Цифровая фототехника с каждым годом все более стремительно и уверенно завоевывает рынок. Сегодня только большие лю­бители галогеносеребряной фотографии и консервативные противники всего нового могут не замечать этого процесса. Регулярно появляются новые модели цифровых фотоаппаратов, анонсируются новые цифровые технологии. А вот новости из мира галогеносеребряной фотографии ча­ще всего рассказывают о сокращении ассортимента продукции. Существует множество причин такого стремительного развития цифровой фототехники.

Цифровая фотография имеет множество преимуществ перед галогеносеребряной. Правда, первыми смогут почувствовать эти преимущества главным образом пользователи персональных компьютеров. Замечу, что не все преимущества очевидны. К основным и очевидным достоинствам можно отнести:

·   экономичность - не нужно покупать фотопленку, платить за ее проявку, печатать все снимки;

·   удобство и оперативность - сразу после съем­ки можно увидеть снимок на мониторе, и, если что не устраивает, переснять заново, более детально рассмотреть снимок на компьютере и решить, нужно печатать с него фото или нет, подкорректиро­вать какие-либо недостатки, например, сделать цвет красных глаз более привычным, быстро и оперативно получить снимки для Интернета или полиграфии, минуя долгий процесс химико-фотографической обработки и сканирования;

·   свобода эксперимента - снимая на пленку, приходится задумываться о ее стой мости, цифровая фототехника позволяет сделать сотню снимков и выбрать только один, лучший;

·   надежность и длительная сохранность - красители цветных пленок имеют способность разлагаться в процессе хранения, а это приводит к ухудшению цветопередачи, эмульсионный слой может быть выпачкан или поцарапан, с цифровым снимком ничего подобного не случится.

·   К неочевидным достоинствам можно отнести те, которые пришли вместе с новой технологией попутно и незаметно:

·   бесшумность - центральный затвор практически бесшумен, а потребности в перемотке плен­ки просто нет;

·   нетрадиционное использование в быту - например, в качестве записной книжки, зачем переписывать какой-либо текст, делать ксерокопию - можно просто сфотографировать все то, что вы хотите сохранить в памяти. Такая возможность, конечно, была и у галогеносеребряных камер, но там процесс занимал время и требовал материальных расходов. Цифровую камеру можно использовать вместо зеркала, пытаясь заглянуть под машину или взглянуть на собственную спину. Некоторые цифровые фотоаппараты можно использовать как портативный накопитель большой емкости для персонального компьютера, веб-камеру, музыкальный МРЗ плеер и т.п.

Кроме того, цифровая фототехника появилась достаточно недавно, а значит, есть куда развиваться технологии. Галогеносеребряная фотография прошла долгий 160-летний путь и практически исчерпала свои возможности. Нет, конечно, и здесь возможны серьезные открытия, только вот технология пока не позволяет этого сделать. Но вернемся к цифровой технике.

Конечно, есть и недостатки у цифровых фотоаппаратов. Прежде всего, стоит отметить некоторые сложности, связанные с печатью цифровых снимков в фотолабораториях. В России пока недостаточно цифровых мини-фотолабораторий, способных осуществлять печать с цифровых носителей. И если в крупных городах такой проблемы нет, то в глубинке найти цифровую фотолабораторию весьма не просто. Но эта ситуация улучшается с каждым годом. Да и искать фотолабораторию вовсе не обязательно, ведь можно распечатать снимки дома, на струйном или термосублимационном принтере. Второй недостаток: все-таки не очень высокое количество пикселей и маленький размер светочувствительных матриц современных любительских фотоаппаратов. Однако и здесь есть существенные достижения. Сегодня матрицы с 6-14 миллионами пикселей используются главным образом в полу- и профессиональной технике. Но пройдет 1-2 года, и, возможно, такими характеристиками будут обладать любительские камеры. Следующим недостатком можно назвать достаточно высокую стоимость цифровых фотоаппаратов, но и цены достаточно быстро снижаются. В общем, перспективы у цифровой фототехники самые радужные.

Думаю, если у вас есть компьютер, вопрос о том, какую камеру, цифровую или пленочную, по­купать, у вас не возникнет. Выбор очевиден.

Прежде чем перейти к рассмотрению отдельных характеристик и режимов работы цифровой камеры, давайте попробуем разобраться, как же получается цветное изображение при съемке цифровым фотоаппаратом. Совершим небольшой теоретический экскурс, рассмотрим процесс получения изображения в цифровом фотоаппарате.

Отраженные от объектов съемки лучи света проходят сквозь объектив фотоаппарата и фокусируются в фокальной плоскости, создавая оптическое изображение фотографируемых предме­тов. В обычных аналоговых камерах в фокальной плоскости располагается фотопленка, на которой образуется скрытое изображение, которое становится видимым только после химико-фотографической обработки. Цифровой фотоаппарат имеет установленную в фокальной плоскости светочувствительную матрицу, оптическое изображение проецируется на ее поверхность. Поверхность матрицы заполнена маленькими элементами, каждый из которых по своей сути является преобразователем энергии света в электрический заряд. Под действием света в каждой из ячеек накапливают­ся свободные электроны, образуется электрический заряд. При этом количество электронов и, соответственно, уровень заряда пропорциональны количеству света, упавшего на поверхность ячейки. Много света - заряд большой, мало - заряд маленький. Нетрудно догадаться, что качество полученного цифрового изображения будет зависеть от количества ячеек, расположенных на поверхности матрицы. Чем больше ячеек, тем больше информации об объекте съемки будет содержать цифровое изображение, тем выше его качество. Кроме того, от количества ячеек будет зависеть размер фотографии, которую можно будет отпечатать с данного файла. Светочувствительные матрицы цифровых фотоаппаратов жестко встроены в фотоаппарат, а поэтому количество ячеек является определяющим фактором при выборе камеры. У большинства светочувствительных матриц ячейки имеют прямоугольную форму. Расположены они не как того требует логика, вплотную, а на некотором расстоянии друг от друга. Пространство между ячейками используется в технических целях, здесь располагаются контактные дорожки, необходимые для осуществления перемещения зарядов в процессе их копирования в память. Наибольшее распространение в цифровой фотографии получили ПЗС (прибор с зарядовой связью) матрицы, английская аббревиатура CCD (Charge Coupled Device). Другой тип светочувствительных матриц - КМОП (комплементарный металл-окисел-полупроводник) или CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductors). Несмотря на то, что последний тип матриц в производстве более прост, технология некоторое время не позволяла сделать КМОП матрицы достаточно высокого, сравнимого с ПЗС качества. Поэтому первоначально КМОП матрицы использовались в дешевых камерах с небольшим разрешением (количеством светочувствительных ячеек). Но технологический прогресс не стоит на месте, сегодня качество КМОП матриц не уступает ПЗС, и они с успехом используются в профессиональных цифровых фотоаппаратах.

