Текст книги "Выбор цифрового фотоаппарата"

Марин Милчев
Выбор цифрового фотоаппарата

Посвящается жене и сыну

Предисловие

Цифровые фотокамеры были созданы спустя десятилетие после появления персонального компьютера фирмы IBM – самой популярной платформы вычислительной техники. Как известно, поначалу «персоналкам» не уделяли достаточного внимания – для серьезных научно-инженерных расчетов их вычислительных мощностей явно не хватало, а для массового потребителя стоимость была астрономически велика (десятки тысяч долларов). Однако менее чем через два десятилетия для большинства людей персональный компьютер стал таким же привычным устройством, как телевизор. Развитие цифровой фототехники шло точно таким же образом, только форсированными темпами.

Первые цифровые фотоаппараты были малопригодны для профессиональной съемки, а обычного фотолюбителя отпугивала очень высокая цена – даже самые примитивные модели стоили не менее трехсот долларов, при этом за эти же деньги можно было приобрести очень качественную пленочную модель. Однако стоимость компонентов цифровой фототехники постоянно снижалась, в результате к концу XX века «электронный негатив», полученный с помощью цифровых камер стоимостью 400–500 долларов, превосходил по качеству кадр 35-миллиметровой пленки, проявляемый в обычном минилабе. После этого стало ясно, что полное вытеснение традиционных технологий – не более чем вопрос времени.

В отличие от большинства книг, посвященных цифровой фототехнике, настоящее издание не содержит ни советов по компоновке кадра, ни наставлений по редактированию изображений в программах вроде Adobe Photoshop – и то и другое превосходно изложено в соответствующей литературе. Главная цель данной книги – помочь потенциальному покупателю цифрового фотоаппарата разобраться в многообразии моделей и сделать правильный выбор.

Под «правильным выбором» подразумевается камера, которая может снимать в специфических условиях и при этом обеспечивать изображение хорошего качества. Для того чтобы сделать такой выбор, необходимо ознакомиться как с основными компонентами цифровой фотокамеры, так и с классификацией цифровой фототехники. Понимая назначение каждого узла и особенность его работы, потенциальный покупатель может определить, где заканчиваются реальные характеристики и начинаются рекламные обещания. В свою очередь, подробная классификация камер позволит будущему фотографу сузить поле выбора с нескольких сотен моделей до десятка. Кроме того, в книге освещены некоторые особенности производства и сервисной поддержки цифровой фототехники, что также позволит избежать ошибок при выборе модели.

1. Общие сведения о цифровых фотоаппаратах

Компоненты цифрового фотоаппарата

Дизайн ряда цифровых фотокамер иначе как причудливым назвать нельзя, но основные три компонента всех моделей одинаковы. Более того, точно такой же набор компонентов присутствует и в пленочных фотоаппаратах.

Если за основу взять порядок участия компонентов в формировании снимка, то в первую очередь следует упомянуть оптическую систему. Ключевым узлом этой системы является объектив (зачастую снабжаемый различными насадками), который формирует так называемое световое изображение – двумерную копию объекта съемки и его фона. Очень важную роль в оптической системе играет затвор, регулирующий количество проходящего сквозь объектив света и, таким образом, яркость светового изображения. Обеспечивают работу оптической системы различные вспомогательные системы – автофокуса, экспозамера и т. д. Оптические системы пленочных и цифровых фотоаппаратов (при рассмотрении наиболее популярных категорий) между собой различаются, главным образом, размерами формируемого объективом светового изображения – в цифровой фототехнике оно в несколько раз меньше, чем в пленочной.

Созданное оптической системой световое изображение попадает на поверхность регистрирующего устройства – второго основного компонента фотоаппарата. Как следует из названия, оно регистрирует яркость светового изображения в каждой его точке и таким образом позволяет запечатлеть объект съемки и его фон. Очевидно, что регистрирующее устройство обязано определенным образом реагировать на свет. В обычной фотографии для этой цели используется нанесенный на пленку слой галогенидов серебра, в цифровой фототехнике применяются электронно-оптические преобразователи (ЭОП).

