Возможности для творчества фотографа

Режимы экспозиции можно разделить на ручные («творческие») и автоматические (А). Творческие режимы включают съёмку с приоритетом выдержки (Tv), (англ. time variation — изменение времени), или с приоритетом диафрагмы (Av), (англ. aperture variation — изменение диафрагмы), и ручной режим (М), (англ. manual — ручной).

• В режиме приоритета диафрагмы (Av) фотограф задаёт диафрагму A (с помощью специального колёсика или кнопок), а процессор, основываясь на результатах экспозамера, автоматически вычисляет оптимальную выдержку T, для лучшего отношения сигнал/шум и наименьшей эквивалентной чувствительности ISO.

• В режиме приоритета выдержки (Tv) фотограф задаёт выдержку T, а процессор вычисляет диафрагму A, для лучшего отношения сигнал/шум и наименьшей ISO.

• В ручном режиме (М) экспопара (T и A) задаётся вручную, а по данным экспозамера для данного цифрового изображения процессор вычисляет и устанавливает требуемую эквивалентную чувствительность, ISO. Если такая ISO не допустима для данного цифрового фотоаппарата, то процессор предупреждает фотографа о грубой ошибке, которую фотограф допустил при установке выдержки T и диафрагмы A. Ложное значение выдержки T или диафрагмы A становится красного цвета.

• Для фотолюбителей-новичков и экономии времени фотографов-профессионалов предусмотрен автоматический режим (А), (англ. automatic — автоматический) и много сюжетных программ. Для автоматического режима и сюжетных съёмок оптимизацию большинства параметров съёмки проводит процессор фотоаппарата. Три наиболее часто используемые сюжетных программы («портрет», «пейзаж» и «ночная съемка») вынесены прямо на диск селектора режимов или выбираются с помощью меню.

• (англ. Stitch assist  — Панорамный режим) служит для облегчения панорамной съёмки. Панорама — это серия кадров, снятая с некоторым смещением по горизонтали или вертикали, впоследствии «склеенная» в единое изображение. «Склейка» выполняется компьютером с помощью программы, идущей в комплекте поставки фотоаппарата. Чтобы эта программа успешно справилась со своей задачей, надо вся серию исходных кадров сделать с одинаковой экспозицией и фокусным расстоянием. Именно это и обеспечивает режим «Stitch assist»: результаты экспозамера и положение трансфокатора фиксируются по первому кадру в серии, и все последующие кадры панорамы снимаются с теми же параметрами, а на дисплее отображаются линии привязки и край предыдущего кадра. Так, даже без штатива, при съёмке панорам с рук, удаётся получить приемлемые результаты.

• По экспозамеру процессор весьма точно вычисляет параметры экспозиции, но иногда приходится проводить коррекцию экспозиции (экспокоррекцию) вручную. Это связано с тем, что матрица камеры способна фиксировать ограниченный диапазон яркостей (динамический диапазон). Типичные примеры: тёмные горы на фоне яркого неба, съёмка против света, закаты и восходы, преобладание теней и т. д. Объекты в кадре, имеющие больший разброс по яркости, чем динамический диапазон матрицы, не могут быть проработаны одинаково хорошо. Динамический диапазон матрицы (в децибелах) равен количеству электронов, которое может хранить пиксел (емкость пикселя), деленному на количество электронов шума (темновой ток + шумы АЦП, ЦАП и электроники за время считывания потенциальной ямы). Если динамический диапазон сигнала составляет, например, 60 дБ, что примерно соответствует значению полная зарядная емкость/шум = 1024=10 бит, то используется 10 разрядный АЦП. 12-16 разрядный АЦП для 3 цветов каждого пиксела позволяет проработать и глубокие тени.

·       

• Большую помощь фотографу в оценке экспозиции и экспокоррекции оказывает гистограмма яркостей — график распределения яркостей в кадре. На горизонтальной оси нанесена яркость от тёмного слева до светлого справа, на вертикальной оси нанесено относительное количество пиксел каждого оттенка. Лучше, те фотоаппараты, в которых гистограмма «живая», то есть обновляется во время компоновки кадра.

На гистограмме видно перекрывает динамический диапазон матрицы фотографическую широту сюжета или нет и куда надо сдвигать экспокоррекцию и результаты сдвига.

При съёмке сюжета с большим диапазоном яркостей желательно не допускать на цифровых снимках «выгорания» свето́в — все белое (максимальные значения яркости на больших участках изображения) и/или зачернения теней — всё чёрное (минимальные значения яркости на больших участках изображения — это уровень цифрового шума).

Рекомендуется всегда делать серию снимков с брекетингом экспозиции, кроме тех случаев, когда «недосвет» или «пересвет» кадра бывает полезен для достижения различных художественных эффектов.

·       

• Экспокоррекция измеряется в величинах EV (англ. exposure value — величина экспозиции). Увеличение экспозиции на +1 EV соответствует открытию диафрагмы на одну ступень или увеличению выдержки в 2 раза. Большинство цифровых камер имеют экспокоррекцию ± 2 EV с шагом 0,2-0,5 EV.