Достаточно оригинальное решение под на­званием Fujifilm Super CCD предложила компания Fujifilm. Изготавливаемые по данной технологии ПЗС матрицы имеют восьмиугольную форму ячеек. Это позволяет более рационально использовать поверхность матрицы, пространство между ячейками стало меньше, а площадь самих ячеек увеличилась. Увеличение площади повлекло повышение светочувствительности матрицы и, как следствие, уменьшение шума, увеличение динамического диапазона. Другое достоинство - увеличение горизонтального и вертикального разрешения.

Светочувствительные элементы матрицы аналогично, как и микрокристаллы галоидного серебра фотопленки, не способны различать цвета. Значит изображение, полученное при помощи описанной выше матрицы, будет содержать ин­формацию только о яркости объектов съемки, или, другими словами, оно получится монохромным, черно-белым. А высокая чувствительность матриц к инфракрасным лучам приведет к неправильному тоновоспроизведению. Снизить чувствительность к инфракрасным лучам можно при помощи светофильтра, задерживающего эти лучи, но как передать информацию о цвете? Для регистрации цветного изображения в фотопленке используются три светочувствительных слоя, в глазу человека присутствует три типа светочувствительных рецепторов. И рецепторы, и слои фотопленки чувствительны только к лучам определенного цве­та (с определенной длиной волны). Благодаря этому регистрируется как бы три монохромных изображения: одно для синего, другое для зеленого и третье для красного цветов. Этот процесс называется цветоделением. Но как осуществить цветоделение при съемке цифровым фотоаппаратом? История знает несколько ответов:

·   трехкратное, последовательное экспонирование монохромной матрицы за тремя цветными светофильтрами;

·   одновременное экспонирование трех матриц, на каждую из которых проецируется уже цветоделенное при помощи дихроичных (способных отражать и пропускать лучи строго определенного цвета) зеркал изображение;

·   однократное экспонирование матрицы, спо­собной осуществлять цветоделение.

Первые два способа практически не нашли применения в современной цифровой фотографии и используются главным образом в видеокамерах и профессиональных студийных цифровых фотоаппаратах. А вот третий способ стоит рассмотреть более подробно, ведь он используется во всех современных цифровых фотоаппаратах.

Для того чтобы процесс цветоделения осуществлялся самой матрицей, необходимо научить ее каким-либо образом различать цвета. Самый простой и распространенный сегодня способ - нанесение на каждую светочувствительную ячейку цветного светофильтра. На половину всех ячеек наносится зеленый фильтр, оставшуюся половину поровну делят ячейки с синим и красным фильтрами. Возможно и нанесение светофильтров дополнительных цветов - желтого, пурпурного и голубого. Ячейки, расположенные за зеленым фильтром, доминируют не случайно. Человеческий глаз наиболее чувствителен именно к зеленым лучам.

  

Схема расположения цветных светофильтров на поверхности светочувствительной матрицы

Кроме светофильтра, на каждую ячейку наносится положительная микролинза, собирающая лучи и направляющая их на светочувствительный элемент, это способствует повышению светочувствительности матрицы (первой технологию нанесения микролинз на поверхность ПЗС предложила фирма Sony). Достаточно очевидно, что нанесение светофильтров на поверхность матрицы снизит ее разрешающую способность как минимум в 2 раза. Ведь теперь для описания одного пикселя изображения будут использоваться три расположенные рядом и имеющие различные цветные светофильтры ячейки.

 

Примерная схема обмена цветовыми составляющими между ячейками, расположенными за разными светофильтрами

 

Зная это, можно сделать предположение, что современные камеры имеют в три раза больше пикселей (светочувствительных ячеек), чем это указано на фотоаппарате. Но это неверно! Указывается суммарное значение, сумма всех зеленых, синих и красных ячеек. Такое же количество полноцветных пикселей будет иметь и файл изображения. Значения двух недостающих для каждой ячейки цветовых составляющих интерполируется с соседних ячеек, имеющих светофильтры двух других цветов. При этом разрешение матрицы, безусловно, снижается. Ведь на соседнюю ячейку может проецироваться луч совершенно другого цвета.

Достаточно революционное предложение было сделано компанией Foveon. Его сущность заключается в том, что для реализации цветоделения используются не нанесенные на ПЗС светофильтры, а физические свойства самой ПЗС матрицы. Оказывается, лучи с различными длинами волн создают заряд на различной, определенной для каждого типа волн, глубине слоя полупроводника. Это свойство известно давно, однако метода разделения зарядов, сформировавшихся на разной глубине, не было. Компании Foveon удалось решить эту проблему и тем самым существенно повысить разрешающую способность матриц. Технология получила название Foveon X3. Только вот, к сожалению, на рынке пока существует всего один цифровой фотоаппарат с матрицей, изготовленной по данной технологии, - это профессиональная камера Sigma SD9.

Полученный при помощи ПЗС цветоделенный сигнал не является приемлемым для хранения в цифровых устройствах, так как разные ячейки будут иметь разный заряд, сигнал будет аналоговым. Поэтому следующее устройство на пути сигнала - это аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). От алгоритма работы этого устройства в значительной мере зависит качество полученного изображения. Ведь именно характеристики АЦП, его разрядность (или битность) определят глубину цвета в битах. На выходе АЦП изображение имеет цифровую форму, то есть состоит из последовательности 0 и 1. Полученное таким образом цифровое изображение готово к хранению и всем дальнейшим преобразованиям в цифровых устройствах. Физически АЦП интегрируется в корпус чипа светочувствительной матрицы, поэтому данную характеристику можно рассматривать как свойство самой матрицы.

