Главная Рентабельность

Фотоаппарат составные части. Устройство фотоаппарата

14.07.2019

Устройство цифрового фотоаппарата

История развития фототехники привела к тому, что были выработаны определённые стандарты на интерфейс между фотографом и используемой им фототехникой . В результате цифровые фотоаппараты (цифровая фотокамера, ЦФК) в большинстве своих внешних черт и органах управления повторяют модели плёночной фототехники . Принципиальное различие оказывается в «начинке» аппарата, в технологиях фиксации и последующей обработки изображения.

Основные элементы цифрового фотоаппарата

Матрица

Основной элемент любой цифровой фото- или видеокамеры - матрица, от которой в наибольшей [нейтральность? ] степени зависит качество получаемого изображения.

Матрица (иногда её называют сенсором) представляет собой полупроводниковую пластину, содержащую большое количество светочувствительных элементов, в подавляющем большинстве случаев сгруппированных в строки и столбцы.

В современных ЦФК наибольшее распространение получили матрицы двух типов: ПЗС (прибор с зарядовой связью, по-английски CCD - Charge-Coupled Device) и КМОП (комплементарный металл-оксид-полупроводник, по-английски CMOS - Complementary-symmetry/Metal-Oxide Semiconductor).

CMOS-матрицы для потребительских фотоаппаратов относительно дёшевы, так как производятся по стандартным полупроводниковым технологиям, однако шумы таких матриц обычно гораздо выше, чем у CCD. Поэтому в настоящее время большинство моделей ЦФК (за исключением ряда профессиональных и полупрофессиональных «зеркалок» Canon, Nikon и Sony и других, имеющих специальные схемы подавления шумов), оснащаются ПЗС-матрицами. Название ПЗС - прибор с зарядовой связью, отражает способ считывания электрического заряда методом сдвига от одного элемента матрицы к другому, постепенно заполняя буферный регистр. Далее напряжение усиливается и подается на АЦП (аналого-цифровой преобразователь), после чего уже в цифровой форме поступает для последующей обработки в процессор фотокамеры.

Объектив

Затвор

Цифровые потребительские фотокамеры оснащены электронным эквивалентом затвора, который встроен в матрицу и выполняет работу, аналогичную механическому. В более дорогих камерах вмонтированы два затвора, и механический служит для предотвращения попадания на сенсор света после окончания времени выдержки, что позволяет избежать появления артефактов ореола , частично блюминга и смазывания.

В некоторых цифровых фотоаппаратах при нажатии клавиши затвора наполовину происходит срабатывание систем автоматики. Автофокус и система определения экспозиции фиксируют параметры съёмки и ждут полного нажатия. При полном нажатии клавиши спусковой кнопки

  • в незеркальных цифровых аппаратах:
    • механический затвор (при наличии) открывается,
    • происходит сброс заряда в ячейках матрицы,
    • механический затвор открывается на время экспонирования,
    • механический затвор закрывается,
    • происходит считывание кадра из матрицы,
    • механический затвор открывается,
    • матрица переходит в режим Live View;
  • в зеркальном цифровом аппарате (без или при выключенном режиме Live View):
    • поднимается зеркало и срабатывает «прыгающая» диафрагма,
    • включается ранее выключенная матрица,
    • открывается на время экспонирования механический затвор,
    • закрывается механический затвор,
    • опускается зеркало и открывается диафрагма,
    • происходит считывание и обработка кадра из матрицы.

Видоискатели

Вид в экране видоискателя дальномерной камеры.

Видоискатель - элемент фотоаппарата, показывающий границы будущего снимка и в некоторых случаях резкость и параметры съёмки. На бытовых цифровых фотоаппаратах в качестве видоискателя используются ЖК экраны (на зеркальных в режиме LiveView и на компактных камерах) и различные виды электронных и оптических видоискателей.

Процессор

Процессоры в цифровых фотоаппаратах выполняют следующие функции:

  • управление работой затвора;
  • управление объективом в автоматическом и ручном режимах съёмки;
  • выбор баланса белого , измерение освещённости объекта, определение экспопары , выбор цветовой температуры и т. п.;
  • управление работой вспышки ;
  • управление брекетингом - возможностью серийной съёмки (обычно сериями по 3 или 10 кадров) с разными настройками фотоаппарата;
  • управление специальными эффектами из имеющегося набора (сепия, чёрно-белая съёмка, устранение эффекта красных глаз и др.);
  • формирование и выдачи на дисплей информации о выбранных режимах съёмки, настройках, самого изображения и т. п.

