Текст книги "Цифровое фото на 100%"

Можно разделить оптику фотоаппаратов на объективы с постоянным и переменным фокусным расстоянием (трансфокатором), то есть фокусное расстояние объективов или жестко зафиксировано на конкретном значении, или может изменяться в определенном диапазоне.

Отношение наибольшего фокусного расстояния к наименьшему является коэффициентом оптического увеличения объектива, или его кратностью зума (zoom – увеличение, приближение).

Чем выше зум объектива, тем в большей степени можно приблизить удаленный предмет, тем большие возможности предоставляет камера для съемки крупных планов. При этом следует различать оптическое и цифровое приближение.

■ Режим оптического увеличения (приближения) использует механическое перемещение линз объектива и практически не ухудшает качество изображения.

■ Цифровое увеличение (приближение) относительно дешево, но связано с потерей четкости изображения. Принцип его прост: в центральной части ПЗС-матрицы выделяется определенное количество активных элементов, а полученное с них изображение «программно растягивается» (интерполируется) на весь экран.

Из сказанного выше следует, что оптическое увеличение – более важный и дорогостоящий параметр по сравнению с цифровым (интерполяционным) увеличением.

Зум-объектив хорош тем, что из одного и того же положения позволяет как фотографировать нормальные сюжеты, так и выполнять макро– и телесъемку. Однако платой за такую универсальность являются неизбежные потери в светосиле объектива и в качестве изображения за счет аберраций.

В прайс-листах можно встретить камеры с несменным вариообъективом с большой кратностью (8–14X), позволяющим снимать с достаточно «длинной» выдержкой даже на максимуме фокусного расстояния. Конечно, для таких камер потребуется наличие системы оптической стабилизации или штатив.

Светоcила объектива характеризует его способность давать ту или иную яркость (освещенность) изображения. Чем выше светосила объектива, тем меньшая выдержка (продолжительность освещения матрицы) требуется при съемке. Светосила объектива зависит от двух величин: размера отверстия объектива и его фокусного расстояния.

Объектив тем светосильнее, чем больше его отверстие и чем короче его фокусное расстояние. Эта взаимосвязь выражается величиной относительного отверстия, которое представляет собой отношение диаметра полного действующего отверстия объектива к его главному фокусному расстоянию. При этом обе величины берутся в одинаковых линейных единицах.

Относительное отверстие обозначается отношением единицы к числу, показывающему, во сколько раз диаметр полного отверстия данного объектива меньше его фокусного расстояния. Например, диаметр отверстия 2 см относится к фокусному расстоянию 8 см, как 2:8. После сокращения дроби получаем 1:4 – это и есть числовое значение относительного отверстия.

НОВЫЙ ТЕРМИН

Под светосилой фотографического объектива понимают его способность создавать определенную освещенность изображения в соответствии с яркостью отдельных деталей объекта съемки. Большая светосила означает лучшее качество объектива, и наоборот.

Имеется упрощенный способ определения, во сколько раз один объектив светосильнее другого: больший из знаменателей относительного отверстия следует разделить на меньший знаменатель и полученное частное возвести в квадрат. Например, если сравнивается светосила объективов, имеющих относительные отверстия 1:4,5 и 1:1,5, то (4,5:1,5) в квадрате равно 9. Следовательно, второй объектив в 9 раз светосильнее первого и при полном отверстии в одинаковых съемочных условиях потребует выдержку в 9 раз меньшую (например, 1/100 с вместо 1/10 с).

В реальном мире лучи, исходящие из какой-либо точки в пространстве предметов при прохождении через линзы, не сходятся в одной точке в пространстве изображений. Это несхождение приводит к различным паразитным эффектам: окрашиванию контуров изображения, искажению геометрии картинки, нерезкости и так далее. При этом фотографы говорят об аберрации – искажении изображения, вызванном тем, что в реальных объективах невозможно обеспечить условия прохождения лучей, характерные для идеальных оптических систем.

НОВЫЙ ТЕРМИН

Аберрации – искажения изображения, формируемого оптической системой. Проявляются в понижении резкости изображения, нарушении подобия между объектом и его изображением (геометрические аберрации) либо окрашивании контуров изображения (хроматические аберрации).

