Текст книги "Цифровая фотография. Фотоэнциклопедия"

Процессор

После обработки в АЦП данные передаются на цифровой процессор сигналов – DSP (Digital Signal Processor), в котором последние преобразуются в изображения на основе алгоритмов, запрограммированных производителем. DSP с помощью установленного программного обеспечения анализирует цифровые значения уровней сигналов по трем каналам RGB-модели, присваивая им цвет в соответствии с результатами анализа – так формируется цифровое изображение. Кроме того, процессор регулирует контрастность, яркость, насыщенность и резкость изображения и нейтрализует шумы.

Canon EOS 40D. EF 24-105 мм, f/4 L IS USM

Процессор BIONZ 24 МП камеры

Скорость работы цифрового аппарата зависит от быстродействия преобразования сигнала в изображения (процессора). Чем выше разрешение матрицы, тем производительнее должен быть процессор.

Далее процессор преобразует поток данных в файл изображения, прикрепляя к нему служебные данные (значения диафрагмы, выдержки, ISO, модель камеры, баланс белого, коррекцию экспозиции, режим съемки, фокусное расстояние, время, дату и другие параметры). Если изображение преобразовано в формат JPEG, оно с помощью программного обеспечения сжимается в соответствии с коэффициентом, выбранным пользователем.

Nikon D300. AF – S Nikkor 24–70 мм, f/2,8 G ED

Pentax Optio Z10, матрица 10 МП

Nikon Coolpix P60, матрица 8 МП

Процессор не только формирует цифровое изображение, но и регулирует контрастность, яркость, насыщенность и резкость изображения, а также нейтрализует шумы и преобразует поток данных в файл изображения, прикрепляя к нему служебные данные.

Форматы записи изображения

Формат JPEG

Формат JPEG (Joint Photographic Expert Group) – это стандартный формат сжатия цифровых изображений. Практически все цифровые фотоаппараты поддерживают этот стандарт. Следует помнить, что при сжатии неизбежны потери качества изображения: чем больше сжатие, тем хуже качество изображения, тем меньший объем памяти используется для записи файла. Поэтому пользователь сам решает, что ему важнее – объем памяти или качество изображения.

Процесс сжатия происходит следующим образом: изображение преобразовывается из цветовой модели RGB в модель YUV, характеризующуюся яркостью и цветностью (благодаря некоторым своим характеристикам YUV-модель позволяет получать большую степень сжатия). Далее изображение делится на квадраты размером 8х8 пикселей, которые подвергаются дискретному косинус-преобразованию (ДКП), позволяющему переходить от пространственного представления изображения к его спектральному представлению и обратно. Каждый квадрат анализируется и раскладывается на составляющие цвета, лишняя информация удаляется. При преобразовании изображения в формат JPEG сохраняются только примерные цвета, подлинные ужимаются, поэтому возможны погрешности цветопередачи и даже цветовые искажения.

Как правило, программное обеспечение, установленное в фотокамере, предоставляет несколько степеней сжатия на выбор пользователя. Конечно, небольшое сжатие изображения и оптимизация цветового пространства вполне допустимы, если вы хотите при ограниченном объеме памяти получить большее количество кадров. Но не забывайте о том, что даже незначительное сжатие ведет к потере качества.

Практически все цифровые фотоаппараты поддерживают формат JPEG. Пользователь выбирает сам: что важнее – объем памяти или качество изображения.

Canon EOS 450В. EF 24–70 мм, f/2,8 L USM

Canon EOS 40D. EF 24-105 мм, f/4 L IS USM

Формат RAW

Формат RAW (от англ. raw – сырой). Чаще всего этот формат используют профессиональные фотографы: для любителей он не очень удобен, так как требует последующей обработки на компьютере. Профессиональные фотографы всегда корректируют изображения, поэтому и предпочитают формат RAW.

Выше мы уже подробно рассматривали, что данные обрабатываются и оптимизируются с помощью программного обеспечения фотокамеры и в результате формируется графический файл, который записывается в ее память.

Уровень современных систем обработки изображений в цифровых камерах позволяет получать отличные фотоизображения, не требующие дальнейшей корректировки.

