Общий FAQ по цифровой фотографии. Ликбез: как работает цифровая камера

Вопрос длительного хранения цифровых фотографий несколько глубже, чем может показаться на первый взгляд. В отличие от «оперативных» файлов, цифровой фотоархив должен гарантированно сохраниться невредимым за годы и десятилетия. Казалось бы, чего проще? Доступно множество различных носителей: оптические CD, DVD и BlueRay (BR) диски, всевозможные флэшки и карты памяти, обычные жесткие диски и даже удаленные файловые хранилища, так называемые файлообменники. Основная проблема длительного хранения цифровых снимков именно в надежности носителей, а емкость, скорость или удобство использования отходят на второй план. Еще не лишним будет помнить, что при выборе носителя информации следует учитывать частоту обращений к файлам. Одно дело — запертый в сейфе «на века» оптический диск, и совершенно другое — постоянно пополняемый семейный альбом. Как водится, выигрывая в одном — проигрываем в другом, закон в полной мере относится и к носителям информации. Идеального хранилища пока, увы, не изобрели. Постараемся разобраться в сегодняшнем изобилии и помочь сделать осознанный выбор, не полагаясь на рекламу.

Объем. Вообще-то, чем больше — тем лучше, запас не повредит. Но если ограничен бюджет, необходимую емкость носителя можно прикинуть, исходя из общего числа и объема фотографий. Автор признает только архивы в форматах без сжатия, например TIFF. В распространенном JPEG объем фотографии меньше примерно в 5 раз. Считать очень просто, делим емкость носителя на объем фото. Первая написана на самом устройстве, а примерный объем сканированной фотографии можно оценить по табличке (размеры указаны максимальные для глубины цвета при сканировании 24 бита):

Носители. Самым компактным и, наверное, уже самым распространенным носителем информации является так называемая флэш (flash) память. Крошечные микросхемы стоят в картах памяти, «флешках» и монтируются в различную аппаратуру. Этот тип памяти хорош энергонезависимостью, относительной дешевизной и емкостью — сегодня никого не удивишь USB-флэшкой на 256 Гигабайт. К минусам относится низкая скорость обмена и самое главное — не слишком высокая надежность. Производители микросхем памяти заявляют гарантированный срок хранения данных до 10 лет, но с маленькой оговоркой — в нормальных условиях. В данном контексте «нормальные» значит «идеальные», которых наверняка не сможет обеспечить ни один обычный человек. Стабильная температура, влажность и даже атмосферное давление. Отсутствие излучений как радиочастотных, так и радиоактивных. Отсутствие обращений к памяти в течение срока хранения. Вот такие «нормальные» с точки зрения производителей условия… При обычном же использовании отдельные биты информации могут потеряться уже в первые месяцы, через пару-тройку лет процентов 20 (в среднем) записанных данных будут искажены или недоступны. Вывод: флэш-память отлично подходит для оперативного хранения данных и с оговорками — для длительного. Оговорка одна, но существенная: требуется хотя бы раз в год перезаписывать все данные на новый носитель. Зато дешево и компактно, подходит для постоянно пополняемого архива, не рассчитанного на долгие годы. Покупать лучше память от именитых брэндов, таких как Kingston, Transcend, Sandisk и прочих, дающих гарантию хотя бы года три.

Оптические диски широко используются уже не первый десяток лет и претерпели всего три ключевых стадии эволюции — CD, DVD и BlueRay технологии. На вид диски разных поколений отличить сможет разве что специалист, но по емкости они отличаются на порядки. Сравните: CD — 750 Мб, DVD — до 8 Гб, БлюРэй — до 50 Гб сегодня и до 200 Гб обещают в недалеком будущем. Для наглядности, на первый поместится приблизительно 20 больших фотографий, на второй — около 200, и соответственно на третий — в районе 1500 снимков. Надо отметить, что BlueRay носители довольно дороги сами по себе, а оборудование для записи по карману лишь весьма обеспеченным людям. CD уже отходят в прошлое, а сегодняшний лидер в этой области — DVD — доступен всем. Поэтому BR диски в качестве хранилища домашнего архива пока нельзя назвать массовыми. О надежности. Здесь планку задает сам материал — прозрачный пластиковый диск. Очевидно, что пластмасса боится повышенной температуры (деформация диска) и механических воздействий (поверхность царапается). И то и другое мешает правильно прочесть информацию. Но количество циклов считывания практически бесконечно, к тому же оптические носители равнодушны к любому типу радиации. Отсюда можно сделать вывод, что DVD, а в ближайшем будущем и BR диски хорошо подходят для длительного хранения фотоархивов, следует лишь позаботиться о надежной упаковке. То есть архив получается компактным и весьма надежным, но не удобен для пополнения и/или перезаписи — время записи одного DVD диска может доходить до часа. Наиболее надежными являются диски от Verbatim или TDK при условии, что они настоящие. Лучше всего искать носители со словами в названии «ExtraLife», «Life Plus» и подобные, говорящие о повышенной надежности хранения.

Жесткие диски — «винчестеры» — давно и прочно обосновались в нише оперативного хранения информации. Современная технология позволяет создавать носители емкостью до десятков Терабайт (!), куда можно записать любой мыслимый фотоархив. Жесткие диски обеспечивают высокую скорость обмена данными, огромное количество циклов перезаписи при невысокой цене и приемлемой надежности. Но следует помнить, что жесткий диск — сложное и точное механическое устройство, пусть даже высокотехнологичное. Поэтому надежность хранения определяется как условиями эксплуатации, так и качеством конкретного экземпляра. Поскольку используется магнитная запись, винчестеры «боятся» сильных магнитных полей и механических перегрузок, особенно во время работы. Восстановление сбойного носителя может обойтись очень дорого или вообще выходить за рамки возможностей мастера. Но в более-менее комфортных условиях жесткий диск практически идеален для хранения фотоархива, даже постоянно обновляемого. Тем более, существуют простые способы на порядок повысить надежность хранения — использование одновременно нескольких жестких дисков в так называемом RAID-массиве. Массив можно организовать на большинстве домашних компьютеров или же приобрести специализированное устройство (обычно в пределах 300$). Принцип прост: хранилище создается из нескольких одинаковых жестких дисков, специальный контроллер дублирует и контролирует целостность записанных данных, постоянно мониторит состояние каждого носителя. При выходе из строя (что случается крайне редко) одного или даже двух дисков — информация не потеряется и восстановится при подключении новых чистых винчестеров. Таким образом, надежность хранения многократно возрастает, ведь даже один жесткий диск — весьма надежен и может работать много лет не выключаясь. К минусам такого решения следует отнести громоздкость, высокую цену плюс необходимость некоторых познаний в компьютерном «железе» и настройках «софта». Эти недостатки с лихвой компенсируются скоростью и надежностью архива в средних домашних условиях. Отлично показывают себя винчестеры WesternDigital (WD), Samsung, Hitachi, желательно поискать модель для повышенных нагрузок — будет подороже, но надежней.

Удаленные хранилища данных. С развитием интернета появились многочисленные файловые хостинги — сайты, на которые можно закачать свои документы (не важно, фото ли, видео или просто файлы) в пределах отведенных квот и в любое время получить доступ к файлам через любой компьютер, подключенный к глобальной сети. Обычно бесплатно предоставляется весьма скромный объем, который можно расширить за такие же скромные деньги. Сервисы наперебой хвалятся надежностью и защищенностью данных — и многие не голословно. Крупные компании могут позволить себе самое современное и супернадежное хранилище файлов под присмотром опытных специалистов. Системные администраторы делают все, чтобы не допустить взлома персональных дисков. И тем не менее — кто поручится, что через десять лет эта компания все еще будет существовать? Кто гарантирует, что не найдется хакер, который из хулиганских побуждений выложит ваши персональные файлы на всеобщее обозрение? Да и сам доступ к сети сегодня есть — завтра нет. И все же удаленные хранилища очень удобны, особенно совместно с быстрым интернетом и отлично подходят для накопления, обновления и формирования архива, который в свою очередь будет сохранен на более подходящем носителе. Ссылок сознательно не даю, поскольку не обладаю информацией о надежности того или иного сервиса. Сам пользуюсь зарубежным «DropBox» — показалось удобно, да и сервис уже не новый.

