Likbez: hur en digitalkamera fungerar. Kameraenhet

Vi ber dig vänligen att inte skicka artiklar från Internet - de kan hittas av sökmotorer. Skriv din egen, intressanta och unika artikel. Fotografera och beskriv laborationer inom fysik eller kemi, skicka bilder på din hemgjorda ....
skicka artiklar till [e-postskyddad]

Hur digitala kameror fungerar

De flesta digitalkameror har en LCD-skärm där du omedelbart kan se den resulterande bilden. Detta är en av de största fördelarna med digitalkameror. Dessa bilder kan ses på en dator eller skickas via e-post.

Digitalkameror stöder, förutom delat minne, även flashkort som lagrar de bilder du tar. Du kan överföra foton från kameran till en dator eller annan enhet antingen via flashkort (SmartMedia, CompactFlash och Memory Stick), SCSI, USB, FireWire eller via disketter, hårddisk och CD- och DVD-skivor.

CompactFlash-minneskort Digitala foton brukar ta mycket plats. De vanligaste formaten är TIFF, uppackad, komprimerad JPEG (arkiverad) och RAW. I detta fall lagras uppgifterna i den form som de togs emot från den ljuskänsliga matrisen. Därför är kvaliteten på RAW-bilder betydligt högre än kvaliteten på JPEG-bilder, men de tar mycket mer plats. Ändå använder de flesta digitalkameror JPEG-format av hög och medelhög kvalitet för att lagra bilder.

Nästan alla digitalkameror har speciella datakomprimeringsprogram som gör att du kan minska storleken på foton och frigöra lite utrymme för andra bilder. Det finns två typer av komprimering: komprimering baserad på upprepande element och komprimering baserad på "extra detaljer". Till exempel, om 30 procent av fotot är blå himmel, betyder det att fotot kommer att ha för många återkommande nyanser av blått. Specialprogram "komprimerar" dessa upprepade färger så att bilden inte förlorar sin ljusstyrka och det finns mer ledigt utrymme på kameran. Denna metod låter dig minska storleken på bilden med nästan 50 procent.

Komprimering baserad på "överflödiga detaljer" är en mer komplex process. Som regel fångar en digitalkamera fler färger än det mänskliga ögat uppfattar. Därför, som ett resultat av sådan komprimering, tas vissa "onödiga detaljer", så att säga, bort från bilden, på grund av vilket vikten på fotot minskas. Sammanfattning:

För att ta en bild utför CCD-kameran följande operationer:

Först behöver du rikta kameran mot ett visst objekt och ställa in den optiska zoomen, d.v.s. zooma in eller ut på ett objekt.
Tryck sedan lätt på knappen.
Kameran fokuserar automatiskt på motivet.
Kameran ställer in bländare och slutartid för optimal exponering.
Sedan måste du trycka på knappen igen tills den tar stopp.
Kameran exponerar CCD:n och när ljuset når CCD:n laddar den vart och ett av elementen - pixlar individuellt. Denna laddning motsvarar vidare en elektrisk impuls, och på så sätt får vi i digital form data om belysningen av var och en av pixlarna.
En analog-till-digital-omvandlare (ADC) mäter laddningen och skapar en digital signal som representerar laddningsvärdena i varje enskild pixel.
Processorn samlar in data från olika pixlar och skapar ett specifikt färgområde. På många digitalkameror kan du direkt se den resulterande bilden på skärmen.
Vissa kameror komprimerar bilden automatiskt.
Information lagras på en av typerna av lagringsenheter, till exempel på ett flash-kort.

Lektionens ämne: "Digital informationsbehandlingsenheter: digital videokamera"

Syftet med lektionen:

skapa förutsättningar för bildandet av elevers idéer om typen och syftet med digitala enheter för informationsbehandling;

fortsätta att utveckla kunskaper om informationsbehandling med hjälp av olika enheter;

fortsätta att utbilda respekt för datorteknik, genomförandet av reglerna för säkert beteende på kontoret

UNDER Lektionerna:

1. Att organisera tid.

2. Upprepning av materialet från föregående lektion:
1) vilken enhet pratade vi om i förra lektionen?

2) Vilka huvudelement i en kamera kan du nämna?

3) Vilka är fördelarna med digitalkameror?

4) Var finns bilderna lagrade i kameran?

5) Hur är överföringen av bilder från kameran?

3. Att lära sig nytt material.

Till dagens lektion har du förberett meddelanden om digitala videokameror - en enhet som kraftigt utökar möjligheterna moderna datorer. Vi kommer att göra vår bekantskap med denna enhet enligt samma plan som vår bekantskap med en digitalkamera, dvs.

1 - huvudelementen i videokameran

2- fördelar med digitala videokameror

3 - enheter för inspelning av information i en videokamera

4 - överföra information från en videokamera till en dator

5 – webbkameror

Låt oss ge ordet till representanterna för grupperna.

(elever gör budskap, om nödvändigt, åtföljer berättelsen med illustrationer)

Materialet som kan erbjudas studenter finns i bilaga 1.

4. Workshop om att överföra video till en dator

Precis som i föregående lektion kan du filma fragment av elevernas tal, deras aktiviteter på lektionen. Visa i praktiken hur man överför video (i extrema fall från kameran). Arbetsformen är individuell.

5. Redigera en video om studiet av digitala informationsbehandlingsenheter

Arbeta med en videoredigerare MoveMaker (framtill):

2. Ladda upp videobilder - Spela in video - Importera video.

3. Ladda upp foto - Spela in video - Importera bilder

4. Ordna videoklipp och foton på storyboardpanelen (dra och släpp)

5. Lägg till övergångar: Filmredigering - Visa videoövergångar - Välj Videoövergång - dra den till storyboardpanelen mellan bildrutor.

6. Lägg till effekter: Filmredigering - Visa effekter - Välj effekt - dra den till storyboardpanelen direkt på ramen. För att förstärka effekten kan den användas flera gånger.

7. Lägga till titlar och inskriptioner: Filmredigering - Skapa titlar och titlar - Välj effekten av titlar eller inskriptioner - skriv in text, ställ in formatering - klicka på knappen "Slutför".

8. Lägga till musik: Spela in video - importera ljud och musik - dra ett fragment till storyboardpanelen.

9. Sparar filmen WMV – Slutföra filmskapandet – Spara filmen på datorn – Bekräfta uppmaningarna från guiden för att spara film.

Ge eleverna den här algoritmen som en påminnelse. Vi gör jobbet tillsammans, läraren visar allt likadant på skärmen.

6. Läxor: I nästa lektion kommer eleverna att slutföra ett filmskapande projekt. För att göra detta måste de fundera över projektets tema, vilka fragment och fotografier de ska använda. På lektionen ska de filma materialet och redigera en kort film. (Ämnen är varierande: Min skola, Min klass, Vårt datavetenskapskontor, Våra lärare etc.) Arbetet är tänkt att vara i grupper om 2-3 personer.

Bilaga 1. Videokameror

Videokameror är i första hand uppdelade i digitala och analoga. Här kommer jag inte att överväga analoga kameror (VHS, S-VHS, VHS-C, Video-8, Hi-8) av förklarliga skäl. De har en plats i en kommissionsbutik, eller på översta hyllan i ett skafferi (tänk om det någon gång blir en sällsynthet), men analog videobearbetning kommer säkert att övervägas, eftersom, jag tror, ​​alla har många kassetter. Så moderna hushållsvideokameror skiljer sig åt i typen av videoinformationsbärare, i metoden för inspelning (kodning) av videoinformation, i storleken och antalet matriser och, naturligtvis, i optik.

