Устройство цифрового фотоаппарата | КакУстроен.ру

Слово фотография в переводе с греческого можно перевести как светопись (fotos – свет, graphe- пишу). Становится понятнее, что фотоаппарат — это устройство, которое позволяет записать световыми лучами изображение из окружающего мира на светочувствительной поверхности. Только эти поверхности бывают разные. Все помнят пленочные фотоаппараты, а сейчас есть цифровые фотокамеры, где изображение записывается на матрицу, а затем на карту памяти. В этой статье подробнее рассмотрим как устроен цифровой зеркальный фотоаппарат.

Задача фотоаппарата запечатлеть окружающий мир. Процесс заключается в следующем:
свет проникает в фотоаппарат через объектив, диафрагму, зеркало, призму и попадает в видоискатель и при нажатии кнопки спуск открывается затвор фотоаппарата, и свет попадает на матрицу.А теперь рассмотрим подробнее основные принципы работы и устройство зеркального фотоаппарата.
Фотоны света отталкиваются от предмета входят в камеру через створки диафрагмы, которые контролируют количество света, проникающего внутрь через отверстие фотоаппарата.

Пройдя сквозь диафрагму и линзы, и войдя в отверстие, свет отталкивается от зеркала, и проходя сквозь призму, преломляется, а затем направляется в видоискатель. Благодаря призме изображение в видоискателе неперевёрнуто.

При нажатии кнопки спуск — зеркало поднимается и свет устремляется внутрь. И в это время есть доли секунды, когда свет направлен на сенсор изображения, а не на видоискатель, за это короткое время на сенсор фиксируется картина окружающего мира. Процесс попадания света на сенсор изображения происходит следующим образом, существует две створки, когда первая открывается, вторая закрывается, и внутрь попадает минимальное количество света. Этот процесс называется выдержка и длительность его зависит от затвора (створок). Длительность выдержки может составлять от десятитысячных долей секунды до нескольких десятков секунд, в зависимости от того, что необходимо снять, бегущего спортсмена или звездное небо.

На пленочном фотоаппарате функцию фиксации изображения выполняла плёнка, в цифровом фотоаппарате существует сенсор изображения или матрица, на который фиксируется изображение. Матрица — это решетка с плотной структурой состоящая из микроскопических сенсоров света, ширина каждого сенсора шесть миллионных метра, т.е. 6 микрон. Но перед тем как попасть на матрицу, лучи света должны пройти через фильтр Байера, этот фильтр разделяет свет на цвета — зеленый, синий и красный. Каждый сенсор света обрабатывает только один цвет, когда в него ударяют фотоны света они поглощаются полупроводниковым материалом из которого сенсор сделан. На каждый поглощающий фотон сенсор света испускает электрическую частицу — электрон. Энергия фотона передается электрону. Чем сильнее электрический заряд, тем ярче изображение . Каждый электрический заряд обладает разной степенью интенсивности. Затем процессор переводит эту информацию на язык компьютера — последовательность нулей и единиц. Она представляет из себя миллионы крошечных цветных точек из которых и состоит фото — это пиксели ( от англ. picture element — pixel). Каждый пиксель содержит в себе информацию о цвете и яркости конкретной точки изображения. Чем больше пикселей в изображении тем лучше разрешение. Вся информация о изображении переносится на карту памяти фотоаппарата. Затем фотоаппарат снова готов делать следующий кадр. Все эти процессы происходят благодаря микропроцессору. Именно благодаря современным компьютерам возможен анализ получаемого изображения и управление процессом съемки. На данном этапе развития фототехники, компьютер является важнейшим элементом устройства фотоаппарата. Современный цифровой фотоаппарат по сути является маленьким компьютером, только в отличие от обычного компьютера, у фотоаппарата другое аппаратное обеспечение, другие задачи и функции.

Устройство цифрового фотоаппарата

Большая часть цифровых фотоаппаратов внешне очень сильно напоминает пленочные фотокамеры. Особенно заметно это у зеркальных фотоаппаратов, которые независимо от типа светочувствительного элемента имеют оптический зеркальный видоискатель (за редкими исключениями), сменную оптику и, как следствие, характерный внешний вид. При этом, однако, внутренне строение цифрового фотоаппарата кардинально отличается от строения фотоаппарата пленочного.

Как же устроен цифровой фотоаппарат?

Основным отличием цифрового фотоаппарата от пленочного является то, что в качестве светочувствительного элемента в нем используется не пленка, а так называемая матрица, — светочувствительный сенсор. Сенсор преобразует свет в электрический сигнал, который затем обрабатывается графической системой на основе микропроцессора и записывается на карту памяти либо на встроенное постоянное запоминающее устройство. Таким образом, устройство цифрового фотоаппарата предусматривает наличие следующих элементов:

Сенсор (матрица)

Матрица или сенсор – это полупроводниковая пластина, на которой расположены фотоэлементы. Фотоэлементов много — устройство цифровых фотоаппаратов самого высокого класса (так называемые среднеформатные цифровые камеры) предполагает наличие сенсора с 40 и даже 60 миллионами отдельных фотоэлементов.

На рынке представлены сенсоры самых разных типов, однако в подавляющем большинстве цифровых фотоаппаратов используется ПЗС (прибор с зарядовой связью) и КМОП-сенсоры (комплементарный металл-оксид-полупроводник). Подробно об этих типах рассказано в соответствующих статьях: здесь мы отметим лишь, что ПЗС-сенсор обеспечивает более точную передачу цвета, но и больший уровень цифровых шумов, а КМОП отличается низким уровнем шумов, однако его цвета многим фотографам представляются не совсем естественными. Кроме того, КМОП матрицы в среднем дороже. К моменту написания этой статьи (март 2011 года) КМОП-матрицы однозначно доминировали на рынке зеркальных цифровых фотоаппаратов и постепенно вытесняли ПЗС с рынка компактных фотокамер.

Объектив

Принципиальных отличие между объективами пленочных и цифровых фотоаппаратов нет. В некоторых цифровых камерах со сменной оптикой вполне могут использоваться объективы, которые стояли на пленочных камерах. В качестве примера можно привести объектив с байонетом F от Nikon. Все объективы с байонетом F (стандарт байонета F был принят компанией Nikon в 1959 году) устанавливаются на все цифровые зеркальные фотоаппараты Nikon вплоть до Nikon D7000, выпущенного осенью 2010 года. То же самое касается и советских объективов с байонетом Н (Калейнар 5Н, Гелиос-81Н).

Затвор

В пленочном фотоаппарате затвор открывает и закрывает шторки, которые ограничивают воздействие света на пленку. В компактных цифровых фотоаппаратах затвора нет: его роль выполняет электронное автоматическое устройство. В зеркальных цифровых фотоаппаратах, а также в некоторых беззеркальных есть и электронное устройство, и механический затвор. Синхронная работа двух затворов позволяет обеспечить короткие выдержки и избежать появления ореола вокруг контрастных изображений. Подробно о затворах рассказано в статье «Затворы цифровых фотоаппаратов».

Видоискатель

Видоискатель, это устройство для визирования – то есть для предварительной оценки кадра. В зеркальных фотоаппаратах почти всегда используется так называемый оптический видоискатель, который представляет собой комплекс, состоящий из зеркал и пентапризмы (пентазеркала). Основная задача системы – передать изображение от зеркала в окошко видоискателя.

Оптический видоискатель показывает изображение том виде, в котором оно существует в натуре, между тем как матрица и процессора могут фиксировать совсем иное (с учетом настроек фотоаппарата) Увидеть реальный кадр обладатель цифрового зеркального фотоаппарата сможет только на экране после того, как кадр сделан, либо при помощи режима Live View. В пленочной технике для этого приходилось не только сделать кадр, но и отработать, а затем извлечь и проявить всю пленку.

Многие компактные и некоторые зеркальные цифровые фотоаппараты оборудованы электронным видоискателем. Электронный видоискатель снимает изображение с матрицы и показывает его таким, как видит его фотоаппарат с учетом настроек, ГРИП и других эффектов.

В недорогих компактных цифровых фотоаппаратах видоискателя попросту нет, а визирование осуществляется по экрану дисплея при помощи режима Live View. Режим «LiveView» позволяет увидеть на экране фотоаппарат изображение в том виде, в котором оно зафиксируется в файле (с учетом погрешностей). Сегодня такой режим есть не только у компактных фотоаппаратов лишенных оптического видоискателя, но и у зеркальных камер.

Микропроцессор

Микропроцессор имел место и в некоторых пленочных камерах, однако в цифровых фотоаппаратах он является одним из важнейших элементов. Процессор управляет работой затвора, матрицы, оптики, выбором настроек, записью отснятого материала на носитель и другими процессами, происходящими в камере при подготовке к съемке, собственно съемке и просмотре отснятого материала. Скорость работы фотоаппарата во многом зависит от производительности микропроцессора. В этой связи в некоторых дорогих зеркальных цифровых фотоаппаратах используется сразу два процессора, которые проводят многие операции параллельно. Для примера – скорость серийной съемки однопроцессорного зеркального цифрового фотоаппарата Canon EOS 550D составляет порядка 3,7 кадров в секунду, а скорость серийной съемки двухпроцессорного Canon EOS 7D — порядка 8 кадров в секунду.

Накопитель

Созданные при помощи цифрового фотоаппарата изображения и видеоролики необходимо куда-то записывать. В подавляющем большинстве фотоаппаратов для этой цели используют карты памяти типов SD, CompactFlash и т.п. (подробнее о картах памяти в статье «Карты памяти»). Некоторые фотоаппараты имеют также встроенную память небольшого объема. Обычно ее хватает для хранения нескольких (до 10) кадров. В старых цифровых фотоаппаратах в качестве накопителей использовали дискеты, мини-диски и даже аудиокассеты с пленкой.

Внешние интерфейсы

Цифровые фотоаппараты могут подключаться к ПК, телевизорам и другим устройствам при помощи внешних интерфейсов. Наиболее распространенным является USB интерфейс; в современных камерах также используется HDMI подключение. Некоторые, очень немногие фотоаппараты имеют и беспроводные интерфейсы подключения к внешним устройствам.

Следует отметить, что интерфейсы могут использоваться не только для передачи информации, но и для подзарядки аккумуляторов. Впрочем, такая возможность есть далеко не у всех камер – у некоторых подключение и работа с внешними устройствами наоборот являются одной из самых энергозатратных процедур.

Устройство и принцип работы фотоаппарата

За время своего существования фотография проникла буквально во все области человеческой деятельности. Для одних людей — это профессия, для других — просто развлечение, для третьих — верный помощник в работе. Фотография оказала огромное влияние на развитие современной культуры, науки и техники. В настоящее время фотография — одна из бурно развивающихся современных информационных технологий.

К фототоварам относят фотоаппараты, светочувствительные материалы, фотопринадлежности.

Современный фотоаппарат представляет собой электронный оптико-механический прибор для создания оптического (светового) изображения объекта на поверхности светочувствительного материала (фотопленки или электронно-оптического преобразователя).

Основными конструктивными узлами фотоаппарата являются корпус, объектив, диафрагма, затвор, видоискатель, фокусировочное и экспонометрическое устройство, электронная лампа-вспышка, индикаторное устройство, счетчик кадров.

Для регистрации и хранения светового изображения в пленочных фотоаппаратах используется фотопленка. В цифровых фотоаппаратах для регистрации изображения используется электронно-оптический преобразователь (матрица, состоящая из большого количества светочувствительных элементов-пикселей), а для хранения информации об изображении — флэш-память (энергонезависимое устройство хранения оцифрованных изображений).

Пиксель является наименьшим элементом цифрового изображения. Миллион пикселей называют мегапикселем. Пиксели реагируют на свет и создают электрический заряд, величина которого пропорциональна количеству попавшего света. Для формирования сигналов о цветном изображении, микроскопические элементы (пиксели) светочувствительной матрицы покрыты микросветофильтрами красного, зеленого и синего цветов и объединены в группы, что позволяет получить электронную копию цветного изображения.

Электрические сигналы считываются с пикселей, преобразуются в аналого-цифровом преобразователе в двоичные цифровые данные и записываются во флэш-память. Электронно-оптический преобразователь (ЭОП) характеризуется разрешающей способностью (в мегапикселях) и размером по диагонали (в дюймах). Разрешающая способность определяется произведением количества пикселей по горизонтали и вертикали. Например, обозначение 2048 х 1536 пикселей соответствует разрешению в 3,2 мегапикселя. Наиболее распространены матрицы с диагональю 1/2; 1/3; 1/4 дюйма.

Корпус является несущей частью фотоаппарата, в которой монтируются все узлы и механизмы фотоаппарата и размещается светочувствительный материал.

На передней панели корпуса находится объектив. Объектив может крепиться к корпусу жестко или быть съемным. В последнем случае крепление объектива может быть резьбовым или байонетным. За объективом пленочного фотоаппарата, со стороны задней панели корпуса, имеется кадровая рамка, просвет в которой называется кадровым окном. Кадровое окно определяет размеры поля изображения (формат кадра) на светочувствительном материале.

Объектив представляет собой систему оптических линз, заключенных в общую оправу и предназначенную для формирования светового изображения объекта съемки и проецирования его на поверхность светочувствительного материала. От свойств объектива, а также светочувствительного материала, в значительной степени зависит качество получаемого изображения. В оправу объектива вводятся диафрагма, механизмы фокусировки и изменения фокусного расстояния.

Диафрагма (рис.) предназначена для изменения величины светового отверстия объектива.

Рис. Устройство и принцип действия диафрагмы

С помощью диафрагмы регулируют освещенность светочувствительного материала и изменяют глубину резкости изображаемого пространства. Отверстие диафрагмы образуется несколькими серповидными лепестками (ламелями), расположенными симметрично вокруг оптической оси объектива.

В фотоаппаратах может применяться ручное и автоматическое управление диафрагмой.

Ручное управление диафрагмой осуществляется кольцом, расположенным на внешней поверхности оправы объектива, на котором нанесена шкала диафрагменных чисел. Ряд значений диафрагм нормирован числами: 1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22. Переход от одного значения диафрагменного числа к соседнему изменяет количество проходящего через объектив света вдвое — пропорционально изменению площади светового отверстия.

Автоматическое управление диафрагмой осуществляется экспонометрическим устройством фотоаппарата в зависимости от условий съемки (яркости снимаемого объекта, светочувствительности фотопленки) и выдержки.

Фокусировочное устройство объектива предназначено для совмещения создаваемого объективом оптического изображения с плоскостью светочувствительного материала при различных расстояниях до объекта съемки.

Фокусировка объектива (наводка на резкость) осуществляется путем перемещения объектива или какой-либо его части вдоль его оптической оси. В современных фотоаппаратах фокусировка объектива возможна в пределах от фотографической бесконечности до некоторого минимального расстояния, называемого ближним пределом фокусировки. Ближний предел фокусировки зависит от величины максимального выдвижения объектива.

В фотоаппаратах может использоваться ручная и автоматизированная система фокусировки. В некоторых простейших компактных фотоаппаратах объективы не имеют механизма фокусировки. Такие объективы, получившие название фикс-фокус, имеют большую глубину резкости и сфокусированы на некоторое постоянное расстояние.

Механизм изменения фокусного расстояния объектива позволяет изменять угол поля зрения объектива и масштаб изображения на светочувствительном материале посредством изменения фокусного расстояния объектива. Механизмом изменения фокусного расстояния оснащаются объективы дорогих фотоаппаратов среднего и высокого класса.

