Как устроен и как работает зеркальный фотоаппарат. Из чего состоит фотоаппарат?

Без таких аксессуаров, как вспышка, карта памяти, батареи, ЖК-экран и различные датчики, камера не может делать высококачественные фотографии. Тем не менее, стоит отметить, что эти элементы дизайна не влияют напрямую на механизм работы самой камеры.

Принцип работы и устройства фотоаппарата: подробная схема из чего состоит техника

В современном мире даже студенты могут легко управлять зеркальными фотоаппаратами, однако зачастую даже опытные профессиональные фотографы имеют лишь общее представление о внутреннем устройстве своих камер и принципах их работы. Тем не менее, знание функционала и настроек оборудования играет ключевую роль, так как это может значительно упростить процесс съемки и повысить качество итоговых изображений. Это особенно актуально для начинающих, кто только осваивает свою камеру, планирует её покупку или стремится запечатлеть свои первые снимки. В данной статье мы рассмотрим основные составляющие фотоаппаратов, их функции и внутренние механизмы.

Начнем с самой простой и распространенной версии фотоаппарата — цифровой камеры. Принцип её работы основан на оцифровке изображений, что достигается путем преобразования световых потоков в электрические сигналы. Все элементы этого устройства расположены таким образом, чтобы максимально эффективно собирать свет, который проходит от кнопки спуска до объектива.

Как же происходит этот световой процесс в механизме цифровой камеры? Несмотря на свои компактные размеры, устройство преобразует световые лучи в заряженные электрические импульсы, которые в свою очередь формируют изображение на экране камеры. Для глубокого понимания этих процессов необходимо изучить структуру устройства, так как каждый компонент играет важную роль в общем механизме. Главная задача всех структурных частей заключается в том, чтобы своевременно улавливать световые сигналы и корректно их обрабатывать.

Фотоаппарат: «начинка» и функции

Вы уже увидели принцип работы фотоаппарата, и из приведенного материала можно сделать вывод, что основным аспектом, необходимым для функциональности камеры, является свет. Фотоны, как базовые частицы света, покидают источник, отражаются от различных объектов и направляются в объектив камеры. Они проходят через особые линзы и затем достигают своего конечного назначения внутри устройства.

Основной элемент — это затвор, который контролирует количество света, проникающего внутрь камеры. Он обеспечивает попадание необходимого количества света в механизм. Поток фотонов регулируется с помощью изменения размера отверстия, через которое этот поток проходит.

Выдержка регулирует время воздействия светового потока на сенсор, т.е. определяет момент открытия затвора. Если параметры выдержки настроены правильно, это позволяет контролировать количество света, попадающего на датчик. У стандартных камер выдержка в основном измеряется в секундах или их долях.

Все эти параметры, каждый по-своему, одновременно влияют на световой поток и контролируют конкретную экспозицию. Проще говоря, диафрагма и выдержка — это два взаимосвязанных параметра, которые влияют на насыщенность изображений. Правильная эксплуатация этих настроек (соответствующая диафрагма и выдержка) обеспечит высокую яркость и насыщенность цветов вашей фотографии, позволяя отчетливо выделять детали и основные объекты в кадре.

Работа с диафрагмой — это важный аспект, ведь настройка этого параметра может оказывать влияние на художественную составляющую изображения. Основная задача диафрагмы — регулировать глубину резкости объектов в кадре. Глубина резкости позволяет создать четкий фокус на основном объекте, а также качественно отображать пейзажи, содержащие много элементов на разных расстояниях от объектива. Для успешной съемки на большие расстояния требуется максимальная глубина резкости (DOF).

Этот параметр позволяет «размыть» фон, что в свою очередь акцентирует внимание на одном или нескольких объектах.

Что касается установки выдержки, это ключевая характеристика при съемке динамичных объектов. Возможно, вы не раз встречали фотографии, на которых заметно каждый капля дождя или рябь в воде фонтана, в то время как другие снимки выглядят как единое размазанное пятно. Разобравшись в принципах работы диафрагмы, стоит понять, как она отражает возможности камеры.

