Працює цифрова камера. Гайд криптографії: що таке електронний цифровий підпис і як він працює. Як працює струменевий принтер

Цифрове телебачення є сучасною технологією телевізійного мовлення, яка полягає в передачі телевізійного звуку та зображення за допомогою кодування відеосигналу. Звичне нам усім телебачення називається аналоговим і воно поступово йде в історію. Його основний недолік: нестійкість сигналу в різних перешкод та можливість перегляду лише кількох телевізійних телеканалів. Цифровий сигнал має захист від перешкод, тому забезпечує високу якість звуку та зображення. Крім того, на одній частоті замість аналогового каналу він може передавати відразу кілька цифрових. Таким чином, глядачі отримують можливість дивитися різноманітні канали: загальноформатні, розважальні, інформаційні, пізнавальні, дитячі, музичні, спортивні, транслюючі серіали та кіно.

Переваги цифрового телебачення

За способом передачі цифрове телебачення поділяється на:

ефірне наземне телебачення, що веде мовлення в режимі DVB-T2 і DVB-T;
супутникове та кабельне телебачення.

Переваги підключення цифрового телебачення:

зменшення потужності передавачів;
підвищення завадостійкості телевізійних сигналів;
підвищення у ТВ-приймачах якості картинки та звуку;
значне збільшення ТВ-програм;
наявність інтерактивних ТВ-систем;
наявність додаткових функцій: "відео на запит", "запис передачі", "на початок передачі", вибір субтитрів та мови;
можливість створення архіву передач та ін.

Антени, що використовуються прийому сигналу, також різняться. При їх покупці потрібно враховувати дальність станції, що передає, умови прямої видимості на станцію, а також рівень переданого сигналу. Так, ефективними вважаються антени з висотою підвісу десять метрів та великим коефіцієнтом посилення, а також кімнатні антени. Але зазвичай прийом сигналу успішно складає ту антену, якою абонент користується вже давно.

Отже, якщо питання з покупкою приставки та встановленням антеною дециметрового діапазону вирішено, можна приступати до підключення "цифри" на свій телевізор. Для цього підключаємо тюнер до телевізора згідно з інструкцією, яка йде з ним у комплекті. Потім підключаємо до нього антену та за допомогою пульта запускаємо процедуру пошуку каналів. Пошук може здійснюватися вручну або автоматично (вибираєте той, який вас влаштовує). За кілька хвилин на екрані з'явиться результат. Зазначимо, дізнатися, чи підтримує телевізор цифрове телебачення, досить просто. Так, якщо він має позначення DVB-T2, приймає цифрове телебачення ефірне; якщо DVB-S – значить приймає супутникове телебачення та DVB-C – кабельне.

Перед встановленням цифрового телебачення обов'язково дізнайтеся, де знаходиться передавальна сигнал вежа. У її бік потрібно буде направити антену. Якщо використовується зовнішня антена, її потрібно надійно кріпити на кронштейни.

У цьому номері я збираюся почати "довгограючу" тему про те, як влаштована і як працює цифрова камера, що означають всякі розумні слова на кшталт "брекетинг" та "експокорекція" і, головне, як усім цим цілеспрямовано користуватися.

Взагалі цифрова камера - це апарат, що дозволяє отримувати зображення об'єктів у цифровій формі. За великим рахунком, різниця між звичайним та цифровим фотоапаратом – лише у приймачі зображення. У першому випадку це фотоемульсія, що вимагає потім хімічної обробки. У другому - спеціальний електронний датчик, що перетворює падаюче світло на електричний сигнал. Датчик цей називається сенсором або матрицею і дійсно є прямокутною матрицею світлочутливих осередків, поміщених на одному напівпровідниковому кристалі.

При попаданні світла на елемент матриці він виробляє електричний сигнал, пропорційний кількості світла, що потрапило. Потім сигнали (поки що це аналогові сигнали) з елементів матриці зчитуються і перетворюються на цифрову форму аналогово-цифровим (АЦП) перетворювачем. Далі цифрові дані обробляються процесором камери (так, у ній також є процесор) і зберігаються вже у вигляді, власне, картинки.

