достаточно повернуть фотоаппарат на 90°, наполовину прижать кнопку затвора, повернуть камеру обратно и дожать кнопку затвора.

Сложные условия

При смешанном освещении (лампы накаливания плюс солнечный свет, падающий сквозь открытое окно) большинство камер довольно своеобразно определяют точку белого. В результате цвет объектов съемки не соответствует истинному значению. В ряде случаев проблему удается решить после длительного медитирования в Adobe Photoshop, однако иногда бессильной оказывается даже эта замечательная программа. Единственным вариантом остается использование корректирующего светового импульса, причем если освещенность объекта съемки достаточна и камера «не желает» применять вспышку, включать подсветку приходится в принудительном порядке.

В некоторых случаях объект съемки освещен неравномерно -часть в тени, часть ярко освещена. Обычно для определения оптимальной экспозиции используется эксповилка, хотя и не все модели поддерживают данную функцию. Однако, если камера снабжена экспокоррекцией (а таких порядка 95 % от общего количества), пользователь может самостоятельно сделать серию кадров с разным экспозиционным числом. При этом вначале следует использовать максимальный разброс «вилки» (например, -2 EV, норма и +2 EV, где EV — экспозиционное число), а затем постепенно «сдвигать» ее «зубья» (например, -1/2 EV, норма и + 1/2 EV).

Если времени на серию кадров нет, следует включить точечный экспозамер и, наведя на наиболее яркую область объекта, наполовину нажать кнопку затвора. Затем повернуть камеру, чтобы получилась искомая композиция, и дожать кнопку затвора. Полученное изображение будет «недодержанным», однако, как показывает практика, в большинстве случаев тени все-таки удается «вытянуть». А вот при «передержке» светлые участки объекта превращаются в сплошное белое пятно, и тут уж никакое программное обеспечение не в состоянии помочь.

Особые виды съемки

В обычном режиме непрерывной съемки расчет экспозиции и фокусировка осуществляются только для первого кадра серии.. Однако есть камеры, позволяющие вычислять дистанцию и/или экспопараметры для каждого кадра серии. Перед тем как воспользоваться таким усовершенствованным режимом, необходимо удостовериться, что возросший объем вычислений не сказывается на «скорострельности» фотоаппарата. Если она падает, от дополнительных возможностей следует отказаться — как показывает практика, при непрерывной съемке ни дистанция до объекта фотографирования, ни его освещенность не успевают значительно измениться.

Правда, при непрерывной съемке спортивных состязаний объект может успеть удалиться на большое расстояние, и тут уж без автофокусировки для каждого кадра серии не обойтись. Если же такой возможности нет, необходимо максимально увеличить глубину резкости, «зажав» диафрагму — опять-таки, если подобная функция в фотоаппарате есть. Порой бывает обратная ситуация — объект не меняет дистанции до фотографа, но двигается довольно быстро (съемка животных в природной среде). Если кадры получаются «сдернутыми», а интервал между ними большой, необходимо перевести камеру в режим приоритета по выдержке, выбрав значение этого экспопараметра как можно «короче».

При панорамной съемке камера также «замораживает» фокус, экспозицию и баланс белого после первого кадра последовательности, однако при этом не накладывается никаких ограничений ни на интервал между снимками, ни на продолжительность серии. Все, что необходимо делать пользователю, — поворачивать фотоаппарат таким образом, чтобы один край предыдущего кадра частично совпадал с другим краем следующего кадра. Для облегчения данной задачи на некоторых камерах цветной ЖК-дисплей автоматически включается в режиме видоискателя, а по краям кадра отображаются реперные индикаторы — например, в форме сильно вытянутых прямоугольников яркого цвета. Фотограф запоминает, какие объекты находились внутри реперного индикатора с одной стороны снимка, а на следующем снимке располагает их внутри реперного индикатора с другой стороны снимка. Разумеется, при панорамной съемке желательно использовать штатив или любую ровную поверхность.

