Aparaty i Kamery Cyfrowe

Spis treści:

1. Aparat Cyfrowy strona 3
1.1 Wstęp strona 3
1.2 Zasada Działania strona 4
1.3 Matryca Aparatu cyfrowego strona 5
1.4 Rozdzielczość sensora strona 7
1.5 Formaty zapisu obrazu strona 8
1.6 Pamięci Flash strona 8
1.7 Połączenie aparatu z urządzeniami strona 11
1.8 Zoom strona 12
1.9 Sprzęt strona 13
2. Kamera cyfrowa strona 18
2.1 Budowa kamery cyfrowej strona 19
2.2 Główne zalety kamery cyfrowej strona 22
2.3 Proces rejestracji obrazu przez kamerę strona 25
3. Wnioski strona 28
4. Biografia strona 29


1. Aparat Cyfrowy

1.1 Wstęp

W dzisiejszym świecie postęp techniczny jest bardzo wysoko zaawansowany. Istnieje ogromna ilość najwymyślniejszych gadżetów mających za zadanie poprawiać nasze życie, czynić je bardziej komfortowym oraz podwyższać luksus naszego otoczenia. Liczba tych produktów jest przeogromna, od prostych łatwych w obsłudze malutkich zabaweczek dla dzieci po zaawansowane technologicznie telefony komórkowe z wbudowanym komputerem, faksem, aparatem i odtwarzaczem mp3…
Cyfrowe aparaty fotograficzne pojawiły się na rynku w połowie lat osiemdziesiątych, jednak ich wysoka cena i nie najlepsza jakość uzyskiwanego obrazu spowodowały, że fotografia cyfrowa nie zdobyła wówczas dużej popularności. W miarę upływu czasu i rozwoju technologii systematycznie zwiększały się ich możliwości, zmniejszały się za to koszty ich produkcji. Zadecydowało to o obniżeniu cen, już teraz akceptowalnych dla coraz szerszego grona potencjalnych nabywców.
Podstawowym elementem, który już na pierwszy rzut oka odróżnia aparaty cyfrowe
od swoich \"analogowych braci\", jest wyświetlacz LCD montowany zwyczajowo
w znakomitej większości tego typu urządzeń. Dzięki niemu wykonanie poprawnego zdjęcia nie sprawia kłopotu nowym użytkownikom.
Kolejną, często niedocenianą funkcją, którą oferują niektóre aparaty, jest możliwość wyświetlania obrazu na ekranie telewizora.
Najnowsze aparaty cyfrowe udostępniają możliwość umieszczania głosowego komentarza przy każdej wykonanej fotografii. Ciekawą cechą aparatów cyfrowych jest możliwość tworzenia tzw. zdjęć panoramicznych, które umożliwiają ukazanie pełnego otoczenia
z punktu widzenia fotografującego
Rys.1 Aparat cyfrowy

Obraz pobrano ze strony www.benchmarkt.pl
1.2 Zasada Działania

Zasady działania fotograficznego aparatu cyfrowego jest prosta - przetwornik obrazu ,taki sam lub podobny jak w kamerze wideo, przetwarza wytworzony przez obiektyw obraz
na sygnał analogowy, digitalizowany przez układ ADC (analog to digital converter).Przetwornik , zrealizowany w technologii CCD (charge coupled device - układ o sprzężeniu ładunkowym), charakteryzuje się jakąś rozdzielczością, może to być np.720x576 w przypadku przetwornika pochodzącego z typowej kamery S-VHS, 640x480, w przypadku gdy producent miał chęć \"wpasować się\" w standard PC, albo jakakolwiek inna rozdzielczość wynikająca z przyjętych przez konstruktora założeń. Zdigitalizowany przez ADC obraz jest następnie poddawany kompresji przy użyciu algorytmu JPEG. Skompresowane zdjęcie jest składowane w pamięci aparatu - zwykle jest to pamięć typu flash, często rozszerzana o rozmaite opcje- przeważnie o flash PC card (PCMCIA ),
ale czasem o dysk sztywny wbudowany w PC card czy wręcz o dyskietkę. Potrzeba rozszerzeń wynika bezpośrednio z faktu, że obraz o przyzwoitej jakości ma w postaci cyfrowej bardzo dużą objętość, nawet po kompresji - zdjęcie w rozdzielczości 640x480
ma przed kompresją objętość 900 kB. Pamięć aparatu ma ograniczoną pojemność, a przecież wypadałoby zmieścić w aparacie przynajmniej tyle zdjęć, na ile pozwala typowy film fotograficzny. Kompromis pomiędzy potrzebami a fizycznymi możliwościami składowania danych zapewnia kompresja JPEG, pozwalająca zredukować objętość jednego zdjęcia nawet do kilkunastu kilobajtów , niestety , kosztem jakości. Zapamiętany obraz można przegrać
do komputera, a także obejrzeć na ekranie telewizora (wiele aparatów ma koder tv)
lub na ekraniku aparatu, jeśli aparat jest wyposażony w wyświetlacz TFT. Do transmisji między aparatem a komputerem wykorzystywane jest zwykle łącze szeregowe, ale czasem stosowne są inne rozwiązania (np. łącze równoległe portu drukarki). Ostatnio nabiera popularności użytkowanie łącza (podczerwień) IRDA, bardzo wygodnego ze względu na brak konieczności plątania się w kabelkach i dużą, w porównaniu z łączem szeregowym, szybkość transmisji. Zdjęcie, które mamy już w komputerze, możemy dalej traktować tak, jak każdy inny obraz bitmap\'owy- szeroka gama oprogramowania do edycji bitmap pozwala
na skorygowanie zdjęcia, retusz, montaż i co tam jest jeszcze potrzebne. Coraz liczniej reprezentowane na rynku drukarki o jakości fotograficznej pozwalają przenieść wykonane zdjęcie na papier, z całkiem niezła jakością. Można także pozostawić je w postaci cyfrowej
i umieścić na swojej stronie w Internecie albo zapisać na płycie CD- dostępne narzędzia do przygotowania prezentacji multimedialnych pozwalają na łatwe i niekłopotliwe przygotowanie całkiem atrakcyjnej (dla rodziny!) płyty \"Wakacje `98\" lub coś w tym rodzaju. Dla tych, którzy nie lubią komplikacji, istnieje jeszcze jedna możliwość - pewną popularność zyskały sobie na rynku względnie tanie mało formatowe drukarki sublimacyjne, pozwalające na wydruk zdjęć nawet bez pośrednictwa komputera.
W każdym razie wszystko odbywa się bez udziału laboratorium.