Затвор представляет собой механизм фотоаппарата, автоматически обеспечивающий пропускание световых лучей к светочувствительному материалу в течение заданного промежутка времени (выдержки) при нажатии на кнопку затвора. Ряд числовых значений выдержек, автоматически устанавливаемых затвором, нормирован следующими числами (в секундах): 1/4000; 1/2000; 1/1000; 1/500; 1/250; 1/125; 1/60; 1/30; 1/15; 1/8; 1/4; 1/2; 1; 2; 3; 4. Различают модели фотоаппаратов с постоянной, ручной и автоматической установкой выдержки. По принципу действия затворы, применяемые в современных фотоаппаратах, подразделяются на электронно-механические, электронные и электронно-оптические.

Электронно-механический затвор состоит из световых заслонок, перекрывающих световой поток, электронного реле времени, отрабатывающего установленное время экспонирования, и электромагнитного привода, обеспечивающего перемещение световых заслонок. К электронно-механическим затворам относят центральные и щелевые затворы. В центральных затворах световые заслонки в виде тонких металлических лепестков открывают световое отверстие объектива от центра (от оптической оси) к краям, а закрывают в обратном направлении, подобно диафрагме (рис.)

Рис. Схема устройства и действия центрального затвора

Центральные затворы располагаются, как правило, между линзами объектива или непосредственно за объективом и применяются в компактных пленочных и цифровых фотоаппаратах, имеющих жестко встроенный несъемный объектив.

Особую группу центральных затворов представляют затворы-диафрагмы, у которых функции затвора и диафрагмы объединены в одном механизме с регулированием величины и длительности открытия светового отверстия. Они способны отрабатывать выдержки до 1/500 с.

Щелевые затворы (рис.) пропускают световой поток к светочувствительному материалу через щель, образованную двумя световыми заслонками в виде тканевых шторок или металлических ламелей. При срабатывании затвора, шторки (или две группы ламелей) перемещаются одна за другой, с определенным интервалом времени, вдоль или поперек кадрового окна. Одна из световых заслонок открывает кадровое окно, а другая — закрывает его.

Выдержка зависит от ширины щели. Щелевые затворы способны отрабатывать более короткие выдержки (в 1/1000 с и короче) и применяются в фотоаппаратах, имеющих съемный объектив.

Рис. Схема устройства щелевого затвора

Электронный затвор применяется в цифровых фотоаппаратах. Он представляет собой электронный переключатель, который включает (или выключает) ЭОП в определенный момент времени с одновременным считыванием зафиксированной электронной информации. Электронный затвор способен отработать выдержку в 1/4000 и даже 1/8000 с. Электронный затвор срабатывает бесшумно и без вибраций.

В некоторых цифровых фотоаппаратах наряду с электронным применяется электронно-механический или электронно-оптический затвор.

Электронно-оптический (жидкокристаллический) затвор представляет собой жидкий кристалл, расположенный между двумя параллельными стеклянными поляризованными пластинами, через который свет проходит на электронно-оптический преобразователь (ЭОП). При подаче напряжения через тонкое прозрачное электропроводное напыление к внутренней поверхности стеклянных пластин возникает электрическое поле, изменяющее на 90° плоскость поляризации жидкого кристалла и соответственно обеспечивающее его максимальную непрозрачность. Таким образом, путем подачи напряжения жидкокристаллический затвор закрывается, а при отсутствии напряжения (выключении) — открывается. Электронно-оптический затвор отличается простотой и надежностью, так как отсутствуют механические компоненты.

Видоискатель служит для визуальной компоновки кадра. Для правильного определения границ кадра необходимо, чтобы угловое поле зрения видоискателя соответствовало угловому полю зрения съемочного объектива, а оптическая ось видоискателя совпадала с оптической осью съемочного объектива.

При несовпадении оптической оси видоискателя с оптической осью съемочного объектива границы изображения, наблюдаемого в видоискателе, не совпадают с границами кадра на светочувствительном материале (явление параллакса). При фотографировании удаленных объектов параллакс незаметен, но возрастает по мере уменьшения дистанции съемки.

Современные фотоаппараты могут иметь телескопический, зеркальный (перископический) видоискатель или жидкокристаллическую панель.

Компактные фотоаппараты оснащаются телескопическим видоискателем, который располагается в корпусе фотоаппарата рядом с объективом.

Идентификационным признаком фотоаппаратов с телескопическим видоискателем является наличие на передней панели корпуса фотоаппарата окна видоискателя.

В зеркальных видоискателях (рис.) съемочный объектив является одновременно и объективом видоискателя. Такая схема видоискателя обеспечивает беспараллаксное визирование. Оптическое изображение объекта съемки, видимое в окуляре видоискателя и получаемое на светочувствительном материале, идентичны друг другу.

Рис. Схема устройства фотоаппарата с зеркальным видоискателем: а — с убирающимся зеркалом; б — с призмой-делителем

Фотоаппараты, имеющие зеркальный видоискатель, получили название зеркальных (SLR — Single Lens Reflex). Идентификационным признаком однообъективного зеркального фотоаппарата (видоискателя) является отсутствие на передней панели корпуса фотоаппарата окна видоискателя и призматическая форма верхней панели корпуса.

Экспонометрическое устройство в современных фотоаппаратах обеспечивает автоматическое или полуавтоматическое определение и установку экспозиционных параметров — выдержки и диафрагменного числа в зависимости от светочувствительности фотопленки и освещенности (яркости) объекта съемки.

Экспонометрическое устройство состоит из светоприемника, электронной системы управления, индикатора, а также исполнительных органов, управляющих работой затвора, диафрагмы объектива и согласующих работу затвора и лампы-вспышки. В качестве светоприемника в большинстве современных фотоаппаратов используют кремниевые фото-диоды. В компактных фотоаппаратах, светоприемник экспонометрического устройства располагается на передней панели корпуса, рядом с объективом.

В зеркальных фотоаппаратах высокого класса светоприемник размещают внутри корпуса фотоаппарата, за объективом, что позволяет автоматически учитывать реальное светопропускание объектива (реальную освещенность светочувствительного материала). Фотоаппараты с замером освещенности внутри корпуса за съемочным объективом имеют международное обозначение TTL или TEE.

Механизм транспортировки пленки служит для перемещения пленки на один кадр, точной ее установки перед объективом и обратной перемотки пленки в кассету после экспонирования. Механизм транспортировки пленки связан со счетчиком кадров, который предназначен для отсчета экспонированных или неэкспонированных кадров.

Фотовспышка предназначена для кратковременного освещения объекта съемки при фотографировании в условиях недостаточной естественной освещенности, съемке объекта против света, а также подсветки теневых участков объекта при ярком солнце.

Индикаторное устройство служит для индикации режимов съемки и контроля за работой фотоаппарата. В качестве индикаторных устройств в фотоаппаратах используются жидкокристаллические дисплеи (LCD — индикаторы), светодиоды и стрелочные индикаторы.

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Устройство цифрового фотоаппарата

Аннотация: Современный цифровой фотоаппарат — сложное электронное устройство, объединяющее в одном конструктиве множество технологий. Разобраться в них — значит, понять принцип работы самой камеры. Что в конечном результате позволит в полной мере освоить съемочную технику.

Цель лекции — рассказать об устройстве и принципе действия основных узлов цифрового фотоаппарата.

Конструкция цифрового фотоаппарата во многом повторяет конструкцию пленочной камеры. Фотоаппараты для узкой 35-мм пленки в зависимости от устройства видоискателя подразделяются на шкальные камеры с установкой резкости по шкале, нанесенной на фокусировочное кольцо объектива, на дальномерные камеры, в которых объектив наводится на фокус при помощи оптического дальномера, и на зеркальные фотоаппараты, в которых фокусировка объектива производится по изображению на матовом стекле, встроенном в оборачивающую пентапризму.

По типу основного объектива пленочные фотоаппараты подразделяются на камеры со сменным объективом и на фотоаппараты с жестковстроенным объективом.

В настоящее время шкальные и отчасти дальномерные фотоаппараты не производятся — если не принимать во внимание дорогие механические дальномерные камеры, производимые для профессиональных применений компаниями Leica и Cosina (в модельном ряду камер компании Cosina есть один шкальный фотоаппарат Voigtlander Bessa-L). Место шкальных и дальномерных фотоаппаратов занято компактными камерами с автоматической фокусировкой (теми самыми «мыльницами») и зеркальными фотоаппаратами любительского класса.

Рис. 5.1. Пленочный шкальный фотоаппарат Voigtlander Bessa-L

Цифровые фотоаппараты в целом соответствуют устоявшейся классификации пленочных камер. Правда, есть и отличия — наряду с «настоящими» зеркальными фотоаппаратами встречаются и камеры «псевдозеркальные», не имеющие аналогов среди пленочной аппаратуры. В «псевдозеркальных» цифровых фотоаппаратах функцию подъемного зеркала выполняет расщепляющая световой поток призма, расположенная между объективом и светочувствительным сенсором. Призма обладает свойством полупрозрачности. Часть светового потока используется в подобных камерах для построения изображения на матовой поверхности оборачивающей пентапризмы, часть — для экспонирования сенсора. В результате страдает светочувствительность сенсоров «псевдозеркальных» фотоаппаратов (оптические потери приходится компенсировать электронным способом), но упрощается конструкция камеры, уменьшается стоимость и одновременно повышается надежность, поскольку нет механического узла подъема зеркала. Пример подобной «псевдозеркальной» камеры выпускавшийся несколько лет назад фотоаппарат Hewlett-Packard PhotoSmart C912, сконструированный совместно с компанией Asahi Optical, выпускающей фототехнику марки Pentax.

Рис. 5.2. Цифровой фотоаппарат Hewlett-Packard PhotoSmart C912

С другой стороны, среди цифровых фотоаппаратов есть камеры, напрочь лишенные оптического видоискателя. Вместо телескопического или зеркального видоискателя в них используется встроенный контрольный дисплей, выполняющий функции матового стекла, по которому можно судить о компоновке кадра и наводке на резкость. Еще необычней устроены видоискатели дорогих фотоаппаратов просьюмерского класса (то есть предназначенных для требовательных фотолюбителей), вроде той же камеры Sony DSC-R1. В эти фотоаппараты помимо большого контрольного дисплея встроен цветной дисплей очень небольшого размера, который выполняет функции окуляра телескопического видоискателя. То есть кадрирование и проверка наводки объектива на фокус осуществляется по небольшому, размером с почтовую марку, дисплею, который рассматривают через увеличительную линзу, приближая окуляр видоискателя к глазу.

Устройство цифрового фотоаппарата презентация

Устанавливая рекомендуемое программное обеспечение вы соглашаетесь
с лицензионным соглашением Яндекс.Браузера и настольного ПО Яндекса .

Описание презентации по отдельным слайдам:

Цифровые фотокамеры Савинова Марина Александровна 2015

цифровой фотоаппарат – назначение устройства Цифрова́я фотогра́фия — фотография, результатом которой является изображение в виде массива цифровых данных — файла, а в качестве светочувствительного материала применяется электронное устройство — матрица. Изображение, представленное в цифровом виде, предназначено для дальнейшей обработки на компьютере (или на другой цифровой технике). Поэтому цифровая фотография часто относится к области информационных технологий.

цифровой фотоаппарат – классификация устройств Цифровые фотоаппараты можно поделить на несколько классов: Фотоаппараты со встроенной оптикой: Компактные ( «мыльница» традиционных размеров). Характеризуются малыми размерами и весом.

цифровой фотоаппарат – назначение устройства Фотоаппара́т (фотографический аппарат, фотокамера) — устройство, осуществляющее формирование и последующую фиксацию статического изображения реального сюжета Цифровой фотоаппарат — устройство, являющееся разновидностью фотоаппарата, в котором светочувствительным материалом является матрица

СОДЕРЖАНИЕ : теоретический материал: Назначение устройства Классификация устройств Устройство цифрового аппарата Принцип работы цифрового фотоаппарата Использование цифровых фотокамер Занятие №2 Источники

цифровой фотоаппарат – классификация устройств Фотоаппараты со встроенной оптикой: Сверхкомпактные, миниатюрные. Отличаются не только размерами, но часто и отсутствием видоискателя и экрана.

цифровой фотоаппарат – классификация устройств Фотоаппараты со встроенной оптикой: Встроенные в другие устройства. Отличаются отсутствием собственных органов управления.

цифровой фотоаппарат – классификация устройств Фотоаппараты со встроенной оптикой: Псевдозеркальные — внешним видом напоминают зеркальную камеру, а также, как правило, помимо цифрового дисплея, оснащены видоискателем-глазком.

цифровой фотоаппарат – классификация устройств Фотоаппараты со встроенной оптикой: Полузеркалка — жаргонный термин, описывающий класс аппаратов, в которых имеется наводка по матовому стеклу через съёмочный объектив, однако нет возможности объектив менять.

цифровой фотоаппарат – классификация устройств Камеры со сменной оптикой: Цифровые зеркальные фотоаппараты

цифровой фотоаппарат – классификация устройств Камеры со сменной оптикой: Цифровые дальномерные фотоаппараты

устройство цифрового фотоаппарата

устройство цифрового фотоаппарата Схема однообъективного зеркального фотоаппарата с пентапризмой: Объектив Зеркало в положении визирования Затвор Светочувствительный материал плёнка или матрица Фокусировочный экран Коллективная линза видоискателя Пентапризма Окуляр

принцип работы цифрового фотоаппарата Пентапризма (7) (придающая характерные очертания большинству зеркальных фотокамер), обеспечивает переворот изображения в естественное положение, соответствующее тому, что фотограф видит невооружённым глазом. После окончания наводки при нажатии на спуск специальный механизм убирает зеркало (2) из оптического тракта камеры, затвор (3) открывается на время выдержки, и изображение проецируется на фотоплёнку или матрицу (4).

Устанавливая рекомендуемое программное обеспечение вы соглашаетесь
с лицензионным соглашением Яндекс.Браузера и настольного ПО Яндекса .

Тема Нестандартные периферийные устройства (Цифровые фотокамеры)

Студент должен знать:

-интерфейсы цифровых фотокамер;

-принцип работы и основные технические характеристики цифровых фотокамер;

Студент должен уметь:

-работать с цифровыми фотокамерами;

-изменять режимы работы фотокамер;

-редактировать полученное изображение;

— ознакомить студентов с цифровыми фотокамерами.

— изучить принцип работы цифровых фотокамер и их характеристики.

— воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.

–развитие познавательных интересов, навыков самоконтроля, умения конспектировать.

Цифровой фотоаппарат – назначение устройства

Цифрова́я фотогра́фия — фотография, результатом которой является изображение в виде массива цифровых данных — файла, а в качестве светочувствительного материала применяется электронное устройство — матрица.

Изображение, представленное в цифровом виде, предназначено для дальнейшей обработки на компьютере (или на другой цифровой технике). Поэтому цифровая фотография часто относится к области информационных технологий.

Фотоаппара́т (фотографический аппарат, фотокамера) — устройство, осуществляющее формирование и последующую фиксацию статического изображения реального сюжета

Цифровой фотоаппарат — устройство, являющееся разновидностью фотоаппарата, в котором светочувствительным материалом является матрица

Цифровые фотоаппараты можно поделить на несколько классов:

•Фотоаппараты со встроенной оптикой:

1.Компактные («мыльница» традиционных размеров). Характеризуются малыми размерами и весом.

