Устройство цифровой фотокамеры

 

И так как же устроена цифровая фотокамера и почему она не просто фотокамера, а еще и цифровая.

Да раньше в эпоху пленки фотоаппараты называли просто фотоаппаратами или фотокамерами, но с приходом цифровых технологий в фотографию появилась потребность разделять цифровые и пленочные камеры, чтобы не путать технологии.

В данной статье мы поговорим об устройстве именно цифровых камер.

Внешне цифровые камеры очень похожи на пленочные. Связано это с тем, что в пленочных камерах была хорошо отработана основная схема расположения органов управления и функционально важных элементов конструкции. Настолько удачно, что оказалась наиболее актуальной и для цифровых камер, хотя внутри различия существенные, но родство все равно прослеживается.

Если мы взглянем на камеру, то без труда заметим два основных элемента, из которых она состоит.

Это тушка, в которой, и на которой располагаются органы управления, и ряд деталей которые осуществляют процесс фотографирования. Собственно тушка это и есть фотокамера.

133328730.4CZxQpzV.Pentaxk5silverFA314377mmlimtedsilver

И объектив, он собирает по средствам системы линз попадающий в него свет и направляет его в тушку, где свет проходит дальнейшую обработку.

У объектива тоже есть свои органы управления, но в современных камерах объективом можно управлять непосредственно с камеры. Объективы бывают съемные, которые можно заменять в зависимости от поставленных задач, а бывают постоянные, намертво прикрепленные к камере. Как правило, производитель старается, чтобы постоянные объективы были наиболее универсальными, и могли выполнять как можно больший круг задач. А сменные объективы предназначены для выполнения более узкой специализации, то есть фотограф вынужден иметь несколько объективов, чтобы расширить функциональные возможности камеры.

Считается, что чем универсальнее инструмент, тем хуже он выполняет каждую отдельную задачу, и соответственно, инструмент, заточенный на выполнение более узкой задачи, выполняет ее с наибольшим качеством.

Крепятся сменные объективы к камере по средствам так называемого байонета, у каждого производителя свой байонет, и даже часто камеры одного производителя, но разных серий различаются байонетами. Когда байонеты на объективе и камере разные их можно соединить по средствам переходников.

Что же у нас в тушке,

Ну, золотого яйца там нет, зато есть много деталей, которые выполняют различные функции во время фотографирования.

 

Матрица

Начнем с фото матрицы, именно она запечатлевает снимок, то есть преобразует световой сигнал в электрический.

Характеристики-матрицы-зеркального-фотоаппарата

Установлена она у задней стенки тушки, позади объектива, и ее центр совпадает с его оптической осью, свет, проходя через объектив, падает на матрицу, которая его фиксирует.

Матрицы бывают двух типов, ПЗС и КМОП. Что это такое, ПЗС-сенсор (прибор с зарядовой связью, по-английски CCD — Charge-Coupled Device), а КМОП-сенсор (комплементарный металл-оксид-полупроводник, по-английски CMOS — Complementary-symmetry/Metal-Oxide Semiconductor)

Так вот, в ПЗС матрицах информация считывается последовательно от пиксела к пикселу. А в КМОП матрицах с каждого пиксела отдельно. Способ считывания применяемый на КМОП матрицах, более прогрессивный, камеры с такими матрицами потенциально более быстрые, больше возможностей для экспонирования, и ряд других преимуществ.

Матрицы ПЗС прошли более долгий путь и используются с 70 годов прошлого века автоматические станции Венера 9 и Венера 10 в 1975 году сделали первые снимки с поверхности Венеры с помощью оборудования, оснащенного матрицами изготовленными именно по данной технологии. Когда-то данные сенсоры были абсолютными лидерами и ставились почти на все фотокамеры. Но в силу конструктивных особенностей, последовательное считывание, вносивших ограничения для дальнейшего развития данной технологии, этот тип матриц стал утрачивать позиции. И с развитием новых технологий позволившим матрицам КМОП достичь уровня технологий ПЗС, а по некоторым позициям даже превзойти последние, ПЗС матрицы все реже используются в фототехнике.

По мнению многих экспертов матрицы КМОП выбиваются в лидеры и все больше производителей используют именно сенсоры, работающие по данной технологии.

Еще матрицы бывают полно кадровые и кропнутые (обрезанные). Полнокадровые соответственно больше, кропнутые меньше, чем больше физический размер матрицы, тем лучше качество фотографии. Но камеры с кропнутой камерой стоят в разы дешевле, а качество фотографии часто не на столько хуже, чтобы отказываться от использования фототехники с данным типом матриц. Многие профессиональные фотографы используют кропнутые фотоаппараты специально и сознательно потому что у кроп матриц есть свои достоинства которые можно и нужно использовать. О различиях достоинствах и недостатках кропнутых и полнокадровых матриц мы поговорим в другой раз.

