|
|
Z punktu widzenia sposobu działania aparaty cyfrowe są mutacją klasycznych "analogowych" modeli i ... skanera. Z pierwszego pochodzi układ optyczny - zestaw odpowiednio dobranych soczewek - skupiający światło na światłoczułym medium . Z drugiego - sposób zamiany obrazu w jego cyfrowy odpowiednik. Nie było niestety możliwe automatyczne przeniesienie już istniejących w skanerach, sprawdzonych rozwiązań, ze względu na charakter digitalizowanych "danych" - trudno wymagać, by każdy fotografowany obiekt pozostał nieruchomo przez kilkadziesiąt sekund.
Elementy budowy:
Przetwornik CCD
Układ optyczny
Nośniki danych
Wyświetlacze LCD
Lampa błyskowa
Baterie
Przetwornik CCD
Sercem cyfrowego aparatu fotograficznego jest element CCD (Charge Coupled Devices), który przekształca informacje o jasności fotografowanego motywu na sygnały elektryczne. Ten niewielki element półprzewodnikowy ma funkcję podobną co klisza w tradycyjnych aparatach fotograficznych. Najważniejszą cechą jakości jest ilość pojedynczych sensorów znajdujących się na powierzchni tego elementu półprzewodnikowego. Fizyczna rozdzielczość odpowiada zazwyczaj maksymalnej ilości punktów obrazowych opidanych w pliku graficznym. Standardowo w aparatach występują CCD zawierające 5 milionów punktów (umożliwia to rejestrację obrazów w trybie odpowiednio ok. 2 560 x 1 920). Występują również matryce zawierające 16.1 miliona punktów. Wyższe rozdzielczości niż fizyczna są osiągalne w niektórych aparatach poprzez interpolację, to znaczy programowo dodane piksele wyliczone na podstawie jasności pikseli sąsiadujących.
Jednakże przy swojej fizycznej rozdzielczości, współczesne aparaty nie obywają się bez interpolacji. Ponieważ każdy piksel obrazu cyfrowego składa się z trzech kolorów podstawowych: czerwonego (R - red), zielonego (G - green) i niebieskiego (B - blue) razem, pojedyncze elementy chipa CCD zaopatrzone są w barwne mikrofiltry, przy czym z reguły uporządkowane są one w tzw. mozaikę Bayer. Ciekawą rzeczą jest to, że na każdy jeden czerwony i jeden niebieski filtr wypadają po dwa zielone. Odpowiada to warunkom widzenia człowieka, które najczulej reaguje na zmiany jasności w zielonej części widma. Elektronika aparatu zachowuje dla pojedynczego piksela precyzyjne wartości jasności dokładnie dla jednego koloru, Pozostałe obydwa kolory muszą zostać ustalone poprzez interpolację z sąsiadujących pikseli.
Sensory elementu CCD są fotodiodami o mikroskopijnych wymiarach, w których padające światło wyzwala powstawanie ładunków. Pojedyncze komórki są ze sobą powiązane (Charge coupled) i odczytywane rzędami lub kolumnami, przy tym ładunki przesuwane są od komórki do komórki aż do brzegu jednostki CCD, by tam zostać odczytane przez czułą elektronikę jako analogowe wartości napięcia i przekształcone w cyfrowe wartości.
Ponieważ jasność jako ilość wpadającego światła i wytworzone przy tym ładunki są proporcjonalne, łatwo jest w przypadku trudnych warunków oświetleniowych, podnieść czułość przetwornika poprzez wzmocnienie sygnału. Negatywnym efektem ubocznym wzmocnienia jest zmniejszenie się dynamiki kolorów i powiększenie się tzw. szumów tła.
