Цифровой фотоаппарат и цифровая фотография
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
?в 35-105 мм, f/2,6-f/4,8)
Так или иначе, большинство современных компактных цифровых фотокамер снабжаются вариообъективами обычной, хотя и довольно миниатюрной, конструкции. А вот схема объективов первых цифровых фотоаппаратов с оптикой высокой (порядка 10Х) кратности по-настоящему интересна с инженерной точки зрения.
Дело в том, что чем больше фокусное расстояние объектива, тем "короче" максимальная допустимая выдержка. Такое ограничение вызвано тем, что при колебании объектива относительно его продольной оси световой поток, отраженный от объекта съемки, в процессе экспонирования смещается от оптической оси, в результате кадр получается "смазанным". Чтобы избежать этого, применяется так называемое "правило обратной пропорциональности", согласно которому соотношение фокусного расстояния и выдержки, не вызывающей "смазанности", обратно пропорционально. То есть при фокусном расстоянии 200 мм выдержка не должна быть продолжительнее 1/200 секунды.
Избежать ограничения по минимальной выдержке можно использованием штатива, однако он представляет собой довольно громоздкое устройство, поэтому объективы, предназначенные для телесъёмки, зачастую оснащают системами оптической стабилизации.
Конструкция данного устройства достаточно сложная, чтобы описывать ее детально, а основной принцип состоит в использовании линзы, перемещающейся перпендикулярно оптической оси.
Принцип работы системы оптической стабилизации Canon Image Stabilizer
Стабилизация посредством перемещения линзы осуществляется как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости. Система гироскопических сенсоров определяет как направление, так и скорость смещения. Для перемещения корректирующей линзы используется соленоид, поскольку такие приводы отличаются малыми габаритами и весом, быстрой реакцией и скромным энергопотреблением. Определение текущей позиции линзы осуществляется инфракрасными датчиками, а вся работа управляется высокопроизводительным микропроцессором.
При использовании системы Image Stabilizer выдержку можно увеличивать примерно в 4 раза относительно правила обратной пропорциональности. Например, выдержка в 1/50 может успешно применяться при фокусном расстоянии 200 мм.
2. ПЗС-матрицы
Основные параметры ПЗС-матриц
В последние годы в околокомпьютерной (и не только) прессе довольно часто встречаются восторженные обзоры, посвящённые очередному технологическому чуду, призванному революционным образом повлиять на будущее цифровой фотографии- это обобщённый вариант фразы, в той или иной форме встречающейся в каждой из подобного рода статей. Но что характерно- спустя всего год первоначальный ажиотаж постепенно сходит на нет, а большинство производителей цифровой фототехники вместо передовой разработки предпочитают использовать проверенные решения.
Рискну предположить, что причина такого развития событий довольно проста - достаточно обратить внимание на гениальную простоту того или иного решения. В самом деле, разрешения матрицы недостаточно? А давайте пикселы не столбцами и строками, а диагональными линиями располагать, а потом повернём программным путём картинку на 45 градусов- вот у нас разрешение сразу в два раза вырастет! Неважно, что таким образом повышается чёткость только строго вертикальных и горизонтальных линий, а наклонные и кривые (из которых и состоит реальное изображение) остаются без изменений. Главное, что эффект наблюдается, значит и громогласно заявить об этом можно.
К сожалению, современный пользователь избалован мегапикселями. Ему невдомёк, что каждый раз при увеличении разрешения разработчикам классических ПЗС-матриц приходится решать сложнейшую задачу по обеспечению приемлемого динамического диапазона и чувствительности сенсора. А вот решения вроде перехода с прямоугольной на октагональную форму пикселов рядовому фотолюбителю кажутся вполне понятными и обоснованными- ведь об этом так доступно написано в рекламных буклетахтАж
Цель данной статьи - попытаться на самом простом уровне объяснить, от чего зависит качество изображения, получаемого на выходе с ПЗС-матрицы. При этом от качества оптики совершенно спокойно можно абстрагироваться- появление уже второй по iёту зеркалки стоимостью менее 1000 долларов (Nikon D 70) позволяет надеяться, что дальнейший рост разрешения сенсоров для камер приемлемой ценовой категории не будет ограничиваться мыльничными объективами.
.1 Внутренний фотоэффект
Итак, сформированное объективом изображение попадает на ПЗС-матрицу, то есть лучи света падают на светочувствительную поверхность ПЗС-элементов, задача которых-преобразовать энергию фотонов в электрический заряд. Происходит это примерно следующим образом.
Для фотона, упавшего на ПЗС-элемент, есть три варианта развития событий- он либо срикошетирует от поверхности, либо будет поглощён в толще полупроводника (материала матрицы), либо пробьёт насквозь её рабочую зону. Очевидно, что от разработчиков требуется создать такой сенсор, в котором потери от рикошета и прострела навылет были бы минимизированы. Те же фотоны, которые были поглощены матрицей, образуют пару электрон-дырка, если произошло взаимодействие с атомом кристаллической решётки полупроводника, или же только фотон (либо дырку), если взаимодействие было ?/p>