На первый взгляд, самой простой должна быть съемка при ярком солнечном свете. Однако и при таких условиях существуют определенные сложности. В пейзажных кадрах, половину которых занимает небо, ландшафтная составляющая практически всегда «недодержана», вызвано это избытком рассеянного в атмосфере света. А поверхности с высоким коэффициентом отражения, например водная гладь, изобилуют бликами. Для решения этой проблемы на объектив следует установить поляризационный светофильтр. При этом небо становится насыщенного синего цвета, на его фоне отчетливо выделяются облака, а блики на воде практически полностью исчезают. Основная задача пользователя — установить светофильтр под правильным углом. Чтобы эффект поляризации был максимальным, необходимо включить ЖК-дисплей в режиме видоискателя, затем, поворачивая фильтр, определить его оптимальное положение по изменению картинки на экране. При этом следует помнить, что использование поляризационного светофильтра ослабляет световой поток примерно на 2 EV, где EV — экспозиционное число.

По сравнению с пленочной фотографией, цифровые камеры благодаря структуре ПЗС-матриц обладают уникальной способностью регистрировать инфракрасное излучение. Разумеется, в большинстве случаев это является помехой при съемке, поэтому все модели снабжаются встроенными фильтрами, отсекающими лучи с «посторонней» длиной волны. Однако близкое к инфракрасному излучение полностью «отрезать» невозможно, да и не нужно — интенсивность его по сравнению с видимым светом не так и высока, а вот цветопередача при использовании «строгих» фильтров значительно пострадает. А вот если использовать специальные светофильтры, отсекающие видимые и оставляющие инфракрасные лучи, то можно получить редкие по своей эффектности кадры. Стоимость таких фильтров колеблется от 25 (Hoya R72) до 85 (Tiffen 87) долларов, однако перед их приобретением необходимо протестировать камеру на восприимчивость к инфракрасному излучению. Для этого достаточно перевести ЖК-дисплей фотоаппарата в режим видоискателя, направить на объектив пульт дистанционного управления телевизора и нажать кнопку регулировки громкости. Если на экране камеры появится яркое пятно, можно отправляться за светофильтром. Впрочем, уже появились модели фотоаппаратов (Sony DSC-707/DSC-717), у которых встроенный инфракрасный фильтр можно отключить для съемки в полной темноте.

При макросъемке большинство камер плохо фокусируется на дистанции менее четверти метра. Если объектив снабжен резьбой для оптических насадок, проблема разрешается установкой специального конвертора для макросъемки. Некоторые производители этих насадок (например, НАМА) позволяют соединить несколько конверторов подряд, сокращая дистанцию съемки до минимума. Однако есть ряд ограничений, о которых следует помнить. В частности, для достижения приемлемой глубины резкости необходимо максимально «прикрыть» диафрагму. И чем большее количество насадок установлено, тем большее диафрагменное число следует использовать. В свою очередь, чем меньше относительное отверстие, тем лучше должен быть освещен объект. Кроме того, конверторы тоже «съедают» часть проходящего через них светового потока. Если же объектом съемки является предмет с блестящей поверхностью, мощная лампа подсветки вызовет блики и испортит кадр. Поэтому съемку желательно вести с большой выдержкой, обязательно установив камеру на штатив. Разумеется, для кадрирования нужно использовать только ЖК-дисплей, а чтобы не сдвинуть фотоаппарат при нажатии кнопки затвора, фотографировать в режиме автоспуска. В этом режиме затвор срабатывает не сразу, а по прошествии определенного промежутка времени. Изначальное предназначение автоспуска — съемка групповых портретов с участием в них фотографа.

Использование внешней вспышки

Если фотоаппарат оборудован разъемом для подключения внешней вспышки («башмаком» или кабельным гнездом), несколько упрощается задача съемки в помещении и в вечернее время. Здесь возникает закономерный вопрос — а что лучше, гнездо или «башмак»? С одной стороны, для достаточно компактной камеры мощная тяжелая вспышка может создать сильный опрокидывающий момент. При студийной съемке часто приходится прибегать к боковой подсветке, при которой подключение посредством гнезда удобнее. А для полевой съемки можно использовать флэш-брекет.

ПРИМЕЧАНИЕ Флэш-брекет — устройство, предназначенное для подключения внешней вспышки через кабельное гнездо. Представляет собой кронштейн с «башмаком», кабелем для гнезда камеры и винтом для крепления к штативному гнезду фотоаппарата.