Отже, серцем будь-якої цифрової камери є сенсор. Зараз існують дві основні технології виробництва сенсорів – ПЗЗ (CCD, charge coupled device – пристрій із зарядовим зв'язком) та КМОП. У ПЗЗ-матриці під час експозиції (тобто в момент, власне, фотографування) у світлочутливих елементах накопичується заряд, пропорційний інтенсивності світла, що падає. При зчитуванні даних ці заряди зрушуються з комірки в комірку, доки буде рахована вся матриця (власне, читання відбувається рядково). Цей процес у популярній літературі люблять порівнювати з передачею відер із водою по ланцюжку. Виготовляються ПЗС-матриці за МОП-технологією та для отримання якісного зображення вимагають високої однорідності параметрів по всій площі чіпа. Відповідно, вони досить дорогі.

Альтернативою ПЗС є CMOS (тобто, російською, КМОП) матриці. По суті, КМОП-сенсор досить схожий на мікросхему оперативної пам'яті - DRAM. Теж прямокутна матриця, також конденсатори, теж зчитування з довільним доступом. Як світлочутливі елементи в КМОП-матрицях використовуються фотодіоди. Загалом, КМОП-матриці набагато краще підходять для виробництва добре розроблених нині техпроцесів. До того ж, крім іншого (велика щільність упаковки елементів, менше енергоспоживання, нижча ціна), це дозволяє інтегрувати супутню електроніку на один кристал з матрицею. Правда, донедавна CMOS не витримував конкуренції з CCD у сенсі якості, так що на основі CMOS-сенсорів робилися переважно дешеві пристрої на кшталт веб-камер. Однак останнім часом відразу кілька великих компаній (зокрема, такий монстр індустрії, як Kodak) розробляли технології виробництва CMOS-матриць високої роздільної здатності та високої якості. Перша "серйозна" (тримегапіксельна цифрова дзеркалка) камера на КМОП – Canon EOS-D30 – з'явилася майже два роки тому. А оголошені на останній Photokina повноформатні камери Canon EOS 1Ds та Kodak Pro DCS-14n остаточно продемонстрували потенціал КМОП-сенсорів. Втім, більшість камер поки таки випускаються на основі ПЗЗ-матриць.

Охочі докладніше познайомитися з обома технологіями можуть почати з цієї адреси www.eecg.toronto.edu/~kphang/ece1352f/papers/ng_CCD.pdf , а ми підемо далі.

Наступний момент - елементи матриці (будь-якого з вищеописаних типів) сприймають лише інтенсивність падаючого світла (тобто, дають чорно-біле зображення). Звідки береться колір? Для отримання кольорового зображення між об'єктивом і матрицею розташовується спеціальний світлофільтр, що складається з осередків основних кольорів (GRGB або CMYG), що знаходяться над відповідними пікселами. Причому для зеленого кольору використовуються два пікселі (в RGB, або один в CMY), оскільки око найбільш чутливе саме до цього кольору. Остаточний колір піксела на картинці в такій системі вираховується з урахуванням інтенсивностей сусідніх елементів різних кольорів, так що в результаті кожного кольорового пікселя матриці відповідає кольоровий піксел на картинці. Таким чином, остаточна картинка завжди тією чи іншою мірою інтерполована (тобто розрахована, а не отримана безпосереднім фотографуванням об'єкта, що неминуче позначається як дрібні деталі знімка). Щодо конкретних фільтрів, то в більшості випадків використовується прямокутна матриця GRGB (фільтр Байєра).

Існує ще така штука, як SuperCCD, винайдена Fuji Photo Film і використовується в камерах Fuji з 2000 року. Суть цієї технології в тому, що пікселі (і елементи світлофільтра – теж GRGB) розташовані у вигляді своєрідної діагональної матриці.

Причому камера інтерполує не тільки кольори самих пікселів, а й кольори точок, розташованих між ними. Таким чином, на фотоапаратах Fuji завжди вказується дозвіл, що вдвічі перевершує навіть кількість фізичних (однокольорових) пікселів, що не є правда. Втім, технологія Fuji все ж таки вийшла досить вдалою - більшість людей, які порівнювали якість знімків з SuperCCD і звичайних камер, сходиться в тому, що якість картинки з SuperCCD відповідає звичайній матриці з роздільною здатністю, приблизно в 1.5 рази більшою, ніж фізична роздільна здатність SuperCCD. Але не вдвічі, як це заявлено Fuji.