1.1.1. Beroende på typen av lagringsmedia delas kameror in i:

HDV-kameror: det nyaste och, tydligen, det viktigaste formatet i framtiden. Ramstorlek upp till 1920*1080. Föreställ dig, varje bildruta är ett 2-megapixelfoto, och du kommer att förstå vad kvaliteten på videon är. Strängt taget är HDV ett inspelningsformat, eftersom det finns HDD-kameror som fungerar på HDV-formatet. Men jag lägger specifikt detta format i den här raden, eftersom de flesta befintliga HDV-kameror spelar in på kassetter. Om pengar inte är ett problem för dig, är dessa kameror för dig.

DV-kameror: huvudformatet för digitala videokameror för konsumenter. Ramstorlek 720*576 (PAL) och 720*480 (NTSC). Kvaliteten på inspelningen beror till stor del på optiken och kvaliteten (och kvantiteten) av matriserna. DV-kameror är uppdelade i DV proper (mini-DV) - kameror och Digital-8 kameror. Vilken du ska köpa beror på dig, å ena sidan är mini-DV-kameror vanligare, å andra sidan, om du hade en Video -8-kamera tidigare, är det vettigt att vara uppmärksam på Digital -8-kameror, eftersom dessa kameror spelar in fritt på alla format 8 kassetter (Video -8, Hi -8, Digital -8 (naturligtvis kan de svära, säger de, Video -8 är ganska svag för mig, men de skriver lätt)), dessutom, Om du spelar in på kassetter av bättre kvalitet (Hi -8, Digital -8) får du längre inspelningstid än mini-DV.

DVD-kameror. Jag är inget fan av den här typen av kameror. Deras inspelningskvalitet är lägre än för DV-kameror, och även en skiva med den bästa kvaliteten för dem räcker i 20 minuter. Om du inte är kräsen när det gäller kvalitet (särskilt eftersom skillnaden inte är så märkbar på en vanlig TV-skärm) och du inte vill bry dig om att göra en film, och sedan koda den till DVD-format, kan du använda en DVD-kamera. Dessutom kan du sätta ihop en fullfjädrad DVD från de mottagna filerna på en 1,4 GB DVD (används i DVD-kameror) ganska snabbt med hjälp av specialiserade program (till exempel CloneDVD och DVD-lab).

Blixtkameror. Inspelningen görs på ett flashkort i formaten MPEG 4 och MPEG 2. Längden beror på kortets storlek, vald ramstorlek och kodningskvaliteten. MPEG 2 är att föredra, då kvaliteten är högre, men den tar mer plats. Men varken det ena eller det andra formatet, vid bearbetning av videoinformation för inspelning på ett kort, kommer att kunna ge en kvalitet som åtminstone är lite nära DV. Därför kan sådana kameror rekommenderas som en present till barn eller för att fotografera under extrema förhållanden, eftersom den obestridliga fördelen med dessa kameror är deras kompakthet och frånvaron av mekaniska delar (ett undantag är ett zoomobjektiv).

HDD-kameror. Inspelning görs på den inbyggda hårddisken. Inspelning kan göras i alla format från HDV till MPEG 4 (beroende på modell). Kanske, liksom blixtkameror, är detta framtiden för konsumentvideokameror, men till skillnad från de senaste HDD-kamerorna kan de redan ge utmärkt HDV-kvalitet, eller upp till 20 timmars MPEG 2-inspelning av god kvalitet på en 30 Gb disk. Men låt oss titta på den här prakten från andra sidan, att spela in 1 timmes DV-format tar 13-14 Gb på hårddisken och, efter att ha gjort några enkla beräkningar, säga att det är lättare att ordna om kassetten eller skriva om video till datorn efter 2,3-3 timmars inspelning (till bra kvalitet man vänjer sig snabbt).

1.1.2. Några digital videokamera använder komprimering (komprimering) av digitaliserad video, eftersom på det här ögonblicket det finns helt enkelt inget media som tål okomprimerad video (en minuts okomprimerad PAL 720 * 576 video utan ljud tar cirka 1,5 GB på hårddisken, enkla beräkningar visar att det redan krävs 90 GB under en timme). Och ändå är det nödvändigt att bearbeta denna enorma mängd information, även en enkel överskrivning av 90 GB kommer att ta cirka fem timmar. Därför behöver tillverkare av videokameror helt enkelt använda komprimering av digitaliserad video. Moderna videokameror använder följande typer av komprimering: DV, MPEG 2, MPEG 4 (DivX, XviD).

DV är huvudtypen av videokomprimering i moderna digitala videokameror, den används av HDV, miniDV, Digital 8 och vissa HDD-kameror. Den höga kvaliteten på denna typ av komprimering tror jag fortfarande är ledande bland andra format under lång tid.

MPEG 2 är formatet som används för att bränna DVD-skivor. Även om den har en något sämre inspelningskvalitet jämfört med DV, men beroende på bithastigheten (i grova drag, antalet byte som tilldelats för en sekunds video) med denna art komprimering kan du få en video av tillräckligt hög kvalitet (kom ihåg licensierade DVD-skivor).

MPEG 4 - för att vara ärlig så har tillverkarna av digital utrustning (foto och video) allvarligt "skamrat" ryktet för detta format. För att "pressa" allt möjligt ur det här formatet måste du använda en ganska kraftfull dator och spendera en anständig tid. Därför visar det sig att den slutliga videon i MPEG 4-format på videokameror och kameror är av låg upplösning och låg (milt uttryckt) kvalitet. Om DivX eller XviD används är inte så viktigt, skillnaden (liten), återigen, kan bara ses när man bearbetar video på en dator.

1.1.3. En viktig, men snarare den största, inverkan på det slutliga resultatet är kvaliteten på matrisen som används för att digitalisera den optiska signalen som passerar genom kameralinsen. Ju större den är, desto bättre. När du väljer en videokamera, var inte för lat för att titta på specifikationen och se antalet effektivt använda pixlar ("punkter" på matrisen). Till exempel säger specifikationen för en Sony XXXXXX videokamera att med en bildstorlek på 720 * 576 (0,4 megapixlar) används en 2 megapixel matris för video. Naturligtvis har detta den mest positiva effekten på slutresultatet, eftersom med all kodning (komprimering) lagen fungerar strikt: ju bättre källmaterial, desto bättre resultat, och ju mer ljus som träffar matrisen, desto mindre digitalt brus kommer det att bli. vara, ju mörkare tid kommer det att vara möjligt att använda en videokamera etc. Allt ovanstående i trippelstorlek avser trematriskameror, bland annat låter trematrissystemet dig reducera färgbruset avsevärt p.g.a. det faktum att separeringen av ljus i RGB-färgkomponenter (en förutsättning för att ta emot en videosignal) inte är utförd elektronik, utan ett optiskt prisma, då bearbetar varje matris sin egen färg.

Indirekt kan storleken och kvaliteten på matrisen bedömas av den digitalkamera som är inbyggd i videokameran, ju högre upplösning desto bättre.

