Как работает цифровая камера. Устройство фотоаппарата

Впервые ощутив в своих руках фотоаппарат и попробовав сделать несколько кадров, у любого новичка возникает вполне логичный вопрос: «Как это работает?», «Из чего состоит современный фотоаппарат?». В этой статье мы постараемся как можно детальней описать устройство камеры и сделать это легко и интересно. Поехали!

Так из чего состоит цифровой фотоаппарат?

• Тушка или как многие профессионалы говорят body (англ. «тело») – корпус, состоящий из пластика или сплава магния, не пропускает свет.
• Байонет – к нему прикрепляют объективы.
• Объектив – состоит из системы линз (1). С помощью него изображение объектов съемки проецируется на матрицу.
• Диафрагма – это перегородка (2), которая находится внутри объектива, а также имеет вид лепестков. Они образуют отверстие, диаметр которого можно регулировать.
• Зеркало (3) – важнейшая вещь. Оно направляет изображение, которое создает объектив, к фокусировочному экрану (6), а затем через пентапризму (7) в видоискатель (8).
• Экран фокусировки – матовая пластина, с помощью которой фотограф видит изображение через видоискатель.
• Пентапризма – элемент, который переворачивает изображение.
• Видоискатель – своего рода «глазок», через который фотограф видит будущий снимок.
• Сенсор – электронная матрица (5), которая, чувствуя свет, заменяет в устройстве зеркального фотоаппарата пленку.
• Процессор – считывает и обрабатывает изображения, возникающие на матрице.
• Карта памяти – бережно хранит наши фотографии.
• Затвор – это механические шторки (4), которые находятся между сенсором и зеркалом фотокамеры. В момент съемки они временно открываются таким образом, чтобы свет, попал на матрицу.
• Аккумулятор – питание камеры и всех ее элементов.
• Штативное гнездо (11) – разъем для штатива.
• «Горячий башмак» (10) – к нему подключается внешняя вспышка.
• Дисплей (9) – для просмотра фотографий, а также для настройки необходимых параметров съемки.
• Управление – различные кнопочки, колесики и диски для управления и настройки фотокамеры.

Мы перечислили далеко не все части, но лучше ограничится этим набором, дабы при разборе принципов действия в дальнейшем не запутаться.

Устройство цифрового фотоаппарата: принцип действия

Всем начинающим фотографам (особенно мальчикам) наверняка интересно, что происходит внутри фотоаппарата в тот момент, когда вы решаете сделать кадр и нажимаете на кнопку. А происходит следующее:

1. При съемке в автоматическом режиме объектив самостоятельно фокусируется на предмете.
2. Затем механический или оптический стабилизатор изображение делает свое дело, а именно – стабилизирует изображение.
3. Опять же при съемке в авто-режиме, камера сама подбирает параметры: выдержку, диафрагму, ISO, а также баланс белого.
4. После чего зеркало(3) поднимается.
5. А затвор(4) открывается.
6. Свет, который проходит через объектив, формирует изображение на матрице, которое потом считывается процессором и сохраняется в карту.
7. Затвор закрыт.
8. Зеркало опущено.

Из чего состоит объектив фотоаппарата

Сейчас существует столько различных видов и марок объективов, что разобраться в составе каждого в рамках небольшой информативной статьи просто не реально. Устройство объектива зеркального фотоаппарата может насчитывать разное количество оптических элементов или линз. Они могут соединяться друг с другом или же, напротив, разделяться небольшим пространством. В простых объективах обычно используют систему, которая может состоять от одной - до трех линз. Что касается дорогих качественных объективов, то количество линз в системе может быть около десятка и больше.

Устройство вспышки фотоаппарата

Самый главный элемент любой электронной вспышки – это импульсная ксеноновая лампочка. Это запаянная стеклянная трубка (дугообразная, спиральная, прямая или кольцевая), которая наполнена ксеноном. На концах трубки имеются впаянные электроды, снаружи располагается зажигательный электрод, который представляет собой полосочку мастики или отрезок проволоки, проводящей ток.

Вспышки бывают:

• Встроенные – не особо мощные, дают плоское изображение, создают резкие контрастные тени. Не способны выделить структуры объекта съемки. Отлично подходят для использования при ярком естественном освещении, подсвечивают резкие тени. Но стоит отметить, что профессиональные фотографы не советуют использовать встроенную вспышку при съемке.
• Закрепленные – мощнее, чем встроенные, также их можно настраивать как в ручном режиме, так и в автоматическом.
• Не прикрепленные к фотоаппарату – обычно такие устанавливают на штатив. С помощью них можно изменять условия освещения, играть со светом.
• Макровспышки – применяются для макросъемки. Выглядят как небольшое кольцо, которое устанавливается на объективе камеры.

Устройство затвора фотоаппарата

Как мы уже писали выше, затвор в фотоаппарате используется для того, чтобы перекрыть поток света, который проецирует объектив на матрицу или пленку. Открывая затвора на заданное время выдержки, количество света дозируется – так регулируют экспозицию.

Типы затворов:

1. дисковой секторный затвор;
2. затовры-жалюзи;
3. центральный затвор;
4. диафрагменный затвор;
5. фокальный затвор.

Устройство матрицы фотоаппарата

Современная матрица представляет собой небольшую микросхему. Поверхность этой микросхемы составляет множество светочувствительных элементов, каждый из которых представляет собой самостоятельный светоприемник. Он преобразует свет в некий сигнал, который после обработки сохраняется на карте памяти. Снимок, который получает фотограф, состоит из комплекса записанных электронных сигналов с каждого светочувствительного элемента. Интересно, правда?