Закінчуючи розмову про фільтри, саме час згадати про третю альтернативну технологію виробництва сенсорів, а саме - Foveon X3. Вона розроблялася фірмою Foveon і була оголошена навесні цього року. Суть технології - фізичне зчитування всіх трьох кольорів для кожного пікселя (за ідеєю, дозвіл такого сенсора буде еквівалентно дозволу звичайного сенсора з втричі великою кількістю пікселів). При цьому для розподілу падаючого світла на колірні компоненти використовується властивість кремнію (з якого виготовлений сенсор) пропускати світло з різною довжиною хвилі (тобто кольором) на різну глибину. Фактично, кожен піксел Foveon є тришаровою структурою, причому глибина залягання активних елементів відповідає максимуму пропускання кремнієм світла для основних кольорів (RGB). На мою думку, дуже перспективна ідея. Принаймні теоретично. Тому що на практиці перша оголошена камера на основі Foveon X3 поки що так і залишається єдиною. Та й її постачання поки толком так і не розпочалося. Докладніше про цю технологію ми писали у шостому номері газети за цей рік.

Однак повернемося до детекторів. Основною характеристикою будь-якої матриці, з точки зору кінцевого користувача, є її роздільна здатність - тобто кількість світлочутливих елементів. Більшість камер зараз робиться на основі матриць у 2-4 мегапікселі (мільйон пікселів). Природно, що більша роздільна здатність матриці, тим більше деталізований знімок можна на ній отримати. Звичайно, що більше матриця, то вона дорожча. Але за якість завжди доводиться платити. Дозвіл матриці і розмір знімка, що отримується в пікселах пов'язані безпосередньо, наприклад, на мегапіксельній камері ми отримаємо картинку розміром 1024х960 = 983040. Треба сказати, що збільшення дозволу матриць - одне з головних завдань, з якої зараз борються виробники цифрових камер. Скажімо, три роки тому більшість камер середнього цінового діапазону постачалися мегапіксельними матрицями. Два роки тому ця кількість збільшилася до двох мегапікселів. Рік тому воно вже дорівнювало трьом-чотирьом мегапікселам. Зараз більшість останніх моделей камер комплектується сенсорами з роздільною здатністю 4-5 мегапікселів. І вже існує кілька напівпрофесійних моделей, з матрицями більше 10 мегапікселів. Мабуть, десь на цьому рівні гонка і зупиниться, оскільки знімок з 10-мегапіксельної матриці відповідає приблизно за деталізації знімку на стандартну 35-міліметрову плівку.

До речі, не треба плутати роздільну здатність матриці в тому вигляді, як ми визначили його вище, і роздільну здатність. Остання визначається як здатність камери розділити зображення двох об'єктів і зазвичай вимірюється знімком штрихової світи з відомою відстанню між штрихами. Роздільна здатність визначає властивості всієї оптичної системи камери - тобто матриці та об'єктива. У принципі, роздільна здатність і роздільна здатність пов'язані між собою, але зв'язок цей визначається не тільки параметрами матриці, але і якістю використаної в камері оптики.

Наступна характеристика цифрової камери, що безпосередньо пов'язана з матрицею, - це чутливість. Або, точніше, світлочутливість. Цей параметр, як і випливає з назви, визначає чутливість матриці до падаючого світла і, в принципі, цілком аналогічний світлочутливості стандартних фотоматеріалів. Наприклад, ви можете купити в магазині плівку чутливістю 100, 200 чи 400 одиниць. Так само можна виставити чутливість матриці, але полюс цифрового фотоапарата в тому, що чутливість виставляється індивідуально для кожного кадру. Скажімо, при яскравому сонячному світлі можна знімати з чутливістю 100 або 50, а для нічної зйомки можна перейти на 400 (а в деяких фотоапаратах і на 1400). Більшість цифрових камер дозволяє виставляти стандартні значення чутливості – 50, 100, 200 та 400. Крім того, система автоекспозиції може змінювати чутливість плавно. Оскільки фізично регулювання чутливості здійснюється зміною коефіцієнта посилення сигналу з матриці, то камері це реалізувати досить просто.