Для компенсации аберраций на практике используют тот факт, что разные виды линз, выполненные из разных сортов стекла, обладают разными оптическими свойствами. Поэтому, если собрать несколько разных оптических элементов в одну систему, они могут во многом компенсировать аберрации друг друга. Эта особенность широко используется в проектировании объективов, количество разных линз в которых доходит до 18 элементов.

Отношение диаметра входного зрачка к фокусному расстоянию объектива называют относительным отверстием, а обратную величину – диафрагменным числом (диафрагмой) объектива. Обычно значения фокусного расстояния и диафрагменное число приведены на оправе объектива.

Предположим, что перед нами цифровая камера со следующими обозначениями, нанесенными на объектив: 7,2–50,8 мм и 1:2,8–3,5. Это означает, что объектив имеет переменное фокусное расстояние в диапазоне от 7,2 до 50,8 мм. Максимальное диафрагменное число (светосила) на расстоянии 7,2 мм составляет 2,8, а на расстоянии 50,8 мм – 3,5. Поделив 50,8 на 7,2, получаем кратность зума 7.

Каждому объективу в той или иной степени свойственно давать резкое изображение предметов, находящихся не только в той плоскости, на которую произведена наводка, но и несколько ближе и дальше нее.

НОВЫЙ ТЕРМИН

Глубина резко изображаемого пространства – это расстояние, измеренное между двумя плоскостями в пространстве предметов, в пределах которого предметы изображаются на матрице цифрового фотоаппарата достаточно четко.

Глубина резко изображаемого пространства зависит от диафрагменного числа, фокусного расстояния объектива и расстояния до объекта съемки. Глубина резкости при полном отверстии объектива и небольшом расстоянии до точки наводки особенно мала у очень светосильных объективов. Это означает, что если навести резкость на нос кошки, ее уши могут получиться нерезкими.

Глубиной резко изображаемого пространства можно управлять при съемке, создавая таким образом различные художественные эффекты. В частности, это используется для того, чтобы акцентировать объект съемки, находящийся в окружении других, второстепенных предметов. Пример резкого главного объекта и размытого фона показан на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Объект в зоне резкости объектива, а фон – нет

При съемке и при выборе фотоаппарата полезно знать, что глубина резко изображаемого пространства тем больше,

■ чем больше значение диафрагмы (чем меньше диаметр отверстия диафрагмы);

■ чем дальше от объектива находится объект съемки;

■ чем меньше фокусное расстояние объектива (чем больше угол зрения объектива);

■ чем меньше матрица.

Соотношение выдержки и диафрагмы составляет экспозицию.

Затвор – это устройство, предназначенное для пропускания световых лучей к матрице (или пленке) в течение определенного промежутка времени, измеряемого в секундах и называемого выдержкой.

НОВЫЙ ТЕРМИН

Промежуток времени, в течение которого на матрицу проецируется изображение, называется выдержкой. Этот промежуток (продолжительность экспонирования) бывает от тысячных долей секунды до нескольких минут.

Другими словами, затвором называется шторка, расположенная между объективом фотоаппарата и светочувствительным элементом. При съемке затвор открывается на короткое время, позволяя свету пройти к регистрирующему элементу. Выдержка определяет, сколько времени будет открыт затвор. Чем она длиннее, тем большее количество света пройдет сквозь объектив. Выдержка отвечает за то, четкими или размытыми будут выглядеть на фотографии движущиеся объекты.

Затвор не только управляет экспозицией, но и способен «останавливать» движение. Высокие скорости затвора используются при съемке спортивных событий для «замораживания» движения. Низкие скорости затвора могут служить для того, чтобы подчеркнуть эффект движения, например при съемке водопада. При низких скоростях затвора рекомендуется применять штатив во избежание появления эффекта нежелательного «смазывания» при случайном движении фотокамеры во время экспонирования.

Под этим термином подразумевается отверстие в объективе, изменение диаметра которого влияет на количество проходящего через объектив света. Размер диафрагмы записывается в виде дроби, например 1/5,6, или числитель дроби опускают и пишут просто 5,6.

