Цифровая фотография

Цифрова́я фотогра́фия — технология фотографии, в которой неподвижное изображение сохраняется в форме цифровых данных, представленных в двоичном коде. Источником цифровых изображений могут служить как цифровой фотоаппарат, так и сканер, однако цифровой фотографией принято считать только полученную с цифровой камеры или цифрового задника. Готовый цифровой снимок представляет собой набор невидимых данных, которые могут быть переведены в видимую форму при отображении на дисплее или с помощью печати принтером. Главное преимущество цифровой фотографии перед аналоговой — полное отсутствие накопления искажений при трансформации, передаче или копировании изображений.

Поскольку все действия с цифровыми изображениями производится с помощью вычислительной техники, цифровая фотография относится к области информационных технологий. Преимущества цифровой фотографии в скорости и качестве изображения в начале XXI века привели к вытеснению химической фотографии из большинства сфер. Остающиеся приверженцы фотоплёнки в своём большинстве используют её как первичный носитель информации, используя цифровые копии отсканированных негативов. Кроме того, появление встроенных в сотовые телефоны и карманные компьютеры цифровых миниатюрных фотоаппаратов сделало фотографию общедоступной.

Фотосенсор 

Идея бесплёночной электронной фотографии появилась одновременно с распространением телевидения. Однако, громоздкость передающих трубок и низкое качество их изображения служили препятствием для развития технологии. Первые электронные видеофотоаппараты появились сразу после начала выпуска компактных полупроводниковых ПЗС-матриц, разрабатывавшихся для телевизионных камер. Аналоговый способ хранения видеосигнала, сопряжённый с накоплением искажений при перезаписи и передаче, быстро уступил место технологии с преобразованием в цифровые данные. Современные цифровые фотоаппараты используют в качестве фотодатчика как ПЗС, так и КМОП-матрицы.

Размер фотосенсоров и угол изображения 
Размеры матриц большинства цифровых фотоаппаратов по размеру меньше стандартного кадра 35-мм плёнки. В связи с этим возникает понятие эквивалентного фокусного расстояния и кроп-фактора.

Формат кадра 
В большинстве цифровых фотоаппаратов соотношение сторон кадра равно 1,33 (4:3), равное соотношению сторон большинства старых компьютерных мониторов и телевизоров. В плёночной фотографии используется отношение сторон 1,5 (3:2). В основном все цифровые зеркальные фотоаппараты с размерами фотосенсоров до 24×36 мм выпускаются с рабочими отрезками фотообъективов зеркальных плёночных фотоаппаратов этого класса, что позволяет использовать старую оптику, рассчитанную на это поле. Это вызвано прежде всего наличием прыгающего зеркала видоискателя, ограничивающего уменьшение рабочего отрезка объектива и автоматически сохраняет возможность применения (преемственность) ранее выпущенных объективов. Применение старой оптики в «цифрозеркалках» с матрицами, размерами меньших 24×36 мм, порой обеспечивают лучшую разрешающую способность объектива по площади кадра в силу неиспользования периферийной части изображения.

Устройство цифрового фотоаппарата

Виды цифровых фотоаппаратов

Цифровые фотоаппараты со встроенной оптикой 

Камеры с несъёмной оптикой (объективом), в отличие от компактных конструкций, являются полноразмерными цифровыми камерами, которые снабжены креплениями для установки внешних аксессуаров — фотовспышек, светофильтров и т. д. Они предназначены главным образом для семейного пользования, туризма, альпинизма и специальных аэросъемок и «фотоохоты». Применение фотосенсоров малых размеров позволяет создавать фотокамеры с фотообъективами, работающие с широким диапазоном зумирования — зумом, с оптическим стабилизатором, при этом с относительно малыми габаритами и весом. Встроенная оптика обеспечивает более высокую герметичность от попадания пыли и влаги. Являясь не зеркальными цифровыми фотоаппаратами они как правило могут работать в режиме видео.