КЛАССИФИКАЦИЯ

  Познакомившись с теоретическими основами цифровой фотографии, вернемся к рынку цифровых фотоаппаратов. Большое количество моделей цифровых фотоаппаратов, появившееся за последние 2-3 года, позволяет выделить несколько существенных групп, то есть произвести классификацию.

К первому простейшему классу можно отнести цифровые фотоаппараты, количество пикселей у которых менее 2,5 миллионов. Лучшие фотоаппараты этого класса позволяют отпечатать качественную фотографию форматом не более 10x15 см. Поэтому эти камеры главным образом ориентированы на пользователей Интернета либо фотолюбителей, не очень придирчивых к качеству фотографий.

Ко второму классу цифровых фотоаппаратов стоит отнести любительские фотоаппараты, имеющие от 2,5 до 4 миллионов пикселей. Камеры этого класса подойдут тем, кто хочет получать фотографии хорошего качества, не вникая в нюансы фотосъемки, тем, кому не требуется печатать снимки форматом более чем 15x21 см. Именно эта группа должна найти наиболее широкий спрос среди фотолюбителей, снимающих для домашнего альбома семейные торжества, поездки и т.п. Как правило, фотоаппараты данного класса позволяют записывать не только фотографии, но и видеоролики со звуком или без. Корпус камер имеет небольшие размеры и стильный дизайн.

Третий класс - это также любительские фотоаппараты, но стоят они на самом верху в модельных рядах и называются топ-моделями. Количество пикселей у таких камер сегодня 4-5 миллионов. Данная группа также рассчитана на фотолюбителей, но уже более опытных и состоятельных. Фотоаппараты имеют хорошую оптику, множество режимов съемки, замера экспозиции, множество дополнительных функций.

Четвертая группа - полупрофессиональные модели. Говоря об этом классе, не будем ограничивать его количеством пикселей. Так как год назад эти модели могли иметь 3 миллиона пикселей, сегодня 4-6. Главное здесь не количество пикселей, а наличие большого количества функций, пригодится которые могут либо профессионалам начального уровня, либо очень увлеченным фотолюбителям. Среди таких функций можно отметить возможность подключения внешних вспышек, отображение гистограммы, доступное в режиме реального времени, полный контроль над фокусировкой и экспозицией, наличие качественного встроенного зум-объектива. Камеры менее компактны и по своему дизайну напоминают пленочные зеркальные фотоаппараты.

Ну и завершат классификацию самые совершенные профессиональные модели. Основная отличительная черта таких камер - очень продуманная эргономика управления, повышенная надежность и износостойкость. Такие модели имеют сменную оптику, светочувствительную матрицу большого размера. Большинство моделей реализовано на базе профессиональных зеркальных фотоаппаратов, что обеспечивает совместимость с существующими сменными фотообъективами и другими принадлежностями.

Решив приобрести цифровую камеру, первое, что вы должны решить, это для каких целей вы будете ее использовать. Что будете делать со сним­ками после съемки: отправлять друзьям электронной почтой, хранить в цифровом виде в компьютере или на компакт-дисках либо печатать фотографии. Если печатать снимки, то какого формата. Это определит класс, к которому принадлежит наиболее подходящий вам цифровой фотоаппарат, и его ориентировочную стоимость. Но независимо от того, цифровой фотоаппарат какого класса вы решили приобрести, вам стоит хотя бы поверхностно разбираться в том, чем, кроме дизайна, цены и количества пикселей, отличаются цифровые фотоаппараты. Благодаря этим знаниям вы сможете выбрать цифровой фотоаппарат, наиболее полно отвечающий вашим требованиям, а сегодня есть из чего выбирать...

Итак, на какие характеристики стоит обратить внимание при покупке цифрового фотоаппарата?

КОЛИЧЕСТВО ПИКСЕЛЕЙ

Пожалуй, самая важная характеристика цифрового фотоаппарата - количество светочувствительных ячеек у матрицы фотоаппарата. Увидеть это число можно не только в паспорте цифрового фотоаппарата, но и, как правило, на корпусе самой камеры, а также во всех рекламных материалах. У современных любительских фотоаппаратов это число изменяется в пределах от 1 до 6 миллионов пикселей. Однако, увидев в рекламном проспекте или на корпусе камеры число 3,3 миллиона пикселей, не всегда стоит принимать его за действительное. И думать, что цифровое изображение, полученное при помощи такого фотоаппарата, будет состоять из указанного числа пикселей. Не подумайте, что производитель обманывает вас. Просто, желая повысить конкурентоспособность цифрового фотоаппарата, производитель указал полное, несколько большее количество ячеек. В цифровой фотографии различают эффективное и полное, или общее (number of total pixels), количество пикселей светочувствительных матриц.

Под полным значением понимают сумму всех присутствующих на матрице светочувствительных ячеек - «пикселей». Однако не все ячейки, присутствующие на поверхности матрицы, задействованы в процессе фотосъемки и получения фотоизображения. Некоторая их часть используется в технических целях либо не задействована вообще. А вот за эффективное (number of effective pixels) количество пикселей принимают именно то коли­чество ячеек, которое будет задействовано при фотосъемке. Количество эффективных пикселей - более интересная и значимая характеристика для потребителя. Разница между полным и эффективным значениями, как правило, не очень велика - 100-200 тысяч пикселей. Количество пикселей по­лученного после фотосъемки файла будет точно соответствовать эффективному значению. Нетрудно догадаться, что получить это значение можно, перемножив количество пикселей по длинной и короткой сторонам файла изображения, полученного в результате фотосъемки без применения интерполяции (увеличения размеров цифрового изображения путем добавления новых пикселей).

