|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Цифрова камера. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас У 1989 році фабрика "Свема" випустила останню партію аматорської кіноплівки формату 8 міліметрів, п'ять років тому закрилася остання лабораторія по вияву цієї плівки, а трохи пізніше з продажу зникли і всі необхідні хімікати... Так, на наших очах, завершилася епоха домашньої кінозйомки і настала ера аматорського відео. Схоже, така ж доля чекає незабаром і на улюблену фотографію. У цьому переконують останні успіхи у створенні високоякісних і не дуже дорогих електронних цифрових камер. Приїхавши на щорічну зустріч однокласників, які зібралися з усієї країни, можна дістати цифрову камеру, зовні схожу на звичайний фотоапарат, і зробити два-три десятки знімків. Однак, засумнівавшись у композиції якогось групового кадру, можна швидко вирішити, чи цей сюжет не перезняти. Для цього достатньо подивитися кадр на рідкокристалічному дисплеї, вбудованому в задню стінку камери. А, повертаючись додому, можна вийняти з камери диск пам'яті розміром із кредитну картку та вставити у свій портативний ноутбук, щоб на його екрані перевірити якість зображень у повному форматі та кольорі. Тут можна відкоригувати знімки. Деякі освітлити, іншим додати теплих тонів, а треті змінити масштаб. Для цього використовується програма обробки графічних файлів. За бажання можна відразу відправити знімок будь-якому колишньому однокласнику. Описане вище – вже не фантастика. У результаті від старих навичок фотографу залишаються, мабуть, лише маніпуляції з об'єктивом та натискання на спуск. Та й як інакше, якщо йдеться про зміну самої інформаційної сутності фотографії – перехід від аналогових процесів отримання та обробки зображень до цифрових?
До речі, ще недавно такий перехід не здавався неминучим навіть при заміні "фотохімії" на електроніку. До останнього часу цілком реальною технічною базою електронної фотографії багато фірм вважали також магнітний відеозапис у телевізійному форматі, тобто аналоговий процес. І не просто рахували, а випустили на цій основі цілком працездатні апарати. Шлях до сучасного цифрового фотоапарата був наполегливим сходженням іноді дуже кам'янистою стежкою. Першими стали пристрої з формуванням зображень на матриці ПЗЗ та наступним аналоговим записом на магнітну стрічку - за типом відеокамер. Отримані фотокадри потім копіювалися на спеціальну відеодискету. Пристрої, що створюють та запам'ятовують зображення в "чисто комп'ютерному" цифровому форматі, було створено на початку 1990-х років. Вони використовувалися самі елементи комп'ютерів типу " лап - топ " і ноутбук . Зроблені як прямокутних платівок розміром з кредитну картку, з роз'ємами на торці, вони вставляються у спеціальні порти зазначених комп'ютерів. Крім додаткових блоків пам'яті це можуть бути, наприклад, такі пристрої, як факс-модем, жорсткий диск, звукова карта. Неухильне падіння вартості елементів і пристроїв цифрової пам'яті при зростанні їх питомої ємності, здешевлення компакт-дисків, швидкий прогрес методів обробки та стиснення відеофайлів і т.д. не телевізор. Справжній перелом у цифровій фотографії стався у серпні 1997 року, коли корпорації "Fuijtsu Microelectronics" - "Фуджитцу" та "Sierra Imaging" - "Сьєрра" підписали угоду про спільні розробки в галузі виробництва схемотехніки для обробки цифрових зображень. За цією угодою "Футжицу" надала своє сімейство PISC-процесорів, а "Сьєрра" запропонувала розробляти всю "обв'язку" - чіпсет - "материнську плату", тобто об'єднати всі необхідні контролери, а також засоби розробки та надати своє програмне забезпечення (Image Expert ). Крім того, "Сьєрра" взяла на себе обов'язки зі збуту, поширення та підтримки цього технічного рішення. Спільна угода призвела до створення повного апаратно-програмного комплексу для проектування та реалізації цифрових камер. В результаті ринок цифрових камер щороку подвоювався і до кінця століття перевищив десять мільйонів апаратів на рік. На той момент тільки "Сьєрра" пропонувала замовникам єдине рішення з усіма необхідними електронними компонентами