Устройство фотоаппарата зенит

Из чего состоит зеркальный фотоаппарат, мы уже выяснили, теперь пришел черед пленочной камеры «Зенит». Он состоит из:

• объектива;
• зеркала;
• затвора;
• фотопленки;
• матового стекла;
• конденсор (линза);
• пентапризма или пентазеркало;
• окуляр.

Конечно, мы перечислили далеко не все. Для того чтобы подробней узнать из чего состоит фотоаппарат (как цифровой, так и пленочный) вам необходимо записать в нашу , где опытный преподаватель расскажет вам о каждой гаечке и продемонстрирует все на наглядном примере.

Как устроены цифровые зеркальные фотоаппараты? Большинство из них устройство имеют примерно одинаковое. Это, прежде всего, корпус, собственно камера, на которую крепится фотообъектив. Объектив служит для создания изображения на матрице, а матрица - для записи фотографического изображения. В зеркальных аппаратах съемочный объектив так же передает изображение и в видоискатель. Незеркальные аппараты имеют чуть другую схему. Изображение на матрицу и изображение в видоискатель чаще всего передается двумя различными объективами. В этом случае объектив для видоискателя маленький и находится над основным объективом. В самых простых аппаратах, так называемых «мыльницах», на экране дисплея отображается изображение, которое непосредственно попадает на матрицу.

Принцип действия фотоаппарата примерно таков: световой поток проходит сквозь объектив и попадает на диафрагму. Диафрагма регулирует количество попавшего в объектив света и пропускает его дальше, на зеркало. Свет отражается от зеркала и попадает в призму, преломляясь через которую доходит до видоискателя, в котором фотограф и видит то, что находится непосредственно перед объективом. К изображению в видоискателе добавляется и другая полезная информация о снимаемом кадре. Что это за информация, ее количество - это зависит от конкретной модели аппарата. Как говорят, от его наворочености.

В собственно момент фотографирования зеркало, входящее в эту механическую конструкцию, поднимается и открывается затвор фотоаппарата. Именно в этот момент и происходит так называемое экспонирование. Свет попадает на матрицу и создает на ней изображение. После экспонирования затвор закрывается, зеркало опускается на свое место и ваш фотоаппарат готов сделать следующий снимок. Интересно то, что весь этот сложный технологический процесс происходит внутри аппарата за сотые и даже за тысячные доли секунды.

C того дня, как придумали это механическое устройство для фотосъемки, в процесс фотографирования не было внесено ничего принципиально нового. Световой пучок проходит сквозь объектив, масштабируется и попадает на установленный внутри фотоаппарата светочувствительный элемент. Этот принцип одинаков и для пленочных, и для цифровых фотокамер.

В чем заключается различие зеркального и незеркального фотоаппаратов? В чем преимущества зеркалки? Как мы уже сказали, зеркальный аппарат имеет в своей конструкции зеркало, которое позволяет нам в видоискателе видеть точно ту же картинку, что попадает на светочувствительный элемент.

А в чем отличие между зеркальным цифровым и зеркальным пленочным аппаратом? Вот на этом давайте остановимся поподробнее.

• Первым делом следует сказать, что в зеркальном цифровом фотоаппарате использована электронная система записи изображения. Оно записывается на электронную карту памяти. В плёночном же аппарате изображение сохраняется на фотографической плёнке.
• Практически все зеркальные фотокамеры записывают изображение на матрицу, поверхность которой меньше чем площадь кадра в пленочном зеркальном фотоаппарате.
• Устройство цифрового зеркального фотоаппарата таково, что фотограф может сразу просматривать отснятые кадры. Зеркальный пленочный фотоаппарат такой возможности не предоставляет. Полученное изображение мы можем увидеть на фотоплёнке после некоторой химической её обработки.
• Пленочные зеркалки старых моделей полностью механические. Они не нуждаются в электрическом питании. А современные цифровые зеркальные фотокамеры не могут жить и работать без батареек или аккумуляторных батарей.
• При съемке зеркальной плёночной камерой кадр лучше немного переэкспонировать, а при работе с цифровой камерой - как раз наоборот: недоэкспозиция выгоднее.
• Зеркальные фотоаппараты, не зависимо от того, пленочные они или цифровые, позволяют пользоваться множеством всевозможных аксессуаров: сменные объективы, фотовспышки, пульты дистанционного управления и пр.

Как устроен современный цифровой зеркальный фотоаппарат.

Давайте для начала рассмотрим его принципиальное устройство. Каждый современный человек сегодня знает, что основная часть любого фотоаппарата - это светонепроницаемая коробка, которую раньше называли камерой-обскурой. В одной из стенок этой коробки проделано отверстие. На противоположной от отверстия стенке находится светочувствительный сенсор, который называется матрицей. Для того, чтобы создать фотографический снимок, современные фотоаппараты оснащены множеством дополнительных элементов. Основные компоненты конструкции фотокамеры - объектив, затвор и диафрагма.

1. Объектив - это оптическая конструкция, состоящая из стеклянных (или, в недорогих моделях пластиковых) линз. Световой поток преломляется, проходя сквозь эти линзы, попадает на матрицу или плёнку, что делает изображение качественным.
2. Затвор - это устройство, чаще механическое, которое установлено между объективом и матрицей. Затвор представляет собой непрозрачную плоскость. Эта плоскость открывается и закрывается с огромной скоростью, чем регулирует доступ света на матрицу. Отрезок времени, на который затвор остается открытым, называется выдержка.
3. Диафрагма - это круглое отверстие, которое может менять свой диаметр. Она позволяет дозировать количественное поступление света на матрицу фотокамеры. Диафрагма чаще всего установлена внутри объектива, между его линзами.

