Digifotoaparaat

Digitaalne fotoaparaat ehk digifotoaparaat on fotokaamera, mis jäädvustab fotosid (tänapäeval ka videot) digitaalse pildisensori abil digitaalsel kujul salvestusvahendile, milleks on tänapäeval peamiselt mälukaart. Digitaalsed fotokaamerad jaotatakse kompaktkaamerateks, peegelkaamerateks ja hübriidkaamerateks. Digifotoaparaadi põhikomponendid on korpus, katik, pildisensor, protsessor, vahemälu, salvestusvahend, väljundliides (harilikult USB-liides), objektiiv ja kaadrinäidik (üksnes vähestel kompaktkaameratel on see olemas). Pildisensor reageerib valgusele aja jooksul, mil katik on sensori ees avatud. Sensorist saadud signaali töötleb protsessor ja vahemälu kaudu salvestatakse see mälukaardile või otse väljundliidese kaudu arvutisse. Pildisensor on seade, mis muundab optilise pildi (valguse) elektriliseks digitaalseks signaaliks. Mida suurem on laeng, seda heledam on punkt pildil. Digifotograafias on kaks peamist pildisensori tüüpi: CCD-sensor ehk laengsidestusseadis: valgustundlike elementide maatriks, mis on elektriliselt laetud, ja CMOS-sensor ehk komplementaarne metalloksiid-pooljuht, mis on ümberlülitustel töötav valgustundlik pooljuhtelement. Võrrelda, kumb on parem, on raske. CMOS-sensori eelisteks on väiksem energiatarve ja väiksemad tootmiskulud. CCD edastab teavet sensorist protsessorisse aeglasemalt, kuid ilma tarkvara abil toimuva müraeemalduseta on ta müravabam. Laiatarbe digitaalsetes fotokaamerates on pildisensorite omadused aastatega hüppeliselt paranenud. Punktide ehk pikslite arvu on suudetud viia 10–20 megapikslini sensori kohta, katseeksemplarid on olemas juba 35 mm sensori ja 128 megapiksli kohta, müra on suudetud oluliselt vähendada ja energiatarve on sealjuures vähenenud, mitte kasvanud. Pildisensorid on olenevalt tootjaettevõttest peamiselt külgede suhtega 3:2 ja 4:3. 3:2 suhtega on poolkaader ja täiskaader. Sensori enda mõõtmed on täiskaadril 36×24 mm ja poolkaadril 23,6×15,8 mm. Tänapäeval on pildisensori tüüpiliste standardite mõõtmed 35 mm täiskaader (36×24 mm), APS-H (28,7×19 mm Canon), APS-C (23,6×15,7 mm Nikon, 22,2×14,8 mm Canon), Foveon, Four Thirds System (17,3×13 mm), 1/1,8" (7,18×5,32 mm) ja 1/2,5" (5,76×4,29 mm). Suurem pildisensor suudab teha väiksema müraga pildi kui väikeste mõõtmetega sensor. Mida suurem on sensori pind, seda suurem tuleb kasuliku teabe hulk tekkiva müra kohta ja seda vähem müra tekib pildi kohta. Piksel on üks pildipunkt. Pikslil on heledus ja värv. Pildi mõõtmeid kirjeldab pikslite arv (lahutusvõime), mis füüsiliselt on piiratud sensori mõõtmetega. Näiteks 4288×2848 mõõtmetega pilt on 12 212 224 piksli ehk ümardatult 12,3 megapiksli suurune. Pildi kvaliteet sõltub sellest, kui kvaliteetselt suudab pildisensor elemendile langenud footonite energia muundada digitaalseks signaaliks ja tarkvara abil töödelda pildi tarvis heledust määravaks punktiks. Lisandub värvifiltri abil saadud teave värvuse kohta. Pildisensorid pole täiuslikud ja sellepärast tekivad vead, mis avalduvad surnud pikslitena. Surnud pikslite rühm võib avalduda valge või musta täpina, üksikud surnud pikslid avalduvad ühte värvi punktidena pildil. Neid on tarkvaraliselt võimalik eemaldada ehk välja lülitada. Pildisensor suudab ise heleduse hulka protsessorile edastada. Värvide edastamiseks on sensori ja valgusallika vahel värvifilter. Laialdasemalt kasutatakse fotokaamerates Bayeri värvifiltrit, milles on 2 osa rohelist, 1 osa sinist ja 1 osa punast, ning need on malelauakujuliselt jaotunud pildisensori iga piksli ette. Üks pildipunkt saadakse sensori neljast pikslist. Liikumine käib ühe punkti võrra edasi (ülekatvus), nii saab täpsema tulemuse. Digikaamerate protsessorid on väga voolusäästlikud. Nad on mõeldud pilditöötluseks. Kaameratootjad kasutavad kas omatoodetud