Nikon D80. AF-S Nikkor 24–85 мм, f/2.8–4 D

Pentax К 200 D. DA 10–17 мм, f/3,5–4,5 ED

Sony DSC-W300, матрица 13,6 МП

Однако бывают моменты, когда все же требуется подправить изображение. И тогда лучше всего записать изображение в формате RAW. Чем же хорош этот формат?

Файлы, записанные в этом формате, содержат необработанные (или обработанные в минимальной степени) данные, напрямую полученные с матрицы, что позволяет избежать потерь информации. В этом файле описаны уровни яркости каждого пикселя матрицы и информация о том, под фильтром какого цвета он располагался.

Nikon Coolpix P60, матрица 8 МП

Canon PowerShot А650 IS, матрица 12,1 МП

Дальнейшее формирование изображения происходит в компьютере с помощью специальных программ. В большинстве полупрофессиональных и профессиональных камер можно одним нажатием кнопки получить сразу два файла – в RAW– и JPEG-формате.

Одно но… Файл, записанный в формате RAW, требует обработки в специальной программе – конверторе, в отличие от формата JPEG, который полностью готов к дальнейшему использованию. И еще один недостаток – сложность просмотра на компьютере неконвертированного изображения.

Например, RAW-файлы (PEF, DNG) Pentax К20 невозможно посмотреть в программе ACDSee (программа для просмотра изображения), иногда эти файлы не открываются даже в Photoshop.

Чаще всего формат RAW используют профессиональные фотографы: для любителей он не очень удобен! Файл, записанный в формате RAW, требует обработки в специальной программе – конверторе. Формат RAW еще называют цифровым негативом.

Nikon D80. AF-S Nikkor 24–85 мм, f/2,8–4 D

RAW-файлы занимают большой объем памяти. В камере Pentax К20 он «весит» 41,5 Мб при разрешении 4272х3104 и глубине цвета 36 бит Этот же кадр в формате JPEG весит уже 9,2 Мб при аналогичном разрешении и глубине цвета 24 бит. Следовательно, на 4-гигабайтной флеш-карте в формате RAW можно хранить 96 кадров, а в формате JPEG – 434 кадра. RAW-файлы фотокамеры Canon Ids Mark2 с полноформатной CMOS-матрицей с разрешением 16,7 МП и глубиной цвета 48 бит в формате RAW «весят» 95,1 Мб. Таким образом, на 4-гигабайтной флеш-карте можно разместить 42 кадра, которые в формате JPEG при аналогичном разрешении «весят» 12,2 Мб. Следовательно, на флеш-карте 4GB могут разместиться 327 кадров.

Nikon D700. AF-S Nikkor 24–85 мм, f/2,8–4 D

Известно, что процесс получения изображения на фотобумаге в аналоговой фотографии состоит из двух этапов: получения негатива и печати фотографии. Если вы совершили ошибку на первом этапе во время съемки или проявки пленки, ее можно компенсировать в процессе печати. Формат RAW аналогичен пленочному его еще называют цифровым негативом. В нем, как и при получении негатива, можно скорректировать ошибки, допущенные в процессе съемки: пользователь сам определяет, применять ранние установки или заменить их новыми. Изображения, не обработанные АЦП камеры, можно изменить в конверторе, а установки, выбранные при съемке, поменять на более подходящие, при этом экспозицию можно скорректировать до 3 EV.

Формат TIFF

Формат TIFF (Tagged Image File Format) был специально разработан для хранения и регистрации графических изображений с высоким разрешением. Этот формат, так же как и JPEG, проходит через «жернова» процессора, только в отличие от JPEG это происходит практически без потери информации. Формат TIFF позволяет сжимать графические файлы, хранить несжатые изображения, а также записывать монохромные и цветные изображения с глубиной цвета до 24 бит. В большинстве современных полупрофессиональных и профессиональных цифровых фотоаппаратов, как правило, присутствуют два формата: JPEG с определенным коэффициентом сжатия и RAW или TIFF. И обычному пользователю выбирать между RAW– и TIFF-форматом не требуется: в подавляющем большинстве цифровых камер используется или RAW, или TIFF-формат.