Вимірюється чутливість в одиницях ISO (принаймні для цифрових камер вони вже стали стандартом). Як вони переводяться в одиниці DIN та ГОСТ, ви можете подивитися в таблиці.

ГОСТ	8	11	32	65	90	180	250
ISO	9	12	35	70	100	200	300
DIN	10	11-20	16	19-20	21	24	25-26

Втім, регульована чутливість має свої недоліки. Оскільки фізично у своїй властивості матриці не змінюються, а просто посилюється існуючий сигнал, то зображенні починають дедалі більше виявлятися шуми, властиві будь-якого електронного пристрою. Це дуже сильно знижує робочий динамічний діапазон камери, так що при високій чутливості ви хорошої картинки не отримаєте. З аналогічною проблемою, до речі, можна зіткнутися і за великих експозицій - будь-яка матриця шумить, а згодом шум накопичується. Зараз у багатьох камерах реалізуються спеціальні алгоритми шумоподавлення при великих експозиціях, проте вони схильні згладжувати зображення та розмивати дрібні деталі. Загалом проти законів фізики не попрешь, але все-таки можливість регулювати чутливість - великий плюс цифрових камер.

Костянтин АФАНАСЬЄВ

Після переходу ефірного мовлення з аналогового стандарту на цифровий виникла потреба придбати спеціальні пристрої для старих телевізорів. Усі сучасні моделі ТВ-приймачів оснащуються відповідним тюнером. Однак не кожна людина готова через це міняти свій телевізор. Знаючи, як працює цифрова приставка до телевізора та особливості вибору пристрою, можна купити недорогий та ефективний пристрій.

Призначення девайсу

Завдяки цифровій приставці до телевізора можна не лише дивитися ефірне мовлення у новому стандарті, але й суттєво розширити можливості ТВ-приймача. У продажу знаходиться велика кількість моделей, що відрізняються вартістю та функціональними можливостями. Серед основних функцій, що виконуються приставкою, можна відмітити:

Відтворення мультимедіа-файлів із флеш-накопичувача, що підключається до порту USB.
Запис телетрансляції у форматі ts на зовнішній накопичувач.
Можливість зупинки перегляду у реальному часі.
Завдяки функції TimeShift можна відкласти трансляцію телепрограми.

Деякі бюджетні сучасні моделі телевізорів мають значно менший функціонал, хоча й оснащені тюнером DVB-T2. У такій ситуації приставка зможе значно розширити його можливості.

Також слід сказати ще про один вид тюнерів - приставки Смарт ТВ. Вони надають користувачам ще більше можливостей.

Працювати ці девайси можуть одним із двох способів:

Усі файли зберігаються на вбудованому носії, для запуску необхідного софта його потрібно попередньо встановлювати.
Для зберігання робочої інформації використовуються хмарні послуги, і пристрій може функціонувати лише при підключенні до інтернету.

Головною перевагою Смарт-приставок є можливість отримання доступу до різних ресурсів в інтернеті та виведення інформації на екран ТБ.

Такі тюнери можуть оснащуватися відразу декількома роз'ємами для підключення карток пам'яті, підтримують велику кількість мультимедіа-форматів.

Критерії вибору

Слід визнати, що приставка до телевізора для перегляду цифрового телебачення не є складним побутовим електронним приладом.

Але навіть з огляду на порівняно низьку вартість цих пристроїв, потрібно зробити правильний вибір. Є кілька критеріїв, які необхідно обов'язково мати на увазі, вирушаючи до магазину.

Стандарти мовлення

Саме це питання є найважливішим при виборі девайсу. Оскільки у Росії використовується стандарт DVB-T2 цифрового телебачення, приставка до телевізора має його підтримувати. Це універсальне рішення, яке відповідає користувачам усіх регіонів країни. Крім цього, якість зображення у DVB-T2 краща, ніж у DVB-T1.

Також потрібно відзначити ще два стандарти – DVB-S та DVB-S2. Вони використовуються для трансляції супутникового телебачення. Якщо приставка їх підтримує, користувач може приєднати її до супутникової антени і транслювати отриманий сигнал відразу на телевізор без використання ресивера.

Сьогодні багато провайдерів кабельного ТБ використовують стандарт DVB-C. Це дає можливість кодувати сигнал. Для отримання доступу до нього потрібні спеціальні модулі. Якщо девайс використовуватиметься для прийому кабельного телебачення, він повинен підтримувати і цей стандарт.

