Что значит цифровая фотография

Цифровая фотография

Цифрова́я фотогра́фия — технология фотографии, использующая вместо светочувствительных материалов, основанных на галогениде серебра, преобразование света светочувствительной матрицей и получение цифрового файла, используемого для дальнейшей обработки и печати.

Поскольку обработка полученных файлов изображения производится на компьютере (или на другой цифровой технике), цифровая фотография часто относится к области информационных технологий.

Помимо собственно цифрового оборудования, в сферу цифровой фотографии оказываются традиционно включены:

Достижения в области технологий и производства фотосенсоров, оптических систем позволяют создавать цифровые фотокамеры, которые вытесняют плёночную фототехнику из большинства сфер применения, хотя приверженцы плёнки среди профессиональных фотографов остаются. Кроме того, создание встроенных в сотовые телефоны, карманные компьютеры цифровых миниатюрных фотоаппаратов создало новые сферы применения фотографии.

Содержание

Фотосенсор

Цифровая фотография начинается с момента создания и внедрения Фотосе́нсора или Фотода́тчика — светочувствительного устройства, состоящего из матрицы и аналого-цифрового преобразователя.

Размер фотосенсоров и угол изображения

Размеры матриц большинства цифровых фотоаппаратов по размеру меньше стандартного кадра 35-мм плёнки. В связи с этим возникает понятие эквивалентного фокусного расстояния и кроп-фактора.

Формат кадра

В большинстве цифровых фотоаппаратов соотношение сторон кадра равно 1,33 (4:3), равное соотношению сторон большинства старых компьютерных мониторов и телевизоров. В плёночной фотографии используется отношение сторон 1,5 (3:2). В основном все цифровые зеркальные фотоаппараты с размерами фотосенсоров до 24х36 мм выпускаются с рабочими отрезками фотообъективов зеркальных плёночных фотоаппаратов этого класса, что позволяет использовать старую оптику, рассчитанную на это поле. Это вызвано прежде всего наличием прыгающего зеркала видоискателя, ограничивающего уменьшение рабочего отрезка объектива и автоматически сохраняет возможность применения (преемственность) ранее выпущенных объективов. Применение старой оптики в «цифрозеркалках» с матрицами, размерами меньших 24х36 мм, порой обеспечивают лучшую разрешающую способность объектива по площади кадра в силу неиспользования периферийной части изображения.

Устройство цифрового фотоаппарата

Виды цифровых фотоаппаратов

Цифровые фотоаппараты со встроенной оптикой

Зеркальные фотокамеры

Цифровые зеркальные камеры (англ. DSLR ) являются аналогом плёночных зеркальных камер и имеют сопоставимые размеры (меньшие за счёт отсутствия фильмового канала).

Своё название зеркальная камера получила благодаря зеркальному видоискателю (англ. TTL, Through The Lens ), с помощью которого фотограф имеет возможность визировать сцену через объектив фотоаппарата.

Среднеформатные и прочие профессиональные цифровые камеры

Выпускаются также цифровые камеры бо́льших форматов, предназначенные для профессионального использования. Среди них есть как специализированные, например панорамные камеры, так и камеры больших стандартных форматов, например среднеформатные.

Для стандартных форматов, вместо полностью цифровых камер также с успехом применяются цифровые «задники».

Цифровые задники

Цифровые «задники» (en:Digital camera back (англ.) ) применяются для переоборудования плёночных фотоаппаратов (обычно дорогих профессиональных зеркальных камер с наработанным набором сменных объективов). Они представляют собой устройства, содержащие светочувствительную матрицу или подвижный линейный сканер, процессор, память и интерфейс с компьютером. Цифровой задник устанавливают на фотоаппарат вместо кассеты с плёнкой. В некоторых случаях размер матрицы делают меньше размера кадра (например, 12×12 мм вместо 24×36 мм у «задника» Филипс (1990 г.)