 

Процессор фотоаппарата.

Все процессы, которые происходят в фотоаппарате, просчитываются процессором. Вся информация, которая поступает с различных сенсоров, обрабатывается по тем алгоритмам, которые задал тем или иным способом фотограф. И выводятся если нужно с помощью определённой сигнатуры на монитор или на видоискатель. Некоторые алгоритмы или назовем их режимы, заложены производителем, а фотограф только решает какой из них выбрать. Например, автоматический режим фотосъемки, а камера потом сама все решает за него. А иногда фотограф может выбрать режим, когда камера только рекомендует какие либо настройки, а он сам выбирает какие режимы фотосъемки ему выбрать для решения поставленных задач. И все это возможно только благодаря процессору, то есть современный фотоаппарат это, по сути, компьютер настроенный и сконструированный так чтобы с его помощью было можно и удобно производить фотосъемку. И в этом компьютере уже изначально заложены программы, которые производят многие прочесы сами без участия человека, например фот экспонирование происходит автоматически, фотограф может даже не подозревать, что у него в камере есть фотоэкспонометр.

В современных камерах иногда ставят несколько процессоров, в связи с тем, что задачи для камеры бывают достаточно сложными и чтобы улучшить быстродействие, особенно в профессиональных камерах, часто ставят двух ядерные процессоры.

 

Видоискатель.

Видоискатели в камерах бывают и не бывают. То есть некоторые камеры имеют видоискатель, а некоторые не имеют, а визуальный контроль над процессом фотосъемки производится по дисплею. Его еще называют ЖКИ, жидкокристаллический индикатор, или, ЖК дисплей. Как правило, ЖКИ без видоискателя бывает только в любительских камерах. Дисплей имеет ряд недостатков, которые усложняют выполнение ряда задач, которые приходится решать при профессиональной фотосъёмке. Но, тем не менее, многие фотографы, в том числе профессиональные очень часто применяют ЖКИ, особенно когда не требуется внимательное разглядывание объекта съемки, а достаточно оценить общую композиционную схему и сделать снимок.

А еще на дисплей выводится интерфейс меню, и контроль над настройками камеры тоже производится с помощью дисплея, так как все шкалы, гистограммы и показания обо всех установках тоже выводятся на дисплей.

Последнее время получили распространение сенсорные ЖКИ.

Но вернемся к видоискателям, они бывают трех типов оптические, электронные и зеркальные.

Оптический видоискатель; это набор линз, с помощью которых мы можем наблюдать за объектом съемки.  Данный тип видоискателя, как правило, расположен сбоку от объектива и оптическая ось у них не совпадает, соответственно картинка, которую фотограф видит, значительно разнится с картинкой, которая получится на фотографии. Сейчас данный тип видоискателя используют все реже, и на самой дешевой фототехнике.

Электронный видоискатель; в данном видоискателе изображение снимается непосредственно с матрицы, и передается на не большой монитор устроенный и настроенный так, что бы в него можно было смотреть как в оптический видоискатель, но оптическая ось в данном случае совпадает с осью объектива и мы видим картинку идентичную той, которая получится на фото.

Раньше данный тип видоискателей был не очень популярен, из-за дороговизны и большого расхода энергии, которую он потребляет, да и качество картинки, которое он мог воспроизвести, было не достаточным для удобной работы, а еще были проблемы с быстродействием, то есть картинка воспроизводилась со значительным опозданием.

Сейчас все перечисленные проблемы решены, и данный тип видоискателя выходит в лидеры. Он обладает рядом достоинств, которых лишены все остальные, в частности можно выводить показания настроек прямо в видоискатель. Фактически это второй монитор только маленький, но лишенный своих недостатков, таких как блики и потеря контрастности от прямых солнечных лучей, мешающие считывать информацию.

Зеркальный видоискатель; это разновидность оптического, но устроенный так, что оптическая ось видоискателя, совпадает с оптической осью объектива. Устроено это так, в фотоаппарате за объективом перед матрицей, расположено под углом зеркало, которое отражает свет, проходящий через объектив, вверх, дальше лучи попадают в призму, где несколько раз отражаются от граней призмы, и попадают непосредственно в видоискатель, устроенный как набор линз.

схема зеркального фотоаппаратаСхема устройства зеркального фотоаппарата; 1 объектив, 2 зеркало, 3 матрица, 4 призма, 5 видоискатель.