Ну вот, теперь вы имеете некоторое понятие о современной цифровой зеркальной фотокамере. Теперь давайте изучать это сложнейшее электронно-механическое устройство и принцип его работы более детально. Поговорим о каждом из упомянутых конструктивных элементах поподробнее.

Объектив

Объектив - наиболее важная составляющая любого фотоаппарата. Ему всегда уделяется особое внимание.

Что такое фотографический объектив? Это оптическая система линз, собранная в оправе из металла. Объектив проецирует изображение на плоскость. В цифровом фотоаппарате - на матрицу, в пленочном - на плёнку. Хорошие фотографические объективы должны давать на плёнке или матрице резкое изображение по всей площади кадра, его пропорции должны соответствовать реальным пропорциям объекта съемки. Современный объектив - изделие достаточно сложное технически. Производство объективов - высокотехнологичное и точное производство. На заводах, выпускающих объективы, каждый из них проверяется индивидуально и очень тщательно. В былые времена, на заре фотографии, в фотоаппаратах в качестве объектива использовалась всего одна собирательная линза. Но такой примитивный объектив имел множество недостатков. Например, изображение получалось резким только в центральной части кадра, по краям оно оставалось нерезким и размытым, прямые линии ближе к границам кадра становились изогнутыми. Путем комбинации, подбора линз в одну цельную оптическую систему ученые со временем научились избегать этих недостатков.

Ещё на стадии планирования покупки зеркального фотоаппарата необходимо задуматься об объективе. Дело в том, что одна и та же модель фотокамеры при продаже может комплектоваться различными объективами, а может продаваться и вообще без объектива. Всё зависит от выбора производителя и фирмы-продавца. Обычно покупка фотокамеры в комплекте с объективом обходится несколько дешевле, чем приобретение собственно камеры и объектива раздельно. Но иногда особо придирчивых покупателей предлагаемый комплект по каким либо характеристикам не устраивает.

Для начала рекомендуем выбирать объектив исходя из его универсальности. Проще говоря, это объектив, подходящий для всех видов съемки. От того, как широки будут возможности вашего первого объектива, зависит, как быстро вы поймете на практике, какой ещё объектив вам необходим для тех видов съемки, которым вы будете отдавать приоритет в своей работе. Если вы, например, увлечетесь фотоохотой - то вам будет нужен объектив с большим фокусным расстоянием, если вашей страстью станет съемка портретов - то потребуется объектив, который так и называется - портретный.

Но, даже если у вас и появятся различные объективы, в основном вы будете снимать объективом универсальным. Специализированные объективы - широкоугольники, длиннофокусники и пр. применяются в повседневной практике достаточно редко. Но, тем не менее, зачастую возникают ситуации, когда без специальных объективов не обойтись. И тогда их применение становится очень даже оправданным.

Все объективы в основном выпускаются со стандартной резьбой, что позволяет легко их заменять на разных моделях фотоаппаратов.

Подведём итог. К приобретению своего первого объектива нужно отнестись достаточно серьезно. В противном случае неудачная дорогостоящая покупка так и останется лежать в ящике вашего стола невостребованной. А ведь универсальный объектив как раз тем и хорош, что использовать его можно во всех случаях жизни. Например, в путешествиях, когда любой лишний вес может оказаться в тягость. А объективы - вещь довольно тяжелая.

Диафрагма

Если присмотреться, внутри объектива можно увидеть несколько лепестков, каждый из которых имеет форму дуги. Накладываясь один на другой, они образуют круглое отверстие, диаметр которого можно регулировать. Это устройство называется диафрагма. Сам этот термин имеет греческие корни, и буквально означает «перегородка». В английском языке для обозначения диафрагмы употребляется другой термин: «апертура».

Диафрагма - это устройство, которое регулирует количество света, попадаемого на матрицу или плёнку. Изменяя диаметр отверстия диафрагмы, мы меняем соотношение яркостей создаваемого объективом фотографического изображения. Влияет диафрагма и на яркость самого объекта.

Посредством специального довольно сложного механизма лепестки диафрагмы сводятся к центру и отверстие, которое они образуют, уменьшается. При изменении значения диафрагмы на одну ступень, диаметр уменьшается или увеличивается в 1,4 раза. А вот количество света, попадаемого на пленку или матрицу, увеличивается в другой пропорции - в 2 раза.

Зачем нам необходима диафрагма? Почему без неё не обойтись? Для какой цели этот сложный конструктивный узел включен в фотоаппарат? Главное - для регулирования светового потока на матрицу или плёнку. Например, снимая при ярком освещении целесообразно отверстие диафрагмы сделать поуже. А при недостатке света, естественно, пошире. Но далеко не только для этого нужна диафрагма. Между прочим, по большому счету без нее можно и обойтись. Почему? А вот почему.