Способи підключення

Якщо тюнер купується для роботи зі старим телевізором, то в ньому мають бути три роз'єми типу «тюльпан» або RCA. Один із них використовується для виведення відеосигналу, а два інших передають звук у стереоформаті. Більшість моделей приставок сьогодні оснащені роз'єм HDMI. Це сучасний стандарт, який використовується для одночасної передачі відео- та аудіосигналу.

Наявність портів USB говорить про те, що пристрій можна використовувати як мультимедійний програвач. Крім цього, до них підключається зовнішній накопичувач для запису телепрограм, якщо ця функція підтримується приставкою.

Також варто звернути увагу на наскрізний антенний вихід, завдяки якому до приставки можна підключити одразу два ТВ-приймачі без застосування розгалужувачів.

Функціональні можливості

Так як цифрові тюнери здатні не тільки приймати сигнал необхідного стандарту, варто познайомитися з корисними функціями. Однією є TimeShift (відкладений перегляд). Завдяки їй трансляцію ТВ-передачі можна поставити на паузу та не пропустити цікавий момент.

Також варто звернути увагу на опцію Personal Video Recorder (PVR). З її допомогою можна записувати передачі, якщо немає можливості дивитися їх у прямому ефірі. Цілком очевидно, що для цього потрібен зовнішній накопичувач. Багато сучасних моделей приставок можуть використовуватися як мультимедіа-плеєр завдяки підтримці популярних форматів. Функція ТВ-гід дозволяє дізнатися про програму передач на тиждень для всіх доступних каналів.

Популярні приставки

У торгових мережах можна знайти велику кількість приставок, але віддати перевагу тій чи іншій моделі часом досить складно, навіть якщо знати критерії вибору. Познайомившись із оглядом популярних приставок, ухвалити рішення буде простіше.

Модель Supra SDT-94

Апарат виглядає стильно і має невисоку вартість.

Приставка дозволяє записувати програми на флеш-накопичувач, а також переглядати мультимедіа-контент.

До телевізора пристрій підключається за допомогою тюльпанів або кабелю HDMI. Слід зазначити, що варто скористатися другим варіантом, тому що якість картинки буде значно кращою.

Серед переваг моделі можна відзначити:

Невисока вартість.
Впевнений прийом сигналу.
Простоту налаштування.
Наявність роз'єму HDMI.
Функцію батьківського контролю.

Якщо говорити про недоліки, то найчастіше користувачі відзначають не дуже хорошу роботу ІЧ-приймача.

Для керування приставкою доводиться буквально цілитися до неї пультом ДУ. Також варто відзначити стрибки зображення при підключенні до телевізора за допомогою RCA роз'ємів.

Пристрій Oriel 963

Відмінною рисою моделі є простота налаштування. З приставкою швидко розберуться люди, які нічого не тямлять у електронній побутовій техніці. Також варто звернути увагу, що приставка має корпус із алюмінію. Завдяки цьому вона не лише виглядає стильно, а й не перегрівається у процесі роботи.

До USB-роз'єму можна підключити не тільки флеш-накопичувач, а й зовнішній HDD. Девайс має вбудований медіаплеєр, який чудово справляється з усіма популярними форматами. Не варто забувати і про функцію відкладеного перегляду, яка часом буває надто необхідною.

Модель має такі переваги:

Висока чутливість ІЧ-приймача.
Кнопки керування розташовані на лицьовій панелі.
Дозволяє записувати потрібні телепрограми.
Має багато роз'ємів.

Девайс має лише один недолік - не найзручніше меню. В іншому претензії до Oriel 963 немає.

Прилад В-Color DC1302

Пристрій зручно в роботі і добре справляється з прийомом сигналу стандарту DVB-T2. Підтримка аудіоформату АС3 робить цю модель справжнім медіаплеєром. Справа у тому, що у великих відеофайлах звук записується саме за допомогою цього кодека. Розташовані на лицьовій панелі кнопки управління зроблять роботу з приставкою ще зручнішою.

Слід зазначити, що В-Color DC 1302 має підтримку HD-каналів. Металевий корпус є відмінним радіатором та запобігає перегріву приставки під час роботи. Серед недоліків можна відзначити лише порівняно невелику довжину шнура, а також трохи уповільнене перемикання каналів.