Данный вид видоискателя используется в зеркальных фотокамерах, что понятно из устройства и названия. У него есть ряд достоинств и ряд недостатков, в частности к недостаткам можно отнести, меньший чем у матрицы формат, то есть на фото поместиться несколько больше фотографируемой натуры, чем вы можете наблюдать в видоискателе, как правило, разница не велика. Но оптическая ось остается при этом единой в отличие от без зеркального оптического видоискателя, что в свою очередь можно отнести к достоинствам данной разновидности видоискателей. Еще один недостаток это зеркало, которое поднимается при каждом снимке, открывая, таким образом, доступ света проходящего через объектив к матрице, движение достаточно массивного зеркала иногда  «шевелит» фотоаппарат и изображение получается смазанным. Во многих зеркальных камерах предусмотрена возможность поднять зеркало непосредственно перед снимком, а не во время, что помогает избежать данного дефекта. Еще данный вид видоискателя, точнее, механизм поднятия зеркала снижает ресурс фотоаппарата, это подвижная деталь, которая при каждом снимке движется, взаимодействуя с другими деталями, а значит изнашивается. Затвор и механизм поднятия зеркала самые изнашиваемые детали в фотоаппарате, изготовитель иногда сообщает в техническом описании, о ресурсе, который заложен в механизм затвора, соответственно и ресурс механизма поднятия зеркала такой же, если данной информации нет в руководстве пользователя, то поищите на просторах интернета, чаще всего она доступна. Как правило, в фотоаппаратах профессионального уровня, ресурс значительно больше.

Некоторые производители пытаются бороться с данными недостатками. В частности компания SONY в своей линейке SLT камер использует полупрозрачное зеркало, которое установлено не подвижно, свет проходит сквозь него и попадает на матрицу, откуда изображение транслируется на электронный видоискатель. А зачем же зеркало, зеркало перенаправляет порядка 25% света на датчик фазового автофокуса, и собственно только для этого установлено. Конструкция, таким образом, упрощена, а значит, ее ресурс потенциально увеличился.

По мнению многих экспертов, будущее за электронными видоискателями, но все остальные нельзя сбрасывать со счетов.

 

Затвор

Затвор в цифровых камерах, по сути, очень похож на затвор пленочного фотоаппарата, но если в последнем он управлялся за частую механически, хотя электронное управление в некоторых моделях присутствует, то в цифре он имеет электронное управление всегда, то есть управляется процессором, а затвор это электронно-механический прибор.

i_626751.800x500Но в силу того что матрица это электрический сенсор то иногда можно обойтись без затвора просто включая матрицу на определенное требуемое для экспонирования время а потом отключая. В данном случае механический затвор не требуется.

 

Органы управления

 Органы у правления фотоаппаратом очень многочисленны и разнообразны, могут выглядеть как кнопки, рычажки, селекторные диски, или колеса прокрутки. Рекомендую взять руководство по эксплуатации вашей камеры и разобраться, очень подробно со всеми кнопками рычажками меню и тому подобными инструментами управления, что и за что отвечает, и что чем управляет.

c5ec28cf1b91В данной статье мы коснемся только некоторых из них.

Ни какая пользовательская фотокамера не может обойтись без такого органа управления как  кнопка спуска, при нажатии на которую происходит процесс фотографирования, то есть вылетает птичка.

Чаще всего кнопка располагается с правой стороны камеры на верхнем ее срезе, или сверху спереди, такое расположение продиктовано эргономикой камер. Данная кнопка зачастую имеет несколько режимом, например при не полном нажатии, камера может произвести наведение на резкость, или произвести экспозамер и корректировку экспозиции, или включается следящий режим фокусировки, или все данные режимы сразу. Если, не отпуская кнопку, нажать дальше, то тогда произойдет спуск затвора, получится снимок, с теми установкам, которые были на момент не полного нажатия на кнопку спуска.

Органы управления

Еще очень важный орган управления, так называемый селектор режимов фотокамеры или диск режимов фотоаппарата. Находится чаще всего на верхнем срезе камеры, отвечает за выбор режимов фотосъемки, от автоматического, когда камера за фотографа решает в каких режимах снимать, до ручного, где фотограф сам решает какие установки актуальны на данный момент. Есть еще целый ряд режимов, как ручных, так и автоматических о которых мы поговорим в отдельной статье.

Еще один орган управления это Меню оно высвечивается на дисплее, включается, какой ни будь из кнопок, имеет у разных камер разные интерфейсы, именно в меню производятся основные настройки камеры, и кстати именно в нем можно настроить или пере настроить отдельные кнопки если вам не нравится их настройки по умолчанию. Например, кнопку, отвечающую за настройки ISO можно настроить, чтобы она отвечала за настройку, режимов просмотра отснятых снимков, а для установки параметров ISO, настроить какую либо другую кнопку.