1.1.4. Med videokameraoptik är allt enkelt: ju mer desto bättre. Ju större linsdiametern är, desto mer ljus träffar sensorn. Ju större optisk förstoring av linsen ... Det är dock värt att uppehålla sig vid detta mer i detalj. Det första jag vill säga: Titta ALDRIG på de stolta inskriptionerna på sidan av videokameran (X120, X200, X400, etc.). Du behöver bara titta på objektivets optiska zoom (antingen på kameran (optisk zoom), eller på själva objektivet). Naturligtvis kan digital zoom användas, men glöm inte att digital zoom är en begränsning av antalet effektivt använda pixlar i matrisen (se figur). Och bara en 2x digital zoom (till exempel med ett 10x objektiv blir detta en 20x total ökning) kommer att minska de effektivt använda pixlarna på matrisen med 4 gånger!

Tja, det skulle vara trevligt att ha en optisk stabilisator, eftersom kameror med en digital stabilisator inte använder hela matrisområdet.

Webbkameror

Webbkameror är billiga fasta nätverksenheter som överför information, vanligtvis video, över trådlösa eller korsväxlade Internet- och Ethernet-kanaler. Huvudsyftet med "rum" webbkameror är att använda dem för videopost och telekonferenser. Sådana kameror används ofta i "babysitting" - de klarar perfekt rollen som babymonitorer och sänder en bild av ett barn som lämnats till sig själv. "Street" anti-vandal webbkameror fungerar som säkerhetsvideomonitorer. Möjligheten att ta en bild i videokamera- eller stillbildskameraläge är ytterligare egenskaper webbkameror. I det här fallet bör du inte förvänta dig hög kvalitet från inspelade videor eller digitala bilder. Eftersom det inte är meningsfullt att utrusta webbkameror med högkvalitativ optik och dyr elektronik - kräver realtidsöverföring av videodata otroligt hög komprimering, vilket oundvikligen leder till förlust i bildkvalitet. Även om det är i grunden omöjligt att få en vacker bild med hjälp av webbkameror, är det kvaliteten på den resulterande bilden som är huvudegenskapen som gör att du subjektivt kan jämföra och välja kameror av denna typ. Men preferenser kan också påverkas av en intressant design, mjukvarupaket och olika alternativ som stöd för skinn och ytterligare kommunikationsgränssnitt. Alla webbkameror är utrustade med en rörelsedetekteringsfunktion och en ljudingång som gör att du kan överföra ljudinformation, de är också ofta utrustade med kontakter för att koppla in olika externa sensorer och enheter som belysningsenheter och larm. Världspraxis visar att de huvudsakliga tillverkarna av webbkameror är företag som tillverkar kringutrustning (Geni, Logitech, SavitMicro) eller nätverksutrustning (D-Link, SavitMicro), och inte video- eller fotografisk utrustning, vilket än en gång understryker skillnaden i den använda tekniken.

Komprimeringsformat för videobilder

Som ett inledande bildbehandlingssteg delar MPEG 1- och MPEG 2-komprimeringsformaten upp referensramarna i flera lika stora block, som sedan utsätts för en diskettcosinustransform (DCT). Jämfört med MPEG 1 ger MPEG 2-komprimeringsformatet bättre bildupplösning med mer hög hastighetöverföring av videodata genom användning av nya algoritmer för komprimering och borttagning av redundant information, samt kodning av utdataströmmen. Dessutom låter MPEG 2-komprimeringsformatet dig välja komprimeringsnivå på grund av kvantiseringsnoggrannheten. För video med en upplösning på 352x288 pixlar ger MPEG 1-komprimeringsformatet en överföringshastighet på 1,2 - 3 Mbps och MPEG 2 - upp till 4 Mbps.

Jämfört med MPEG 1 har MPEG 2-komprimeringsformatet följande fördelar:

Precis som JPEG2000 ger MPEG 2-komprimeringsformatet skalbarhet för olika nivåer av bildkvalitet i en enda videoström.

I MPEG 2-komprimeringsformatet ökas rörelsevektorernas noggrannhet till 1/2 pixel.

Användaren kan välja en godtycklig precision för den diskreta cosinustransformen.

MPEG 2-komprimeringsformatet inkluderar ytterligare prediktionslägen.

MPEG 2-komprimeringsformatet använde den nu avvecklade AXIS Communications AXIS 250S videoservern, JVC Professionals 16-kanaliga VR-716 videolagringsenhet, FAST Video Security DVRs och många andra videoövervakningsprodukter.

MPEG 4-komprimeringsformat

MPEG4 använder en teknik som kallas fraktal bildkomprimering. Fraktal (konturbaserad) komprimering innebär att man extraherar konturer och texturer av objekt från en bild. Konturerna presenteras i form av en sk. splines (polynomfunktioner) och kodade av referenspunkter. Texturer kan representeras som rumsliga frek(t.ex. diskret cosinus- eller wavelettransform).

Omfånget av datahastigheter som stöds av MPEG 4-videokomprimeringsformatet är mycket bredare än i MPEG 1 och MPEG 2. Ytterligare utvecklingar av specialister syftar till att helt ersätta bearbetningsmetoderna som används av MPEG 2-formatet. MPEG 4-videobildskomprimeringsformatet stöder ett brett utbud av standarder och datahastigheter. MPEG 4 inkluderar både progressiv och interlaced skanningsteknik och stöder godtycklig rumslig upplösning och bithastigheter från 5 kbps till 10 Mbps. MPEG 4 har förbättrat komprimeringsalgoritmen, vars kvalitet och effektivitet har förbättrats vid alla bithastigheter som stöds. VN-V25U-webbkameran, som är utvecklad av JVC Professional, är en del av sortimentet av nätverksenheter, och använder MPEG 4-komprimeringsformatet för videobildbehandling.

Videoformat

Videoformatet bestämmer strukturen på videofilen, hur filen lagras på lagringsmediet (CD, DVD, hårddisk eller kommunikationskanal). Vanligtvis har olika format olika filtillägg (*.avi, *.mpg, *.mov, etc.)

MPG - En videofil som innehåller MPEG1- eller MPEG2-kodad video.

Som du har märkt har MPEG-4-filmer vanligtvis AVI-tillägg. AVI-formatet (Audi o-Video Interleaved) har utvecklats av Microsoft för att lagra och spela upp videor. Det är en behållare som kan innehålla allt från MPEG1 till MPEG4. Den kan innehålla 4 typer av strömmar - Video, Audio, MIDI, Text. Dessutom kan det bara finnas en videoström, medan det kan finnas flera ljudströmmar. I synnerhet kan AVI bara innehålla en stream - antingen video eller ljud. AVI-formatet i sig sätter absolut inga begränsningar för vilken typ av codec som används, varken för video eller ljud - de kan vara vad som helst. Således kan alla video- och ljudkodekar perfekt kombineras i AVI-filer.

RealVideo är ett format skapat av RealNetworks. RealVideo används för live-TV-sändningar på Internet. Till exempel var tv-bolaget CNN ett av de första som sände på webben. Den har en liten filstorlek och lägsta kvalitet, men du kan, utan att särskilt ladda ner din kommunikationskanal, se de senaste TV-nyheterna på ditt valda TV-bolags webbplats. Tillägg RM, RA, RAM.

ASF - Streama format från Microsoft.

WMV - En videofil inspelad i Windows Media-format.