1.3 Matryca Aparatu cyfrowego

Na matrycy barwnej znajduje się filtr, przy pomocy, którego uzyskuje się odpowiednie kolory na zdjęciach. Najbardziej popularny jest filtr mozaikowy wykorzystujący tzw. wzór Bayera. Jak widać na ilustracji, co drugi element tego filtru jest zielony. Wynika to z faktu, że ludzkie oko jest najbardziej czułe na światło z zakresu zieleni. Poszczególne elementy filtru ułożone są w taki sposób, aby każdy z nich znajdował się dokładnie nad odpowiednim czujnikiem.





Przez filtr czerwony przechodzi najwięcej światła czerwonego. Analogicznie w przypadku filtru zielonego i niebieskiego. Proces ten określa się mianem separacji kolorów. Należy mieć jednak świadomość, iż przez filtr o barwie np. zielonej przechodzi również pewna dawka światła niebieskiego i zielonego.



Aparat cyfrowy jest swego rodzaju małym komputerem. Jak każdy komputer posiada stosowne oprogramowanie do przeprowadzania określonych procesów. W tym przypadku mowa oczywiście o zebraniu informacji z trzech siatek filtrów, a następnie uśredniającej analizie, która ma na celu ustalenie możliwie najtrafniejszego odwzorowania barw na zdjęciu. Owa analiza to tzw. interpolacja barwna


Wzór filtrów czerwonych Wzór filtrów zielonych Wzór filtrów niebieskich



1.4 Rozdzielczość sensora

Określa liczbę punktów, które zapamiętuje aparat fotograficzny. Im większa liczba tych punktów tym większy może być obraz.

Rozdzielczość sensora w MegaPikselach Maksymalny rozmiar obrazu w pikselach
1 1280x960
2 1600x1200
3 2048x1536
4 2240x1680
5 1920x2560
6 2016x3024
Rozdzielczość sensora jest niezwykle istotna przy wizualizacji obrazu na papierze fotograficznym, na monitorze komputera i na ekranie telewizyjnym.
Typ użytkowania
Papier fotograficzny
Format zdjęć klasycznych* cyfrowych**
Rozmiar zdjęć 10x15*
11x15** 13x17*
13x19**
15x20** 20x27*
20x30**
1280x960
1600x1200
2048x1536
2240x1680
1920x2560
2016x3024
Dobra-bardzo dobra- niezalecana - zla
by wiedzieć więcej

Ekran komputera
Rozmiar w calach Rozdzielczość w pikselach
14 640x480
15 640x480; 800x600
17 640x480; 800x600;1024x728
19 640x480; 800x600;1024x728;1152x864
21 640x480; 800x600;1024x728;1152x864;1280x1024

rozdzielczości występujące najczęściej
Ekran telewizora
Typ Rozdzielczość
Pal/secam 768x576
NTSC 640x576
LCD Zmiennie
854x480;1024x768;1280x1024...
Plasma Zmiennie; najwyższa w Pal/ secam i w NTSC
852x480;852x1024; 1024x1024;1280x768…

rozdzielczość występująca najczęściej ; Pal/secam stal się normą w telewizorach w Europie

1.5 Formaty zapisu obrazu

To samo zdjęcie może być kompresowane z różną siłą, nazywaną poziomem kompresji lub jakością kompresji. Im większy poziom kompresji (gorsza jakość kompresji), tym plik ze zdjęciem mniejszy. Fachowo poziom kompresji określa się stosunkiem np. 1:4, 1:8, 1:16. W programach graficznych stosowana jest również skala procentowa, gdzie 100% to najniższy poziom kompresji, a 10-20% to zdjęcie najgorszej jakości, ale najmniejsze objętościowo. Producenci aparatów używają bardziej przystępnych nazw odnoszących
się do jakości zdjęcia, jak na przykład: Fine, Normal, Super High Quality, High Quality
lub oznaczają poziom kompresji gwiazdkami (im więcej gwiazdek tym mniejszy poziom kompresji). Szczegóły można znaleźć w instrukcji obsługi aparatu. Poniższa tabelka pokazuje przykładowe wielkości plików w zależności od poziomu kompresji.

Formaty zapisu obrazu w aparacie cyfrowym z karta 256 MB
nazwa kompresji/pliku poziom kompresji objętość pliku (matryca 6.0 Mp - 3000x2000 pcs) ilość zdjęć na karcie 256MB
RAW, TIFF 1:1 (bezstratny) 5MB 44
JPEG Fine 1:4 2.9MB 73
JPEG Normal 1:8 1.5MB 144
JPEG Basic 1:16 0.8MB 279



1.6 Pamięci Flash



1. CompactFlash

Przedstawiony w 1994 roku. Były to de-facto pierwsze powszechnie dostępne
na rynku karty pamięci flash. W chwili obecnej są dostępne w rozmiarach od 16MB do 12GB.
Aktualna specyfikacja w wersji 2.0 przewiduje karty o rozmiarze do 137GB i prędkości transmisji danych do 16MB/s., Przy czym nośnikiem informacji nie musi tu być pamięć stała, może to być miniaturowy dysk twardy. Prędkość przesyłania danych w przypadku kart CF jest oznaczana indeksem podobnym do tego, który znamy z oznaczeń napędów CD-Rom. Również i w tym wypadku x1 oznacza 150kB/s. Najszybsze dostępne obecnie na rynku karty posiadają indeks x80. Compact Flash jest najstarszą i zarazem największą kartą pamięci. Jej wymiary to 43 x 36mm, a grubość 3.3 mm dla typu pierwszego, lub 5 mm dla typu drugiego.
Rys. 2 Karta pamięci compactflash


Obraz pobrany ze strony www.benchmark.pl (18.11.2005)

2. Memory Stick

Rys. 3 Karta pamięci menory stick

Obraz pobrany ze strony www.benchmark.pl (17.11.2005)
To formaty kart flash opracowane przez Sony na potrzeby urządzeń cyfrowych swojej produkcji. Pomimo, ze handlowo istnieją w czterech rodzajach, tak naprawdę jest ich znacznie więcej. Karty Memory Stick można podzielić z grubsza na dwie grupy. Karty I/O, gdzie podobnie jak w przypadku kart CompactFlash znajdziemy bardzo szeroką gamę urządzeń peryferyjnych, oraz karty pamięci stałej. W tym artykule zajmiemy się tylko
tą drugą grupą.

