Введение в цифровую фотографию. Фотоаппарат

Как камера фотографирует

Как в аналоговой, так и в цифровой фотографии свет падает через объектив на светочувствительный элемент, образуя изображение. Но, цифровая камера записывает изображения не на пленку, а на карту памяти. Затем полученные кадры передаются в компьютер для их редактирования. При этом сама цифровая камера состоит из нескольких частей: опто-механической, сенсора и программного обеспечения. Самая важная часть цифровой камеры, которая и определяет ее качество - сенсор, т.е. матрица светочувствительных элементов ( рис. 1.1).

Рис. 1.1. Так формируется цифровое изображение с помощью сенсора (матрицы) цифровой фотокамеры

Когда свет попадает на светочувствительные элементы, из которых состоит матрица, эти элементы генерируют электрический сигнал. Каждый светочувствительный элемент создает одну точку получаемого изображения, или пиксел. Число светочувствительных элементов в матрице определяет ее разрешение. Далее процессор камеры с помощью программного обеспечения преобразует электрические сигналы элементов матрицы в двоичный код, состоящий из нулей и единиц. Этот код цифровая камера записывает и сохраняет в своей памяти - рис. 1.2.

Рис. 1.2. Карта памяти современного цифрового фотоаппарата

Пиксельные (точечные) значения разрешения камеры те же, что и в компьютерных мониторах: 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200 и так далее. Первая цифра означает число пикселов (точек) по горизонтали, а вторая - по вертикали. Перемножив их, получим разрешение камеры. К примеру, двухмегапиксельная цифровая фотокамера позволяет получить снимок с разрешением 1600x1200 точек. Но, такой вариант, скорее подходит для съемок сотовым телефоном, или дешевой "мыльницей", так как у профессиональных цифровых камер разрешение гораздо выше. Тем не менее, для Интернет и семейных фото 10x15 см применение камер 2-3 мегапиксела вполне оправдано. Цены на любительские цифровые камеры вполне бюджетные и сегодня купить камеру с разрешением 8-10 миллионов пикселов можно достаточно недорого. Итак, чем выше разрешение матрицы камеры, тем лучше.

Откуда берется цвет?

Видимый человеком спектр радуги - не что иное, как электромагнитные волны (излучение) в диапазоне от 380 нм до 700 нм. Светочувствительная матрица цифровой камеры строится из светочувствительных элементов - датчиков (фотодиодов или фототранзисторов). Каждый элемент матрицы (полупроводниковый фотодатчик) покрыт красным, синим или зеленым светофильтрами. Светофильтры совместно с датчиком как раз и задают преобразование определенной световой волны в соответствующий ей электрический сигнал, то есть - цвет. Иначе говоря, в цифровом виде цвет кодируется таким образом, чтобы его можно было представить разными величинами основных цветов R (красный), G (зеленый), и В (синий). Смешением этих трех цветов можно получить любой цвет ( рис. 1.3).

Рис. 1.3. Схема из трех основных цветов цветовой модели RGB

RGB (Red, Green, Blue) - красный, зеленый, синий.

Поскольку информацию об интенсивности света и цвете камера хранит как последовательность двоичных чисел, камера называется цифровой.

Зачем фотоизображение сжимают?