Форматы записи цифровых фотографий

Большинство современных цифровых фотоаппаратов записывают изображения в форматах: JPEG, TIFF, RAW.

Формат JPEG поддерживается всеми цифровыми фотоаппаратами. Формат создан группой JPEG (Joint Photographic Experts Group) специально для хранения фотографий и имеет высокую степень сжатия изображений за счет некоторых потерь качества. Небольшие размеры JPEG-файлов позволяют существенно экономить место на носителе и быстро передавать изображения по линиям связи.

К изображениям дописывается дополнительная информация о параметрах съёмки в формате EXIF.

Наиболее перспективен формат RAW, который транслирует информацию с фотосенсора без обработки процессором фотоаппарата. Обработку проводят на компьютере, где возможности значительно больше, чем у микропроцессора фотоаппарата.

Фотовспышки и осветительное оборудование

• Практически все цифровые фотоаппараты имеют фотовспышки, которые кроме освещения объекта съёмки, могут иметь функции: устранения вредного эффекта «красных глаз», «синхронизацию по второй шторке», регулировку мощности, подсветку автофокуса, серию вспышек. Обычно излучатель электровспышки встроен в корпус фотоаппарата.

• У электровспышки типа «Кобра» излучатель крепится на подпружиненном кронштейне, который может подниматься над корпусом камеры для уменьшения вредного эффекта «красных глаз».

• Полностью избавиться от появления «красных глаз» возможно только при использовании внешней вспышки, удаленной от оптической оси фотоаппарата на достаточное расстояние, или целой системы вспышек и осветительных приборов.

Простые камеры могут работать с внешними вспышками стандарта ISO 518, которые имеют только центральный синхроконтакт для связи с автоматикой фотоаппарата.

Чтобы не повредить (не сжечь) автоматику, до работы с внешними вспышками надо убедиться в том, что на синхроконтакте внешней вспышки нет высокого напряжения. Синхроконтакт в плёночных фотоаппаратах старых моделей коммутировал высокое напряжение поджига (от 120 до 340 Вольт).

• В современные компьютерные программы фоторедакторов входит инструмент, выполняющий исправление дефекта красных глаз).

Внешний интерфейс

Встроенный ЖК-дисплей фотоаппарата маловат, поэтому просматривать отснятые кадры удобнее на экране телевизора. Подавляющее большинство цифровых фотоаппаратов подключается к телевизору, компьютеру или принтеру через низкочастотный видеовыход кабелем интерфейса USB 2.0, Universal Serial Bus. «Поверх» USB применяют логический протокол передачи данных PTP, (англ. Picture Transfer Protocol — протокол передачи изображений), который используются для работы с файловой системой FAT32 или более удобный, совместимый с операционными системами отличными от Windows — протокол MSDC, (англ. Mass Storage Device Class — протокол для запоминающих устройств большой емкости).

Все шире применяются беспроводные радиоинтерфейсы Bluetooth и особенно Wi-Fi.

Энергообеспечение

Энергообеспечение цифровых фотоаппаратов и другой малогабаритной техники: радиоприёмников, (Notebook, КПК, Handy, плееров, минителевизоров, навигаторов и пр.) разработано недостаточно. Ёмкость, срок службы, вес, габариты и режимы подзаряда даже литий-полимерных аккумуляторов не удовлетворяют все возрастающему энергопотреблению современной «карманной» электронной техники.

Производители цифровых фотоаппаратов предлагают (2007 г.) два основных типа питания: «пальчиковые» элементы стандартного форм-фактора AA и литий-ионные аккумуляторы собственного формата. Батарейки и Ni-MH аккумуляторы формата АА занимают сравнительно много места, примерно на 100 грамм утяжеляют фотоаппарат и стоят довольно дорого, поэтому применение малогабаритных литий-ионных аккумуляторов весом 30-40 грамм для питания цифровых фотоаппаратов, на сегодня — лучшее решение.

Емкость малогабаритных литий-ионных аккумуляторов, к сожалению, тоже недостаточна (~1Ач). Если с полностью заряженным аккумулятором удается отснять 200—250 кадров, то затраты электроэнергии у этого цифрового фотоаппарата ~4мАч на 1 фотографию — это хороший результат. Фотографу рекомендуется всегда иметь пару заряженных запасных аккумуляторов.

Практически все фотоаппараты имеют разъем для подключения внешнего источника питания, предназначенный для зарядки аккумулятора и съемок в студии.

Дизайн и интерфейс

Хорошая цифровая фотокамера должна иметь удобное расположение органов управления и небольшие габариты. Аппарат должен уверенно лежать в руке. Особенно это касается не слишком компактных и легких камер, имеющих специальную рукоятку, которая должна соответствовать размерам вашей кисти. Надежный захват аппарата уменьшает сотрясание камеры при съемке — «шевеленку» и сдергивание кадра. Часто используемые органы управления должны находиться в зоне действия указательного и большого пальцев правой руки и должно быть одинаково удобно вести съемку как с помощью двух рук, так и с помощью одной руки, как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях. ЖК-дисплей должен быть поворотным (Canon, Nikon, Olympus).