Об органах управления мы еще будим говорить в других статьях более подробно, но еще раз подчеркиваю, изучайте руководство по эксплуатации. Во многих камерах есть подсказки, которые высвечиваются на дисплее, когда вы производите те или иные действия, обращайте внимание на информациею которую они вам дают, особенно если вы только начинаете пользоваться фотокамерой, со временем вы доведете свои действия до автоматизма и инструкции с подсказками вам не понадобиться.

 

Встроенная вспышка

 Во многих камерах имеется встроенная вспышка, если оказалось так, что в месте, где вы снимаете, не достаточно освещения, то данное приспособление вас может выручить. Но в силу того что встроенные вспышки как правило по причине конструктивных особенностей ограничены в возможностях, продвинутые фотографы не полагаются на них а стараются пользоваться накамерными вспышками.

Встроеная вспышка

Несмотря на свои недостатки, встроенные вспышки, могут в умелых руках оказаться весьма полезными, тем более что многие производители изготовляют множество различных насадок и приспособлений для данного типа вспышек, расширяющих ихние возможности.

Основной недостаток встроенных вспышек это ихняя маломощность, и тут уже ни какие приспособления не помогут.

Где то рядом с встроенной вспышкой располагается так называемый горячий башмак, через него происходит подключение накамерной и внешней вспышек.

 

Накопители (карты памяти)

 Раньше для сохранения информации в фотоаппаратах использовались разные носители от аналоговых, на самых первых камерах, до цифровых разных технологий и форматов, например CD диски.

Сейчас все свелось к картам памяти, изготавливаемых и разработанных разными производителями и имеющими разные форматы или технологические особенности. Часто камеры могут работать только с картами одного стандарта, разработанного фирмой производителем фотоаппарата, или сторонним разработчиком носителей информации. А иногда одна и та же камера может работать с несколькими форматами карт памяти.

Все носители информации, которые используются в цифровых камерах можно сравнить с пленкой, в которую использовали как носитель информации до эпохи цифровой фотографии. Хотя сравнение весьма условное потому как цифровые носителей информации более универсальны и гибки, они несут в себе не только информацию о самом снимке, но и о том в каких режимах он был снят, на какую камеру, где и когда. Более того когда снимок сделан в RAW формат фотографы часто говорят именно не обработать снимок а проявить.

Информация с карт памяти для дальнейшей обработки переносится на компьютер, иногда непосредственно с фотоаппарата, иногда для этого используют такое приспособление ка к картридер (устройство для чтения карт памяти).

Во многих камерах, есть постоянно встроенный накопитель, используемый для буферизации информации, как правило, он имеет не большой объем памяти, на нем тоже можно вместить, не большое количество снимков.

 

Разъемы интерфейсы

Для связи с компьютером и другими устройствами в камерах предусмотрены различные разъемы, через которые по средствам кабеля происходит передача информации.

В настоящее время самым распространенным является USB разъем, как правило, через него идет связь с компьютером. Для связи с монитором или для вывода информации на экран телевизора используется HDMI кабель и разъем. И ряд других имеющих разное назначение, например подключение пульта управления.

Последнее время в камерах разных производителей все больше используются беспроводные интерфейсы, и, по мнению многих за ними будущее, обещают, что информацию можно будет пересылать тут же в любую точку мира, где есть интернет, и не хранить в камере.

 

Элементы питания

В современных камерах используются различные источники питания, в не дорогих могут применять стандартные источники питания, например батарейки типа АА, или ААА.

Но в более продвинутых моделях производитель предпочитает ставить аккумуляторы своего производства и разработки.

Еще некоторые производители выпускают такое приспособление как батарейный блок, он крепится к камере, в нем можно разместить дополнительно несколько аккумуляторов и срок автономной работы аппарата, таким образом, увеличивается. Батарейный блок может выпускаться и разрабатываться сторонним производителем, даже для камер, в которых данный девайс изготовителем фотоаппарата не предполагался. Данное приспособление, как правило, используется в профессиональных или полупрофессиональных камерах.

Устройства и функционала отдельных частей фотоаппарата мы еще не раз коснемся, в других статьях. А пока изучайте инструкцию к применению, иногда инструкции которые поставляются вместе с фотоаппаратом не достаточно подробны, и имеет смысл поискать инструкции в интернете. Я несколько раз находил инструкции к камерам которыми пользовался более подробные, чем те корыте  были в коробке с фотоаппаратом, и всегда это были инструкции от производителя камеры, только электронная их версия.

Ищите, находите и учитесь.

Share Button

Устройство цифровой фотокамеры: 4 комментария

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.