Тем не менее, диафрагмы в цифровых камерах встречаются разных типов. Рассмотрим, к примеру, радужную оболочку глаза: это механизм, состоящий из отдельных лепестков, которые открываются и закрываются, тем самым регулируя входящее количество света. Полностью открытая диафрагма образует кольцо, а при частичном открывании формируется многоугольник.

Видоискатель

Когда диафрагма закрыта и объектив активен, свет отражается от зеркала и попадает в видоискатель. Этот элемент конструкции камеры дает возможность видеть изображение на экране до того, как вы сделаете снимок. Наиболее полезной функцией видоискателя считается возможность корректировать границы кадра и положение объектов в нем до начала съемки. Он также позволяет регулировать угол обзора, точный масштаб и добавлять различные фильтры в реальном времени.

Стоит отметить, что видоискатель не влияет на качество итоговой фотографии; он обеспечивает лишь предварительный просмотр «видимого» изображения устройства. Данный компонент камеры может быть представлен в нескольких вариантах:

1. ЖК-экран,
2. EVF (электронный видоискатель): работает на основе ЖК-экрана, который позволяет увидеть то же изображение, что фиксируется матрицей. Такое устройство имеет множество преимуществ, однако недостатком может стать ненадежность — слишком маленькое число света или его избыток могут затруднить точную оценку цветового качества. Современные модели обладают функциями, позволяющими настраивать яркость экрана. Но, как правило, хороший экран требует большей энергии, что может привести к быстрому разряду аккумулятора, поэтому лучше выбирать камеры с дополнительным оптическим видоискателем.
3. Зеркальный видоискатель: этот тип видоискателя, как подсказано в названии, использует систему зеркал для отображения изображения. Он эффективно избегает параллакса и позволяет точно фиксировать кадр, выполняя свою функцию с помощью специальной оптической системы.
4. Оптический видоискатель: он функционирует благодаря нескольким линзам, размещенным вверху камеры. Смотрим через него, фотографы могут определить перспективу и четкость объекта съемки. Однако, поскольку оптический видоискатель располагается немного выше уровня камеры, возникает вероятность небольших ошибок при кадрировании, что может негативно сказаться на итоговом изображении. Кроме того, этот видоискатель может страдать от недостатков в фокусировке.

В некоторых моделях могут комбинироваться разные типы видоискателей, что делает их даже более универсальными.

Каждый видоискатель, независимо от своего типа, имеет следующие основные параметры:

1. Охват: процент изображения, который виден на экране, где увеличение зоны охвата помогает четче видеть границы изображения.
2. Zoom: этот параметр равен 1, когда мы смотрим без увеличения. Для того чтобы увеличить изображение необходимо применить соответствующий коэффициент, что сделает фокус более четким.

Несмотря на то что датчик изображения может иметь высокое разрешение, это не гарантирует хорошее качество конечного изображения. Фотографии могут выглядеть не четкими и иметь недостаточную контрастность, а также быть искажены цифровым шумом. Качество изображения зависит не только от мегапикселей, но и от физического размера самой матрицы.

Устройство цифрового фотоаппарата: принцип действия

Молодые фотографы, особенно те, кто только вступает на путь профессиональной съемки, часто задаются вопросом, что происходит внутри камеры в момент нажатия на кнопку спуска затвора. Давайте разберем этот процесс шаг за шагом:

1. При выборе автоматического режима объектив сам фокусируется на объекте.
2. Включается механический или оптический стабилизатор изображения, который обеспечивает устойчивость снимка.
3. Камера автоматически настраивает такие параметры, как выдержка, диафрагма, ISO и баланс белого.
4. Затем поднимается зеркало (3)
5. Затвор (4) открывается.
6. Свет, который проходит через объектив, формирует изображение на сенсоре, после чего информация считывается процессором и сохраняется на карте памяти.
7. Затвор закрывается.
8. Зеркало складывается.

Диафрагма и ее функции

Диафрагма — это особый элемент конструкции объектива в виде кольца из лепестков, которые управляют количеством света, попадающего на матрицу. Чем меньше значение, тем больше открытие диафрагмы — и наоборот.

Диафрагма играет решающую роль в экспозиции. Чем шире открыта диафрагма, тем ярче получается изображение. Как камера реагирует на свет, одинаково важно в разных сценах. С помощью диафрагмы также можно достичь различных художественных эффектов, например, размыть фон, открыв её максимально.