•Фотоаппараты со встроенной оптикой:

2.Сверхкомпактные, миниатюрные. Отличаются не только размерами, но часто и отсутствием видоискателя и экрана.

•Фотоаппараты со встроенной оптикой:

3.Встроенные в другие устройства. Отличаются отсутствием собственных органов управления.

•Фотоаппараты со встроенной оптикой:

4.Псевдозеркальные — внешним видом напоминают зеркальную камеру, а также, как правило, помимо цифрового дисплея, оснащены видоискателем-глазком.

•Фотоаппараты со встроенной оптикой:

5.Полузеркалка — жаргонный термин, описывающий класс аппаратов, в которых имеется наводка по матовому стеклу через съёмочный объектив, однако нет возможности объектив менять.

•Камеры со сменной оптикой:

1.Цифровые зеркальные фотоаппараты

•Камеры со сменной оптикой:

2.Цифровые дальномерные фотоаппараты

Устройство цифрового фотоаппарата

История развития фототехники привела к тому, что были выработаны определённые стандарты на интерфейс между фотографом и используемой им фототехникой. В результате цифровые фотоаппараты в большинстве своих внешних черт и органах управления повторяют наиболее совершенные модели плёночной техники. Принципиальное различие оказывается в «начинке» аппарата, в технологиях фиксации и последующей обработки изображения

Схема однообъективного зеркального фотоаппарата с пентапризмой:

2.Зеркало в положении визирования

4.Светочувствительный материал плёнка или матрица

6.Коллективная линза видоискателя

Принцип работы цифрового фотоаппарата

В процессе выбора объекта съёмки и наведения резкости фотограф наблюдает через окуляр видоискателя реальное изображение, воспринимаемое объективом камеры и проецируемое зеркалом на фокусировочный экран.

Соответствие границ изображения, наблюдаемого через видоискатель, тому, что проецируется на пленку или матрицу — поле зрения видоискателя — является важной характеристикой качества камеры.

Пентапризма (придающая характерные очертания большинству зеркальных фотокамер), обеспечивает переворот изображения в естественное положение, соответствующее тому, что фотограф видит невооружённым глазом.

После окончания наводки при нажатии на спуск специальный механизм убирает зеркало из оптического тракта камеры, затвор открывается на время выдержки, и изображение проецируется на фотоплёнку или матрицу.

Использование цифровых фотокамер

В ряде случаев современная видеозаписывающая аппаратура имеет функции получения статических снимков, а значительная доля устройств, называемых цифровыми фотоаппаратами, умеет осуществлять запись видеоизображения и звука и выводить видеосигнал в телевизионном формате.

Вопросы для самоконтроля

1.В чем преимущество цифровых технологий копирования.

2.Принцип работы цифрового фотоаппарата

3.Конструктивные особенности зеркальных цифровых фотоаппаратов.

Ссылки на дополнительные материалы (печатные и электронные ресурсы)

Гребенюк Е.И., Гребенюк Н.А. Технические средства информатизации издательский дом «Академия»-Москва, 2007 /

Презентация по информатике «Устройство, принцип работы и правило эксплуатации фотоаппаратов.»

Просмотр содержимого документа
«Презентация по информатике «Устройство, принцип работы и правило эксплуатации фотоаппаратов.»»

Цифровой фотоаппарат – небольшое (переносное) устройство, предназначенное для получения и сохранения изображений в электронном виде как в памяти самого аппарата, так и на сменных цифровых носителях (картах памяти), посредством проекции световых лучей через систему линз на светочувствительную матрицу.

Первая полностью цифровая камера появилась в канадском университете и предназначалась для съемок северного сияния, её назвали «All-Sky camera».

В 1990 году в свет вышла полностью цифровая коммерческая камера Dycam Model 1 (Logitech FotoMan FM-1). Она позволяла снимать 32 снимка в чернобелом формате с разрешением 376 х 240 пикс. и имела возможность подключаться к компьютеру.

Виды цифровых фотоаппаратов

Компактные фотокамеры (- небольшие по размеру цифровые камеры с несъемным объективом, небольшой по размеру фотоматрицей, встроенной вспышкой.

Достоинства компактных фотокамер

• невысокая стоимость.
• Работают на обычных батарейках.
• Работают бесшумно,
• Большая глубина резкости
• Соотношение сторон кадра 4:3.

Недостатки компактных фотокамер

• Низкое качество изображения
• Ограниченные функциональные возможности
• Задержка при нажатии на спуск.
• Медленная фокусировка.
• Нет возможность снимать в RAW.
• .Неустойчивость;
• Высокое энергопотребление;
• Большая глубина резкости не позволяет размывать задний план.

Зеркальные фотокамеры ( зеркалки ) – камеры имеющие в своей конструкции видоискателя систему зеркал .

Имеют сложную конструкцию и высокую стоимость; отличаются широкими возможностями, ручными настройками выведенными непосредственно на корпус камеры.

Достоинства зеркальных фотокамер

• Широкий функционал
• Большой размер матрицы
• Высокая скорость работы;
• Удобное, эргономичное управление
• Экономичное энергопотребление;
• Контроль над глубиной резкости.
• Возможность снимать в формате RAW.
• Наличие большого количества аксессуаров: объективов, вспышек, батарей, фильтров и пр. и возможность их сменять

Недостатки зеркальных фотокамер

• Высокая стоимость как камеры так и аксессуаров.
• Большие габариты и вес.
• Требует отдельной большой сумки для камеры и фототехники.
• Шум при спуске затвора.
• Высокое энергопотребление
• Попадание пыли при смене объективов.

Гибридные фотокамеры – усовершенствованные компактные камеры с возможностью смены объективов, большой матрицей и более широким функционалом. При этом в них для визирования (наблюдение за снимаемым изображением) не применяется система зеркал, для этого используется ЖК-дисплей или электронный видоискатель.

Достоинства гибридных фотокамер

• Сравнительно небольшие размеры и вес.
• Высокое качество изображения за счет большой матрицы.
• Сменная оптика.
• Отсутствие шума при съемке.
• Отсутствие вибраций зеркала при съемке; вследствие чего при определенных условиях (больших выдержках) возможна лучшая резкость.

Недостатки гибридных фотокамер

• Видоискатель электронных, и как следствие работает с задержкой.
• Применяется не очень быстрый способ фокусировки.
• Матрица работает все время во время фокусировки и замере экспозиции, вследствие чего нагревается, что приводит к излишним шумам на снимке
• Эргономичность компактных камер; вследствие небольших размеров используются маленькие кнопки, для регулировок задействовано меню.
• Высокий расход энергии; сенсор и электронный видоискатель задействованы все время. Как следствие небольшое время работы по сравнению с зеркальными камерами.
• Уязвимы к попаданию пыли; сенсор не прикрыт зеркалом.

Принцип работы цифровой фотокамеры

Современные цифровые фотокамеры имеют схожий с аналоговыми аппаратами принцип действия. Камеры состоят из двух главных частей: объектива и корпуса. Корпус содержит в себе все жизненно важные механизмы камеры. Объектив (как съемный так и встроенный) представляет из себя систему линз.

Основное отличие цифровой камеры от аналоговой – элемент на котором формируется изображение. В аналоговых фотоаппаратах светочувствительным элементом является фотопленка, в цифровых камерах изображение проецируется на специальную матрицу, на нем и происходит фиксация изображения. Матрица цифровой камеры – сенсор в виде решетки состоящей из множества крошечных светочувствительных ячеек. Ширина каждой ячейки составляет порядка 6 микрон.

Отраженный от окружающих предметов свет попадает в объектив. Система линз объектива делает изображение максимально четким. Далее, створки диафрагмы, образующие отверстие определенного диаметра позволяют пройти нужному количеству светового потока. После чего, в беззеркальных камерах пучек света попадает на матрицу, в зеркальных на зеркало и через призму в видоискатель – так формируется изображение которое видит фотограф.

После нажатия на кнопку спуска в зеркальной камере зеркало поднимается и свет попадает на матрицу. Длительность воздействия света на матрицу (время экспозиции ) зависит от времени работы створок фотоаппарата (это время еще называют выдержкой ), чем больше скорость работы створок, тем меньшее количество света успевает попасть на матрицу. Матрица фиксирует световой поток и передает полученные сигналы в процессор фотокамеры, где уже происходит дальнейшая обработка, формируется само изображение, накладываются фильтры, изображение сохраняется либо в памяти фотоаппарата либо на носителе

Рекомендации по выбору цифрового фотоаппарата

Основными критериями выбора цифрового фотоаппарата являются:

• Цель использования и область применения.
• Качество получаемых фотоснимков.
• Габариты: размер, вес, удобство транспортировки.
• Стоимость фотокамеры.

Критерии качества снимков

Матрица – светочувствительный элемент, фиксирующий поток света попадающий в камеру через объектив, состоящий из множества элементов – пикселей. Матрица имеет три важных параметра: разрешение, физический размер и светочувствительность.

Разрешение матрицы – количество содержащихся в матрице светочувствительных элементов, измеряется в мегапикселях (Мп) – миллионах пикселей. К примеру, если разрешение матрицы 12 Мп – значит она содержит 12 миллионов пикселей. Чем больше пикселей в матрице тем более детальным будет снимок. Однако, в конечном итоге большой размер матрицы нужнен для конечного размера печатных изображений; фотографии стандартного размера в печати 10×15 см. могут быть получены при помощи 2Мп камеры. Камеры с 3-5 Мп позволят печатать изображения в формате А4.

Линейный размер матрицы – реальный измеримый геометрический размер сенсора, измеряющийся в дюймах или миллиметрах часто путают с разрешением измеряющимся в мегапикселях. Однако размер матрицы определяется не количеством пикселей, а реальным физическим размером. Размер матрицы определяет площадь поглощения света и прежде всего степень шумов (дефект изображения, в виде пикселей случайного цвета и яркости). Чем меньше геометрический размер матрицы, тем выше её шумы; чем больше матрица тем больше света она может уловить (больше передаст оттенков) и тем меньше она шумит.

Кроп-фактор матрицы (от англ. crop – резать) – разница по диагонали между эталонной матрицей имеющий размеры 36 мм × 24 мм и матрицей фотоаппарата. Например: сенсор имеющий размеры 22.5 мм × 15 мм. и диагональ = 27 мм, эталонная матрица матрица имеет диагональ 43,3 мм. Отношение 27/43,3 = 1.6 – является кроп-фактором.

Число ISO – уровень чувствительности фотоэлементов матрицы (аналог чувствительности обычной фотопленки). Чем больше ISO тем выше чувствительность матрицы, тем меньше света потребуется для формирования снимка, и как следствие тем темнее обстановка может быть во время съемки. Высокая чувствительность матрицы позволяет снимать в темных помещениях без вспышки.

Шум – проявление на снимке хаотически расположенных пикселей произвольной яркости или цвета. Степень шума – одна из важных характеристик матрицы, которая практически никогда не указывается производителем.

Светосила – значение определяющее какое максимальное количество света может пропустить диафрагма объектива, или другими словами значение максимально открытой диафрагмы. Чем больше открыта диафрагма в объективе, тем больше отверстие, тем больше света проходит в объектив.

Объектив (система линз в жесткой оправе) – один из самых важных элементов фотоаппарата, благодаря которому свет попадает в камеру и формирует изображение на матрице. От того насколько качественно выполнен объектив зависит и качество получаемого снимка (резкость, четкость, искажения и пр.). Главными частями объектива являются линзы и диафрагма (система регулирующая диаметр просвета в объективе и контролирующая количество проходимого через объектив света).

Фокусное расстояние – расстояние от передней линзы объектива до матрицы. По сути этот параметр характеризует угол обзора объектива. Чем фокусное расстояние меньше, тем больше окружающей обстановки войдет в кадр. С другой стороны, чем фокусное расстояние больше, тем сильнее можно приблизить снимаемый объект, тем крупнее он получится на снимке.

Зум (с англ. zoom – увеличение) – параметр объектива равный отношению максимального и минимального фокусного расстояния. На сегодняшний день практически все фотокамеры оснащены объективами с возможность изменения фокусного расстояния (увеличения или уменьшения). Подобное свойство позволяет правильно кадрировать изображение еще на этапе съемки не изменяя своего положения относительно объекта (не отходя или не приближаясь к объекту съемки).

• Для съемки портретов и когда требуется хорошо размытый задний фон используют портретные объективы .
• Телеобъективы используют для съемки удаленных объектов, они хорошо приближают.
• Широкоугольные объективы применяются в случаях когда требуется снимать с большим углом обзора (панорамы, пейзажи, широкие здания и т.п.).
• Зум-обективы – объективы с изменяющимся фокусным расстоянием, грубо говоря они могу “приближать-удалять”.
• Фикс-объективы имеют одно фиксированное значение фокусного расстояния, как правило такие объективы имеют хорошую светосилу.

Система для компенсации смазывания изображения вследствие эффекта “шевеленки” возникающего от небольшого движения рук при съемке с большими выдержками называется стабилизатором изображения . Различают две разновидности систем стабилизации: оптическая и anti-shake.

Оптическая стабилизация – осуществляется посредством изменения положения стабилизирующего элемента встроенного в объектив, таким образом, что лучи проектирующиеся на матрицу изменяют свой ход в нужном направлении. Специальные сенсоры в объективе отслеживают колебания объектива и подают сигнал на стабилизатор отклониться в в сторону противоположную тряске, тем самым компенсируя смещение объектива. При этом изображение на матрице остается постоянным, смазывание не происходит.

Видоискатель – система позволяющая увидеть и скомпоновать будущую картинку перед съемкой. По принципу реализации видоискатели могут быть оптическими, электронными и зеркальными.

Зеркальная система визирования является на сегодняшний день лучшей. Она позволяет увидеть реальный кадр без каких либо искажений, ровно то что будет отображено на снятом изображении. В такой системе изображение проецируется на матрицу только в момент съемки (пока нажата кнопка спуска), все остальное время изображение отражается от зеркала и попадает в оптический видоискатель.

Оптический видоискатель представляет из себя обычное сквозное отверстие в корпусе камеры. Так как такой видоискатель находится на некотором расстоянии от объектива, то при съемке близких объектов изображение в видоискателе и в объективе отличаются, происходит незначительное смещение (такое смещение называют паралаксом ).

Электронный видоискатель представляет из себя экран на который выводится изображение попадающее на матрицу фотоаппарата. Такая система визирования лишена недостатка паралакса, но имеет ряд существенных недостатков. В частности, высокое энергопотребление, засветка при ярком солнце (не видно, что отображается на экране), слишком высокая яркость при съемке в темноте.

Рекомендации по покупке цифрового фотоаппарата

Некоторые советы по покупке фотокамеры:

• Желательно приобретать камеру в крупных торговых магазинах, не в мелких точках.
• Не покупать камеру с витрины; неизвестно что с ней делали потенциальные покупатели, могут быть дефекты и проблемы с комплектацией.
• Коробка фотокамеры должны быть целостной. Вскрывать коробку должны перед непосредственной покупкой в присутствии покупателя.
• Комплектация должна соответствовать указанной на упаковке или в идущей с камерой документации.
• Гарантийный талон должен присутствовать в комплекте; продавец должен поставить на него свой штамп.
• Необходимо провести элементарную проверку камеры:

• проверить внешний вид, целостность корпуса и оптики; работоспособность дисплей и видоискателя; вставить карту памяти и произвести несколько тестовых кадров.
• проверить внешний вид, целостность корпуса и оптики; работоспособность дисплей и видоискателя; вставить карту памяти и произвести несколько тестовых кадров.
• проверить внешний вид, целостность корпуса и оптики; работоспособность дисплей и видоискателя; вставить карту памяти и произвести несколько тестовых кадров.
• проверить внешний вид, целостность корпуса и оптики;
• работоспособность дисплей и видоискателя;
• вставить карту памяти и произвести несколько тестовых кадров.