Главным различием между фотопленкой и электронно-оптическим преобразователем является дискретность ЭОП – его регистрирующая поверхность разделена на конечное число отдельных микроскопических участков, каждый из которых генерирует электрический заряд, пропорциональный яркости светового изображения в этом месте.

Электронно-оптический преобразователь – прибор, преобразующий световое изображение в набор электрических зарядов. Характеризуется разрешением – количеством зарядов по вертикали и горизонтали, соотношением сигнал/шум и чувствительностью к яркости светового изображения.

Микроскопические участки ЭОП, преобразующие свет в заряд, называются пикселами. Так же именуются точки, из которых состоит изображение, сформированное электронно-оптическим преобразователем.

Пиксел – элемент ЭОП либо точка электронного изображения. В электронно-оптическом преобразователе пиксел характеризуется физическими размерами. Пиксел электронного изображения имеет две характеристики – цвет и яркость.

Для приблизительной оценки разрешения ЭОП используется термин «мегапиксел».

Мегапиксел – миллион пикселов ЭОП. Произведение количества пикселов по вертикали и количества пикселов по горизонтали, разделенное на миллион, дает разрешение в мегапикселах.

Например, при разрешении матрицы 1600х1200 произведение количества пикселов по вертикали и количества по горизонтали равняется 1 920 000. Последующее деление на миллион даст число 1,92, поэтому матрицу с указанным разрешением можно назвать двухмегапиксельной.

Ранее было сказано, что световое изображение цифрового и пленочного фотоаппаратов очень сильно различается в размерах. Вызвано это габаритами регистрирующего устройства – ЭОП большинства цифровых фотокамер значительно меньше кадра 35-миллиметровой пленки.

Третьим основным компонентом фотоаппарата является устройство хранения, предназначенное для запоминания результатов работы регистрирующего устройства. В обычной фотографии пользователь, прокручивая рулон с пленкой, устанавливает напротив объектива новый кадр, поэтому функции регистрации и хранения оказываются объединенными в одном устройстве. В цифровой фототехнике рулона с ЭОП нет, вместо этого переведенный в цифровой формат набор электрических зарядов записывается на различные носители данных. Наиболее широко распространенным вариантом носителя оказалась флеш-память.

Флеш-память – энергонезависимая память, сохраняющая информацию после выключения питания. Характеризуется форм-фактором, емкостью (в мегабайтах), скоростью доступа и напряжением питания при записи данных.

Флеш-память является промежуточным типом памяти и по своим характеристикам находится между ПЗУ (постоянное запоминающее устройство, в англоязычной литературе – ROM, read-only memory), которое хранит информацию без источников питания, но не позволяет ее модифицировать, и ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, в англоязычной литературе – RAM, random-access memory), которое допускает модификацию информации, но хранить ее не может. Флеш-память использует питание только при считывании данных и их модификации, причем для считывания необходимо низкое напряжение, а для записи – повышенное.

Разумеется, этим список узлов фотоаппарата не ограничивается, однако без перечисленных компонентов фотосъемка просто невозможна.

Классификация цифровых фотокамер

Несмотря на стремительный рост количества мегапикселов, категории цифровой фототехники сохранились без изменений. Причем классификации цифровых и пленочных фотокамер иногда совпадают, что обусловливается, как это ни странно, размером светового изображения. В частности, разделение цифровой фототехники на студийную и полевую совпадает с разделением пленочных камер на средне– и крупноформатные модели (с размером кадра не менее 6х4,5 см и не менее 9х12 см соответственно) и модели под 35-миллиметровую пленку.

Подавляющее большинство студийной цифровой фототехники – это приставки к средне– и крупноформатным камерам (рис. 1.1), устанавливаемые в среднеформатной камере вместо кассеты с пленкой, а в крупноформатной – вместо фотопластины. Правда, на раннем этапе развития цифровой фототехники встречались и студийные камеры – законченные устройства, включающие в себя как цифровую, так и оптическую системы.

