Фотоаппарат
Материал из CrimLib.info
Фотоаппарат - устройство для получения и фиксации неподвижных изображений материальных объектов при помощи света.
Содержание
Принцип действия
1. Создание действительного изображения на приёмной светочувствительной поверхности (фотоплёнке, фотопластинке, матрице).
- Световой поток от объекта съёмки преобразуется съёмочным объективом в действительное изображение на светочувствительной поверхности; регулируется по интенсивности (диафрагмой объектива) и времени воздействия (выдержкой); при необходимости обрабатывается установленными на его пути светофильтрами.
2. Фиксация светового потока.
- В плёночном фотоаппарате запоминание изображения происходит на фотоматериале (фотоплёнке, фотопластинке и т. п.) — образуется скрытое изображение, фотоматериал после съёмки проходит химическую или физическую обработку (проявление).
- В цифровом фотоаппарате изображение воспринимается электронным датчиком — матрицей, полученный с матрицы сигнал подвергается оцифровке, запоминание происходит в буферном ОЗУ и затем сохраняется на каком-либо носителе, обычно съемном (в современных фотоаппаратах, в основном, используется флэш-память). В простейших или специализированных камерах цифровой образ может сразу передаваться на компьютер.
Устройство пленочного фотоаппарата
В любом плёночном фотоаппарате есть:
- объектив - оптическое устройство, предназначенное для создания действительного оптического изображения.
- затвор (его роль может исполнять крышка объектива) - устройство, используемое для перекрытия светового потока, проецируемого объективом на фотоматериал . Путем открытия затвора на определенное время выдержки дозируется количество света, попадающего на чувствительную поверхность и тем самым регулируется экспозиция.
- корпус. Защищает светочувствительный материал от засветки посторонним светом в процессе съёмки. Вместе с оправой объектива или объективной доской может служить для наводки на резкость.
кассета со светочувствительным материалом (в одноразовых фотоаппаратах ею может служить корпус). Защищает светочувствительный материал от засветки посторонним светом до съёмки, после съёмки и до обработки.
Все остальные элементы фотоаппарата не оказывают непосредственного влияния на техническое качество снимка и могут как присутствовать в конструкции, так и отсутствовать. Они определяют удобство и оперативность работы с фотоаппаратом, обеспечивают точность кадрирования (видоискатель), помогают фотографу в определении параметров съёмки (экспонометр, автоматика фокусировки и экспозамера) и упрощают получение снимков в сложных условиях (фотовспышка, стабилизатор изображения и т. п.).
Устройство цифрового фотоаппарата
Матрица
Основной элемент любой цифровой фото- или видеокамеры — матрица. От матрицы и объектива в наибольшей степени зависит качество получаемого изображения.
Матрица (иногда её называют сенсором) представляет собой полупроводниковую пластину, содержащую большое количество светочувствительных элементов, в подавляющем большинстве случаев сгруппированных в строки и столбцы.
В современных ЦФК наибольшее распространение получили матрицы двух типов: ПЗС (прибор с зарядовой связью, по-английски CCD — Charge-Coupled Device) и КМОП (комплементарный металл-оксид-полупроводник, по-английски CMOS — Complementary-symmetry/Metal-Oxide Semiconductor).
CMOS-матрицы для потребительских фотоаппаратов относительно дёшевы, так как производятся по стандартным полупроводниковым технологиям, однако шумы таких матриц обычно гораздо выше, чем у CCD. Поэтому в настоящее время большинство моделей ЦФК (за исключением ряда профессиональных и полупрофессиональных «зеркалок» Canon, Nikon и Sony и других, имеющих специальные схемы подавления шумов), оснащаются ПЗС-матрицами. Название ПЗС — прибор с зарядовой связью, отражает способ считывания электрического заряда методом сдвига от одного элемента матрицы к другому, постепенно заполняя буферный регистр. Далее напряжение усиливается и подается на АЦП (аналого-цифровой преобразователь), после чего уже в цифровой форме поступает для последующей обработки в процессор фотокамеры.
Объектив
Объектив цифровой камеры не претерпел кардинальных изменений по сравнению с объективами обычных фотокамер. Из-за меньших размеров сенсора, объективы цифровых камер (за исключением зеркальных камер, использующих те же объективы) имеют меньшие геометрические размеры.
Благодаря уменьшению относительно 35-мм плёнки размера матрицы, в камерах любительского уровня стало возможным использование оптических схем, ранее присущих только дорогим аппаратам.