3. xD Picture
Rys.4 Karta pamięci xD-picture Card

Obraz pobrany ze strony www.benchmark.pl (18.11.2005)
Pod koniec czerwca 2002 roku Fujifilm oficjalnie przedstawił nowy format pamięci Flash. xD (czasami rozwijane na eXtreme Digital) Picture został opracowany przez Fujifilm
i Olympus jako zamiennik przestarzałego już, ale ciągle używanego formatu Smart Media.
Podobnie jak w przypadku kart Smart Media, xD Picture jest "gołą" kartą pamięci,
nieposiadająca żadnego kontrolera, przez co proces odczytu/zapisu do karty realizowany jest przez samo urządzenie z niej korzystające.
W założeniu miało to obniżyć cenę kart pamięci, a tylko znikomo podnieść ceny urządzeń.
Budowa karty jest bardzo prosta i w zasadzie identyczna z budową kart Smart Media. Pod powierzchnia obudowy prasowany jest chip pamięci flash, którego wyprowadzenia połączone są bezpośrednio ze stykami. Obecna specyfikacja przewiduje karty o pojemności do 8GB włącznie, jednak na rynku nie ma jeszcze nośników większych niż 512MB. Karty xD Picture są stosunkowo małe, ich wymiary to zaledwie 20mm x 25mm x 1.7mm. W chwili premiery rynkowej były to najmniejsze dostępne na rynku karty pamięci flash.
Jako format dedykowany zastosowaniom w fotografii cyfrowej, szczególną uwagę przy projektowaniu kart poświęcono kwestii ich wydajności. I rzeczywiście podczas premiery były to także jedne z szybszych dostępnych kart pamięci. Producent deklaruje wydajność zapisu
na poziomie 3MB/s, a odczytu na poziomie 5MB/s. Karty xD Picture mają wszystkie zalety kart SM, nie powielają ich wad. Jednak pomimo starań obu współtwórców, format ten, poza aparatami cyfrowymi właściwie nie jest używany. Co prawda istnieją plany wykorzystania
go w przyszłych urządzeniach PDA, jednak na dzień dzisiejszy nie jest to już tak atrakcyjne rozwiązanie jak kiedyś. Głównie za sprawą kart RS-MMC i miniSD. Oczywiście na upartego można ich używać w innych urządzeniach za pomocą specjalnych adapterów. Jak choćby ten, dla formatu CompactFlash, jednak głównie ze względu na cenę nie jest to zbyt popularne rozwiązanie.

1.7 Połączenie aparatu z urządzeniami

Porty
Przekaz obrazów z pamięci Twojego aparatu do komputera dokonywany
jest za pośrednictwem specjalnego gniazdka. Istnieją różne interfejsy, ale są pewne, uprzywilejowane.
-Polączenia seryjne lub równolegle w przypadku pierwszych modeli obecnie
są juz praktycznie niestosowane z powodu ich stosunkowo slabego przesylu danych (ponad 20 minut w przypadku karty 16 Mb!)

-USB jest najczęsciej uzywany w przypadku aparatów. Przesyl danych jest szybki (okolo 20 sekund w przypadku karty 16 Mb) a użytkowanie interfejsu niezwykle latwe. Pnadto, wszystkie komputery są wyposażone w port USB. Jako ciekawostka kabel USB 2.0 pozwala na transfer szybszy niż kabel USB (lub USB 1.1)

- FireWire, staje się coraz bardziej popuarny ze względu na prędkośc przesylu większą niż kabel USB. Niemniej należy sprawdzić czy Twój komputer jest kompatybilny z tym typem polączenia ponieważ wciąż nie jest ono tak rozpowszechnione jak polączenia za pomocą kabla USB.
-Co do lączności bezprzewodowej, istnieje polączenie podczerwieni (IR) ale nie jest ono bardzo rozpowszechnione jeszcze wśród użytkowników. Transfer danych następuje bezpośrednio bez użycia żadnych kabli. W ten sposób można przekazywac dane
do komputera, do drukarki, do telefonu...
Niektóre aparaty są również wyposażone w wyjście TV co umożliwia przekazywanie danych do Twojego telewizora.
Najlepszym rozwiązaniem wydają się aparaty wyposażone w port USB, ponieważ jest on obecnie najbardziej powszechny, ma szybki transfer i jest prosty w użyciu.

By nie używać aparatu do transferu danych można skorzystać z odtwarzaczy zewnętrznych karty pamięci. Wystarczy wlożyć kartę do czytnika, który jest polączony z komputerem: obrazy są bezpośrednio przekazywane do pamięci komputera. Na rynku istnieją czytniki kart wszystkich modeli, w niektórych przypadkach kilka kart może być obslugiwanych przez jeden czytnik.

Polączenie z drukarką
Liczne aparaty posiadają gniazdka, które pozwalają bezpośrednio polączyc Twoj aparat cyfrowy z drukarką. To dotyczy aparatów kompatybilnych z formatem DPOF (Direct Printer Output File) lub PIM (Print Image Matching).