И наконец, общее, очень важное правило , действующее независимо от типа выбранного носителя информации: ДЕЛАЙТЕ РЕЗЕРВНЫЕ КОПИИ! Именно так, прописными буквами! Пусть лень, нет времени или дорого — при первой же возможности делайте копии на разные носители. Лично у автора основной архив, который «на века» — лежит на двух десятках DVD, причем каждый диск в двух экземплярах. Оперативный архив — на RAID-массиве домашнего компьютера, а наиболее ценные файлы дублированы на удаленное хранилище в интернете. Вместо массива можно использовать пару-тройку больших флэшек или внешних жестких дисков, только обязательно делать копии на все, не лениться. Помните, что восстановить испорченный носитель информации сложно, дорого и не всегда возможно.

Тема урока: «Цифровые устройства обработки информации : цифровая видеокамера »

Цель урока:

создать условия для формирования у учащихся представления о видах и назначении цифровых устройств для обработки информации;

продолжить развивать навыки обработки информации с помощью различных устройств;

продолжить воспитывать бережное отношение к компьютерной технике , выполнение правил безопасного поведения в кабинете

ХОД УРОКА:

1. Организационный момент.

2. Повторение материала предыдущего урока:
1) о каком устройстве мы говорили на прошлом уроке?

2) Какие основные элементы фотоаппарата вы можете назвать?

3) Каковы достоинства цифровых фотокамер?

4) Где хранятся изображения в фотоаппарате?

5) Как осуществляется передача изображений с фотоаппарата?

3. Изучение нового материала.

К сегодняшнему уроку вы подготовили сообщения о цифровых видеокамерах – устройствах, которое намного расширяет возможности современных компьютеров. Знакомство с этим устройством мы проведем по тому же плану, что и знакомство с цифровым фотоаппаратом, т. е:

1 – основные элементы видеокамеры

2– достоинства цифровых видеокамер

3– устройства для записи информации в видеокамере

4 - передача информации с видеокамеры в компьютер

5– веб-камеры

Предоставим слово представителям групп.

(учащиеся делают сообщения, при необходимости сопровождают рассказ иллюстрациями)

Материал, который может быть предложен учащимся, находится в приложении 1.

4. Практикум по переносу видео в компьютер

Так же как и на прошлом уроке, можно снимать фрагменты выступлений учащихся, их деятельность на уроке . На практике показать, как перенести видео (на крайний случай с фотоаппарата). Форма работы – индивидуальная.

5. Монтаж видеофильма об изучении Цифровых устройств обработки информации

Работа с видеоредактором MoveMaker (фронтально):

2. Загрузить видео изображения – Запись видео - Импорт видео.

3. Загрузить фото – Запись видео - Импорт изображений

4. Расположить видеофрагменты и фотографии на панель раскадровки (перетаскиванием)

5. Добавить переходы: Монтаж фильма – Просмотр видеопереходов – Выбрать видеопереход – перетащить его на панель раскадровки в область между кадрами.

6. Добавит эффекты: Монтаж фильма – Просмотр эффектов – Выбрать эффект – перетащить его на панель раскадровки непосредственно на кадр. Для усиления эфеекта, его можно использовать несколько раз.

7. Добавление тиров и надписей: Монтаж фильма – Создание названий и титров – Выбрать эффект титров или надписи – ввести текст, установить форматирование – нажать кнопку «Готово».

8. Добавление музыки: Запись видео – импорт звука и музыки – перетащить фрагмент на панель раскадровки.

9. Сохранение фильма в формате WMV – Завершение создания фильма – Сохранение фильма на компьютере - Подтверждать запросы мастера сохранения фильма.

Данный алгоритм выдать учащимся как памятку. Работу выполняем все вместе, учитель показывает все тоже самое на экране.

6. Домашнее задание: На следующем уроке учащимися будет выполняться проект по созданию фильма. Для этого им предстоит продумать тематику проекта, какие фрагменты и фотографии они будут использовать. На уроке им предстоит отснять материал и смонтировать небольшой фильм. (Тематика разнообразна: Моя школа, Мой класс, Наш кабинет информатики, Наши учителя и т. д.) Работа предполагается в группах по 2-3 человека.

Приложение 1. Видеокамеры

Видеокамеры в первую очередь делятся на цифровые и аналоговые. Здесь я не буду рассматривать аналоговые камеры (VHS , S -VHS , VHS -C , Video -8, Hi -8) по вполне понятным причинам. Им место в комиссионке, или на верхней полке в кладовке (а вдруг когда-нибудь раритетом станет), но обработка аналогового видео рассмотрена будет обязательно, так как кассет, я думаю, у каждого найдется немало. Итак, современные бытовые видеокамеры различаются по виду носителя видеоинформации, по способу записи (кодировке) видеоинформации, по размеру и количеству матриц, ну и, само собой по оптике.

1.1.1. По виду носителя информации камеры делятся на:

HDV -камеры: новейший и судя по всему основной в будущем формат. Размер кадра до 1920*1080. Представьте себе, каждый кадр – это 2-х мегапиксельная фотография, и вы поймете какое качество видео. Строго говоря, HDV – это формат записи, так как есть камеры HDD , работающие по формату HDV . Но я специально поставил этот формат в этот ряд, так как большинство существующих HDV -камер пишут на кассеты. Если деньги для вас не проблема, эти камеры для вас.

DV -камеры: основной формат бытовых цифровых видеокамер. Размер кадра 720*576 (PAL ) и 720*480 (NTSC ). Качество записи во многом зависит от оптики и качества (и количества) матриц. DV -камеры делятся на собственно DV (mini -DV ) – камеры и камеры Digital -8. Какую именно покупать, зависит от вас, с одной стороны mini -DV – камеры более распространенны, с другой, если до этого у вас была камера Video -8, есть смысл обратить внимание на камеры Digital -8, так как эти камеры свободно записывают на любые кассеты формата 8 (Video -8, Hi -8, Digital -8(могут, конечно, ругаться, мол, слабовата Video -8 для меня, но пишут на них запросто)), кроме того, записывая на кассеты лучшего качества (Hi -8, Digital -8), вы получите более продолжительную запись по сравнению с mini -DV .

DVD -камеры. Я не отношусь к поклонникам данного вида камер. Качество записи у них ниже, чем у DV -камер, да и диска при наилучшем для них качестве хватает минут на 20. Но! Если вы не притязательны к качеству (тем более что на экране обыкновенного телевизора разница не так и заметна) и у вас нет желания заморачиваться с изготовлением фильма, последующей кодировкой в DVD -формат, вы вполне можете пользоваться DVD -камерой. Тем более что собрать полноценный DVD из полученных файлов на DVD 1,4 Гб (используемый в DVD -камерах), можно довольно быстро с помощью специализированных программ (например, CloneDVD и DVD -lab ).

Флэш-камеры. Запись производится на флэш-карточку в форматах MPEG 4 и MPEG 2. Продолжительность зависит от объема карточки, выбранного размера кадра и качества кодировки. MPEG 2 предпочтительней, так как качество выше, но места занимает больше. Но ни тот, ни другой формат при обработке камерой видеоинформации для записи на карточку не смогут обеспечить качество, хоть немного приближенное к DV . Поэтому порекомендовать подобные камеры можно для подарка детям или для съемок в экстремальных условиях, так как неоспоримым преимуществом этих камер является компактность и отсутствие механических частей (исключение – трансфокатор).

HDD -камеры. Запись производится на встроенный жесткий диск. Запись может производится во всех форматах от HDV до MPEG 4 (зависит от модели). Возможно, как и флэш-камеры – это будущее бытовых видеокамер, но в отличие от последних HDD -камеры уже сейчас могут обеспечить великолепное качество HDV , либо до 20-ти часов записи неплохого качества MPEG 2 на 30-ти Gb диск. Но посмотрим на это великолепие с другой стороны, запись 1 часа формата DV занимает на жестком диске 13-14 Gb , и, произведя нехитрые вычисления, скажите что проще переставить кассету или переписывать в компьютер видео через 2,3-3 часа записи (к хорошему качеству привыкаешь быстро).