Для того чтобы качество цифрового отпечатка форматом 10x15 см соответствовало качеству отпечатка, полученного классическим способом с негатива 35-мм пленки, его разрешение должно составлять 300 dpi (точек на дюйм), что в пересчете в привычную нам метрическую систему составит 118 точек на 1 см или 11,8 точек на 1 миллиметр фотоотпечатка. Зная эти значения, нетрудно определить, какое количество эффективных пикселей должна иметь цифровая камера для возможности последующей печати того или иного формата. Если вы не собираетесь печатать снимки большего формата, чем 10x15 см, то, умножив 118 (количество точек на 1 см изображения, необходимое для качественной печати) на размеры отпечатка, можно определить, сколько точек по длинной и короткой сторонам изображения должен иметь файл изображения:

118x10 = 1180

118 х 15 = 1770

  Мы определили, что для качественной печати форматом 10x15 см необходим цифровой фотоаппарат, способный делать снимки размером 1180x1770 пикселей. Перемножив эти значения, получим необходимое количество эффективных пикселей, которое должен иметь такой цифровой фотоаппарат:

1180 х 1770 = 2088600 

Таким образом, если вы желаете использовать цифровой фотоаппарат исключительно для печати фотографий форматом 10x15 см, то он должен иметь не менее 2,1 миллиона эффективных пиксе­лей (2,1 megapixel). При этом вы практически ли­шаетесь возможности кадрировать (изменять границы кадра уже готового снимка с целью улучшения композиции) изображение, так как при кадрировании будет задействован алгоритм ин­терполяции, начнет снижаться качество изображения. Принимая во внимание отрицательное влияние цветовой интерполяции, стоит отдать предпочтение моделям, имеющим несколько большее количество пикселей, чем то, которое мы рассчитали. В приведенной ниже таблице вы можете увидеть зависимость между количеством эффективных пикселей цифрового фотоаппарата и форматом отпечатка. 

 В принципе в любительской фотографии разрешение может быть и более низким, чем 300 dpi, но зачем терять в качестве при переходе с аналоговой пленочной фототехники на цифровую?

РАЗМЕР СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ МАТРИЦЫ

  Одна из достаточно важных характеристик светочувствительной матрицы - ее физические размеры. Как правило, это значение указывается дробью и в дюймах. Например, 1/2,7 - inch означает, что диагональ матрицы составляет 1/2,7 дюйма. Напомню, 1 дюйм = 2,54 см. Зная это, легко опре­делить размер матрицы в более привычной, мет­рической системе: (1/2,7) х 2,54 = 0,94 см. Стоит учитывать, что указывается, как правило, не точный размер поля, на котором расположены светочувствительные элементы, а типоразмер матрицы. Исторически сложилось, что для первых телевизионных камер указывался не реальный размер матрицы, а диаметр выходного зрачка объектива. При этом диагональ самой светочувствительной поверхности составляла приблизительно 2/3 от указанного значения. Поэтому в спецификациях указан не физический размер матрицы, а некий стандартный типоразмер. Из приведенной далее таблицы вы можете узнать размер светочувствительной поверхности в зависимости от указанного типоразмера матрицы.

Размер поля, на котором расположены светочувствительные ячейки матрицы, значительно меньше размеров кадра на обычной 35-мм плен­ке, диагональ которого составляет 4,3 см.

Хорошо это или плохо, решать вам. Главное, на что будет влиять размер матрицы, - это фокусное расстояние «нормального» для данной матрицы объектива. Именно по этой причине объективы цифровых фотоаппаратов имеют сравнительно малые фокусные расстояния.

ПЗС 1/1,75" с 2,3 миллионами пикселей и кадр 35-мм пленки 

В свою очередь, фокусное расстояние объекти­ва влияет на глубину резко изображаемого пространства (РИП). Зависимость обратно пропорциональная, чем меньше фокусное расстояние объектива, тем больше глубина РИП. При большой глубине РИП на фотографии получатся резкими как сам объект съемки, так и предметы, расположенные ближе и значительно дальше него. Снимая цифровым фотоаппаратом с маленькой матрицей, получить художественного портрета с резким изображением лица и сильно размытым фоном вам не удастся. Хотя похожего эффекта можно будет добиться впоследствии при помощи программного обеспечения для редактирования фотографий, например, Adobe Photoshop 7.0. Но это потребует дополнительных усилий и затрат времени.

Фото, полученное с цифрового фотоаппарата, фокусное расстояние объектива — 21 мм, диа­фрагма — 5,6. Ствол березы, лицо и деревья на заднем плане получились достаточно резкими. 

Фото, полученное с 35-мм фотоаппарата, фокусное расстояние объектива — 110мм, диафрагма 5,6. Резкость на лице не изменилась, а ствол бе­резы и деревья на заднем плане получились раз­мытыми, нерезкими.

 

СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ МАТРИЦЫ

   Светочувствительность матриц обозначается так же, как и светочувствительность фотопленки. Сделано это для наибольшего удобства фотографов, привыкших к стандартным значениям светочувствительности пленки: 100, 200, 400, 800,1600 единиц ISO. Снимая пленочной камерой, вы имеете возможность установить фотопленку нужной чувствительности в зависимости от того, в каких условиях собираетесь фотографировать. Цифровые фотоаппараты такой возможностью не обладают, светочувствительную матрицу заменить не удастся. Решение проблемы оказалось достаточно простым, изменять чувствительность можно, изменив алгоритм обработки получаемого с матрицы сигнала. Только вот такой способ повышения светочувствительности приводит к появлению так называемого шума. Некоторые фотографы срав­нивают шум с зернистостью высокочувствительных фотопленок, что не совсем удачно. Шум проявляется не как увеличение пикселей, точек, из которых состоит изображение, что было бы сравнимо с зернистостью пленок, а как существенная неоднородность яркости и цвета пикселей на всем изображении. При съемке объекта, имеющего одинаковые по всей поверхности яркость и цветность, на его изображении будут наблюдаться пиксели других цветов и яркости.

 

Чувствительность матрицы 100 ед. ISO, выдержка 1 с, диафрагма 4.

Чувствительность матрицы 400 ед. ISO, выдержка 1 с, диафрагма 8. На изображении заметна некоторая тональная неоднородность пикселей — шум

 

Увеличенные изображения блика на оправе объектива. Левое — 100 ед. ISO, правое 400 ед. ISO. Шум более заметен.