Переключение между режимами съемки и просмотра должно быть устроено максимально просто — с помощью отдельной кнопки или рычажка. Кнопочное управление намного менее оперативно и наглядно. Удобно, когда экспокоррекция, баланс белого и светочувствительность, а также изменение выдержки и диафрагмы вынесены на отдельные кнопки, колесики (лимбы).

Немного теории

Только понимая фундаментальные принципы полноцветной цифровой фотографии и тенденции развития этой техники, можно «не отстать от жизни» и докупать перспективную технику, а не однодневки.

Все приборы, работающие со светом — фотокамеры, фотографии на дисплее (экране), сканеры, мониторы компьютеров, телевизоры основаны на аддитивной (англ. additive — добавочной) системе воспроизведения цветов (RGB), где красный (R), зеленый (G) и синий (B) в комбинации (сумме) создают белый.

Все приборы, работающие с отраженным светом — цифровая печать (фотография на бумаге), офсетная печать, краски, пластик, ткань и основаны на субтрактивной (англ. subtractive — разностной) системе цвета (CMY/CMYK), где смесь голубого (C), пурпурного (M) и желтого (Y) создают черный цвет (K).

Стратегия выбора

В принципе невозможно создать универсальный аппарат, удовлетворяющий многочисленным и противоречивым требованиям профессионала. В противоречие вступает простота управления, компактность фотоаппарата — и качество фотографий; вес — и степень автономности (аккумуляторы), прочность, водостойкость.

Кроме того, цена фотоаппаратов должна быть минимальной — но с учётом необходимого владельцу уровня функциональности.

Поэтому вначале надо определиться со списком необходимых функций — и тех, которыми можно пренебречь. Затем — сравнивать технические характеристики фотоаппаратов уже только в данном ценовом классе.

Полноцветная фотография цифровая — сумма трех цветов RGB

Фотография — это растр, на котором зафиксированы точки различной плотности.

В настоящее время для получения цветной цифровой фотографии свет от мгновенной (неподвижной) сюжетной сцены запоминается как сумма минимум трех цветов — красного, зелёного и синего, цветовая модель RGB.

Фотодетекторы матрицы по своей природе чувствительны во всем видимом диапазоне спектра и для цветной фотосъёмки на матрицу накладывается цветоделитель — фильтр Байера.

Реже используются 3 матрицы, RGB.

 «Идеальная» матрица — мечта фотографа

В идеале, чем матрица меньше, тем лучше, так как проще реализовать хорошую оптику, но при этом растет шум.

В настоящее время уровень вредных примесей в кремнии не позволяет снизить цифровой шум до уровня теплового шума полупроводников. Отношение сигнал-шум должно быть более 2-5.

«Чистая технология» в производстве полупроводниковых микрочипов стоит дорого.

Поэтому пока, при разумной цене — чем больше матрица, тем выше качество.

Технологические проблемы производства фотосенсоров

Увеличить фоточувствительную площадь и уменьшить площадь, потраченную на схемы считывания заряда («обвязку»), каждого из десятков миллионов фотодиодов маленькой матрицы с большой разрешающей способностью можно по меньшим, чем 0,14 микронным технологиям. Сегодня интегральные микрочипы фотосенсоров производятся по 0,25 — 0,14 микронным технологиям.

В России пока не освоили даже 0,35-микронные процессы производства СБИС.

Требования к LCD

Современные фотоаппараты проводят непрерывную «киносъемку» с частотой ≈1/60 сек. (для показа на LCD, без запоминания во внешней памяти). В основном скорость смены кадров ограничивает схема считывания зарядов с матрицы (CCD). Если довести скорость смены кадров до ≈1/400 сек., то система стабилизации будет на порядок эффективнее, а система визирования не будет запаздывать.

Требования к оптике

Маленькие матрицы с большой разрешающей способностью (более 10 эффективных Мп) требуют и от оптики большой разрешающей способности.

Возьмем для примера матрицу CCD 1/1,8" (5,32х7,18 мм) в кадре 4/3 (3584х2688), разрешение 9..633.792 пиксел. 70 % площади матрицы занимают 28..901.376 фотодиодов.

Считаем эффективную площадь матрицы Р=0,7*5,32*7,18=26,73832 кв.мм. На 1 кв.мм. приходится 28..901.376/26,73832≈1..080.897 фотодиодов ≈360.299 пиксел. √360.299≈600 линий на миллиметр.

Объектив этого компактного цифрового фотоаппарата должен иметь разрешающую способность более 600 lpm (линий на миллиметр).

При разработке объективов нового поколения используются линзы из стекла, пластика, керамики и плоские линзы.

Требования к электронике

Тактовая частота перспективного фотоаппарата должна быть не менее 1 ГГц.