Pentax Optio Z10, матрица 10 МП

В большинстве современных цифровых фотоаппаратов присутствуют два формата: JPEG и RAW или TIFF. Формат TIFF был специально разработан для хранения графических изображений с высоким разрешением.

Устройства хранения информации

Буферная память

Скорость работы ПЗС-матрицы намного выше скорости записи изображения на устройство долговременной памяти, поэтому для промежуточного хранения информации служит буферная память. Скорость съемки цифровых камер напрямую зависит от объема буферной памяти: чем больше кадров она может вместить, тем выше быстродействие цифрового фотоаппарата. Без использования вспышки в режиме непрерывной съемки она может достигать 8 кадров в секунду. Накопившиеся в буферной памяти кадры обрабатываются АЦП и далее записываются в долговременную память.

Canon EOS 5D. EF 24–85 мм, f/3,5–4,5 USM

Модули долговременной памяти

К устройствам для долговременного хранения информации предъявляют очень жесткие требования: время записи, считывания и удаления информации должно быть минимальным, без дополнительного энергопотребления. Кроме того, устройство должно быть надежным и небольших размеров. Этим требованиям в полной мере соответствуют карты флеш-памяти. В 1994 г. на рынке появились первые флеш-карты Compact Flash (СР), чуть позже – карты Smart Media (SM) с объемом памяти от 2 до 24 Мб. Как уже отмечалось выше, флеш-карты не требуют энергии для хранения информации, они потребляют энергию только во время записи, удаления или считывания данных и их преобразования. Во время записи данных на флеш-карты используется более высокое напряжение, чем при считывании.

Карты памяти

Буферная память служит для промежуточного хранения информации.

Главные характеристики флеш-карт – объем памяти, скорость записи и считывания данных, механическая стойкость (к ударам и вибрациям).

Объем памяти (в мега– или гигабайтах), скорость, тип карты и производитель указываются на флеш-карте, иногда там же присутствует название карты – ULTRA, ULTIMA, High Speed, EXTRIM3. По сути, в этих названиях фирмы-производители указывают быстродействие своей продукции. Более точные данные отражены в технических характеристиках – скорости чтения и скорости записи, которые определяются количеством переброшенной информации в единицу времени (эта величина измеряется в мегабайтах в секунду – Мб/с).

Следовательно, если на карте памяти стоит маркировка 133Х, необходимо 150 х 133 = 19 950 Кб/с. Эта величина и есть быстродействие данной карты, то есть количество информации, переданное за одну секунду.

Nikon D60. AF-S Nikkor 17–35 мм, f/2,8 D IF ED

Однако хочется заметить, что эти скоростные характеристики не всегда точны, очень много зависит от того, с помощью какого устройства тестировали эти флеш-карты. В некоторых случаях максимальные скоростные показатели карт памяти бесполезны, так как устройство для сброса информации в компьютер (картридер) сильно снижает их.

Например, при тестировании карты CF Apaser Photo Stend pro 150Х на картридере Transcend скорость чтения составляет 4,63 Мб/с, а скорость записи – 4,67 Мб/с. При тестировании той же карты на картридере Kingston и скорость чтения, и скорость записи – 17,9 Мб/с. Вот насколько могут отличаться скоростные показатели флеш-карт от данных, заявленных производителем (по данным производителя, скорость чтения у данной флеш-карты – 24 Мб/с, а скорость записи – 21 Мб/с). Даже самое тщательное тестирование не подтвердит насколько декларируемые параметры соответствуют реальным показателям.

Canon PowerShot А650 IS, матрица 12,1 МП

В большинстве случаев флеш-карты универсальны и могут использоваться для цифровых фотокамер разных фирм-производителей. Только компания Sony выпускает флеш-карты собственного формата Memory Stick, не совместимые с цифровыми фотоаппаратами других фирм-производителей.

Наиболее распространенные флеш-карты – CF, SM, MMC, SD, xD и Micro SD.