1.8 Zoom
Zoom optyczny Zoom cyfrowy
"Prawdziwy" Zoom "Falszywy" Zoom

Przedmiot ustawiony w pewnej odleglości jest przybliżony dzięki efektowi soczewek powiększających. Przedmiot ustawiony w pewnej odleglości jest przybliżony wirtualnie za pomocą ponownego kadrowania oprogramowania.
NIezależnie od stopnia zoomu , rozmiar obrazu i jego rozdzielczośc pozostają niezmienione. Im większy jest zoom tym gorsza jakość obrazu.
Zoom optyczny jest jedną z najbardziej istotnych cech przy zakupie aparatu fotograficznego. Zoom cyfrowy nie jest tak istotny przy zakupie aparatu jak oprogramowanie wykorzystywane do dokonywania wszelakich zmian w obrazie.



1.9 Sprzęt


Sprzęt
Oto kilka modeli aparatów cyfrowych z przykładowymi parametrami, wadami i zaletami.
Minolta DiMAGE 7i

Minolta DiMAGE 7i to rozwinięcie konstrukcji DiMAGE 7, która z kolei była bliźniaczą siostrą DiMAGE 5. Stąd w opisie wiele podobieństw i odniesień do DiMAGE 5. W czerwcu 2002 roku był to jedyny aparat 5 megapikselowy w cenie poniżej 1500Euro. Możliwościami dorównuje, a czasem przewyższa droższych konkurentów.
Parametry:
Wielkość CCD: 5.24 Mpiksela, 2/3 cala
Rozdzielczość: 2568 x 1928 punktów
Ogniskowa: 7.2mm - 50.8mm (28mm - 200mm dla aparatów tradycyjnych, zoom x7)
Przysłona: 2.8 - 3.5
Czułość: 100, 200, 400 i 800 ISO
Migawka: 4 s - 1/4000s
Najważniejsze możliwości:
• możliwość robienia zdjęć makro już w odległości 13cm od obiektywu, obraz obejmuje wówczas ok. 4cm x 3cm
• ręczne ustawianie zbliżenia (zoom) poprzez pierścień na obiektywie jak w tradycyjnych aparatch
• ręczne (ale ze sprzężeniem elektrycznym) ustawianie ostrości poprzez pierścień
na obiektywie
• celownik pokrywający praktycznie 100% klatki (jakość wizjera poprawiono względem D5)
• celownik odchylany pod kątem do 90 stopni, możliwość zdjęć z aparatu zawieszonego
na piersi
• korekta optyczna celownika dla osób noszących okulary w zakresie od -5 do +0.5 dioptrii
• autofokus: szerokopolowy, punktowy, punktowy z możliwością wyboru położenia punktu autofokusa w obrębię klatki, autofokus śledzący obiekty w ruchu (autofokus działa szybciej niż w D5)
• automatyczny dobór ekspozycji na podstawie 300 segmentowego pola pomiaru, pomiar centralnie ważony lub pomiar punktowy (w D5 było 256 segmentów)
• możliwość dowolnego ustawiania parametrów ekspozycji (całkowita automatyka, priorytet przysłony, priorytet migawki, całkowicie ręczne ustawienia, szereg filtrów cyfrowych kolorowych i czano-białych) (w D5 nie było filtrów)
• predefiniowane ustawienia tematyczne (portret, sport, zachód słońca, portret nocny, tekst)
• lampa błyskowa obsługująca ADI i TTL
• możliwość używania filtrów i konwerterów do gwintu 49mm
• możliwość wykonywania zdjęć seryjnych (2.5 klatki na sekundę w najwyższej rozdzielczości oraz 7 klatek na sekundę w rozdzielczości 1280x960) (w D5 tylko 1.1 kl./s w najwyższej rozdzielczości)
• możliwość automatycznego wykonania zadanej ilości zdjęć w zadanych odstepach czasu
• serie zdjęć mogą być zapisywane w postaci filmu AVI (opcja niedostępna w D5)
• możliwość korekty ekspozycji, kontrastu, nasycenia barw oraz ostrości obrazu
• braketing ekspozycji, kontrastu i nasycenia
• pięć predefinowanych ustawień balansu bieli plus możliwość własnej kalibracji tego parametru
• możliwość nagrywania komentarzy dźwiękowych (opcja niedostępna w D5)
• możliwość ręcznego dostrojenia ostrości po zakończeniu działania autofokusa (opcja niedostępna w D5)
• ręczna kontrola parametrów lampy błyskowej(opcja niedostępna w D5)
Zalety:
• duża rozdzielczość
• doskonała optyka (minimalne zniekształcenia, brak abberacji chromatycznej)
• bardzo duży zoom ( 7x )
• wygoda obsługi (większość parametrów można ustawić używając pokręteł i przycisków, bez potrzeby wchodzenia do menu)
• ręczna zmiana ogniskowej (precyzyjny zoom)
• możliwość ręcznego nastwaiania ostrości
• ostre, wyraźne zdjęcia, z prawidłowo oddanymi kolorami
• duże powiększenie w trybie makro
• możliwość robienia zdjęć z długim czasem (Bulb)
• trzy pamięci ustawień pozwalają szybko zmieniać parametry aparatu zgodnie z wcweśniej przygotowanym wzorcem
• kompatybilność z akcesoriami Minolty do systemu Dynax (lampy, filtry, wężyki spustowe itp.)
• elektroniczny celownik w warunkach słabego oświetlenia przełącza się w tryb czarno-biały i znacznie wzmacnia sygnał
• znacznie zmniejszono zużycie baterii
• powiększenie obrazu pozwala na dużą precyzję przy ręcznym ustawianiu ostrości
• automatycznie wyłączający się celownik po oddaleniu od oka oszczędza energię

Wady:
• największy poziom szumów spośród wszystkich 5 megapikselowych aparatów
• problemy z autofokusem w warunkach słabego oświetlenia
• najmniejsza przysłona to tylko 9.5 *

* - Ograniczenia na wielkość przysłony wynika z podstawowych zasad optyki falowej. Przy niewielkich rozmiarach matrycy CCD mniejsze przysłony powodowałyby zbyt duże efekty dyfrakcyjne

Rekomendacje:
Z naddatkiem wystarczający dla zaawansowanych amatorów. Również profesjonaliści mogą docenić jego użyteczność w wielu sytuacjach.
Duże możliwości, solidna konstrukcja, świetna jakość zdjęć i umiarkowana cena.

