Есть хорошая пословица — «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать». Возникла она неспроста — больше всего информации об окружающем мире человек получает именно благодаря зрению. Поэтому неслучайно вся история человеческой цивилизации связана со зрительными образами, так или иначе запечатленными человеком — от наскальных рисунков кроманьонцев до картин современных живописцев.

Однако во все времена существовала одна проблема — воспроизводимое изображение зависело от мастерства художника и его вдохновения. Поэтому о полном соответствии картины оригиналу в большинстве случаев говорить не приходилось. И лишь в 1826 году Жозеф Нисефор Ньепс получил первую в истории человечества фотографию. Для мировой цивилизации это событие сопоставимо с изобретением Иоганном Гуттенбергом печатного станка.

За полтора с лишним века развитие технологии регистрации изображений привело к тому, что фотография стала цветной. Для ее получения достаточно пяти минут (при использовании камер Polaroid), а необходимое для этого оборудование (фотоаппарат) представляет собой венец инженерной мысли. Со вступлением же человечества в эпоху информационных технологий и фотография стала цифровой.

При этом изменился и сам процесс съемки. Используя емкие носители информации, пользователь гораздо меньше стеснен доступным количеством кадров, а благодаря возможности просмотривать отснятый материал на встроенном миниатюрном жидкокристаллическом дисплее (ЖК-дисплее), может тут же стереть неудачные фотографии и освободить место. После передачи кадров в компьютер их можно оперативно отослать по электронной почте в любую точку земного шара. Ну а программное обеспечение для редактирования изображений предоставляет такие возможности ретуширования снимков, о которых раньше фотограф не мог и мечтать.

Однако по внешнему виду большинство цифровых фотоаппаратов не столь сильно отличаются от своих пленочных собратьев. В основном цифровую природу камеры выдает задняя панель с ЖК-дисплеем, увеличенный батарейный отсек да обилие разъемов. Такое сходство не удивительно, если вспомнить конструктивную схему фотоаппарата.

Любую фотокамеру, в том числе и цифровую, условно можно разделить на три части.

Первая часть — оптическая система, состоящая из объектива (иногда с насадками) и затвора. Оптическая система предназначена для формирования изображения, содержащего объект съемки и его фон.

Вторая часть — это регистрирующее .устройство, определяющее яркость и цвет сформированного оптической системой изображения в каждой его точке.

Третья часть предназначена для хранения отснятых кадров.

В обычной фотографии задачи как второй, так и третьей частей возложены на пленку с нанесенным слоем гадо-генидов серебра: В-цифровой фототехнике для регистрации изображения применяются электронно-оптические преобразователи, а для хранения кадров — флэш-память.

Главное отличие .фотопленки от ЭОП — это дискретность последнего. Регистрирующая поверхность ЭОП состоит из конечного числа отдельных микроскопических участков, каждый из которых генерирует электрический заряд, пропорциональный яркости изображения в этом месте.

Участки, занимающиеся преобразованием света в электрический заряд, именуются пикселами, и, что примечательно, точно так же называются точки, из которых состоит изображение, сформированное электронно-оптическим преобразователем.

Наиболее распространенные ЭОП созданы на базе приборов с зарядовой связью — ПЗС.

Конструкции ПЗС-матриц; используемых в цифровых фотокамерах и в видеотехнике, очень похожи. Различаются эти устройства главным образом разрешением; эта же характеристика является одной из основных при описании цифровой фотокамеры. Именно дороговизна ПЗС-матриц высокого разрешения сдерживала развитие цифровой фотографии. Так, для любительской видеокамеры достаточно матрицы из 300 тысяч элементов, а для фотографии размером 9x12 см требуется как минимум мегапиксел.

ПЗС-матрицы с разрешением 1280x960, то есть мегапиксельные, стали применяться в цифровых фотокамерах с конца 1997 года.

Прогресс цифровой фототехники сдерживал еще один фактор — высокие цены на флэш-память, причем с ростом разрешения объем потребляемой памяти также увеличивался. Некоторые фирмы, не имевшие производственных мощностей для изготовления модулей флэш-памяти, разработали альтернативные методы хранения кадров (подробнее об этом см. в главе «Устройства хранения информации»). Благодаря развитию технологии с 1998 года цена на флэш-память резко упала, и это сразу же добавило популярности цифровым камерам. Процесс снижения цен продолжается и поныне.