Карта памяти

Флэш карты.

Карта памяти - носитель информации, который обеспечивает длительное хранение данных большого объёма, в том числе изображений, получаемых цифровым фотоаппаратом.

В ранних моделях цифровых фотоаппаратов использовались и иные носители информации, в том числе миниатюрные жесткие диски, дискеты, записываемые оптические и магнитооптические диски и т. п., вплоть до аудиокассет (в самом первом образце электронной фотокамеры фирмы «Кодак», использовавшей аналоговые способы обработки и сохранения изображений).

Разъёмы и интерфейсы

Внешний интерфейс подключения к компьютеру общего назначения имеется практически во всех цифровых камерах. На сегодня () самым распространённым из них является USB . Также применяются специальные виды разъёмов для подключения к телевизору или принтеру. Появились первые модели фотокамер с беспроводными интерфейсами.

Органы управления

Выбор режимов работы

Диск режимов фотоаппарата - селектор режимов фотокамеры. Обычно находится на верхней панели камеры слева или справа. Реже, в основном на компактных камерах, на панели обращённой к фотографу. В некоторых цифровых камерах диск режимов отсутствует, а выбор режима съёмки осуществляется при помощи кнопок и меню.

Кнопка спуска (клавиша спуска затвора)

Элемент управления фотосъемкой, инициирующий последовательность получения кадра. Выполняется в виде кнопки либо на верхнем торце аппарата (компактные камеры), либо спереди и сбоку рукоятки в зеркалкальных фотоаппаратах. При нажатии фотокамера производит съемку и обработку кадра. Во многих моделях предусмотрено 2-ступенчатое нажатие (при нажатой наполовину срабатывают технологии автофокуса и экспокоррекции, при полном нажатии - производится съемка.)

Управление меню

Для настройки параметров в большинстве цифровых фотоаппаратов применяется интерфейс меню.

Во многих компактных фотоаппаратах имеются два меню: основное и «быстрое». Основное меню занимает весь объём экрана и предназначено для установки как непосредственно параметров съёмки, так и системных параметров аппарата (даты, времени и т.п.). «Быстрое» меню выводится поверх изображения в режиме съёмки и позволяет изменять непосредственно параметры съёмки, например, ISO , баланс белого , экспокоррекцию и т.п.

В цифровых зеркальных фотоаппаратах при отключённом режиме «Live View» на экране (если он включён) отображаются только параметры съёмки. Такой же интерфейс присутствует и в некоторых компактных камерах, например, в Canon PowerShot G11 в режиме «Быстрый снимок» (в этом режиме визирование возможно только с использованием оптического видоискателя).

Прочее

Работа цифрового фотоаппарата

До нажатия клавиши затвора в зеркальных фотоаппаратах между объективом и матрицей расположено зеркало, отражаясь от которого, свет попадает в видоискатель. В незеркальных фотоаппаратах и зеркальных фотоаппаратах в режиме Live View свет из объектива падает на матрицу, при этом на ЖК экран выводится изображение, сформированное на матрице. В некоторых фотоаппаратах при этом может происходить автоматическая фокусировка .

При неполном нажатии клавиши затвора (если такой режим предусмотрен) происходит выбор всех автоматически выбираемых параметров съёмки (фокусировка, определение экспопары, чувствительности фотоматериала (ISO) и т. д.).

При полном нажатии происходит , и считывание информации с матрицы во встроенную память фотоаппарата (буфер). Далее производится обработка полученных данных процессором с учётом установленных параметров коррекции экспозиции, ISO, баланса белого и др., после чего данные сжимаются в формат JPEG и сохраняются на флэш-карту. При съёмке в формат RAW данные сохраняются на флэш-карту без обработки процессором (возможна коррекция битых пикселей и сжатие алгоритмом без потерь). Так как запись на флэш-карту изображения занимает достаточно большое количество времени, многие фотоаппараты позволяют снимать следующий кадр до окончания записи предыдущего на флэш-карту, если в буфере есть свободное место.