Существует и другой способ повышения чувствительности. Его сущность заключается в суммировании зарядов нескольких расположенных рядом ячеек. Суммарный заряд будет существенно выше, чем заряд 1 ячейки. Светочувствительность повышается, уровень шума не возрастает. В целом такой метод повышения чувствительности дает более качественный результат, но есть и недостаток. С повышением чувствительности в несколько раз уменьшается размер изображения в пикселях - разрешение.

В зависимости от класса цифрового фотоаппарата изменяется работа данной функции. В простейших камерах светочувствительность матрицы не изменяется. В любительских камерах начального уровня светочувствительность изменяется автоматически, повышаясь в условиях недостаточной освещенности. Цифровые фотоаппараты более высокого класса позволяют установить чувствительность матрицы вручную, что позволяет использовать данную функцию более эффективно, но требует определен­ной подготовленности фотографа.

РАЗМЕР СНИМКОВ В ПИКСЕЛЯХ (РАЗРЕШЕНИЕ)

Эта характеристика может называться по-разному. Некоторые производители указывают ее как разрешение, другие - формат файла, третьи количеством записываемых пикселей (number of record pixels). Как правило, цифровой фотоаппарат может иметь несколько значений разрешения. Например: 1600x1200, 1280x960, 640x480. Из этих цифр можно узнать две весьма важные характеристики. Во-первых, каким форматом можно будет распечатать файл изображения, снятый с использованием указанных размеров снимка в пикселях. Для этого необходимо разделить указанное количество пикселей по сторонам кадра на 118. Полученные числа и будут размером качественной фотографии (с разрешением 300 точек на дюйм) в сантиметрах, более подробно об этом упомянуто выше, в разделе «количество пикселей светочувствительных матриц». Попробуем переве­сти 1600x1200 пикселей в сантиметры качественной фотографии:

1600/118 = 13,6

1200/118 = 10,2

Значит, данный файл может быть распечатан с фотографическим качеством форматом 10,2x13,6 см.

Перемножив количество пикселей самого большого для цифровой камеры изображения, можно узнать количество эффективных пикселей данного цифрового фотоаппарата 1600x1200 = 1920000. Здесь нужно быть внимательным, некоторые цифровые фотоаппараты умеют «растягивать» (увеличивать) размеры изображений в пикселях при помощи алгоритмов интерполяции. И как раз размеры интерполированного снимка могут быть указаны в качестве максимальных значений размеров изображения.

СООТНОШЕНИЕ СТОРОН СНИМКА

Кажется, что данная характеристика не очень важна, многие производители цифровых фотоаппаратов даже не уделяют внимания этой характеристике и не указывают ее значение в спецификациях фотоаппарата. На практике - это достаточно важная характеристика.

Наибольшее распространение в галогеносеребряной, или, как сейчас говорят, аналоговой фотографии, получили малоформатные фотоаппараты. В таких фотоаппаратах используется 35-мм фото­пленка (тип 135), кадр имеет размеры 24x36 мм. Нетрудно подсчитать, что соотношение сторон у такого кадра 2:3 (или 3:2, что равнозначно). Вполне естественно, что самый распространенный и популярный среди фотолюбителей формат снимков - 10x15 см имеет такое же соотношение сторон. Именно под этот формат выпускается большинство фотоальбомов и рамок. Казалось бы, что никаких причин изменять пропорции сторон кадра при переходе на цифровую фотографию нет. Это как минимум приведет к неудобствам и потребует выпуска новых альбомов, рамок и т.п. На практике оказалось иначе, большинство цифровых фотоаппаратов имеет соотношение сторон кадра - 4:3.

ГЛУБИНА ЦВЕТА

В цифровой технике используется двоичная система исчисления. Все сколь угодно большие числа записываются при помощи последовательности из двух цифр: 0 - отсутствие напряжения и 1 - наличие напряжения. Использование двоичной системы объясняется ее высокой надежностью. Минимальная единица памяти может хранить только информацию в виде 0 или 1 и называется бит. Количество бит (нулей или единиц), используемых для описания 1 цифры, называется битностью (или разрядностью) системы. Для цифровых фотоаппаратов принято обозначать суммарное количество бит, используемое для описания цвета 1 пикселя изображения. Зная это значение, можно подсчитать, какое количество цветов способен передать данный фотоаппарат. Для этого необходимо возвести 2 (количество значений, которое может быть записано в 1 бит) в 24 степень. Выполнив действие, получим 16777216 цветов.

Так как цифровая запись о цветном изображении должна хранить информацию о синей, зеле­ной и красной составляющих, то для того чтобы определить, сколько бит приходится на один из трех основных цветов, необходимо сначала разделить суммарное количество бит (24 для рассматриваемого примера) на 3 цветных канала. Затем определим количество градаций цвета, аналогично тому, как мы определили количество цветов. Возведя 2 в 8 степень, получим 256 градаций. Такое же количество градаций от белого до черного будет иметь снятое таким фотоаппаратом черно-белое изображение. Много это или мало, судить вам, но одно можно сказать точно, если вы отпечатаете на листе бумаги 256 градаций от черного до белого, то отличить соседние поля визуально вам не удастся. А если глаз не различает такого количества градаций, напрашивается вывод - 8 бит на 1 канал, для любительской фотографии это более чем достаточно.

Практически все любительские фотоаппараты имеют глубину цвета 24 бит, у некоторых полу- и профессиональных моделей глубина больше. Для чего это нужно, спросите вы, если глаз человека не способен различить такое количество оттенков? Ответ прост: высокая разрядность позволяет получить большие возможности при дальнейшей цифровой обработке изображения. Благодаря этому вы сможете добиться проработки деталей, как в светах, так и в тенях изображения, более свободно регулировать яркость и контраст изображения, сохранив при этом плавную и естественную градацию оттенков.

ФОРМАТ ФАЙЛОВ

На сегодняшний день существует несколько десятков графических форматов, используемых при хранении и редактировании изображений на ПК. Однако в цифровых фотоаппаратах наибольшее распространение получили только несколько из них: JPEG, TIFF и RAW. Формат GIF используется в цифровых камерах крайне редко, главным образом это фотоаппараты фирмы Sony, а поэтому останавливаться на его описании мы не будем. Спецификация Exit с указанием номера версии не является самостоятельным форматом записи графического изображения. Под этой спецификацией понимается стандарт способа и последовательности записи в файл изображения информации об условиях съемки: название модели фотоаппарата, которым выполнен данный снимок, выдержка, диафрагма, дата и время съемки, фотоаппарата в момент съемки (это нужно для того, чтобы программа редактирования могла автоматически развернуть изображение на 90°, если открываемый снимок имеет вертикальный формат) и другие полезные данные. Спецификация Exit распространяется на файлы форматов JPEG и TIFF.