Jeżeli na skutek zbyt długiego czasu naświetlania lub zbyt wysokiej jasności zostanie wytworzony w pojedynczych sensorach zbyt wysoki ładunek, może zdarzyć się, że system odprowadzania ładunków zostanie przepełniony, wtedy ładunki lądują w sąsiadujących komórkach, co w konsekwencji daje nadmierną jasność tychże. Efekt ten nazywany jest "bloomingiem" i objawia się "wyżartymi" bielami na obrzeżach. W nowych odmianach CCD blooming został zdecydowanie zredukowany systemem przełączników krótkospięciowych.
Dalszym rozwojem konstrukcji konwencjonalnego CCD jest Super-CCD opracowany przez Fujifilm. W nim tradycyjna struktura została obrócona o 45 stopni. Wynikiem jest przestawione, sieciowe rozłożenie pojedynczych sensorów, które dodatkowo mają kształt ośmiokątny. Według Fuji ma to podnieść jakość sygnału dzięki lepszemu wykorzystaniu przestrzeni i większej powierzchni strefy światłoczułej. Aby jednak informacji obrazowe doprowadzić do formatu prostokątnego, niezbędne, jest poprzez interpolację, uzupełnienie wolnych miejsc dodatkowymi pikselami. Plik zdjęciowy zawiera, więc, więcej pikseli niż fizyczna rozdzielczość elementu Super-CCD. Fujifilm miała np. problemy ze swoimi reklamami, kiedy podawała tylko rozdzielczość obrazu. Obecnie zmuszona jest podawać rozdzielczość przetwornika i rozdzielczość obrazu, a są to różne liczby, przykładowo Finepix 4700 posiada przetwornik Super-CCD z 2,4 milionami pikseli, natomiast gotowe zdjęcia posiadają 4,3 miliona pikseli.
Układ optyczny
Kompakty - wbudowane na stałe obiektywy
Często brak migawki - czas ekspozycji regulowany elektronicznie
Obiektywy o zmiennej ogniskowej - zbliżenia od 2 do 12 razy
Jasność obiektywu (f) - dobrej jakości obiektyw powinien być jasny i pozwalać na robienie zdjęć z jak największym otworem przesłony; możliwe jest wówczas wykonywanie zdjęć przy gorszych warunkach oświetleniowych bez konieczności użycia lampy błyskowej
Stabilizator obrazu - jego użycie wyeliminować może rozmazanie obrazu spowodowane drżeniem ręki podczas wykonywania zdjęć przy długich ogniskowych oraz z dłuższymi czasami ekspozycji
Tryb makro - w dobrym trybie makro można wykonywać zdjęcia przedmiotów odległych od aparatu tylko o 1-2 cm
Nośniki danych
Pliki zdjęciowe zapisywane są w pamięci typu Flash umieszczonej - stosownie do modelu aparatu - w karcie pamięci typu Smart Media, CompactFlash, Multi Media, MemoryStick. Karty typu Flash są urządzeniami o niewielkich wymiarach i nie zawierających żadnych ruchomych części. Określenie Flash pochodzi od sposobu administrowania plikami w takiej pamięci - przy jakiejś zmianie wpierw cały blok danych zostaje skasowany impulsem (Flash - błysk) o wysokim napięciu, a następnie może zostać ponownie zapisany. Znane z nośników magnetycznych "nadpisanie" danych nie jest możliwe. Żywotność karty typu Flash zawiera ok. 100 000 cykli zapisu i kasowania.
Smart Media: Karty Smart Media o wymiarach 45,0 x 37,0 x 0,8 mm są powszechnie spotykanym nośnikiem danych typu Flash. Spotykane są o pojemnościach od 4 do 128 MB. Elektronika sterująca pracą karty znajduje się w urządzeniu, które z tych kart korzysta, w tym przypadku może zdarzyć się, że starsze modele aparatów mogą nie obsługiwać kart nowszego typu. Rozwiązaniem pozostaje upgrage oprogramowania wewnętrznego aparatu.