• Объективы – дополнительные объективы для различных задача.
• Вспышки – внешние вспышки для съемки в различных условиях освещенности.
• Батарейные блоки – позволяют увеличить ресурс стандартной батареи и увеличить время съемки в несколько раз.
• Пульты и тросики дистанционного управления – позволяют снимать с расстояния не прикасаясь к камере.
• Штативы.
• Карты памяти.
• Сумки, рюкзаки и кофры.
• Переходные кольца и адаптеры.
• Светофильтры.
• Средства для чистки оптики и матрицы.
• Ремни

Если не удалось найти презентацию, то Вы можете заказать её на нашем сайте. Мы постараемся найти нужную Вам презентацию в электронном виде и отправим ее по электронной почте.

Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Социальные сети давно стали неотъемлемой частью нашей жизни. Мы узнаем из них новости, общаемся с друзьями, участвуем в интерактивных клубах по интересам

Устройство и принцип работы цифрового фотоаппарата

Цифровые фотоаппараты относятся к числу технически сложных товаров и представляют собой электронные оптикомеханические устройства для формирования оптического (светового) изображения объекта на поверхности светочувствительного материала, его преобразования в электронную цифровую форму и сохранения информации на электронном носителе.

Основными конструктивными элементами цифрового фотоаппарата являются светонепроницаемый корпус, объектив, диафрагма, механизм фокусировки и изменения фокусного расстояния, оптико-электронный преобразователь (ОЭП), электронный затвор, процессор, блок органов управления, экспонометр, запоминающее устройство, видоискатель и (или) жидкокристаллический дисплей, электронная импульсная осветительная лампа и аккумулятор.

В цифровых фотоаппаратах для регистрации изображения используется оптико-электронный преобразователь (ОЭП), представляющий собой полупроводниковую матрицу, состоящую из большого количества микроскопических светочувствительных элементов, которые называют пикселями. Пиксель является наименьшим элементом цифрового изображения. Миллион пикселей соответствует одному мегапикселю. В качестве ОЭП в цифровых фотоаппаратах применяются ПЗС-матрицы или КМОП-матрицы.

ОЭП характеризуется разрешающей способностью (в мегапикселах) и геометрическим размером. Разрешающая способность определяется произведением количества пикселей по горизонтали и вертикали. Например, обозначение 4272 ? 2849 пикселей соответствует разрешению в 12 мегапикселей. Размер светочувствительной матрицы (ОЭП) указывается диагональю (в дюймах), например 1/2,5?; 2/3?; 1/1,8?, или указывается ширина и высота матрицы (в мм), например 22,3 ? 14,9 мм или 36 ? 24 мм.

Пиксели реагируют на свет и создают электрический заряд, величина которого пропорциональна количеству попавшего света. Для формирования сигналов о цветном изображении, пиксели светочувствительной матрицы покрыты микросветофильтрами красного, зеленого и синего цветов и объединены в группы, что позволяет получить электронную копию цветного изображения. Электрические сигналы считанные с пикселей, преобразуются процессором в двоичные цифровые данные, формируются в файл (формата RAW,TIFF, JPEG и др.) и передаются в запоминающее устройство фотоаппарата или на карту памяти.

Корпус является несущей частью фотоаппарата. На передней панели корпуса находится объектив. Объектив представляет собой систему оптических линз, заключенных в общую оправу и предназначенную для формирования уменьшенного светового изображения объекта съемки и проецирования его на поверхность светочувствительной матрицы. В оправу объектива введены диафрагма, механизмы фокусировки и изменения фокусного расстояния.

Объектив может крепиться к корпусу жестко или быть съемным.

Разные по характеристикам объективы (телеобъективы, широкоугольные объективы, макрообъективы) значительно расширяют возможности фотокамеры. На фотоаппарат, имеющий возможность использования сменной оптики, можно устанавливать только те объективы, которые специально предназначены для данной модели. Это связано с разными типами байонетного крепления, а также разными электронными контактами объективов. Как правило, каждый крупный производитель фотоаппаратов разрабатывает свой стандарт сменных объективов, который не совместим со стандартами других производителей. Диафрагма предназначена для изменения величины светового отверстия объектива. С помощью диафрагмы регулируют величину светового потока, попадающего на ОЭП и глубину резко изображаемого пространства. Отверстие диафрагмы образуется несколькими серповидными лепестками, расположенными симметрично вокруг оптической оси объектива, которые складываясь вместе, открывают или закрывают отверстие для света (рис. 3.2).

Количество света, попадающего на светочувствительную матрицу, определяет диафрагменное число, которое численно равно отношению фокусного расстояния к диаметру диафрагмы. Чем меньше диафрагменное число, тем больше света способен пропустить объектив, и тем более качественную фотографию можно будет получить при слабой освещенности. Минимальное значение диафрагменного числа определяет конструкция объектива. По этому числу можно судить о светосиле объектива, т. е. о его способности пропускать свет.

Ряд диафрагменных чисел нормирован следующими значениями: 1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22. Переход от одного значения диафрагменного числа к соседнему изменяет количество проходящего через объектив света вдвое – пропорционально изменению площади светового отверстия.

Управление диафрагмой в цифровых фотоаппаратах осуществляется экспонометрическим устройством автоматически в соответствии с заранее выбранным фотографом числовым значением диафрагмы или режимом съемки. Цифровые фотоаппараты высокого класса позволяют промежуточные и максимальное значения диафрагменного числа выставить путем ручной регулировки диафрагмы.

Фокусировочное устройство объектива предназначено для совмещения создаваемого объективом оптического изображения с плоскостью светочувствительной матрицы при различных расстояниях до объекта съемки.

Фокусировка объектива (наводка на резкость) в большинстве цифровых фотоаппаратов осуществляется автоматически путем перемещения объектива или какой-либо его части вдоль его оптической оси на определенную процессором фотоаппарата величину. Фокусировка объектива возможна в пределах от фотографической бесконечности до некоторого минимального расстояния, называемого ближним пределом фокусировки. Ближний предел фокусировки зависит от величины максимального выдвижения объектива.

Механизм изменения фокусного расстояния объектива (Zoom) позволяет изменять угол поля зрения объектива и масштаб изображения на светочувствительной матрице. Механизмом изменения фокусного расстояния оснащаются объективы фотоаппаратов среднего и высокого классов.

Электронный затвор представляет собой электронный выключатель, который при нажатии на соответствующую кнопку обесточивает ОЭП на заданный промежуток времени (выдержку) с одновременным считыванием с пикселей зафиксированных электрических сигналов.

Ряд выдержек, автоматически отрабатываемых электронным затвором, нормирован числовыми значениями (в секундах): 1/8000; 1/4000; 1/2000; 1/1000; 1/500; 1/250; 1/125; 1/60; 1/30; 1/15; 1/8; 1/4; 1/2; 1; 2; 3; 4.

Видоискатель служит для визуальной компоновки кадра. В качестве видоискателя в цифровых фотоаппаратах, как правило, используется жидкокристаллический дисплей. Он также служит для индикации режимов съемки, контроля за работой систем фотоаппарата, просмотра отснятых изображений.

Цифровые фотоаппараты могут дополнительно оснащаться телескопическим, электронно-оптическим или зеркальным (перископическим) видоискателем.

Компактные цифровые фотоаппараты могут дополнительно оснащаться телескопическим видоискателем, который располагается в корпусе фотоаппарата рядом с объективом. Идентификационным признаком цифровых фотоаппаратов с телескопическим видоискателем является наличие на передней панели корпуса фотоаппарата окна видоискателя.

Для правильного определения границ кадра необходимо, чтобы угловое поле зрения телескопического видоискателя соответствовало угловому полю зрения съемочного объектива, а оптическая ось видоискателя совпадала с оптической осью съемочного объектива. При несовпадении оптической оси телескопического видоискателя с оптической осью съемочного объектива границы изображения, наблюдаемого в видоискателе, не совпадают с границами кадра на светочувствительной матрице (явление параллакса). При фотографировании удаленных объектов параллакс незаметен, но возрастает по мере уменьшения дистанции съемки.

Электронно-оптический видоискатель (electronic viewfinder, EVF) представляет собой миниатюрный LCD-экран, установленный внутри камеры, изображение на котором формируется сигналами, поступающими с ОЭП и рассматривается через окуляр оптического видоискателя.

Для электронно-оптического видоискателя характерно отсутствие параллакса, хорошая яркость изображения независимо от внешних условий освещенности и незначительное потребление электроэнергии по сравнению с жидкокристаллическим дисплеем. Он позволяет визуально оценить точность фокусировки, баланс белого, правильность экспозиции. На экран электронно-оптического видоискателя можно вывести все основные параметры съемки.

В зеркальных видоискателях съемочный объектив является одновременно и объективом видоискателя (рис. 3.3). Такая схема видоискателя обеспечивает беспараллаксную компоновку кадра. Он позволяет визуально оценить точность фокусировки и глубину резко изображаемого пространства.

Фотоаппараты, имеющие зеркальный видоискатель, получили название зеркальных (DSLR – Digital Single Lens Reflex). Идентификационным признаком однообъективного зеркального фотоаппарата (видоискателя) является отсутствие на передней панели корпуса фотоаппарата окна видоискателя и призматическая форма верхней панели корпуса.

Экспонометр служит для автоматического определения и отработки экспозиционных параметров – числового значения выдержки и диафрагмы в зависимости от установленной светочувствительности ОЭП и освещенности (яркости) объекта съемки.

Электронная импульсная осветительная лампа предназначена для кратковременного освещения объекта съемки при фотографировании в условиях недостаточной естественной освещенности, съемке объекта против света, а также подсветки теневых участков объекта при ярком солнце.

Как выбрать цифровой фотоаппарат? | Sulpak

Вы собираетесь в отпуск? Или у вас впереди важное семейное событие? Тогда вам просто необходим качественный цифровой фотоаппарат. Очень важным достоинством цифрового фотоаппарата является отсутствие пленки, а также возможность моментального просмотра фотографий. Их можно просмотреть сразу же после съемки на встроенном в камеру экране, переписать в компьютер, обработать в графическом редакторе, распечатать на принтере. Рассмотрим принципиальные моменты, на которые следует обратить внимание при выборе цифрового фотоаппарата. 

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 

Матрица и количество мегапикселей. Важнейшим компонентом любой как компактной, так и зеркальной камеры, является матрица. Она представляет собой твердотельное устройство с определенным количеством светочувствительных элементов (пикселей), количество которых тесно связано с максимальным разрешением печати при заданном формате. Например, 3 мегапикселя позволяют получить качественный отпечаток размера 13х17,5 мм, 4 мегапикселя — размера А5, 5 мегапикселей — размера 16х22 мм и т. д. Как правило, с разрешением матрицы коррелируют и другие характеристики камеры. Большинство современных компактных любительских камер (или, как их еще называют, «мыльниц») имеют разрешение от 3 до 5 мегапикселей. Во всех моделях этого класса обязательно наличие как оптического, так и цифрового зума, а также интерфейса USB. Почти всегда есть возможность снять короткий видеофрагмент с разрешением, достаточным для просмотра на экране монитора. Есть на рынке и 2-мегапиксельные камеры, но они уже «доживают» свой век – выбор их невелик, а цена не уступает более совершенным 3-мегапиксельным моделям.
С разрешением 5 мегапикселей работают даже некоторые издательства, а картинки, отпечатанные в формате 15х20, выглядят просто профессионально. Большинство таких камер имеют 3—5-кратный оптический зум, широкий диапазон выдержек, сохранение изображения в формате TIFF, ручная настройка баланса белого, ручные и приоритетные режимы экспозиции. Часто есть возможность подключить внешнюю вспышку. С другой стороны, камеры должны иметь все необходимое для работы в простом автоматическом режиме типа «навел—снял», предназначенном для тех, кто только начинает знакомиться с «цифрой», но уже готов раскошелиться на качественный аппарат.
Что же касается 6,7 и 8-мегапиксельных «мыльниц», то их уже сложно отнести к категории любительских, так как большая их часть имеет уже почти профессиональный набор функций и достаточно продвинутую оптику. Главным в этом случае является высокое разрешение при не очень широком динамическом диапазоне, а также оперативность работы, универсальный несменный 5—7—кратный зум-объектив средней светосилы и большое количество ручных режимов.
Также в 6—8-мегапиксельной нише находится и ряд профессиональных зеркальных моделей. Их основные черты: большой размер матрицы (не менее 1,5 дюйма), сменная оптика, зеркальный видоискатель, быстрый внешний интерфейс, возможность сохранения изображения в «сыром» формате RAW.
В сегменте «от 10 мегапикселей и выше» камеры с несменной оптикой практически не встречаются.

Видоискатель. Отдельно следует поговорить о видоискателе камеры. Они существуют четырех типов:
• простой оптический, не связанный с объективом, аналогичный видоискателям простых пленочных камер;
• оптический с просмотром через объектив (TTL), аналогичный видоискателям зеркальных пленочных камер;
• электронный дисплей большого размера, расположенный на задней стенке камеры или поворотный;
• EVF, относительно новая система, представляющая собой миниатюрный электронный дисплей с оптической системой, такие применяются в видеокамерах.
Первый из них имеет существенный недостаток — параллакс, то есть смещение оптической оси видоискателя относительно оптической оси объектива, что может вызывать серьезные затруднения при наводке на близко расположенные объекты. Кроме того, границы кадра, видимого матрицей через объектив и границы кадра в видоискателе чаще всего не совпадают — матрица видит несколько больше, причем разница видимых площадей зависит от установленного фокусного расстояния.

Остальные три типа видоискателей относятся к системам TTL — вы видите кадр через объектив. Дисплей имеется практически у всех электронных камер, но в некоторых ситуациях работать с ним неудобно, например, при ярком внешнем освещении. Наилучший выбор, хотя и наиболее дорогой — дисплей плюс зеркальный видоискатель или EVF. Выбор собственно между зеркалкой и EVF не слишком прост, и у той и у другой системы есть свои достоинства и недостатки, равно как поклонники и противники. Так, ручную наводку фокуса гораздо удобнее выполнять на зеркалке, зато EVF показывает картинку с учетом установленного баланса белого и экспозиции, а в некоторых камерах еще и с реальным временем экспозиции матрицы (последнее очень полезно при съемке, например, экранов электронных устройств — реально видны затемнения, вызванные несовпадением длительности выдержки и цикла полной развертки снимаемого изображения). В отличие от зеркалки EVF содержит полную информацию о режимах работы камеры, кроме того, его можно использовать и при просмотре отснятого материала. Фокусное расстояние. Камер с фиксированным фокусным расстоянием сегодня уже не осталось, за исключением разве что профессиональных со сменными объективами и совсем дешевых. Но на цифры минимального и максимального фокусного расстояния стоит посмотреть повнимательнее. 

