Вы можете написать и разместить на портале статью.

Убедительно просим не присылать статьи из интернета - их можно найти поисковыми машинами. Напишите свою, интересную и уникальную статью. Сфотографируйте и опишите лабораторную работу по физике, или химии, пришлите фотографии Вашей самоделки....
шлите статьи на адрес we@guru.ua

Как работают цифровые фотоаппараты

Для того, чтобы сделать красочный снимок, многие датчики используют «фильтрование», чтобы посмотреть на свет с точки зрения 3х основных цветов. Как только фотоаппарат захватывает три основных цвета, он комбинирует их и получается цветное изображение.

Существует несколько способов «записи» этих цветов в цифровой камере. В высококачественных фотоаппаратах используется три отдельных датчика, каждый из которых имеет свой фильтр. Светоделитель (beam splitter) распределяет свет по трем различным датчикам. В данном случае свет можно сравнить с потоком воды, текущей по трубе. Распределитель разделяет этот поток воды на три равных трубопровода. Соединяясь вместе эти датчики отображают целостную цветную картинку, но благодаря фильтрам, каждый датчик отвечает только за свой цвет.

Преимущество этого метода состоит в том, что камера записывает каждый из трех цветов в каждом положении пикселя. Однако, такие фотоаппараты, как правило, очень громоздкие и дорогие.

Другой метод основывается на вращение ряда фильтров красного, синего и зеленого цветов перед одиночным датчиком. Сенсор записывает три отдельных изображения в быстрой последовательности. Но поскольку эти три изображения делаются в разное время (разница составляет всего долю секунды), то недостаток этого метода заключается в том, что за это время нельзя двигать камеру, чтобы не потерять цель объектива. Такой метод очень не практичен для ручных фотоаппаратов, поскольку во время съемки может дернуться рука и изображение получится не совсем четким. И все же оба эти метода больше подходят для профессиональных студийных камер.

Одним из наиболее приемлемых методов «записывания» цветов считается интерполяция - генерация дополнительных (промежуточных) пикселей изображения с целью создания иллюзии более высокого разрешения при помощи специального алгоритма, задающего цвет каждого дополнительного пикселя с учётом цветов его окружения. Для этого метода используют специальный фильтр называемый матричным цветовым фильтром (color filter array).

Самый распространенным фильтром такого типа является фильтр Bayer. В нем цветовые фильтры чередуются как в шахматном порядке. Но пиксели располагаются неравномерно – больше всего зеленых пикселей. Все дело в том, что глаз человека не одинаково воспринимает эти три основные цвета. И для того чтобы картинка казалась более «реальной» необходимо добавить больше зеленого цвета.

Преимущество этого метода заключается в том, что для такого воспроизведения цветов нужен всего один датчик и цвета записываются одновременно. За счет этого фотоаппараты гораздо меньше, дешевле и их можно использовать во многих случаях. Цветное изображение складывается из мозаики разных оттенков красного, зеленого и синего цветов. В цифровых фотоаппаратах используются специальный мозаичный алгоритмы, благодаря которому получаются красочные снимки. Основная идея этого алгоритма заключается в том, что каждый цветной пиксель можно использовать несколько раз. Насыщенный цвет одного пикселя можно определить за счет средней величины прилегающих к нему пикселей. В некоторых фотоаппаратах с одним датчиком используются технологии подобные Bayer. Например, вместо обычных красного, синего и зеленого цветов используется палитра из голубого, желтого, зеленого и пурпурового цвета. Но все же большая часть современных цифровых аппаратов основаны на комбинации зелено-красного и зелено-синего цветов.

Экспозиция и фокус

Цифровые камеры, как и все фотоаппараты, контролируют количество света, попадаемого на датчик. Для этого в фотоаппаратах установлена аппертура и затвор.

• Апертура - это отверстие оптической системы, определяемое размерами линз. Во многих цифровых аппаратах используется автоматическая апертура, однако в более профессиональных камерах аппертура играет роль ручного аксессуара.

• Скорость действия затвора – это промежуток времени, за которое свет проходит сквозь аппертуру. В цифровых фотоаппаратах, в отличие от обычных пленочных с механическим затвором, установлен цифровой затвор. Эти два аспекта очень важны для того, чтобы захватить необходимое количество света и сделать хороший снимок.

Помимо этого в фотоаппаратах установлены линзы, контролирующие фокусировку света на датчик. В основном линзы в цифровых фотоаппаратах очень похожи на линзы обычных камер.

Очень важным критерием различия линз в цифровых и пленочных фотоаппаратах является фокусное расстояние. Фокусное расстояние – это интервал между линзой и поверхностью датчика. Каждый производитель изготовляет датчик определенного размера, но, как правило, в цифровых фотоаппаратах они все равно гораздо меньше, чем в обычных пленочных. Чем меньше датчик, тем короче фокусное расстояние.

Длина фокуса также определяет масштаб или зум. В пленочном фотоаппарате, линза в 55 мм передает естественный размер объектов. Увеличивая фокусное расстояние, увеличивается масштаб изображения и объекты становятся ближе. При уменьшении объекты, наоборот, отдаляются. В цифровых камерах может стоять оптический или цифровой зум. В некоторых цифровых фотоаппаратах есть специальная функция фокусирования на мелких объектах, называемая макро съемкой.

В цифровых камерах используется один из четырех видов объективов:

• объектив типа "фикс-фокус" (с постоянной наводкой на гиперфокальное расстояние) – такие объективы, как правило, установлены в недорогих пленочных фотоаппаратах. Они очень удобны для снятия моментальных снимков, правда, не очень хорошего качества.
• Оптические объективы с автоматическим фокусом - Подобные линзы устанавливают обычно на видео камкодеры. Фотоаппараты с такими линзами могут поддерживать и не поддерживать ручной фокус.
• Цифровые объективы – такой объектив позволяет делать снимки в натуральную величину. Но, в зависимости от разрешения изображения и используемого датчика, могут получаться размытые и зернистые фотографии.
• Съемный объектив - Они подобны заменимым линзам на пленочных камерах. Их очень редко используют в цифровых фотоаппаратах.