открыть для распечатки в варианте - документ Microsoft Word.doc

Основы цифровой фотографии*

* Статья предназначена исследователям аномальных явлений, которые в своей работе переходят на использование цифровых фото и видеокамер (прим.Е.Сидорова)
Самоделов Дмитрий

Введение

Стремительное развитие компьютерных технологий, прогресс в области цифровой записи изображения обусловили огромный интерес к устройствам позволяющим получать фотографическое изображение без химической обработки. Отсутствие потерь в качестве при длительном хранении и копировании, неограниченные возможности компьютерной обработки изображения привлекают художников, фотографов, .компьютерщиков., как профессионалов, так и любителей. Многие из них впервые сталкиваются с компьютером, конечно же, исключая тех для кого компьютер профессия или увлечение. Но и для них полезно сравнить .цифру. с традиционной фотографией и окончательно сделать выбор, или используя достоинства обеих получать неожиданные, а зачастую и превосходные результаты.

Давайте, вместе сравним и разберёмся, что необходимо для занятий цифровой фотографией каждой группе пользователей, и в какую сумму, на сегодняшний день, обойдется любимое хобби. О профессионалах поговорим отдельно, так как у них, от качества результата зависит гонорар и, что немаловажно, мнение клиентов и коллег.

Цифровая фотография, явление молодое и не предполагает полный отказ от традиционных методов. Чтобы получить лучший результат и не переплачивать за ненужную аппаратуру пришедший в магазин покупатель должен четко представлять себе, чем он собирается заниматься и какой результат намерен получить. Для этого необходимо, хотя бы немного, ориентироваться в терминах и понятиях, иначе попав в руки недобросовестного продавца, клиент может переплатить не одну сотню (а то и тысячу) честно заработанных долларов.

Понятие о цифровой фотографии

При использовании обычных фотоаппаратов изображение фокусируется на фотографической пленке со светочувствительным покрытием, содержащим кристаллы галоидного серебра. Во время проявки пленка погружается в химические реактивы, которые проявляют и закрепляют изображение. Аналогично, в цифровых фотоаппаратах и сканерах изображение фокусируется на светочувствительный полупроводниковый кристалл . прибор с зарядовой связью ПЗС (charged-coupled device, CCD) . то, что часто называют матрицей. Записывается и хранится изображение на сменных .картах. памяти (иногда встречаются фотокамеры с встроенной памятью).

С карт памяти, посредством адаптеров или кабелей информация поступает в компьютер, где происходит окончательная .доводка. картинки: ретушь, при необходимости монтаж или другие творческие методы обработки изображения. После чего изображение распечатывается на сублимационном, струйном, лазерном или другом принтере. Хранятся изображения в виде файла на компакт-дисках или других носителях, откуда они могут быть в любой момент извлечены. Ниже мы подробнее остановимся на устройствах, принимающих участие в формировании цифрового изображения, их типах и характеристиками связанных с ними.

Понятие о сканировании

Сканер . это устройство, позволяющее переводить текстовые и графические материалы, вообще любые изображения объектов на бумаге, фотопленке или других оригиналах в .цифровой. вид, что существенно удешевляет и упрощает хранение и процесс дальнейшей работы с ними. Здесь идет речь о сканерах для работы с фотопленкой (слайд-сканеры) и в дальнейшем именно они будут называться сканер. Настольные цветные сканеры имеют источник света (люминесцентную или галогенную лампу, либо светодиодную матрицу), который перемещается рядом с изображением, либо изображение перемещается рядом с источником света. Свет, излучаемый лампой, проходит сквозь изображение и пакет из красного, синего и зеленого светофильтров, попадет на CCD-датчик (матрицу, ПЗС), регистрирующий эту информацию. Воспринимающее устройство в однопроходных сканерах содержит три линейки светочувствительных CCD-датчиков с отдельным покрытием для восприятия красного, синего, зеленого света.

Основные термины и понятия

Матрица - датчик (светочувствительный элемент), частично выполняющий функции фотопленки; регистрирует изображение, преобразуя свет в электрический сигнал. Матрица (ПЗС, CCD) состоит из большого количества ячеек. Каждой ячейке соответствует элемент изображения, получивший название пиксела (pixel от англ. picture element - элемент изображения). В технических характеристиках фотокамеры обычно указывается количество пикселов на матрице или размер матрицы в пикселах. Например: для фотокамеры Canon Power Shot А5 Zoom общее количество элементов изображения 810000, максимальное разрешение равно 1024х768, что составляет 768432 рабочих пикселов (т.е. используемых при регистрации изображения). Количество пикселов на матрице непосредственно связано с такой характеристикой изображения, как разрешение.
Оптическое разрешение (обычно указывается для сканеров), это характеристика изображения, показывающая на какое количество элементов (точек) аппаратура позволяет разбить изображение оригинала, и выражается в точках на дюйм dpi (dot per inch). Например, параметр 300 dpi означает, что каждый квадратный дюйм изображения разбит на 300 точек по горизонтали и 300 по вертикали. Чем больше разрешение, тем больше информации об оригинале может быть введено в компьютер и подвергнуто дальнейшей обработке.