Вибір девайса для перегляду цифрового ТБ залежить від індивідуальних потреб користувача. Не кожна людина переплачуватиме за додаткові функції, тому що готова обмежитися лише основною. Перед походом в магазин варто відразу визначитися, для яких цілей планується використовувати тюнер, не рахуючи основного призначення.

Сучасні фотоапарати все роблять самі – щоб отримати знімок, користувачеві достатньо лише натиснути на кнопку. Але все одно цікаво: за яким же дивом картинка потрапляє в камеру? Ми намагатимемося пояснити основні принципи роботи цифрових фотоапаратів.

Основні частини

В основному пристрій цифрової камери повторює аналогову конструкцію. Головна їхня відмінність - у світлочутливому елементі, на якому формується зображення: в аналогових фотоапаратах це плівка, у цифрових - матриця. Світло через об'єктив потрапляє на матрицю, де формується картинка, яка потім записується на згадку. Тепер розберемо ці процеси докладніше.

Складається камера із двох основних частин – корпусу та об'єктиву. У корпусі знаходяться матриця, затвор (механічний або електронний, а іноді і той і інший одразу), процесор та органи управління. Об'єктив, знімний або вбудований, є групою лінз, розміщених у пластиковому або металевому корпусі.

Де виходить картинка

Матриця складається з безлічі світлочутливих осередків – пікселів. Кожен осередок при попаданні на неї світла виробляє електричний сигнал, пропорційний інтенсивності світлового потоку. Оскільки використовується інформація лише про яскравість світла, картинка виходить чорно-білою, а щоб вона була кольоровою, доводиться вдаватися до різних хитрощів. Осередки покривають кольоровими фільтрами – у більшості матриць кожен піксел покритий червоним, синім або зеленим фільтром (тільки одним!) відповідно до відомої колірної схеми RGB (red-green-blue). Чому саме ці кольори? Тому що вони – основні, а всі інші виходять шляхом їх змішування та зменшення чи збільшення їхньої насиченості.

На матриці фільтри розташовуються групами по чотири, так що на два зелені припадає по одному синьому та червоному. Так робиться тому, що людське око найбільш чутливе саме до зеленого кольору. Світлові промені різного спектра мають різну довжину хвиль, тому фільтр пропускає в комірку промені лише свого кольору. Отримана картинка складається лише з пікселів червоного, синього та зеленого кольору – саме в такому вигляді записуються файли RAW (сирий формат). Для запису файлів JPEG та TIFF процесор камери аналізує колірні значення сусідніх осередків та розраховує колір пікселів. Цей процес обробки називається колірною інтерполяцією, і він виключно важливий для отримання якісних фотографій.

Таке розташування фільтрів на осередках матриці називається шаблоном Байєра

Основних типів матриць два, і вони різняться способом зчитування інформації із сенсора. У матрицях типу CCD (ПЗС) інформація зчитується з осередків послідовно, тому обробка файла може забрати багато часу. Хоча такі сенсори «задумливі», вони відносно дешеві, і до того ж рівень шуму на отриманих з їх допомогою знімках менший.

Матриця типу ПЗЗ

У матрицях типу CMOS (КМОП) інформація зчитується індивідуально з кожного осередку. Кожен піксел позначений координатами, що дозволяє використовувати матрицю для експозаміру та автофокусування.

КМОП-матриця

Описані типи матриць - одношарові, але є ще й тришарові, де кожен осередок сприймає одночасно три кольори, розрізняючи різнобарвні потоки кольорів по довжині хвиль.

Тришарова матриця

Вище вже було згадано процесор камери - він відповідає за всі процеси, в результаті яких виходить картинка. Процесор визначає параметри експозиції, вирішує, які їх потрібно застосувати у цій ситуації. Від процесора та програмного забезпечення залежить якість фотографій та швидкість роботи камери.

По клацанню затвора

Затвор відміряє час, протягом якого світло впливає на сенсор (витримку). У переважній більшості випадків цей час вимірюється частками секунди - що називається, і моргнути не встигнеш. У цифрових дзеркальних камерах, як і в плівкових, затвор є дві непрозорі шторки, що закривають сенсор. Через ці шторки у цифрових дзеркалках неможливе візування по дисплею – адже матриця закрита і не може передавати зображення на дисплей.