Minolta DiMAGE 5

Ilość opcji oraz duże możliwości połączone z bardzo dobrą optyką sprawiają, że własciwie aparat ten nie ma konkurencji w dziedzinie aparatów 3 Megapikselowych.
Parametry:

Wielkość CCD: 3.34 Mpiksela, 1/1.8 cala
Rozdzielczość: 2056 x 1544 punktów
Ogniskowa: 7.2mm - 50.8mm (35mm - 250mm dla aparatów tradycyjnych, zoom x7)
Przysłona: 2.8 - 3.5
Czułość: 100, 200, 400 i 800 ISO
Migawka: 4 s - 1/2000s



Najważniejsze możliwości:
• możliwość robienia zdjęć makro już w odległości 13cm od obiektywu, obraz obejmuje wówczas ok. 4cm x 3cm
• ręczne ustawianie zbliżenia (zoom) poprzez pierścień na obiektywie jak w tradycyjnych aparatch
• ręczne (ale ze sprzężeniem elektrycznym) ustawianie ostrości poprzez pierścień na obiektywie
• celownik pokrywający praktycznie 100% klatki
• celownik odchylany pod kątem do 90 stopni, możliwość zdjęć z aparatu zawieszonego na piersi
• korekta optyczna celownika dla osób noszących okulary w zakresie od -5 do +0.5 dioptrii
• autofokus: szerokopolowy, punktowy, punktowy z możliwością wyboru położenia punktu autofokusa w obrębię klatki, autofokus śledzący obiekty w ruchu
• automatyczny dobór ekspozycji na podstawie 256 segmentowego pola pomiaru, pomiar centralnie ważony lub pomiar punktowy
• możliwość dowolnego ustawiania parametrów ekspozycji (całkowita automatyka, priorytet przysłony, priorytet migawki, całkowicie ręczne ustawienia)
• predefiniowane ustawienia tematyczne (portret, sport, zachód słońca, portret nocny, tekst)
• lampa błyskowa obsługująca ADI i TTL
• możliwość używania filtrów i konwerterów do gwintu 49mm
• możliwość wykonywania zdjęć seryjnych (1.1 klatki na sekundę w najwyższej rozdzielczości)
• możliwość automatycznego wykonania zadanej ilości zdjęć w zadanych odstepach czasu
• możliwość korekty ekspozycji, kontrastu, nasycenia barw oraz ostrości obrazu
• braketing ekspozycji, kontrastu i nasycenia
• pięć predefinowanych ustawień balansu bieli plus możliwość własnej kalibracji tego parametru
Zalety:
• doskonała optyka (minimalne zniekształcenia, brak abberacji chromatycznej)
• bardzo duży zoom ( 7x )
• wygoda obsługi (większość parametrów można ustawić używając pokręteł i przycisków, bez potrzeby wchodzenia do menu)
• ręczna zmiana ogniskowej (precyzyjny zoom)
• możliwość ręcznego nastwaiania ostrości
• ostre, wyraźne zdjęcia, z prawidłowo oddanymi kolorami
• duże powiększenie w trybie makro
• możliwość robienia zdjęć z długim czasem (Bulb)
• trzy pamięci ustawień pozwalają szybko zmieniać parametry aparatu zgodnie z wcweśniej przygotowanym wzorcem
• kompatybilność z akcesoriami Minolty do systemu Dynax (lampy, filtry, wężyki spustowe itp.)
• automatycznie wyłączający się celownik po oddaleniu od oka oszczędza energię

Wady:
• możliwość trafienia na wadliwy egzemplarz (przeczytaj historię mojego aparatu)
• problemy z autofokusem w warunkach słabego oświetlenia
• kłopoty z ręcznym ustawianiem ostrości poprzez celownik (na ekranie LCD można to zrobić bez większych problemów)
• duży pobór mocy (zestaw akumulatorków 1800mAh wystarcza na około 80 do 100 zdjęć)
• najmniejsza przysłona to tylko 9.5 *
• konieczność przetworzenia zdjęć z aparatu w specjalnym programie dołączonym do aparatu przez producenta **

* - Ograniczenia na wielkość przysłony wynika z podstawowych zasad optyki falowej. Przy niewielkich rozmiarach matrycy CCD mniejsze przysłony powodowałyby zbyt duże efekty dyfrakcyjne.
** - Minolta twierdzi, że w celu uzyskania optymalnych rezultatów, zdecydowała się na zapis zdjęcia w aparacie w innym standardzie (przestrzeni) kolorów niż zazwyczaj używana sRGB, dlatego zdjęcia prosto z aparatu mają trochę pozmieniane kolory i są jakby mniej nasycone. Po przeprocesowaniu ich w dołączonej przeglądarce Minolty odzyskują właściwe kolory. Sądzę, że to niewielka cena za naprawdę znakomity rezultat końcowy.




2. Kamera cyfrowa

Kamery cyfrowe służą do digitalizacji obrazu i dźwięku oparte na procesach elektrycznych, w szczególności na zjawisku fotoelektrycznym. Obecnie na rynku dostępnych jest cały szereg tego typu sprzętu, zarówno do użyć domowych, komercyjnych jak i naukowych np. w astronomii. Zajmę się raczej tą częścią kamer, które spotkać można najczęściej. Bardzo często przypominają one aparaty fotograficzne lub znane nam do tej pory zwykłe kamery tylko mniejsze. Dzieje się tak, ponieważ dążymy do miniaturyzacji sprzętu oraz do tego, aby sprzęt ten był jak najbardziej uniwersalny. Dlatego coraz częściej aparaty cyfrowe potrafią nagrywać krótkie filmy. Kamery zaś potrafią robić dobre zdjęcia. Oba te urządzenia różnią się tylko specyfikacją i docelowym przeznaczeniem.