Параметры цифрового фотоаппарата

Качество изображения, даваемого цифровым фотоаппаратом, складывается из многих составляющих, которых намного больше, чем в плёночной фотографии. В их числе:

Количество и размер пикселей матрицы

В цифровых фотокамерах число физических пикселей является основным маркетинговым параметром и бывает от 0.1 (у вебкамер и встроенных камер) — до

21 Мпикс. (У некоторых задников — до 420 Мпикс). В цифровых видеокамерах — до 6 Мпикс. Размеры пиксела в больших фотосенсорах составляют

6-9 мкм, в малых — меньше

Видоискатели

Форматы файлов

К изображениям дописывается дополнительная информация о параметрах съёмки в формате метаданных (например EXIF).

Битовая глубина цвета

Носители данных

Большинство современных цифровых фотоаппаратов производят запись снятых кадров на Flash-карты следующих форматов:

Также возможно подключение большинства камер напрямую к компьютеру, используя стандартные интерфейсы — USB и IEEE 1394 (FireWire). Ранее использовалось подключение через последовательный COM-порт.

Достоинства и недостатки цифровой фотографии

Основные преимущества цифровой фотографии

Основные недостатки цифровой фотографии

Литература

Примечания

См. также

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Цифровая фотография» в других словарях:

Фотография — Фотоаппарат «Москва 2» Фотография (фр. photographie от др. греч … Википедия

Фотография цифровая — Цифровой зеркальный фотоаппарат Canon EOS 350D Цифровой фотоаппарат Canon PowerShot A95 Цифровая фотография фотография, результатом которой является изображение в виде массива цифровых данных файла, а в качестве светочувствительного материала… … Википедия

фотография — сущ., ж., употр. часто Морфология: (нет) чего? фотографии, чему? фотографии, (вижу) что? фотографию, чем? фотографией, о чём? о фотографии; мн. что? фотографии, (нет) чего? фотографий, чему? фотографиям, (вижу) что? фотографии, чем? фотографиями … Толковый словарь Дмитриева

Цифровая фотокамера — Canon PowerShot A60 Основная статья: Фотоаппарат Цифровой фотоаппарат устройство, являющееся разновидностью фотоаппарата, в котором светочувствительным материалом является матрица или несколько матриц, состоящая из отдельных пикселей, сигнал с… … Википедия

ФОТОГРАФИЯ — область науки, техники и искусства, использующая и изучающая аналоговые методы получения на светочувствительных материалах видимых изображений объектов (фотографий) или способы регистрации явлений, излучений и др. физ. и хим. процессов. Различают … Большая политехническая энциклопедия

Фотография высокого динамического диапазона — Фотографическая широта характеристика светочувствительного материала (фотоплёнки, передающей телевизионной трубки, матрицы) в фотографии, телевидении и кино. Определяет способность светочувствительного материала правильно передавать яркость… … Википедия

Бессеребряная фотография — Фотоаппарат «Москва 2» Фотография (фр. photographie от др. греч. φως / φοτος свет и γραφω пишу) техника рисования светом, светопись: получение и сохранение статичного изображения на светочувствительном материале (фотоплёнке ил … Википедия

Электронная фотография — Цифровой зеркальный фотоаппарат Canon EOS 350D Цифровой фотоаппарат Canon PowerShot A95 Цифровая фотография фотография, результатом которой является изображение в виде массива цифровых данных файла, а в качестве светочувствительного материала… … Википедия

Цветная фотография — совокупность способов получения фотографических изображений, воспроизводящих с некоторой точностью как яркостные, так и цветовые различия фотографируемых объектов. Технически является частным случаем спектрозональной съёмки Цветная фотография… … Википедия

Портал:Фотография — Начинающим · Сообщество · Порталы · Награды · Проекты · Запросы · Оценивание География · История · Общество · Персоналии · Религия · Спорт · Техника · Наука · Искусство · Философия … Википедия

Источник

Эволюция цифровой фотографии

Мы в ЛАНИТ любим фотографию. Не какое-то конкретное фото, а сам вид искусства. Так, Inventive Retail Group (часть нашей группы) проводит фотовыставки в рамках проекта re:Store digital art (здесь статья об одной из экспозиций, а здесь информация о действующей выставке), а также мы организуем успевшие стать традиционными фотоконкурсы среди сотрудников.

В этом посте мы расскажем о том, как развитие информационных технологий стало стимулом к дальнейшему развитию фотографии. Конечно, говорить будем только о цифровой фотографии, иначе велик риск докопаться в бездне времен до дагерротипов и камеры-обскуры.