Существует также понятие интерполяционного разрешения . При интерполяции между двумя точками изображения, программными или аппаратными средствами вставляется одна или несколько дополнительных точек, которым присваивается среднее значение цветов соседних. Однако каким бы замечательным ни был алгоритм интерполяции, это созданные искусственно, а не снятые с оригинала данные, обычно не дающие реального выигрыша в качестве.

Для полноценного сканирования слайдов и негативов чрезвычайно важен такой параметр, как диапазон оптической плотности ( динамический диапазон ). Этот параметр показывает диапазон оттенков в оригинале, которые может различить сканер: от самого светлого до самого темного. Диапазон плотностей измеряется по логарифмической шкале от 0,0 (светлый) до 4,0 (темный). Типичная пленка имеет минимальную плотность около 0,3 и максимальную плотность до 3,3; разница значений или диапазон оптической плотности составляет около 3,0, хотя диапазон некоторых слайдов достигает значения 3,6.

Если слайд имеет максимальную плотность (Dmax) 3,3, а сканер оперирует значениями только до 3,0, то детали цветов плотностью выше 3,0 скорее всего окажутся черными. То есть на практике, динамический диапазон - это способность слайд-сканера фиксировать малоконтрастные детали в тенях и "светах". Чем шире диапазон, тем большее количество деталей и оттенков различает сканер. Из вышеизложенного ясно, что в настоящее время минимально допустимым значением для слайд-сканера считается 3,0, хорошим 3,2 - 3,4, а отличным 3,6. Сравнивать характеристики диапазонов плотностей следует с осторожностью. Не существует стандартных процедур измерения и записи диапазона плотностей. Некоторые производители могут выполнять тесты для измерения реального, практического диапазона. Другие приводят только теоретические пределы для своих сканеров. Нельзя принимать решение только на основе заявленных характеристик, лучше выполнить несколько пробных сканирований.
Глубина цвета отражает разрядность аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Это характеристика, показывающая, насколько точна информация о цвете каждой точки отсканированного изображения. Глубине цвета в 1 bit соответствует черно-белый режим работы сканера, каждая точка может быть только черной или белой. В сером режиме глубина цвета составляет обычно 8 bit, этому соответствует 256 градаций серого. Именно такое количество оттенков возможно для каждой точки, т.е. при работе с цветом, каждый цвет имеет 256 оттенков (от самого светлого до самого темного). Итак, каждый пиксел матрицы чувствителен к трем цветам: красному, зеленому и синему (из которых состоит белый свет). В случае, если каждый цветочувствительный элемент пиксела имеет глубину 10 bit, датчик способен различить 1024 градации каждого цвета, и говорят, что АЦП сканера имеет разрядность 10 bit на цветовой канал. Хотя программное обеспечение, поставляемое в комплекте со сканером, в большинстве случаев создает файл с 30-разрядным цветом (по 10 разрядов для красного, зеленого и синего каналов), внутреннее аналого-цифровое преобразование может задавать значение цветов 40 и даже большим числом разрядов. Такая реализация принята потому, что 1 млрд. цветов, доступных при 30 разрядах (бит) на пиксел, могут распределяться в изображении неравномерно: особенно часто теряются оттенки в тенях и на самых светлых участках. Нельзя забывать, что светочувствительные элементы и цепи аналого-цифрового преобразования вносят определенный шум. Поэтому, снимая с оригинала информацию с глубиной цвета более 30 разрядов для каждого пиксела, сканер отбрасывает информацию, которая, скорее всего, содержит шум, и при этом в его распоряжении останется достаточно информации для обработки и получения на выходе изображения с глубиной цвета 30 разрядов.
"Шум" - характеристика сильно связанная с динамическим диапазоном и глубиной цвета, указывает на наличие дефектов изображения (мелких вкраплений, отличающихся от окружающего по тону и цвету). Природа шумов различна. Шум, возникший из-за проблем в цепи аналого-цифрового преобразования, нарушает чистоту и насыщенность цвета и возникает чаще всего на участках минимальной и максимально плотности. Эта характеристика не указывается в спецификациях фотокамеры или сканера и может быть оценена только после пробной съемки или сканирования.
Для понимания технических характеристик фотоаппарата необходимо знать еще несколько тонкостей:

· Приоритет выдержки и диафрагмы. У некоторых моделей цифровых фотокамер функция приоритета выдержки или диафрагмы позволяет выставить два или три значения (обычно два крайних и среднее).