Классификация цифровых фотокамер в чем-то совпадает с существующим в области пленочной фотографии делением на категории. В частности, обычные камеры можно разделить на модели, использующие пленку с размером кадра по диагонали 35 мм (и таких аппаратов подавляющее большинство), и средне- и крупноформатную технику, в которой,применяются фотоматериалы со значительно большей площадью кадра.

Примерно такое же разделение существует и для цифровых фотоаппаратов, среди которых различают студийные и полевые. Как следует из этих терминов, у них разная «среда обитания».

Перечень производителей этой техники мало знаком не только рядовому пользователю, но и профессиональному фотографу: Megavision, Phase One, Imacon. Основное отличие студийных камер заключается в том, что они предназначены в основном для стационарной съемки в специально отведенном” для этого помещении — фотостудии.

Техника данного типа не ограничена ни временем экспонирования, ни (теоретически) габаритами, поэтому в большинстве случаев представляет собой приставку к сред-неформатному или крупноформатному фотоаппарату. Эта приставка устанавливается на заднюю стенку камеры или вкладывается вместо фотопластинки. Впрочем, в последнее время все чаще появляются студийные камеры, объединяющие в себе стандартный среднеформатный фотоаппарат и «цифровую начинку».

Конструктивно студийные приставки можно разделить на два основных типа — сканирующие и полнокадровые.

В сканирующих приставках изображение формируется перемещающейся линейкой ПЗС-элементов — практически так же, как и в планшетных сканерах, — при этом процесс съемки оказывается довольно продолжительным.

Полнокадровые приставки способны зафиксировать кадр целиком, однако в ранних моделях элементы матрицы могли регистрировать только яркость той или иной точки фотографируемого объекта, но не его цвет. В связи с этим приходилось снимать три кадра с поочередной сменой трех светофильтров (зеленого, синего и красного), устанавливаемых перед ПЗС-матрицей, и последующим «сложением» трех кадров в один полноцветный. Это тоже требовало значительных затрат времени. Именно поэтому первоначально весь процесс съемки студийной техникой происходил в помещении, а объектами съемки были исключительно композиции, составленные из неподвижных предметов. Устройством для хранения кадров являлся постоянно подключенный компьютер, а источником питания служила обычная сетевая розетка.

Однако впоследствии студийная техника обрела возможность фотографировать людей и другие движущиеся объекты, а позднее появились устройства как для автономного хранения кадров, так и для питания камеры. Подробнее о развитии этого класса рассказано в главе «Студийная техника». Тем не менее, несмотря на обретение мобильности, студийная техника не сливается с полевыми камерами в один класс. Такая «сегрегация» вызвана тем, что студийные приставки оснащены ЭОП, размер которых приближен к негативу среднего или крупного формата, а вот сенсоры полевых камер в несколько раз меньше. Примерно так же отличаются и цены на эти категории цифровой фототехники.

Полевые камеры

Полевые камеры представлены в общем спектре цифровой фототехники значительно богаче. Главное их отличие от студийных аппаратов — автономность. Поскольку эти модели предназначены для эксплуатации не в студии, а в «поле», они должны обрабатывать изображение, иметь устройство для его хранения и, разумеется, возможность использовать портативный источник питания.

Впрочем, как уже было сказано, некоторые студийные модели также стали портативными. Но поскольку полевые камеры в отличие от студийных постоянно находятся в руках своих владельцев, в крайнем случае — в сумке на плече, к этому типу техники предъявляются очень жесткие ограничения по массе и габаритам. Сопутствующее требование — достаточные объемы памяти и низкий уровень энергопотребления.

Следует отметить, что с самого начала полевые фотоаппараты рассчитывались на съемку движущихся объектов, в том числе и людей, поэтому от студийных моделей они отличаются еще и конструкцией ЭОП.