Как уже было сказано выше, и диафрагма, и затвор являются своего рода перегородками на пути светового потока, идущего к матрице или плёнке. Диафрагму вместе с выдержкой называют также экспопарой. Например, при одной конкретной съемке диафрагма может быть широко открыта, а выдержка установлена более короткой, а при другой съемке - с точностью до наоборот: выдержка длинная, а отверстие диафрагмы маленькое. Вроде бы, кажется, что значение выдержки и диафрагмы взаимозаменяемы. И та, и другая влияют на количество света, попадаемого на матрицу или плёнку. Но это не совсем так. Точнее, совсем не так. Размер отверстия диафрагмы в первую очередь влияет на глубину резкости, или, как сейчас стали говорить специалисты, глубину резко изображаемого пространства (сокращенно - ГРИП). А это как раз и является весьма значимым функциональным фактором, позволяющим создавать различные творческие и технические эффекты, при помощи которых фотограф и достигает намеченного результата, поставленной цели съемки.

Не хочется вас загружать различными сложными формулами и определениями. Все равно на данном начальном этапе вы мало что запомните и поймёте. Вам сейчас важно понять и усвоить самое главное. В книжках, справочниках и формулах диафрагма обозначается буквой f. И чем большее число будет стоять около этой буквы, тем меньшим будет диаметр отверстия диафрагмы, которое оно обозначает. Например, как на своем языке говорят фотографы, дырка 2.8 шире, чем дырка 8 или 16. Сейчас в основном самое широкое отверстие диафрагмы - это 2,8 (на старинных объективах можно встретить диафрагму 1, 4). Таким образом, на большинстве современных объективов при значении 2,8 отверстие диафрагмы максимально. То есть, смело можно сказать, что диафрагмы в этом случае попросту нет. Между прочим, некоторые мастера считают, что чем меньше значение диафрагмы, то есть чем больше дырка в объективе, тем интереснее будет кадр, тем красивее будет выглядеть объект. Многие свадебные фотографы работают именно по этому принципу - как они говорят, «на полной дырке».

Теперь про глубину резкости. На старых объективах даже была нанесена специальная шкала глубины резкости. Принцип тут простой: чем отверстие диафрагмы меньше, тем глубина резкости больше. Измеряется глубина резкости в метрах. Например, при определенной фокусировке на какой то объект и при определенной диафрагме глубина резко изображаемого пространства будет от 1,5 до 5 метров. Несмотря на то, что основным способом управления глубиной резкости является диафрагма, на ГРИП так же влияют и другие параметры: размер матрицы аппарата, фокусное расстояние объектива, которым вы снимаете, расстояние до снимаемого объекта.

Для разных сюжетов и видов съемки глубина резкости нужна так же разная. Как применять глубину резкости на практике? Например, вы фотографируете пейзаж. Тогда смело закрывайте диафрагму, делайте ее отверстие меньше. И вы получите резкое изображение как ближних, так и дальних объектов снимаемого ландшафта. А если вы решили снять портрет, то фон лучше сделать нерезким, а собственно лицо модели - резким. Как этого добиться? Снимайте с маленькой глубиной резкости, то есть с большим отверстием диафрагмы. В этом случае нерезкость фона как бы оторвет портретируемого от окружающего пространства. С маленькой глубиной резкости хорошо снимать крупным планом цветы, или ещё какие-нибудь объекты небольшого размера. Резкость можно настроить на ближний край цветка. А дальний от фотографа и зрителя край вывести в нерезкость. Это будет очень красиво. За счет маленькой глубины резкости хорошо делать акценты. Зритель сразу понимает, на что автор фотографии хочет обратить его внимание.

Регулировка глубины резко изображаемого пространства - очень важное средство в арсенале фотографа.

В компактных цифровых аппаратах, или каких ещё называют, мыльницах, глубина резкости будет большой при любом положении диафрагмы. Так уж рассчитаны их объективы разработчиками. Это очень мешает реализации многих творческих идей фотографа, но в то же время дает хорошего качества повседневные бытовые снимки для фотолюбителей. Мыльницы ведь и рассчитаны на эту категорию пользователей.

Затвор

Переходим к описанию следующего элемента фотоаппарата - затвору. Для чего они необходим?

Затвор - этот дико сложный механизм, гораздо сложнее, чем механизм диафрагмы. Его можно назвать сердцем любого фотоаппарата. Затвор отмеряет время, на протяжении которого свет действует на матрицу или на фотоплёнку, и происходит собственно процесс экспонирования. Это время, на которое затвор открыт, называется выдержкой. Затвор находится внутри фотокамеры, постороннему взгляду его не видно. Но зато его в зеркальных (как цифровых, так и плёночных) камерах хорошо слышно. Именно он издает тот самый характерный щелчок, ставший символом всей фотографии.

Что же происходит с затвором в момент фотографирования?

Затвор представляет собой механическое устройство, включающее в себя одну или две непрозрачные шторки, которые могут быть расположены как горизонтально, так и вертикально. Именно эти шторки открываются и закрываются, дозируя световой поток. Выдержка измеряется во времени. Чаще всего, это доли секунды. То есть затвор, можно сказать, работает молниеносно. Трудно даже представить себе отрезок времени, составляющий 1/250 или 1/500 долю секунды, не говоря уж о 1/1000 и менее. Но механический затвор имеет предел скорости срабатывания. Тогда каким же образом работают выдержки 15000 и 1/7000 секунды, на которые способна современная фотоаппаратура? Для этих целей инженерами разработан так называемый цифровой затвор. Тут регулировка выдержки осуществляется непосредственно на матрице, электроникой. Происходит это в таком режиме: при нажатии кнопки спуска открываются шторки физического, механического затвора, причем на минимально возможное время, затем на матрицу аппарата от его «электронной начинки» поступает цифровой сигнал, который включает экспонирование матрицы, а спустя какое то время другой сигнал отключает это экспонирование, а затем закрываются шторки и физического затвора. Величина выдержки зависит от освещенности снимаемого объекта, об общей освещенности в помещении, в котором вы снимаете, от скорости движения объекта или объектов съемки. Выдержку всегда нужно соотносить с диафрагмой.