Фокусное расстояние. Камер с фиксированным фокусным расстоянием сегодня уже не осталось, за исключением разве что профессиональных со сменными объективами и совсем дешевых. Но на цифры минимального и максимального фокусного расстояния стоит посмотреть повнимательнее. Минимальное значение важно для тех, кто любит снимать архитектуру, особенно на тесных улочках Европы, где отойти подальше и захватить в кадр шпиль какого-нибудь собора и одновременно вашу девушку в полный рост на ступеньках у входа — задача не из легких. А девушка по пояс или шпиль без макушки — это еще допустимо для школьника, снимающего focus-free-мыльницей, но никак не для владельца нормальной цифровой камеры. Можно, конечно, сделать два снимка, но два приятных глазу объекта в одном кадре — это значительно интереснее, чем по одному в двух. Практически это означает, что камеры с минимальным фокусным расстоянием 50 и даже 38 мм (в эквиваленте для 35-миллиметровой пленки, разумеется) не слишком пригодны для панорамной съемки. Ищите вариант с расстоянием около 28 мм. Можно, разумеется, докупить широкоугольную насадку-линзу с народным названием «рыбий глаз», но, во-первых, объектив вашей камеры должен как минимум предусматривать установку насадок, во-вторых, геометрические искажения и угловые затемнения, вносимые такими линзами весьма велики, наконец, это все же лишний предмет в сумке. 

Для общего применения вполне достаточно 3-кратного увеличения, 4-кратное позволяет в большинстве ситуаций снимать прямо с той точки, с которой вы увидели интересный кадр, 5-кратное — это, пожалуй, максимум, допускающий съемку с рук при работе камеры в автоматическом режиме без риска смазывания кадра, вследствие дрожания рук, вызванного восхищением объектом съемки. Не стоит сопоставлять цифры максимального увеличения цифровых фотокамер (3-10х) и цифры на видеокамерах (300-900х), у последних столь высокие значения достигаются цифровым увеличением с потерей качества, при этом риска получить некачественный кадр практически нет — все современные видеокамеры имеют более дорогую оптическую или более дешевую электронную систему стабилизации изображения, устраняющую смазывание картинки (но, разумеется, не дрожание рук), плюс смена кадра с частотой 25 Гц позволяет не замечать ухудшения качества единичных снимков. Среди фотокамер опция стабилизации изображения тоже встречается, но крайне редко. 

Соответственно, производятся и теленасадки, увеличивающие фокусное расстояние, но это на любителя: во-первых, они достаточно громоздки, во-вторых, съемка без штатива становится затруднительной, наконец, опять же, это лишний предмет, который надо таскать с собой. 

Многие камеры имеют цифровой зум не с такими огромными значениями, как у видеокамер, но позволяющий приблизить объект еще как минимум вдвое. Разумеется, использование этой опции приводит к некоторой потере качества (цифровое увеличение выполняется с помощью интерполяции). 

Надо отметить, что погоня за наиболее широким диапазоном изменения фокусного расстояния чревата появлениям на границах диапазона значительных геометрических искажений типа бочка/подушка и увеличенной аберрацией (геометрическим расхождением цветовых составляющих, обусловленным разным коэффициентом преломления для разных длин волн). Кроме того, в режиме минимального фокусного расстояния возможно появление значительных затемнений в углах снимка, иногда несимметричных 

Управление трансфокатором бывает двух типов: ручное — кольцом на объективе (аналогично пленочным камерам), и двухпозиционным переключателем без фиксации (аналогично видеокамерам). Во втором случае иногда применяется двухскоростное или даже многоскоростное (в зависимости от силы нажатия) изменение фокусного расстояния, что значительно удобнее. Для профессионалов, привыкших к пленочным камерам, предпочтительнее будет первый вариант. 

Оптика. Это одна из основных характеристик фотоаппарата наряду с матрицей и программным обеспечением процессора, оказывающая влияние на качество получаемой фотографии. Самые дешевые камеры оборудуются объективами с постоянным фокусным расстоянием. И для цифрового фото это говорит о низком получаемом качестве изображения. Все более дорогие модели оснащены зуммами. Зум (увеличение) может быть оптическим или цифровым, причем лучшие фотоаппараты имеют, как оптическое, так и цифровое увеличение. Разница между ними заключается в том, что в случае цифрового зума увеличение происходит уже после съемки. А оптическое увеличение использует изменение фокусного расстояния. Зуммы для цифровых камер производятся в основном известными брендами Canon, Leica, Pentax, которые и устанавливаются на большинстве производимых цифровых фотоаппаратов. И только малое число фирм, занимающихся фотоаппаратурой выпускают и устанавливают собственный продукт. Большее, чем зумм значение на качество изображения оказывает чисто субъективная характеристика характера изображения.

От неё отталкиваются при выборе большинство профессиональных фотографов. Ряд объективов дает изображение с резким выражением даже мельчайших деталей. Их называют резкорисующими. Другие объективы «смазывают» мелкие детали и их определяют, как мягкорисующие. Хотя выбор того или иного характера изображения зависит от предпочтения фотографа, следует учесть, что мягкорисующие объективы дают изображение, более сходное с тем, что мы видим на самом деле. Большое значение имеют и цветовые искажения, которых тем больше, чем большее количество линз использовано в объективе. Эти искажения невозможно скорректировать при обработке и при большой их величине изображение получается достаточно некачественным. Эти характеристики не указываются в паспорте камеры и определить их значение можно только с помощью обработки опытных фотографий с камер, оборудованных оптикой такого типа.

Дисплей. Сегодня жидкокристаллические дисплеи становятся неизменным атрибутом хороших камер, несмотря на повышенное их энергопотребление. Большего внимания заслуживают камеры с поворотным механизмом дисплея, обеспечивающие большую комфортность при съемке. И камеры с возможно большим разрешением дисплея, определяющим четкость изображения.

Вспышка. Ночная съемка. Преимущественная необходимость работы при слабой освещенности привела к тому, что почти все модели камер оборудованы встроенными вспышками. Но это нормально лишь для любительских съемок. При особых требованиях по качеству изображения стоит выбирать модель камеры, оборудованной разъемами для подключения внешней вспышки. 

Если вы увлекаетесь ночной съемкой, то вам абсолютно необходимо наличие у камеры длительных выдержек, дольше секунды. Большинству современных камер среднего класса вполне по силам ночная съемка, если у них есть ручной режим выбора экспозиции или режим с приоритетом выдержки, и, разумеется, собственно длительные выдержки. При чувствительности матрицы ISO100 и съемке пейзажей ночного города обычно достаточно максимума в 5-20 секунд, более длительные дают эффект, подобный съемке в сумерках — небо получается более ярким, чем в реальности. 

Ночная съемка довольно специфична, и некоторые модели камер имеют специальные функции для улучшения качества ночных снимков. К таким функциям относится восьмикратная съемка с суммированием результата в дорогих моделях Olympus и сканирование закрытой матрицы с вычитанием ее шумов из снимка у камер Sony, хотя, в руководствах камер эти моменты обычно опущены. Если есть возможность воспользоваться штативом или какой-либо подручной опорой, лучше отключить автоматический выбор чувствительности камеры и установить вручную минимально возможное значение — ISO80 или ISO100 — шумов на снимке будет значительно меньше. 

Ночная съемка портретов — отдельный разговор. Разумеется, при отсутствии хорошего внешнего освещения приходится пользоваться вспышкой, при этом камера определяет экспозицию по объектам ближнего плана, а фон оказывается абсолютно черным. Для получения полноценного снимка некоторые камеры имеют возможность съемки в так называемом режиме Twilight — длительная выдержка в комбинации со вспышкой. Первая позволяет получить нормально экспонированный фон, а вторая — несмазанный и нормально проработанный ближний план. Иногда этот режим присутствует явно, но чаще нужно просто выбрать длинную выдержку и принудительно включить вспышку. Вспышка может производиться в начале или в конце интервала выдержки, иногда это задается, но принципиального значения обычно не имеет. 

Кстати, о штативах. Совсем не лишним будет проверить, есть ли у камеры площадка для установки на штатив, и если есть, то где она расположена. Чем ближе к центру тяжести аппарата эта площадка находится — тем лучше. 

Несколько замечаний относительно встроенных вспышек. Большинство камер используют внутреннюю вспышку с фиксированной энергией (иногда можно выбрать несколько уровней из меню цифрового фотоаппарата), а экспозиция определяется путем пробной съемки: камера делает предвспышку, оценивает экспозицию, устанавливает нужные значения выдержки и диафрагмы, после чего снимает кадр со второй вспышкой. Для качественной съемки портретов в условиях недостаточной освещенности лучше применять вспышку внешнюю: современные модели, предназначенные для использования именно с вашей камерой, используют другой алгоритм: съемка производится сразу, а правильная экспозиция достигается ограничением времени вспышки — либо процессор камеры дает сигнал окончания вспышки, либо встроенная автоматика вспышки сама оценивает экспозицию и ограничивает время. Отсюда следует, что если вы предполагаете часто использовать камеру для портретной съемки со вспышкой, вам нужна модель, рассчитанная на подключение внешней вспышки, и лучше не просто со скобой для ее установки, а с соответствующим интерфейсом.

Возможность ручных настроек

• Регулировать диафрагму 
• Регулировать выдержку 
• Устанавливать баланс белого
• Изменять чувствительность матрицы

Что такое цифровая камера? | Вебопедия

Цифровая камера — это аппаратное устройство, которое снимает фотографии и сохраняет изображения в виде данных на карте памяти. Вместо записи изображений на пленку они записываются в цифровом виде. После того, как изображение было снято, его можно загрузить в компьютерную систему, обработать с помощью графической программы и распечатать.

В отличие от пленочных фотографий, которые имеют почти бесконечное разрешение, цифровые фотографии ограничены объемом памяти в камере, оптическим разрешением механизма оцифровки и разрешением конечного устройства вывода.

Цифровые камеры записывают цветные изображения с интенсивностью красного, зеленого и синего цветов. Они хранятся в виде переменных зарядов на микросхеме датчика изображения CCD или CMOS. Эти сборы затем преобразуются в цифровые и сохраняются в микросхемах флэш-памяти на карте памяти, например SD-карте.

Преимущества цифровой камеры

По сравнению со своими аналоговыми аналогами, цифровые камеры предоставляют недорогой и быстрый способ создания фотографий без обработки пленки. В то время как рулоны пленки обычно содержат 24 изображения, карта памяти может хранить тысячи изображений на одной карте в зависимости от размера.Это позволяет фотографу делать много снимков, не беспокоясь об ограничении.

Большинство цифровых фотоаппаратов оснащены ЖК-экраном, который показывает фотографам предварительный просмотр изображения в реальном времени, что упрощает получение желаемого изображения. Ненужные фотографии также легко удалить прямо на камеру, поскольку они снимаются в цифровом виде.

Цифровая камера в сравнении со смартфоном

По мере того, как смартфоны развиваются и включают в себя камеры почти профессионального уровня, популярность цифровых фотоаппаратов падает.Смартфоны предлагают большее удобство, мобильность, более простые возможности обмена фотографиями и более низкую цену (поскольку в цену также включены все другие функции телефона, а не только функции камеры).

Однако, хотя качество камеры смартфона растет с каждым годом, высококачественная камера предлагает функции, с которыми смартфонам трудно конкурировать. Профессиональный фотограф может предпочесть цифровую камеру, поскольку она обладает следующими возможностями:

• Сменные объективы : В то время как смартфоны имеют фиксированные объективы, цифровые камеры позволяют отключать объективы, что означает, что фотографии можно делать издалека или крупным планом.
• Снимки в движении или при слабом освещении : Цифровые камеры позволяют вручную управлять настройками, такими как выдержка и диафрагма. Это позволяет фотографу лучше контролировать качество изображения, особенно при слабом освещении или при движении объекта.
• Аккумулятор с длительным сроком службы : Большинство смартфонов умирают в течение дня, если не заряжаются. Цифровая камера обычно может сделать до 500 фотографий без подзарядки.

Характеристики цифровой камеры

Поиск подходящей цифровой камеры может быть непосильным из-за множества функций, о которых нужно помнить.Многие камеры имеют следующие характеристики:

Диафрагма

Диафрагма — это функция, которая регулирует количество света, проходящего через отверстие. В цифровой фотографии диафрагма — это единица измерения, которая определяет размер отверстия в объективе, которое можно регулировать для управления количеством света, попадающего на пленку или цифровой датчик. Размер диафрагмы измеряется в F-ступени.

Автофокус (AF)

Автофокус автоматически фокусируется на объекте в центре ЖК-дисплея или видоискателя.Цифровые камеры стандартно поставляются с автоматической фокусировкой, а более дорогие модели цифровых камер будут иметь возможность выбора области автоматической фокусировки, а не автоматической фокусировки по центру ЖК-дисплея или видоискателя.

Цифровой зум

Цифровой зум — это когда камера увеличивает область изображения в центре кадра и обрезает внешние края изображения. Он работает так же, как кадрирование и увеличение фотографии в графической программе. Этот тип увеличения приведет к потере качества и разрешения изображения, потому что фотография просто увеличивается без добавления каких-либо дополнительных деталей или разрешения в пикселях.

Мегапикселей

Мегапиксель — это один миллион пикселей. Этот термин используется в отношении разрешения цифровой камеры. При исследовании камер количество мегапикселей эквивалентно количеству пикселей, доступных для захвата изображения. Например, 2-мегапиксельная камера может создавать изображение с 2 миллионами пикселей. Количество пикселей, которое может использовать ваша камера, не зависит от оптического зума. 3-мегапиксельная цифровая камера по-прежнему снимает только 3-миллионное изображение независимо от того, используете ли вы 2-кратный или 3-кратный оптический зум.

Чем больше мегапикселей может запечатлеть ваша камера, тем большие отпечатки вы сможете получить при более высоком качестве печати. Например, 2-мегапиксельная камера может напечатать фотографию размером 4 × 6 или 5 × 7. Если вас интересуют снимки большего размера, например 8 × 10, лучше подойдет 3-мегапиксельная камера.

Память

В цифровой камере память — это количество изображений и / или видеофайлов, которые вы можете сохранить на своей камере до того, как вам потребуется передать файлы изображений на свой компьютер. Цифровые камеры имеют внутреннюю память, и многие из них поставляются со съемными накопителями, поэтому вы можете хранить больше изображений, чем позволяет внутренняя память.

Оптический зум

Оптический зум — это функция зума. Он позволяет увеличивать (или уменьшать) объект на ЖК-дисплее или в видоискателе. Это позволяет ближе рассмотреть объект перед съемкой. Оптический зум изменяет увеличение изображения с фактическим оптическим стеклом до того, как изображение достигает датчика изображения. Оптический зум обеспечивает лучшее качество фотографий, чем цифровой зум.

Редактирование изображений

Большинство цифровых фотоаппаратов поставляются с множеством функций изображения, которые позволяют фотографу изменять цветовой баланс и экспозицию, удалять эффект красных глаз и добавлять границы.Хотя эти функции могут быть полезны, их также можно сделать с помощью некоторых базовых графических программ и программного обеспечения для редактирования фотографий после того, как фотографии были перенесены на ваш компьютер.

Съемный носитель

Съемный накопитель позволяет хранить больше изображений, чем позволяет внутренняя память цифровой камеры. Разные камеры предлагают разные варианты съемных носителей. Многие старые цифровые камеры позволяли фотографам вставлять дискеты для хранения дополнительных файлов.Теперь камеры предлагают различные съемные носители информации, такие как карты Smart Media, CompactFlash, PC-карты и карты памяти. В большинстве случаев съемные носители данных просты в использовании, их можно стереть и использовать снова.

Популярные цифровые фотоаппараты

Факторы, которые следует учитывать при инвестировании в цифровую камеру, включают цену, ваш уровень владения цифровыми камерами, предпочтительный стиль фотографии и предпочтительный размер камеры.