Разумеется, если камера оборудована ТТL-«башмаком», как Olympus C-2500L или Canon PowerShot Pro 70, то использование этого разъема просто необходимо. Что же касается одноконтактного «башмака», то тут предпочтение автора на стороне синхро-контакта.

Вспышки, подключаемые через одноконтактный разъем (синх-роконтакт или «башмак»), могут применяться только в ручном и автоматическом режиме. Однако при выборе вспышки следует отдавать предпочтение моделям с поворотном головкой, а полностью раскрыть их возможности позволяет только автоматический режим.

Рис. 10.1. Флэш-брекет

В таком режиме от пользователя требуется указать диафрагму и чувствительность, идентичные установленным в камере. Разумеется, фотоаппарат должен иметь возможность управления этими параметрами. В момент нажатия кнопки затвора на единственный контакт подается управляющий импульс, и вспышка начинает свечение. Установленный на ней датчик измеряет количество света, отраженного от объекта съемки, и сообразно указанным диафрагме и чувствительности в нужный момент прекращает свечение. В зависимости от фирмы-производителя вспышки описанный алгоритм имеет свои нюансы, однако в основе всех автоматических режимов лежит именно этот способ.

Поскольку датчик вспышки «смотрит» всегда вперед, то есть туда же, куда и объектив, он будет улавливать именно то количество света, которое отражается от объекта, даже если головка вспышки развернута вертикально вверх (при съемке в помещении с низким потолком). При этом отраженный от потолка свет обеспечивает кадрам реалистичность деталей, хорошую лространственную глубину и минимальное количество бликов.

Разумеется, что далеко не всегда «автомат» гарантирует идеальное освещение. Самый простой пример — при точечном экспоза-мере или размещении объекта съемки не в центре кадра датчик вспышки неизбежно будет ошибаться. Поэтому для сложных условий съемки более предпочтителен TTL-режим, при котором отключение излучателя обеспечивает автоматика камеры, измеряя свет, проходящий через объектив. Пользователю нет необходимости указывать на дополнительной вспышке диафрагму и чувствительность, так как всем процессом управляет встроенное ПО фотоаппарата.

Основная проблема при использовании TTL-вспышек — отсутствие каких-либо стандартов на расположение и назначение контактов разъема. Каждый из производителей поддерживает только свой собственный интерфейс обмена данными между фотоаппаратом и вспышкой, поэтому вспышку Nikon к камере Canon можно подключить в автоматическом, но никак не в TTL-режиме. Правда, один из крупнейших производителей вспышек, немецкий концерн Metz, выпускает к большинству своих вспышек наборы сменных колодок (SCA adapters), благодаря этому одну и ту же вспышку можно использовать с камерами разных производителей. Впрочем, в автоматическом режиме вспышки этой фирмы также ведут себя великолепно.

При фотографировании в вечернее время большинство любительских камер просто не в состоянии «пробить» темноту на достаточную дистанцию, на это способны только внешние вспышки. Благодаря большому расстоянию между оптическими осями излучателя и объектива «красных глаз» в кадре практически не бывает. Ряд внешних вспышек оснащен ИК-прожектором, предназначенным для подсветки автофокуса, кроме того, они используют собственные источники питания, не разряжая аккумуляторов камеры. Однако порой бывают обстоятельства, ухудшающие совместную эксплуатацию этих устройств с фотоаппаратами.

Во-первых, иногда производители камер и вспышек немного по-разному интерпретируют экспопараметры, благодаря чему кадры могут получаться «недодержанными» или «пересвеченными».

Впрочем, для решения этой проблемы необходимо лишь указать скорректированное значение чувствительности и диафрагмы.

Сложнее обстоит дело при неправильном обсчете баланса белого камерой, при этом кадры, как правило, становятся заметно «холоднее», чем требуется. Для борьбы с этим явлением ряд камер снабжается дополнительным режимом обсчета цветового баланса, который называется «вспышкой» (flash, speedlite). При его использовании «точка белого» смещается в «теплую» сторону. Если же такого режима нет, следует подобрать другую вспышку или поэкспериментировать с установкой светофильтров на объектив фотоаппарата. Нужно заметить, что в последнем случае возможны сильные искажения натуральных оттенков.