Kamery cyfrowe, podobnie jak aparaty fotograficzne i skanery oparte są na matrycy CCD (z ang. Charge-Coupled Device – układ ze sprzężeniem ładunkowym). Sensor optyczny złożony właśnie z elementów CCD odczytuje natężenie światła padającego na pojedynczy jego element. Natężenie światła jest wprost proporcjonalne do ilości fotonów padających na element matrycy i związanym z tym pobudzeniem elektrycznym. Specjalny układ odczytuje rzędami wartości natężenia prądu wyzwalanego w poszczególnych elementach CCD. Otrzymane w ten sposób analogowe dane zostają wzmocnione i poddane konwersji do postaci cyfrowej, a często nawet dodatkowo kompresowane. W ten sposób uzyskiwana jest informacja o jasności danego obrazu. Barwa poszczególnych punktów obrazu ustalana jest na podstawie analizy podstawowych kolorów składowych: czerwonego, zielonego i niebieskiego według standardu RGB. Każdemu z nich przypisany zostaje jeden z kolorów a odczyt końcowy uzyskuje się dzięki interpolacji odczytu sąsiadujących ze sobą detektorów.




2.1Budowa kamery cyfrowej


1. Obiektyw
W kamerach wideo stosuje się wyłącznie obiektywy zmiennoogniskowe, czyli tak zwane zoomy. Na obiektywie znajdziemy następujące oznaczenia:

1a krotność zoomu - współczynnik przed "x" określa jak bardzo można przybliżyć obraz. Im liczba jest większa, tym bardziej można przybliżyć filmowaną scenę.

1b zakres ogniskowych - określa właściwie to samo, co "krotność zoomu". Pierwsze liczby mówią o tym, jak szeroko można objąć filmowaną scenę, drugie - jak duże da się zrobić zbliżenie. Pamiętajmy, że jest to też uzależnione od wielkości matrycy CCD.

1c światło najniższa wartość. obiektywu - w ten sposób określa się największy otwór przysłony, czyli to, jak dużo światła obiektyw może wpuścić do wnętrza kamery. Lepiej, gdy po "1:" jest jak
1d średnica gwintu przeznaczonego na filtr - podobnie jak w aparatach fotograficznych możesz używać filtrów korekcyjnych (np. UV) lub tworzących różnego rodzaju efekty (m.in. "gwiazd" z punktów świetlnych - takich jak latarnie, świeczki). Można również dokręcić "konwertery" - nakładki na obiektyw powodujące rozszerzenie kadru (wide-converter) lub jego przybliżenie (tele-converter).
Rys.5 Obiektyw kamery









Obraz pobrano ze strony http://www.zoom.idg.pl/artykuly/39424.html(20.11.2005)

2. Mikrofony

Najczęściej stosuje się nie jeden, a dwa mikrofony, by rejestrować dźwięk stereo.

3.Pokrywa gniazd transmisyjnych

3a gniazdo S-Video - umożliwia transmisję analogowego sygnału, np. do magnetowidu lub analogowej kamery wideo.
3b gniazdo DV - służy do transmisji danych w postaci cyfrowej - do komputera, innej kamery cyfrowej lub cyfrowego magnetowidu. Jeśli gniazdo ma oznaczenie "i", możliwa jest także transmisja sygnału do kamery. W kamerach występują także gniazda: "AV" (mały jack), służące np. do wyświetlania nagrania na ekranie telewizora, oraz USB, które najczęściej wykorzystuje się do pobierania zdjęć cyfrowych do komputera lub transmisji internetowej.
Rys.6 Mikrofon w kamerze

Obraz pobrany ze strony http://www.zoom.idg.pl/artykuly/39424.html(20.11.2005)

4. Odchylany panel LCD

Charakterystyczny element kamer cyfrowych. Na nim można obserwować rejestrowany obraz. Często mamy możliwość ustawienia jasności wyświetlanego na nim obrazu.

5. Przyciski obsługi funkcji menu i magnetowidu

Z ich pomocą można używać efektów specjalnych oraz sterować odtwarzaniem zarejestrowanego filmu
6. Gniazdo karty pamięci

Tu umieszczamy kartę pamięci, na której są zapisywane cyfrowe fotografie i krótkie klipy
Rys.7 Kamera cyfrowa

Obraz pobrano ze strony http://www.zoom.idg.pl/artykuly/39424.html (20.11.2005)

7. Akumulator kamery

Na ogół umieszcza się go na zewnątrz, a nie jak w aparatach - w środku korpusu.

8. Odchylany okular

Posiada wbudowany mały wyświetlacz LCD. Można go używać do podglądania filmowanej sceny, jest to jednak niewygodne i męczy wzrok.
9. Uchwyt do lampy
Gdy filmujemy w ciemnym pomieszczeniu, można wspomagać się dodatkowym źródłem światła

10. Przycisk funkcyjny

Czyli start/stop oraz kamera i magnetowid. Zaczynamy i kończymy nim filmowanie oraz decydujemy, czy nagrać film czy go obejrzeć
Rys. 8 Kamera cyfrowa

Obraz pobrany ze strony http://www.zoom.idg.pl/artykuly/39424.html (20.11.2005)

11. Kieszeń kasety Mini DV

12. Wbudowany głośnik

13. Przycisk zoom
Spust migawki i przełącznik wyboru nośnika. Obsługiwane najczęściej przez palec wskazujący, zmiana ogniskowej, przycisk do wykonywania cyfrowych zdjęć.


2.2 Główne zalety kamery cyfrowej

Precyzja
Jakośc obrazu optycznego jest niezwykle ważna w przypadku aparatów cyfrowych: 500 punktów w jednej lini (tylko 400 w kamerach analogowych). Ulepszony kontrast daje obraz bardziej przybliżony do rzeczywistości niż w przypadku kamery analogowej.


Przechowywanie
Nagrania cyfrowe mają tę zaletę, że nie niszczą się w miarę uplywu czasu. Tak więc gdy w przypadku kamery analogowej nagrania tracą stopniowo na jakości tak w przypadku kamery cyfrowej nagrania pozostają takie same niezależnie od tego ile razy są oglądane.

Wizualizacja na ekranie LCD
Dzięki technologii cyfrowej możesz oglądać kasetę na ekranie cieklokrystalicznym LCD. Jego jakość opiera się na jego rozmiarze oraz rozdzielczości. By otrzymać dobry obraz, ekran 2.5 " (przekątna 6.5 cm) musi posiadac rozdzielczość minimum 120 000 pikseli. Rozwiązaniem wygodniejszym jest większy ekran 3.5 " (przekątna 9 cm) przy rozdzielczości 200 000 pikseli.