· Ручная фокусировка не всегда означает вращение кольца фокусировки на объективе, с контролем по матовому стеклу. Часто это установка численного значения расстояния до объекта съемки на ЖКД фотокамеры.

· Смысл цифрового зума заключается в том, что центральная часть кадра интерполируется камерой до границ полного кадра. Реальное разрешение снижается пропорционально кратности цифрового зума. Цифровой зум не исправляет искажений перспективы, вносимых широкоугольным объективом.
Качество изображения определяет матрица.
Может быть, это очень сильное заявление, но все-таки, для цифрового фотоаппарата или сканера значение характеристик матрицы переоценить сложно. От качества матрицы зависят все перечисленные параметры и характеристики, а они в результате определяют качество изображения. Хочется выделить особенности связанные непосредственно с параметрами матрицы.

Главное (конечно, после качества изображения), что зависит от CCD-датчика (матрицы) - это цена фотоаппарата. Затраты на производство матрицы часто доходят до 50% от стоимости фотоаппарата. Не последнюю роль, в определении стоимости производства матрицы играет ее размер.

Физический размер датчика определяется длиной его диагонали, которая в свою очередь определяет фокусное расстояние используемого объектива. Длина диагонали указывается в дюймах, и составляет, как правило, 1/3, ? и 2/3 дюйма. В технических характеристиках приводится уже пересчитанное для малоформатного (с шириной пленки 35мм) фотоаппарата фокусное расстояние. Как известно фокусное расстояние стандартного (штатного) объектива определяется диагональю кадра, что для пленки шириной 35мм с размером кадра 24х36мм составляет приблизительно 50мм. Таким же образом рассчитывается фокусное расстояние для цифровой камеры. Например: фотокамера Canon Power Shot А5 Zoom имеет матрицу с диагональю 1/3". Стандартным, для этого фотоаппарата, будет объектив с фокусным расстоянием около 8мм. То есть если в характеристике цифровой фотокамеры указанно фокусное расстояние 4,5-11,2 мм надо понимать, что в пересчете для 35мм пленки это будет равно 28-70мм, что является привычным. Размер матрицы обычно значительно меньше, чем размер стандартного кадра 24х36 мм. В случае, если Вы работаете с цифровым SLR (Single Lens Reflex - зеркальным однообъективным) фотоаппаратом и сменной оптикой (рассчитанную для 35 мм фотоаппарата), фокусное расстояние объективов увеличивается. Например, для работы с фотоаппаратом NIKON D1, фокусное расстояние, всей линейки оптики NIKON, увеличивается в 1,5 раза.

Об изображении

Чем больше размер матрицы, тем большее количество пикселов она содержит, а значит, изображение будет иметь большее разрешение. От разрешения, неважно оптического или интерполяционного, зависит, в конечном счете, резкость изображения, наличие или отсутствие мелких деталей, возможность сделать большое увеличение. Динамический диапазон CCD-сенсора является очень важной характеристикой профессионального качества изображения и соответствует понятию фотографической широты пленки, определенной как способность точно передавать полный диапазон градаций яркости в сцене. При ярком солнечном свете фотографические сцены могут легко иметь динамический диапазон в десять ступеней (чисел диафрагмы) от глубоких теней до самых ярких областей.

Изображение хорошего качества не обязательно должно охватывать весь этот диапазон, так как и современные фотоматериалы не в состоянии этого достичь. Система, которая зафиксирует диапазон до восьми ступеней, может считаться превосходной. CCD-сенсор с ограниченным динамическим диапазоном будет давать низкое качество изображения. Пользуясь камерой с таким сенсором, фотограф должен либо недоэкспонировать кадр, чтобы сохранить яркостную информацию (это исключит тени), либо слегка переэкспонировать сцену , чтобы усилить важные теневые детали, в результате чего "света" получатся избыточно светлыми и потеряют насыщенность и детали.

Динамический диапазон CCD-сенсора связан с разрядностью АЦП (глубиной цвета). Обычно профессиональные цифровые камеры имеют разрядность АЦП от 10 до 14 бит. Зависимость количества значений яркости от разрядности АЦП, линейна: 10 бит - 1024 значения, 12 бит - 4096, 14 - 16384. В хорошо спроектированной системе динамический диапазон сенсора соответствует количеству бит в преобразователе.

