Цифровая фотография

Технология съемки, проявки пленки и печати фотографий претерпела незначительные изменения с момента появления на свет. К революционным изменениям можно отнести воцарение цвета (случившееся, впрочем, совсем недавно) и появление фотоаппаратов «моментальной съемки», более известных по одному из крупнейших производителей — компании Polaroid. И если с технической точки зрения обычные фотокамеры последнего поколения представляют собой чудеса инженерной мысли, то химические процессы получения фотографий сохранились с дедовских времен. При этом следует вспомнить, что любительская киносъемка, появившаяся значительно позднее фотосъемки, с начала 80-х годов стала активно вытесняться видеосъемкой, и в результате в наше время кинокамера в руках далекого от кинематографа человека — явление довольно редкое.

Тем не менее электроника заменила пленку в фотокамерах сравнительно недавно — первые модели цифровых фотокамер появились на рынке России в 1996 году. Причину столь позднего старта следует искать в конструктивных особенностях цифровых фотокамер.

Общие принципы работы

Любой фотоаппарат, в том числе и цифровой, можно условно разделить на три части. Первая из них — оптическая система, состоящая из объектива (иногда с насадками) и затвора. Вторая часть — это регистратор изображения. Третья часть предназначена для хранения отснятых кадров. В обычном фотоаппарате функции второй и третьей частей выполняет пленка, в цифровом для этого используются два разных устройства.

Для регистрации изображения используется электронно-оптический преобразователь, а для хранения — флэш-память.

ПРИМЕЧАНИЕ Электронно-оптический преобразователь (ЭОП) — прибор, преобразующий световой поток в электрический сигнал. Характеризуется разрешением — количеством точек по вертикали и горизонтали, а также соотношением сигнал/шум. Флэш-память — энергонезависимая память, сохраняющая информацию после выключения питания. Характеризуется форм-фактором, емкостью (в мегабайтах), скоростью доступа и напряжением питания (как правило, 3,3 либо 5 В).

В качестве ЭОП используются два типа устройств — ПЗС-матрицы (матрицы приборов с зарядовой связью) и КМОП-матрицы. Чаще в цифровых фотокамерах используются ПЗС-матрицы.

ПРИМЕЧАНИЕ ПЗС, прибор с зарядовой связью, — устройство, накапливающее электронный заряд при попадании на него светового потока. Уровень заряда зависит от интенсивности и продолжительности освещения. В англоязычной литературе используется определение CCD (Couple-Charged Device).

По конструкции данные устройства примерно похожи на используемые в видеокамерах матрицы, основное различие заключается в разрешении. Эта же характеристика является одной из основных при описании цифровой фотокамеры, именно дороговизна ПЗС-матриц с большим количеством элементов сдерживала развитие цифровой фотографии. И если для любительской видеокамеры достаточно матрицы из 300 тысяч элементов, то для фотографии размером 9x12 см необходимо наличие как минимум мегапиксела.

ПРИМЕЧАНИЕ Пиксел — точка изображения, имеющая две характеристики — цвет и яркость. Мегапиксел — миллион точек, используется как характеристика разрешающей способности ЭОП. Произведение количества точек по вертикали и горизонтали, поделенное на миллион, дает величину разрешения в мегапикселах. Например, разрешение двухмега-пиксельной матрицы — 1600x1200.

Мегапиксельные ПЗС-матрицы с разрешением 1280x960 появились в цифровых фотокамерах в конце 1997 года.

Примерно та же ситуация была и с флэш-памятью, причем с увеличением разрешения объем требуемой памяти тоже возрастал. Фирмы, не имеющие производственных мощностей для производства данных устройств, даже стали искать альтернативные методы хранения кадров, о которых будет рассказано далее. К счастью, с 1998 года стоимость флэш-памяти резко упала и продолжает снижаться.