Регулировка диафрагмы влияет на глубину резкости. С помощью этого параметра фотограф может настроить фокусировку фотографий, что существенно влияет на общее качество изображения. Чем уже кольцо диафрагмы, тем резче изображение. При широкой диафрагме основной объект съемки будет четким, а фон будет размытым.

Знание того, как правильно выставить диафрагму для различных объектов, важно для достижения наилучших результатов в фотографии. Например, можно установить диафрагму 4 для портретов, диафрагму 5.6 для снимков на полную величину, диафрагму 8 для групповых портретов, а диафрагмы 16 и 22 лучше использовать для съемок пейзажей. Эти значения являются приблизительными, и лучше всего выбирать их в зависимости от конкретной ситуации, исходя из ваших предпочтений.

Из чего состоит объектив фотоаппарата

На сегодняшний день существует множество видов и марок объективов, и объяснить состав каждого из них в рамках одной короткой статьи невозможно. Объектив цифрового зеркального фотоаппарата может состоят из разного количества оптических элементов или линз. Они могут быть как расположены близко друг к другу, так и разделены промежутками. В однообъективных моделях обычно применяется система, которая может включать от одной до трех линз, тогда как более качественные и дорогие объективы могут состоять из двенадцати и более линз.

Пентапризма представляет собой пятиугольный механизм в блоке камеры, поворачивающий изображение на 90 градусов, что значительно удлиняет путь световых лучей через зеркала.

Даже если изображение проецируется на матовое стекло, оно сохраняет прямую форму. В профессиональных камерах пентапризма может быть съемной. Иногда в конструкцию включают дополнительные элементы для расширения функционала.

Основные элементы объективов изготавливаются из высококачественного стекла, в дешевых же моделях допустимо использование пластика. Также возможно использование зеркал и различных линз для поворота изображения.

Видоискатель является неотъемлемой частью камеры.

Видоискатель — это устройство, которое позволяет увидеть, как будет выглядеть изображение перед фотографированием.

Существует несколько типичных вариантов видоискателя:

• Зеркало (система зеркал),
• Электронный (жидкокристаллический дисплей),
• Оптический (комбинация линз).

Использование встроенной вспышки позволяет осветить объекты на переднем плане, которые находятся вблизи от фотографа. Следует отметить, что встроенные устройства часто не очень мощные, поэтому полупрофессиональные и профессиональные камеры обычно имеют порт для подключения дополнительных вспышек.

Объектив

Объектив — это один из самых критически важных компонентов любой камеры, которому всегда уделяется особое внимание.

Что собой представляет объектив камеры? Это система оптических линз, собранных в прочной металлической оправе. Линза формирует изображение на одной плоскости—в цифровых камерах это матрица, а в пленочных — пленка. Качественные объективы должны обеспечивать создание резкого изображения, который будет имеющем правильные пропорции в отношении к реальным объектам. Объективы являются технически сложными изделиями, а их производство — процессом высокой точности. Производственные предприятия, занимающиеся созданием линз, тщательно тестируют каждую единицу продукции. Исторически, фотографы вначале использовали только один общий объектив, но он имел ряд недостатков, таких как резкость только в центре и размытие краев, а также искажения линий по периметру. С течением времени, путём объединения линз в сложные оптические системы, фотографы научились справляться с этими проблемами.

Как выбрать объектив

Если вы собираетесь приобрести зеркальную камеру, имейте в виду, что она может быть предложена как с различными объективами, так и без них. Это зависит от производителя и конкретной модели. Обычно, покупая камеру вместе с объективом, вы можете сэкономить некоторую сумму, чем если купите их по отдельности. Тем не менее, иногда клиенты, которые являются особопривередливыми, могут не остаться довольны таким комплектом из-за определенных функциональных ограничений.

При выборе объектива прежде всего ориентируйтесь на его универсальность. Лучше всего иметь объектива, который будет хорошо подходить для всех типов съемки. Объектив, который вы выберете, повлияет на то, насколько быстро вы сможете определить, какие другие увеличители вам впоследствии требуются для ваших предпочтительных типов съемки. Например, если вы увлечены пейзажной фотографией, вам подойдет широкоугольный объектив, а для портретной съемки подойдет портретный объектив.