Качество цифрового изображения зависит от степени его сжатия: чем степень сжатия выше, тем больше информации теряется. Тем не менее, если изображение не сжимать, то его размер, порой, будет слишком велик. Что часто неприемлемо, например, при размещении фотографий в Интернет. Примером сжатых фотографий могут служить цифровые снимки формата JPEG^{1JPEG (Joint Photografic ExpertsGroup) - так называется группа экспертов в области фотографии, разработавшая данный алгоритм сжатия изображений.} . Метод сжатия данного формата основан на том, что человеческий глаз видит цвета намного хуже, чем черно-белое изображение. Если информацию о цвете сохранить не полностью, то на глаз это будет совсем незаметно. Вследствие того, что частью информации сознательно жертвуют ради сокращения объема изображения, искажений картинки, сжатой при помощи JPEG-метода, не избежать. Зато этот метод позволяет уменьшить объем записываемого изображения в десятки раз и тем сэкономить память. Другим графическим форматом, часто применяемым в Интернет, служит формат GIF. Изображение в этом формате может содержать не более 256 цветов. Для неполиграфических задач этого бывает достаточно. Изображения для Интернет обычно имеют разрешение 72-96 dpi^{2Разрешение часто измеряется числом точек, приходящихся на линейный дюйм поверхности. Например, обозначение 600x300 DPI для принтера означает, что его разрешающая способность равна 600 точек по горизонтали и 300 точек по вертикали на 1 квадратный дюйм.} . Изображения для печати требуют разрешений не менее 300 dpi и расширение (формат) такой графики, обычно, TIFF.

Формат TIFF применяют для хранения изображений с большой глубиной цвета. Он универсален, так как с ним работают и компьютеры на платформе Windows, и на платформе Macintosh.

Покупка цифровой фотокамеры

Многообразие камер и их технических характеристик довольно велико. Поэтому самый главный вопрос: для чего вы приобретаете цифровой фотоаппарат?

• Начинающему фотографу имеет смысл делать первые шаги с несложной и недорогой камерой с автофокусом, когда наводка на резкость производится по нажатию спусковой кнопки до половины - камера сама "схватывает" резкость по предметам в центре кадра. При этом, если вы собираетесь распечатывать фотографии для домашних целей в формате 10x15 см, а также размещать снимки в Интернет, то для этого достаточно дешевой двух-трехмегапиксельной камеры. И пусть вас не пугает тот факт, что у большинства современных любительских фотокамер объектив сделан из пластмассы. Прогресс сегодня таков, что ваша пластмассовая оптика не успеет помутнеть, а ваша камера уже безнадежно устареет за несколько лет и ее по любому нужно будет менять на более совершенную модель.
• Если вы любите снимать зверей и птиц, много путешествуете, то вам пригодится камера с большей кратностью зума и с резьбой для телеобъектива.
• Для профессионалов необходима зеркальная камера с высоким разрешением и большим выбором ручных настроек, в частности, с ручным управлением фокусировкой, выдержкой и диафрагмой. Поворотный жидкокристаллический монитор - несомненно, преимущество. Вы сможете снимать людей, отвернувшись и даже смотря в другую сторону, и такие снимки выйдут более живыми и непосредственными.
• Если вы аквалангист или подводный охотник, то вам понадобится камера, спрятанная в специальный герметичный бокс ( рис. 1.4).

Рис. 1.4. Водонепроницаемая цифровая фотокамера для подводной съемки Underwater Digi Cam SnapSights SS-1000

Режимы съемки

Все цифровые фотокамеры имеют автоматический режим съемки, когда электроника камеры оценивает уровень освещения снимаемой сцены, выбирает экспозицию (диафрагму и выдержку), баланс белого, принимает решение о необходимости включения встроенной вспышки. Данный режим обозначается зеленым индикатором на диске управления ( рис. 1.5).

Рис. 1.5. AUTO автоматический режим съемки

Полностью автоматический режим предназначен для того, чтобы пользователь камеры сосредоточился только на компоновке кадра. Этот режим особенно пригодится в походах, на экскурсиях и т.п., когда нет времени, навыков, знаний, чтобы вручную выставлять разные режимы и параметры. Съемка ведется по принципу "наведи и щелкни". В основном для такого рода съемки покупаются камеры начального уровня (для непрофессионалов). Но автоматика камеры может ошибаться. В результате - смазанное движение, есть риск получить темный или, наоборот, слишком светлый кадр, или фон будет резким, а человек - нет ( рис. 1.6).

Рис. 1.6. Камера не включила вспышку и снимок получился не резким

Полностью автоматический режим съемки придуман для новичков. Профессиональные фотографы имеют большой опыт и сами (вручную) выбирают съемочные параметры камеры.