Основное правило

В любых условиях при съемке цифровой камерой не следует экономить память на кадрах, так как техника данной категории, в отличие от пленочных фотоаппаратов, позволяет не только просмотреть отснятые изображения, но и сразу же удалить неудачные. Причем удаление происходит безо всякого вреда для модуля памяти — например, модули памяти SmartMedia обеспечивают порядка миллиона циклов перезаписи. Единственным ограничением при этом оказывается время жизни элементов питания. Так что следует запастись парой запасных комплектов аккумуляторов, модулем памяти не меньше 128 Мбайт — и не бояться экспериментировать. Не зря ведь сказал классик про «опыт», что он «сын ошибок трудных».

Что делать с отснятыми кадрами

На первый взгляд, такой вопрос звучит довольно бессмысленно. «Разумеется, печатать!» — скажет большинство читателей. Вот тут-то и начинается проблема выбора — какие печатать кадры (ретушированные с помощью ПО или исходные), какого размера, на каком принтере? Или лучше возложить эту задачу на специализированное ателье? И как хранить электронные «негативы»? На все эти вопросы призвана ответить данная глава

Выбор носителя

Предположим, кадры переписаны в компьютер и располагаются в одном из каталогов емкого (или не очень) жесткого диска. Сразу же возникает соблазн там их и оставить, но идею эту необходимо решительно забраковать.

Несмотря на довольно высокую надежность жестких дисков, их поломки все-таки пока еще распространенное явление. К ним следует добавить гораздо более распространенную напасть -компьютерные вирусы, чье деструктивное воздействие подчас более пагубно для данных, чем выход из строя оборудования. Не стоит забывать и о человеческом факторе — способности пользователя непреднамеренно уничтожать наиболее важную для себя информацию.

Таким образом, жесткий диск на роль кляссера для цифровых «негативов» решительно не годится. Что же следует выбрать для этой роли рядовому пользователю?

Выбор поражает многообразием. В первую очередь вспоминаются наиболее проверенные временем средства резервного копирования.

Раньше всех нашли применение в компьютерах слегка модифицированные кассеты цифровой аудиозаписи стандарта DAT (Digital Audio Tape). Устройство, использующее их, именуется стример (streamer) и обеспечивает довольно высокую емкость хранения при разумной цене. Разумеется, при необходимости устаревшую информацию можно стереть и записать новые данные. Основной недостаток данного носителя — чувствительность к электромагнитным полям, возможность «шелушения» магнитного слоя на поверхности ленты (от времени и от контакта со считывающими головками), а также невыносимо долгий процесс записи и считывания данных. Затем популярность приобрели емкие магнитооптические (МО) накопители, в которых считывание данных происходит так же, как при использовании компакт-дисков (с помощью лазера), а при записи нагретый лазером поверхностный слой меняет свои оптические характеристики под воздействием магнитного поля. При этом пользователь может в любой момент обновить данные, так как МО-диск перезаписываемый. По сравнению с кассетами стримера эти диски меньше подвержены влиянию электромагнитных полей и не имеют «шелушащихся» поверхностей. Ну а скорость доступа выше на два порядка. Примерно настолько же выше и цена.

При всей непохожести стримеров и магнитооптики между ними есть общий признак — оба носителя являются довольно экзотичными для среднестатистического пользователя ПК. Кроме того, существуют разные и часто несовместимые стандарты как стримеров, так и магнитооптики. Поэтому фотограф, отснявший серию удачных кадров, конечно, может записать их на кассету или МО-диск. Но вот если он с этими носителями направится в гости для демонстрации там снимков на экране компьютера, то, скорее всего, его ждет неудача.

Конечно, в последние годы появились и другие типы носителей. Наиболее известны дискеты стандарта Zip емкостью 100 и 250 Мбайт. Дисководы для них бывают как во внутреннем, так и во внешнем исполнении (с подключением через параллельный, SCSI- и USB-порт). Однако, будучи прямым наследником обычных дискет 3,5 дюйма, Zip-дискеты унаследовали все их недостатки. Среди них — высокая чувствительность к магнитным полям и загрязнению рабочей поверхности, а также подверженность к «старению» и механическим повреждениям поверхностного слоя. К прочим минусам следует отнести неоправданно высокую цену дискет и, опять-таки, недостаточную распространенность дисководов.