Затвор
Цифровые потребительские фотокамеры оснащены электронным эквивалентом затвора, который встроен в матрицу и выполняет работу, аналогичную механическому. В более дорогих камерах вмонтированы два затвора, и механический служит для предотвращения попадания на сенсор света после окончания времени выдержки, что позволяет избежать появления артефактов ореола, частично блюминга и смазывания.
В некоторых цифровых фотоаппаратах при нажатии клавиши затвора наполовину происходит срабатывание систем автоматики. Автофокус и система определения экспозиции фиксируют параметры съёмки и ждут полного нажатия. При полном нажатии клавиши спусковой кнопки
- в незеркальных цифровых аппаратах:
- механический затвор (при наличии) открывается,
- происходит сброс заряда в ячейках матрицы,
- механический затвор открывается на время экспонирования,
- механический затвор закрывается,
- происходит считывание кадра из матрицы,
- механический затвор открывается,
- матрица переходит в режим Live View;
- в зеркальном цифровом аппарате (без или при выключенном режиме Live View):
- поднимается зеркало и срабатывает «прыгающая» диафрагма,
- включается ранее выключенная матрица,
- открывается на время экспонирования механический затвор,
- закрывается механический затвор,
- опускается зеркало и открывается диафрагма,
- происходит считывание и обработка кадра из матрицы.
Видоискатели
Видоискатель — элемент фотоаппарата, показывающий границы будущего снимка[источник не указан 1258 дней] и в некоторых случаях резкость и параметры съёмки. На бытовых цифровых фотоаппаратах в качестве видоискателя используются ЖК экраны (на зеркальных в режиме LiveView и на компактных камерах) и различные виды электронных и оптических видоискателей.
Процессор
Процессоры в цифровых фотоаппаратах выполняют следующие функции:
- управление работой затвора;
- управление объективом в автоматическом и ручном режимах съёмки;
- выбор баланса белого, измерение освещённости объекта, определение экспопары, выбор цветовой температуры и т. п.;
- управление работой вспышки;
- управление брекетингом — возможностью серийной съёмки (обычно сериями по 3 или 10 кадров) с разными настройками фотоаппарата;
- управление специальными эффектами из имеющегося набора (сепия, чёрно-белая съёмка, устранение эффекта красных глаз и др.);
- формирование и выдачи на дисплей информации о выбранных режимах съёмки, настройках, самого изображения и т. п.
Карта памяти
Карта памяти — носитель информации, который обеспечивает длительное хранение данных большого объёма, в том числе изображений, получаемых цифровым фотоаппаратом. В ранних моделях цифровых фотоаппаратов использовались и иные носители информации, в том числе миниатюрные жесткие диски, дискеты, записываемые оптические и магнитооптические диски и т. п., вплоть до аудиокассет (в самом первом образце электронной фотокамеры фирмы «Кодак», использовавшей аналоговые способы обработки и сохранения изображений).
Разъёмы и интерфейсы
Внешний интерфейс подключения к компьютеру общего назначения имеется практически во всех цифровых камерах. На сегодня (2011) самым распространённым из них является USB. Также применяются специальные виды разъёмов для подключения к телевизору или принтеру. Появились первые модели фотокамер с беспроводными интерфейсами.
Органы управления
Работа цифрового фотоаппарата
До нажатия клавиши затвора в зеркальных фотоаппаратах между объективом и матрицей расположено зеркало, отражаясь от которого, свет попадает в видоискатель. В незеркальных фотоаппаратах и зеркальных фотоаппаратах в режиме Live View свет из объектива падает на матрицу, при этом на ЖК экран выводится изображение, сформированное на матрице. В некоторых фотоаппаратах при этом может происходить автоматическая фокусировка.
При неполном нажатии клавиши затвора (если такой режим предусмотрен) происходит выбор всех автоматически выбираемых параметров съёмки (фокусировка, определение экспопары, чувствительности фотоматериала (ISO) и т. д.).
При полном нажатии происходит съёмка кадра, и считывание информации с матрицы во встроенную память фотоаппарата (буфер). Далее производится обработка полученных данных процессором с учётом установленных параметров коррекции экспозиции, ISO, баланса белого и др., после чего данные сжимаются в формат JPEG и сохраняются на флэш-карту. При съёмке в формат Raw данные сохраняются на флэш-карту без обработки процессором (возможна коррекция битых пикселей и сжатие алгоритмом без потерь). Так как запись на флэш-карту изображения занимает достаточно большое количество времени, многие фотоаппараты позволяют снимать следующий кадр до окончания записи предыдущего на флэш-карту, если в буфере есть свободное место.
Смотри также
- Судебная фотография
- http://nnm.me/blogs/etam/istoriya-sovetskogo-fotoapparata/ - История советской фототехники.