1.1.2. Любая цифровая видеокамера использует компрессию (сжатие) оцифрованного видео, потому что на данный момент просто не существует носителей способных выдержать некомпрессированное видео (одна минута несжатого видео PAL 720*576 без звука занимает примерно 1,5 Гб на жестком диске, нехитрые подсчеты позволяют увидеть, что на один час уже потребуется 90 Гб). И еще необходимо обработать этот огромный объем информации, даже простая перезапись 90 Гб потребует около пяти часов. Поэтому производителям видеокамер просто необходимо использовать компрессию оцифрованного видео. Современные видеокамеры используют следующие виды компрессии: DV , MPEG 2, MPEG 4 (DivX , XviD ).

DV – основной вид сжатия видео в современных цифровых видеокамерах, его используют HDV , miniDV , Digital 8 и некоторые HDD -камеры. Высокое качество данного вида компрессии, я думаю, еще долго ведущим среди других форматов.

MPEG 2 – формат, используемый для записи DVD . Хотя и имеет несколько худшее качество записи по сравнению с DV , но в зависимости от битрейта (грубо говоря, количество байтов, выделяемых на одну секунду видео) используя данный вид компрессии можно получить видео достаточно высокого качества (вспомните лицензионные DVD ).

MPEG 4 – честно говоря, производители цифровой аппаратуры (фото и видео) серьезно «подмочили» репутацию данного формата. Чтобы «выжать» из этого формата все возможное необходимо использовать достаточно мощный компьютер и потратить приличное количество времени. Поэтому и получается, что конечное видео в формате MPEG 4 на видеокамерах и фотоаппаратах невысокого разрешения и невысокого (мягко говоря) качества. Что используется DivX или XviD не так уж важно, разницу (небольшую), опять же, можно увидеть лишь при обработке видео на компьютере.

1.1.3. Немаловажное, а скорее основное, влияние на конечный результат оказывает качество матрицы, используемой для оцифровки оптического сигнала, проходящего через линзу видеокамеры. Чем она больше, тем лучше. При выборе видеокамеры не поленитесь заглянуть в спецификацию и посмотреть количество эффективно используемых пикселей («точек» на матрице). Например, в спецификации к видеокамере Sony ХХХХХХХ написано, что при размере кадра 720*576 (0,4 Мегапикселей) для видео используется 2 Мегапикселей матрицы. Естественно это самым положительным образом сказывается на конечном результате, так как при любой кодировке (компрессии) жестко действует закон: чем лучше исходный материал, тем лучше результат, а чем больше света попадет на матрицу, тем меньше будет цифровых шумов, тем в более темное время можно будет использовать видеокамеру и т. д. Все вышесказанное в тройном размере относится к трехматричным камерам, кроме всего прочего система трех матриц позволяет существенно уменьшить цветовые шумы за счет того, что разделение света на цветовые составляющие RGB (обязательное условие для получения видеосигнала) производится не электроникой, а оптической призмой, затем каждая матрица обрабатывает свой цвет.

Косвенно о размере и качестве матрицы можно судить по встроенному в видеокамеру цифровому фотоаппарату, чем больше у него разрешение, тем лучше.

1.1.4. С оптикой видеокамеры все просто: чем больше, тем лучше. Чем больше диаметр объектива, тем больше света попадет на матрицу. Чем больше оптическое увеличение объектива…Впрочем, на этом стоит остановиться поподробнее. Первое что хочется сказать: НИКОГДА не смотрите на гордые надписи на боку видеокамеры (Х120, Х200, Х400 и т. д.). Смотреть нужно только на оптическое увеличение объектива (либо на камере (optical zoom ), либо на самом объективе). Конечно, цифровое увеличение использовать можно, но не стоит забывать, что цифровое увеличение - это ограничение количества эффективно используемых пикселей матрицы (см. рисунок). А всего лишь 2-х кратное цифровое увеличение (например, при 10-ти кратном объективе, это будет 20-ти кратное общее увеличение) приведет к уменьшению эффективно используемых пикселей на матрице в 4 раза!

Ну и неплохо бы иметь оптический стабилизатор, так как в камерах с цифровым стабилизатором используется не вся площадь матрицы.

Веб-камеры

Веб-камеры – это недорогие сетевые стационарные устройства, передающие информацию, обычно видеозапись, по беспроводным или кросскоммутируемым каналам Internet и Ithernet. Основное назначение «комнатных» веб-камер заключается в использовании их для работы с видеопочтой и проведения телеконференций. Широкое применение такие камеры нашли в «беби-ситинге» - они отлично справляются с ролью видеонянь, передавая изображение предоставленного самому себе ребенка. «Уличные» антивандальные веб-камеры выполняют роль охранных видеонаблюдателей. Возможность захвата изображения в режиме видеокамеры или фотоаппарата - это дополнительные возможности веб-камер. Ожидать высокого качества от записываемых видеороликов или цифрового фото в данном случае не стоит. Потому что нет смысла оснащать веб-камеры качественной оптикой и дорогой электроникой - передача видеоданных в режиме реального времени требует невероятно высокой компрессии, неизбежно приводящей к потере качества изображения. Хотя получение шикарной картинки с помощью веб-камер принципиально невозможно, именно качество получаемого изображения является основной характеристикой, позволяющей субъективно сравнивать и выбирать камеры этого типа. Впрочем, на предпочтение также могут повлиять интересный дизайн, программная комплектация и различные опции вроде поддержки скинов и дополнительных коммуникационных интерфейсов. Все веб-камеры оснащены функцией детектора движения и аудиовходом, позволяющим передавать звуковую информацию, их также часто оборудуют разъёмами для подключения различных внешних датчиков и устройств вроде осветительных приборов и сигнализации. Мировая практика показывает, что основными производителя веб-камер становятся компании, изготавливающие компьютерную периферию (Genius , Logitech, SavitMicro) или сетевое оборудование (D-Link , SavitMicro ), а не видео - или фототехнику, что еще раз подчеркивает различие применяемых технологий.

Форматы сжатия видео изображения

В качестве начального шага обработки изображения форматы сжатия MPEG 1 и MPEG 2 разбивают опорные кадры на несколько равных блоков, над которыми затем производится дискетное косинусное преобразование (DCT). По сравнению с MPEG 1, формат сжатия MPEG 2 обеспечивает лучшее разрешение изображения при более высокой скорости передачи видео данных за счет использования новых алгоритмов сжатия и удаления избыточной информации, а также кодирования выходного потока данных. Также формат сжатия MPEG 2 дает возможность выбора уровня сжатия за счет точности квантования. Для видео с разрешением 352х288 пикселей формат сжатия MPEG 1 обеспечивает скорость передачи 1,2 – 3 Мбит/с, а MPEG 2 – до 4 Мбит/с.

По сравнению с MPEG 1, формат сжатия MPEG 2 обладает следующими преимуществами:

Как и JPEG2000, формат сжатия MPEG 2 обеспечивает масштабируемость различных уровней качества изображения в одном видеопотоке.

В формате сжатия MPEG 2 точность векторов движения увеличена до 1/2 пикселя.

Пользователь может выбрать произвольную точность дискретного косинусного преобразования.

В формат сжатия MPEG 2 включены дополнительные режимы прогнозирования.

Формат сжатия MPEG 2 использовал снятый сейчас с производства видеосервер AXIS 250S компании AXIS Communications, 16-канальный видеонакопитель VR-716 компании JVC Professional, видеорегистраторы компании FAST Video Security и многие другие устройства системы видеонаблюдения.