А вот привод CD-ROM установлен практически в каждом компьютере, да и стандарт у них единый. Поэтому риск оказаться «непонятым» при этом сведен к нулю. Возникает лишь вопрос — как поместить данные на компакт-диск.

Устройства для записи дисков CD-R (без возможности перезаписи) существуют довольно давно, но только в последние три года они приобрели широкую популярность. Причиной тому стало сильное снижение цен как на «болванки» (так порой называют СВ-К-«заготовки»), так и на устройства записи (CD-recorder). Однако еще один момент, часто упускаемый из виду, — определенный сдвиг в психологии пользователя.

Если раньше пользователя привлекала в компьютерных носителях информации возможность периодического обновления данных, то теперь приоритет за их сохранностью. Выяснилось, что проще сохранить все, чтобы потом использовать только необходимое. Как это ни странно, но именно такой же принцип исповедует большинство профессиональных фотографов при хранении негативов.

Таким образом, диски CD-R с их стопроцентной совместимостью с подавляющим большинством компьютеров и высокой толерантностью к условиям хранения являются идеальным претендентом на роль «хранилища цифровых негативов», обеспечивая при этом высокую скорость доступа к снимкам. А низкая стоимость «болванок» отлично компенсирует невозможность обновить данные. Ну а если по каким-то причинам информацию все-таки хочется регулярно перезаписывать, то достаточно использовать немного другой тип носителей, CD-RW. Правда, при этом ограничивается совместимость с обычными приводами CD-ROM — старые модели «не понимают» такой тип дисков.

Упорядочивание снимков

Обычные снимки, как известно, хранятся в фотоальбоме, и для нахождения необходимой фотографии достаточно помнить, в каком именно альбоме она лежит. Однако если количество кадров очень большое, поиск может занять довольно долгое время.

Профессиональные фотографы используют контрольны — индексные снимки, каждый из которых содержит кадры со всей пленки. Разумеется, чтобы уместить от 24 до 36 фотографий на одном листе формата А4, исходные снимки приходится значительно уменьшить. Но даже столь миниатюрные изображения позволяют быстро сориентироваться и найти необходимый кадр.

У пользователя, «вооруженного» цифровой фотокамерой, каталогизация снимков может занимать даже больше времени, чем у профессионального фотографа. Ведь «негативы» цифровой фотокамеры многоразовые, что не может не провоцировать (в хорошем смысле этого слова) на съемку всего, что попадает в объектив и вызывает мало-мальский интерес. С другой стороны, емкость «кляссера» (то есть диска CD-R) настолько велика, что в нем могут поместиться до полутысячи кадров. Немудрено запутаться.

Разумеется, определенную помощь способна оказать файловая система — пользователь может озаглавить каждый из каталогов диска так, чтобы сразу было понятно, какие именно снимки там хранятся. Но даже использование «длинных имен» в системе Windows далеко не всегда позволяет с полной определенностью описать содержание каталога.

В этой ситуации имеет смысл обратиться к опыту профессионалов и использовать аналог контролен, то есть индексных изображений. Ну а способов для создания электронных «контролек» настолько много, что описать их всех практически невозможно. В то же время есть три наиболее популярных и простых варианта. Первый способ создания индексных изображений полностью копирует метод профессиональных фотографов. С помощью программного обеспечения, предназначенного для обработки изображений, создаются сильно уменьшенные копии кадров для «контрольки». Затем создается графический файл (как правило, формата JPEG), размер которого подбирается так, чтобы в него поместились все индексируемые изображения. После того как в созданный файл помещены миниатюрные кадры, их необходимо сопроводить подписями — именами исходных файлов со снимками.

Этот метод хорош тем, что стопроцентно совместим со всем существующим программным обеспечением, предназначенным для просмотра графических изображений. Основной минус — недопустимо высокая трудоемкость процесса. Кроме того, для детального изучения выбранного кадра пользователю необходимо сначала запомнить имя файла, а затем загрузить искомый файл.

