Как работает цифровой фотоаппарат

От камеры обскуры до "цифры"

Камера обскура - это не что иное как светонепроницаемый ящик с отверстием в одной из стенок и экраном, обычно это было матовое стекло или тонкая белая бумага на противоположной стенке. Лучи света проникают внутрь сквозь отверстие диаметром приблизительно 0,5-5 мм и создают перевёрнутое изображение на экране. Высокой резкости изображения камера обскура не обеспечивает. Её можно повысить до определенного предела за счёт уменьшения диаметра отверстия, но при слишком сильном уменьшении изображение становится ещё более расплывчатым.

Есть данные, что многие художники ещё со времён эпохи Возрождения использовали камеру обскуру для зарисовок с натуры. А в 1686 году Йоганнес Цан спроектировал портативную камеру-обскуру, оснащённую зеркалом, расположенным под углом 45° и проецировавшим изображение на матовую горизонтальную пластину. Такая конструкция позволила художникам делать с помощью камеры обскуры зарисовки пейзажей.

Потребовалось немало экспериментов с веществами и техническими средствами, чтобы сегодня мы могли носить фотоаппараты с собой или просматривать изображения сразу после съёмки. И всё это уместилось в довольно непродолжительный срок, пришедшийся, примерно, на начало середины 19 века.

В 1820-ых годах французский изобретатель Жозеф Нисефор Ньепс. Ему впервые удалось сохранить изображение, полученное путем обработки попадающего света асфальтовым лаком (аналог битума) на поверхность из стекла в камере обскуре. Этот фотоаппарат назывался «Гелиограф», а самый ранний из дошедших до нас снимков был сделан в 1822 году и называется "Накрытый стол". В 1827 году Ньепс начал сотрудничать с Жаком Манде Дагерром, французским художником, которому мы обязаны созданием технологии получения изображений на серебряных пластинках — дагерротипии.

Россия узнала об изобретении фотографии в 1839 году, практически сразу после создания Дагерром первого фотоаппарата, благодаря академику И.Х.Гамелю, который, находясь в Париже подробно описал механизм дагеротипии. В Россию дагерротипный прибор попал в 1840 году, а его обладатель Алексей Греков был первым фотографом, предложившим сервисные и консультационные услуги. Кроме этого, он несколько усовершенствовал сам процесс, сократил время съемки и обработки фото, тем самым устранив зеркальный блеск дагерротипов и получив прочное изображение на серебряных, медных и латунных пластинах.

Можно сказать, что после этого развитие фототехники шло семимильными шагами. Уже в 1861 году англичанин Т. Сэттон изобрёл первый фотоаппарат с зеркальным объективом. Схема его работы была следующей: крупный ящик с крышкой укреплялся на штативе, крышка препятствовала попаданию света, но помогала вести наблюдение. На стекле, с помощью объектива ловился фокус, и на нем же формировалось изображение при помощи зеркал.

Следующая веха - 1889 год и связана эта дата с именем Дж. Истмана, который впервые в истории получил патент на изготовление фотопленки, а затем получил бумаги и на фотоаппарат “Кодак”. Позднее это название стало всемирно известным брендом.

1904 год и братья Люмьер. Они начали выпуск пластин для цветного фото под одноименной маркой. Именно эти пластины стали основой будущего цветной фотографии.

В 1923 году появился первый пленочный фотоаппарат, а с 1925 года фотоаппараты “Leica” выходят в массовое производство. Ещё через 10 лет, в 1935 году, начинается массовый выпуск цветной фотопленки от компании “Kodak”. С 1942 года на протяжении 50 лет плёнка “Kodak color” будет самой популярной в мире.

Очередное ноу-хау - фотография с печатанием фото одним щелчком в фотокамере “Polaroid” увидело свет в 1963 году. А буквально через 9 лет один из первых электронных телескопов, оснащённый фото-механизмом позволил сделать первый цифровой снимок звёздного неба.

В 1988 году был дан старт официальному выпуску в продажу первого цифрового аппарата от компании “Fujifilm”, с возможностью сохранения фотографий на электронном носителе. Кстати, внутренняя память камеры составляла, по современным меркам всего ничего, - 16Mb. А уже в 1995 году такие маститые производители фототехники как компании “Kodak” и “Canon” останавливают производство пленочных камер. Ещё через пять лет, в 2000-ых годах, корпорации Sony и Samsung стали практически монополистами на рынке цифровых фотоаппаратов.

Как это работает

С точки зрения внутреннего устройства цифровые фотоаппараты очень похожи на многим знакомые и ещё памятные пленочные. Разница между ними только в способе фиксации изображения. Изображение сохраняется, собственно, либо на пленке, покрытой специальным слоем светочувствительной эмульсии, либо на фотоматрице. С точки зрения внешнего вида цифровые фотоаппараты мало чем отличаются от плёночных.

Теперь "заглянем" внутрь. Фокусировка изображения осуществляется объективом. Световой поток, попадающий в объектив, встречает на своём пути диафрагму. В зависимости от значения выдержки затвор срабатывает с определённой скоростью. Затвор расположен сразу за объективом и именно он регулирует длительность воздействия света на матрицу.

В современных "цифрах" ставятся затворы двух видов:

• электронный - на матрице стоит электронное реле, которое, помимо всего прочего, регулирует длительность выдержки
• электромеханический - устроен он так же, как и в пленочных фотоаппаратах, но управляется электронными устройствами.

Фотоматрица отвечает за преобразование полученных изображений в электрические импульсы. С неё электронные сигналы поступают в управляющий процессор. Собственно процессор - мозг любого цифрового фотоаппарата. Именно с его помощью идёт управление экспозицией и фокусировкой объектива с помощью аналого-цифрового преобразователя. Этот преобразователь конвертирует сигналы с фотоматрицы, генерирует файл, сжимает полученное изображение и, в самом конце, сохраняет изображение на карте памяти.

Управляющий процессор оснащён операционной системой с довольно разветвленным интерфейсом и графическим меню. Всё это позволяет вести съемку по предварительно разработанным сценариям (предустановленные режимы съемки, например, закат или портрет).

Принципиальная разница между плёночным и цифровым фотоаппаратом заключается в месте фиксации и хранения изображения. В плёночных обе эти функции выполняет фотоплёнка, а в цифровых они разделены между матрицей и картой памяти. Помимо всего прочего цифровые фотоаппараты оснащены оптическим или зеркальным видоискателем (зависит от модели), ну а посмотреть получившийся снимок можно на цветном жидкокристаллическом дисплее.

Независимо от того, профессионально вы снимаете или обходитесь любительской фотокамерой, знать её устройство всегда полезно. Как минимум, для общего развития. Но главное - получать удовольствие от процесса!