CompactFlash: Jest to karta nie mająca problemów z kompatybilnością, ponieważ obok chipa pamięci posiada również zawarte w sobie sterowniki. Sama pamięć i kontroler są dopasowane do siebie, w związku z tym karty nowszego typu mogą być stosowane w aparatach starszego typu. Samo medium ma rozmiar 43,0 x 36,0 x 3,3 mm i dostępne jest w pojemnościach do 4 GB. Do przesyłania danych stosowane jest, podobnie jak przy twardych dyskach, złącze ATA.
MemoryStick: Karta pamięci produkowana przez Sony do aparatów własnej produkcji. Posiada zintegrowany kontroler i wyposażona jest w możliwość manualnego zabezpieczenia przed kasowaniem. Przy rozmiarach 21,0 x 50,0 x 2,0 posiada pojemności pomiędzy 8 MB, a 2 GB.
CDR: Zapis na dyskach kompaktowych jest odrębną drogą wybraną przez Sony, która wypuściła na rynek aparaty ze zintegrowaną nagrywarką mini dysków kompaktowych. Jeden dysk o średnicy 8 cm jest w stanie przyjąć 156 MB danych. Dyski te mogą zostać odczytane w każdym napędzie CD.
Microdrive IBM: ta karta pamięci jest autentycznym twardym dyskiem, który wraz z obudową został zredukowany do rozmiarów karty Compact Flash. Jest to medium o największej spotykanej pojemności, na rynku znajdują się wersje o pojemności nawet 4 GB. Gigabajtowa wersja tego nośnika wyposażona jest w tarczę z ceramicznego tworzywa obracającą się z prędkością 3600 obr./sek. Inne warianty rotują 4500 razy na sekundę. Przy bardzo wysokim tempie transferu danych do ok. 4,3 MB na sekundę, mechanika zużywa zdecydowanie dużo prądu, rzędu ok. 300 mA. W stosunku do zwykłego twardego dysku Microdrive jest bardziej odporny na wstrząsy, jednak dużo delikatniejszy niż karty Flash.
Niektórzy producenci stosują również inne media pamięci. Mogą to być karty Multi Media, dyski magnetooptyczne (opracowane wspólnie przez Olympus, Sanyo i Hitachi Maxell), dyski Clik opracowane przez firmę Iomega
Wyświetlacze LCD
Większość aparatów cyfrowych oprócz (lub zamiast) wizjera zawiera panel wyświetlacza ciekłokrystalicznego. Służy do wyświetlania rejestrowanych przez aparaty obrazów, wcześniej wykonanych zdjęć oraz menu sterującego. Podczas fotografowania obiektów znajdujących się w odległości ponad 1.5m można dokonać kadrowania za pomocą wizjera bez potrzeby włączania wyświetlacza LCD. Jeżeli jednak odległość będzie mniejsza powstaje efekt paralaksy: obszar widziany w wizjerze nie pokrywa się dokładnie z polem widzenia. Jeżeli posłużymy się wyświetlaczem LCD, rozbieżność ta zostanie wyeliminowana.
Jednak podczas wykonywania zdjęć pod światło lub przy silnych refleksach występujących na motywie mogą pojawić się na wyświetlaczu spektakularne łuki świetlne, których nie będzie na zdjęciu.
Lampa błyskowa
Lampa jest zwykle wbudowana na stałe do aparatu.
Lampy Slave - mają wbudowane fotokomórki, które reagują na błysk lampy aparatu i synchronicznie wyzwalają błysk pomocniczy, rozjaśniający tło
Opcja zapobiegająca powstawaniu efektu "czerwonych oczu" - zadaniem tej funkcji jest wyzwolenie krótkiego "przebłysku" na chwilę przed wykonaniem zdjęcia, tak aby źrenice fotografowanych osób uległy zwężeniu, co pozwala na ukrycie czerwonego tła oczu;
Baterie - Pobór energii
Ilość pobieranej energii zależna jest konstrukcji aparatu. Przeciętnie zapas energii wystarcza na zrobienie ok. 80 zdjęć. Istnieją aparaty (Casio QV-8000X), któym zapas energii wystarcza na 110 zdjęć.
|
|
|
