Принцип получения цифрового фото

Кажется, так просто – щелкнул, получил снимок, и нет проблем. В действительности за те несколько мгновений, которые проходят с момента спуска затвора до проявления изображения на мониторе, внутри фотоаппарата происходит целый ряд сложных процессов, результатом которых является цифровая фотография. Попробуем разобраться, как же происходит превращение простых световых излучений в цифровое изображение, которое будет напоминать нам о приятно проведенных мгновениях и счастливых событиях в нашей жизни.

Рассмотрим поэтапно путь фотона до его преобразования в цифровое фото.

Объектив

Объектив – это элемент, находящийся на пути фотона к матрице. Он собран из линз, образующих оптические системы. Аппараты различаются по количеству линз, которое в самых совершенных моделях может достигать 18. А количество систем колеблется от двух до пяти. Объектив захватывает фотоны и направляет к матричным сенсорам. Размеры объектива прямо пропорциональны размерам матрицы. Совмещение, например, однодюймовой матрицы и линз малого размера даст темное и нечеткое изображение, так как маленькие линзы препятствуют проникновению света. Чтобы избежать этого, профессиональные фотографы прибегают к проверенной хитрости: низкое число апертуры при большой выдержке приводит к раскрытию диафрагмы, что способствует попаданию большего количества света через линзы на матрицу. В результате получается структурированное выделение фотографируемого объекта на смазанном фоне – лучшие критерии портретной съемки. Именно таким способом профессиональным фотографам удается выделить определенного человека на общем фоне толпы. Таким образом, путем регулировки параметров объектива можно достичь точечной фокусировки – пространство вокруг точки фокуса, чем дальше, тем больше расплывается.

Матрица

Матрица – основной элемент в процессе получения цифровых изображений. Она является подобием пленочного кадра. Фотоны, попадающие на поверхность матрицы, превращаются в электрозаряды посредством матричных сенсоров. Существует два вида сенсоров:
- CMOS
- CCD.

CMOS обладает гибкой манипулирующей системой. Он способен обрабатывать информацию в любом направлении на плоскости, параллельно процессу загрузки фотонов. CCD более примитивен. Он обрабатывает информацию лишь после окончания загрузки изображения. Производство CCD – дорогостоящий процесс с использованием сложнейших технологий. Тогда как CMOS более прост в исполнении и не требует сверхзатрат.

Матрица состоит из бесчисленного множества полупроводниковых светочувствительных частиц - пикселей или фотодатчиков, образующих изображение. Каждый фотодатчик включает три фотодиода, различающих три основных цвета: синий, зеленый и красный. Эти фотодиоды фиксируют количество фотонов света, попавших на них через объектив, и генерируют сигнал, прямо пропорциональный количеству принятого света.

Аналого-цифровой преобразователь

Для трансформации полученной аналоговой информации в цифровую фотоаппарат оснащен специальным устройством – ADC, которое считывает количество цветных фотонов в каждом пикселе, и присваивает числовую конфигурацию получившемуся цвету. Результатом получившейся совокупности чисел является фотоизображение. Эта информация переходит в буфер, где происходит ее фиксация на карте памяти.

Карта памяти

Скорость работы фотоаппарата зависит от всех вышеперечисленных элементов, а также от параметров карты памяти и ее способности принимать изображение, переданное из буфера. Карты памяти существуют во множестве форматов. Единицей скорости является мегабайт/сек, как на обычном CD-ROM. Недавно была презентована сверхскоростная карта памяти для профессиональных фотокамер – XQD со скоростью 16 и 32 Гбайт/сек.

Общепринятым стандартом является запись изображения в формате JPEG. Этот формат доступен для любой программы, предназначенной для просмотра фотоизображений, а также для их печатания.

Менее распространенный формат RAW индивидуален для каждой отдельной камеры. Он представляет “сырое”, не обработанное фотоизображение. Полученный результат – это непосредственный отпечаток матрицы. Формат RAW можно подвергать редактированию, что невозможно с JPEG, поэтому он более популярен среди профессионалов. Он позволяет вручную выправлять такие параметры изображения, как экспозицию, температуру и баланс белого.

Таким образом, кажущееся таким простым появление фотографии в реальности является сложным и деликатным процессом.