ФОРМАТ TIFF

Аббревиатура расшифровывается как Tag Image File Format - Формат Файлов Изображений. Формат разработан в 1986 году компанией Aldus Corporation. В настоящее время эта компания вхо­дит в Adobe System, а, соответственно, все авторские права на формат принадлежат компании Adobe System. Сегодня существует как минимум 6 модификаций формата. Последние версии формата поддерживают различные алгоритмы компрессии и разные цветовые пространства. Формат TIFF, используемый в цифровых фотоаппаратах, не поддерживает этих возможностей. Файлы сохраняются с расширением -.tif, имеют цветовое пространство RGB и не подвергаются компрессии. Это означает, что снимок, сохраненный в этом формате, будет иметь высокое качество изображения и достаточно большой размер файла. Приблизительный объем файла можно узнать, умножив эффективное количество пикселей матрицы на 3 (так как для каждого пикселя сохраняются данные по трем цветовым составляющим: синей, зеленой и красной). Таким образом, если в комплекте с 3-мегапиксельным фотоаппаратом имеется карта памяти объемом 8 Мб, то на такую карточку вам не удастся снять ни одного кадра с максимальным разрешением в формате TIFF, так как такой файл занял бы около 9 Мб. Использование этого режима можно рекомендовать опытным фотолюбителям и профессионалам, стремящимся к получению максимального качества изображения на отпечатанных фотографиях.

ФОРМАТ JPEG

Аббревиатура расшифровывается как Joint Photographic Experts Group - объединенная группа экспертов по фотографии. Это название подразде­ления, входящего в международную организацию по стандартизации ISO. Одна из целей подразделения - реализация стандарта сжатия графических файлов. Разработанный алгоритм сжатия и тип фалов, использующих этот алгоритм, получи­ли название JPEG. Файлы, сохраняемые в этом формате, имеют расширение .jpg. Разработчики заложили в стандарт несколько особенностей. Во-первых, алгоритм сжатия позволяет регулировать степень сжатия, чем выше используемая степень, тем меньший объем будет иметь файл, но тем более низкое качество изображения будет у изображения. Вторая особенность заключается в том, что в процессе сжатия происходит потеря данных, алгоритм избавляется от пикселей, имеющих незначительное отличие в цвете, придавая им цвет соседнего пикселя (в действительности алгоритм значительно более сложный, но это уже тема дру­гой статьи). Это позволяет существенно повысить эффективность сжатия, но приводит к потерям качества изображения. Потеря данных будет проис­ходить даже при минимальной степени сжатия. Цифровые фотоаппараты, использующие этот формат, позволяют выбрать одну из 3-4 возмож­ных в данной камере степеней сжатия. Чем большую степень сжатия вы установите, тем меньший объем будет занимать 1 файл, и наоборот, чем меньшую степень сжатия вы установите, тем больший объем будет у этого изображения. Большинство любительских и профессиональных цифровых фотоаппаратов позволяет использовать этот формат, поэтому его можно считать самым распространенным в цифровой фототехнике. Небольшие объемы файлов изображений стали причиной широкого распространения этого формата в Интернете. Поэтому, если основная цель фотосъемки - размещение снимков во всемирной сети, смело используйте этот формат. Объем файла зависит не только от степени сжатия, но и от изображения на снимке. Поэтому файлы могут иметь различный объем, файл с минимальным сжатием займет около 1/2 от количества пикселей ПЗС, файл со средней степенью сжатия - 1/3, а файл с максимальной степенью сжатия 1/6.

ФОРМАТ RAW

Фотографии, записанные в формате JPEG, имеют небольшой объем файла, но немного ухудшенное качество изображения. Снимки, сохраняемые в формате TIFF, имеют высокое качество изображения, но занимают слишком большой объем, время записи изображения увеличивается. Объединить достоинства этих двух форматов позволяет формат RAW, используемый в некоторых цифро­вых фотоаппаратах.

Английское слово RAW переводится на русский язык как сырой, необработанный. Не подумайте, что, говоря о формате RAW, используемом в каком-либо цифровом фотоаппарате, подразумевают файл с расширением .raw, авторским правом на который обладает Adobe Systems. Разработкой формата RAW занимаются все производители цифровых фотоаппаратов самостоятельно. Отсутствие единого стандарта привело к полной несовместимости RAW файлов, снятых цифровыми фотоаппаратами разных фирм, файлы имеют не только разные расширения, но иногда и совершенно различные способы записи данных. По этой причине нельзя сказать, что все RAW файлы обладают указанными в данной статье достоинствами. Сырые файлы, снятые фотоаппаратами фирмы Canon, имеют расширение .crw, Nikon - .nef (Nikon Electronic File), Minolta - .mrw, Fujifilm - .raf, Olympus - .orf, Kodak - .dcr. Как правило, эти файлы проходят минимальную обработку в цифровом фотоаппарате и представляют последовательность бит данных, полученных с аналогово-цифрового преобразователя светочувствительной матрицы. Так как в большинстве современных цифровых фотоаппаратов для цветоделения используются нанесенные на матрицу цветные светофильтры, то последовательность бит будет представлять собой массив данных, каждая ячейка которого описывает яркость пикселя по одной цветовой составляющей. Значит, файл в формате RAW будет занимать 1/3 размера аналогичного TIFF файла. Его объем будет примерно равен количеству пикселей светочувст­вительной матрицы. Если использовать алгоритм, осуществляющий сжатие без потери информации, то объем RAW приблизится, а, возможно, и станет меньше JPEG файла, но это скорее перспектива, чем реальность. Поэтому RAW - это формат записи графической информации, вобравший в себя все самое лучше:

·   малый размер файла - сокращается время записи изображения на карту памяти, позволяя записать больше снимков;

·   наивысшее качество изображения – если осуществляется сжатие, то оно не приводит к потерям данных, отсутствует ограничение глубины цвета, имеющееся у JPEG и TIFF файлов;

·   широчайшие возможности по обработке изображения на компьютере - возможность установки баланса белого после фотосъемки, более высокое качество при изменении яркости, контраста и насыщенности изображения обеспечивается высокой битностью;

·   минимальная обработка изображения в цифровом фотоаппарате позволяет увеличить ско­рость съемки, разгрузить процессор фотоаппарата, увеличить количество кадров в одной серии.