У компактних камерах матриця не закрита затвором, тому можна компонувати кадр по дисплею

Коли кнопка спуску натиснута, шторки рухаються пружинами або електромагнітами, відкривається доступ світла, і на сенсорі формується зображення - так працює механічний затвор. Але у цифрових камерах бувають ще й електронні затвори – вони використовуються у компактних фотоапаратах. Електронний затвор, на відміну від механічного, не можна помацати руками, він, загалом, віртуальний. Матриця компактних камер завжди відкрита (саме тому і можна компонувати кадр, дивлячись на дисплей, а не видошукач), коли ж натискається кнопка спуску, кадр експонується протягом зазначеного часу витримки, а потім записується в пам'ять. Завдяки тому, що електронні затвори не мають шторок, витримки у них можуть бути ультракороткими.

Наведемо фокус

Як говорилося вище, часто для автофокусування використовується сама матриця. Взагалі ж, автофокусування буває двох типів – активне та пасивне.

Для активного автофокусування камері потрібні передавач та приймач, що працюють в інфрачервоній області або ультразвуком. Ультразвукова система вимірює відстань до об'єкта методом ехолокації відбитого сигналу. Пасивне фокусування здійснюється методом оцінки контрасту. У деяких професійних камерах поєднуються обидва типи фокусування.

В принципі, для фокусування може використовуватися вся площа матриці, і це дозволяє виробникам розміщувати на ній десятки фокусувальних зон, а також використовувати точку фокусу, що «плаває», яку користувач сам може розмістити де йому завгодно.

Боротьба зі спотвореннями

Саме об'єктив формує на матриці зображення. Об'єктив складається з кількох лінз – із трьох і більше. Одна лінза не може створити досконале зображення - по краях воно спотворюватиметься (це називається абераціями). Грубо кажучи, пучок світла повинен йти прямо на сенсор, не розсіюючись на шляху. Певною мірою цьому сприяє діафрагма – кругла пластинка з діркою посередині, що складається з кількох пелюсток. Але закривати діафрагму не можна - через це зменшується кількість світла, що потрапляє на сенсор (що і використовується при визначенні потрібної експозиції). Якщо ж зібрати послідовно кілька лінз з різними характеристиками, спотворення, які вони дають разом, будуть набагато менше, ніж аберації кожної з них окремо. Чим більше лінз - тим менше аберації і менше світла потрапляє на сенсор. Адже скло, хоч би яким прозорим воно нам здавалося, не пропускає все світло – якась частина розсіюється, щось відбивається. Щоб лінзи пропускали якнайбільше світла, на них наносять спеціальне напилення, що просвітлює. Якщо подивитися на об'єктив камери, буде видно, що поверхня лінзи переливається веселкою – це просвітлююче напилення.

Лінзи розташовуються всередині об'єктива приблизно таким чином

Однією з характеристик об'єктиву є світлосила, значення максимально відкритої діафрагми. Вона вказується на об'єктиві, наприклад, так: 28/2 де 28 - фокусна відстань, а 2 - світлосила. Для зум-об'єктиву маркування виглядає так: 14-45/3,5-5,8. Два значення світлосили вказуються для зумів, оскільки в ширококутному та телеположенні у них різні мінімальні значення діафрагми. Тобто на різних фокусних відстанях світлосила буде різною.

Фокусна відстань, яку вказують на всіх об'єктивах, – це відстань від передньої лінзи до світлоприймача (в даному випадку, матриці). Від фокусної відстані залежить кут огляду об'єктива та його, так би мовити, далекобійність, тобто як далеко він «бачить». Ширококутні об'єктиви віддаляють зображення щодо нашого звичайного бачення, а телеоб'єктиви – наближають, і вони мають маленький кут огляду.

Кут огляду об'єктива залежить не тільки від його фокусної відстані, а й від діагоналі світлоприймача. Для 35 мм плівкових камер нормальним (тобто приблизно відповідним куту огляду людського ока) вважається об'єктив із фокусною відстанню 50 мм. Об'єктиви з меншою фокусною відстанню – «ширококутники», з більшою – «телевіки».