Поэтому за точку отсчета предлагаем взять 1970 г., когда на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС) был создан прототип первого видеофотоаппарата.

ПЗС против КМОП

Итак, в 1969 г. два находчивых гражданина США Джордж Смит и Уиллард Бойл изобретают сам прибор с зарядовой связью, и уже год спустя в 1970 г. они смогли фиксировать изображения при помощи ПЗС-линеек. Логичным продолжением этого стало создание ПЗС-матриц.

Примерно в то же время создаются CMOS-матрицы (они же КМОП, комплементарная структура металл-оксид-полупроводник, но даже для русского уха, судя по по всему, CMOS оказался милее). Тогда, в конце 1960-х, CMOS уже показывали приемлемый уровень светочувствительности, но у ПЗС этот уровень был куда выше. Как, впрочем, и качество выдаваемого изображения.

На этом этапе в дело вступил самый главный двигатель развития технологий — деньги. Правильный бюджет в правильных руках иногда творит чудеса. Руки принадлежали Кадзуо Ивама, опытному инженеру и главе Sony, а бюджет, как можно догадаться, — Sony. Корпорация тогда делала видеокамеры и заметила хорошую возможность. Она начала вкладываться в ПЗС весьма резво, чтобы вытянуть технологию на новый уровень и поставить в свои видеокамеры такие матрицы, что закачаешься.

Работали японцы активно. Уже через 5 лет, в 1975 г., внедрение ПЗС-матриц в производство стало очень активным. А через 14 лет, в 1989 г., ПЗС-матрицы являлись нутром почти всех видеокамер в мире (97%).

Кадзуо так активно развивал технологию, что после смерти на его надгробной плите установили микросхему ПЗС в память о достижениях.

Норио Ога, президент Sony с 1982 по 1995, установил ПЗС-чип на надгробной плите Кадзуо, чтобы в очередной раз подчеркнуть вклад, который тот внёс в развитие технологии и самой корпорации. Источник — официальный сайт Sony

В этом же 1975 году ребята из Kodak сделали первый в мире бесплёночный фотоаппарат с ПЗС-матрицей на 0,01 Мпикс. (по текущим меркам, так как сам термин «мегапиксель» тогда еще не существовал).

Стиву и его коллегам пришлось решать сразу несколько проблем, как и подобает истинным первопроходцам. И все они связаны с хранением подобных изображений. Решено было использовать новый (по тем временам) процесс, называемый цифровизацией (это когда электронные импульсы преобразуются в числа. Когда с этим разобрались, всплыла вторая задача — как теперь все это нормально сохранять в оперативной памяти, чтобы потом нормально переносить информацию на магнитную ленту. В итоге свет увидела первая цифровая камера, в состав которой входил портативный кассетный магнитофон, аналого-цифровой преобразователь, 16 батареек (никель-кадмиевых) и десятки цепей на 6 платах.

Качество снимков для того времени, учитывая как возможности самой фотокамеры, так и экранов, с которых просматривали снимки, можно оценить как вполне себе неплохое.

В 1981 году в Sony создают видеофотоаппарат Mavica (это штуковина, которая писала статичные изображения на видеокассеты, тогда это было нормальным).

CMOS не отставала, и уже в начале 1990-х был первый скачок технологий, который хорошо помог этому виду матриц: субмикронную фотолитографию прокачали до уровня, который позволил использовать в CMOS-сенсорах более тонкие соединения. Благодаря этому ощутимо подросла светочувствительность (больший процент облучаемой поверхности матрицы).

А потом в дело вступил еще один гигант с таким же гигантским бюджетом, тягой к знаниям и усовершенствованию технологий — NASA.

Именно здесь в 1993 г. создали активно-пиксельный датчик (APS), что и позволило матрицам CMOS стать такими, какими мы их знаем.

Лаборатория реактивного движения прекрасно оправдала свое название даже в этом — после создания APS-матрицы CMOS стали полноценной альтернативой CCD (ПЗС). Свои плюсы и минусы есть у каждой из технологий, но главными преимуществами CMOS считаются более низкое энергопотребление и не такая сильная боязнь точечного света. А тут еще спецы Sony, поняв, что CMOS — тоже штука неплохая, которую можно развивать не хуже, чем ранее CCD, прокачали технологию с помощью Backlight illumination.

