|
*** |
Цифровые камеры. Начало начал. Как устроена матрицаАлекс Ксенин Лет десять назад цифровые фотокамеры были очень редки и дороги, и считались уделом фотографов-профессионалов или просто обеспеченных людей. Впрочем, тогда и компьютер не у каждого стоял на столе. Но времена меняются, и цифровая революция проникает во все области человеческой деятельности. Фотография не стала исключением. Тем более, что в последнее время выбор цифровых фотокамер огромнейший, и всегда можно найти модель, удовлетворяющую вашим запросам, как по качеству, так и по цене. Вы решили купить фотоаппарат? Вполне разумное приобретение. Конечно, у вас еще остался выбор, какой аппарат выбрать - пленочный или цифровой. Воспоминания о пленочной фотографии сродни детским воспоминаниям. Целый набор реквизитов дома - увеличитель, кюветы, красная лампа, проявитель, фиксаж, пачки фотобумаги, большой пластмассовый пинцет… Целые отделы в универмагах были заполнены людьми, поклоняющихся этому виду творчества. Теперь все изменилось. В большинстве случаев съемка пленочным аппаратом сводится к нажатию одной кнопки, затем дорога к ближайшему отделу "Кодак-экспресс" (или что-то в этом духе), и все - фотографии у вас на руках. А устраивают ли они вас? И где здесь творчество? В этом случае придется еще поискать хороший пленочный фотоаппарат, а цены на них кусаются, и возвращаться в прошлый век. Только зачем возвращаться, если есть достойная замена, позволяющая делать то, о чем вы раньше не могли и мечтать? Возможности цифровых камер очень велики и постоянно расширяются. Цифровая фотография уже стала обыденностью, давайте же и мы будем приобщаться к благам цивилизации. Однако прежде, чем выбирать, надо разобраться, что к чему. Вот это мы и попытаемся сделать. В силу того, что рынок цифровых камер развивается очень динамично, и новые модели появляются постоянно, не буду вас засыпать конкретными моделями и их техническими характеристиками, а просто постараюсь рассказать о том, что вам может пригодиться. Окончательный выбор модели будет только за вами. Синтез компьютера и фотоаппаратаЦифровая фотокамера (далее - камера) представляет собой достаточно сложное электронное устройство, предназначенное для получения изображения объектов в цифровой форме. Это ее истинное назначение, хотя в последнее время в камерах можно встретить функции, имеющие мало отношения к фотографии. Впрочем, это и неудивительно, поскольку по своей внутренней сути она представляет собой миникомпьютер, взяв от своей пленочной предшественницы только сам принцип фотографирования и некоторые составляющие (например, оптику). Практически все камеры работают по одному принципу, сформировавшемуся еще на заре рынка цифровых камер. Правда, периодически некоторые производители пытаются внести улучшения, но они не меняют общую картину. С чего вы начинаете, когда хотите что-либо сфотографировать? Правильно, оцениваете условия съемки, выставляете соответствующие параметры, и нажимаете на кнопку спуска затвора. Снимок сделан. Внешне все выглядит очень просто, но внутри камеры происходит множество сложных процессов, которые, в конечном счете, и отвечают за качество сделанного снимка. Основой любой цифровой камеры является светочувствительная матрица, на которую через оптическую систему проецируется изображение. Сформированное изображение обрабатывается (в мире нет ничего идеального), и записывается в память камеры. Виды памяти мы разберем попозже, сейчас же будем считать, что изображение сохранено и готово для дальнейшей обработки. А возможности современных камер для обработки снимков весьма широки, начиная от удаления ненужных снимков вплоть до редактирования необходимых снимков. Для этого используется программное обеспечение камеры и встроенный дисплей для просмотра результатов. Дальнейшие действия являются логичными для всех цифровых устройств, - снимки передаются на компьютер. Теперь их судьба зависит только от вас. Если вкратце, то именно так работает камера. Но для того, чтобы иметь возможность сравнить между собой различные камеры и выбрать, конечно же, лучшую, мы заглянем глубже. Ведь каждая составляющая важна для получения желаемого результата. Сага о матрицахИспользуемая в камерах матрица (иногда ее еще называют сенсором) является одним из важнейших элементов, определяющая, в конечном счете, основные характеристики камеры. Физически матрица представляет двумерный массив светочувствительных элементов, чаще всего фотодиодов.