Если в современном зеркальном цифровом фотоаппарате установлено и работает сразу два затвора, может возникнуть вопрос: а зачем в таком случае нужен тут механический затвор? Ответим. Кроме своей основной функции - отмеривания времени - он так же выполняет функцию защиты матрицы от пыли и грязи. Пыль и грязь наносят ей серьезные повреждения. А ведь матрица - самый дорогой и нежный элемент современного фотоаппарата.

Механизм любого фотоаппарата, будь то плёночного или современного зеркального цифрового фотоаппарата, немыслим без затвора. Но из-за наличия в механическом затворе шторок, в цифровых зеркалках исключена возможность визирования по дисплею. Матрица закрыта этими шторками, и изображение на дисплей передаваться просто не имеет возможности. При нажатии кнопки спуска шторки открываются (за счет или пружин, или электромагнитов), и на матрице происходит формирование изображения. В цифровых аппаратах с несъемной оптикой чаще всего стоит электронный затвор. Проще говоря, матрица сама на время проведения экспонирования включается, и по окончании этого времени отключается. Во время экспонирования и происходит запись изображения. Все остальное время на дисплей выводится сигнал для визирования, или, говоря по-другому, наводки. Преимущества электронного затвора очевидно - он может работать на несравненно более высоких скоростях, чем механический. Но, тем не менее, комбинированный электронно-механический затвор намного лучше.

Несколько слов о вспышке

О фотовспышке поговорим только в общих чертах. Причем, упор сделаем на штатную, встроенную в сам фотоаппарат вспышку, которую иногда весело называют «лягушкой» (потому что она, как лягушка, выпрыгивает из фотоаппарата). Вспышка может работать в нескольких режимах, которые соотносятся с режимами работы самого фотоаппарата.

• Автоматический режим. Вспышка срабатывает (или не срабатывает) автоматически. В этом режиме автоматически же регулируется длительность излучаемого ей светового импульса и его мощность в зависимости от условий освещения, в которых производится съемка. Такой режим удобен тем, что при нём экономится заряд электрической батареи. Но, тем не менее, он не всегда может быть использован. Например, при съемке в контровом свете. Так уж устроен фотоаппарат.
• Принудительный режим фотовспышки. Вспышка будет срабатывать всегда, независимо от уровня освещенности. В этом режиме недоступно регулирование длительности и мощности светового импульса. Как говорят специалисты, вспышка тут полностью использует своё ведущее число. Такой режим работы со вспышкой применим практически во всех случаях съемки, однако и расход энергии батареи тут будет более высоким, чем в предыдущем режиме.
• Режим медленной синхронизации. При таком режиме скорость срабатывания затвора (проще говоря, выдержка), устанавливается на более продолжительное время, чем длительность светового импульса. Это делается для дополнительной проработки фона и заднего плана снимаемой сцены. Ведь встроенная в фотоаппарат вспышка достаточно слаба и зачастую ее световой поток не достаёт («не добивает») до фона.
• Режим съемки без вспышки. Тут вспышка вообще не срабатывает. Этот режим необходим в тех ситуациях, когда съемка со вспышкой запрещена или в ней нет никакой необходимости, так как условия освещенности вполне благоприятные. А при благоприятном естественном освещении изображение всегда получается намного лучше, естественно передаются цвета объектов, теневые и освещенные его участки.

В более совершенных фотоаппаратах предусмотрены и другие режимы работы вспышки, например . В этом режиме перед основной вспышкой, во время которой срабатывает затвор, производится ещё несколько коротких вспышек. Это сделано для того, чтобы у людей, которых вы фотографируете, рефлекторно сузились зрачки глаз. Ведь что такое «красные глаза»? Не что иное, как отражение яркого света вспышки, проникающего через широко открытые зрачки на глазное дно. А если зрачки будут узкими, то и отражение сильного света в глазном дне будет практически незаметным. Такой режим нужно применять лишь при съемке людей. В противном случае - это пустая трата не только энергии батарей, но и времени.

Не нужно забывать, что использование штатной, встроенной в аппарат (как иногда называют - бортовой) фотовспышки делает лица людей на снимке довольно плоскими. Происходит это из-за того, что вспышка находится в непосредственной близости к объективу и «бьёт» прямо в лоб снимаемому человеку, лишая его лицо теней. Стало быть, со встроенной вспышкой людей лучше снимать под небольшим углом - чтобы появились хоть какие-то тени на лице. Но и под большим углом снимать тоже не надо - тени будут слишком грубыми и неестественными.

© 2014 сайт

Для полного контроля над процессом получения цифрового изображения необходимо хотя бы в общих чертах представлять себе устройство и принцип работы цифрового фотоаппарата.

Единственное принципиальное отличие цифровой камеры от плёночной заключается в природе используемого в них светочувствительного материала. Если в плёночной камере это плёнка, то в цифровой – светочувствительная матрица. И как традиционный фотографический процесс неотделим от свойств плёнки, так и цифровой фотопроцесс во многом зависит от того, как матрица преобразует свет, сфокусированный на неё объективом, в цифровой код.