Интересующимся — статья CMOS vs CCD (на английском).

Все это делало технологию доступнее для производства, а значит, и сказывалось на цене в сторону, удобную для покупателя. Фотоаппаратов и видеокамер с такими матрицами становилось все больше и больше, а сами они доступнее, что помогало обзавестись неплохим инструментом даже начинающему фотографу. А как только цифровики стали доступнее, они очень резво вытеснили пленочники с рынка.

Мегапиксели и карты памяти

Сам термин «мегапиксель» придумали в Kodak, когда в 1986 г. сделали промышленную монохромную ПЗС-матрицу на 1,4 Мпикс. Это сейчас нормально, что у человека в смартфоне 20 Мпикс. А то и больше.

Например, Huawei mate 20 Pro. Три основных камеры — 40+20+8 MP (прекрасный чехол с Арнольдом можно приобрести тут).

Лет 20 назад все было немного иначе.

1991 г. — Kodak вместе с Nikon делают Kodak DCS100, первую цифровую зеркалку.

Kodak DCS100 с надписью Nikon. Почему так — см. далее

Штука под фотоаппаратом — это то, что раньше использовали вместо SD-карт. Это Digital Storage Unit, на котором зеркалка хранила все сделанные фотографии. Ну ОК, не все, а сколько помещалось на 200 мегабайт 3,5-дюймового харда. Порядка 156 фото без сжатия или 600 со сжатием. Витой шнурок как у проводных телефонов давал возможность поставить storage kit на стол или полку в процессе съемки, или вообще аккуратно положить его в рюкзак за спиной. Экранчик позволял посмотреть, получилось фото или не особо, а еще можно было поставить внешнюю клавиатуру и дописывать к фото полезные описания или хэштег #nofiltres.

Вопрос с корпусами решался довольно просто. Тогда не было промышленных заказов на цифровые фотоаппараты, соответственно, корпуса массово не выпускались, а печать их в качестве прототипов на 3D-принтерах затруднялась из-за отсутствия 3D-принтеров. Поэтому ребята просто брали корпуса от имеющихся пленочных фотокамер, и на их базе творили будущее. В этом случае тушкой стал легендарный пленочный Nikon F3. Оставалось лишь навесить на нее матрицу, аккумулятор и прочее высокотехнологичное добро.

Обратите внимание на самую нижнюю часть фотоаппарата.

В этом черном футлярчике помещалась память, 5 плашек DRAM на 1 мегабайт, что позволяло хранить вне Storage Kit целых 4 (четыре) полноразмерных фотографии.

Кстати, о сжатии. Технологию JPEG-сжатия статических цифровых изображений утвердили в качестве рекомендации Т.81 в 1998. Формат CF (CompactFlash) для хранения этого графического добра создала SanDisk. Эволюция формата касалась главным образом изменений ТТХ в части скорости записи изображения и емкости самого накопителя, а также количества пинов в самой карте.

И хотя сейчас прогресс у этих карт дошел до своего максимума (можно пойти и купить карту на 512 гигабайт с хорошими показателями чтение-запись), но по ряду параметров они все же уступают SD-картам. SD — это такая вещь в себе, которая довольно монолитна и которую сложно испортить, попытавшись вставить в ридер или фотоаппарат не под тем углом, а вот CF в этом случае может пострадать (пины погнутся, например). Ну и, собственно, размер самой карты.

Весила система хранения снимков вместе с аккумуляторами 3,5 кг. Все вместе с фотокамерой — 5 кг. Становится понятно, почему среди тогдашних фотографов было так мало откровенно хилых парней.

Сами снимки подобные фотоаппараты выдавали вполне себе приемлемого качества, если учитывать, что это просто тушка от пленочника, из которой сделали цифровик, просто добавив матрицу и несколько плат.

Сейчас совсем бюджетные китайские смартфоны иногда снимают хуже, чем первые цифровые камеры, которым сейчас больше 30 лет. Все фото — 640*480 пикс., четверть от максимального разрешения фотокамеры (больше фото здесь).