Второй вариант «контролек» требует более сложного подхода, но он значительно эффективнее. Необходимо создать HTML-страницу, содержащую ссылки на индексируемые кадры, для этого можно использовать любой специализированный редактор, например Microsoft FrontPage, который входит в состав пакета Microsoft Office. Несмотря на кажущуюся сложность, работать с этой программой не сложнее, чем с текстовым редактором Word. Дополнительный плюс — при щелчке мышью на выбранном кадре НТМЬ-«контрольки» он незамедлительно будет загружен для детального просмотра. Единственная загвоздка — для просмотра такой «контрольки» необходим Internet Explorer или любой другой браузер.

Третий способ заключается в использовании полезной возможности, которой снабжены некоторые утилиты просмотра изображений. Название этой функции варьируется в зависимости от разработчика программного обеспечения, одно из наиболее распространенных — «Create Thumbnails». В результате ее применения в каталоге с кадрами создается файл специального формата, содержащий индексные изображения снимков. В дальнейшем в окне программы просмотра изображений каталог будет представлен в виде «контрольки». Данный метод вообще не требует никаких усилий от пользователя, но индексный просмотр кадров возможен только при наличии на компьютере соответствующей утилиты. Одной из наиболее распространенных программ такого рода является ACDSee Classic.

Обработка изображения

Несмотря на обилие коммерческого и бесплатного программного обеспечения для обработки изображений, бесспорным лидером в этой области является Adobe Photoshop. Высокая скорость работы, обилие поддерживаемых форматов файлов, возможность расширения с помощью дополнительных программных модулей — вот только часть из достоинств этого пакета. Ну а для начинающего фотографа основными плюсами являются средства автоматической и ручной коррекции изображения, а также способность отменить неудачное редактирование кадра.

Первое правило, которое должен запомнить пользователь при ретушировании кадров, — никогда не записывать результаты работы в формате JPEG. Дело в том, что алгоритм JPEG при каждом сохранении необратимо модифицирует изображение и существует реальный риск, что после десятка подобных операций артефакты JPEG станут еще более заметными. Поэтому промежуточные результаты редактирования лучше сохранять в формате Adobe Photoshop (файл с расширением PSD), а итоговое изображение — в формате TIFF.

Чаще всего требуют исправления ошибки, допущенные при расчете экспозиции. Иногда можно положиться на «сообразительность» Photoshop и использовать команду автоматической коррекции. Для этого в разделе Image главного меню необходимо указать пункт Adjust и из появившегося списка выбрать команду Auto Levels. В ряде случаев полученное в результате этой операции изображение не требует дальнейшей модификации.

Cамый простой инструмент ручной коррекции- регулировка яркости и контрастности. Эта функция называется Brightness/Contrast, что и команда Auto Levels. Но при ее использовании модифициуется все изображение, поэтому, например, при попытки добавить яркости теням существует риск испортить светлые участки кадра.

Для более тонкой коррекции изображения следует использовать команды, позволяющие по раздельности регулировать как тени, так и светлые участки кадра. Например, команда Curves (Image >Adjust>Curves) представляет освещенность снимка в виде графика- наклонной прямой. Если «приподнять» левый нижний край этого графика, тени изображения станут светлее, а если «опустить» правый верхний — уменьшится яркость светлых участков кадра.

С помощью той же команды Curves можно скорректировать погрешности, допущенные при балансе белого. Для этого в поле Channels необходимо выбрать цветовой канал (красный, синий или зеленый) и отрегулировать его насыщенность.

Альтернативный вариант — команда Color Balance, в которой регулировка цветового баланса осуществляется не в виде графика, а с помощью числовых значений. При этом в секции Топе Balance следует выбрать, какие именно части кадра корректируются (Shadows — тени, Midtones — участки со средней освещенностью, Highlights — светлые участки). Установленный флажок Preserve Luminosity сохраняет яркость без изменений, если же выключить его и изменять насыщенность всех трех цветовых каналов одинаково, то можно регулировать не цветность, а освещенность отдельных частей снимка.

Вышеперечисленные команды представляют собой лишь малую толику возможностей, имеющихся в Adobe Photoshop. Однако наиболее удобную комбинацию функций по коррекции кадра предоставляет команда Variations. Пользователь одновременно может модифицировать как цветовой баланс, так и яркость различающихся по освещенности участков кадра. Шкала Fine-Coarse служит для выбора между тонкой и грубой регулировкой. А пункт Saturation позволяет управлять цветовой насыщенностью кадра, вплоть до черно-белого изображения.