Однако, применяемая фототехника с фотосенсорами малых размеров не рассчитаны для использования её в области изобразительного искусства из-за высокого уровня аберраций, низкой фотографической широты и разрешения. (Как правило применяются фотосенсоры — 1/2,5"). Кроме того, оптическая система при этом не может обеспечить требуемую глубину резкости. //Как раз с глубиной резкости в этом случае все наоборот))//

Камеры с несъёмной оптикой обычно имеют ЖК-экран или электронный видоискатель (окуляр с ЭЛТ или ЖК-экраном), что не может сравниться с зеркальным видоискателем для работы в области, например, портретной съемки, макросъемки и др.

Зеркальные фотокамеры 

Цифровые зеркальные камеры () являются аналогом плёночных зеркальных камер и имеют сопоставимые размеры (меньшие за счёт отсутствия фильмового канала).

Своё название зеркальная камера получила благодаря зеркальному видоискателю (), с помощью которого фотограф имеет возможность визировать сцену через объектив фотоаппарата.

Среднеформатные и прочие профессиональные цифровые камеры 
Выпускаются также цифровые камеры бо́льших форматов, предназначенные для профессионального использования. Среди них есть как специализированные, например панорамные камеры, так и камеры больших стандартных форматов, например среднеформатные.

Для стандартных форматов, вместо полностью цифровых камер также с успехом применяются цифровые «задники».

Цифровые задники 

Цифровые «задники» () применяются для переоборудования плёночных фотоаппаратов (обычно дорогих профессиональных зеркальных камер с наработанным набором сменных объективов). Они представляют собой устройства, содержащие светочувствительную матрицу или подвижный линейный сканер, процессор, память и интерфейс с компьютером. Цифровой задник устанавливают на фотоаппарат вместо кассеты с плёнкой. В некоторых случаях размер матрицы делают меньше размера кадра (например, 12×12 мм вместо 24×36 мм у «задника» Филипс (1990 г.)

Современные (2008 г.) матричные цифровые задники содержат до 416 миллионов RGB-пикселей (Better Light Super10K-HS); переделанные таким образом камеры могут использоваться и как плёночные.

Параметры цифрового фотоаппарата 
Качество изображения, даваемого цифровым фотоаппаратом, складывается из многих составляющих, которых намного больше, чем в плёночной фотографии. В их числе:
 Тип фотосенсоров
 Габариты фотосенсоров
 Электронная схема считывания и оцифровки аналогового сигнала АЦП
 Алгоритм обработки и формат файлов, применяемый для сохранения оцифрованных данных
 Разрешение матрицы в Мпикс (количество пикселей)

Количество и размер пикселей матрицы 
В цифровых фотокамерах число физических пикселей является основным маркетинговым параметром и бывает от 0.1 (у веб-камер и встроенных камер) — до ~42 Мпикс. (У некоторых задников — до 420 Мпикс). В цифровых видеокамерах — до 6 Мпикс. Размеры пиксела в больших фотосенсорах составляют ~6-9 мкм, в малых — меньше ~6 мкм.

Видоискатели 

 Прямой видоискатель
 Стеклянный глазок
 Светоделитель
 Электронный видоискатель EVF
 Шарнирное зеркало (Зеркальный видоискатель)
 ЖК видоискатель

Форматы файлов 
 JPEG
 TIFF (в большинстве цифровых аппаратов применяется 8-bit TIFF, что не даёт выигрыша в глубине цвета)
 Raw — «сырой» набор оцифрованных данных с матрицы
 DNG от  — «цифровой негатив», унифицированный RAW формат.
К изображениям дописывается дополнительная информация о параметрах съёмки в формате метаданных (например EXIF).

Битовая глубина цвета 
цвет

Носители данных 
Большинство современных цифровых фотоаппаратов производят запись снятых кадров на Flash-карты следующих форматов:
 Secure Digital (SD)
 CompactFlash (CF-I, CF-II или Microdrive)
 Memory Stick (модификаций PRO, Duo, PRO Duo)
 Multimedia Card (MMC)
 SmartMedia
 xD-Picture Card (xD)

Наиболее распространённым на сегодня (2014 г.) типом карт памяти является Secure Digital.
Также возможно подключение большинства камер напрямую к компьютеру, используя стандартные интерфейсы — USB и IEEE 1394 (FireWire). Ранее использовалось подключение через последовательный COM-порт. Некоторые фотоаппараты кроме слотов для карт памяти имеют встроенную память.