Существовали и вот такие системы хранения снимков — не такая здоровенная, но все равно тяжелая алюминиевая штуковина.

16 мегабайт и возможность хранить 12 полноразмерных фотоснимков или 48 снимков разрешением 640х480 пикс. Полные ТТХ можно посмотреть тут.

Canon EOS DCS 1 (он же — Kodak Professional EOS-DCS 1)

Сейчас более диким является не тот факт, что эта штука стоила порядка 40 000 долларов (2 482 420 рублей на момент публикации статьи), а то, что на одном гаджете стоят шильдики конкурентов.

Так или иначе на фото — рекордсмен по мегапикселям на 1995-й год. Тут их целых 6, матрица формата APS-H.

А в нулевых техника дошла уже до 20 Мпикс. Как до своего рода стандарта для продвинутых фотокамер. Конечно, были и мыльницы с куда меньшим разрешением.

Сравнение размеров матриц, Википедия

Шли годы. Компании продолжали совершенствовать матрицы, принимали новые стандарты (в плане размеров матриц для фотоаппаратов и форматов хранения файлов). Самих фотокамер становилось все больше. Цены на профессиональную технику стали хотя бы частично напоминать доступные.

Мобильная фотография

И уж совсем упростили процесс смартфоны. Начиналось все то же на цифрах, которые сегодняшнему читателю показались бы смешными.

Первый камерофон ожидаемо был японским. Бытует стереотип, что первыми были Nokia. Нет, у них просто был один из первых известных и с неплохой камерой, N8 — 12 Мпикс. в телефоне на момент 2010 г. это было вообще ух. А еще был первый европейский камерофон, 7650, который сразу снимал в jpeg 640х480 и мог передавать только что снятые фото по MMS.

Но если рассматривать историю пошагово, то сначала это был телефон от Kyocera (да, да, не только принтеры).

Затем свой камерофон сделали в Sharp.

2000 г., почти аналогичная камера. Обратите внимание на зеркальце на задней панели — прошло почти 20 лет, а эту идею снова пытаются поставить на конвейер.

2018, LG и их смартфон с 16 фотокамерами (подробнее).

Дальнейшее развитие не заставило себя ждать — ряд мобилок с одномегапиксельными фотокамерами от разных вендоров, затем прорыв в виде 8 Мпикс. в телефоне от Samsung, G800, а потом и Nokia 808 PureView с сенсором на 41 Мпикс. и Lumia 920 с настоящей оптической стабилизацией.

Сегодня

Сейчас почти у каждого в кармане смартфон, чьи фотографические возможности вполне себе сравнимы с цифровыми мыльницами среднего и верхнего ценового диапазонов. А некоторые топовые модели снимают почти как зеркалки, хоть для боке и используется софт, а не характеристики самой фотокамеры.

Здесь можно долго спорить, что же лучше и для каких задач — фотокамера топового смартфона, зеркалка или беззеркалка. У каждого вида фотоаппарата всегда будет своя целевая аудитория и спектр задач, который можно решить только этим видом техники.

Главное — в другом. Фотография как процесс, как искусство стала более чем доступна. Тысячи людей создают прекрасные фотоснимки благодаря смартфонам (и сотни тысяч других людей снимают на эти же смартфоны так, что снимать им не стоит вообще никогда). Учреждаются вполне профессиональные конкурсы и выставки, посвященные мобилографии (собственно, как и упомянутая в начале поста выставка от Inventive Retail Group).

Фотографии стали занимать больше места в памяти устройств и больше места в нашей жизни. Все это время они эволюционировали вместе с техникой и софтом. Становились больше по разрешению и насыщеннее по цветам, получали добавочные плюшки (Live Photo, быстрое создание панорам, полноценные портретные режимы, целая куча предустановленных режимов для съемки еды, пейзажей, котов, детей).

Тягу к самовыражению через фото стимулируют и социальные сети — тот же Instagram, специально созданный для того, чтобы делиться удачными кадрами своей интересной жизни (или попытками выставить ее такой), множество других фотосервисов. Активный интерес к софту для обработки фото и видео (включая AR/VR) со стороны крупнейших игроков только подчеркивает этот факт.