Принцип работы фотоматрицы

Светочувствительная матрица или фотосенсор представляет собой интегральную микросхему (проще говоря, кремниевую пластину), состоящую из мельчайших светочувствительных элементов – фотодиодов.

Существует два основных типа сенсоров: ПЗС (Прибор с Зарядовой Связью, он же CCD – Charge-Coupled Device) и КМОП (Комплементарный Металл-Оксид-Полупроводник, он же CMOS – Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Матрицы обоих типов преобразовывают энергию фотонов в электрический сигнал, который затем подлежит оцифровке, однако если в случае с ПЗС матрицей сигнал, сгенерированный фотодиодами, поступает в процессор камеры в аналоговой форме и лишь затем централизованно оцифровывается, то у КМОП матрицы каждый фотодиод снабжён индивидуальным аналого-цифровым преобразователем (АЦП), и данные поступают в процессор уже в дискретном виде. В целом, различия между КМОП и ПЗС матрицами хоть и принципиальны для инженера, но абсолютно несущественны для фотографа. Для производителей же фотооборудования имеет значение ещё и тот факт, что КМОП матрицы, будучи сложнее и дороже ПЗС матриц в разработке, оказываются при этом выгоднее последних при массовом производстве. Так что будущее, скорее всего, за технологией КМОП в силу чисто экономических причин.

Фотодиоды, из которых состоит любая матрица, обладают способностью преобразовывать энергию светового потока в электрический заряд. Чем больше фотонов улавливает фотодиод, тем больше электронов получается на выходе. Очевидно, что чем больше совокупная площадь всех фотодиодов, тем больше света они могут воспринять и тем выше светочувствительность матрицы.

К сожалению, фотодиоды не могут быть расположены вплотную друг к другу, поскольку тогда на матрице не осталось бы места для сопутствующей фотодиодам электроники (что особенно актуально для КМОП матриц). Восприимчивая к свету поверхность сенсора составляет в среднем 25-50 % от его общей площади. Для уменьшения потерь света каждый фотодиод накрыт микролинзой, превосходящей его по площади и фактически соприкасающейся с микролинзами соседних фотодиодов. Микролинзы собирают падающий на них свет и направляют его внутрь фотодиодов, повышая таким образом светочувствительность сенсора.

По завершении экспонирования электрический заряд, сгенерированный каждым фотодиодом, считывается, усиливается и с помощью аналого-цифрового преобразователя превращается в двоичный код заданной разрядности, который затем поступает в процессор фотоаппарата для последующей обработки . Каждому фотодиоду матрицы соответствует (хоть и не всегда) один пиксель будущего изображения.

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект , внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.

Каждый момент этой жизни бесценен вне зависимости от того грустный он или весёлый. Потому что это и есть жизнь. И нужно наслаждаться этими самыми моментами. Проблема лишь в том, что мы не настолько знаем свой мозг, чтобы уместить в нем все воспоминания. Но человек и вечный двигатель прогресса - лень, сделали такую чудо-штуку как фотоаппарат. А что же это такое. В моём понимании - это есть некое устройство, позволяющее выбирать и фиксировать на каком-либо носителе выбранное изображение, план местности, проекцию пространства - как угодно называйте.

Итак, носители есть разные, и в зависимости от его типа происходит первое деление в классификации фотоаппаратов.
Итак это плёночные и цифровые (возможно есть еще и другие)

В плёночных фотоаппаратах носителем инф-ции является плёнка. Плёнка - это кусок пластика(полиэстер, нитрат или ацетат целлюлозы) и нанесённая на него фотоэмульсия. Фотоэмульсия - это химический состав, который обладает светочувствитльностью. То есть в зависимости от степени освещения(то бишь от величины потока электро-магнитной волны) изменяет свои свойства, образуя скрытое изображение. Его потом преобразуют в явное. Фотоэмульсия состоит из галогенидов серебра в растворе защитного коллоида.

В цифровых фотоаппаратах изображение попадает на матрицу. Матрица - это интегральная микросхема с фотодиодами. Фотодиоды преобразуют свет в цифровой сигнал.

Одна из основных составляющих частей камеры - видоискатель. Видоискатель позволяет вам «прицеливаться» на объект съёмки. По типу видоискателя фотоаппараты условно делят на зеркальные, псевдозеркальные и «мыльницы „. У мыльниц в качестве видоискателя выступает маленький экран на задней стороне. Псевдозеркальные - те же мыльницы, но с расширенным количеством функций, внешним видом, напоминающим зеркалку и дыркой над экраном - глазком для прицеливания(кстати в глазке тоже экран). В отличии от зеркальных не имеют собственно зеркала и призмы, управление в основном электронное, размер матрицы небольшой, поэтому идет больше шумов. Но по сравнению с мыльницами имеют хорошую оптику, позволяют вручную настраивать параметры съемки.

Устройство зеркального фотоаппарата

Итак, основные элемненты цифровой зеркальной камеры(далее ЦЗК) приведены на следующем рисунке:

Ингридиенты:

1. Объектив. То что ловит и пропускает через систему линз изображение.
2. Собственно зеркало. Здесь оно показано в положении т.н. визирования, т.е. когда мы ловим объект.
3. Затвор. То что закрывает матрицу
4. Матрица. Светочувствительный материал
5. Зеркало(еще одно). Здесь оно в положении фотографирования
6. Линза видоискателя.
7. Пентапризма.
8. Окуляр видоискателя

Точечной линией показано, как идет изображение в положении визирования. Сначала свет проходит через систему линз объектива. Попадая в корпус камеры он отражается от зеркала(2), и идет через матовую линзу в пентапризму(7). Пентапризма(7) делает переворот изображения в его естественное(для нас) положение. Если бы не пентапрзма, то в окуляре видоискателя мы бы видели изображение вверх ногами.
Когда мы прицелились на объект и нажимаем кнопокочку съемки, то происходит следующее: Зеркало(2) убирается, затвор(3) поднимается(сворачивается, телепортируется - нужное подчеркнуть) на время выдержки и свет идет прямёхонько на матрицу, которая в течении времени выдержки облучается светом и формирует изображение.