• Fujifilm X-T4 : отличное качество изображения для тех, кто ищет гибридную камеру
• Canon EOS R6 : более доступный вариант с широкими возможностями
• Nikon Z6 II : Немного дороже, но предлагает множество функций для профессионалов
• Nike D3500 : отличная камера для новичков.
• Panasonic Lumix G100 : Создан для создания высококачественных видео и фотографий. Отлично подходит для влогеров.

ОБНОВЛЕНО: эта статья была обновлена ​​6 апреля 2021 г. компанией Web Webster.

1. Что это такое? Обзор вашей цифровой камеры

Даже самая простая цифровая камера имеет больше функций, чем вы осознайте, что некоторые из них вы действительно можете захотеть использовать. Я начну это раздел с обзором типичной компактной камеры, выделив полезные компоненты спереди, сзади, по бокам и внутри.

Более подробное обсуждение датчиков изображения и линз приводится ниже. в категориях «Продвинутые любительские камеры» и «Профессиональные камеры» разделы.

Анатомия компактной камеры

Форм-фактор является основным фактором при покупке компактная камера. Достаточно ли он мал, чтобы сопровождать вас в повседневной жизни? жизнь? Вы зря потратили деньги, если стреляли дома, комод, когда ваш ребенок делает первые шаги в бабушкином доме.Эти устройства предназначены для размещения в наших сумках, рюкзаках, портфелей, карманов курток и велосипедных сумок — убедитесь, что камера хочу, чтобы он поместился в вашей типичной сумке.

Затем подумайте, как вы собираетесь просматривать свои фотографии. Если ваш основной метод обмена — через компьютер — вложения электронной почты, слайд-шоу и веб-страницы — ваша камера Выбор должен быть совместим с уже имеющимся у вас компьютером. В идеале вы должны иметь возможность подключить камеру и позволить программное обеспечение, которое вы используете, распознает камеру и предлагает загрузить фотографий.

Многие фотографы предпочитают отпечатки и не так заинтересованы в цифровых манипуляциях. Если вы чувствуете то же самое, ищите компактную камеру, которая упрощает для прямого подключения к принтеру и получения отпечатков размером 4 x 6 дюймов (или больше, если хотите). Вам не нужен компьютер, чтобы наслаждаться цифровыми фотография, и есть несколько отличных компактных принтеров там.

Карманные камеры также хорошо умеют снимать видео. Возможно, вы не используете эту функцию прямо сейчас, но Я надеюсь вдохновить вас снимать не только фотографии, но и фильмы.Иногда видеоклип стоит тысячи изображений — разве не так? как говорится? Когда лучший мужчина подает идеальный тост, ты хочешь чтобы ваша камера находилась в режиме просмотра фильмов. Но возможности видео различаются сильно от модели к модели, так что это то, что можно добавить к вашему контрольный список функций для сравнения.

Наконец, определите, сколько вы можете потратить на наведи и снимай, добавьте стоимость запасного аккумулятора и карты памяти и выделенный принтер (если вы планируете делиться изображениями именно так) и затем изучите следующую линейку функций.Проведя небольшое исследование, вы сможете найти подходящий компактный диск по доступной цене. предоставлять.

Выбрав подходящую компактную камеру, потратьте немного времени. с руководством пользователя, чтобы ознакомиться с его уникальным дизайном и как использовать его элементы управления. После изучения руководства сохраните его в сумку для фотоаппарата — это не только краткий справочник по основные компоненты, но это также поможет вам понять, как использовать эти функции, чтобы делать лучшие снимки.

В следующих разделах я покажу вам основные функции, которые вы найду на компактный фотоаппарат. Я организовал список в зависимости от того, где каждый функция обычно присутствует, хотя каждая модель камеры может отличаться немного. Рисунок 1-2 показывает особенности, которые вы обычно найдете на передней панели компактного камера. Рисунок 1-3 показывает заднюю панель компактной камеры. На рис. 1-4 показана верхняя сторона. компактной камеры, где такие элементы, как кнопка спуска затвора, зум и кнопки питания обычно встречаются.Рисунок 1-5 — ваш указатель к обсуждению компонентов внутри камеры.

Рисунок 1-2. Передняя часть компактной камеры

Вспышка обеспечивает дополнительный свет для снимков, сделанных в помещении или ночью, и для портретов на открытом воздухе. Ищите элементы управления вспышкой, быстро доступны и не закопаны глубоко в меню система.

Вспомогательная подсветка фокусировки помогает камере сфокусироваться в тусклом свете освещение, проецируя белый луч или тонкий узор на тема.Этот свет может также светиться при использовании эффекта красных глаз. режим уменьшенной вспышки и служит сигнальной лампой, когда автоспуск активирован.

Крошечное отверстие на передней панели камеры используется для записи звуковые аннотации и добавление звука к видеоклипам. Некоторые камеры, которые есть режим видео также есть встроенный микрофоны, но не все.

Линза оптического видоискателя позволяет изображение, глядя в линзу видоискателя вместо просмотра ЖК-монитор на задней панели камеры.Использование оптического видоискателя позволяет экономить заряд батареи, но не столь же точен для создания точных композиций или крупным планом.

Фотографический объектив проецирует снимаемое изображение. на электронный датчик, на котором записывается изображение. Этот объектив также захватывает изображение, которое вы видите на ЖК-мониторе на задней панели камера.

Рисунок 1-3. Задняя панель компактной камеры

Световой индикатор подтверждения загорается, когда камера сфокусирована и готов к срабатыванию, или когда готова вспышка.Мигающие световые индикаторы обычно предполагают, что вам нужно внести коррективы, прежде чем принимать картина.

Вы можете выключить дисплей для экономии заряда аккумулятора. Этот кнопка часто имеет третий вариант, который предусматривает отображение данные камеры на экране во время компоновки изображения. Вы можете обычно циклически переключаются между этими различными настройками, нажимая кнопку кнопку несколько раз.

ЖК-монитор позволяет точно кадрировать объект, потому что изображение захватывается непосредственно во время фотосъемки линза.Вы всегда должны использовать ЖК-монитор в режиме макросъемки (для крупным планом). ЖК-монитор также используется для просмотра изображений. вы уже захватили. Однако большинство ЖК-мониторов не эффективен под прямыми солнечными лучами — изображение плохо видно. Если вы стреляете много снимков на открытом воздухе, убедитесь, что у вашей камеры есть оптический видоискатель. Производители фотоаппаратов также начинают предоставить модели с 2-дюймовым (по диагонали) или большим ЖК-дисплеем видоискатели.Если вы проводите больше времени за просмотром изображений на камеры, чем на компьютере, укажите размер камеры ЖК-монитор — важное соображение.

Кнопка меню активирует экранное меню, которое позволяет вы можете настроить различные функции камеры. Скорее всего, вы используйте многофункциональный поворотный переключатель для навигации по этим меню.

Диск режимов позволяет переключаться между различными режимы фотосъемки и просмотра изображений.

Многофункциональный поворотный переключатель позволяет перемещаться по через экранные меню, нажимая четыре кнопки со стрелками. Иногда кнопки поворотного переключателя имеют два набора функций: один набор для изменяя настройки в режиме фотосъемки, а другой — для внесение изменений в режим просмотра изображений. Ищите маленькие значки рядом с кнопками поворотного переключателя. Эти значки обычно представляют функции, связанные с этими кнопками в режиме фотосъемки.Здесь Вот некоторые из наиболее распространенных:

Burst Этот параметр включает вы можете сделать серию снимков, удерживая кнопку затвора кнопка.

Крупный план Иногда называют режим макросъемки , этот параметр позволяет сфокусируйте камеру на объектах, которые находятся всего в нескольких сантиметрах от вас.

Режимы вспышки Все цифровые фотоаппараты имеют опции вспышки, например вспышку включено, выключено и подавление эффекта «красных глаз».Эта кнопка позволяет вам пролистайте эти варианты и выберите лучший для ситуация под рукой.

Режимы замера Некоторые камеры предоставляют больше более одного режима измерения, например, оценочный, и пятно (см. Обсуждение замера экспозиции параметры в разделе «Продвинутые любительские камеры»). Ты можешь выбрать какой режим вы используете с помощью этого элемента управления.

Автоспуск Использовать функция задержки срабатывания затвора на несколько секунд после того, как вы нажал кнопку спуска затвора.

Нажмите кнопку set / OK, чтобы подтвердить выбор. Большинство камер настаивайте на подтверждении всех выбранных параметров перед их включением. Этот кнопка особенно важна при стирании изображений, так как она делает невозможно удалить изображение, случайно нажав кнопку кнопку стирания.

При нажатии кнопки корзины удаляется текущее изображение, отображаемое на ЖК-монитор. Эта кнопка обычно не удаляет все изображения на карта памяти; для этого вам нужно выбрать функцию «стереть все». через экранное меню.

Рисунок 1-4. Верхняя сторона компактной камеры

Подключение к компьютеру используется для передачи изображений. с камеры на компьютер. Большинство камер имеют универсальную последовательную шину. (USB) кабель для подключения.

Кнопка спуска затвора срабатывает, но она также обеспечивает блокировка фокуса и экспозиции. Для получения наилучших снимков слегка нажмите на кнопку спуска затвора и удерживайте ее наполовину, чтобы зафиксировать фокус и выдержка.Когда загорится индикатор подтверждения, вы будете готовы сфотографировать. Затем увеличивайте давление, пока не сработает заслонка. Уловка состоит в том, чтобы не отпускать кнопку спуска затвора, когда фокусировка заблокирован, но держать давление в полусреднем положении до тех пор, пока экспозиция сделана. Почти все цифровые фотоаппараты используют этот тип двухступенчатого затвора. кнопка.

Полезный совет, чтобы убедиться, что камера сфокусируется на области, в которой вы находитесь. хочу направить камеру прямо на самое главное, удерживать нажмите кнопку спуска затвора наполовину, поменяйте композицию кадра, а затем нажмите кнопку спуска затвора до конца, чтобы экспозиция.

Гнездо для штатива позволяет прикрепить камеру к штативу или кронштейн вспышки. Металлические розетки более прочные и, следовательно, превосходные к пластиковым.

Подключение видеовыхода позволяет подключить камеру прямо на телевизор или другой монитор для отображения изображений на экран большего размера. Использование видеовыхода — простой способ показать ваши фотографии большой группе людей.

Используйте рычажок масштабирования / увеличения для увеличения и уменьшения масштаба при создании композиции. ваше изображение в режиме фотосъемки.(На вашей камере могут быть кнопки вместо этого, но они работают одинаково.) В режиме просмотра изображений этот рычаг также позволяет увеличивать изображение на ЖК-мониторе. для более детального осмотра.

Аккумулятор обеспечивает питание функций камеры. Это одна особенность, которая должна быть у каждой цифровой камеры. Обычная батарея типы щелочные (только на случай аварии), литий-ионные и никель-металлогидрид. Последние два перезаряжаемые.

Рисунок 1-5. Вид изнутри цифровой камеры

(Подробнее см. В разделе «Продвинутые любительские камеры»). подробное обсуждение типов батарей.)

Direct Print — это стандарт, разработанный в 2002 г. обеспечивает общий протокол печати между камерой и принтером, устранение необходимости в компьютере для печати. Оригинал последователями были Canon, Epson, Fujifilm, HP, Olympus и Sony. Много в потребительских камерах используется эволюция этой технологии, которая называется PictBridge (обсуждается далее в этой главе).

Датчик изображения преобразует световую энергию, проходящую через объектив камеры в цифровой сигнал. Емкость датчика измеряется в мегапикселей . Ищите компакт с как минимум 3-мегапиксельный сенсор.

Карты памяти хранят данные изображений, снятых вашим камера. Почти каждая цифровая камера содержит съемные объем памяти. Когда камера делает снимок и создает данные для это изображение, он «записывает» эту информацию на карту памяти.Этот позволяет долго извлекать или передавать ваши электронные изображения после того, как они были записаны.

Стол 1-1 банка поможет вам определить наилучший объем памяти для вашей камеры на основе на его мегапикселях.

Таблица 1-1. Минимальные и рекомендуемые карты памяти цифровых камер

ГБ

Тип камеры (мегапикселей)	3 МП	4–5 МП	6
Минимальная карта	256 МБ	512 МБ	1 ГБ
Рекомендуемая карта	512 МБ	512 МБ

PictBridge обеспечивает прямую печать с вашего цифрового камеру к принтеру.Вы просто просматриваете изображение на ЖК-дисплее камеры. видоискатель и выберите «печать», и камера отправит требуемый данные на принтер через USB-кабель. Это устраняет необходимость в компьютер и программное обеспечение для редактирования фотографий для печати. Оба Для этого камера и принтер должны поддерживать PictBridge.

В буфере RAM хранятся данные изображения в режиме произвольного доступа камеры. Память (RAM) перед переносом на карту памяти. Баран буфер обеспечивает расширенные функции, такие как серийная съемка и видео режимы.Камера может много перемещать данные изображения в буфер RAM. быстрее, чем он может записывать данные на карту памяти. Итак, когда вы используете в режиме серийной съемки, например, камера делает серию снимков в буфер RAM, затем передает данные на карту памяти после вы отпустили кнопку спуска затвора. Буферы RAM могут быть такими большими, как 32 МБ. Чем больше буфер, тем длиннее могут быть последовательности выстрелов. быть.

Возможность подключения запоминающего устройства USB позволяет камеру для подключения к компьютеру без использования специальных драйверов, примерно так же, как вы монтируете внешний жесткий диск подключить его.Затем вы можете «перетащить» свои фотографии из фотоаппарат на компьютер или загрузите изображение с помощью графического приложения. их.

Цифровые камеры, являющиеся запоминающими устройствами USB, могут быть подключен к компьютерам под управлением следующих операционных систем без установки специального программного обеспечения: Windows XP, 2000, ME и 98 SE, а также Mac OS 9.x и Mac OS X 10.1 или новее.

Современные любительские цифровые фотоаппараты напоминают пленочные классические дальномеры, такие как Leica M6.Будь то классический или современный, эти камеры нравятся серьезным фотографам, которые хотят упаковать как можно больше качество и контроль, насколько это возможно, в камеру, которая легко висит вокруг шеи.

Продвинутые любительские камеры с качественным зумом линзы, датчики изображения с разрешением 6 мегапикселей и выше и набор элементов управления это поможет вам справиться практически с любой фотографической задачей. Вы можете обычно собирают целую экипировку, включая вспышку и аксессуары, для менее 1000 долларов.

Эти инструменты предназначены для фотографов, которые любят искусство и науку. фотографии, поэтому в этом разделе я потрачу немного больше времени говорить о различных аспектах этих камер, чтобы помочь вам понять их возможности.

Если в вашем фотоаппарате установлены щелочные батарейки типа AA, используйте их для тестирования, а затем замените их. как можно скорее с перезаряжаемыми никель-металлогидридными (NiMH) батареями, которые служат намного дольше, чем щелочные и со временем вы сэкономите много денег.Это всегда хорошо, однако, чтобы иметь под рукой свежий набор щелочей на случай, если ваши NiMH-аккумуляторы разрядился заряд, пока вы не пользуетесь зарядным устройством. Еще одно хорошее Практика заключается в том, чтобы иметь два набора перезаряжаемых аккумуляторов, поэтому всегда готовы к использованию — сначала они немного дороже, но намного дешевле чем покупать новые щелочи снова и снова.