Но даже когда у вас будут разные объективы, зачастую основной работой вы будете заниматься с универсальным объективом. Специальные объективы, такие как широкоугольные или с большим фокусным расстоянием, обычно используются не так часто. Тем не менее, бывают моменты, когда без специализированных линз никак не обойтись, и такая необходимость делает их использование целесообразным.

В большинстве случаев объективы имеют стандартную резьбу, что делает их замену легкой и простой на разных моделях камер.

Подводя итог, к покупке первого объектива следует подходить серьезно. Не стоит рисковать, чтобы не оказаться в ситуации, когда дорогостоящая покупка окажется без дела. Универсальный объектив — лучший выбор, так как он будет полезен в любых ситуациях, например в путешествиях, когда речка дополнительного веса может быть ощутима.

Диафрагма

При внимательном взгляде на линзу можно заметить наличие множества лепестков, форма которых напоминает дугу. Они накладываются друг на друга, формируя круглое отверстие, диаметр которого можно регулировать. Данное устройство называется диафрагмой. Само слово имеет греческие корни и переводится как «разделение». В английском языке используется другой термин — «aperture».

Диафрагма контролирует количество света, который попадает на матрицу или пленку. Изменение диаметра диафрагмы будет напрямую влиять на яркость итогового изображения, создаваемого объективом. Кроме того, яркость самого объекта съемки также меняется.

Ключевым механизмом здесь является то, что лепестки диафрагмы сходятся к центральной части формирования отверстия, которое становится меньше в размерах. Когда влияет на диафрагму, она может изменять свою величину на шаг, что соответствует уменьшению или увеличению в 1,4 раза. Это, в свою очередь, приводит к удвоению потока света, проникающего на пленку или матрицу.

Но зачем нам вообще нужна диафрагма и можно ли обойтись без нее? Каково главное назначение этого сложного компонента? Следует понимать, что в первую очередь она позволяет управлять светом, попадающим на матрицу или пленку. Например, при ярком освещении стоит уменьшить диафрагму, а при низком освещении — увеличить. При этом важно отметить, что диафрагма — не единственный компонент, влияющий на экспозицию. При этом следует помнить, что диафрагма и затвор — это заслонки, которые прерывают доступ света к матрице. Интеграция диафрагмы и затвора также является компонентом экспозиции. Фактически, в каждом кадре могут быть различные значения диафрагмы и выдержки, которые будут повлиять на итоговый результат. Значения диафрагмы и затвора могут быть взаимозаменяемыми, хотя это не совсем так. К примеру, формирование диафрагмы влияет на глубину резкости, или глубину резкости (DOF). Это важный рабочий показатель, позволяющий достигать различных творческих эффектов в съемке.

Я не хотел бы загружать вас сложными терминами на данном начальном этапе, однако соблюдение основного знания необходимо. В литературе, справочниках и формуле диафрагма обозначается буквой f. Чем больше цифра рядом с буквой, тем меньше диаметр отверстия, который означает эта буква. Например, диафрагма f/2.8 считается больше, чем f/8 или f/16. На сегодняшний день максимальная диафрагма составляет 2.8 (в старых моделях диафрагма могла доходить до 1.4), поэтому большинство современных объективов располагают максимальной диафрагмой 2.8. Это показательно, что открытие диафрагмы вовсе может отсутствовать. Также существует мнение, что чем меньше значение диафрагмы, тем большее отверстие в объективе, тем более интересным и выразительным будет снимок. Такой подход часто практикуется свадебными фотографами, которые предпочитают работать при «полной апертуре».

Камеры данного типа, как правило, имеют малый и средний размеры матриц 1/2.3″, 1/1.7″ и 1″. Это придает этим камерам компактность и доступность. Конечно, существуют и редкие компактные камеры с большими матрицами, даже и полнокадровыми сенсорами, но это весьма специализированные устройства и стоят значительно дороже.