Но не все так хорошо, есть и определенные не­достатки у данного формата. RAW файлы не удаст­ся открыть для редактирования в каком-либо ре­дакторе, например Adobe Photoshop. Работать с файлами RAW могут только специально предназначенные для этого программы, поставляемые в комплекте с цифровой камерой или реализуемые сторонними разработчиками. В зависимости от характеристик программа может либо осуществлять только конвертирование RAW файла в другой графический формат, например JPEG или TIFF, либо предоставлять более широкие возможности - регулировка яркости, контраста, насыщенности, установка цветовой температуры, резкости и т.п. RAW файлы некоторых фирм содержат интегрированное в файл маленькое демонстрационное изображение снимка, которое можно увидеть при помощи программы для просмотра изображений. Например, популярная программа ACDSee v4.0 позволяет увидеть такое интегрированное изображение, но не может редактировать и конвертировать RAW файл в другой формат.

ФОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ ОБЪЕКТИВА

Фокусное расстояние объектива существенно ограничивает возможности использования цифрового фотоаппарата той или иной марки. Практические все существующие цифровые фотоаппара­ты имеют жестко встроенный объектив, исключение составляют лишь профессиональные модели. Поэтому стоит уделить этой характеристике фотоаппарата большое внимание. В паспорте или рекламной брошюре найдите пункт - Lens (если материал на английском языке). Рядом будут указаны характеристики объектива. Сначала действительное фокусное расстояние объектива, а ря­дом аналогичное значение для 35-мм фотоаппарата. Как было замечено выше, цифровой фотоаппарат имеет светочувствительную матрицу значительно меньшего размера, чем привычный для большинства кадр 35-мм пленки. Поэтому объектив цифрового фотоаппарата будет иметь меньшее фокусное расстояние, чем объектив пленочной камеры, обеспечивающий тот же угол поля зрения. Эквивалентное значение фокусного расстояние объектива для 35-мм фотоаппарата указывается для того, чтобы малые фокусные расстояния не смущали людей, привыкших снимать на пленку, и были более понятны для восприятия.

ЖК-МОНИТОР

  Доминирующее количество цифровых фотоаппаратов имеет встроенный цветной жидкокристаллический монитор. Лишены его только самые простые модели. Недооценить наличие монитора сложно. Изображение на мониторе плоское, по своей природе оно более близко к фотографии, чем реальный объемный мир, видимый в глазок оптического видоискателя. Визирование в момент съемки изображения на мониторе позволяет строить более грамотную композицию снимка даже начинающим фотолю­бителям. Всем, наверное, знакомы снимки, на которых голова портретируемого находится в центре кадра, а верхнюю часть снимка занимает белый потолок. Или снимки, когда среди пестрой растительности очень сложно отыскать главного героя. Плоский дисплей позволит избежать подобных композиционных ошибок. Кроме того, на мониторе можно просмотреть сделанные снимки, убедиться в том, что они получились удачными, а если это не так, сразу удалить их и снять сюжет заново.

Возможность поворота дисплея в разные стороны очень удобна. Обладают такой возможностью некоторые любительские топ-модели и полупрофессиональные цифровые камеры. Аналогичными функциональными возможностями обладают фотоаппараты с поворачиваемым блоком, где размещены объектив и светочувствительная матрица. Главное преимущество таких камер - возможность фотографировать с необычных точек съемки, верхней или нижней, а иногда и возможность видеть изображение при автопортретировании с автоматическим спуском.

Упомянем и некоторые недостатки жидкокристаллических мониторов. Так как в основе их действия лежит способность поляризация света, то яркость изображения сильно зависит от угла, под которым вы смотрите на монитор. Другой недостаток связан с достаточно большой отражательной способностью лучей света, падающих на экран таких мониторов, и невысокой собственной яркостью. Это приводит к тому, что на ярком солнце, особенно когда его лучи падают на монитор, увидеть изображение практически невозможно. Если монитор фотоаппарата не имеет шахты, то для того чтобы рассмотреть изображение, необходимо прятать фотоаппарат в тень. Кроме этого, мониторы потребляют большое количество электроэнергии. При фотосъемке с включенным монитором очень быстро истощаются элементы питания. Поэтому стоит выключать монитор сразу после съемки либо по возможности вообще не включать его, но это приведет к ограничению функциональных возможностей фотоаппарата.

ВИДОИСКАТЕЛЬ

Кроме монитора, практически все цифровые фотоаппараты имеют и привычные оптические видоискатели. В большинстве случаев это параллаксный оптический видоискатель. Напомню, что под параллаксом понимается несовпадение оптических осей видоискателя и съемочного объектива. А значит, изображение, видимое в видоискателе, будет несколько отличаться от того, что фактически получится в файле изображения. Оптический видоискатель окажется полезным при съемке на ярком солнце или, наоборот, в условиях недостаточной видимости. Позволит существенно экономить энергию элементов питания, что продлит продолжительность работы цифрового фотоаппарата от одного комплекта элементов. Поэтому не думайте, что при наличии монитора присутствием в конструкции фотоаппарата оптического видоискателя можно пренебречь.