Ионы лития очень популярны у крупных производителей фотоаппаратов. такие как Sony, Nikon и Canon. Большинство этих камер поставляются с собственный аккумулятор и соответствующее зарядное устройство.Литий-ионы обычно обладают большой емкостью и удерживают их заряжают в течение длительного времени, но, возможно, вы захотите купить дополнительный батарею — вы не можете использовать доступные щелочи в качестве резервное копирование.

Еще одна вещь, на которую следует обратить внимание с литием, — это как вы заряжаете аккумулятор. Я рекомендую использовать отдельное зарядное устройство (чем компактнее, тем лучше), вместо зарядите аккумулятор, подключив к камере адаптер питания.Очевидно, вы не можете вставить запасной аккумулятор, пойти и взять фотографии, если вам нужно подключить камеру к розетке, чтобы перезарядка.

Диоптрийная регулировка позволяет вручную регулировать оптический видоискатель, который наилучшим образом соответствует вашему видению. Когда я был моложе, я может меньше заботиться об этой функции. В эти дни я очень благодарен за это потому, что трудно смотреть в оптический видоискатель с в очках.

Варианты замера экспозиции

Все цифровые фотоаппараты имеют определенный тип экспонометра, но многие модели имеют более одного шаблона для измерения свет.Три наиболее распространенных шаблона:

Центровзвешенный Измеритель измеряет освещенность уровней во всей области изображения, с дополнительным акцентом на объекты в центре кадра.

Оценочная Область изображения разделена на секций (обычно шесть и более), и свет измеряется в каждой раздел. Затем камера «оценивает» каждый раздел и сопоставляет общий образец для данных, хранящихся в его компьютерной системе.Результирующий настройки камеры определяются тем, как шаблон и данные совпадают вверх.

Точечный Для определения экспозиция, свет измеряется только в центральной области просмотра площадь, обычно указывается скобками. Все остальное игнорируется. Точечный замер полезен при контрастном освещении ситуации, которые могут ввести в заблуждение другие схемы измерения.

Расширенные камеры могут включать в себя все три из этих измерений паттерны, тогда как более базовые модели могут полагаться только на оценочный паттерн.

Многие особенности, которые отличают продвинутого любителя Камера находится в верхней части камеры, как показано на Рисунке 1-6.

Рисунок 1-6. Верх типичной продвинутой любительской камеры

Горячий башмак обеспечивает подключение внешней вспышки и другие аксессуары для фотоаппаратов. Металлические контакты позволяют камере взаимодействовать со вспышкой для обеспечения расширенных функций, таких как специальный контроль экспозиции. Часто вы можете приобрести специальную вспышку шнуры », которые позволяют поддерживать связь между камерой и вспышкой, но разведите их, чтобы получить больше вариантов освещения.Один конец шнур подключается к горячей обуви, а другой — к базе вспышки.

Стабилизатор изображения, который часто называют «технологией защиты от дрожания», помогает делать резкие снимки в Приглушенный свет. При активации камера фактически компенсирует минутные движения, которые вы делаете во время экспонирования. Дрожание камеры создает изображение, которое выглядит «мягким» и не совсем в фокусе. Противодействуя эти мельчайшие движения, стабилизаторы изображения помогут вам записывать четче изображений.

Инфракрасный датчик в основном используется для связи с пульт дистанционного управления для камер, у которых есть возможности.

Поворотные ЖК-видоискатели

Большинство компактных и цифровых зеркальных фотоаппаратов имеют ЖК-видоискатели, которые фиксируются на задней панели. камера. Преимущество, которое вы часто обнаруживаете у продвинутых любительских моделей представляет собой ЖК-монитор, который откидывается от задней части камеры. Это позволяет держать камеру под разными углами и неподвижно скомпоновать картинку — идеально подходит для снимков «над головой» в парад!

Самыми популярными картами памяти являются CompactFlash (CF) и Secure Digital (SD), но Sony Memory Stick (MS), IBM MicroDrive, MultimediaCard (MMC) и xD-Picture Card, представленные Fuji и Olympus, являются также широко используется.Некоторые старые камеры используют карты SmartMedia (SM), которые все еще доступны, но найти не так просто, как раньше. Эта технология заменены картами xD-Picture и SD-картами, которые меньше и имеют больше емкость.

Тип карты памяти, поддерживаемой вашей камерой, не соответствует важна как его вместимость, так и производительность. Большинство камер поставляются с стартовые карты памяти , которые вмещают только 16 или 32 МБ. Это нормально на этапе обучения, но когда вы готовы взять фотоаппарат в отпуск или сфотографировать дочь день рождения, тебе понадобится больше памяти.Некоторые камеры даже не предоставить карту памяти в коробке. Убедитесь, что у вас есть совместимый один под рукой, иначе вы сильно разочаруетесь.

Еще одна вещь, которую следует учитывать при покупке карт памяти: скорость, с которой они читают и пишут. «Высокоскоростной» или «ультра» карты могут работать во много раз быстрее «стандартных» карт, но большая часть этого преимущества зависит от сложности вашей камеры электроника. Если у вас высокопроизводительная камера, вам следует подумайте о наличии хотя бы одной высокоскоростной карты памяти.Стандартные карты должен отлично работать для базовых моделей.

Дистанционный спуск позволяет запускать камеру с расстояния до 15 футов. Некоторые удаленные выпуски также позволяют используйте зум-объектив. Для получения наилучших результатов направьте датчик на дистанционный спуск на инфракрасном датчике на передней панели камера.

Производители фотоаппаратов обычно указывают на корпусе два набора цифр. линзы или на теле рядом с ней. Первый набор обычно за которым следует «мм» (что означает «миллиметры») и выглядит примерно так:

Эти числа представляют диапазон масштабирования вашего объектива.Большинство потребительских цифровых фотоаппаратов имеют диапазон масштабирования 3-кратное, например, объектив 7–21 мм.

Если вы знакомы с фотографией 35 мм, вы можете перевести эти фокусные расстояния цифровых фотоаппаратов в сроки, которые легче понимать. Например, зум-объектив 7–21 мм в мире цифровых технологий грубый эквивалент объектива 35–105 мм на вашем традиционном SLR.

Не существует волшебной формулы, которую всегда можно применить для перевода цифровые фокусные расстояния к традиционным числам 35 мм, потому что соотношение определяется размером сенсора камеры.Производители фотоаппаратов обычно сообщают, что такое 35-миллиметровый эквивалент. является. Иногда, как в случае с цифровыми корпусами, которые принимают 35-миллиметровые объективы, они сообщит вам размер сенсора и его отношение к вашему существующие линзы. Например, в Canon 20D есть сенсор, меньше 35 мм пленки. Результат — коэффициент фокусного расстояния 1,6x, так что ваш стандартный 50-миллиметровый объектив становится 80-миллиметровым телеобъективом при установке к 20D.

Общее практическое правило: на 50% больше, чем пленка в цифровую: объектив с номинальным фокусным расстоянием 14 мм составляет около 21 мм на цифровая SLR.Исключение составляют модели высокого класса, такие как Canon. EOS 1D, у которых есть «полноразмерный» сенсор (что означает, что объектив фокусные расстояния остаются такими же, как и при съемке на 35 мм).

Вторая серия чисел обычно выглядит примерно так это:

1: 2.8–4.0 или 1: 2.0–2.5

Эти числа представляют собой максимум диафрагма объектива на широкоугольном и телефото настройки.Диафрагма определяет количество проходящего света через объектив к датчику камеры. Широкие диафрагмы, например 1,8 или 2,0, позволяют пропускать много света через линзу и поэтому лучше в условиях низкой освещенности. Более узкие отверстия, такие как 5.6 или 8, пропускают меньше света через линзу и меньше желательно для съемки при слабом освещении.

Когда вы думаете о лучшем компактном или продвинутом любительском камеры для вас, помните, что вам придется жить с диафрагма и диапазон масштабирования объектива на весь срок службы камеры.В отличие от зеркалок, в которых можно менять объектив, у компактных фотоаппаратов есть линза постоянно прикреплена к телу.

В некоторых камерах есть дополнительные линзы, которые крепятся на конце. существующего стекла. Они работают относительно хорошо, но они громоздкие и доступны не так много вариантов.

Для продвинутых любительских моделей я рекомендую диапазон масштабирования не более минимум 5 х; больше лучше. Также обратите внимание на широкий конец диапазон.Приобретите объектив, обеспечивающий 35-миллиметровый эквивалент 28-миллиметрового объектива. широкий конец. Цифровые камеры печально известны тем, что не предоставляют вам такое же широкоугольное покрытие, как у пленочных камер.

Продвинутые любительские камеры обеспечивают потрясающие возможности в портативный пакет, и часто для менее сопоставимых комплектов DSLR. Если вы можете жить с объективом, прикрепленным к корпусу камеры, и готовы чтобы немного пожертвовать быстродействием, камеры этого класса должны удовлетворять потребности наиболее важных фотографы.

Цифровые зеркальные фотокамеры

, подобные показанной на рис. 1-7, обеспечивают огромная гибкость для фотографов, которым нужно решать широкий множество фото-заданий. Ключевой особенностью является съемный объектив. Крупные производители камер, такие как Nikon и Canon, предоставляют вам десятки вариантов объективов для вашей DSLR.

Рисунок 1-7. Цифровая зеркальная фотокамера со сменным объективом

Спортивные фотографы и фотографы природы могут склоняться к мощному зуму которые завершают действие.Стрелкам на особых мероприятиях понадобится качественный широкоугольный объектив для работы в тесноте. Портрет фотографам нужны телеобъективы среднего размера с широкой диафрагмой, чтобы они могли смягчить фон. Независимо от того, как вы хотите использовать свою зеркалку, есть идеальный объектив для вас.

В этом разделе я остановлюсь на нескольких ключевых функциях, которые отличить эти типы профессиональных фотоаппаратов от компактных и продвинутые любительские модели.

Самые компактные фотографы и даже многие продвинутые любители, живут и умирают из-за вспышек, встроенных в их камеры.В качестве вы серьезно относитесь к своей фотографии, вам следует подумать используя хотя бы одну внешнюю вспышку.

Самым простым приложением является установка одиночной вспышки в горячий башмак вашей зеркалки или продвинутой любительской камеры. Только это будет улучшите свои снимки, потому что вы переместите источник света ( вспышка) дальше от объектива для фотосъемки. Тем самым, вы уменьшите эффект красных глаз и переместите неприглядные тени ниже за предметом.

У вас также есть возможность использовать специальный шнур вспышки для увеличьте расстояние между вспышкой и объективом камеры. Свадьба фотографы часто используют кронштейн для точного позиционирования вспышки где они этого хотят. Полностью устранены эффекты красных глаз при использовании этого типа оснастки.

Беспроводное управление вспышкой — отличная альтернатива, особенно когда вы хотите использовать две или более вспышки для освещения композиции. Как правило, вы устанавливаете беспроводной контроллер в горячей башмаке фотоаппарат, затем поместите свои вспышки на световые стойки.Когда вы путешествуете затвор камеры, беспроводной контроллер посылает сигнал сообщая вспышкам, когда и как долго срабатывать. Этот удивительный система позволяет создавать сложные схемы освещения без громоздкая проводка.

Многие зеркалки имеют выдвижную вспышку на корпусе камеры. Этот функция может пригодиться в крайнем случае, но внешние вспышки вариант, который стоит рассмотреть, если вы серьезно относитесь к этому типу фотография.

Вместо пленки цифровые камеры записывают свет с помощью твердотельных устройств, называемых датчик изображения . Я собираюсь потратить немного времени объясняя некоторые различия, обычно встречающиеся в этих компоненты. Если этот тип обсуждения вызывает у вас техническую головную боль, вы можете прочитать мои эмпирические правила датчика изображения в следующем абзац и пропустите оставшуюся часть обсуждения.

Датчики изображения большего размера (в физических размерах), как правило обеспечивают лучшее качество изображения.Это одна из причин, почему цифровые SLR превосходят компактные — у них больше места для записи пикселей. Информация. Кстати о пикселях, тем больше мегапикселей в вашем изображении. поддерживает сенсор, тем выше будет разрешение фото, и следовательно, тем более крупный отпечаток он может произвести. Итак, как правило, 3-мегапиксельные камеры отлично подходят для снимков, но вам действительно понадобится Датчик с разрешением 5 мегапикселей или больше для увеличения. Тем не менее, оставайтесь в Имейте в виду, что датчик изображения — это только часть уравнения качества.В оптика и электроника камеры тоже играют важную роль.

Если вы хотите узнать больше о том, почему применяются эти правила, вот краткий курс по технологии датчиков изображения.

Чаще всего используются датчики с зарядовой связью. приборы (ПЗС). Однако многие камеры, например зеркальные фотокамеры Canon, теперь используют дополнительный оксид металла полупроводниковые датчики (CMOS), которые имеют многие из одинаковых атрибутов типов ПЗС, но потребляют меньше энергии.Другой тип датчика, называемый Foveon X3 , текущий выбор для Sigma SLR. Датчик Foveon имеет совершенно иную конструкцию по сравнению с его Братья CCD и CMOS. Фактически он использует три отдельных слоя пиксельные датчики встроены в кремний, тогда как датчики CCD и CMOS имеют один слой.

Датчики изображения также различаются по размерам. Многие начального уровня цифровые SLR используют датчики, которые называются Размер APS .Термин APS происходит от альтернативный формат пленки 24 мм (Advanced Photo System), который был введен в 1990-х, но так и не получил должного внимания. Наклейка выживает, потому что многие современные цифровые SLR имеют датчики изображения примерно того же размера, что и кадр пленки APS (примерно 15 мм x 23 мм). Поскольку размеры этих датчиков APS меньше, чем те из 35-мм пленки (24 мм x 36 мм), камеры, содержащие их, имеют увеличенное увеличение изображения при использовании традиционных 35-миллиметровых объективов. установлен на кузове.Обычно это увеличение составляет около 1,6 раза.

В некоторых цифровых SLR используется датчик изображения 4/3 . Главным Сторонником этой системы является Olympus. Термин четыре трети относится к пропорции датчика изображения, обеспечивающие изображение 4: 3 в измерении. Текущие сенсоры на четыре трети от Olympus имеют размер примерно 13 мм. x 17 мм — меньше, чем датчики размера APS, но больше, чем найденные в большинстве случаев. Другая крайность — профессионалы полнокадровые SLR с сенсорами 24 мм x 36 мм (те же размеры, что и 35мм пленка).

Однако вместо физического размера большинство людей обращаются к изображению датчиков на то, сколько пикселей (элементов изображения) они поддерживают. В термин мегапиксель означает именно это: миллион пикселей. Поэтому вместо того, чтобы сказать: «Я только что купил камеру с сенсором, который поддерживает 5 000 000 пикселей, — можно сказать, — я только что купил 5-мегапиксельная камера ».

Количество бытовых камер в настоящее время варьируется от 2 до 8 мегапикселей.У профессиональных камер есть сенсоры размером до 14 мегапикселей. Вообще говоря, вам нужно не менее 3 мегапикселей для моментальной съемки. и отпускные фотографии. Чем больше мегапикселей у вашей камеры, тем отпечатки большего размера, которые вы можете сделать. Трехмегапиксельные камеры, для Например, может производить качественные отпечатки размером до 8 x 10 дюймов.