Чем выше это число, тем меньше отверстие диафрагмы. При уменьшении пучка света, пропускаемого объективом, понижается освещенность матрицы (или пленки), что влечет за собой необходимость удлинения выдержки при съемке. Чем меньше используемое отверстие диафрагмы, тем больше должна быть выдержка.

Диафрагма объектива управляет не только экспозицией, но также и глубиной резкости: зоной между ближайшим объектом в фокусе и самым дальним объектом в фокусе. Чем больше величина диафрагмы, тем больше глубина резкости и длиннее выдержки, необходимые для экспонирования. Чем меньше величина диафрагмы, тем меньше глубина резкости и больше скорость затвора, необходимая для экспонирования. Обычно при съемке пейзажей используется большая глубина резкости (большие значения диафрагмы) для хорошей фокусировки и на переднем, и на заднем планах, а при съемке портретов часто выбирается малая глубина резкости (маленькое значение диафрагмы) для выделения объекта съемки по отношению к фону.

Экспозиция (соотношение выдержки и диафрагмы) рассчитывается как произведение освещенности светочувствительного материала и времени его засветки (выдержки).

НОВЫЙ ТЕРМИН

Количество освещения, которое при экспонировании получает светочувствительный элемент, называется экспозицией. Математически она выражается произведением освещенности и выдержки.

При нормальной экспозиции тональность снимка соответствует объекту съемки, все детали которого отчетливо видны. Если экспозиция была недостаточной, снимок получается недодержанным: он слишком светел, без подробностей в тенях объекта съемки. В случае чрезмерной экспозиции снимок будет передержанным: он получится слишком темным, а света объекта будут лишены деталей.

Профессиональные цифровые фотоаппараты предоставляют возможность работы как в режиме автоматической экспозиции, при котором диафрагму и выдержку выбирает камера, так и в режиме ручного управления. В качестве альтернативы многие фотоаппараты имеют полуавтоматические режимы, называемые экспозицией с приоритетом диафрагмы и экспозицией с приоритетом выдержки. В этом случае фотограф устанавливает только диафрагму или только выдержку, а второй параметр фотоаппарат выбирает самостоятельно.

ПРИМЕЧАНИЕ

Чтобы получить правильно освещенный кадр, для объекта съемки должна быть выбрана корректная экспозиция. Этой цели служит экспозамер – замер освещенности объекта съемки с помощью экспонометра.

Видоискатель служит для нацеливания фотоаппарата на фотографируемые предметы: он показывает, что получится на снимке после съемки. Видоискатель может выполнять две основные функции: выбор кадра и наводку на резкость (определение дистанции до объекта).

Цифровая камера часто имеет как оптический видоискатель, так и ЖК-дисплей (экран), отображающий сцену, которую вы собираетесь сфотографировать, а также позволяющий просматривать только что отснятые кадры. ЖК-дисплей потребляет большое количество энергии, поэтому бывают ситуации, когда лучше использовать только видоискатель.

Наличие двух видоискателей – оптического и жидкокристаллического – делает камеру более универсальной. У некоторых камер ЖК-экран может поворачиваться, что создает дополнительные удобства при съемке. Ручная фокусировка, как правило, осуществляется по ЖК-экрану или по матовому стеклу у камер с зеркальным видоискателем.

ПРИМЕЧАНИЕ

При съемке с близкого расстояния изображение, видимое в видоискатель, не совпадает с изображением, формируемым объективом на матрице чувствительных элементов. Это явление называется параллаксом (рис. 3.2).

Из-за параллакса для более точной установки границ кадра при съемке с близкого расстояния вместо видоискателя лучше пользоваться ЖК дисплеем (тогда снимок будет полностью соответствовать изображению, которое вы видите на ЖК-дисплее).

Рис. 3.2. Параллакс – несовпадение оптических осей видоискателя и объектива

Большинство цифровых камер имеют автофокусировку, поэтому возможность ручной наводки на резкость является вспомогательной.