Jaka rozdzielczość
Im więcej pikseli posiada kamera tym bardziej precyzyjny jest obraz. Standardowy sensor w kamerach cyfrowych posiada od 800 000 pikseli, wtedy otrzymywana jest relatywnie dobra jakość obrazu wideo. Przy tej rozdzielczości jakość obrazu optycznego określana jest jako 500 punktów na linię, co jest ilością większą niż w przypadku telewizora (350 punktów na linię).

Zoom cyfrowy i optyczny

Zoom optyczny to "prawdziwy" zoom. Pole widzenia obiektu, który chcesz uchwycić skurcza się i otrzymujesz więcej szczególów w danym obszarze. Zoom optyczny 3-krotny jest zdecydowanym atutem w porównaniu do aparatów o stalej ogniskowej

Stabilizator obrazu
Stabilizator obrazu łagodzi drżenie dłoni i tym samym sprawia,że obraz jest bardziej wyraźny. Jest bardzo użyteczny dla początkujących użytkowników kamer. Istnieją dwa typy stabilizatorów:
- Stabilizator cyfrowy: funkcjonuje dzięki sensorowi, który « interpretuje » obraz w czasie ruchu. Jest trochę kosztowny, ale tym samym bardzo efektywny w warunkach zewnętrznych choć gubi światlo podczas rejestracji w pomieszczeniach.
- Stabilizator obrazu optyczny: dziala w oparciu o soczewki, które korygują obraz i nie powodują utraty światla podczas nagrywania w pomieszczeniach. Ten typ stabilizatora jest bardziej efektywny ale jest mniej powszechny wśród aparatów z powodu wygórowanej ceny oraz swojego dużego rozmiaru. Jest obecny w aparatach przeznaczonych dla profesjonalistów.

Łączność:

DV In i DV Out

Wyjście DV (lub DV Out) pozwala ustawić polączenie pomiędzy kamerą a Twoim komputerem. Występuje w większości kamer, daje mozliwość obróbki filmu na komputerze (za pomoca odpowiedniego oprogramowania) lub kopiowania nagrania na plyty CD.
Wejście DV (lub DV In) jest mniej powszechne wśród kamer, pozwala przeslać zmontowane nagranie z komputera przez kamerę do kasety Mini-DV.

Kabel USB

Pozwala na bardzo szybki przesyl danych obrazkowych z kamery na komputer. Polączenie jest niezwykle latwe, a kamera jest automatycznie rozpoznawana.

Wejście analogowe

Pozwala przeksztalcić Twoja kamerę w nagrywarkę. Możesz zatem nagrywać sekwencje wideo pochodzące nawet z kamery VHS lub kamery cyfrowej na kasetę Mini-Dv. Ta opcja jest idealna dla wszystkich tych osób, które posiadają starsze nagrania. W rzeczywistości numeryzacja nagrań analogowych powoduje, że te nagrania nie ulegają zniszczeniu w miarę uplywu czasu. Masz również możliwość przeslania tych danych do komputera i później nagrania plyty DVD.

Wyjście S-Video

Niezbędne, pozwala na polączenia Twojej kamery z telewizorem!

Wejście Mikrofon

Umozliwia polączenie dodatkowego mikrofonu do kamery by zarejestrowany dźwięk
byl dobrej jakości. Ta opcja jest ważna w przypadku kręcenia sceny, w której dźwięk jest istotny.

Słuchawki

Zezwalają osobie nagrywającej film na kontrolowanie dźwięku w trakcie rejestracji filmu.

Uklad : poziomy lub pionowy

Na rynku istnieją dwa glówne typy kamer: poziome i pionowe.
Kamera pozioma jest dluga co daje jej stabilność podczas trzymania.
Kamera pionowa jest mniejsza i bardziej kompaktowa: jej rozmiar nie wykracza ponad rozmiar dloni. Jest zalecana na dlugie podróże gdzie możesz ją trzymac w kieszeni
lub w poręcznej torebce. Miniaturyzacja tego typu aparatu wplywa negatywnie na stabilizację a jej koszt jest raczej wygórowany.

Ustawienia

Kamery są wyposażone w ustawienia automatyczne. Jest to bardzo praktyczne i daje pewność otrzymania dobrego efektu. Niemniej, by samemu regulować ustawienia należy sprawdzić czy istnieje w aparacie manualna obsluga glownych funkcji, takich jak: kontrola ekspozycji, balans bieli itp.



2.3 Proces rejestracji obrazu przez kamerę

Proces rejestracji obrazu przez kamerę CCD można podzielić na cztery etapy [1]