Для получения хорошего результата важны также такие характеристики матрицы как светочувствительность, цветопередача, уровень шумов. Для оценки цветопередачи и уровня шумов рекомендуется сделать пробную съемку, либо положиться на совет профессионала, т.к. эти характеристики не публикуются. Данные по динамическому диапазону и глубине цвета у фотокамер публикуются, только для профессиональных моделей.

Носители информации

Для записи и хранения изображений используются сменные карты памяти различной емкости. Иногда встречаются фотокамеры со встроенной памятью.

Изображения, имеющие большое разрешение, образуют файлы большого размера. Для работы с этими файлами требуются носители больших объемов. Фирмы-производители постоянно работают над увеличением емкости сменных носителей. Сохраняя портативные размеры, регулярно выпускаются "карты" памяти обеспечивающие запись все большего и большего количества изображений. Например, компания IBM выпустила микродиск объемом 340 Мб, совместимый со стандартом CF Type II, притом, что объем несжатого изображения с высоким разрешением, обычно не превышает 8 Мб. На сегодняшний день реально производство микродиска емкостью 1 Гб.
Основные стандарты сменных карт памяти: Compact Flash, Compact Flash Type II, Memory Stick, Smart Media, флоппи-диск 3,5".

Компьютерная обработка изображения и вывод на печать

После того, как изображение попало из фотокамеры или сканера в компьютер, можно дать волю фантазии, а при необходимости заняться кропотливой работой ретушера. Даже не имея в компьютере установленного серьезного графического редактора типа PhotoShop или CorelDraw, простейшие манипуляции с изображением можно осуществить поставляемыми вместе с Windows редакторами Photo Paint или Photo Editor, и получить интересные и полезные результаты.
Несколько примеров цифровой обработки фотографий:
1. Изменение цветового решения фотографии
2. Возможности монтажа
3. Ретушь старой фотографии
Вывод на печать.

На сегодняшний день, для получения изображения фотографического качества на принтере, существует три технологии: струйная, лазерная, термосублимационная. Наиболее доступными и самыми распространенными на сегодняшний день являются струйные и сублимационные принтеры

В струйных принтерах для формирования изображения используются специальные сопла, через которые на бумагу подаются чернила. Тонкие, как волос, сопла находятся на головке принтера, где установлен резервуар с жидкими чернилами, которые переносятся через сопла на материал носителя. Обычно цветное изображение формируется при печати наложением друг на друга изображений трех основных цветов: голубого, пурпурного и желтого. Для получения насыщенного черного цвета добавляют еще и черный.

Для получения лучшего результата при печати фотографий на струйном принтере желательно печатать на специальной бумаге. Бумага получила название "фото", хотя на самом деле таковой не является (на ней нет светочувствительного слоя). Это бумага повышенной плотности на полиэтиленовой или лавсановой основе.

В сублимационных принтерах многоцветный краситель, как правило, нанесен на тонкую лавсановую пленку. Пленка перемещается с помощью лентопротяжного механизма. При сублимационной печати осуществляется перевод красителя в газообразное состояние путем нагрева пленки с красителем. Этот газ затем поглощается полистирольным покрытием специальной бумаги. Диффузионный перенос красителя обеспечивает получение высококачественного цветного изображения без видимых тональных переходов.
Как правильно выбрать разрешение сканера в зависимости от разрешения принтера?

Многие считают, что сканировать необходимо с разрешением, являющимся разрешением используемого для печати принтера. Разрешения принтера и сканера указываются в точках на дюйм, но на самом деле это совсем не одно и то же. Принтер генерирует цветовую палитру при помощи цветовых точек различного цвета и интенсивности, а также незаполненных точками областей. Такой способ передачи цвета характеризуется в принципе не в точках, а в линиях на дюйм (lpi). Для передачи цветного изображения 256 оттенков принтер использует полутоновое растрирование 16 х 16. Для принтера с разрешением 360 dpi это 360 / 16 = 22,5 линии на дюйм. Разрешение сканера необходимо установить в два раза выше. Т.е. 22,5 х 2 = 45 линий на дюйм. При использовании растрирования 8 х 8 или 4 х 4, параметр lpi равен 45 и 90 соответственно.

Разрешение сканера в этом случае должно быть установлено 90 и 180 dpi. Установка большего разрешения в этом случае совершенно не приведет к улучшению качества изображения, а лишь увеличит размер графического файла. Использование более высокого разрешения может быть эффективно лишь при необходимости последующего увеличения изображения. Например, вам необходимо отсканировать оригинал размером 1" х 1" и отпечатать впоследствии на принтере 360 dpi с увеличением в два раза. Для успешного выполнения работы необходимо разрешение 200 dpi.
Какое разрешение оптимально для сканирования с последующей печатью на сублимационном принтере?