См. также

  • Эффект «красных глаз»

Примечания

Литература

Устройство зеркальной камеры .

Как могут видеть мир? Что делает снимки резкими в наших камерах? Как вообще работает камера и фиксирует на пленку то что мы хотим сфотографировать? Конечно это вопросы утрированные. Камеры не могут видеть, камеры лишь отображают картинку через механизм фокусировки, которую в свою очередь уже видим мы. Так что давайте разберемся, что есть механизм фокусировки , как работают , каким образом происходит фокусировка на объекте съемки, какие камеры бывают по типу фокусировки и внутреннего устройства, разберемся в устройстве фотоаппаратов , и определим в чем плюсы, и в чем минусы, того или иного варианта устройства фотоаппарата .

Механизм фокусировки, это некое устройство в фотокамере , позволяющее нам правильно определять расстояние до снимаемого нами на камеру объекта. Этот механизм позволяет нам с вами видеть и в последствии фиксировать фотографируемую сцену в резкости на фотоноситель. Я конечно понимаю, что понятие резкость может быть весьма, и весьма, относительным. Тем не менее, при разных установках параметров съемки, именно это устройство в камере дает нам возможность:

    Определить расстояние до объекта

    Оценить масштабность сцены

    Задать правильные параметры съемки, чтоб не пролететь в ГРИП-е (для тех тко не знает что такое ГРИП, ждите следующий выпусков, мы будем рассматривать и это понятие.)

Одним из самых распространенных на сегодняшний день вариантов устройств фотокамер , это механизм зеркальной камеры(или правильней сказать устройство зеркальной камеры) . Да, да, наших с вами зеркалок, которые мы так любим и лелеем.

Итак, что есть зеркальный фотоаппарат? Это в первую очередь, фото камера, в которой объектив видоискателя, и объектив для захвата изображения один и тот же. Ниже я выкладываю рисунок, посредством которого, очень легко понять, по какому принципу устроены все зеркальные . При всем при этом, стоит отметить так же и тот факт, что с момента создания первого устройство фотоаппарата , его принципиальная схема ни как не изменилась. Свет проходит через отверстие, масштабируется и попадает на светочувствительный элемент внутри устройства фотоаппарата . Все блоки пропускающие свет к фотоносителю остались теми же. Единственным исключением стала замена фотопленки на цифровую фотоматрицу.

Итак по пунктам:

    Свет проходит через объектив устройства фотокамеры.

    После диафрагмы свет достигает зеркала, где по закону отражения уходит дальше.

    От зеркала свет отражаясь попадает через информационный экран (хотя он бывает не во всех зеркалках) в пентапризму.

    В пентапризме, отразившись о ее грани свет находит выход и попадает на линзу видоискателя, где мы собственно его видим нашим глазом.

(а вот вам картинка для прицельно общего представления устройства фотоаппарата зеркального )

Ну а теперь немного отличий пленочного и цифрового устройства зеркальных фотоаппаратов :

    Первое и самое что называется на виду лежащее, это носитель. В цифровой камере, это матрица электронная, а в пленочной — соответственно пленка.

    Второе, на сегодняшний день не настолько явное, но имеющее место быть в большинстве случаев, это площадь фотоносителя. В большинстве любительских и продвинутых, но не профессиональных камер, площадь матрицы существенно меньше, чем площадь пленочного кадра.

    Цифровой фотоаппарат позволяет после сделанного снимка, сразу его поглядеть и оценить, устройство пленочной камеры - зеркальной, этого сделать не позволяет, поскольку пленка это лишь носитель и одна из нескольких ступеней получения изображения кадра.

    Еще одним явным отличием, назову то, что большинство пленочных моделей зеркальных камер, это исключительно механические устройства, а вот камера цифровая работает за счет электропитания.

    Пункт из опыта съемки, на пленочный носитель, кадр лучше переэкспонировать, а вот для цифрового фотоаппарата, лучше будет недоэкспонированный кадр.

Ну что же, по устройству зеркальных камер пожалуй и все. В следующей части статьи мы рассмотрим устройство дальномерных камер.