1. Wygenerowanie ładunku.
Jest ono zależne od wydajności kwantowej (QE), która określa, jaka część padających na detektor fotonów zostanie zarejestrowana. W idealnym przypadku wydajność
ta powinna wynosić 100%, co na razie jest nieosiągalne (np. ze względu na to, że QE jest zależne od długości fali). Kiedy na płytkę krzemową pada foton, w wyniku efektu fotoelektrycznego wewnętrznego następuje przekazanie jego energii elektronom. Jeżeli foton ma wystarczająco dużą energię, wynoszącą przynajmniej 1,13 elektronowolta, powstaje jeden lub kilka wolnych elektronów. Energia ta z kolei jest ściśle związana z długością fali, co powoduje, że czułość CCD jest różna dla różnych częstotliwości padającego światła. Zakres czułości kamery CCD mieści się na ogół
w przedziale od 330 nm do 1100 nm, osiągając swoje maksimum w okolicach 650 nm. Fale krótsze niż 650 nm zaczynają być pochłaniane przez elektrody na powierzchni płytki krzemowej, zmniejszając tym samym wydajność detektora w zakresie krótkofalowym (w okolicach 400 nm QE na ogół nie przekracza kilku procent). Stosuje się różne techniki, aby podnieść wydajność kwantową. Jedna z nich polega na oświetlaniu płytki krzemu od tyłu, gdzie jej powierzchnia nie jest przesłonięta przez siatkę elektrod. Pozwala to przekroczyć 80% próg rejestracji fotonów, ale jest bardzo kosztowne.
2. Zbieranie ładunku.
Wydajność tego procesu jest zależna od trzech parametrów:
• Ilości pikseli w detektorze. Im większa płytka i mniejsze piksele tym większa rozdzielczość i zdjęcie. Jednak wadą jest dłuższy czas odczytywania detektora
i trudności z obsłużeniem tak dłużej matrycy. Optymalnym rozmiarem piksela jest 15 m2 mogące zgromadzić do 500 tys. elektronów.
• Ilości elektronów, które mogą być zgromadzone w jednym pikselu.
Wielkość ta zazwyczaj mieści się w przedziale od 50 tys. do 1 mln. Im większa wartość tym lepiej (można uzyskać większy kontrast). Poza tym większe piksele pozwalają zebrać więcej ładunku.
• Zdolność do utrzymania ładunku zanim zostanie on zmierzony. Wiąże się z tym możliwość rozlewania ładunku na inne piksele, co daje wrażenie jakby zdjęcie
nie było dobrze zogniskowane. W idealnej sytuacji elektrony zgromadzone przez piksel powinny w nim pozostać do czasu dokonania odczytu.
3. Transfer ładunku.
Po zgromadzeniu ładunku, musi on zostać przesłany do wyjściowego wzmacniacza poprzez cały rząd oddzielających go elementów. W tym celu przykłada się do wejścia napięcie, które zmusza elektrony do ruchu od jednego piksela do następnego. Jeden
ze sposobów transferu to tzw. transfer liniowy, gdzie najpierw odczytuje się pionowe piksele a następnie sprawdza się, do którego rzędu należą. Drugi to transfer klatkowy polegający na skopiowaniu całej klatki do innej, która służy jako pamięć do chwili odczytu. W czasie tych operacji ważne jest, aby stracić jak najmniejszą część tego ładunku. Współczesne kamery CCD mają wydajność transferu przekraczającą 99,9999%.
4. Pomiar zgromadzonego ładunku.
Pomiar dokonywany jest w małym kondensatorze (o pojemności ok. 50 fF), podłączonym do wyjściowego tranzystora. Tranzystor działa jak wzmacniacz, generując napięcie proporcjonalne do ładunku. Ostatecznie sygnał trafia do przetwornika analogowo-cyfrowego.

Pierwszy egzemplarz CCD został zbudowany w 1969 roku, przez dwóch naukowców: Willarda S. Boyle'a i George E. Smitha z Bell Telephone Laboratories. Szukali oni nowego sposobu rejestracji obrazu, który miał znaleźć zastosowanie w projektowanym wideotelefonie. Urządzenie miało być tanie a jego technologia oparta na krzemie. Pierwsza kamera złożona była z ośmiu pikseli ułożonych w jeden rząd. Większy model o rozmiarach 100x100 pikseli powstał dopiero w 1973. Matryce te na początku były rozwijane przez naukowców w celach badawczych a dokładniej w celu obserwacji kosmosu. Jak zwykle duży udział miał w tym rząd amerykański a dokładnie jego komórka NASA.
Dzisiejsze matryce są oczywiście dużo lepszej jakości dzięki postępowi technicznemu. Najnowocześniejsze matryce CCD zbudowane są z milionów elementów światłoczułych, jednak ze względu na cenę są na razie stosowane głównie w profesjonalnych
i półprofesjonalnych urządzeniach wideo (w tym również w cyfrowych aparatach fotograficznych). W amatorskich kamerach internetowych stosuje się sensory CCD złożone
z kilkuset tysięcy elementów fotoczułych, co pozwala na uzyskanie rozdzielczości rzędu 640x480 pikseli. Najnowsza kamera marki Canon do zastosowań bardziej profesjonalnych posiada 3 matryce CCD po 470,000 pikseli każda. Dla każdego coś miłego w zależności
od zawartości portfela.




3. Wnioski

Kamery i aparaty cyfrowe są coraz mniejsze i coraz doskonalsze. Dzieje się tak głównie dlatego, że zarówno zapotrzebowanie na tego typu sprzęt jak i postęp technologiczny ułatwią i rozwiną produkcję oraz obniżą koszty wytworzenia. Ulepszone zostaną przede wszystkim matryce CCD, które ulegają miniaturyzacji dzięki najnowszym technologią. Wraz
ze wzrostem matryc wzrośnie zapotrzebowanie na odpowiednie nośniki danych, które pomieszczą tak wielką ilość danych. Rozwiną się układy wspomagające nagrywanie takie jak na przykład układy stabilizujące obraz i niwelujące drgania ręki kamerzysty. Polepszą się także programy do obróbki filmów oraz kompresji. W samej budowie zbyt wiele
się nie zmieni. Może ona ulec dalszej miniaturyzacji, ale przez to stanie się mniej wygodna, co może się nie przyjąć wśród konsumentów. Najprawdopodobniej kamery internetowe zostaną podobnie jak dziś aparaty cyfrowe wchłonięte przez telefony komórkowe. Już dziś istnieją telefony oraz standard przesyłania danych (tzw. telefonia trzeciej generacji) przez sieci komórkowe. Nie zostały one, co prawda, jeszcze wprowadzone do powszechnego użycia, ale jedynym ograniczeniem jest status finansowy telefonii komórkowych, tak jak ma to miejsce
w Polsce.



4. Biografia

1. Magazyn komputerowy „Chip”.
2. Magazyn komputerowy „Komputer świat”.
3. Maciej Adamczak „Optymalizacja metod redukcji obserwacji fotometrycznych CCD”
4. Serwis internetowy firmy Minolta.
5. Serwis internetowy firmy Canon.
6. Witryna http://republika.pl/gdobrak/cyfra/super/super4.html
7. Witryna http://arturkupiec.webpark.pl/
8. Witryna http://www.zoom.idg.pl/artykuly/39424.html
9. „Laboratorium podstaw fotoniki: Detekcja promieniowania i obrazu” Opracowała dr inż. Hanna Górkiewicz-Galwas
10. Źródła własne