Сегодня мы не представляем свою жизнь без фотографий. Они окружают нас сплошь и рядом. Сделать фото - элементарная задача для современного человека. Но когда-то об этом могли только мечтать. Давайте узнаем, какой была история фотоаппарата начиная от первых задумок инженеров и заканчивая современными технологиями.

Человека всегда привлекало прекрасное. Однажды он захотел описать его, придать ему форму. В поэзии прекрасное обрело форму слова, в музыке - звука, а в живописи - изображения. Единственное что не смог запечатлеть человек - мгновение. К примеру, поймать раскаты грозы, рассекающие небо, или разбивающуюся каплю. С появлением фотоаппарата это и много другое стало возможным. История развития фотоаппарата включает в себя множество попыток изобретений устройств, регистрирующих изображение. Она начинается давным-давно, когда изучая оптику математики заметили, что изображение можно перевернуть, пропустив его через небольшое отверстие, в темную комнату. Рассмотрим наиболее значимые события, повлиявшие на историю фотоаппарата.

Законы Кеплера

А вы знаете, когда началась история фотоаппарата? Первые технологии, которые позже стали применяться для создания фотографий, появились в 1604 году, когда Йоганн Кеплер - немецкий астроном - установил света в зеркале. Впоследствии на них была основана теория линз, по которым Галилео Галилей - итальянский физик - создал первый в мире телескоп для наблюдения небесных тел. Принцип преломления лучей был установлен и изучен. Осталось научиться регистрировать полученное изображение на бумаге.

Открытие Ньепса

Практически через два столетия, в 20-х годах 19 века, французский изобретатель Жозеф Нисефор Ньепс открыл способ регистрации изображения. Многие считают, что именно с этого момента началась история возникновения фотоаппарата. Суть способа состояла в обработке попадающего света асфальтовым лаком и сохранении его на стеклянной поверхности. Этот лак представлял нечто похожее на современный битум, а стекло называлось камерой-обскурой. С помощью этого метода, изображение приобретало форму и становилось видимым. Это был первый случай в истории, когда картина рисовалась не художником, а преломленными лучами света.

Новое качество снимка от Тальбота

Изучая камеру-обскуру Ньепса, английский физик Уильям Тальбот добился улучшения качества изображения с помощью негатива - изобретенного им отпечатка фотографии. Произошло это в 1835 году. Данное открытие позволило не только делать фото нового качества, но и копировать их. На своем первом фото Тальбот запечатлел окно своего дома. Изображение четко передает очертание окна и рамы. В своем докладе, написанном немного позже, Тальбот назвал фотографию миром прекрасного. Именно он заложил основу принципа, который использовался для печати фотографий еще долгие годы.

Изобретение Сэттона

В 1861 году английский фотограф Т. Сэттон разработал фотоаппарат, у которого был единый зеркальный объектив. Фотоаппарат состоял из штатива и крупного ящика, на верхней стороне которого была специальная крышка. Уникальность крышки заключалась в том, что она не пропускала свет, но через нее можно было смотреть. Объектив регистрировал фокус на стекле, которое с помощью зеркал формировало изображение. По большому счету, это был первый фотоаппарат. История дальнейшего развития фотографии развивалась более динамично.

«Кодак»

Популярный нынче бренд «Кодак» впервые заявил о себе в 1889 году, когда Джордж Истман запатентовал первую рулонную фотопленку, а затем и фотокамеру, сконструированную специально под эту пленку. В результате появилась крупная корпорация «Кодак». Интересно отметить, что название «Кодак» не несет какой-либо смысловой нагрузки. Истман просто хотел придумать слово, которое начиналось бы и заканчивалось на одну и ту же букву.

Пластины для фото

В 1904 году торговая марка Lumiere наладила выпуск пластин для цветных фотографий. Они стали прообразом современного снимка.

Фотоаппараты Leica

В 1923 году появился фотоаппарат, который работал с 35-миллиметровой пленкой. Появилась возможность просматривать негативы и выбирать для печати лучшие из них. Спустя два года в массовое производство запустились фотоаппараты Leica. В 1935 году появилась модель Leica 2, которая оснащалась видоискателем, мощной фокусировкой, и могла совмещать две картинки в одну. А версия Leica 3 также позволяла регулировать длительность выдержки. Долгое время модели Leica были неотъемлемым атрибутом в фотографическом искусстве.

Цветные пленки

В 1935 году компания Kodak начала выпускать цветную пленку «Кодакхром». После печати такую пленку нужно было отдавать на доработку, во время которой и накладывались цветные компоненты. Через семь лет проблема была решена. В результате пленка «Кодакколор» на ближайшие полвека стала одной из наиболее часто применяемых в профессиональной и любительской фотосъемке.