Формат сжатия MPEG 4

MPEG4 использует технологию так называемого фрактального сжатия изображений. Фрактальное (контурно-основанное) сжатие подразумевает выделение из изображения контуров и текстур объектов. Контуры представляются в виде т. н. сплайнов (полиномиальных функций) и кодируются опорными точками. Текстуры могут быть представлены в качестве коэффициентов пространственного частотного преобразования (например, дискретного косинусного или вейвлет-преобразования).

Диапазон скоростей передачи данных, который поддерживает формат сжатия видео изображений MPEG 4, гораздо шире, чем в MPEG 1 и MPEG 2. Дальнейшие разработки специалистов направлены на полную замену методов обработки, используемых форматом MPEG 2. Формат сжатия видео изображений MPEG 4 поддерживает широкий набор стандартов и значений скорости передачи данных. MPEG 4 включает в себя методы прогрессивного и чересстрочного сканирования и поддерживает произвольные значения пространственного разрешения и скорости передачи данных в диапазоне от 5 кбит/с до 10 Мбит/с. В MPEG 4 усовершенствован алгоритм сжатия, качество и эффективность которого повышены при всех поддерживаемых значениях скорости передачи данных. Разработка компании JVC Professional – веб-камера VN-V25U, входящая в линию сетевых устройств works, использует для обработки видео изображений формат сжатия MPEG 4.

Видео форматы

Видео формат определяет структуру видео файла, то как хранится файл на носителе информации(CD, DVD, жестком диске или канале связи). Обычно разные форматы имеют различные расширения файла(*.avi, *. mpg, *.mov и др)

MPG - Видеофайл, в котором содержится видео, закодированное MPEG1 или MPEG2.

Как вы замечали, обычно MPEG-4 фильмы имеют расширение AVI. Формат AVI (Audi o-Video Interleaved) был разработан корпорацией Microsoft для хранения и воспроизведения видеороликов. Представляет собой контейнер, в котором может быть что угодно, начиная от MPEG1 и заканчивая MPEG4. Он может содержать в себе потоки 4 типов - Video, Audio, MIDI, Text. Причем видеопоток может быть только один, тогда как аудио - несколько. В частности, AVI может содержать и только один поток - либо видео, либо аудио. Сам формат AVI не накладывает совершенно никаких ограничений на тип используемого кодека, ни для видео, ни для аудио - они могут быть любыми. Таким образом, в AVI файлах могут совершенно спокойно сочетаться любые видео - и аудиокодеки.

RealVideo формат, созданный компанией RealNetworks. RealVideo используется для живой телевизионной трансляции в Интернете. Например, телекомпания CNN одной из первых стала вещать в Сети. Обладает небольшим размером файла и самым низким качеством, зато вы, не особенно загружая свой канал связи, сможете посмотреть последний выпуск теленовостей на сайте выбранной вами телекомпании. Расширения RM, RA, RAM.

ASF - Потоковый формат от Microsoft.

WMV - Видеофайл, записанный в формате Windows Media.

DAT - Файл, скопированный с VCD(VideoCD)\SVCD диска. Содержит в себе MPEG1\2 видеопоток.

MOV - Формат Apple Quicktime.

Подключение к ПК или телевизору

Самый простой разъем - AV-выход RCA - попросту говоря "тюльпаны" - имеется в любой видеокамере, приспособлен для подключения к любой телевидеотехнике, и обеспечивает передачу аналогового видео с наибольшими потерями в качестве. Гораздо ценнее наличие в цифровых видеокамерах таких аналоговых входов - это позволяет оцифровывать Ваши архивы аналоговых записей, если у Вас прежде цифровой имелась аналоговая видеокамера. В "цифре" продлится срок их хранения, а также появится возможность редактирования их на компьютере. Видеокамеры форматов Hi8, Super VHS (-С), mini-DV (DV) и Digital8 оснащены S-video-разъемом, который, в отличие от RCA, передает раздельно сигналы цветности и яркости, что значительно уменьшает потери, заметно улучшает качество изображения. Наличие S-video-входа в цифровых моделях дает те же преимущества обладателям архивов записей Hi 8 или Super VHS. Встроенный инфракрасный передатчик LaserLink в видеокамерах Sony, с помощью приемного устройства IFT-R20, позволяет смотреть отснятый материал по телевизору, не подключаясь к нему проводами. Просто поставьте видеокамеру рядом с телевизором на расстоянии до 3 м и включайте "PLAY". Более усовершенствованный передатчик Super LaserLink, которым оснащаются все последние модели работает на большем расстоянии (до 7 м). Наличие в видеокамере монтажных разъемов позволяет осуществлять линейный монтаж, синхронизировав видеокамеру с видеомагнитофонами и монтажной декой. В таком случае на всех скомутированных между собой устройствах контролируются синхронно показания счетчика ленты и все основные режимы: воспроизведение, запись, стоп, пауза и перемотка. В видеокамерах Panasonic для этой цели служит разъем Control-M, в видеокамерах Sony - Control-L (LANC). Спецификации их несовместимы, поэтому рекомендуем уточнять соответствие интерфейса у видеомагнитофона и видеокамеры.

Разъем RS-232-C ("цифровой фотовыход")

Разъем для подключения видеокамеры к последовательному порту компьютера для передачи неподвижных кадров в цифровом виде и управления видеокамерой с ПК. В "навороченных" моделях вместо RS-232-C встроен еще более быстрый "фотовыход" - USB-интерфейс. Все видеокамеры mini-DV и Digital8 оснащены DV-выходом (i. LINK или IEEE 1394 или FireWire), обеспечивающим быструю передачу цифрового аудио/видеосигнала без потерь качества. Для этого Вам необходимо иметь другое устройство с поддержкой DV-формата - DV-видеомагнитофон или компьютер с DV-платой. Ценнее конечно же видеокамеры, имеющие, кроме выхода, также DV-вход. Некоторые фирмы производят одну и ту же модель в двух вариантах: т. н. "европейском" (без входов) и "азиатском" (с входами). Это объясняется высокими таможенными пошлинами в Европе на импорт цифровых видеомагнитофонов, к каковым справедливо можно отнести и видеокамеру с DV-входом. IEEE-1394, FireWire и i. LINK - это три названия одного и того же высокоскоростного цифрового последовательного интерфейса, который служит для передачи любых видов цифровой информации. IEEE-1394 (IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers) Обозначение стандарта интерфейса, разработанного корпорацией Apple (под фирменным названием FireWire). Обозначение принято американским Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE). Большинство видеокамер mini-DV и Digital8 оборудованы интерфейсом IEEE-1394, с помощью которого видеоинформация, представленная в цифровой форме, пересылается непосредственно на компьютер. Аппаратная часть включает в себя недорогой адаптер и четырехжильный или шестижильный кабель. Позволяет передавать данные со скоростью до 400 Мбит/с.

i. LINK

Цифровой вход/выход на базе стандарта IEEE 1394. Позволяет передавать отснятый видеоматериал на компьютер. Модели видеокамер с i. Link повышают гибкость работы за счет интерактивного монтажа, электронного хранения и рассылки изображений.

FireWire

Зарегистрированный товарный знак фирмы Apple, принимавшей активное участие в разработке стандарта. Название FireWire ("огненный провод") принадлежит фирме Apple и может использоваться только для описания ее изделий, а по отношению к таким устройствам на PC принято употреблять термин IEEE-1394, то есть непосредственно название стандарта;

Карта памяти

На этой карте Вы можете хранить в электронном виде фотографии, видеоролики, музыку. С ее помощью можно передавать изображение на компьютер.

Memory Stick

Карта памяти Memory Stick - фирменная разработка Sony - способна хранить одновременно записи изображения, речи, музыки, графики и текстовые файлы. Весом всего 4 грамма и по размеру не превосходящая пластинки жвачки, карта памяти надежна, имеет защиту от случайного стирания, 10-штырьковое соединение для большей надежности, частоту передачи данных - 20 МГц, скорость записи - 1,5 Мб/сек., скорость чтения - 2,45 Мб/сек. Вместимость цифровых стоп-кадров на карте емкостью 4 Мб (MSA-4A): в формате JPEG 640x480 режим SuperFine - 20 кадров, Fine - 40 кадров, Standard - 60 кадров; в формате JPEG 1152x864 режим SuperFine - 6 кадров, Fine - 12 кадров, Standard - 18 кадров. Вместимость MPEG Movies на карте емкостью 4 Мб (MSA-4A): в режиме Presentation (320x2,6 по 15 секунд; в режиме Video Mail (160x1,6 по 60 секунд.