P.S. Друзья, если статья понравилась вам или стала вам полезной. Сделайте и мне взаимное добро. Поделитесь ссылкой на статью на своих страничках «Вконтакте», «Одноклассниках», «Facebook», «Tweeter» и других страничках. Для этого нужно всего лишь нажать кнопки внизу страницы и следовать простым шагам инструкции. Так же приглашаю вас подписаться на мою рассылку, тогда вы точно не пропустите следующую, надеюсь интересную и полезную, статью. Форма подписки находится в верхнем правом углу страницы.

29.12.2016

Механизм практически всех зеркальных цифровых фотоаппаратов включают в себя фотокамеру, где объектив для захвата картинки и объектив видоискателя один и тот же, и цифровую матрицу, используемую для фиксации рисунка.

В незеркальных фотоаппаратах картинку в видоискатель проецирует небольшой отдельный объектив, обычно расположенный над основным. А в фотоаппарате обычного устройства изображение отражается на экране, а после сразу попадает на матрицу.

Современные фотоаппараты схожи друг с другом по своей комплектации, в них входят одни и те же составляющие.

Основные составляющие части фотоаппарата

Объектив

Это набор плит, который используется для преломления лучей света на пленку или матрицу. Он отвечает за четкость изображения.

Диафрагма

Представляет собой проем округлой формы регулируемого размера, встроенный внутрь объектива. Позволяет управлять количеством света, направляемым на матрицу фотоаппарата.

Выглядит как набор лепестков, при накладывании друг на друга которых образуется округлое отверстие. Величина отверстия находится в зависимости от расстояния, на которое будут сдвинуты лепестки. Диафрагму можно закрывать и открывать. Если она закрыта, на матрицу попадает минимальное количество света, а если открыта - максимальное.

Зеркало

После того как световой поток проходит через диафрагму и набор встроенных линз, он попадает на полупрозрачное зеркало. Она разделяет поток света на две части.

Система фокусировки

Это фазовые датчики, используемые для того, чтобы определить, попадает изображение в фокус или нет. Далее система дает задание, чтобы линзы перемещались таким образом, чтобы объект попадал в фокус. Часть светового потока после разделения попадает на систему фокусировки.

Фокусирующий экран

Дает возможность фотографу оценить глубину резкости изображаемого пространства будущего фотоснимка. Именно на фокусирующий экран направляется вторая часть светового потока, разделенного зеркалом. Выглядит как матовое стекло, над которым находится выпуклая линза для увеличения изображения.

Пентапризма

Это приспособление, в которое входят два зеркала, переворачивающих картинку, чтобы в видоискателе оно выглядело нормально. Ее необходимость обусловлена тем, что картинка, которая поступает с объектива и зеркала выглядит перевернутой. Поток света из фокусировочного экрана попадает на пентапризму, которая проецирует изображение на видоискатель.

Видоискатель

Устройство, через которое фотограф видит итоговую картинку - не перевернутую. Главные характеристики этой детали - его покрытие, величина и светлость. В фотоаппаратах, которые используются в наши дни, покрытие видоискателя составляет от 96 до 100%. Если этот параметр составляет менее 100%, то итоговый фотоснимок получится большего размера, чем его видит фотограф.

Однако, эта разница не слишком существенна. Кроме того, матрицы в современных фотокамерах обладают высоким разрешением, поэтому лишнюю часть фотографии всегда можно убрать.

Величина видоискателя зависит от его площади, а светлость - от качества и светопропускаемости стекол, которые использовались при его изготовлении. Чем больше размер видоискателя и светлее стекла, тем проще будет фотографу навести необходимый фокус и понять попал в него желаемый объект или нет.

Конечно же, большие и светлые видоискатели существенно упрощают работу фотографа, но их устанавливают только на дорогостоящие модели профессионального уровня, которые может позволить себе далеко не каждый.

Со времени появления первого фотоаппарата существенных изменений в механизм действия этого приспособления внесено не было. Принцип работы остается тот же: свет попадает через отверстие, масштабируется, затем направляется на светочувствительный элемент, встроенный внутрь камеры.

Интересные публикации на сайте

Как работает фотоаппарат можно изучить еще в школе. Но знать конструктивные особенности интересно каждому владельцу фотокамеры. Основной принцип работы цифрового фотоаппарата можно выразить в нескольких словах: свет преображается в электричество. Все здесь служит для привлечения света, от кнопки пуск до линз.