Достоинства и недостатки цифровой фотографии

Основные преимущества цифровой фотографии 
 Оперативность процесса съёмки и получения конечного результата.
 Огромный ресурс количества снимков.
 Большие возможности выбора режимов съёмки.
 Простота создания панорам и спецэффектов.
 Совмещение функций в одном устройстве, в частности, видеосъёмка в цифровых фотоаппаратах и, наоборот, фоторежим в видеокамерах.
 Уменьшение габаритов и веса фотоаппаратуры.
 Возможность предпросмотра результата.

Основные недостатки цифровой фотографии 
 Пикселизация, регулярная структура матрицы и фильтр Байера порождают принципиально другой характер шумов изображения, нежели аналоговые фотографические процессы. Это приводит к восприятию изображения, особенно полученного на пределе возможностей камеры, как более искусственного, не «природного».
 Ещё одной проблемой является уменьшение разрешающей способности фотосенсора главным образом в зависимости от его габаритов. В малых фотосенсорах, где высока плотность пикселей, имеет место смешивания зон генерации носителей (внутреннего фотоэффекта) из-за плотной упаковки их и др.
 Принципиальные трудности доказательства аутентичности цифровой фотографии, в связи с самой сутью цифровых технологий копирования файлов и обработки изображений.
 Преобладающее большинство матриц имеют небольшую фотографическую широту, что не позволяет без потери деталей снимать сюжеты с большим диапазоном яркости.

Искусство цифровой фотографии 

Искусство цифровой фотографии — это категория творческих практик, связанных с созданием, редактированием, трансформацией и представлением цифровых изображений в качестве авторских произведений. Цифровая фотография может быть представлена как самостоятельное визуальное произведение (фотоснимок, фотопринт, фотолайтбокс), но может включаться в качестве компонента в более крупные формы, например инсталляции, перформансы, компьютерные художественное программы и базы данных, Интернет-проекты в современном искусстве.

Термин «цифровая фотография» позволяет дифференцировать изображения, созданные с помощью процесса цифрового фотографирования и/или компьютерного редактирования, от изображений, полученных в результате съёмки плёночной аналоговой фотокамерой.

Наряду с применением в бытовых и массовых практиках, цифровая фотография быстро привлекла внимание профессиональных фотографов и художников. Начиная с конца 1980-х годов они создают выразительные цифровые фотопроизведения, в которых рассуждают о важных вопросах современности, эстетизируют окружающую действительность, рефлексируют на тему дематериализации образа в эпоху цифровой культуры. В работах таких мастеров фотографии, как Инез ван Ламсверде, Патриция Пиччинини, Нэнси Бёрсон, Энтони Азиз и Сэмми Качер, цифровой образ предстаёт как изменчивый, нестабильный, пугающий. Другие, напротив, приветствуют дематериализацию фотообраза, видя в потере прямой связи образа и реальности новые возможности для творчества художника (Дж. Уолл, А. Гурски и пр.) или основания для переопределения того, что всегда считалось искусством (К. Селтер, С. Силтон и др.).

Основные производители цифровых фотоаппаратов 

 Nikon
 Canon
 Olympus
 Pentax
 Fujifilm
 Sony
 Panasonic
 Konica
 Kodak
 Samsung

См. также 

 История цифровой фотографии
 Линза
 Матрица (фото)
 Оптика
 Оптические системы
 Фотоаппарат
 Фотосенсор
 Цифровой зеркальный фотоаппарат
 Цифровые технологии
 Цифровые фотоаппараты со встроенной оптикой
 Цифровой шум изображения

Примечания

Литература

Ссылки 
 Ресурсы о цифровой фотографии на русском языке
 сайт российского журнала Digital Photo
 photoscape.ru — сайт, посвящённый цифровой фотографии
 Раздел на IXBT.com о цифровом фото
 ЖЖ-комъюнити digcam
 Ресурсы о цифровой фотографии на английском языке
 dpreview.com
 dcresource.com
 imaging-resource.com
 steves-digicams.com
 Спецификация EXIF
 Ресурсы о искусстве цифровой фотографии на русском языке
 Росфото
 Традиционная фотография против цифровой

Цифровые технологии