Ліва частина нижнього напису на об'єктиві - фокусна відстань зуму, права частина - світлосила

Тут і криється проблема, через яку поруч із фокусною відстанню об'єктива цифровика часто вказують його еквівалент для 35 мм. Діагональ матриці менше діагоналі 35 мм кадру, і тому доводиться «перекладати» цифри на більш звичний еквівалент. Через це збільшення фокусної відстані в дзеркальних камерах з «плівковими» об'єктивами стає майже неможлива ширококутна зйомка. Об'єктив із фокусною відстанню 18 мм для плівкової камери – суперширококутний, але для цифрового фотоапарата його еквівалентна фокусна відстань буде близько 30 мм, а то й більше. Що стосується телеоб'єктивів, то збільшення їхньої «дальнобійності» тільки на руку фотографам, адже звичайний об'єктив із фокусною відстанню, скажімо, 400 мм, коштує досить дорого.

Видошукач

У плівкових камерах компонувати кадр можна лише користуючись видошукачем. Цифрові ж дозволяють забути про нього, оскільки в більшості моделей для цього зручніше використовувати дисплей. У деяких компактних камерах видошукача зовсім немає - просто через те, що немає для нього місця. Найважливіше у видошукачі – що через нього можна побачити. Наприклад, дзеркальні камери так називаються саме через особливості конструкції видошукача. Зображення через об'єктив через систему дзеркал передається у видошукач, і таким чином фотограф бачить реальну площу кадру. Під час зйомки, коли відкривається затвор, дзеркало, що загороджує його, піднімається і пропускає світло на чутливий сенсор. Такі конструкції, звичайно, чудово справляються зі своїми завданнями, але займають чимало місця і тому абсолютно непридатні в компактних камерах.

Ось так зображення через систему дзеркал потрапляє у видошукач дзеркальної камери

У компактних камерах застосовують оптичні видошукачі реального бачення. Це, власне кажучи, наскрізний отвір у корпусі камери. Такий видошукач не займає багато місця, але його огляд не відповідає тому, що «бачить» об'єктив. Ще є псевдоозеркові камери з електронними видошукачами. У таких видошукачах встановлений маленький дисплей, зображення на який передається безпосередньо з матриці – так само, як і на зовнішній дисплей.

Спалах

Спалах, імпульсне джерело світла, використовується, як відомо, для підсвічування там, де основного освітлення недостатньо. Вбудовані спалахи зазвичай не дуже потужні, але їхнього імпульсу вистачає, щоб висвітлити передній план. На напівпрофесійних та професійних камерах є ще контакт для підключення набагато потужнішого зовнішнього спалаху, він називається «гарячий черевик».

Це, загалом, основні елементи та принципи роботи цифрової камери. Погодьтеся, коли знаєш, як пристрій працює, легше досягти якісного результату.

Лікнеп: як працює цифрова камера

Основні частини Боротьба зі спотвореннями

Основні частини

Де виходить картинка

Таке розташування фільтрів на осередках матриці називається шаблоном Байєра

Матриця типу ПЗЗ

КМОП-матриця

Тришарова матриця

По клацанню затвора

У компактних камерах матриця не закрита затвором, тому можна компонувати кадр по дисплею

Наведемо фокус

Боротьба зі спотвореннями

Лінзи розташовуються всередині об'єктива приблизно таким чином

Ліва частина нижнього напису на об'єктиві - фокусна відстань зуму, права частина - світлосила

Видошукач

Найважливіше у видошукачі – що через нього можна побачити. Наприклад, дзеркальні камери так називаються саме через особливості конструкції видошукача. Зображення через об'єктив через систему дзеркал передається у видошукач, і таким чином фотограф бачить реальну площу кадру. Під час зйомки, коли відкривається затвор, дзеркало, що загороджує його, піднімається і пропускає світло на чутливий сенсор. Такі конструкції, звичайно, чудово справляються зі своїми завданнями, але займають чимало місця і тому абсолютно непридатні в компактних камерах.

Ось так зображення через систему дзеркал потрапляє у видошукач дзеркальної камери

Ще є псевдоозеркові камери з електронними видошукачами. У таких видошукачах встановлений маленький дисплей, зображення на який передається безпосередньо з матриці – так само, як і на зовнішній дисплей.

Спалах