DAT - En fil kopierad från en VCD(VideoCD)\SVCD-skiva. Innehåller MPEG1\2 videoström.

MOV - Apple Quicktime Format.

Ansluta till en PC eller TV

Den enklaste kontakten - RCA AV-utgång - helt enkelt "tulpaner" - finns i vilken videokamera som helst, är anpassad för anslutning till vilken tv- och videoutrustning som helst och ger analog videoöverföring med största kvalitetsförlust. Det är mycket mer värdefullt att digitala videokameror har sådana analoga ingångar - detta gör att du kan digitalisera dina arkiv av analoga inspelningar, om du tidigare hade en analog videokamera. I "figuren" kommer lagringstiden att förlängas, och det kommer även att vara möjligt att redigera dem på en dator. Hi8, Super VHS (-C), mini-DV (DV) och Digital8 videokameror är utrustade med en S-video-kontakt, som till skillnad från RCA sänder färg- och ljusstyrkasignaler separat, vilket avsevärt minskar förlusterna och avsevärt förbättrar bildkvaliteten. Närvaron av en S-videoingång på digitala modeller ger samma fördelar för ägare av Hi 8- eller Super VHS-arkiv. Den inbyggda LaserLink infraröda sändaren i Sony videokameror, med hjälp av IFT-R20-mottagaren, gör att du kan titta på film på en TV utan att ansluta den med kablar. Placera bara videokameran bredvid TV:n på ett avstånd av upp till 3 m och slå på "PLAY". En mer avancerad Super LaserLink-sändare, som är utrustad med alla de senaste modellerna, fungerar på större avstånd (upp till 7 m). Närvaron av redigeringskontakterna i videokameran möjliggör linjär redigering genom att synkronisera videokameran med videobandspelare och redigeringsdäcket. I det här fallet, på alla enheter som är anslutna till varandra, styrs avläsningarna av bandräknaren och alla huvudlägen synkront: uppspelning, inspelning, stopp, paus och spola tillbaka. I Panasonic-videokameror används Control-M-kontakten för detta ändamål, i Sony-videokameror - Control-L (LANC). Deras specifikationer är inkompatibla, så vi rekommenderar att du kontrollerar gränssnittets kompatibilitet med videobandspelaren och videokameran.

RS-232-C-kontakt ("digital fotoutgång")

Kontakt för att ansluta en videokamera till en datorserieport för överföring av stillbilder i digital form och styrning av videokameran från en PC. I "tjusiga" modeller, istället för RS-232-C, är en ännu snabbare "fotoutgång" inbyggd - ett USB-gränssnitt. Alla mini-DV- och Digital8-videokameror är utrustade med en DV-utgång (i.LINK eller IEEE 1394 eller FireWire) för snabb förlustfri digital ljud-/videoöverföring. För att göra detta måste du ha en annan enhet som stöder DV-formatet - en DV-videobandspelare eller en dator med ett DV-kort. Mer värdefulla är förstås videokameror som förutom en utgång även har en DV-ingång. Vissa företag tillverkar samma modell i två versioner: den så kallade. "Europeiska" (utan ingångar) och "asiatiska" (med ingångar). Detta beror på de höga tullarna i Europa på import av digitala videobandspelare, som med rätta kan innehålla en videokamera med DV-ingång. IEEE-1394, FireWire och i. LINK är tre namn för samma höghastighets digitala seriella gränssnitt, som används för att överföra all form av digital information. IEEE-1394 (IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers) Beteckning på en gränssnittsstandard utvecklad av Apple Corporation(märkt som FireWire). Beteckningen antas av American Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). De flesta mini-DV- och Digital8-videokameror är utrustade med ett IEEE-1394-gränssnitt som skickar digital videoinformation direkt till en dator. Hårdvaran inkluderar en billig adapter och en 4- eller 6-ledarkabel. Låter dig överföra data med hastigheter upp till 400 Mbps.

i. LÄNK

IEEE 1394 digital ingång/utgång Låter dig överföra film till en dator. Videokameramodeller med i. Länk ökar arbetsflexibiliteten genom interaktiv redigering, elektronisk lagring och lägga upp bilder.

firewire

Registrerat varumärke tillhörande Apple, som var aktivt involverad i utvecklingen av standarden. Namnet FireWire ("fire wire") tillhör Apple och kan endast användas för att beskriva dess produkter, och i förhållande till sådana enheter på en PC är det vanligt att använda termen IEEE-1394, det vill säga namnet på standard själv;

Minneskort

På detta kort kan du lagra in i elektroniskt format foton, videor, musik. Den kan användas för att överföra en bild till en dator.

USB-minne

Memory Stick är en egenutvecklad Sony-design som kan lagra bilder, tal, musik, grafik och textfiler på samma gång. Med en vikt på endast 4 gram och storleken på en tuggummi, är minneskortet pålitligt, har skydd mot oavsiktlig radering, 10-stiftsanslutning för större tillförlitlighet, dataöverföringshastighet - 20 MHz, skrivhastighet - 1,5 Mb/s, läshastighet - 2,45 Mb/s Kapacitet för digitala stillbilder på ett 4 MB-kort (MSA-4A): i JPEG 640x480-format SuperFine-läge - 20 bilder, Fin - 40 bilder, Standard - 60 bilder; i JPEG 1152x864-format SuperFin - 6 bildrutor, Fin - 12 bildrutor, Standard - 18 bildrutor. Kapacitet för MPEG-filmer på ett 4 MB-kort (MSA-4A): i presentationsläge (320x2,6 i 15 sekunder), i videopostläge (160x1,6 i 60 sekunder).

SD-minneskort

SD-kort - ett nytt standardminneskort storleken på ett frimärke låter dig lagra alla typer av data, inklusive en mängd olika foto-, video- och ljudformat. SD-kort finns för närvarande i 64, 32, 16 och 8 MB kapacitet. Fram till slutet av 2001 kommer SD-kort med en kapacitet på upp till 256 MB att säljas. Ett 64 Mb SD-kort innehåller ungefär samma mängd musik som en CD. Eftersom dataöverföringshastigheten för SD-kortet är 2 Mb/s tar kopiering från en CD bara 30 sekunder. Eftersom SD-minneskortet är ett solid-state lagringsmedium påverkar inte vibration det på något sätt, dvs det finns inget hoppande ljud som uppstår med roterande media som CD eller MD. Maximal ljudinspelningstid på ett 64 Mb SD-kort: 64 minuter hög kvalitet (128 kbps), 86 minuter standard (96 kbps) eller 129 minuter i LP-läge (64 kbps).

Den största skillnaden mellan en filmkamera och en digitalkamera är hur ljuset passerar genom linsen. Där film finns i traditionella filmkameror har en digitalkamera en elektronisk matris med ljuskänsliga element. Det är på ytan av den elektronoptiska omvandlaren (matrisen) som en bild skapas, som sedan omvandlas till elektriska signaler som bearbetas av kamerans processor. Från Matrix digitalkamera inte bara kvaliteten på de resulterande bilderna beror direkt, utan också kostnaden för själva kameran. Vad är en ljuskänslig matris och hur skapas en färgbild i en digitalkamera?