Compact Flash

Карты флеш-памяти Compact Flash (CF) чаще всего используются в профессиональных цифровых фотоаппаратах. CF – бесспорный лидер среди существующих флеш-карт по скоростным показателям, объему памяти и надежности. CF были представлены компанией San Disk в 1994 г. в качестве нового типа устройств долговременного хранения информации. Их физические размеры – 43х36х3,3 мм, вес – 15 г, разъем – 68 контактов. Передача данных с флеш-карт памяти в компьютер осуществляется посредством фотокамеры или специального считывающего устройства – картридера через USB-порт.

Толщина карт CF второго поколения (CF2) увеличилась до 5 мм. Карты третьего поколения (CF3) с функцией исправления ошибок ECC и поддержанием режимов PioMode-6 и Multi-Word DMA вышли на уровень скоростных показателей 300Х и, согласно техническим характеристикам, заявленным производителем, обеспечивают скорость чтения 24 Мб/с и скорость записи – 21 Мб/с. Их объемы памяти достигли показателя 32 Гб, на подходе 64-гигабайтные карты.

Карта памяти Compact Flash

В большинстве случаев флеш-карты универсальны и могут использоваться для цифровых фотокамер разных фирм-производителей.

Smart Media

В 1997 г. компании, входящие в консорциум SSFDC (Solid State Disk Card), – Fuji, Olympus и Toshiba – представили новый тип флеш-карт — Smart Media (SM), весом всего 2 г с размерами 45х37х0,76 мм. В пластиковый корпус такого устройства удалось вместить от 2 до 64 Мб памяти. Сегодня объем памяти карт SM исчисляется гигабайтами. В некоторых моделях полупрофессиональных цифровых фотоаппаратов раньше устанавливали два слота памяти – для карт CF и SM. С появлением на рынке новых типов флеш-карт интерес к SM потихоньку стал угасать.

Smart Media

Multi Media Card

В 1998 г. компании Nokia, Siemens, Motorola, Hitashi и Ericsson объединились в Multi Media Carol Association (MMCA). В результате совместных разработок этих фирм на рынке появились карты флеш-памяти нового формата — Multi Media Card (MMC), сфера применения которых – цифровые фотоаппараты, сотовые телефоны, мини-компьютеры, диктофоны и плееры. Габариты таких карт – 24х32х1,4 мм. Для сотовых телефонов была разработана модификация MMC с размерами 24х18 мм; с учетом размеров адаптера, предназначенного для считывания информации с нее, ее размеры совпали с размерами стандартных карт MMC.

Карты ММС по скорости обмена данными и объему памяти значительно уступали картам других форматов, поэтому была разработана новая карта памяти с расширенными характеристиками Secure Digital (SD).

Multi Media Card

Адаптер под карту Secure Digital

Secure Digital

Самыми распространенными картами флеш-памяти после CF стали карты формата Secure Digital (SD), который используется практически во всех типах компактных цифровых фотоаппаратов, а также в зеркальных полупрофессиональных и профессиональных камерах. Например, в Canon 1ds Mark2 установлено два слота памяти: один для CF, второй для SD-карт, а в цифровом аппарате Pentax K20 используют только карты формата SD.

Для компактных цифровых фотоаппаратов CF слишком большие, карты SD, в два раза меньшие по размеру (24х32х1,8 мм), по скоростям чтения и записи и объему памяти не уступают картам CF.

Secure Digital

Адаптер под Secure Digital

xD Picture Card

Уменьшение размеров компактных цифровых фотоаппаратов потребовало дальнейшей миниатюризации карт памяти. Компании Fuji и Olympus разработали и представили в 2002 г. новый стандарт флеш-памяти — xD Picture Card (xD) – самый миниатюрный – с размерами карты – 20х25х1,7 мм. Они позиционируются как карты большой емкости с высокой скоростью обмена данными.

Карта памяти XD

Объем памяти, скорость, тип карты и производитель указываются на флеш-карте.

