Digitální fotoaparát

Z Multimediaexpo.cz

Olympus SP-560 (2010)
Panasonic Lumix DMC-LX7 (2014)

Digitální fotoaparát je fotoaparát, zaznamenávající obraz v digitální formě, takže může být okamžitě zobrazen na zabudovaném displeji nebo nahrán do počítače. Od roku 2006 digitální fotoaparáty na trhu dominují.

Základní funkcí digitálního fotoaparátu je snímání statických obrazů do podoby tzv. digitální fotografie a umožnit tak jejich další zpracování, např. pomocí běžného počítače, jejich tisk či vyvolání speciální osvitovou jednotkou do výsledné podoby jako u klasické fotografie. Dnešní digitální fotoaparáty nabízí kromě své základní funkce také řadu další doplňujících a rozšiřujících funkcí, které souvisejí ať už přímo či nepřímo se zpracovávanými obrazovými daty. Některé fotoaparáty tak dokážou kromě obrazu zaznamenat i pohyblivé scény ve formě videa nebo zvukový záznam ve formě ozvučeného videa nebo jako poznámky k pořízeným snímkům.

Obsah

Princip

Chipincamera.jpg

Princip digitálního fotoaparátu vychází z konstrukce klasického fotoaparátu. Jádrem přístroje je světlocitlivá plocha snímače na bázi technologie CCD nebo CMOS. Na plochu senzoru je promítán obraz přes systém optických čoček v objektivu. Světelná energie, která přichází ze snímaného prostoru (scény), je v jednotlivých pixelech (obrazových bodech) převáděna na elektrický signál a uložena v podobě vázaného náboje (u technologie CCD). Náboj vzniká postupně během expozice čipu, kdy je otevřena uzávěrka fotoaparátu a světlo může dopadat na čip. Princip vzniku elektrického náboje je založen na fotoelektrickém jevu s tím rozdílem, že náboje neodtékají okamžitě do vnějšího obvodu ale jsou izolovány v nábojových zásobnících v elektricky izolované struktuře čipu. Po uzavření uzávěrky jsou vygenerované náboje z čipu postupně odváděny a měřeny speciálním zesilovačem pro každý jednotlivý pixel. Takto získaný signál je a dále převeden AD převodníkem na signál v binárním kódu. Vzniklý datový proud je pak pomocí mikroprocesoru různě upravován a převeden do některého grafického formátu používaného pro záznam obrazových dat, např. raw, JPEG nebo TIFF. Výsledný datový soubor je uložen zpravidla na paměťové médium v podobě paměťové karty nebo vestavěné paměti typu Flash-EEPROM tj. elektricky mazatelná paměť s trvalým záznamem, který je uchován i bez přívodu elektrického napětí. Existují i přístroje, které dokážou fotografie nebo videosekvence přímo zaznamenat na CD nebo magnetické pásky, ovšem to je běžné spíše v oblasti digitálních videokamer. Dnes se téměř výhradně používají digitální fotoaparáty se snímači umožňujícími pořizovat fotografie barevné. To ve většině případů zajišťuje tzv. Bayerova maska, v níž jsou z každých čtyř buněk snímače dva překryty zeleným filtrem, jeden červeným a jeden modrým. Toto uspořádání je dáno návazností na spektrální citlivost lidského zraku, který je v oblasti zelené barvy nejcitlivější. Například čtyřmegapixelový snímač obsahuje dva miliony bodů citlivých na zelenou, a po milionu bodů citlivých na červenou a modrou. Zbývající barevná informace se ve výsledném snímku dopočítává. Výjimkou jsou senzory Foveon, které jsou založeny na principu pronikání světla o různých vlnových délkách do různé hloubky. Každý pixel tedy má zaznamenány informace o všech třech barvách a interpolace tedy není třeba. Proto může mást rozlišení - je nutno jej vydělit třemi. Dalším alternativním typem senzorů je Super CCD, které mají čtvercovou síť otočenou o 45˚. Posledním typem je Super CCD EXR.