Matris: typer och funktionsprincip

Den ljuskänsliga matrisen är nyckelelement vilken modern digitalkamera som helst. Det kan kallas "hjärtat" i en digitalkamera. Om vi ​​jämför kameran med det mänskliga ögat, är matrisen näthinnan i en digital apparat, på vilken den optiska signalen omvandlas till en digital bild. Matrisen eller sensorn är en komplex strukturerad platta av halvledarmaterial. Detta chip har en ordnad uppsättning fotokänsliga element. Miljontals sådana ljuskänsliga element eller pixlar är isolerade från varandra och bildar bara en punkt i bilden. Det bör noteras att, trots den höga noggrannheten i tillverkningen av digitalkameramatriser, är varje sensor unik på sitt sätt och därför finns det inte två helt identiska kameror i naturen.

Huvuduppgiften för kameramatrisen är att säkerställa omvandlingen av en optisk bild till en elektrisk. När kamerans slutare utlöses exponeras miljontals små celler för ljus och en laddning samlas på dem, vilket naturligtvis varierar beroende på mängden ljus som fallit på en given cell i matrisen. Dessa laddningar överförs till en elektrisk krets, som är utformad för att förstärka dem och omvandla dem till en digital form. Signalförstärkning utförs enligt ISO-känslighetsinställningarna som automatiskt väljs av kameran eller ställs in av användaren. Ju mer den valda ISO-känsligheten skiljer sig från den faktiska sensorkänsligheten, desto starkare blir signalen. Men signalförstärkning kan påverka den slutliga bilden negativt - så kallat "brus" uppstår i form av slumpmässigt brus.

Hittills, vid produktion av ljuskänsliga matriser för digitalkameror, används huvudsakligen två tekniker - CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) och CCD (Charge Coupled Device). I rysk översättning är dessa två typer av sensorer kända som CMOS- och CCD-matriser.

CMOS-sensorerär gjorda av komplementära metalloxidhalvledarmaterial. Deras nyckelfunktion är att de kan läsa och förstärka ljussignalen från vilken punkt som helst på ytan. CMOS-sensorn kan omvandla laddning till spänning mitt i pixeln. Denna funktion gör att du kan öka kamerans hastighet avsevärt när du bearbetar information från matrisen.

Dessutom gör denna teknik det möjligt att integrera matriser direkt med en analog-till-digital-omvandlare (ADC), vilket minskar kostnaden för en digitalkamera på grund av en viss förenkling av dess design. Dessutom kännetecknas CMOS-matriser av lägre strömförbrukning. De har dock en betydande nackdel - för att öka ljuskänsligheten hos matrisen och därigenom förbättra bildkvaliteten måste tillverkare avsevärt öka sensorns fysiska dimensioner.

CCD:er har blivit utbredd i moderna digitala kameror av amatör och professionell nivåäven om de är något mer arbetsintensiva i produktionen. Funktionsprincipen för en sådan matris är baserad på linje-för-linje-rörelsen av de ackumulerade elektriska laddningarna. I processen att läsa laddningen överförs laddningar till kanten av matrisen och mot förstärkaren, som sedan överför den förstärkta signalen till analog-digital-omvandlaren (ADC). Eftersom informationen från cellerna läses sekventiellt är det möjligt att ta nästa bild först efter att den föregående bilden har formats helt. Samtidigt är fördelen med CCD-matriser deras relativt lilla storlek.

CCD-sensorerna som används i moderna digitalkameror är uppdelade genom sin design i fullformat, rambuffrad, kolumnbuffrad, progressiv skanning, sammanflätad skanning och bakbelyst. Till exempel, i interlaced CCD:er har varje pixel både en ljusmottagare och ett laddningslagringsområde. I sin tur, i fullbildsmatriser, utför hela pixeln funktionen att ta emot ljusflödet, och laddningsöverföringskanalerna är dolda under pixeln.

Tillräckligt länge sedan CCD:er ansågs ha större ljuskänslighet, bredare dynamiskt omfång och bättre brusimmunitet än CMOS-sensorer. Därför användes digitalkameror med CCD-matriser där hög bildkvalitet krävs, och kameror med CMOS-sensorer tilldelades rollen som billiga amatörenheter. Men för senaste åren tillverkare har, på grund av förbättringen av kvaliteten på kiselskivor och förstärkarkretsen, kunnat förbättra prestandan hos CMOS-matriser avsevärt. Och nu, när det gäller bildkvalitet, är kameror baserade på CMOS-matriser praktiskt taget inte på något sätt sämre än kameror som använder CCD-sensorer.

De senaste CMOS-sensorerna kan garantera professionell bildkvalitet. Och därför, från synvinkeln av fotobildens kvalitet, säger typen av matris faktiskt lite, en mycket viktigare faktor är de specifika egenskaperna hos denna sensor - dess fysiska dimensioner, upplösning, ljuskänslighet, signal -till-brusförhållande.

Som vi redan har upptäckt består matrisen av en digitalkamera av ett stort antal ljuskänsliga rektangulära halvledarelement som kallas pixlar. Varje sådan pixel samlar in elektroner som uppstår i den under verkan av fotoner som kommer från en ljuskälla. Men hur går processen att forma en bild med en kameramatris till?

I en förenklad form kan detta beskrivas med exemplet med en CCD-matris. Under exponeringen av ramen, kontrollerad av kamerans slutare, fylls varje pixel gradvis med elektroner i proportion till mängden ljus som träffar den. Därefter stängs kameraslutaren, och kolumnerna med elektroner ackumulerade i pixlar börjar röra sig till kanten av sensorn, där en liknande mätkolonn finns.

I denna kolumn rör sig laddningarna redan i vinkelrät riktning och faller slutligen på mätelementet. Mikroströmmar skapas i den, proportionell mot laddningarna som har fallit på den. Tack vare detta schema blir det möjligt att bestämma inte bara värdet på den ackumulerade laddningen, utan också vilken pixel på matrisen, det vill säga radnumret och kolumnnumret, det motsvarar. Utifrån detta byggs en bild som motsvarar bilden fokuserad på ytan av den ljuskänsliga matrisen. I matriser byggda med CMOS-teknik omvandlas laddningen till spänning direkt i pixeln, varefter den kan avläsas elektrisk krets kamera.

Färgbild bildande

Digitalkamerasensorer kan bara reagera på intensiteten av ljuset som träffar dem. Det vill säga att de bara kan bestämma graderingarna av ljusintensitet - från helt vitt till helt svart. Ju fler fotoner som träffar pixeln, desto högre ljusstyrka har ljuset. Men hur känner då en digitalkamera igen färgtoner? Traditionella filmkameror används negativ film, bestående av tre lager, vilket gör att filmen kan behålla olika färgnyanser av ljus. I digitalkameror, andra tekniska lösningar för att bilda en färgbild.

För att sensorn i en digitalkamera ska kunna urskilja färgnyanser installeras ett block av mikroskopiska ljusfilter ovanför dess yta. Om mikrolinser används i matrisen, som tjänar till att ytterligare fokusera ljus på pixlar för att öka deras känslighet, placeras filter mellan varje mikrolins och cell.

Som bekant kan vilken färg som helst i spektrumet erhållas genom att bara blanda några få primära färger (röd, grön och blå). Fördelningen av ljusfilter över sensorns yta för att bilda en färgbild kan vara olika, beroende på den valda algoritmen. De flesta digitalkameror använder idag Bayer-mönstret.