Фотокамера «Полароид»

В 1963 году история фотоаппарата получила новый вектор. Фотокамера «Полароид» перевернула представление о быстрой печати фото. Камера позволяла печатать фото сразу после того, как оно было сделано. Нужно было лишь нажать на кнопку и подождать пару минут. За это время фотоаппарат прорисовывал на чистом отпечатке контуры картинки, а затем полную гамму цветов. На ближайшие 30 лет, фотоаппараты «Полароид» обеспечили себе первенство на рынке. Спад популярности этих моделей начался лишь в годы, когда зарождалась эпоха цифрового фото.

В 70-х фотоаппараты начали снабжать экспонометром, автоматической фокусировкой, встроенной вспышкой и автоматическими режимами съемки. В 80-х некоторые модели уже оборудовались жидкокристаллическими дисплеями, на которые выводились настройки и режимы аппарата. История цифрового фотоаппарата начиналась примерно тогда же.

Эпоха цифрового фото

В 1974 году, благодаря электронному астрономическому телескопу, удалось сделать первое цифровое фото звездного неба. А в 1980-м компания Sony запустила выпуск цифровой фотокамеры Mavica. Видео, снятое на нее, записывалось на гибкий флоппи-диск. Его можно было бесконечно очищать для новой записи. В 1988 году вышла первая модель цифрового аппарата от компании Fujifilm. Аппарат получил название Fuji DS1P. Фотографии, сделанные на него, сохранялись в цифровом виде на электронный носитель.

В 1991 году фирма Kodak создала цифровую зеркальную камеру, которая имела 1,3 мегапикселя разрешения и ряд функций, позволяющий делать с нее профессиональные цифровые снимки. А фирма Canon в 1994 году снабдила свои фотоаппараты системой оптической стабилизации изображения. Вслед за Canon от пленочных моделей отказалась и фирма Kodak. Произошло это в 1995 году. Дальнейшая история фотоаппарата развивалась еще динамичнее, хотя принципиально важных разработок больше не было. А вот что было, так это уменьшение габаритов и стоимости при увеличении функциональности. Именно от удачного сочетания этих характеристик и зависит сегодня успешность компании на рынке.

2000-е

Корпорации Samsung и Sony, которые развиваются на базе цифровых технологий, поглотили львиную долю рынка цифровых фотоаппаратов. Любительские модели преодолели границу в 3 мегапикселя разрешения и стали соперничать с профессиональной техникой по Несмотря на стремительное развитие цифровых технологий - распознавание лица и улыбки в кадре, устранение эффекта «красных» глаз, многократное зумирование и прочие функции, - цена на фототехнику стремительно падает. Телефоны, снабженные камерой и цифровым зумом, начали противостоять фотоаппаратам. Пленочные аппараты уже мало кого интересуют, а аналоговые фотографии начали цениться как раритет.

Как устроен фотоаппарат?

Теперь мы с вами знаем, из каких этапов состояла история фотоаппарата. Кратко рассмотрев ее, познакомимся с устройством фотоаппарата поближе.

Пленочный фотоаппарат работает следующим образом: проходя через диафрагму объектива, свет вступает в реакцию с пленкой, покрытой химическими элементами, и сохраняется на ней. Корпус не пропускает свет, равно как и крышка пленкодержателя. В фильмовом канале, пленка перематывается после каждого снимка. Объектив состоит из нескольких линз, которые позволяют менять фокусировку. В профессиональном объективе, кроме линз, устанавливаются также зеркала. Яркость оптического изображения регулируется с помощью диафрагмы. С помощью затвора приоткрывается шторка, закрывающая пленку. От того, насколько долго затвор находится в открытом положении, зависит экспозиция фотографии. В случае если объект недостаточно освещен, применяется вспышка. Она состоит из газоразрядной лампы, при мгновенном разряжении которой можно получить свет, превышающий по яркости свет тысячи свечей.

Цифровой фотоаппарат на стадии прохождения света через объектив работает также как и пленочный. Но после того как изображение преломляется через оптическую систему, оно преобразуется в цифровую информацию на матрице. От разрешения матрицы зависит качество снимка. После нее перекодированная картинка сохраняется в цифровом виде на носителе информации. Корпус такого фотоаппарата аналогичен пленочному, но в нем отсутствует фильмовой канал и место под катушку с пленкой. В этой связи габариты цифрового фотоаппарата гораздо меньше. Привычным атрибутом для современных цифровых моделей является ЖК-дисплей. Он, с одной стороны, служит видоискателем, а с другой - позволяет осуществлять удобную навигацию по меню и видеть результат фокусировки.

Объектив цифрового аппарата также состоит из линз или зеркал. В любительских камерах он может быть небольшим, но функциональным. Главным элементом цифрового фотоаппарата является матрица-сенсор. Она представляет собой небольшую пластинку с проводниками, которая формирует качество картинки. За все функции цифровой камеры отвечает микропроцессор.

Заключение

Сегодня мы узнали, из каких этапов состояла увлекательная история фотоаппарата. Фотографии сегодня никого не удивляют, но были времена, когда они считались настоящим чудом инженерной мысли. Сейчас фото делается за считанные секунды, а раньше на это уходил дни.

История создания фотоаппарата с появлением цифровых камер получила новую веху развития. Если раньше фотограф вынужден был идти на всякие ухищрения чтобы получился красивый снимок, то теперь за это отвечает богатое на функции программное обеспечение фотоаппарата. Кроме того, любое цифровое фото можно дополнительно отредактировать на компьютере. Создатели первых фотоаппаратов о таком даже не мечтали.