Для качественной печати на сублимационном принтере необходимо сканировать с максимальным оптическим разрешением принтера. Например, если разрешение принтера указано 300 dpi, то и сканер установите в режим 300 dpi.

Выбор первого фотоаппарата

Советы и рекомендации по выбору цифрового фотоаппарата.

Высокое разрешение и большой выбор функций пользователя, определяет цифровые фотокамеры в новый класс устройств пригодных для профессионального применения.

Реально, использовать цифровую фотокамеру не только в фотоателье для съемки на документы, но и для использования в полиграфии.

Для правильного выбора фотокамеры и сопутствующих аксессуаров, которые необходимы для работы или развлечения, необходимо четко представлять себе каким требованиям должна отвечать фотокамера. Какой результат необходим?

Давайте, классифицируем цифровые фотоаппараты по предъявляемым к ним требованиям.
К первой группе отнесем фотокамеры отвечающие требованиям профессионалов. Цифровые фотокамеры этой группы должны отвечать следующим требованиям:
1. Основное требование предъявляемое профессионалами к цифровой фотокамере - интеграция в семейство пленочных SLR фотоаппаратов, одной фирмы-производителя. То есть, совместимость со всей линейкой сменной оптики и возможность использования широкого спектра аксессуаров и приспособлений выпускаемых для пленочных фотоаппаратов. Немаловажным является сходство цифровой фотокамеры со своими пленочными "братьями". Переход с пленки на цифровые носители не должен вызывать затруднений.
2. Профессиональное использование подразумевает эксплуатацию с высокой степенью интенсивности. Цифровая фотокамера должна быть, насколько это возможно, ударопрочной, износостойкой, с большим ресурсом работы.
3. Публикация фоторабот в изданиях с хорошей полиграфией, необходимость значительного увеличения, технические съемки - все это условия работы профессиональных фотографов. Результат этой работы должен отвечать самым высоким стандартам качества. То есть, работа требует высочайшей резкости и проработки мельчайших деталей, что предъявляет фотокамере следующее требование - высокое разрешение.
4. Высокое разрешение подразумевает большой объем файла. Чтобы, не менять карты памяти после 2-3 снимков, должна быть возможность присоединения носителя информации большого объема. Еще одно требование: совместимость с носителями информации большого объема.
5. Для того, чтобы перекачать большой объем информации из фотокамеры в компьютер, требуется время, зачастую немаленькое. Отсюда четвертое требование: совместимость с интерфейсами, обеспечивающими высокую скорость передачи данных (IEEE1394 Fire Wire; USB).
Вторая группа - цифровые фотокамеры домашнего использования, должны отвечать следующим требованиям:
1. Домашний фотоаппарат должен легко транспортироваться, что подразумевает небольшие размеры и вес.
2. У многих любителей возникает желание увеличить изображение, например, для того, чтобы вставить фотографию в рамку и повесить на стену. Разрешение фотоаппарата должно быть достаточным для получения изображения приемлемого качества на формате А4.
3. Достаточный выбор аксессуаров и принадлежностей обеспечит взыскательному любителю удовольствие от работы с цифровой фотокамерой.
4. Домашний фотоаппарат покупается из расчета, что будет эксплуатироваться не один год. Следовательно, он должен обладать достаточной надежностью.
5. Для фотокамер этого класса важно, чтобы при необходимости ей мог воспользоваться даже ребенок. Отсюда требование - простота использования.
6. Совместимость носителя информации с другими бытовыми приборами (видеокамера, аудиоплеер).
7. Наличие принтеров напрямую подключаемых к фотоаппарату или подключение к принтеру карты памяти.
Третья группа - цифровые фотокамеры бизнес-класса, должны отвечать следующим требованиям:
1. Миниатюрные размеры - фотоаппарат должен помещаться во внутренний карман пиджака или небольшую сумочку.
2. Простота использования и подключения.
3. Возможность максимально быстрого получения результата.
4. Возможность записи изображения как с высоким , так и с низким разрешением. Низкое разрешение необходимо для обмена графической информацией по электронной почте, для размещения фотографий в интернете.

Любая классификация условна, а оценки субъективны. Выбор фотоаппарата дело сугубо личное. Выбирая, необходимо учитывать множество условий, важных именно для Вас, и не последним условием является цена фотоаппарата. Мы надеемся эта статья облегчит процесс выбора фотоаппарата, убережет от ненужных расходов и сориентирует в выборе принадлежностей. Удачного Вам выбора.

Источник: http://www.ufo.lv/