Inom ramen för detta system är färgfilter ovanför matrisens yta varvat med varandra, i ett rutmönster. Dessutom är antalet gröna filter dubbelt så stort som rött eller blått, eftersom det mänskliga ögat är mer känsligt för den gröna delen av ljusspektrumet. Som ett resultat visar det sig att de röda och blå filtren är placerade mellan de gröna. Filtrens schackbrädesarrangemang är nödvändigt för att säkerställa att bilder av samma färg erhålls oavsett om användaren håller kameran vertikalt eller horisontellt.

Således bestäms färgen på varje pixel av ljusfiltret som täcker den. Alla exponerade element i cellen deltar i att erhålla färginformation. Själva färgbilden byggs av kameraelektroniken efter att den elektriska signalen som tas från kamerans sensorceller omvandlas till en digital kod av en analog-till-digital-omvandlare (ADC). Emellertid kan CMOS-sensorer självständigt bearbeta signalens färgkomponent.

Analog till Digital Converter (ADC)

Som vi redan förstått är driften av den fotokänsliga matrisen nära relaterad till kamerans analog-till-digital-omvandlare (ADC). Efter att vart och ett av de miljoner fotokänsliga elementen i matrisen omvandlar energin från det ljus som infaller på den till en elektrisk laddning, förstärks denna ackumulerade laddning till den nivå som krävs för dess efterföljande behandling av en analog-till-digital-omvandlare.

Analog till digital omvandlareär en enhet som ansvarar för att omvandla en analog insignal till en digital signal. ADC:n omvandlar de analoga värdena för den elektriska laddningen som tas emot av varje fotokänsligt element till digitala värden, som sedan tas emot av kameraautomatiken, i synnerhet den inbyggda mikroprocessorn, redan i binär kod.

Den huvudsakliga egenskapen hos ADC är dess bitdjup, det vill säga antalet diskreta signalnivåer som kodas av omvandlaren. Till exempel kan en 1-bitars analog-till-digital-omvandlare endast klassificera ljussensorsignaler som antingen svarta (0) eller vita (1). Och en åttabitars ADC kan redan bygga 256 olika ljusstyrkavärden för varje sensor. Moderna modeller av digitalkameror med stora sensorer använder 12-, 14- eller 16-bitars analog-till-digital-omvandlare. Det höga bitdjupet hos ADC:n som är installerad i kameran kan indikera att denna digitalkamera kan skapa bilder med ett brett tonalt och dynamiskt omfång.

Efter att ADC:n omvandlar de analoga spänningarna som tas emot från sensorerna till en binärkodad markering som består av nollor och ettor, överför den denna digitaliserade data till kamerans digitala signalprocessor. I processorn omvandlas dessa data redan till en färgbild i enlighet med de algoritmer som introducerats av tillverkaren, inklusive att i synnerhet bestämma koordinaterna för bildpunkter och tilldela dem en viss färgton. När du bygger en färgbild ger kamerans inbyggda elektronik justering av bildens ljusstyrka, kontrast och mättnad. Den tar också bort olika störningar och "ljud" från den.

Givetvis är sensorn och dess tillhörande analog-till-digital-omvandlare inte de enda komponenterna i en digitalkamera som avgör dess kvalitet. Optik, elektronik och andra element är också mycket viktiga för att säkerställa den höga kvaliteten på de producerade fotografiska bilderna. Ändå är det vanligt att bestämma nivån på en modern digitalkamera baserat på den tekniska perfektionen av den ljuskänsliga matrisen som är installerad i den. Dessutom bestäms utvecklingen av fotografisk teknik i allmänhet idag till stor del av utvecklingshastigheten för allt mer avancerade sensorer.

Låt oss börja enkelt. Tänk på den enklaste kameran (Camera Obscura)

Ljusstrålar reflekteras från var och en av objektets punkter. Hålet i barriären tillåter endast en balk att passera igenom. Om du inte installerar en barriär får vi en meningslös bild på filmen.

Öppningen i barriären kallas öppning eller diafragma. I verkligheten missar den mer än en stråle. I det här fallet visas punkten som en plats på filmen.

Om bländaren är för stor blir bilden suddig. Men om bländaren är för liten kommer mindre ljus in i filmen och diffraktionseffekter börjar. Diffraktion av ljus är fenomenet med ljusavvikelse från den rätlinjiga utbredningsriktningen när man passerar nära hinder.

Linsen låter dig använda en stor bländare och öka ljusflödet från varje punkt.

NN är den optiska huvudaxeln som korsar mitten av sfäriska ytor

Ett knippe parallella linjer skär varandra vid huvudfokus F

f är den huvudsakliga brännvidden,

u,v är konjugerade brännvidder

En stråle som passerar genom mitten av en lins bryts inte!

Systemet är precis som en camera obscura, men samlar in mer ljus!

Brännvidd är avståndet från objektivets bakre (eller andra) huvudpunkt till dess fokus när en ljusstråle kommer in i linsen parallellt med dess optiska axel

Endast några av objekten är i fokus. Kamerafokusering tillhandahålls genom att förskjuta matrisen i förhållande till linsen (ändra konjugerade fokus v), eller ändra graden av brytning i linsen (ändra huvudbrännvidden f)

Endast de punkter i bilden kommer att vara skarpt definierade, vars strålar bildar en liten "spridningsfläck"

Genom att ändra bländaren kan du ändra storleken på "spridningsfläckarna" och samtidigt öka skärpedjupet (intervallet över vilket objektet är ungefär i fokus). Samtidigt minskar en liten bländare mängden ljus – du måste öka slutartiden (exponeringstiden).

Sensorns storlek och dess avstånd till linsen bestämmer kamerans synfält

Matrisen består av många ljuskänsliga celler - pixlar. Varje cell, när ljus träffar den, genererar en elektrisk signal som är proportionell mot ljusflödets intensitet. Om information endast används om ljusets ljusstyrka är bilden svartvit, och för att få den i färg täcks cellerna med färgfilter.

Pixelstorleken i kameran får inte vara mindre minsta storlek linspunkter. För att få bästa effekt av en digitalkamera med en sensor som innehåller små pixlar bör du inte använda billig optik.

Matrisen (sensor, fotosensor) är en kameraenhet där en bild erhålls. Egentligen är detta en analog till en fotografisk film, eller en filmram. Som i den "målar" ljusstrålarna som samlas av linsen bilden. Skillnaden är att denna bild lagras på filmen, och på matrisens sensorer, under påverkan av ljus, uppstår elektriska signaler, som bearbetas av kamerans processor, varefter bilden sparas som en fil i minnet kort. Själva kameramatrisen är en speciell mikrokrets med fotosensorer-pixlar (fotodioder). Det är de som, när ljus träffar, genererar en signal, ju större, desto mer ljus träffar denna pixelsensor.

I de flesta matriser är varje pixel täckt med ett rött, blått eller grönt filter (endast ett!) i enlighet med det välkända RGB-färgschemat (röd-grön-blå). Varför just dessa färger? En av hypoteserna som förklarar människans färgseende är trekomponentteorin, som säger att det finns tre typer av ljuskänsliga element i det mänskliga synsystemet. En typ av element reagerar på grönt, en annan typ på rött och en tredje typ på blått.

På matrisen är filtren ordnade i grupper om fyra, så att två gröna har en blå och en röd. Detta görs eftersom det mänskliga ögat är mest känsligt för grönt. Ljusstrålar med olika spektra har olika våglängder, så filtret tillåter bara strålar av sin egen färg att passera in i cellen.