для створення цифрових камер і продовжує лідирувати досі. Відтепер уже немає сумнівів, що популярність цифрових камер зростатиме лавиноподібно. Так само, як свого часу, у 1880-ті, після переходу від дорогих, незручних скляних фотопластинок до легкої та дешевої фотоплівки почала стрімко завойовувати маси традиційна фотографія. Сьогодні цифрова фотокамера не є цифровим еквівалентом плівкової. Вона може виконувати інші функції, яких від плівкової камери навіть не можна було очікувати. Цифрова камера насправді більше нагадує медіа-колектор або мультимедійний носій інформації. Її можна брати з собою, щоб фотографувати, записувати звук, об'єкти, що рухаються, навіть думки. "Придивіться уважніше до цифрової камери, а ще краще розкрийте і подивіться, що у неї всередині, - радить у своїй статті в "Комп'ютер-прес" Олег Татарников, - і ви переконаєтеся, що вона не більша за фотоапарат, ніж комп'ютер - друкарська машинка. Навіть той фотографічний потенціал, який таїть у собі банальна цифрова "мильниця", може суттєво перевищувати можливості серйозних плівкових апаратів.Судьте самі - розмір навіть малоформатного кадру на плівці 24x36 міліметрів суттєво перевищує розмір ПЗЗ-матриць, а чим більше розмір зображення, тим складніше розробити для нього неспотворюючий об'єктив достатньої світлосили.Наприклад, більшість ПЗС-матриць аматорських цифрових фотоапаратів має діагональ 1/3 дюйма, або 8,5 міліметра.Отже, "нормальним" (тобто еквівалентним 50-міліметровому об'єктиву плівкових 35-міліметрів) матриці буде об'єктив з фокусною відстанню лише 9 міліметрів.наприклад F/2, діаметр лінзи повинен бути відповідно дорівнює 4,5 міліметрів, а у 35-міліметрової фотокамери - 25 міліметрів. Тому, наприклад, для реалізації значного перепаду фокусної відстані у звичайної камери 35 міліметрів доводиться робити складну оптичну систему з великими та дорогими лінзами, а для цифрових камер можна використовувати стандартний об'єктив з діаметром 2-4 сантиметри і отримати аж 20-кратний Zoom. Відчуваєте різницю? А при макрозйомці на маленькій матриці з тим самим об'єктивом можна отримати недосяжну для плівкової фотографії глибину різкості. Однак, крім того, цифрові камери мають і ще цілу низку можливостей, більш характерних для комп'ютерів, ніж для фотоапаратів. Крім оптичної системи, цифрова камера має досить потужний керуючий процесор, щоб проводити, крім усього іншого, складний аналіз експозиції і в нікчемні частки секунди приймати рішення про режим зйомки, після чого отримане зображення обробляється. Швидка шина даних дозволяє швидко скорочувати час готовності до прийому наступного кадру. І в цьому сенсі цифрові фотоапарати вже наздогнали, наприклад, відеокамери і продовжують зливатися з ними. Цифрові камери мають оперативну пам'ять: "впаяну", як на старих комп'ютерах, або прогресивнішу, зовнішню, на змінних флеш-картах. Їхня невід'ємна приналежність - вінчестер або стандартний ATA-пристрій, а часом навіть флоппі-дисковод, або SCSI-привід. Цифрова камера дозволяє створювати власні програми зйомки та обробки зображення. "Звукова карта", мікрофон або динамік дають можливість вести запис мовних коментарів у процесі зйомки, які можна прослуховувати пізніше при відтворенні. Камера не обділена і пристроями зв'язку: зовнішній інтерфейс по швидких USB, FireWire або SCSI-шинах, поряд з банальними і застарілими послідовними (RS-232) і паралельними портами (для безпосереднього друку на принтерах). Деякі сучасні камери мають також ще й інфрачервоний порт або навіть мережевий інтерфейс. Не кажучи вже про різні кнопки-джойстики, в тому числі і з назвами, що легко впізнаються. Для перегляду кадрів, знятих цифровою камерою, є багато способів. Насамперед, можна відразу побачити їх на вбудованому рідкокристалічному дисплеї. Можна подати інформацію на екран телевізора, підключившись до нього через стандартний кабель. Той самий кабель з'єднає камеру і з відеомагнітофоном, який без жодних проблем перепише з її плівки кадри, як звичайні телевізійні. Знімки розміром з листівку можна надрукувати на спеціальному принтері. Нарешті, не залишається