Что же революционного с точки зрения света в цифровом фотоаппарате. Он преобразует свет в электрические заряды, которые становятся образом, запечатленным на экране. Как же это работает? Задача каждой детали фотоаппарата поймать отличное изображение. Но главное это свет.

Устройство и работа фотоаппарата

Первое что нужно для получения фото это источник света. Частицы света фотоны покидают источник света, отталкиваются от предмета и входят в камеру через несколько линз. Затем фотоны следуют по установленному пути. Целый ряд линз позволяет сделать максимально четкое изображение.

  1. Створки контролируют количество света, которое должно проникнуть внутрь через отверстие фотоаппарата.
  2. Пройдя сквозь диафрагму, линзы и войдя в отверстие, свет отталкивается от зеркала и направляется в .
  3. До этого свет преломляется, проходя сквозь призму, поэтому то мы и видим изображение в видоискателе не вверх ногами и если нас устраивает композиция, то мы нажимаем на кнопку.
  4. При этом зеркало подымается, и свет направляется внутрь, какую-то долю секунды свет направлен не на видоискатель, а в самое сердце фотоаппарата – .

Длительность этого действия зависит от скорости срабатывания створок. Они открываются на мгновение, когда свет должен воздействовать на сенсор света. Время может быть 1/4000 секунды. То есть в мгновение ока створки могут открыться и закрыться 1400 раз. Для этого существует две створки, когда первая открывается, то вторая закрывается. Таким образом, внутрь попадает чрезвычайно малое количество света. Это важный момент в понимании принципа работы цифрового фотоаппарата.

Теория обработки света

Так в чем же революционность цифровой камеры? Элемент, фиксирующий изображение, сенсор изображения (матрица) это решетка с плотной структурой, состоящей из крошечных сенсоров света. Ширина каждого всего 6 микрон – это 6 миллионных метра. 5 тысяч таких сенсоров могут поместиться на кончике остро заточенного карандаша.

Но сначала свет должен пройти через фильтр, который разделяет его на цвета: зеленый, красный и синий. Каждый сенсор света обрабатывает только один цвет. Когда в него ударяют фотоны, они поглощаются полупроводниковым материалом, из которого он сделан. На каждый поглощенный фотон сенсор света испускает электрическую частицу, она называется электрон. Энергия фотона передается электрону – это электрический заряд. И чем ярче изображение, тем сильнее электрический заряд. Таким образом, каждый электрический заряд обладает различной интенсивностью.

Затем печатная плата переводит эту информацию на язык компьютера, язык цифр и битов или последовательность единиц и нулей. Они представляют собой миллионы крошечных цветных точек, из которых и состоит фото – это пиксели. Чем больше пикселей в изображении, тем лучше разрешение. Другими словами это несколько миллионов микроскопических световых ловушек, которые вместе со всеми элементами фотоаппарата нацелены на одну задачу – преобразовать свет в электричество, что бы сделать прекрасные фотографии.



Дальше вся эта информация в цифровом виде подается в процессор, где она обрабатывается по определенным алгоритмам. Затем уже готовая фотография передается в память фотокамеры, где она и хранится и доступна для просмотра пользователю.

Так вкратце можно изобразить принцип работы цифрового зеркального фотоаппарата .

История развития фототехники привела к тому, что были выработаны определённые стандарты на интерфейс между фотографом и используемой им фототехникой. В результате цифровые фотоаппараты в большинстве своих внешних черт и органах управления повторяют наиболее совершенные модели плёночной техники. Принципиальное различие оказывается в «начинке» аппарата, в технологиях фиксации и последующей обработке изображения.

Основные элементы цифрового фотоаппарата

  • Матрица
  • Объектив
  • Затвор
  • Видеоискатели
  • Процессор
  • Дисплей
  • Вспышка

Устройство зеркального фотоаппарата

Зеркальный цифровой фотоаппарат - это фотоаппарат, в котором объектив видоискателя и объектив для захвата изображения один и тот же, также в фотоаппарате используется цифровая матрица для записи изображения. В не зеркальном фотоаппарата в видоискатель попадает изображение из отдельного маленького объектива, чаще всего находящийся над основным. Отличие также имеется и от обычного устройства фотоаппарата (мыльницы), где отображается на экране изображение, попадающее непосредственно на матрицу.