Så den resulterande bilden består bara av röda, blå och gröna pixlar - det är så RAW-filer (okomprimerat format) spelas in. För att spela in JPEG- och TIFF-filer analyserar kamerans processor färgvärdena för närliggande celler och beräknar färgen på pixlarna. Denna bearbetningsprocess kallas färginterpolation, och den är extremt viktig för att få högkvalitativa fotografier.

Kameraprocessorn ansvarar för alla processer som resulterar i en bild. Processorn bestämmer exponeringsparametrarna, bestämmer vilka som ska tillämpas i en given situation. från processor och programvara beror på kvaliteten på bilderna och kamerans hastighet.

Termen "Exponering" hänvisar till mängden ljus som träffar ett fotokänsligt fotografiskt material under en given tidsperiod. De tre huvudparametrarna som påverkar exponeringen är känslighet, slutartid och bländare.

Det bör noteras att olika förvrängningar uppstår under bildbildning. Bildförvrängningar som bildas av optiksystemet under fotografering kallas aberrationer. Beroende på ursprungstyp är avvikelser kromatiska (färg)

och geometrisk (kallad distorsion).

Kromatiska (färg)aberrationer är optiska förvrängningar som orsakas av olika brytningsvinklar för ljusvågor av olika längd. Rött har maximal brytning, violett har minst.

Graden av distorsion beror på objektivets kvalitet och reduceras genom att använda speciella linser. Till exempel kan kromatiska aberrationer reduceras med en akromatisk lins som består av två typer av glas (krona och flinta).

Distorsion är en geometrisk distorsion av raka linjer. Förvrängningar är resultatet av en förändring i den linjära förstoringen som tillhandahålls av optiken över bildfältet. Det finns två typer av distorsion - fat (negativ) och nålkudde (positiv).

Asfärisk optik används för att minska distorsion. Linsens design inkluderar linser med en elliptisk eller parabolisk yta, på grund av vilka den geometriska likheten mellan det fotografiska objektet och dess bild återställs.

Lejonparten av dessa förvrängningar kan kompenseras med hjälp av digitala bildbehandlingsmetoder - kalibrering. Kärnan i kalibreringsmetoden är att jämföra referensparametrarna och de verkliga parametrarna, och i den analytiska redovisningen av förvrängningar.

Efter att fotograferingen är klar återstår en lika viktig uppgift - att spara det resulterande fotot på ett minneskort. Det är önskvärt att göra detta med maximal kvalitet, utan att förlora någon information som erhållits under fotograferingen. Idag låter de flesta kameror dig spara bilder i två fundamentalt olika format – RAW och JPEG. RAW är rå, obearbetad information från matrisen, skriven till en fil. Det antas att fotografen kommer att arbeta med RAW-filen på egen hand och konvertera den på en dator för att få det färdiga fotot. JPEG är faktiskt ett färdigt fotografi.

Vissa, vanligtvis dyrare kameror, erbjuder att spara bilder i ett "rå"-format (RAW). För råformatet finns inga specifika standarder. de skiljer sig från tillverkare till tillverkare. Råformatet innehåller all data som tas emot direkt från det ljuskänsliga elementet, innan kamerans mjukvara ändrar vitbalansen eller något annat. Genom att spara ett foto i råformat kan du göra bättre justeringar av inställningar som vitbalans efter att fotot har sparats på din PC. De flesta professionella fotografer använder råformatet eftersom det ger dem störst flexibilitet i prepress. baksidan flexibilitet - "råa" bilder tar extremt mycket plats på minneskortet.

Bildkomprimering är tillämpningen av datakomprimeringstekniker på en digital bild. Genom att minska redundansen av bilddata kan effektiviteten av bildlagring och överföring förbättras.

Moderna kameror gör allt själva, för att få en bild behöver användaren bara trycka på en knapp. Men det är ändå intressant: med vilken magi kommer bilden in i kameran? Vi kommer att försöka förklara de grundläggande principerna för digitalkameror.

Huvuddelar

I grund och botten upprepar enheten i en digitalkamera designen av en analog. Deras huvudsakliga skillnad ligger i det ljuskänsliga elementet på vilket bilden bildas: i analoga kameror är det en film, i digitalkameror är det en matris. Ljus genom linsen kommer in i matrisen, där en bild bildas, som sedan lagras i minnet. Nu kommer vi att analysera dessa processer mer i detalj.

Kameran består av två huvuddelar - kroppen och objektivet. Fodralet innehåller en matris, en slutare (mekanisk eller elektronisk, och ibland båda samtidigt), en processor och kontroller. En lins, oavsett om den är avtagbar eller fast, består av en grupp linser som är inrymda i ett plast- eller metallhölje.

Var är bilden

Matrisen består av många ljuskänsliga celler - pixlar. Varje cell, när ljus träffar den, genererar en elektrisk signal som är proportionell mot ljusflödets intensitet. Eftersom endast information om ljusets ljusstyrka används är bilden svartvit och för att det ska bli färg måste man ta till olika knep. Cellerna är täckta med färgfilter - i de flesta matriser är varje pixel täckt med ett rött, blått eller grönt filter (endast ett!), I enlighet med det välkända RGB-färgschemat (röd-grön-blå). Varför just dessa färger? Eftersom dessa färger är primära, och resten erhålls genom att blanda dem och minska eller öka deras mättnad.

På matrisen är filtren ordnade i grupper om fyra, så att två gröna har en blå och en röd. Detta görs eftersom det mänskliga ögat är mest känsligt för grönt. Ljusstrålar med olika spektra har olika våglängder, så filtret tillåter bara strålar av sin egen färg att passera in i cellen. Den resulterande bilden består endast av röda, blå och gröna pixlar - det är så RAW-filer (råformat) spelas in. För att spela in JPEG- och TIFF-filer analyserar kamerans processor färgvärdena för närliggande celler och beräknar färgen på pixlarna. Denna bearbetningsprocess kallas färginterpolation, och den är extremt viktig för att få högkvalitativa fotografier.

Detta arrangemang av filter på matriscellerna kallas Bayer-mönstret
Det finns två huvudtyper av matriser, och de skiljer sig åt i hur information läses från sensorn. I matriser av CCD-typ läses information från celler sekventiellt, så filbehandlingstiden kan ta ganska lång tid. Även om sådana sensorer är "tänksamma", är de relativt billiga och dessutom är brusnivån i bilderna som erhålls med dem mindre.

CCD-typ

I matriser av CMOS-typ (CMOS) läses information individuellt från varje cell. Varje pixel är markerad med koordinater, vilket gör att du kan använda matrisen för mätning och autofokus.

CMOS-sensor

De beskrivna typerna av matriser är enskiktiga, men det finns också treskiktiga, där varje cell samtidigt uppfattar tre färger, och särskiljer olika färgade färgströmmar genom våglängd.

Tre-lagers matris

Kameraprocessorn har redan nämnts ovan - den ansvarar för alla processer som resulterar i en bild. Processorn bestämmer exponeringsparametrarna, bestämmer vilka parametrar som ska tillämpas i en given situation. Kvaliteten på foton och kamerans hastighet beror på kamerans processor och programvara.

Smart-microcam.ru har en något annorlunda funktionsprincip, men vi kommer inte att avvika från vår artikel.