Sony DSLR-A700Z. DT 16-105 мм, f/3,5–5,6 SAL – 16105

В некоторых моделях цифровых камер Fuji и Olympus удалось совместить форматы карт xD и SM без установки дополнительного слота памяти: в один слот можно устанавливать и SM-, и xD-карты. Еще одним новшеством стал адаптер, выполненный в виде карты CF. Карты xD, установленные в этот адаптер, совместимы со всеми устройствами, поддерживающими формат CF.

Этот формат флеш-памяти специально разрабатывался для сотовых телефонов: крохотные карты предназначены для долговременного хранения информации. Используя адаптеры Micro SD, их можно использовать в устройствах, предназначенных для карт памяти формата xD или SD.

Если вставить флеш-память Micro SD в адаптер SD, а последний в адаптер CF, можно совместить Micro SD со слотом CF, что позволяет совместить карту Micro SD со всеми устройствами, поддерживающими формат CF.

Несмотря на свои маленькие размеры, Micro SD – полноценная флеш-карта с емкостью памяти, измеряемой в гигабайтах. Как правило, флеш-карты Micro SD продают в комплекте с адаптером или картридером, с помощью которого можно сбросить информацию посредством USB-порта в компьютер.

Nikon Coolpix S550, матрица 10 МП

Nikon Coolpix S550, матрица 10 МП

Nikon Coolpix S550, матрица 10 МП

Nikon Coolpix S550 матрица 10 МП

Micro SD

Если вы увидели в продаже флеш-карты с маркировкой 2, 3, 4, 5 или 6, не удивляйтесь: это новая классификация скоростных флеш-карт (оценивается по 6-балльной шкале, делится на 5 классов – от 2 до 6). Самая медленная карта с маркировкой 2: скорость обмена информации у этой карты колеблется в пределах 4–6 бит/с. Высокоскоростные карты маркируются цифрой 6, скорости записи и чтения колеблются в пределах 20–24 бит/с.

Micro SD

В продаже появились флеш-карты с маркировкой 2,3,4, 5 или 6 – это новая классификация скоростных флеш-карт!

Электропитание

Электропитание цифрового фотоаппарата – одна из самых больших проблем, которую постоянно приходится решать производителям съемочной техники. К сожалению, цифровой аппарат без энергии работать не может Чем профессиональнее камера, тем больше энергии она потребляет Любые конструктивные изменения в цифровых камерах осуществляются с оглядкой на потребление энергии. Многие замечательные разработки не были внедрены только по причине дополнительной нагрузки на электропотребление.

Для сбережения энергии в цифровых фотоаппаратах предусмотрены функции отключения ЖК монитора – главного потребителя энергии. Если у большинства компактных фотоаппаратов функцию видоискателя выполняет ЖК монитор, то в профессиональных камерах просмотр снимаемого объекта осуществляется через видоискатель, при этом ЖК монитор отключается, что существенно снижает энергопотребление. Ведь основная задача для профессионалов, которым иногда приходится снимать более 1000 кадров за одну фотосессию, – как можно дольше снимать на одном комплекте элементов питания. Поэтому, как правило, аккумуляторы для профессиональных цифровых камер тяжелые и громоздкие; они существенно увеличивают вес и размер фотоаппарата.

Pentax Optio Z10, матрица 10 МП

Pentax Optio Z10, матрица 10 МП

Nikon D80. AF-S Nikkor 24–85 мм, f/2,8–4 D

У пользователей компактных цифровых фотоаппаратов задачи несколько иные: проблема, сколько кадров на одном комплекте питания можно сделать, отходит на второй план, главное – вес и габариты фотоаппарата. Обычно аккумуляторы для такого класса аппаратов маленькие и небольшой емкости, они быстро разряжаются и служат недолго: через год-два их нужно менять.

Аккумуляторы:

а – Аккумулятор для профессиональных фотокамер (1000 к.)

б – Аккумулятор для сотового телефона (200 к.)

в – Аккумулятор для компактных фотоаппаратов (200 п.)

г – Пальчиковые аккумуляторы типа AA (200 к.)

д – Аккумулятор для профессиональных камер (300 к.)