Pro srovnání: lidské oko obsahuje cca 6-8 milionů buněk citlivých na barvu (čípků) a až 150 milionů buněk citlivých na jas (tyčinek). V oblasti barevného rozlišení tak digitální fotoaparáty lidské oko prakticky překonaly. V současné době (2008) ale fotoaparáty nedosahují dynamického rozsahu oka.

Historie

První digitální fotoaparáty přinesl vesmírný výzkum. Snímkovací přístroje umístěné na bezobslužných vesmírných sondách v 60. letech pořizovaly snímky zprvu tak, že snímek nafotografovaly na černobílý film, ten se v přístroji automaticky vyvolal, vyvolaný negativ byl oskenován a v číslicové podobě odvysílán na Zemi. Toto uspořádání tvořilo jakýsi hybrid filmové a digitální fotografie. Odvysílání obrazového signálu číslicově poskytovalo výhodu odolnosti vůči poruchám a snížení potřebného vysílacího výkonu, a tím i šetření omezenými energetickými zdroji sondy.

V 70. letech jsou již fotoaparáty vesmírných sond vybavovány černobílými i barevnými obrazovými snímači se snímacími elektronkami. Analogový signál přicházející ze snímače během expozice snímku je převáděn na digitální a odvysíláván na Zemi. Princip přímého elektronického sejmutí obrazu a převedení obrazového signálu do číslicové podoby je tak již stejný jako u novodobých digitálních fotoaparátů.

Vůbec první prototyp přenosného digitálního fotoaparátu vyvinul roku 1975 Steve Sasson, inženýr firmy Kodak. Fotoaparát obsahoval černobílý obrazový snímač CCD o rozlišení 0,01 megapixelu. Získaný analogový signál ze snímače byl převeden na číslicový pomocí analogově-číslicového převodníku z digitálního voltmetru a následně zaznamenán na magnetofonovou kazetu. Fotopřístroj byl napájen 16 akumulátory NiCd. Sejmutí a uložení jedné fotografie trvalo 23 sekundy. Výsledné snímky se z kazety promítaly prostřednictvím počítače na televizní obrazovku. Přístroj vážil asi 4 kg a měřil zhruba 15 × 26 × 15 cm[1].

Prvním komerčně vyráběným fotoaparátem, který zaznamenával snímky do počítačových souborů, byl v roce 1988 Fuji DS-1P, používající 16 MB interní paměti.

V roce 1991 byla uvedena první digitální zrcadlovka, Kodak DCS-100. Měla 1,3megapixelový snímač a stála 13 000 $.

Zabudovaný displej přišel s přístrojem Casio QV-10 (1995).

Prvním fotoaparátem zapisujícím na karty CompactFlash byl Kodak DC-25 o rok později.

Digitální fotoparáty cílené na běžné spotřebitele měly nejdříve poměrně nízké rozlišení. V této třídě byla hranice jednoho megapixelu prolomena až v roce 1997.

Pravděpodobně prvním přístrojem schopným nahrávat video byl Ricoh RDC-1, prodávaný od roku 1995.

V oblasti digitálních zrcadlovek byl zlomový rok 1999, kdy Nikon uvedl model Nikon D1. To byla první digitální zrcadlovka vyvinutá samostatně tradičním výrobcem, s cenou pod 6000 USD. To bylo dosažitelné pro profesionální fotografy a další náročné uživatele. Zrcadlovka používala objektivy s bajonetem Nikon F, takže tehdejší zákazníci Nikonu mohli využít svou stávající výbavu.

Roku 2003 Canon představil šestimegapixelový EOS 300D, první digitální zrcadlovku s cenou pod 1000 USD určenou pro amatéry.

Maximální dosažené rozlišení fotoaparátu v roce 2007 bylo 4000 megapixelů,[2] získané skenováním negativu z velkoformátového fotoaparátu (s rozměrem filmu 24 × 36 cm).