Если при съемке выбранного вами сюжета вы выставите видеокамеру на автоматическую фокусировку, которая работает по умолчанию, камера будет испускать инфракрасный луч, отражающийся от объектов. Затем камера высчитает расстояние и перефокусирует объектив. У такого способа съемки есть свои проблемы.

Камера тратит определенное время на то, чтобы определить расстояние, поэтому при съемке быстро движущихся объектов у вас могут возникнуть проблемы, связанные с задержкой фокусировки. Камера будет пытаться настроить фокус движущегося объекта, но при этом будет запаздывать.

НОВЫЙ ТЕРМИН

Автофокус – система, предназначенная для фокусировки без вмешательства фотографа. Включает в себя устройство контроля и привод фокусировки объектива. Устройство контроля состоит из двух частей. Одна из них – сенсорный блок, измеряющий расстояние до объекта съемки либо определяющий четкость формируемого объективом изображения. Вторая часть – управляющий микропроцессор, использующий оптимальные для текущих условий алгоритмы.

Решением проблем будет ручная фокусировка. Хорошая цифровая камера должна иметь кнопку, выключающую автоматическую фокусировку. Затем вы можете фокусировать камеру вручную. Ручная регулировка фокуса имеется сейчас в профессиональных моделях цифровых фотокамер, поскольку существует множество ситуаций, когда без нее невозможно добиться резкости изображения. Например, когда объект занимает лишь малую площади кадра или находится за стеклом либо когда в кадре находится предмет, значительно лучше освещенный, чем объект съемки либо при съемке в сумерках.

В цифровых фотокамерах установлены ПЗС-матрицы или КМОП-сенсоры (CMOS).

НОВЫЙ ТЕРМИН

Матрица – это микросхема размером примерно с почтовую марку внутри фотокамеры, захватывает передаваемое объективом изображение и превращает световой сигнал в электрический.

Электронные матрицы различаются своей чувствительностью, которая во многом зависит от количества составляющих их элементов (разрешения). Чем больше элементов матрицы задействовано в формировании изображения, тем четче будет картинка и тем выше разрешение. Иначе говоря, при выборе цифрового фотоаппарата одним из основных критериев является количество пикселов в матрице: чем их больше, тем лучше.

Дело в том, что цифровые фотоаппараты плохо снимают (шумят) при слабом освещении, то есть качество съемки значительно понижается с наступлением темноты: изображение становится зернистым и теряет естественную окраску. Параметр «чувствительность» фотокамеры характеризует ее способность снимать при плохом освещении или вообще в темноте. Чувствительность камеры и размер ее ПЗС-матрицы непосредственно связаны между собой. Чем больше размер матрицы, тем больше площадь пиксела (ее светочувствительного элемента) и тем выше чувствительность камеры.

Чем больше матрица, тем выше ее светочувствительность, меньше уровень шумов, меньше влияние дифракции при закрытии диафрагмы.

Вместо пленки в цифровых фотоаппаратах размещается сменная карта для записи информации (или карта памяти). При съемке в цифровом фотоаппарате создается файл, который сохраняется на карту памяти. В дальнейшем вы можете записать эти файлы на жесткий диск компьютера или передать карту памяти в фотолабораторию для печати ваших снимков. Количество изображений, которое можно сохранить на вашей карте памяти, зависит от размера карты (в мегабайтах), разрешения фотоаппарата (в мегапикселах) и от допустимого сжатия ваших изображений. Карты памяти цифровых фотоаппаратов изготавливают по флэш-технологиям.

НОВЫЙ ТЕРМИН

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).

Флэш-память является промежуточной между ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), которое хранит информацию, но не позволяет ее изменять, и ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), которое допускает изменение информации. Флэш-память использует питание только при считывании данных и их модификации. Большинство из ранних моделей цифровых фотокамер были оборудованы несменной (постоянной) флэш-памятью, так как небольшие размеры кадров позволяли это. Рассмотрим несколько современных карт памяти разных типов.