В полевых камерах данное устройство использует схему с интерполяцией цвета. Эта схема подразумевает, что каждый элемент матрицы с помощью индивидуального светофильтра регистрирует оттенки только одного из цветов. Затем изображение обрабатывается встроенным программным обеспечением камеры, в результате чего производится приближенное (интерполированное) восстановление полного цветового диапазона во всех точках матрицы. Вопреки кажущейся сложности схема с интерполяцией цвета позволяет получать изображение с высоким разрешением и вполне адекватными оригиналу оттенками цветов.

В 2002 году появилась новая технология — многослойные матрицы, в которых каждый элемент (пиксел) состоит из трех слоев. В свою очередь каждый из этих слоев регистрирует информацию о своем цветовом диапазоне (красном, синем или зеленом) за счет того, что свет с разной длиной волны проникает в материал ЭОП на разную глубину; в итоге для каждого пиксела имеется неинтерполированное значение цвета. Однако по разрешению, чувствительности и динамическому диапазону данные сенсоры пока что сильно проигрывают классическим ЭОП, поэтому спустя три года первоначальный интерес производителей цифровой фототехники к таким ПЗС-матрицам сменился полным равнодушием.

Полевые камеры делятся на две большие категории: профессиональные и любительские. Четкую грань между этими категориями с каждым годом провести все сложнее, но основными параметры деления — это наличие у профессиональных фотоаппаратов сменной оптики и большие габариты ЭОП.

Несмотря на последовательное снижение цен на профессиональные камеры, только к началу 2004 года появились аппараты дешевле 1000 долларов. Объясняется это следующими причинами.

Не в последнюю очередь высокая стоимость обусловлена конструкцией такой техники. Основное конструктивное отличие профессиональных фотоаппаратов от любительских — наличие байонетного разъема, позволяющего использовать сменные объективы от пленочных камер, оборудованных таким же узлом. Чтобы при смене объективов будущий снимок в видоискателе отображался корректно, в профессиональных камерах создается сложный оптический тракт, направляющий сформированное оптической системой изображение в видоискатель. Для этого при изготовлении как механических, так и оптических узлов фотоаппарата необходима высокая точность, требующая дорогостоящего оборудования и высококвалифицированного персонала.

Кроме того, возможность использования оптики от пленочных камер накладывает ограничение на минимальный размер ЭОП, по габаритам он должен быть максимально приближен к размерам кадра 35-мм пленки. В результате в качестве регистрирующего устройства используются дорогостоящие крупногабаритные ПЗС-матрицы и общая стоимость камеры становится еще выше.

По правде говоря, на фоне цен на высококачественные объективы, составляющих не одну тысячу долларов, стоимость профессиональной техники уже не выглядит «заоблачной». Что касается тех профессиональных камер, которые создаются на базе пленочных фотоаппаратов среднего класса, то их цена вполне сопоставима с наиболее дорогими любительскими моделями.

Не так уж и много пользователей готовы отдать за камеру 1000 долларов и еще больше — за сменные объективы к ней. Поэтому любительские модели на рынке представлены гораздо в большем ассортименте, чем профессиональные. В периодических изданиях обзоры любительской техники встречаются тоже чаще, чем статьи о профессиональных камерах. В журналах на английском языке для любительских фотоаппаратов обычно используются определения consumer cameras (буквальный перевод — потребительские камеры), а такжерго-sumer cameras (этот термин появился сравнительно недавно и образован слиянием слов professional и consumer). Так называют любительские модели с высоким разрешением, большим количеством съемочных функций, с возможностью установки оптических насадок и подключения внешней вспышки, то есть почти со всеми возможностями профессиональных камер. В отечественной журналистике любительские камеры принято называть «компактными», однако ряд моделей по массо-габаритным характеристикам и эргономике практически не отличается от профессиональных фотоаппаратов, поэтому называть их «компактными» — по меньшей мере некорректно.

Любительская цифровая камера в отличие от профессиональной не имеет сменной оптики. Кроме того, габариты применяемого в ней ЭОП в несколько рез меньше, чем у регистрирующих устройств профессиональных фотоаппаратов. Благодаря этому стоимость любительских камер наименьшая среди всех категорий цифровой фототехники. Однако модели, оснащенные наиболее совершенными объективами и ЭОП, стоят лишь немногим меньше, чем профессиональные фотоаппараты начального уровня.