Крепление оптики

Объективы крепятся к корпусу камеры с помощью байонета. Это специальный механизм, который обеспечивает высокую точность соединения между объективом и камерой. Байонет может быть представлен в виде специальной гайки с пазами, которые совместимы с соответствующими выступами на корпусе камеры. Существуют также модели, в которых штыковое соединение оформлено в виде толстой короткой резьбы.

Наиболее значимые характеристики штыкового соединения следующие:

• Диаметр, который несомненно влияет на значения диафрагмы объектива,
• Длина фланца, которая определяет диапазон фокусных расстояний.

Обратите внимание: расстояние между фланцами камеры и объектива должно совпадать. Это критически важно для возможности адаптировать объективы разных систем к камере через соответствующие адаптеры.

Диафрагма и ее функции

Диафрагма представляет собой механизм, который контролирует число света, который достигает матрицы цифровой камеры, и расположен он между линзами объектива.

Аксессуар включает в себя набор перекрывающихся лепестков (обычно от 2 до 20), которые могут быть разных форм. Различие по размеру в их смещении учтено в зависимости от положения основания, что в итоге определяет размер круглого (по сути, полной апертуры) или многоугольного (частичной апертуры) отверстия. Когда механизм открывается и закрывается, изменяется пропускаемое количество света. Качественные, высокоуровневые оптические механизмы часто оснащены многосекционными диафрагмами.

Размер диафрагмы определяет глубину резкости (ГРИП): чем меньше круг, тем больше ГРИП. Это соотношение позволяет фотографу добиться различных эффектов при съемке, таких как отделение объекта от фона.

В дополнение к вышеупомянутой диафрагме, её размеры влияют на такие параметры изображения как:

• Размытость (недостаток четкости), которая минимальна при максимально узкой диафрагме,
• Дифракция (огибание световых волн вокруг объектов), которая может негативно влиять на способность объектива воспроизводить изображения близких объектов — этот параметр называется разрешающей способностью объектива при уменьшении диаметра светопропускающей апертуры.
• Виньетирование (ослабление света от центра изображения к краям), наиболее выраженное при максимально открытой диафрагме.

Обычно диафрагма обозначается буквой «f». Значение рядом с ним указывает диаметр диафрагмы. Чем меньше это число, тем шире диафрагма. Диаметр 2.8 является наивысшим показателем для большинства объективов. Условия преломления и аберрации сбалансированы при значениях диафрагмы от f/8 до f/11, когда объектив обеспечивает максимальную четкость изображения.

Современные зеркальные объективы обычно используют пружинные диафрагмы, которые не фиксируются на конкретном значении до момента съемки. Чтобы оценить глубину резкости при установленной диафрагме, многие профессиональные цифровые зеркальные фотоаппараты оснащены функцией повтора. Эта функция позволяет диафрагме закрываться до рабочего значения, чтобы фотограф мог визуально оценить глубину резкости в предстоящем кадре.

Работа зеркал

Когда свет попадает через отверстие диафрагмы, он приземляется на зеркало. Свет делится на две части: одна из которых – фазовый датчик, отраженный вторичным зеркалом, должен определить точность фокусировки изображения. Система фокусировки посылает сигнал объективу, чтобы он мог перемещаться и соответственно устанавливать фокус на нужном объекте. Такую настройку называют фазовым автофокусом, что является одним из главных плюсов зеркальных камер по сравнению с беззеркальными цифровыми камерами. Чтобы убедиться в наличии зеркала внутри корпуса, вы можете просто снять объектив.

Вторая часть света попадает на фокусировочный экран, позволяя фотографу мгновенно оценить глубину резкости. Выпуклая линза, расположенная над наземным стеклом, увеличивает отображаемое изображение. После нажатия на кнопку затвора зеркало откидывается назад, чтобы свет отражался непосредственно на матрицу.

Существуют целые классы фотооборудования с неподвижными прозрачными зеркалами, которые позволяют использовать автофокус не только для фотографий, но и при записи видео в режиме Live View. Также возможен непрерывный просмотр.

Световой поток проходит через фокальную плоскость и попадает в пентапризму, последовательно состоящую из двух зеркал. В начале сначала изображение переворачивается, а затем зеркала пентапризмы обрабатывают его и создают окончательное отображение в видоискателе.