SD Memory Card

SD-карта - карта памяти нового стандарта размером с почтовую марку позволяет хранить любые виды данных, включая разнообразные фото-, видео - и аудиоформаты. На данный момент доступны SD-карты емкостью 64, 32, 16 и 8 МB. До конца 2001 года в продажу поступят SD-карты емкостью до 256 МB. Одна SD-карта емкостью 64 Mb содержит примерно такое же количество музыки, как один CD-диск. Так как скорость передачи данных на SD-карту - 2 Мб/сек., перезапись с CD-диска займет всего 30 секунд. Поскольку SD Memory Card - это полупроводниковый носитель информации, вибрация не оказывает на нее никакого влияния, то есть здесь невозможен пропуск в звучании, встречающийся у вращающихся носителей типа CD или MD. Максимальное время звуковой записи на SD-карту 64 Mb: 64 минуты высокого качества (128 кбит/сек), 86 минут стандартного (96 кбит/сек) или 129 минут в LP-режиме (64 кбит/сек).

Любой, достаточно сложный электронный прибор представляет собой в том или ином виде компьютер, поскольку обеспечивает или обработку информации, или какую-то реакцию в ответ на её изменение. В частности, любой плёночный фотоаппарат, обеспечивающий автоматический обсчёт экспозиции и наведение на резкость, оборудован простейшим либо сложнейшим (в зависимости от класса) микропроцессором - а зачастую и не одним. Эти устройства, анализируя информацию с датчиков, фокусируют объектив и рассчитывают диафрагму и выдержку - причём для последней операции используется специализированная база данных.

И уж тем более не обойтись без компьютера цифровой фотокамере, хранящей сами снимки в виде двоичной информации. Более того, даже набор компонентов такого фотоаппарата вполне привычен для любого пользователя, знакомого с начинкой компьютера. Среди узлов цифровой камеры можно встретить ПЗУ, ОЗУ, скромную в энергопотреблении КМОП-память, энергонезависимую флэш-память, накопители на жёстких магнитных дисках (НЖМД), чаще называемые "винчестерами", и даже такую экзотику, как флоппи-дисководы и приводы CD-RW.

Очевидно, большинству читателей знакомо назначение вышеперечисленных устройств - все они, так или иначе, служат для оперативного либо долговременного хранения данных. Однако может возникнуть вопрос, каким образом эти компоненты применяются в цифровой фототехнике - особенно с учётом того, что часть из них отличается как отменной "прожорливостью" (по части электроэнергии), так и внушительными габаритами.

Чтобы рассказ шёл от простого к сложному, желательно вести рассмотрение хронологически - как относительно развития самих камер, так и касательно процессов, происходящих в цифровом фотоаппарате.

ПЗУ, ОЗУ и КМОП-память

Итак, если вспомнить самый первый любительский цифровой фотоаппарат, который появился в 1990 году и назывался Dycam Model 1 (хотя более известен был под именем Logitech FotoMan FM-1), то его внутренняя организация будет напоминать наиболее примитивные компьютеры того времени. В ПЗУ хранятся как набор управляющих "фотографической" частью программ (то есть алгоритмов расчёта экспозиции), так и утилиты, обеспечивающие формирование изображения на основе данных, поступающих от АЦП, а также последующее сжатие информации.

Все программы, хранящиеся в ПЗУ, после включения фотоаппарата загружаются в его ОЗУ. Здесь же производится и хранение снимков - энергонезависимыми средствами хранения информации Dycam Model 1 не располагал, и при разряде пары "пальчиковых" батареек, являвшихся основным источником питания камеры, все отснятые кадры пропадали. Разумеется, такое положение вещей категорически не могло устраивать пользователей, поэтому следующие модели цифровой фототехники уже имели устройства, позволявшие хранить снимки неограниченно (или почти неограниченно) долго без каких-либо источников энергии. Впрочем, и ПЗУ, и ОЗУ в этих фотоаппаратах сохранились - первый тип памяти по-прежнему хранил программы, а вот функции второго несколько расширились.

Дело в том, что цифровые фотоаппараты обрели цвет. Однако цвет этот для каждого кадра необходимо было восстановить - интерполировать, а для такого рода операций обязательно необходима оперативная память, так что снимки по-прежнему попадали в ОЗУ, только на этот раз не для хранения, а для обработки. Данная обработка состояла из формирования снимка на основе данных АЦП, восстановления цвета, а также сжатия информации. Полученные снимки хранились во встроенной энергонезависимой флэш-памяти фотоаппарата.

В ОЗУ выполнялась не только обработка снимков. Участок этой памяти выделялся и назначался на роль сервисной памяти - в ней хранились все настройки фотоаппарата, сделанные пользователем. Первые модели цифровых камер были довольно простыми, поэтому выбранные пользователем разрешение, степень сжатия и режим работы вспышки при выключении питания фотоаппарата терялись - настроить эти параметры при последующем включении не составляло особого труда. А вот когда появились функции экспокоррекции и баланса белого, решено было сделанные пользователем настройки всё-таки сохранять в участке ОЗУ, отведённом под сервисную память - как минимум до следующей замены батареек. С ростом разрешения ПЗС-матриц стало очевидным, что хранить снимки во встроенной флэш-памяти - заведомо ограничивать пользователя по части доступного количества кадров. Поэтому камеры обзавелись сменными модулями флэш-памяти, от чего выиграли не только пользователи, но и производители. Во-первых, повысился спрос на фотоаппараты (появилась возможность брать их в отпуск), во-вторых, возник рынок модулей памяти, а в третьих, получили распространение различные устройства, позволяющие считывать данные с модуля без использования камеры. Данные устройства, именуемые считывателями, имели самые разнообразные конструкции (далее они будут рассмотрены подробнее), хотя одна черта у них была общей - они обеспечивали доступ к снимкам, организованным в виде файлов.

Соответственно, на ОЗУ фотоаппарата легла ещё одна нагрузка - в нём производилось преобразование снимка в тот или иной файловый формат. Наиболее распространёнными являются файлы формата JPEG, TIFF и RAW. Следует отметить также, что к моменту появления сменных носителей некоторые производители стали снабжать свои камеры функциями повышения/понижения яркости, контрастности и чёткости изображения, а также перевода снимка в чёрно-белый формат. Все эти преобразования осуществлялись после восстановления цвета и, откровенно говоря, заметно лучших результатов можно было бы добиться при использовании специализированного ПО для обработки изображений

Чаще всего кадры сохраняются в файлах формата JPEG. Эта аббревиатура скрывает под собой название организации (Joint Photographic Experts Group), разработавшей довольно эффективный алгоритм сжатия информации. Этот алгоритм состоит из следующих шагов:

• перевод цветового пространства снимка из RGB (использующего для отображения всех цветов оттенки красного, синего и зеленого) в YUV (где Y - яркость пиксела, а U и V - данные о цвете). При этом в первую очередь обеспечивается сохранность информации о яркости пиксела, а для человеческого зрения это важнее, чем данные о цвете.
• разбиение кадра на блоки 8Х8 пикселов с последующим дискретным косинус-преобразованием данных блоков, которое перевод снимок в набор гармонических колебаний с различными амплитудой и частотой.
• анализ амплитудно-частотных характеристик на предмет повторяемости цветовых полей с последующим исключением 50 процентов яркостных и 75 процентов цветовых данных.

Именно из-за последнего шага JPEG относится к алгоритмам со сжатием с потерей данных. Иными словами, даже при минимальном коэффициенте сжатия полностью исходное изображение восстановить невозможно. А при максимальных коэффициентах сжатия теряется слишком большая часть как яркостной, так и цветовой информации и на изображении всё отчётливее видны артефакты JPEG - "расплывшиеся" границы контрастных областей, дробление кадра на блоки 8Х8 пикселов и так далее.