осторонь комп'ютера: зображення можна подати на його порт через окремий блок. Загалом, справді цифрова камера - це справжній мультимедійний комп'ютер, в якому є де спробувати свої сили і серйозному програмісту, і любителю. Донедавна цифрова камера відставала від звичайної лише з роздільною здатністю знімків. На те були об'єктивні причини. Справа в тому, що об'єми фотофайлів у їх первісному, "сиром" вигляді дуже великі. Щоб зрівнятися з кадром 35-міліметрової плівки, вони повинні в залежності від якості світлочутливого шару містити до 18 мільйонів пікселів (найменших елементів зображення, що відрізняються будь-якими засобами). Причому кожен піксел несе не один біт інформації. Це справедливо тільки для чорно-білого зображення, без півтонів. А для повноцінної передачі градацій сірого потрібно як мінімум 8 біт, та ще по стільки ж на кожен із трьох основних кольорів. Ось звідки беруться 24, 32 або 36 біт на піксел. Тому оцифровані кадри з гарною роздільною здатністю та кольоропередачею з самого початку були "важкі" навіть для досить потужних комп'ютерів, а не тільки для процесорів цифрових фотокамер. Але низка досягнень останнього часу дозволяє вирішити проблему. По-перше, різко зросла швидкодія згаданих процесорів. По-друге, подешевшали ПЗС-матриці високої щільності, як і пристрої пам'яті - і комп'ютерів, і цифрових фотокамер. У результаті апаратура з високою роздільною здатністю стає доступною широким масам любителів. Нарешті, по-третє, високими темпами розробляються дедалі швидше і ефективніші алгоритми стиснення зображень. Так вдається кілька разів скорочувати величезні обсяги графічних файлів і, відповідно, збільшувати кількість кадрів у пам'яті камери і прискорювати їх перезапис на комп'ютер. Ну а там вже можна знову розгортати файли зображень до повної, початкової роздільної здатності. І ще, як виявилось, можна змінити конструкції самої ПЗЗ-матриці. У Японії нещодавно розробили так звану супер-ССО-матрицю. На відміну від вже звичної прямокутної структури розташування фотодіодів, що утворюють одиничний елемент зображення - піксел, у супер-ПЗС-матриці фотодіоди мають восьмикутну форму і розташовуються одна щодо одної під кутом сорок п'ять градусів. Завдяки такій "стільниковій" структурі фотодіоди стоять ближче один до одного, тобто збільшилася відносна площа, яку вони займають. В результаті значно збільшилася ефективна площа поверхні, з якої знімається світло. Зрештою збільшується чутливість такої матриці, тобто підвищується рівень сигналу з одиниці площі ПЗЗ-матриці і, як наслідок, знижуються паразитні шуми. На думку компанії-виробника, таким чином, збільшується ефективна поверхня в 1,6 раза, покращується відтворення кольорів і співвідношення "сигнал - шум", розширюється динамічний діапазон, зменшується витрата енергії, збільшується чутливість і роздільна здатність зображень. Фотографія, одержувана з такої супер-ПЗС-матриці з роздільною здатністю 1,3 мегапікселу, за якістю практично аналогічна одержуваної з традиційної "квадратної" матриці з роздільною здатністю в 2,1 мегапікселу. Цифрова камера все ще дорожча за звичайні. Втім, насправді вона не така вже й дорога, якщо врахувати її переваги. Вона економить час, а витрати на її обслуговування, на відміну від плівкової, можна звести практично до нуля. Адже пам'ять цифрової камери можна використовувати багаторазово, акумулятори перезаряджати, а знімки не виводити на папір, а зберігати лише в електронному вигляді. Автор: Муський С.А.
▪ WD-40
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Стук вагонів виробляє енергію ▪ MAX22192 – 8-канальний драйвер дискретних входів з гальванічною ізоляцією ▪ З мобільним телефоном мандрувати швидше
▪ Розділ сайту Історія техніки, технології, предметів навколо нас. Добірка статей ▪ стаття З одного боку, не можна не зізнатися, з іншого боку, не можна не зізнатися. Крилатий вислів ▪ стаття Розпалювання багаття. Поради туристу ▪ стаття Мигалка на лампі розжарювання. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Індикатор точного налаштування. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page