ФОТОВСПЫШКА, РЕЖИМЫ РАБОТЫ

Практически все модели цифровых фотоаппаратов от самых простых и до топ-моделей имеют встроенную фотовспышку. Говорить о том, что это полезное и иногда крайне необходимое устройство, думаю, излишне. Также практически все модели, имеющие встроенную вспышку, позволяют вручную устанавливать режим ее работы. Стандартный набор режимов вспышки: Автоматический, Принудительное отключение, Принудительное включение (подсветка), режим подавления «красных глаз» и медленная синхронизация. У более совершенных моделей есть возможность выбора синхронизации по первой или второй шторке затвора, встроенная вспышка имеет регулируемую яркость импульса. Изменение яркости импульса происходит автоматически либо регулируется вручную. Полупрофессиональные и профессиональные модели могут не иметь встроенной вспышки, но при этом обязательно имеют синхроконтакт для подключения внешних фото­вспышек. Будьте крайне внимательны, подключайте только допустимые модели вспышек. Использование нерегламентированных вспышек может привести к серьезной поломке цифрового фотоаппарата.

ИНТЕРФЕЙС

Под интерфейсом понимается наличие разъемов на корпусе фотоаппарата, при помощи которых осуществляется подключение цифрового фотоаппарата к компьютеру для копирования снимков из камеры. Наиболее распространенный сегодня тип подключения осуществляется посредством USB порта. Это достаточно быстрый канал последовательной передачи цифровой информации. Стандарт появился сравнительно недавно, поэтому ПК первого поколения Pentium, а также более ранние модели компьютеров USB разъема не имеют. Если у вас именно такой компьютер, можно приобрести дополнительный контроллер USB и, установив его в SCSI слот старенького ПК, наслаждаться всеми достоинствами соединения. Все современные компьютеры, выпускаемые в течение нескольких последних лет, имеют USB разъем в обязательном порядке.

Второй способ подключения цифровых фотоаппаратов осуществляется при помощи последовательного СОМ порта компьютера - RS-232. Раньше к этому разъему подключались мышки, достаточно часто и сегодня он используется для этих целей. Основным недостатком такого подключения является низкая скорость передачи данных. Копирование 1 Мб может продолжаться около 2 минут. Поэтому, несмотря на то, что данный способ подключения возможен для некоторых моделей цифровых фотоаппаратов, его использо­вание оказывается крайне неудобным.

Установленные в компьютере USB и СОМ разъемы имеют стандартные размеры и расположение контактов. В цифровых фотоаппаратах такого стандарта не предусмотрено, поэтому разъемы могут иметь самую разную фор­му и конструкцию. Подключение к компьютеру осуществляется при помощи кабелей, поставляемых в комплекте с фотоаппаратом. Соответственно утрата этих кабелей может повлечь некоторые трудности, приобрести кабель отдельно будет нелегко.

ЦИФРОВОЙ ЗУМ

Для увеличения диапазона зумирования в некоторых фотоаппаратах реализована функция цифрового зумирования (увеличения). Когда достигну­то максимальное значение фокусного расстояния объектива с переменным фокусным расстоянием, включается алгоритм цифрового зумирования. В его основе лежит принцип интерполяции. Данные с центральной части светочувствительной матрицы интерполируются до размеров полного кадра. Данную функцию с успехом может заменить интерполирование в програм­ме обработки изображений на ПК. Причем качество интерполяции на ПК окажется, скорее всего, более высоким, чем реализованное в цифровом фотоаппарате.

БАЛАНС БЕЛОГО

Опытные фотолюбители знают, что снимки, снятые на обычную фотопленку в комнате с включенным светом и без фотовспышки, имеют искаженную цветопередачу. Выглядят они желто-оранжево-красными. Происходит это по той причине, что цветовая температура ламп накаливания (около 3000 Кельвин) значительно ниже цветовой температуры солнечного излучения (около 5500 Кельвин). Другими словами, в спектральном составе света, излучаемого лампами накаливания, значительно больше красно-желтых лучей. Человеческий глаз адаптируется к условиям освещения и практически не замечает этой разницы, а вот фотопленка, сбалансированная под цветовую температуру 5500 Кельвин, очень чувствительна к подобным отклонениям в спектральном составе освещения. Для защиты от подобных цветовых искажений в цифровых фотоаппаратах и видеокамерах реализована функция под названием баланс белого. Ее главное назначение - определить, лучи какого цвета доминируют в съемочном освещении, и путем электронной обработки данных устранить доминирование. В результате достигается правильная цветопередача независимо от типа освещения, его цветовой температуры.

Существует несколько режимов работы баланса белого: автоматический, различные предустановки - солнце, тень, лампы накаливания, люминесцентные лампы различных типов и ручная установка баланса белого.

Автоматический баланс белого непрерывно пытается отлеживать цвет доминирующих лучей, устранять их. Однако автоматическая система может ошибаться. Допустим, вы фотографируете портрет крупным планом, лицо занимает все поле снимка. Анализируя графическую информацию, система замечает, что по всему полю кадра доминирует розовый цвет (цвет лица), фотоаппарат думает, что это доминирование произошло по причине освещения и пытается его несколько уменьшить. В результате цвет лица может оказаться излишне холодным - голубоватым. Цветопередача будет нарушена. Эффективная во многих случаях система автоматического баланса белого сама создаст цветовые искажения.

Предустановки баланса белого также могут оказаться неэффективными, так как рассчитаны на исправление строго определенных цветовых искажений. Допустим, предустановка - лампы накаливания компенсирует разницу между цветовой температурой лампы накаливания 3200К и дневной - 5500К. Сложность заключается в том, что цветовая температура лампы накаливания может быть как 3200К, так и 2800К, лампы бывают разные. Поэтому предустановка также может оказаться неэффективной в подобных случаях.

Наилучшего результата позволит добиться ручная установка баланса белого, но эта процедура требует выполнения некоторых операций. Прежде всего, вам понадобится лист белой бумаги. Когда вы включите ручную установку баланса белого, фотоаппарат попросит нажать кнопку спуска для запоминания характеристик используемого освещения. Прежде чем нажать кнопку, направьте фотоаппарат, например, на лист белой бумаги. Лист расположите именно там, где будет находиться объект съемки. Это необходимо для того, чтобы баланс белого был настроен максимально точно. Если вы разместите лист в другом месте, вполне возможно, что и условия освещения там будут несколько отличными, точность работы баланса белого будет снижена. 

Журнал «ПОТРЕБИТЕЛЬ» №28 (2002)

---

Вернуться на главную страницу;   vz@vpost.ru, mr_ivan@vpost.ru; 13454468, 157625690