Кстати, черно-белая фотография зачастую обладает большей выразительностью, нежели цветная. С помощью Adobe Photoshop преобразовать фотографию в черно-белую очень просто — достаточно в разделе Image главного меню указать пункт Mode и из появившегося списка выбрать режим Grayscale (оттенки серого). При этом для каждой точки изображения учитывается ярко-стная характеристика, а цветовая игнорируется.

Однако для кадра, снятого с помощью цифровой камеры, более предпочтительна другая методика получения черно-белого изображения. Дело в том, что при использовании Байеровской схемы полноцветный снимок создается из 25 % «синих» пикселов, 25 % «красных» и 50 % «зеленых». Таким образом, зеленый канал кадра будет наименее искажен в результате интерполяции. Кроме того, человеческий глаз наиболее чувствителен именно к зеленому диапазону спектра.

Для получения черно-белого изображения на основе зеленого канала кадра необходимо в разделе Window главного меню указать пункт Show Channels. В появившемся окне следует убрать пиктограммы в виде глаза со всех каналов, кроме зеленого (Green), и выделить все изображение командой All раздела Select главного меню. Затем необходимо скопировать выделенную область в буфер обмена (команда Сору раздела Edit) и создать новый файл с теми же размерами, что и исходный (команда New раздела File). После этого в новый файл можно вставить черно-белое изображение из буфера обмена (команда Paste раздела Edit).

Помимо ошибок в определении экспозиции и баланса белого, кадр может быть испорчен тепловым шумом. Для его удаления лучше всего использовать метод «темного кадра», но если «маска» недоступна, можно попытаться исправить положение с помощью фильтра Dust & Scratches (Filter > Noise > Dust & Scratches). Правда, при использовании данной функции изображение становится размытым, поэтому в диалоговом окне фильтра параметр Radius следует оставить равным 1. Параметру Threshold необходимо сначала установить максимальное значение, а затем плавно уменьшать до тех пор, пока не исчезнут точки теплового шума. При этом флажок Preview должен быть обязательно установлен, а само изображение следует оценивать по наиболее зашумленному участку, масштаб при просмотре необходимо установить равным 200 %.

Еще больших успехов при удалении шума можно добиться при использовании дополнительных программных модулей для Adobe Photoshop. Наиболее известный из них — Quantum Mechanic, разработчиком которого является компания Camera Bits (http://www.camerabits.com).

Печать

Итак, кадры отредактированы — скорректированы погрешности расчета экспозиции и баланса белого, удален тепловой шум. В большинстве случаев возникает желание увидеть результаты кропотливой работы не только на экране, но и на бумаге.

Как это ни странно, но за рубежом довольно большая часть пользователей цифровых камер вообще не пользуется компьютером после того, как съемка завершена. То есть цикл обработки цифрового изображения для них абсолютно идентичен циклу пленочной фотографии. Пользователь отдает модуль флэш-памяти в специализированное ателье, после чего получает этот модуль назад, а вместе с ним распечатанные на полиграфическом оборудовании фотографии. В ателье можно также заказать диск CD-R с исходными кадрами — подобно тому, как в обычном «ми-нилабе» возвращают проявленные негативы.

Второй вариант все-таки требует использования компьютера — переписанные с фотоаппарата кадры отсылаются в ателье по электронной почте, а обратно приходят в обычном конверте. Оплата услуг, как правило, осуществляется при помощи кредитной карты.

В России наибольшей популярностью пользуются два других способа. В первом пользователь все также обращается за помощью в специализированное ателье, но фотографии приносит на диске CD-R, в отретушированном и подготовленном для печати виде.

Второй вариант подразумевает, что весь «технологический цикл» происходит на дому у пользователя, а для вывода фотографий используется принтер. Кстати, этот метод пользуется успехом и за рубежом.

Выбор подходящего принтера для печати фотографий дома является довольно сложной задачей, поэтому разумным будет ограничиться лишь общими рекомендациями. В частности, желательно приобретать модели, использующие при печати не четыре, а шесть красителей — светло-голубой и светло-пурпурный в дополнение к основным. При этом достигается точная передача полутонов, которыми изобилует большинство фотографий. Если указано высокое разрешение (2400 точек на дюйм и выше), необходимо ознакомиться с размером точки, формируемой соплом печатающей головки. При большом диаметре и плотном расположении точки будут сливаться, искажая изображение.