В обычном устройстве зеркального цифрового фотоаппарата свет проходит через объектив (1). Затем он достигает диафрагмы, которая регулирует его количество (2), затем свет доходит до зеркала в устройстве зеркального цифрового фотоаппарата, отражается и проходит через призму (4), чтобы перенаправить его в видоискатель (5). Информационный экран добавляет к изображению дополнительную информацию о кадре и экспозиции (зависит от модели фотокамеры). В момент, когда происходит фотографирование, зеркало устройства фотоаппарата (6) поднимается, открывается затвор фотоаппарата (7). В этот момент свет попадает прямо на матрицу фотоаппарата и происходит экспонирование кадра - фотографирование. Затем закрывается затвор, обратно опускается зеркало, и фотоаппарат готов к следующему снимку. Необходимо понимать, что весь этот сложный процесс внутри происходит за доли секунды.

C самого создания первого устройство фотоаппарата, основная схема работы его почти не изменилась. Свет проходит через отверстие, масштабируется и попадает на светочувствительный элемент внутри устройства фотоаппарата. Будь это пленочной камерой или зеркальной цифровой фотокамерой. Рассмотрим основные отличая зеркального фотоаппарата от не зеркального. Как вы могли догадаться главное отличие в наличии специального зеркала. Это зеркальце позволяет фотографу видеть в видоискателе абсолютно такую же картинку, которая попадает на плёнку или матрицу.

Механизм работы цифрового фотоаппарата довольно сложен для неподготовленного читателя, но все-таки кратко опишем его: до нажатия клавиши затвора в зеркальных фотоаппаратах между объективом и матрицей расположено зеркало, отражаясь от которого, свет попадает в видоискатель. В незеркальных фотоаппаратах и зеркальных фотоаппаратах в режиме Live View свет из объектива падает на матрицу, при этом на ЖК экран выводится изображение, сформированное на матрице. В некоторых фотоаппаратах при этом может происходить автоматическая фокусировка. При неполном нажатии клавиши затвора (если такой режим предусмотрен) происходит выбор всех автоматически выбираемых параметров съёмки (фокусировка, определение экспопары, чувствительности фотоматериала (ISO) и т. д.). При полном нажатии происходит съёмка кадра, и считывание информации с матрицы во встроенную память фотоаппарата (буфер). Далее производится обработка полученных данных процессором с учётом установленных параметров коррекции экспозиции, ISO, баланса белого и др., после чего данные сжимаются в формат JPEG и сохраняются на флэш-карту. При съёмке в формат RAW данные сохраняются на флэш-карту без обработки процессором (возможна коррекция битых пикселей и сжатие алгоритмом без потерь). Так как запись на флэш-карту изображения занимает достаточно большое количество времени, многие фотоаппараты позволяют снимать следующий кадр до окончания записи предыдущего на флэш-карту, если в буфере есть свободное место.

Отличие устройства зеркального цифрового фотоаппарата от пленочного зеркального фотоаппарата?

1. Первое отличие очевидно: в цифровом зеркальном фотоаппарате используется электроника для записи изображения на карту памяти, в то время как устройство пленочного зеркального фотоаппарата захватывает изображение на пленку.

2. Второе отличие между цифровым и пленочным зеркальным фотоаппаратом в том, что большинство цифровых зеркальных фотоаппаратов записывают изображение на поверхность матрицы, которая по площади меньше, чем кадр в пленочной зеркалке.

3. Устройство цифрового фотоаппарата позволяет фотографу увидеть изображение сразу после съемки.

4. Более старые модели пленочных фотокамер не требуют электрического питания. Они полностью состоят из механики. А цифровым зеркальным фотоаппаратам необходимы батарейки или аккумуляторы.

5. При съёмке на пленку лучше немного переэкспонировать кадр, но для цифрового фотоаппарата лучше немного недоэкспонировать кадр.

6. Независимо от того, цифровой фотоаппарат или пленочный, оба типа фото камер имеют огромные возможности по смене объективов, пультов дистанционного управление, вспышек, элементов питания и других аксессуаров.