protsessoreid, nagu näiteks Canonil DIGIC seeria või Nikonil EXPEED, või valmis protsessoreid, näiteks ühetuumaline Silicon Image, millel on palju sisseehitatud vahendeid. Olemas on ka mitmetuumalisi protsessoreid. Protsessor Silicon Image camerIC-18 sobib mobiiltelefonidesse, sülearvutitesse ja kompaktkaameratesse. Selle voolutarve on 125 mW ning see on üks parimaid hinna, võimsuse ja voolutarbe suhtega digikaamerates kasutatavaid protsessoreid. Protsessori taktsagedus on maksimaalselt 300 MHz ja see suudab töödelda 18-megapikslist pilti lahutusega 4928×3696 pikslit. Protsessor suudab vigaseid surnud piksleid tuvastada ja pildi töötlemise käigus eemaldada ning lainurga tekitatud pildi moonutusi (vinjett) korrigeerida. Mälukaart on aja jooksul muutunud mõõtmetelt väiksemaks muutunud, mälumahult suuremaks (kuni 128 GB), voolutarve on väga väike ja kiirused ulatunud kuni 90 MB/s). Kasutatakse FAT32 failisüsteemi, võimalik on vormindada ka NTFS ja teistesse failitüüpidesse. CF (CompactFlash) mälukaartidel on märgitud kiirus kordades, näiteks 133×, 300×, 600×, nagu CD-ROM seadmetel. Kordaja korrutatakse 150 kB/s kiirusega ning saadakse mälukaardi andmeedastuskiirus. Näiteks 133× märgib kiirust 133×150 kB/s = 19,95 kB/s (~20 MB/s). Pildifailivormingu JPEG nimi tuleb komitee Joint Photographic Experts Group nimest. See on kadudega pakitud pildifailivorming. JPEG-fail sisaldab ka pildi tegemise teavet ja selle nimi on EXIF. Pakkimise astet on võimalik valida: mida suurem pakkimisaste, seda suurem on värviteabe kadu, aga selle arvelt saavutatakse väiksem failimaht. Kõige rohkem kasutatakse värviprofiile sRGB ja Adobe RGB. RAW on töötlemata pildivorming, kus pildisensorilt saadud teave on täielikult või suuremas osas alles jäetakse. RAW-vorming sisaldab 16 korda rohkem värvusteavet kui JPEG-vorming. Selline pildifail on seepärast ka suure mahuga. Selle eeliseks on pildi töötlemine arvutis ilma suurema kvaliteedikaota, näiteks värvitasakaalu, heleduse ja kontrasti muutmine. Eri tootjatel on RAW-vorming erinev, näiteks Nikonil NEF-, Canonil CRW- ja CR2-, Pentaxil PTX- ja PEF-vorming. Adobe on välja töötanud standardiseeritud RAW-vormingu DNG (digitaalne negatiiv). RAW jätab järeltöötluseks rohkem võimalusi, kuid täielikult ebaõnnestunud pilti siiski paremaks töödelda ei saa, sest kui pilt on liiga tume või hele, siis puuduvad detailid, mida korrigeerida. Digikompaktkaamera mahub taskusse ja on odavam. Enamikul kompaktkaameratel puudub kaadrinäidik või on neil lihtne optiline kaadrinäidik, mille abil saab aimu, mida sihitakse. Selletõttu toimub kadreerimine enamasti välisekraani abil. Digitaalne kaadrinäidik on vähestel mudelitel. Selle suur eelis on võimalus päikselise ilmaga kõiki kuvatavaid omadusi selgelt näha. Miinuseks on suurem energiakulu kui peegelkaamera optilisel kaadrinäidikul. Kompaktkaameral puudub võimalus objektiive vahetada. See kasutab suumimiseks ja optika pildistamisasendisse viimiseks keresisest optikamootorit. Lisaks on tal teravustamismootor, mis tekitab suurema energiakulu ja kaamera sisselülitamisest pildistamisvalmiduseni kulub rohkem aega kui peegelkaameral. Osale mudelitele on lisatud käsitsi suumimisvõimalus. Võrreldes peegelkaameraga on kompaktkaamera pildi teravustamiskiirus ja suum aeglasemad. Mõnel kompaktkaameral saab funktsiooninuppude abil käsitsi pilti teravustada. Kompaktkaamera pildisensor on mitu korda väiksem, mistõttu ta vajab rohkem valgust. Väikese pildisensori tõttu on müra mitu korda suurem ja pilt, olenemata ava suurusest, näiliselt terav kogu pildi ulatuses või vähemalt suuremas osas pildist. Võimalus kunstilist udusust saavutada on väike. Pildi lahutus on sama suur kui digipeegelkaameral, kuid pildi kvaliteet on pildisensori suuruse ja objektiivi kvaliteedi tõttu halvem. Tavakasutajale