Немаловажным параметром является также доступность расходных материалов и способ их замены. Под доступностью понимается совокупность цены картриджа и его наличия на рынке — иногда производитель прекращает выпуск расходных материалов для непопулярных моделей принтеров.

Способ замены картриджа бывает трех основных видов. В первом случае печатающая головка — это часть принтера, а замене подлежит лишь емкость с чернилами. Такой вариант характерен для изделий фирмы Epson, его основным минусом является высокая стоимость ремонта в случае поломки печатающей головки. Во втором случае картридж сочетает в себе и резервуар с красителем, и печатающую головку. По такой схеме выполняются принтеры Hewlett-Packard, при этом замена картриджа представляет собой довольно дорогостоящее предприятие. И наконец, третий вариант позволяет заменить как картридж целиком, так и его отдельный узел — емкость с чернилами. Поскольку ресурс печатающей части картриджа намного выше объема резервуара, данный способ позволяет сократить расходы по сравнению с принтером, использующим цельный картридж. В то же время при ухудшении качества печати нет необходимости нести принтер в ремонт, достаточно лишь сменить весь картридж. Именно этой схемы придерживается фирма Canon.

Как правило, во всех принтерах черный краситель выполняется в виде отдельного картриджа (Hewlett-Packard и Canon) или резервуара (Epson). Это вызвано тем, что расход черных чернил отличается от расхода цветных, в том числе и за счет печати текста.

В то же время если закончился хотя бы один из цветных красителей, необходимо заменять цветной картридж (или резервуар) целиком. Данную проблему попыталась решить фирма Canon, выпустив ряд моделей, в которых емкости для каждого из цветных красителей выполнены в виде отдельного резервуара. Эта попытка оказалась удачной, так как чернила разного цвета используются неравномерно, поэтому при «раздельном питании» удается уменьшить затраты на расходные материалы. Примеру Canon последовала корпорация Epson, в модельном ряду которой появились принтеры с отдельными резервуарами для каждого из красителей. Для привлечения интереса практически все производители принтеров расширили свой модельный ряд так называемыми «фотопринтерами». Данные устройства представляют собой обычный струйный принтер, снабженный гнездом для модулей флэш-памяти и набором управляющих кнопок. Эти кнопки предназначены для выбора печатаемых кадров, а также ряда сервисных функций -многократной печати, индексной печати и т. д.

Выгода от приобретения таких устройств сомнительна. Вряд ли имеет смысл покупать принтер, который не будет подключен к компьютеру. А при печати напрямую с модуля памяти пользователь лишается основного преимущества цифровой фотографии — возможности отретушировать кадры.

Истинными фотопринтерами можно назвать сублимационные печатающие устройства. Эти принтеры используют нагревательный элемент шириной во всю печатаемую область и пленку с чередующимися участками голубого, пурпурного и желтого цветов (размер этих участков идентичен габаритам печатаемой площади). При помощи термопереноса на поверхность специальной бумаги наносятся три слоя (голубой, пурпурный и желтый), в чем-то данный процесс походит на работу факсимильного аппарата. Полученное изображение по качеству выше, чем распечатки струйных принтеров, так как каждая точка фотографии состоит из трех слоев пленки разной толщины, а не из расположенных группой капель. Основной недостаток этого оборудования — непомерно высокая стоимость расходных материалов.

При подготовке кадра к печати следует помнить, что для того, чтобы изображение не было «рыхлым», его перед печатью следует преобразовать к разрешению 300 точек на дюйм. Данный параметр в Adobe Photoshop устанавливается командой Image Size раздела Image главного меню. В появившемся окне необходимо установить флажок Constrain Proportions (сохранить пропорции изображения) и сбросить флажок Resample Image (интерполяция). Параметр Resolution следует установить равным 300 при единицах измерения pixels/inch. В результате для кадра с разрешением 1600x1200 (что соответствует двум мегапикселам) оптимальный размер для печати составит 13,5x10 см.

113