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. V roce 2006 digitální fotoaparáty na trhu dominují.[1] 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[2].

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 Compact Flash 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,[3] 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.

Související články

Reference

  1. ↑ Fotografovani.cz - PMA trendy: Změna znamená příležitost
  2. ↑ The World’s First Digital Camera by Kodak and Steve Sasson (První digitální fotoaparát na světě od Kodaku a Steva Sassona)
  3. ↑ 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“