Рис. 1.1. Студийная цифровая приставка

Студийные приставки можно разделить на два основных типа – сканирующие и полнокадровые. В приставках первого типа световое изображение считывается перемещающейся линейкой светочувствительных элементов – практически так же, как в планшетных сканерах, при этом процесс съемки довольно продолжителен и требует источника постоянного света.

Полнокадровые приставки способны зафиксировать кадр целиком, однако элементы ЭОП могут регистрировать только яркость в той или иной точке фотографируемого объекта, но не его цвет. Поэтому в ранних полнокадровых приставках при съемке происходила поочередная смена трех светофильтров – зеленого, синего и красного, устанавливаемых перед ЭОП. После установки каждого светофильтра выполнялось экспонирование.

Экспонирование – процесс проецирования светового изображения на поверхность ЭОП, при котором создается «электронный негатив».

Затем три полученных изображения «суммировались» в одно полноцветное. Данная технология, применявшаяся также в студийных камерах, тоже требовала значительных затрат времени.

В общем, типичной «целью» студийной цифровой фототехники «классического типа» был освещаемый источником постоянного света неподвижный объект, а снимки вместо флеш-памяти хранились на обычном компьютере, с которым поддерживалась постоянная связь посредством различных интерфейсов. Разумеется, ни о какой портативности и речи быть не могло, а все съемки производились в специально оборудованном помещении – фотостудии (отсюда данная категория цифровой фототехники и получила свое наименование).

Затем появились инженерные решения, позволившие снимать подвижные объекты, освещаемые вспышкой света. Студийные камеры на некоторое время исчезли с рынка, а приставки обзавелись подключаемыми через кабель портативными накопителями данных (их роль играли жесткие диски портативных компьютеров) и источниками питания (литиевыми аккумуляторами). В результате студийная техника перестала быть связанной со специальным помещением.

Затем аккумуляторы стали компактнее, вместо жестких дисков стала применяться флеш-память (благодаря возросшей емкости), поэтому появилась возможность поместить эти узлы внутрь приставки. После этого на задней панели приставки появился цветной жидкокристаллический (ЖК) дисплей, и на первый взгляд всякое отличие студийных камер от остальных типов цифровой фототехники исчезло. Положение усугубилось тем, что производители среднеформатных камер, ранее стоявшие в стороне, решили выпустить «цифровые» версии своих моделей. Так были «реанимированы» студийные цифровые камеры, причем в новой, «портативной» форме – со встроенными аккумуляторами и флеш-памятью, а также с ЖК-дисплеем на задней панели.

Тем не менее категория «студийная цифровая фототехника» сохранилась, однако теперь ее название не ассоциируется с необходимостью снимать исключительно в специально оборудованном помещении. В настоящее время студийными именуются камеры и приставки с габаритами ЭОП, соответствующими световому изображению больших размеров, которое формируется оптикой среднего и крупного формата.

Полевые цифровые фотоаппараты появились одновременно со студийной техникой. Их название определялось полной автономностью данного оборудования – владельцу не были нужны ни компьютер для хранения данных, ни сеть питания, поэтому снимать можно было «в полевых условиях». Кроме того, с самого начала полевые фотокамеры допускали съемку подвижных объектов, так как полноцветное изображение формировалось за одно экспонирование.

В свою очередь, полевые камеры подразделяются на профессиональные и любительские модели. Между собой эти категории различаются габаритами ЭОП и, соответственно, размерами светового изображения – у профессиональных моделей оно в несколько раз больше.

Рис. 1.2. Профессиональная цифровая камера

Первые модели профессиональных цифровых фотоаппаратов (рис. 1.2) создавались на базе зеркальных камер под 35-миллиметровую пленку (подробнее о конструкции зеркального фотоаппарата будет рассказано далее). В 1991 году заднюю панель корпуса зеркального фотоаппарата Nikon F3 заменили деталью, в которой вместо столика для пленки (на нем располагается экспонируемый кадр) имелся ЭОП с разрешением 1280х1024. Так был создан первый профессиональный цифровой фотоаппарат Kodak DCS-100.