В отличие от JPEG-алгоритма, сжатие, используемое в формате TIFF, не приводит к потерям данных. Используемые при этом алгоритмы очень похожи на те, что применяются в программах-архиваторах и обеспечивают стопроцентное восстановление изображения. Однако TIFF-файлы занимают заметно больше места, даже по сравнению JPEG-файлами с минимальным сжатием, в то же время ошибки при расчёте экспозиции или наводке на резкость портят кадр значительно сильнее, чем JPEG-артефакты. Из этого следует вывод - следует отснять как можно больше кадров и отобрать самые достойные, а с этой точки зрения формат JPEG предпочтительнее.

Файлы формата RAW представляют собой "слепки" с ПЗС-матрицы без каких-либо преобразований - в первую очередь, не производится интерполяция цвета. При этом несжатые файлы занимают места больше, чем файлы TIFF, а для их обработки на компьютере требуется специализированное и функционально ограниченное ПО. Впрочем, на текущий момент большинство производителей обеспечивают сжатие RAW-файлов, причём зачастую они получаются компактнее, чем TIFF-файлы. А для большего удобства при дальнейшей обработке изображения выпускаются плагины для Adobe Photoshop, позволяющие при обработке RAW-изображения использовать всю мощь этого пакета.

Возникает вопрос - "а для чего вообще нужен RAW-формат?" Дело в том, что иногда и динамический диапазон матрицы, и её АЦП позволяют получить изображение с большей разрядностью цвета, чем стандартные 24 бита, используемые в JPEG и TIFF форматах. И как раз для сохранения 30, 36 или 48-битного снимка RAW подходит лучше всего - избыточные разряды всегда можно использовать для коррекции "передержки" либо "недодержки".

Наряду с разрешением ПЗС-матриц неуклонно повышалось также их быстродействие. В конечном итоге скорость считывания данных с сенсора стала такой, что появилась возможность реализовать режим непрерывной съёмки, при котором камера делает серию снимков с минимальными интервалами между ними. А поскольку при большом разрешении даже для короткой серии требуется довольно внушительный объём памяти, размеры ОЗУ заметно выросли. С тех пор данный тип памяти стал называться буферной памятью. Одновременно с режимом непрерывной съёмки модели стали оснащаться функциями эксповилки, блокировки экспозиции, многозоновым автофокусом и другими полезными вещами. При этом с ростом разрешения вырастало и энергопотребление, поэтому батарейки приходилось менять особенно часто. И каждый раз при этом приходилось полностью настраивать камеру. Такое положение дел пользователей решительно не устраивало, в результате решено было использовать в качестве сервисной КМОП-память с весьма скромным энергопотреблением - ей и в самом деле "достаточно было одной "таблетки" (имеется в виду часовая батарейка). Опытные читатели догадались, что решение было позаимствовано из мира персональных компьютеров, в которых настройки материнской платы также хранятся в подпитываемой "таблеткой" КМОП-памяти.

Однако то, что хорошо для компьютера, не всегда подходит цифровой фотокамере. Отсек для "таблетки" занимал место в корпусе, на одну из панелей требовалось вывести люк для замены батарейки, а конструкция фотоаппарата в целом усложнялась. Поэтому потребовалось иное решение, которое, в конечном итоге, было найдено.

Флэш-память

Как уже было сказано, основной отличительной чертой флэш-памяти является её энергонезависимость - она в состоянии хранить информацию в течение очень долгого срока без каких-либо источников энергии. В этом её сходство с ПЗУ, однако в отличие от последней, флэш-память допускает модификацию хранящихся в ней данных. Достигается это тем, что при считывании информации используется низкое напряжение, а при записи - высокое.

Сочетание таких свойств привело к тому, что в цифровых фотоаппаратах флэш-память стала основным устройством долговременного хранения снимков. В ранних камерах флэш-память была встроенной и после её заполнения требовалась выгрузка снимков в персональный компьютер. С возрастанием размеров файлов распространение получили сменные модули памяти, однако встроенная флэш-память в фотоаппаратах тоже сохранилась.

Как уже было сказано, использование в качестве сервисной КМОП-памяти на "таблетках" усложняло конструкцию и увеличивало габариты. Поэтому решено было использовать в качестве сервисной встроенную флэш-память камеры - при этом вопрос обеспечения питанием автоматически пропадал. Более того, возникла возможность для решения ещё двух вновь возникших проблем.

Во-первых, вследствие вполне понятной "торопливости" производителей (ведь рынок надо завоёвывать) нередко выяснялось, что часть функций работает не совсем так, как надо. Такая же проблема встречается и у материнских плат компьютеров и "лечится" она путём перепрошивки базовой системы ввода/вывода (BIOS), которая с известных пор хранится не в ПЗУ, а во флэш-памяти. Данное решение перекочевало и в цифровые фотоаппараты, и теперь для исправления "неадекватного поведения" при расчёте экспозиции или наводке на резкость достаточно обзавестись самой свежей программной "заплаткой" и "наложить" её на встроенное программное обеспечение камеры, хранящееся во флэш-памяти.

Во-вторых, рост разрешения матриц негативно сказался на объемах выпуска - всё больший процент уходил в брак по причине обилия "залипших" пикселов. В то же время спрос на цифровую фототехнику продолжал расти. Поэтому нормы браковки сделали более либеральными, а чтобы пользователи не смущались от "залипших" пикселов, фотоаппараты стали оснащаться режимом, сканирующим дефектные элементы ПЗС-матрицы и запоминающим их координаты в сервисной флэш-памяти. А при генерации полноцветного изображения занесённые в "список залипших пикселов" элементы исключались из рассмотрения.

Сменные модули флэш-памяти

Итак, к тому моменту, когда разрешение ПЗС-матриц подошло к мегапиксельному рубежу, большинство производителей любительских цифровых камер перешло на сменные модули флэш-памяти. Впрочем, следует отметить, что инициатива по переходу на сменные носители данных принадлежала разработчикам цифровых "зеркалок".

Именно в зеркальных цифровых камерах Kodak DCS-420 образца 1994 года впервые появились слоты, предназначенные для установки PCMCIA-карт. В свою очередь, данные карты, оснащённые флэш-памятью, были ещё раньше разработаны для портативных компьютеров "Международной ассоциацией карт памяти для персональных компьютеров" (Personal Computer Memory Card International Association, PCMCIA). Стандарт, рекомендованный данной организацией, описывал как форму и вольтаж разъёмов, так и габариты карт. Планировалось также, что в данном форм-факторе и с использованием этого же разъёма будут выпускаться модемы, сетевые карты, SCSI-адаптеры и другие устройства. Позднее стандарт был переименован в PC Card.

Карта стандарта PCMCIA

В конечном итоге сформировалось три типа карт PCMCIA. Все они имеют равные длину и ширину (85,6Х54 мм), а вот толщина у них разная: тип I толщиной 3,3 мм, тип II -5 мм, и тип III - 10.5 мм. Различаются карты также по напряжению питания - 3,3 либо 5 вольт. Карты с флэш-памятью были, в основном, I и II типов.

Несмотря на то, что габариты PCMCIA-слотов годились больше для внушительных по размерам "зеркалок", место для них нашлось и в корпусах некоторых любительских камер - например, Kodak DC-50. Однако значительно большего успеха добился появившийся в 1994 году стандарт CompactFlash, ставший развитием PCMCIA.

Появление карт данного типа стало возможным благодаря повышению плотности записи в микросхемах флэш-памяти. В результате размеры микросхем уменьшились, а фирма SanDisk решила создать новый тип карт памяти, сохранив при этом совместимость с форматом PCMCIA - хотя число контактов сократилось с 68 до 50, электрически модули CompactFlash были полностью совместимы с предшественниками. А для механического соответствия достаточно было переходника CompactFlash- PCMCIA в форме PCMCIA-карты, в который, благодаря своему малому размеру (43X36X3 мм), вставлялись новые модули Ну а всю конструкцию в сборе можно было поместить в слот ноутбука и считать снимки непосредственно в компьютер, не используя ни соединительных проводов, ни ПО для обмена данными с камерой.