Особенности строения разных моделей

Теперь, когда мы разобрали, как функционирует современная камера, стоит заметить, что несмотря на многообразие моделей, все они задействуют общий принцип работы и состоят из одних и тех же комплектующих. Однако до появления цифрового оборудования фотографы работали с пленочными моделями.

Рассмотрим знаменитые пленочные фотоаппараты марки Zenit, которые были весьма популярны в советское время. Это 35-мм зеркальная камера, созданная на Красногорском заводе.

Однообъективные пленочные камеры активно использовались и пользовались спросом среди профессионалов фотографии в те годы.

Камера Zenit включает в себя основные компоненты:

• Объектив,
• Система зеркал,
• Затвор,
• Пленка,
• Маточное стекло,
• Окуляр,
• Пентазеркало.

Несмотря на свои небольшие размеры, советские камеры, производимые в то время, обладали значительным весом. Тогда как сегодня в основном применяются пластиковые конструкции, ранее основным материалом был металл. Выпуск фототехники Zenith продолжался до 1956 года.

В следующем видеоролике вы сможете узнать, как правильно настроить камеру.

Теперь поговорим о вспышке в целом. Сосредоточим внимание на встроенной вспышке, которую иногда называют «лягушкой» (по аналогии с тем, как она высовывается из камеры, словно лягушка). Вспышка может работать в разных режимах, адаптируясь к функциям самой камеры.

Матрица фотокамеры

Матрица является сердцем современной камеры. Качество снимков в значительной мере определяется характеристиками данного датчика. Он имеет две ключевые характеристики, важные для потребителей: разрешение и физические размеры.

Сначала обратим внимание на разрешение, которое представляет собой количество светочувствительных элементов или пикселей. Чем больше пикселей, тем более детализированными будут ваши фотографии. В настоящее время среднее разрешение сенсора составляет от 16 до 36 миллионов пикселей.

Однако даже наличие большего количества мегапикселей не всегда является залогом высококлассного изображения. Разрешение может быть высоким, но качество фотографий может оставаться низким из-за недостаточной резкости, контрастности и избыточного цифрового шума. Качество итоговых изображений также зависит от физических размеров самой матрицы.

Снимок, сделанный 8-мегапиксельной камерой.

Снимок, сделанный 8-мегапиксельной камерой.

Оба изображения были получены с одинаковым разрешением. Как видно, фотография, сделанная мобильным телефоном, заметно уступает по качеству: она выглядит менее контрастной и не передает всех мелких деталей, таких как прожилки на листе. Именно для таких деталей и требуется высокое качество матрицы.

Сенсоры различного типа имеют разные размеры. Наибольший размер среди них — полнокадровый сенсор, который соответствует формату 35 мм или 36×24 мм. Поскольку матрицы этого формата позволяют получать изображения очень высокого качества, они также более дорогие. По этой причине крупные сенсоры чаще встречаются только в высококлассных устройствах. Типичный формат APS-C часто применяется в любительских цифровых зеркальных камерах, в то время как более доступные модели обычно комплектуются менее крупными матрицами.

Преимущества больших матриц — как полнокадровых, так и APS-C — на лицо: они обеспечивают более высокую детализацию и качество изображения. Тем не менее при их использовании существуют свои нюансы. Согласно законам оптики, при работе с большими матрицами наблюдается небольшая глубина резкости. Это позволяет эффектно размывать задний план ваших фотографий. Однако, возникают проблемы, если вы хотите одновременно получить высокую резкость и на переднем плане, и на заднем.

Напротив, маленькие матрицы способны производить снимки с почти бесконечной глубиной резкости. Чем меньше матрица, тем легче сделать фото с малой глубиной резкости. Вот почему на смартфонах или компактных камерах размыть фон бывает так сложно: глубина резкости слишком маленькая, и все элементы в кадре становятся четкими. Рассмотрим два примера снимков, сделанных с использованием камер с разными матрицами:

Снято на компактную камеру с маленькой матрицей 2/3″. Практически все фигурки находятся в глубине резкости.

Снимок, полученный с помощью цифрового зеркального аппарата формата APS-C. Глубина резкости здесь заметно меньше; в ней оказался лишь передний объект.