on see piisavalt hea. Pildivorminguks on enamjaolt JPEG, mõnikord TIFF ja RAW. Mõnel kaameral saab kasutada RAW-vormingut. Kui see puudub algseadetes, siis saab vastava programmi mälukaardile lisada. Uued kompaktkaamerad suudavad salvestada HD-video kvaliteediga videot ja stereoheli. Digikompaktkaameratele on tarvikuid saada väga piiratud koguses ning hinna ja kvaliteedi suhte poolest on nad kallid. Digipeegelkaamera on peegelkaamera, mille salvestussüsteem on digitaalne. Enamikul korpustel on rohkem nuppe, mis hõlbustab kaamera käsitsemist. Korpus on raskem ja seega stabiilsem, et saaks ka kaamerat käes hoides pilti teha. Digipeegelkaamera eelis on kaadrinäidikust vaadates läbi objektiivi nägemine. Uutel kaameratel on Live View liides, mis võimaldab reaalajas ekraanilt pilti näha. Objektiive saab vahetada. Objektiivis või kaamera korpuses on teravustamismootor. Korpusesisene teravustamismootor on mõeldud vanade AF- (automaatteravustamisega) objektiivide kasutamiseks. Peegelkaamera eelis on nii automaatselt kui käsitsi teravustamise võimalus. Käsitsi teravustamine ja suum aitavad säästa akut. Peegelkaamera käsisuum on üldjuhul kiirem ja energiasäästlikum kui kompaktkaamera suum. Objektiivid on valgusjõulisemad ja suurema joonetihedusega, mis tagab teravama pildi. Kvaliteetsemad läätsed vähendavad moonutusi. Vääristatud läätsed vähendavad anomaaliaid, peegeldusi ja soovimatuid valguse murdumistest tekitatud kontrastsete objektide servade digipõletusi (kromaatiline aberratsioon). Digipeegelkaamera pildisensor on enamjaolt umbes pool filmikaadri pindalast, profikaameratel terve kaadri pindala. See võimaldab valmistada suurema lahutusega müravabamaid ja valgemaid pilte. Kasutatakse ka suuremaid ja kiiremaid vahemälusid, mis võimaldab rohkem pilte järjest pildistada ja neid hiljem mälukaardile salvestada. Uusimatel digipeegelkaameratel on võimalik ka HD-video salvestamine. Digipeegelkaamera on üldjuhul pilti tehes lärmakam kui kompaktkaamera, mille tõttu looduspiltnikud kasutavad looduses liikudes kallimaid kvaliteetseid kompaktkaameraid. Enamikul digipeegelkaameratel saab kasutada rohkem pildifailivorminguid: RAW, TIFF, JPEG (pakkimismooduseid saab valida). Pilte saab salvestada, dubleerides RAW- ja JPEG-vormingut. Profikaameratel on mitme mälukaardi liides. Saab hallata mitut pildikausta ja piltidele nimesid panna. Hübriidkaamera on kui digipeegelkaamera ilma peeglita. Seetõttu on tal digipeegelkaamera kvaliteet ja kompaktkaamera kompaktsus. Enamjaolt müüakse neid kompaktkaamerate hulgas. Hübriidkaamerad kasutavad sensorit Four Thirds 4:3 ja sellele mõeldud objektiive. See tagab mitu korda parema pildikvaliteedi kui kompaktkaamerate väikesed sensorid võimaldavad. Ka müra on piltidel mitu korda vähem. Hübriidkaamerad kasutavad sama automaatteravustamise tehnoloogiat mis kompaktkaamerad. Teoorias peaks olema see täpsem, kuid aeglasem kui digipeegelkaamera automaatteravustamine. Hübriidkaameral puudub peegel, mistõttu puuduvad peegli liikumisest põhjustatud vibratsioon ja lärmakus. Objektiivid on väiksemad ja kergemad kui digipeegelkaamera omad, kuid palju parema pildijoonisega kui kompaktkaamerate objektiivid, lisaks saab neid vahetada. Kaadrinäidik puudub, selle asemel on ekraan, mille nõrk külg on hämaras ja pimedas pildistamine. Elektroonilise kaadrinäidikuga kaameratel on kadreerimine pimedas optilise kaadrinäidikuga võrreldes raskendatud. See lahendus kulutab akut rohkem kui peegelkaamera kaadrinäidik. Sony hübriidkaameral ISO tundlikkus on viidud 12 800-ni, HD-video salvestamine toimub lahutusega kuni 1920×1080 . Telefoni kaamerad Artis Pabriks: Silicon Image protsessor Silicon Image, 2010. Artis Pabriks: Objektiivi pildijoonise arvustus photozone.de Artis Pabriks: Sony NEX kaamera info fotoluks, 2010