Модуль CompactFlash

Как и карты PCMCIA, модули CompactFlash изначально различались по напряжению питания - 3,3 и 5 вольт. Потом добавилось ещё одно отличие - появились карты CompactFlash тип II, толщина которых составляла уже 5 мм. Благодаря этому появилась возможность значительно увеличить ёмкость модулей, при этом в очередной раз заслужила похвал прозорливость разработчиков стандарта.

Дело в том, что контроллер памяти располагался непосредственно в модуле CompactFlash, примерно так же, как и в винчестерах. Благодаря этому новейшие карты повышенной ёмкости могли быть установлены в относительно старую фотокамеру. Такая гибкость применения обеспечила стандарту CompactFlash непревзойдённое долголетие.

Однако размещение контроллера на карте имеет и минусы. Во-первых, при этом возрастает себестоимость устройства. Во-вторых, в результате у производителей становятся "развязанными руки" и карты они маркируют, указывая "неформатированную ёмкость" (например, "64 Мбайт"), хотя реально для размещения данных свободными остаются от 60 до 63 Мбайт.

После распространения интерфейса USB популярными стали считыватели данных CompactFlash-USB. Более того, появились модули CompactFlash, располагавшие набором микросхем, реализовывавшим USB-интерфейс. Данные модули комплектовались кабелем, имевшим два разъёма - один предназначался для подключения к USB-порту компьютера, а второй, 50-контактный, позволял прямо к кабелю присоединить карту CompactFlash и считывать с неё данные в компьютер безо всяких дополнительных устройств.

Пожалуй, в области миникомпьютеров модули CompactFlash получили распространение ничуть не меньшее, чем в цифровой фототехнике. Более того, заложенные в интерфейс резервы (по правде говоря, доставшиеся "в наследство" от PCMCIA) позволили реализовать в рамках данного формата не только модули памяти, но и модемы и сетевые карты.

В целом стандарт CompactFlash по большей части удовлетворяет всем современным требованиям и отличается высокой популярностью, хорошей скоростью обмена и большими резервами по наращиванию объёмов памяти.

Человека всегда тянуло к прекрасному, увиденной красоте человек пытался придать форму. В поэзии это была форма слова, в музыке красота имела гармоническую звуковую основу, в живописи формы прекрасного передавались красками и цветом. Единственное, что не мог человек, это запечатлеть мгновение. Например, поймать разбивающуюся каплю воды или рассекающую грозовое небо молнию. С появлением в истории фотоаппарата и развитием фотографии это стало возможным. История фотографии знает множественные попытки изобретения фотографического процесса до создания первой фотографии и берет начало в далеком прошлом, когда математики изучая оптику преломления света обнаруживали, что изображение переворачивается, если пропустить его в темную комнату через небольшой отверстие.

В1604 г. немецкий астроном Иоганн Кеплер установил математические законы отражения света в зеркалах, которые в последствии залегли в основу теории линз по которым другой итальянский физик Галилео Галилей создал первый телескоп для наблюдения за небесными телами. Принцип преломления лучей был установлен, оставалось только научиться каким-то образом сохранять полученные изображения на отпечатках еще не раскрытым химическим путем.

В 1820-е гг.. Жозеф Нисефор Ньепс открыл способ сохранения полученного изображения путем обработки попадающего света асфальтовым лаком (аналог битума) на поверхность из стекла в, так называемой камере-обскуре. С помощью асфальтового лака изображение принимало форму и становилось видимым. В первые в истории человечества картину рисовал не художник, а падающие лучи света в преломлении.

В 1835 г. английский физик Уильям Тальбот, изучая возможности камеры-обскура Ньепса смог добиться улучшения качества фотоизображений с помощью изобретенного им отпечатка фотографии - негатива. Благодаря этой новой возможности снимки теперь можно было копировать. На своей первой фотографии Тальбот запечатлел собственное окно на котором четко просматривается оконная решетка. В будущем он написал доклад, где называл художественное фото миром прекрасного, таким образом заложив в историю фотографии будущий принцип печати фотографий. В 1861 г. фотограф из Англии Т. Сэттон изобрел первый фотоаппарат с единым зеркальным объективом. Схема работы первого фотоаппарата была следующей, на штатив закреплялся крупный ящик с крышкой сверху, через которую не проникал свет, но через которую можно было вести наблюдение. Объектив ловил фокус на стекле, где с помощью зеркал формировалось изображение.

В 1889 г. в истории фотографии закрепляется имя Джорджа Истмана Кодак, который запатентовал первую фотопленку в виде рулона, а потом и фотокамеру "Кодак", сконструированную специально для фотопленки. В последствии, название "Kodak" стало брэндом будущей крупной компании. Что интересно, название не имеет сильной смысловой нагрузки, в данном случае Истман решил придумать слово, начинающееся и заканчивающиеся на одну и ту же букву.

В 1904 г. братья Люмьер под торговой маркой "Lumiere" начали выпускаться пластины для цветного фото, которые стали основоположниками будущего цветной фотографии .

В 1923 г. появляется первый фотоаппарат в котором используется пленка 35 мм, взятая из кинематографа. Теперь можно было получать небольшие негативы, просматривая затем их выбирать наиболее подходящие для печатания крупных фотографий. Спустя 2 года фотоаппараты фирмы "Leica" запускаются в массовое производство.

В 1935 г. фотоаппараты Leica 2 комплектуются отдельным видеоискателем, мощной фокусировочной системой, совмещающие две картинки в одну. Чуть позже в новых фотоаппаратах Leica 3 появляется возможность использования регулировки длительности выдержки. Долгие годы фотоаппараты Leica оставались неотъемлимыми инструментами в области искусства фотографии в мире.

В 1935 г. компания "Kodak" выпускает в массовое производство цветные фотопленки "Кодакхром". Но еще долгое время при печати их надо было отдавать на доработку после проявки где уже накладывались цветные компоненты во время проявки.

В 1942 г. "Kodak" запускают выпуск цветных фотопленок "Kodakcolor", которые последующие полвека становятся одними из популярными фотопленками для профессиональных и любительских камер.

В 1963 г. представление о быстрой печати фотографий переворачивают фотокамеры "Polaroid", где фотография печатается мгновенно после полученного снимка одним нажатием. Достаточно было просто подождать несколько минут, чтобы на пустом отпечатке начали прорисовываться контуры изображений, а затем проступала полностью цветная фотография хорошего качества. Еще 30 лет универсальные фотоаппараты Polaroid будут занимать ведущие по популярности места в истории фото, чтобы уступить эпохе цифровой фотографии.

В 1970-х гг. фотоаппараты снабжались встроенным экспонометром, автофокусировку, автоматические режимы съемки, любительские 35 мм камеры имели встроенную фотовспышку. Чуть позже к 80-м годам фотоаппараты начали снабжаться ж/к панелями, которые показывали пользователю программные установки и режими фотокамеры. Эра цифровой техники только начиналась.

В 1974 г. с помощью электронного астрономического телескопа была получена первая цифровая фотография звездного неба.

В 1980 г. компания "Sony" готовит к выпуску на рынок цифровую видеокамеру Mavica. Снятое идео сохранялось на гибком флоппи-диске, который можно было бесконечно стирать для новой записи.

В 1988 г. компания "Fujifilm" официально выпустила в продажу первый цифровой фотоаппарат Fuji DS1P, где фотографии сохранялись на электронном носителе в цифровом виде. Фотокамера обладала 16Mb внутренней памяти.

В 1991 г. компания "Kodak" выпускает цифровую зеркальную фотокамеру Kodak DCS10, имеющую 1,3 mp разрешения и набор готовых функций для профессиональной съемки цифрой.

В 1994 г. компания "Canon" снабжает некоторые модели своих фотокамер системой оптической стабилизации изображений.