Пальчиковые аккумуляторы типа AA

В комплект каждого фотоаппарата независимо от его класса входят аккумулятор и зарядное устройство. Для обеспечения непрерывного процесса съемки необходим дополнительный аккумулятор: пока один в фотоаппарате разряжается, другой в это время в зарядном устройстве заряжается, однако существуют модели компактных фотоаппаратов, в которых зарядка осуществляется непосредственно в фотокамере, это очень неудобно, потому что невозможно одновременно производить фотосъемку и зарядку аккумулятора. Для каждой модели фотоаппарата используется свой тип аккумуляторов, не совместимый с другими моделями. В некоторых моделях цифровых камер Olimpus и Fuji используется универсальная система питания с аккумуляторами типа АА, что очень удобно. Аккумуляторы этого типа общедоступны, их можно приобрести практически везде и совсем не дорого.

Электропитание цифрового фотоаппарата – одна из самых сложных проблем, которую постоянно решают производители съемочной техники.

Nikon D700, AF-S Nikkor 24–85 мм, f/2,8–4 D

Зарядное устройство для аккумуляторов типа АА

Если во время съемки вы исчерпали весь энергозапас, вы можете использовать обычные пальчиковые батарейки типа АА. Большинство производителей постепенно отказываются от производства никель-кадмиевых (NiCd) аккумуляторов с «эффектом памяти». Никель-металлогидридная (NiMH) технология, наоборот успешно развивается: емкость NiMH аккумуляторов постоянно растет (3200 mAh уже не предел), а стоимость постепенно снижается, что не может не радовать фотолюбителей.

Аккумуляторы заряжают посредством зарядного устройства, встроенного в фотоаппарат, или внешнего зарядного устройства. Несмотря на то что многие цифровые камеры позволяют осуществлять зарядку аккумуляторов, не вынимая их из фотоаппарата, этот способ связан с риском перенапряжения и порчи камеры из-за скачков напряжения в сети. Лучше использовать специальное зарядное устройство, менее восприимчивое к сетевым перепадам.

ЖК монитор цифрового фотоаппарата – главный потребитель энергии.

Pentax Optio Z10, матрица 10 МП

Nikon D700, AF – S Nikkor 24–85 мм, f/2,8–4 D

Nikon D700, AF – S Nikkor 24–85 мм, f/2,8–4 D

Батарейный блок-рукоятка – устройство для обеспечения фотокамеры дополнительным питанием. У некоторых моделей зеркальных цифровых фотоаппаратов такое устройство предоставляет дополнительную энергию для оптимальной и продолжительной работы камеры. Батарейный блок оборудован дополнительным диском управления камеры, а также второй кнопкой спуска затвора, что очень удобно при съемке вертикальных кадров. Блок-рукоятка прикручивается к нижней части фотоаппарата – гнезду крепления штатива, значительно увеличивая размер и вес фотоаппарата.

Батарейный блок в комплект камеры не входит его приобретают отдельно.

Батарейный блок: а) блок-рукоятка, б) блок-рукоятка с кнопкой спуска затвора

Сетевой адаптер

Nikon D700, AF-S Nikkor 24–85 мм, f/2,8–4 D

Nikon D700, AF-S Nikkor 24–85 мм, f/2,8–4 D

Сетевой адаптер – устройство для обеспечения электропитанием фотоаппарата через сеть. С его помощью камера может работать бесконечно долго, что используется в тех случаях, когда аккумуляторы разряжены, а съемку продолжать надо. Однако сетевой адаптер не всегда удобен: электрокабель, питающий камеру мешает свободному передвижению фотографа, его приходится постоянно контролировать, чтобы он не запутался и не выскочил из гнезда соединения. Существует и риск повреждения фотокамеры из-за перепадов напряжения в сети электропитания, поэтому рекомендуется подключать адаптер к сети через сетевой фильтр. В комплектацию некоторых моделей входит сетевой адаптер, в других случаях его приобретают отдельно.

Зарядка аккумулятора в фотоаппарате

Устройство для одновременной зарядки двух аккумуляторов

Зарядное устройство для двух аккумуляторов

Аккумуляторы большой емкости для профессиональных камер

В комплект каждого фотоаппарата входят аккумулятор и зарядное устройство.