В этой модели кадры сохранялись не во флеш-памяти, а в громоздком устройстве DSU (Digital Storage Unit), весившем 5 кг, связанном с камерой кабелем и хранившем данные на жестком диске емкостью 200 Мбайт.

Позднее в профессиональных камерах стали использовать более компактные и легкие жесткие диски портативных компьютеров, после чего произошел переход на флеш-память, параллельно росло разрешение ЭОП, однако основная черта оставалась прежней – базой для каждого фотоаппарата являлась пленочная зеркальная камера со сменными объективами, которые формировали световое изображение, рассчитанное на кадр 35-миллиметровой пленки.

Любительские цифровые фотокамеры (рис. 1.3) были представлены на рынке даже раньше, чем профессиональные модели. В 1990 году появился первый любительский цифровой фотоаппарат Dycam Model 1 (большинству пользователей он знаком под названием Logitech FotoMan FM-1), который отличался разумной стоимостью и скромными возможностями. Его конструкция имела все отличительные черты фотоаппарата любительской категории – компактный постоянный объектив, создающий световое изображение в несколько раз меньшее, чем кадр 35-миллиметровой пленки, и столь же миниатюрный ЭОП.

Рис. 1.3. Любительская цифровая фотокамера

С ростом разрешения ЭОП возникла необходимость оснастить любительские камеры высококачественной оптикой (иногда не хуже той, что применяется в профессиональной технике). Параллельно с этим улучшались съемочные функции, позволявшие даже недорогим камерам правильно рассчитывать освещенность объекта съемки и с высокой точностью наводить на резкость объектив.

В итоге появились любительские фотоаппараты, ни по цене, ни по возможностям не уступающие профессиональным моделям начального уровня. Профессиональные камеры по разрешению ЭОП догнали студийную технику, которая, в свою очередь, по портативности теперь ни в чем не уступает остальным категориям. Тем не менее многократная разница в размерах ЭОП студийной, профессиональной и любительской фототехники сохраняется до сих пор и является главным признаком при определении «видовой принадлежности».

2. Устройство цифрового фотоаппарата

В настоящей главе помимо трех основных компонентов будут рассмотрены вспомогательные узлы фотоаппарата – вспышка, система питания, ЖК-дисплей и интерфейсы. Упоминание о дисплее и интерфейсах может вызвать ассоциацию с компьютером, что не удивительно – работой любой цифровой фотокамеры управляет микропроцессор, причем его вычислительная мощность с каждым годом возрастает. Сходство с компьютером увеличивается еще и потому, что у некоторых моделей цифровых фотокамер встроенное программное обеспечение можно обновлять, исправляя допущенные разработчиками ошибки либо расширяя существующие функции новыми возможностями.

Оптическая система

Одной из важнейших задач, стоящих перед микропроцессором камеры, является управление оптической системой фотоаппарата. Разрабатываются все более сложные алгоритмы, рассчитывающие освещенность объекта съемки и наводящие на резкость объектив, причем каждое усложнение удлиняет интервал между нажатием кнопки затвора и началом экспонирования, именуемый лагом, поэтому вычислительная мощность микропроцессора никогда не будет избыточной.

Микропроцессор управляет не абстрактной оптической системой, а конкретным набором из линз, сервоприводов и сенсоров. Ограничения, накладываемые конструкцией объектива, нельзя обойти даже самым сложным алгоритмом. Поэтому при выборе фотоаппарата крайне важно выявить все «подводные камни» оптической системы, иначе уже после покупки выяснится, что в определенных условиях съемка приобретенной камерой затруднена, а то и вовсе невозможна.

Свет, отраженный от объекта съемки и его фона, попадает в объектив, проходит сквозь его линзы и проецируется на воображаемую плоскость в пространстве позади объектива. Изображение, возникающее в этой плоскости, называется световым изображением. От оптической системы требуется следующее:

• Плоскость светового изображения должна совпадать с плоскостью регистрирующего устройства, иначе изображение будет расплывчатым, нерезким.