Кстати, раз уж речь зашла о ведерках, то бишь о пикселях, то поясню еще одну характеристику - динамический диапазон камеры. Это как раз глубина каждого ведерка, то есть количество фотонов, которое оно может вместить без переполнения. Естественно, чем больше, тем лучше. Бытует утверждение, что матрица - цветная. Это неправда. Матрица всегда монохромная. А цвет обеспечивается использованием цветного фильтра (Colour Filter Array), который наносится прямо на поверхность матрицы. Надо отметить, что это прецизионная операция во многом влияет на качество воспроизведения цвета будущей камерой. Для получения цвета чаще всего используется система GRGB (зеленый-красный-зеленый-голубой). Может возникнуть вопрос, зачем используется два зеленых элемента? Это объясняется особенностью зрения людей, поскольку глаз наиболее чувствителен к зеленому цвету. Подобное решение придает изображению натуральность. Иногда используется и другая система CYGM (голубой-желтый-зеленый-пурпурный), например, в камерах Canon до S100 и линейке Coolpix от Nicon.
Кстати, один пиксель - величина очень маленькая и не имеет практического применения. Больше в ходу мегапиксели, содержащие приблизительно 1 млн. пикселей. Каким же образом получается результирующее изображение? Взгляните на фото, где показаны изображения каждого из трех каналов, и комбинированное изображение. Это, пожалуй, не совсем то, что мы хотели получить. Для получения окончательного изображения камера использует специальный алгоритм (demosaicing algorithm), после которого мы получаем изображение с 24-битным цветом.
Отмечу существование двух типов матрицы CCD: последовательного и чересстрочного сканирования. Принцип работы их следует из названия, более предпочтительным вариантом, на мой взгляд, является матрица последовательного сканирования, разработанная специально для цифровой фотографии. К ее достоинствам можно отнести высокое качество изображения, хорошую чувствительность и динамический диапазон. Но есть и недостатки: необходимо использовать механический затвор, который имеет ограничение по скорости и эта матрица совсем не подходит для захвата видео. Матрица чересстрочного сканирования пришла в фотокамеры из мира видеокамер (а там требования к качеству изображения несколько отличаются) и отличается малым уровнем шума и наличием электронного затвора. В то же время, по качеству изображения она несколько хуже и содержит в своем составе микролинзы, которые часто являются причиной аберраций (искажения, вызванные неидеальностью оптической системы). Несколько слов об усовершенствованной матрице CCD, предложенной компанией Fuji (так называемая SuperCCD). В ней фотодиоды размещены под углом 45 градусов друг от друга. Камера интерполирует не только цвета самих пикселей, но и точек, расположенных между ними, что обеспечивает большую чувствительность и меньший уровень шумов. Матрицы SuperCCD используются во всех камерах от Fuji, начиная с 2000 года. Сама компания считает, что таким способом в два раза увеличивается разрешение, что и указывает на своих камерах. Это не совсем верно, поскольку действительно число пикселей на самом деле в два раза меньшее. По оценкам специалистов, качество улучшается, но где-то в 1,5 раза. Хотя большинство камер выпускается на основе CCD-матриц, в последнее время многие производители переходят на CMOS-технологию. Только в конце 2000 года была разработана технология производства этих матриц, обеспечивающих высокое качество изображения при приличном разрешении (широко используется компанией Canon при производстве своих моделей линейки EOS). Технология довольно перспективная и, возможно, в будущем мы увидим большее число камер на основе CMOS-матриц. И еще одна, совсем свежая технология производства матриц для камер. Она имеет рабочее название Foveon x3, и была представлена в начале этого года. Матрица представляет собой многослойную кремниевую структуру и использует абсолютно новый принцип формирования изображения матрицы. Изюминка заключается в том, что за получение одного пикселя изображения отвечает один пиксель матрицы. Больше про эту технологию сказать нечего, поскольку на ее основе выпущена только одна 3-х мегапиксельная камера Sigma SD9, которая по своим параметрам аналогична 9-ти мегапиксельной (!) CCD-камере. Правда, никто толком эту камеру не видел. Продолжение следует Источник: http://www.mconline.ru/
|
|
Copyright © "Internet Zone", info@izcity.com |