В 1995 г. компания "Kodak", следом за Canon прекращает выпуск популярных последние полвека пленочных своих фирменных фотокамер.

2000-х гг. Стремительно развивающиеся на базе цифровых технологий корпорации Sony, Samsung поглощают большую часть рынка цифровых фотоаппаратов. Новые любительские цифровые фотоаппараты быстро преодолели технологическую границу в 3Мп и по размеру матрицы легко соперничают с профессиональной фототехникой имея размер от 7 до 12 Мп. Несмотря на быстрое развитие технологий в цифровой технике, таких как: распознавание лица в кадре, исправление оттенков кожи, устранение эффекта "красных" глаз, 28-кратное "зумирование", автоматические сцены съемки и даже срабатывание камеры на момент улыбки в кадре, средняя цена на рынке цифровых фотокамер продолжает падать, тем более что в любительском сегменте фотоаппаратам начали противостоять мобильные телефоны, снабженные встроенными камерами с цифровым зумом. Спрос на пленочные фотоаппараты стремительно упал и теперь наблюдается другая тенденция повышения цены аналоговой фотографии, которая переходит в разряд раритета.

Устройство пленочного фотоаппарата

Принцип работы аналогового фотоаппарата: свет проходит через диафрагму объектива и, вступая в реакцию с химическими элементами пленки сохраняется на пленке. В зависимости от настройки оптики объектива, применения особых линз, освещенности и угла направленного света, времени раскрытия диафрагмы можно получить различный вид изображения на фотографии. От этого и многих других факторов формируется художественный стиль фотографии. Конечно, главным критерием оценки фотографии остается взгляд и художественный вкус фотографа.

Корпус.
Корпус фотоаппарата не пропускает свет, имеет крепления для объектива и фотоспышки, удобную форму ручки для захвата и место для крепления к штативу. Внутрь корпуса помещается фотопленка, которая надежно закрыта светонепропускающей крышкой.

Фильмовой канал.
В нем пленка перематывается, останавливась на нужном для съемке кадре. Счетчик механически связан с фильмовым каналом, при прокрутке которого указывает на количество отснятых кадров. Существуют камеры с моторным приводом, которые позволяют делать съемку через последовательно заданный промежуток времени, а также вести скоростную съемку до нескольких кадров в секунду.

Видоискатель.
Оптический объектив через которое фотограф видит в рамке будущий кадр. Зачастую имеет дополнительные метки для определения положения объекта и некоторые шкалы настройки светка и контрастности.

Объектив.
Объектив - мощный оптический прибор, состоящий из нескольких линз, позволяющий делать изображения на различном расстоянии со сменой фокусировки. Объективы для профессиональной фотосъемки помимо линз состоят еще из зеркал. Стандартный объектив имеет расстояние фокусаокругленно равное диагонали кадра, угол 45 градусов. Фокусное расстояние широкоугольного объектива меньшее диагонали кадра служит для съемки в небольшом пространстве, угол до 100 градусов. для удаленных и панорамных объектов применяется телескопический объектив у которого фокусное расстояние гораздо больше диагонали кадра.

Диафрагма.

Затвор

Затвор фотоаппарата приоткрывает шторки для попадания света на пленку, затем свет начинает действовать на пленку, вступая в химическую реакцию. От продолжительности приоткрытия затвора зависит экспозиция кадра. Так для ночной съемки ставится более длительная выдержка, для съемке на солнце или скоростной съемке максимально короткая.

Дальнометр.

Кнопка спуска.

Фотовспышка.
Плохая освещенность объектов фотосъемки приводит к использованию фотоспышки. В профессиональной съемке к этому приходится прибегать только в неотлагательных случаях когда нет других приборов освещения экранов, ламп. Фотоспышка состоит из газорязрядной лампы в виде стеклянной трубки содержащей газ ксенон. При накапливании энергии вспышка заряжается, газ в стеклянной трубке ионизируется, затем мгновенно разряжается, создавая яркую вспышку при силе света свыше сотни тысяч свечей. При работе вспышки нередко отмечается эффект "красных глаз" у людей и животных. Это происходит потому, что при недостаточной освещенности помещения где проводится фотосъемка, глаза человека расширяются и при срабатывании вспышки зрачки не успевают сузиться, отражая слишком много света от глазного яблока. Для усранения эффекта "красных глаз" используется один из методов предварительного направления светового потока на глаза человека перед срабатыванием вспышки, что вызывает сужение зрачка и меньшим отражением от него света вспышки.

Устройство цифрового фотоаппарата

Принцип работы цифрового фотоаппарата на стадии прохождения света через линзу объектива тот же, что и у пленочного. Изображение преломляется через систему оптики, но сохраняется не на химическом элементе фотопленки аналоговым путем, а преобразуется в цифровую информацию на матрице от разрешающей способности которой и будет зависеть качество снимка. Затем перекодированное изображение в цифровом виде сохраняется на сменном носителе информации. Информацию в виде изображения можно редактировать, перезаписывать и отправлять на другие носители данных.

Корпус цифрового фотоаппарата имеет вид по аналогии с пленочным фотоаппаратом, но за счет отсутствия необходимости фильмового канала и места для катушки с пленкой, корпус современного цифрового фотоаппарата значительно тоньше обычного пленочного и имеет место для ЖК экрана, встроенного в корпус, либо выдвижного, и слоты для карт памяти.

Жидкокристалический экран неотъемлимая часть цифрового фотоаппарата. Он имеет совмещенную функцию видоискателя, в котором можно приближать объект, видеть результат автофокусировки, выстраивать экспозицию по границам, а также использовать его в качестве экрана меню с настройками и опциями набора функций съемки.

В профессиональных цифровых фотоаппаратах объектив практически ничем не отличается от аналоговых фотокамер. Он также состоит из линз и набора зеркал и имеет те же механические функции. В любительских камерах объектив стал гораздо меньших форм и помимо оптического зума (приближение объекта) имеет встроенный цифровой зум, который способен многократно приблизить отдаленный объект.

Главный элемент цифровой фотокамеры небольшая пластина с проводниками которая формирует качество изображения, четкость которого и зависит от разрешающей способности матрицы.

Микропроцессор.

Отвечает за все функции работы цифровой камеры. Все рычаги управления камеры ведут к процессору в котором зашита программная оболочка (прошивка), которая отвечает за действия фотокамеры: работа видоискателя, автофокус, программные сцены съемки, настройки и функции, электрический привод выдвижного объектива, работа фотовспышки.

Стабилизатор изображений.

При покачивании камеры во время нажатия на спусковой завтор или при съемке с движущейся поверхности, например, с качающегося на волнах катера, изображение может получится размытое. Оптический стабилизатор практически не ухудшает качество полученной картинки за счет дополнительной оптики, которая компенсирует отклонения изображения при покачивании, оставляя изображение неподвижным перед матрицей. Схема работы цифрового стабилизатора изображения фотоаппарата при дрожании картинки заключается в условных поправках, вносимых при расчете картинки процессором, задействовав дополнительную треть пикселей на матрице, учавствующих только в коррекции изображения.

Носители информации.

Полученное изображение сохраняется в памяти фотоаппарата в виде информации на внутренней, либо внешней памяти. Фотоаппараты имеют разъемы для карт памяти SD, MMC, CF, XD-Picture и др., а также разъемы для подключения к другим источникам храненияинформации компьютеру, HDD сменным носителям и т.п.

Цифровая фототехника сильно поменяла представления в истории фотографии о том какое должно быть художественное фото. Если в прежние времена фотографу приходилось идти на различные ухищрения, чтобы получить интересный цвет или необычный фокус для определения жанра фотографии, то теперь есть целый набор примочек, включенных в программное обеспечение цифровой фотокамеры, коррекция размеров изображения, изменение цвета, создание рамки вокруг фото. Также любую отснятую цифровую фотографию можно подвергнуть редактированию в известных фоторедакторах на компьютере и легко установить в цифровую фоторамку, которые следом за пошаговым наступлением цифровых технологий становятся все более популярными для украшения интерьера чем-то новым и необычным.