Если вы увлечены съемкой портретов и хотите, чтобы фон на фотографиях выглядел размытым, вам вероятно стоит задуматься о покупке камеры с матрицей формата APS-C или даже 35 мм.

При использовании камер с большой матрицей размыть фон на ваших фотографиях будет проще.

Наконец, важный момент: размер матрицы прямым образом влияет на размер самой камеры и установленных на ней объективов. Если корпус можно создать более компактным, даже с полнокадровой матрицей, то объективы не могут быть уменьшены из-за законов оптики. Таким образом, если вы решите купить полнокадровую камеру с изменяемой оптикой, вам придется приготовиться к значительному увеличению размера и веса качественного объектива. Напротив, на камерах с меньшими матрицами можно использовать более легкие и компактные объективы. Сравните сами:

Полнокадровая Nikon D750 с универсальным объективом в руках фотографа.

Типы фотокамер. Их плюсы и минусы.

Теперь, имея представление о главных характеристиках цифровой камеры — сенсоре, давайте рассмотрим доступные типы камер на современном рынке.

Мобильная камера. Камера в телефоне

Встроенная камера присутствует практически во всех современных устройствах. В большинстве смартфонов есть не одна, а несколько камер (основная и фронтальная)—это уже стандартный атрибут. Наверняка каждый из читателей использовал камеру своего мобильного телефона для фотографий. В поисках максимальной компактности эти камеры снабжаются мелкими матрицами и простыми объективами. Зачастую фотографии, сделанные на мобильный телефон, не отличаются высоким качеством. Тем не менее, такое устройство не требует устройства сложных навыков, поскольку мобильный телефон всегда под рукой. Однако, если вы планируете заниматься фотографией на более серьезном уровне, лучше рассмотреть более профессиональное и качественное оборудование, которое предоставит лучшее качество изображений и возможности для ручных настроек.

Компактные фотокамеры

Этот класс камер известен широкой аудитории. Практически в каждом домe можно встретить хотя бы одну компактную камеру. Основные достоинства этих устройств включают мизерные размеры, невысокую стоимость, простоту в использовании, а также наличие большого зума в некоторых моделях.

Компактные камеры зачастую используют матрицы небольшого и среднего размера, например, 1/2,3″, 1/1,7″ или 1″. Это делает их компактными и доступными. Разумеется, могут существовать и редкие компактные камеры с более крупными матрицами, включая полнокадровые сенсоры, хотя такие устройства обычно являются специфическими и значительно дороже.

Данные камеры обычно не имеют сменных объективов. На таких устройствах установлен универсальный объектив, который позволяет делать как широкоугольные, так и крупные планы удаленных объектов. Из-за использования маленькой матрицы корпус объектива можно уменьшить.

Nikon Coolpix S30 — это компактная фотокамера, предлагающая хорошие результаты в удобном форм-факторе.

Большинство компактных камер ориентированы на автоматизированные режимы, что позволяет максимально упростить процесс фотографии. Такие камеры часто называют «point-and-shoot» (наведи и снимай). Действительно, чтобы запечатлеть мгновение, достаточно просто нажать кнопку, а все остальные настройки берет на себя автоматическая система. Однако, для тех, кто хочет трудиться с ручными настройками, такие устройства могут не подойти: нередко это невозможно, или же процесс поиска нужных регулировок в меню занимает время.

Отдельно в категории компактных камер можно упомянуть «гиперзумы» («суперзумы» или «ультразумы»). Это компактные устройства, которые оснащены объектива с очень высоким коэффициентом зума. Они способны выполнять как широкоугольные задания, так и делать крупные снимки удаленных объектов. Из-за значительных размеров таких объективов камера теряет свою компактность и становится сопоставимой по габаритам и цене с более продвинутыми классами фотокамер.

Nikon Coolpix P600 — это гиперзум-камера с оптическим зумом 60x, что является выдающимся показателем для других классов камер. Фокусное расстояние объектива составляет 24–1440 мм в 35-мм эквиваленте.

Но это еще не все. У нас все еще есть стекло, закрывающее сенсор, которое, на первый взгляд, может показаться поляризатором. Его поверхность довольно шершава по краям, однако практически идеально гладкая на большем полотне. Световой микроскоп не дает никаких результатов: стекло в его сравнении не принципиально.