Med ett klick på slutaren

Slutaren mäter hur lång tid ljuset träffar sensorn (slutarhastighet). I de allra flesta fall mäts denna tid i bråkdelar av en sekund - som de säger, och du kommer inte att ha tid att blinka. I digitala SLR-kameror, som i filmkameror, består slutaren av två ogenomskinliga slutare som täcker sensorn. På grund av dessa slutare i digitala systemkameror är det omöjligt att se på skärmen - trots allt är matrisen stängd och kan inte överföra en bild till skärmen.

I kompaktkameror matrisen stängs inte av slutaren, och därför är det möjligt att komponera ramen enligt displayen

När avtryckaren trycks ned drivs slutarna av fjädrar eller elektromagneter som låter ljus komma in och en bild bildas på sensorn - så här fungerar en mekanisk slutare. Men det finns också elektroniska slutare i digitalkameror – de används i kompaktkameror. En elektronisk slutare, till skillnad från en mekanisk, kan inte kännas för hand, den är i allmänhet virtuell. Matrisen för kompaktkameror är alltid öppen (vilket är anledningen till att du kan komponera bilden medan du tittar på displayen och inte i sökaren), men när avtryckaren trycks ned exponeras bilden under den angivna exponeringstiden, och sedan skriven till minnet. På grund av det faktum att elektroniska slutare inte har slutare, kan deras slutartider vara ultrakorta.

Fokus

Som nämnts ovan används ofta själva matrisen för autofokusering. I allmänhet finns det två typer av autofokus - aktiv och passiv.

För aktiv autofokus behöver kameran en sändare och mottagare som fungerar i det infraröda området eller med ultraljud. Ultraljudssystemet mäter avståndet till ett objekt med hjälp av ekolokalisering av den reflekterade signalen. Passiv fokusering utförs enligt metoden för kontrastbedömning. I vissa professionella kameror båda typerna av fokus kombineras.

I princip kan hela området av matrisen användas för fokusering, och detta gör det möjligt för tillverkare att placera dussintals fokuseringszoner på den, samt använda en "flytande" fokuspunkt, som användaren själv kan placera var som helst. han vill.

Kampen mot distorsion

Det är linsen som bildar bilden på matrisen. Linsen består av flera linser – tre eller fler. En lins kan inte skapa en perfekt bild - den kommer att förvrängas i kanterna (detta kallas aberrationer). Grovt sett ska ljusstrålen gå direkt till sensorn, utan att spridas på vägen. Till viss del underlättas detta av diafragman - en rund platta med ett hål i mitten, bestående av flera kronblad. Men du kan inte stänga bländaren för mycket - på grund av detta minskar mängden ljus som faller på sensorn (vilket används när du bestämmer önskad exponering). Om emellertid flera linser med olika egenskaper sätts samman i serie, kommer distorsionerna som ges av dem tillsammans att vara mycket mindre än aberrationerna för var och en av dem separat. Ju fler linser, desto mindre aberration och desto mindre ljus träffar sensorn. När allt kommer omkring, glas, oavsett hur genomskinligt det kan tyckas för oss, överför inte allt ljus - någon del är spridd, något reflekteras. För att linserna ska släppa in så mycket ljus som möjligt är de belagda med en speciell antireflexbeläggning. Om du tittar på kameralinsen ser du att linsens yta skimrar som en regnbåge - det här är antireflexbeläggningen.

Linserna är placerade inuti linsen så här

En av objektivets egenskaper är bländaren, värdet på den maximala öppna bländaren. Det indikeras på objektivet, till exempel så här: 28/2, där 28 är brännvidden och 2 är bländaren. För ett zoomobjektiv ser markeringen ut så här: 14-45 / 3,5-5,8. Två bländarvärden är specificerade för zoomar, eftersom den har olika lägsta bländare vid vidvinkel och vid tele. Det vill säga, vid olika brännvidder kommer bländarförhållandet att vara olika.

Brännvidden som anges på alla objektiv är avståndet från frontlinsen till ljusmottagaren - i det här fallet matrisen. Brännvidden avgör objektivets betraktningsvinkel och dess, så att säga, räckvidd, det vill säga hur långt det "ser". Vidvinkelobjektiv flyttar bilden längre bort från vårt normala syn, medan teleobjektiv zoomar in och har en liten synvinkel.

Objektivets betraktningsvinkel beror inte bara på dess brännvidd, utan också på ljusmottagarens diagonal. För 35 mm filmkameror anses en lins med en brännvidd på 50 mm vara normal (det vill säga ungefär motsvarande betraktningsvinkeln för det mänskliga ögat). Objektiv med kortare brännvidd är vidvinkelobjektiv, objektiv med längre brännvidd är teleobjektiv.

Den vänstra sidan av den nedre inskriptionen på objektivet är zoomens brännvidd, den högra sidan är bländaren

Det är här problemet ligger, på grund av vilket, bredvid brännvidden för ett digitalkameraobjektiv, ofta anges dess motsvarighet för 35 mm. Diagonalen på matrisen är mindre än diagonalen på 35 mm-ramen, och därför är det nödvändigt att "översätta" siffrorna till en mer bekant motsvarighet. På grund av samma ökning av brännvidden i SLR-kameror med "film"-objektiv blir vidvinkelfotografering nästan omöjlig. Ett 18 mm-objektiv för en filmkamera är ett supervidvinkelobjektiv, men för en digitalkamera kommer dess motsvarande brännvidd att vara cirka 30 mm eller mer. När det gäller teleobjektiv är att öka deras "räckvidd" bara i händerna på fotografer, eftersom ett vanligt objektiv med en brännvidd på till exempel 400 mm är ganska dyrt.

Sökare

I filmkameror kan du bara komponera en bild med hjälp av sökaren. Digitala låter dig glömma det helt, eftersom det i de flesta modeller är bekvämare att använda skärmen för detta. Vissa mycket kompakta kameror har ingen sökare alls, helt enkelt för att det inte finns plats för det.

Det viktigaste med en sökare är vad du kan se genom den. SLR-kameror kallas till exempel bara på grund av sökarens designegenskaper. Bilden genom linsen genom ett system av speglar överförs till sökaren, och därmed ser fotografen det verkliga området av ramen. Under fotografering, när slutaren öppnas, höjs spegeln som blockerar den och sänder ljus till den känsliga sensorn. Sådana konstruktioner gör naturligtvis ett utmärkt jobb med sina uppgifter, men de tar upp ganska mycket utrymme och är därför helt otillämpliga i kompaktkameror.

Så här kommer bilden genom systemet av speglar in i SLR-kamerans sökare

Real vision optiska sökare används i kompaktkameror. Detta är, grovt sett, ett genomgående hål i kamerahuset. En sådan sökare tar inte mycket plats, men dess vy motsvarar inte vad linsen "ser".

Det finns även pseudo-reflexkameror med elektroniska sökare. I sådana sökare är en liten display installerad, vars bild sänds direkt från matrisen - precis som på en extern display.

Blixt

Blixt, en pulserande ljuskälla, är känd för att användas för att belysa där huvudljuset inte räcker till. Inbyggda blixtar är vanligtvis inte särskilt kraftfulla, men deras momentum är tillräckligt för att belysa förgrunden. På semiprofessionella och professionella kameror finns även en kontakt för att ansluta en mycket kraftfullare extern blixt. Denna kontakt kallas en "hot shoe".