• Четкость светового изображения, спроецированного точно на плоскость регистрирующего устройства, должна быть не меньше, чем разрешение регистрирующего устройства.

• Световое изображение не должно содержать искажений формы, яркости и цвета фотографируемых объектов.

• Яркость светового изображения должна соответствовать как реальной освещенности объектов съемки, так и возможностям регистрирующего устройства.

Самое сложное при разработке объектива заключается в том, что некоторые из указанных требований начинают противоречить друг другу, поэтому любая оптическая система представляет собой компромиссное решение. Задача покупателя – определить, какой из параметров объектива является для него главным, а какой можно считать второстепенным.

Важнейшей характеристикой объектива является его фокусное расстояние.

Фокусное расстояние – величина, обратно пропорциональная «полю зрения» объектива (точнее, его угловому полю) и прямо пропорциональная кратности увеличения объекта съемки. Фокусное расстояние измеряется в миллиметрах от воображаемой плоскости, при пересечении которой начинают сходиться проходящие сквозь объектив параллельные лучи, до плоскости светового изображения.

Чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше его угловое поле, то есть область пространства, которую он перед собой «видит». Таким образом, при съемке длиннофокусным объективом предметов в кадр попадает меньше, но их размер в кадре больше. И наоборот, при уменьшении фокусного расстояния объекты съемки становятся меньше, но в кадр их попадает больше за счет большего углового поля.

Зрение обычного человека характеризуется угловым полем в 46°, которому в 35-миллиметровых камерах соответствует фокусное расстояние 50 мм. Объективы, у которых фокусное расстояние больше 50 мм, увеличивают размер объектов в кадре и называются длиннофокусными, или телеобъективами. Объективы с фокусным расстоянием меньше 50 мм уменьшают размер объектов в кадре и называются короткофокусными, или широкоугольными.

Разумеется, фокусное расстояние сказывается также на перспективе кадра – степени удаленности друг от друга объекта съемки и его фона, визуально выражающейся в более акцентированной разнице в размерах. Перспектива короткофокусных объективов глубже, поэтому объект съемки выглядит значительно крупнее своего фона, а у длиннофокусной оптики перспектива меньше, поэтому разница в размерах предметов переднего и заднего планов не столь заметна.

Часто фокусное расстояние цифровой фотокамеры указывается двумя цифрами, например 6–15 мм (28–72 мм). Это вызвано тем, что размер ЭОП меньше кадра обычной пленки, поэтому требуется небольшое световое изображение, формируемое более компактной оптикой. Для удобства оценки объектива вводится второе значение, которое обозначает фокусное расстояние в эквиваленте 35-миллиметровой камеры.

Для обозначения объективов с переменным фокусным расстоянием, позволяющих снимать и в длиннофокусном, и в широкоугольном режимах, используют термин «вариообъектив». Для вариообъектива обязательно указывается диапазон фокусного расстояния посредством пары чисел, например 35–70 мм, где 35 мм – минимальное, а 70 мм – максимальное фокусное расстояние вариообъектива.

Под кратностью вариообъектива подразумевают отношение максимального фокусного расстояния к минимальному. Например, для объектива с диапазоном 35–105 мм кратность объектива равна трем: 105/35 = 3. По-английски вариообъектив называется «zoom», этим же словом обозначается его кратность: «zoom 3». Нередко это слово в текстах статей и обзоров на русском языке калькируется без перевода и звучит как «зум».

Объективы, фокусное расстояние которых не изменяется, в англоязычной литературе называются fixed focus. В отечественной литературе такой тип оптики обозначается как объектив с постоянным фокусным расстоянием. Постоянное фокусное расстояние несколько ограничивает возможности фотографа, в то же время конструкция этих устройств предельно проста. Поэтому в любительской технике такая оптика чаще всего встречается в недорогих компактных камерах, ну а сменные объективы с постоянным фокусным расстоянием, предназначенные для профессиональных камер, обеспечивают более высокое, по сравнению с вариообъективами, качество светового изображения.