Třídy digitálních fotoaparátů

kompakty
Kompaktní fotoaparáty jsou navrhovány s cílem snadné obsluhy a co nejmenších rozměrů. Přístroje prodávané v roce 2006 už zcela eliminovaly hledáček ve prospěch velkých displejů.
EVF
EVF je zkratka z electronic viewfinder – fotoaparáty tedy mají v hledáčku displej, ukazující obraz ze senzoru. Moderní EVF přístroje mají rozlišení okolo devíti megapixelů a zoom objektivy s velkým rozsahem ohniskových vzdáleností. Většina těchto fotoaparátů má také optický stabilizátor obrazu. Úhlopříčka snímače je 1/2,5" až 1/1,6".
DSLR (digitální zrcadlovky)
Digitální zrcadlovka je v podstatě běžná zrcadlovka, která místo filmu obsahuje CCD nebo CMOS senzor. Z principu konstrukce vyplývá maximální věrnost zobrazení v hledáčku, možnost použití výměnných objektivů a donedávna nemožnost natáčet videosekvence nebo používat displej ke kompozici záběru.V nynější době nabízí téměř každý výrobce zrcadlovku s možností komponovat záběr na displeji (v režimu tzv. live view). Videosekvence již nabízejí zrcadlovky Canon EOS 5D Mark II, Nikon D90, Canon EOS 500D a řada dalších přístrojů.
Digitální zrcadlovky mají senzory od velikosti 18×13,5 mm (systém 4/3) až po rozměry filmového políčka (36×24 mm, tzv. full-frame). Z "kinofilmových" přístrojů dnes největší rozlišení poskytuje Sony Alfa A900 (24,4 Mpx) a Nikon D3x (24,5 Mpx).

Pro porovnání velikosti čipu se uvádí crop factor (faktor ořezu). Ten popisuje, kolikrát je úhlopříčka senzoru menší než u filmového políčka. Objektivy, konstruované pro film, promítnou na senzor této velikosti pouze výřez (střed). To se dá interpretovat jako prodloužení ohniska na násobek vyjádřený crop factorem. To je výhodou u dlouhých ohnisek. Pro širokoúhlé záběry je to značná nevýhoda – širokoúhlý objektiv s ohniskem 18 mm bude na APS-C zrcadlovce s crop factorem 1,5 fungovat jako by měl ohnisko 27 mm. Proto jsou pro digitální fotoaparáty s menším čipem vyráběny speciální objektivy. Ačkoli rozlišení zrcadlovek nemusí vždy přesahovat rozlišení kompaktních fotoaparátů, znamená větší senzor větší body snímače. Tím se sníží digitální šum a zmenší difrakce při použití vyšších clonových čísel.

Velikosti senzorů u DSLR
označení rozměry crop factor výrobci
full-frame 36×24 mm 1 Canon, Nikon, Sony
APS-H 28,7×19 mm 1,3 Canon
APS-C 23,6×15,8 mm 1,5 Nikon, Pentax, Sony, Konica Minolta
APS-C 22,2×14,8 mm 1,6 Canon
Foveon 20,7×13,8 mm 1,7 Sigma
Systém 4/3 a Mikro 4/3 18×13,5 mm 1,9 Olympus, Kodak, Leica, Panasonic
Digitální stěny

Ve třídě středoformátových fotoaparátů se prosadily digitální stěny. Stěny je obvykle možno nasadit místo původní kazety s filmem, a jejich čip je výrazně větší něž kinofilmové políčko. Na konci roku 2008 měla největší z nich rozlišení 60 MPix.

YouTube

The BEST Point & Shoot Camera of 2014 ! (Sony RX100M2)
Best DSLR for Beginners (anglicky)


Související články

Reference

  1. ↑ The World’s First Digital Camera by Kodak and Steve Sasson (První digitální fotoaparát na světě od Kodaku a Steva Sassona)
  2. ↑ Fotografovo nebe − rozlišení čtyři tisíce megapixelů, Technet.cz

Externí odkazy


Flickr.com nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Digitální fotoaparát
Commons nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Digitální fotoaparát


Citováno z „http://ww.multimediaexpo.cz/mmecz/index.php/Digit%C3%A1ln%C3%AD_fotoapar%C3%A1t“