Что характерно, различные приложения для обработки фото обычно носят хайповый характер. Те же PRISMA, MSQRD, Vinci оказались вполне себе забыты примерно через полгода, как и следовало ожидать. Народ вернулся к классике — обычным фото + все-таки именно к цифровой ретуши, нежели использования программ, полностью преображающих фотографию. Одно дело, когда твое фото превращается в стилизацию картины маслом, это даже занятно первые пару раз, другое дело — FaceTune, с помощью которого милые дамы могут в пару кликов удалить со снимка морщины, которые начинают появляться в самых неожиданных местах.

Не софтом единым — уже не первый год для любителей не просто делать снимки на фотоаппарат, но еще и сразу делиться ими в соцсетях, создаются гибриды вида «фотоаппарат-смартфон», где вроде и сама оптика неплохая (точно лучше, чем в среднем смартфоне), и в качестве софта сразу какой-нибудь Android с возможностью быстро публиковать снимки, делиться ими, выводить на экран телевизоров и прочее. Спорить о качестве таких девайсов можно долго, так как обычно там камера слабее, чем у «чистого» фотоаппарата за те же деньги, да и смартфонная часть обычно урезанная (специальная прошивка, на которую можно поставить далеко не все, к чему привык на смартфоне. В итоге — недосмартфон-недофотик.

Как бы то ни было, спрос на такое есть, и рынок не мог не отреагировать.

Самый известный из таких комбайнов — Samsung GALAXY Camera.

Здесь вам и неплохая (для таких размеров и тех времен) оптика, и Android, и 4G, что делает софтовую часть полезнее не только при наличии wifi.

Были еще Nikon Coolpix S800C и парочка Полароидов — SC1630 и iM1836.

Затем на какое-то время эти устройства впали в заслуженное забытье, потому что флагманские смартфоны стали снимать не хуже (ну разве что оптический зум пока поменьше), а весили в несколько раз меньше.

Осенью 2018 года китайцы решили возродить этот класс техники — умельцы из Yongnuo сделали беззеркалку со сменными объективами на Android.

Выглядит уже посерьезнее аналогов. Сенсор 16 Мпикс. Four tdirds и объективы от Canon EF, сенсорный экран на 5 дюймов, возможность записи видео в 4К, 3 гигабайта оперативки и даже камера для селфи. Камера пока продаётся в Китае с байонетом EF. Официальные продажи по всеми миру должны начаться в 2020 году.

Тренды

За трендами хорошо наблюдать не только на основании мнений большинства потребителей, но и на технологических выставках. Одним из главных посланий Photokina 2018 (в 2019 её решили не проводить) было — активно развитие беззеркалок.

Парни из Canon сделали EOS R с самой скоростной (по их заверениям) системой фокусировки, 0,05 с.

Это полнокадровая камера с такими характеристиками:

Цена — 220 000 руб (была на старте, сейчас можно взять за 135 000 руб — спасибо guryanov). Вишенкой на торте — новое крепление объективов, несовместимое с предыдущими.

Вечный конкурент не отстает — у Nikon теперь тоже есть полнокадровая беззеркалка с отличными характеристиками.

Сам Z 7 + объектив 24-70/4 S обойдутся счастливому владельцу примерно в 304 000 рублей.

Что в итоге? В итоге теперь у каждой уважающей себя марки есть топовые полнокадровые беззеркалки — см. Sony α9 и полный кадр от Sigma. А теперь подтянулись и Nikon c Canon. Судя по всему, компактность становится все более важным фактором при выборе хорошей оптики.

Полный кадр — почти у всех (Fuji, Olympus). Стабилизатор на матрице — почти у всех. В общем, еще вчерашние киллер-фичи становятся чем-то таким же привычным, как запись видео в 4К.

Не меняется только одно, и технологии тут (пока) бессильны. Главное в фотографии — чувство прекрасного и руки из плеч. Потому что иногда даже на бюджетный смартфон на Android можно поймать куда лучший кадр, чем на топовую зеркалку с объективом стоимостью в две таких зеркалки. А вот остальное — дело техники.

Источник