PCMCIA

Стандарт PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) разработала Международная ассоциация карт памяти для персональных компьютеров. На данный момент существует три типа карт PCMCIA. Все они характеризуются размером 85,6 × 54 мм. Разъем PCMCIA имеет 68 контактов. Первыми PCMCIA-слотами обзавелись сравнительно крупные по габаритам и требующие больших объемов памяти профессиональные фотокамеры. Затем эти карты стали появляться и в любительских моделях.

Compact Flash (CF)

Карты Compact Flash (рис. 3.3) можно считать самыми распространенными на сегодняшний день. Впервые они были выпущены в октябре 1994 года фирмой SanDisk. Карта не имеет движущихся частей, что делает ее необычайно прочной. Она обладает очень высокой совместимостью из-за наличия встроенного контроллера. Срок хранения данных на карте – около 100 лет. Поддерживается широким рядом устройств различных производителей. Чаще всего модули этого типа встречаются в фотокамерах Kodak, Canon, Nikon.

Рис. 3.3. Внешний вид карты Compact Flash

Популярность стандарта CompactFlash обусловлена тем, что модули этого формата на данный момент позволяют достичь максимального объема при высокой скорости обмена. Другим положительным моментом является широкая распространенность модулей и отработанная технология производства.

ВНИМАНИЕ

При длительном использовании Compact Flash уменьшаются ее возможности хранения информации. Может оказаться необходимым периодически приобретать новые карты. Не сгибайте, не бросайте карты. Не прикасайтесь к электрическим контактам карты пальцами или металлическими предметами. Предохраняйте карты от нагрева, влаги и прямых солнечных лучей.

SmartMedia

SmartMedia изобретена фирмой Toshiba в 1997 году. Эта карточка выполнена на основе полупроводников. Компактность достигается из-за отсутствия встроенного контроллера. К главным ее достоинствам можно отнести небольшие размеры и цену. Последнее время память SmartMedia выходит из употребления, что вызвано ограничением стандарта на максимальный объем таких модулей до 128 Мбайт. На смену SmartMedia пришел стандарт xD-Picture Card, являющийся на данный момент наиболее перспективным, – верхняя граница этих модулей равняется 8 Гбайт, а скорость обмена данными превосходит большинство остальных типов памяти.

xD-Picture

В 2003 году компании Fujifilm и Olympus анонсировали новый тип карт памяти – xD-Picture, что расшифровывается как extreme Digital (xD). Сейчас этот перспективный формат хранения данных активно используется в новой линейке цифровых фотоаппаратов Olympus.

MultiMedia Card (MMC)

MMC была разработана совместно фирмами SanDisk и Siemens и представлена в конце 1997 года. Благодаря своему низкому энергопотреблению карта используется во многих мобильных телефонах, MP3-плеерах и фотокамерах.

Secure Digital (CD)

В августе 1999 года фирмы Panasonic, SanDisk и Toshiba объявили об окончании разработки новых карт памяти – Secure Digital Card (SD Card) (рис. 3.4). У них высокая скорость чтения информации – 6 Мбайт/с. Карты имеют криптографическую защиту хранящейся информации. Стандарт Secure Digital последнее время быстро развивается, так как обеспечивает более высокую скорость, чем у карт типа MultiMedia, в сочетании со скромными габаритами и максимальным объемом 2 Гбайт.

Изображение, полученное матрицей, записывается в карту памяти в виде файла. В цифровых фотоаппаратах можно регулировать качество изображения, что позволяет хранить на карте памяти снимки как с высоким, так и с низким разрешением. Напомним, что чем выше используемое вами сжатие, тем хуже будет качество изображения. Наиболее часто применяются форматы JPEG, TIFF, RAW.

Рис. 3.4. Карты памяти Secure Digital

■ JPEG позволяет наиболее компактно записать полученное матрицей изображение, но заложенные в этом формате алгоритмы сжатия приводят к некоторой потере информации, тем большей, чем больше сжатие.

■ TIFF сохраняет изображение без потерь, но такие файлы имеют большой размер.

■ RAW служит для записи информации, непосредственно полученной матрицей. Формат предназначен для съемки особенно ответственных объектов, когда кадр сохраняется в виде «слепка» матрицы без обработки встроенным программным обеспечением фотокамеры.