Часть теоретическая. CCD и CMOS

На сегодняшний день технология CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) занимает более 90% мирового рынка, в то время как популярность CCD (Charge-Coupled Device) предсказывается общему снижению.

Существует множество причин для этого — вот лишь неполный список преимуществ технологии КМОП: во-первых, низкое энергопотребление в статическом режиме по сравнению с ПЗС; во-вторых, технология КМОП выдает цифровой сигнал, который не требует дополнительного преобразования (или преобразования на каждом конкретном субпикселе), в отличие от ПЗС, которая является по сути аналоговым устройством; и, в-третьих, это процессы производства, которые менее затратны, особенно для больших экранов.

Для того чтобы получить представление о работе КМОП-плат, рекомендуем вам посмотреть видеоролики от Canon, которые подробно объясняют эти процессы.

Однако все камеры, которые сейчас доступны (за исключением разве что сенсора мобильного телефона), используют платформу CCD, которая на тот момент занимала доминирующее положение на рынке, в то время как КМОП только начинала набирать свойства производительности и светочувствительности. Теперь несколько слов о том, как устроен CCD-датчик. Более детальная информация доступна на страницах Wiki.

Когда световая волна от фотографируемого объекта проходит через фильтр Байера, а затем через микролинзу, она попадает на светочувствительный полупроводниковый материал. При поглощении фотон создает пару электрон-дырка, которые «разделяются» в ячейке под действием электрического поля, сохраняя электрон в накопителе, где он ждет, пока его «прочитают».

Считывание массива ПЗС, по сути, происходит как «выгрузка из ячейки». Допустим, у нас есть матрица, состоящая из 5 x 5 пикселей. Сначала мы считываем значение тока или зарядов с первого пикселя. Далее специальный управляющий контроллер «сдвигает» все ячейки на одну, соответственно заряд второй ячейки перетекает в первую, где его считывают. Этот процесс продолжается до завершения всех ячеек. Затем другой контроллер сдвигает оставшуюся часть «картинки» одним рядом вниз и процесс повторяется до тех пор, пока не будут считаны токи во всех 25 ячейках. Этот процесс кажется сложным, но для 5 миллионов пикселей это занимает всего лишь несколько долей секунды.

Для более наглядного представления о работе CCD-сенсоров, прикладываю несколько видеороликов.

На этом фоне, мы переходим к завершению: искренне благодарим всех (Василию за телефон, Илье и DarkWood за камеры), кто был вовлечен в создание этой статьи. Поздравляем всех вас с поддержкой в этом нелегком деле!

И завершение этой статьи стоит поддержать дополнительно:

Покойся с миром, пока не найдется того, кому ты будешь нужен.

Бонус 1. Как выглядит зеленая пылевая буря в Москве?

Сначала я собирался опубликовать эту информацию в отдельном сообщении, но затем решил оставить её здесь. Совсем недавно Москву накрыло зеленовато-желтое облако, когда многие готовились к важным мероприятиям, но об этом почти не было объявлено… Какова на самом деле причина этой странной окраски?

В последние годы климат нашей планеты стал намного меньшим стабильным: либо нет снега на Новый год, либо снег лежит транзитом, весна может выглядеть как зима, и вдруг сменится лето. Цветы, деревья и растения, к сожалению, становятся менее адаптированными к таким изменениям, поэтому сжимает обязательные 1,5 месяца весны всего лишь в одну неделю…

Сегодня, когда я сел к своему столу, заметил, что он покрыт слоем пыли. Вытерев её, я понял, что следует внимательно изучить, что же это за пыль. Вот результаты!

И вот, две хорошие и две плохие новости.

Хорошая новость: окраска желто-зеленых облаков действительно была вызвана большим количеством пыльцы (по моим подсчетам, как минимум три вида!):

Состав московской грозы: пыльца… Внизу справа можно заметить пыльцу на поверхности его части.

Плохая новость заключается в том, что мы каждый день вдыхаем ее, и не только в периоды роста растений (это микронные и наночастицы, которые не поймает тот фильтр):

Состав московской грозы: не самая приятная пыль и грязь.