Продвинутым любителям и профессионалам нужно больше мощности пикселей, чем в отпуске стрелки. Изображение с разрешением 6, 8 или 12 мегапикселей дает вам больше возможностей при обработке изображения на компьютере и его печати из.Вы можете, например, сдвинуть пиксели ближе друг к другу. (увеличивая настройку «пикселей на дюйм») для создания очень гладких тонов на фотографии, конкурируя с изображениями, созданными качественные пленочные фотоаппараты.

Больше пикселей также позволяет обрезать исходную фотографию, возможно выбирая только центральную часть изображения, и все еще информации об изображении достаточно для качественного увеличения.

Однако крупномегапиксельный датчик изображения не обеспечивает потрясающее качество фото.Другие аспекты оптики камеры и электроника тоже играет важную роль. Например, 6-мегапиксельная сенсор в компактной камере будет около 7 мм x 9 мм в физическом размере, но 6-мегапиксельный сенсор в цифровой SLR будет 15 мм x 23 мм или больше. Это означает, что каждый из фотосайт (светочувствительные диоды, которые собирают один пиксель света) на сенсоре цифровой зеркальной фотокамеры физически больше. Эти более крупные фотосайты собирают больше света и в результате лучшее качество изображения и снижение цифрового шума.

В конце концов, лучший способ думать о датчиках изображения — это так же, как вы думаете о двигателе в своей машине: да, очень важно производительность автомобиля, но есть много других факторов, которые способствуют хорошей езде. И не забывайте, что у водителя есть что-то с этим тоже делать.

Поскольку у вас есть так много объективов на выбор с цифровой зеркальной камерой, с чего начать? Независимо от вашей специальности, все фотографы нужна одна-две оптики «хлеб с маслом» для повседневного использования.

Самый важный объектив — это умеренно широкоугольный телеобъектив с зумом. Nikon VR от 24 мм до 120 мм и Canon IS от 17 мм до Зум 85 мм — хороший тому пример. Оба они варьируются от очень широкого угол до умеренного телефото с 5-кратным увеличением. Оба включают технологии стабилизации изображения для уменьшения эффекта камеры трясти в условиях низкой освещенности. И с любым из них вы можете выйти на день съемки с этим объективом и будьте готовы к большинству ситуаций вы столкнетесь.

При покупке объектива для зеркальной камеры помните, что вы возможно, придется учитывать увеличение изображения в уравнении (см. ранее обсуждение зум-объективов в разделе «Продвинутые любительские камеры» для дополнительной информации). Canon 20D, например, имеет изображение в 1,6 раза. увеличение, что означает, что зум-объектив 17–85 мм станет Объектив 27–136 мм при установке на 20D.

Наконец, всегда помните о портативности при покупке линз.Вы можете потратить сотни или даже тысячи долларов на объектив с широкой диафрагмой и впечатляющим диапазоном масштабирования, но если это слишком тяжело возить или не поместится в сумке для фотоаппарата, вы потерпели поражение от вашей основной цели: купить объектив, который вам нравится снимать с и будет с вами, когда вам это нужно.

Компания Nikon произвела фурор на выставке PMA 2004 года своим Wi-Fi WT-1 адаптер для цифровой зеркальной камеры Nikon D2H. Этот адаптер позволяет фотографам чтобы «отправить» свои изображения через 802.11 беспроводных сетей, исключающих необходимость физического подключения камеры или карты памяти к компьютер.

Технология WiFi существует уже некоторое время и обычно используется для подключения к Интернету в кафе, аэропортах и предприятия, у которых есть «точки доступа». Скоро отправлю фотки с камеры может быть так же просто, как отправить электронное письмо со своего компьютер. Kodak уже анонсировала потребительскую камеру с этим технология встроена, и за ней обязательно последуют другие.

Есть три захватывающих области, в которых цифровая обработка изображений совмещаются с другими функциями: телефоны со встроенными камерами их, цифровые видеокамеры с возможностью фотосъемки, и еще камеры, которые могут записывать качественное видео.

Самым известным из гибридных устройств является камерофон, как показано на рисунке 1-8. Производители этих устройств уже разобрались как добавить мегапиксельное разрешение, объективы с цифровым зумом и даже электронные вспышки к устройствам, которые вы использовали, чтобы сделать телефонные звонки.Мобильные телефоны еще не эволюционировали до такой степени, чтобы они могут заменить вашу компактную камеру, но они становятся все более заманчивой альтернативой «камере, которую вы всегда носите с ты.»

Одним из недостатков камерофонов по сравнению со специализированными компактными камерами является кривая обучения управлению фотографиями после того, как вы сделали снимок их. Обычно вы не просто подключаете телефон к компьютеру через USB-кабель и пусть ваш компьютер заберет его оттуда (хотя некоторые модели действительно позволяют это).Вот обзор вариантов перевода наиболее часто доступны с камерофонами:

Съемная карта памяти Такие устройства, как PalmOne Treo 650 позволяет записывать изображения в Secure Digital карту памяти, извлеките карту из устройства, а затем перенесите изображения через кардридер, подключенный к вашему компьютеру.

Рисунок 1-8. Объектив для фотосъемки на телефоне с камерой

Беспроводная связь Bluetooth Некоторые телефоны с камерой имеют встроенный модуль беспроводной связи Bluetooth, который позволяет вам «отправлять» свои изображения на другое устройство с поддержкой Bluetooth.Это может быть ваш компьютер, другой фотоаппарат, КПК или даже Bluetooth принтер.

Инфракрасный (ИК) перенос ИК передача изображений работает аналогично Bluetooth, но не так быстро. Опять же, оба устройства должны иметь ИК-приемопередатчик для перемещения фотографий.

Электронная почта Многие телефоны с камерой позволяют отправлять и получите электронную почту. Вы можете прикрепить картинку к письму и отправить на свой компьютер.

Служба обмена мультимедийными сообщениями (MMS) MMS — это расширение текстового короткого сообщения. Служба обмена сообщениями (SMS), которая позволяет отправлять изображения, аудио и даже видео с вашего камерофона. Обычно вы отправляете эти сообщения на другой телефон с поддержкой MMS или в онлайн-службу, например Textamerica, где другие могут войти в систему, чтобы увидеть вашу работу.

Правда, есть определенный «фактор компьютерщика», связанный с управление изображениями с телефона.Но нельзя отрицать портативность этих устройств, и обработка изображений, которые они производят, будет только становится легче с повсеместным внедрением.

Видеокамеры DV, которые делают снимки

Вторая область конвергенции — цифровые видеокамеры который может снимать мегапиксельные фотоснимки. Многие потребительские модели предлагают датчики изображения с разрешением 2 мегапикселя или выше. Изображения хранятся на карту памяти (см. рис. 1-9), а не на кассете с магнитной лентой DV.

Рисунок 1-9. Слот для карты памяти цифровой видеокамеры с возможность фотосъемки мегапикселей

Вы можете передавать изображения на свой ПК через входящий в комплект USB кабель, аналогичный тому, что идет в комплекте с цифровой камерой. Ты также можно вынуть карту памяти и вставить ее в кардридер подключен к вашему ПК.

Одна из самых крутых особенностей этих гибридных видеокамер — их способность печатать ваши изображения через прямое подключение к вашему домашний принтер.(Конечно, и видеокамера, и принтер будут для этого потребуется либо PictBridge, либо технология прямой печати. функция для работы.) Если вы хотите сделать снимки из отпуска и фильмы о путешествиях на одном устройстве, этот тандем — то, что нужно рассмотреть возможность.

Если вы серьезно относитесь к съемке фотографий с помощью видеокамеры, ищите модель, которая включает в себя электронную вспышку, принимает внешняя вспышка в башмаке для принадлежностей и имеет меню полезных функции фотосъемки, такие как компенсация экспозиции, белый параметры баланса, панорамы и управления вспышкой.

Многие методы, описанные в этом руководстве, работают идеально. хорошо с мегапиксельными видеокамерами DV.

Фотокамеры, записывающие высококачественные фильмы

Еще одна многообещающая эволюция в области цифровых изображений MPEG-4 возможности видеосъемки встроены прямо в цифровые фотоаппараты. MPEG-4 обеспечивает высокое качество видео и аудио в очень сжатом формате. Многие из этих гибридных до сих пор камеры могут записывать 30–60 минут видео высокого качества на 1 ГБ карта памяти.

Камеры с этой возможностью часто заимствуют многие из наших любимых особенности видеокамер DV, наиболее заметным из которых является вращающийся ЖК-дисплей монитор (как показано на Рисунке 1-10). Это позволяет вы можете снимать видео практически под любым углом, высоким или низким. Другой Чаще всего используется стереозвук с помощью двух микрофонов, расположенных на корпусе. камеры.

Рисунок 1-10. Гибридный цифровой фотоаппарат со стереомикрофонами (в кружке), который захватывает видео MPEG-4

Конечно, у вас нет общего контроля над фильмом захватывайте с помощью этих цифровых камер, которые вам понравятся с помощью видеокамер DV.У них редко есть входы для внешних микрофонов или аксессуаров. для видео фонарей. Но если вам нравится снимать эпизодические фильмы и не хочу носить с собой два устройства, это новое поколение цифровых камеру стоит посмотреть. Вы можете узнать больше о том, как снимать интересные фильмы в главе 2 под названием «Режим кино», а в главе 3 я объясню, как отредактируйте эти видео на своем компьютере, чтобы вы могли преобразовать их из случайные фрагменты для привлекательных презентаций.

Камеры | Эдмунд Оптикс

Интерфейсы цифровых фотоаппаратов

Это Раздел 10.1 Руководства по работе с изображениями.

По мере развития технологий обработки изображений типы камер и их интерфейсы постоянно развиваются в соответствии с потребностями множества приложений. Для приложений машинного зрения в полупроводниковой, электронной, биотехнологической, сборочной и обрабатывающей отраслях, где контроль и анализ являются ключевыми, использование лучшей системы камеры для решения поставленной задачи имеет решающее значение для достижения наилучшего качества изображения.Понимание параметров камеры, таких как цифровые интерфейсы, мощность и программное обеспечение, дает прекрасную возможность перейти от новичка в области обработки изображений до эксперта в области обработки изображений.

Цифровые камеры

доступны с различными вариантами интерфейса, которые часто зависят от требований приложения. Некоторые форматы, такие как разновидности USB, могут значительно упростить процесс настройки за счет подачи видеовыхода и питания через единый интерфейс. Для других форматов может потребоваться дополнительный источник питания, но они имеют такие преимущества, как более высокая скорость передачи данных, которая влияет на частоту кадров камеры, или поддержка большего количества одновременных устройств. В таблице 1 сравниваются различные интерфейсы цифровых камер.

Таблица 1: Сравнение популярных интерфейсов цифровых камер.

USB (универсальная последовательная шина)

USB 3.1 Gen 1, ранее известный как USB 3.0, является популярным интерфейсом из-за его повсеместного распространения среди компьютеров. Это высокая скорость и удобство; Максимально достижимая скорость зависит от количества периферийных компонентов USB, так как скорость передачи данных по шине фиксирована на уровне 5 Гбит / с. В USB3 Vision регистры управления камерой основаны на стандарте EMVA GenICam.Стандарт USB3 Vision не соответствует компьютерному стандарту обратной совместимости, но некоторые камеры USB 3.1 Gen 1 имеют обратную совместимость, поэтому они работают на более медленной скорости USB 2.0 (480 Мбит / с). Наиболее распространенным разъемом USB 3.1, используемым в индустрии камер машинного зрения, является разъем USB 3.1 Micro B. Постепенно на рынок выводится USB-C (USB Type C), тип подключения, рассчитанный на будущее. Он имеет максимальную скорость в одном и двух диапазонах — 10 и 20 Гбит / с соответственно.Кроме того, этот разъем имеет меньшую площадь основания и является двусторонним. Хотя кабели и камеры, которые в настоящее время используют USB-C, по-прежнему ограничены скоростью передачи данных USB 3.1 Gen 1, этот новый разъем потребуется, поскольку промышленность принимает USB 3.1 Gen 2 в качестве альтернативного высокоскоростного интерфейса.

GigE (Гигабитный Ethernet)

GigE основан на интернет-протоколе Gigabit Ethernet и использует стандартные кабели Cat 5e и Cat 6 для высокоскоростного интерфейса камеры. Стандартное оборудование Ethernet, такое как коммутаторы, концентраторы и повторители, можно использовать для нескольких камер, хотя общую полосу пропускания следует учитывать всякий раз, когда используются соединения, отличные от одноранговых (прямое подключение камеры к карте).В GigE Vision регистры управления камерой основаны на стандарте EMVA GenICam. Необязательно для некоторых камер Link Aggregation (LAG) использует несколько портов Ethernet параллельно для увеличения скорости передачи данных. Сетевой протокол точного времени (PTP), также поддерживаемый некоторыми камерами, может использоваться для синхронизации часов нескольких камер, подключенных к одной сети, обеспечивая фиксированное соотношение задержки между соответствующими экспозициями. 5 GigE и 10 GigE — это более новые версии интерфейса GigE, которые обеспечивают скорость передачи данных 5 Гбит / с и 10 Гбит / с соответственно.

CoaXPress

CoaXPress — это высокоскоростной цифровой интерфейс plug-and-play для использования в приложениях машинного зрения с высоким разрешением, требующих высокой частоты кадров. Он использует коаксиальный кабель и масштабируется для нескольких кабелей; каждый кабель способен обеспечить скорость до 12,5 Гбит / с, и каждый кабель может обеспечить мощность до 13 Вт при номинальном напряжении 24 В. Из-за такой масштабируемости для CoaXPress не устанавливается максимальная длина кабеля; чем выше пропускная способность, тем меньше максимальная длина кабеля.

Camera Link®

Camera Link® — это стандарт высокоскоростного последовательного интерфейса, специально разработанный для приложений машинного зрения. Для использования требуется карта захвата Camera Link®, а питание на камеру должно подаваться отдельно. Требуется специальная кабельная разводка, поскольку в дополнение к сигнальным линиям дифференциальной пары низкого напряжения (LVDP) предусмотрены отдельные асинхронные последовательные каналы связи для сохранения полной полосы пропускания для передачи данных. Базовая конфигурация с одним кабелем позволяет 2.Передача 04 Гбит / с для видео. Двойные выходы (полная конфигурация) позволяют использовать отдельные линии передачи / приема параметров камеры, чтобы освободить больше места для передачи данных (6,8 Гбит / с) в экстремально высокоскоростных приложениях.

Платы захвата

Обработка изображений обычно связана с использованием компьютеров, а это означает, что при использовании аналоговых камер необходим цифровой интерфейс. Платы захвата позволяют пользователям выводить аналоговые сигналы камеры в компьютер для анализа; для аналоговых сигналов (NTSC, YC, PAL, CCIR) плата захвата содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для оцифровки сигнала для дальнейшей обработки изображения.Затем пользователи могут захватывать изображения и сохранять их для дальнейшего использования и печати. Базовое программное обеспечение для захвата прилагается к платам захвата, что позволяет пользователям сохранять, открывать и просматривать изображения.

Термин «плата захвата» также относится к картам, которые необходимы для сбора и интерпретации данных с интерфейсов цифровых камер, но не основаны на стандартных компьютерных разъемах.

Ноутбуки и камеры

Хотя многие интерфейсы цифровых камер доступны для портативных компьютеров, настоятельно рекомендуется избегать стандартных портативных компьютеров для высокопроизводительных и / или высокоскоростных приложений для обработки изображений.Часто шины данных на портативном компьютере не поддерживают полную скорость передачи данных, а ресурсы недоступны для полного использования высокопроизводительных камер и программного обеспечения. В частности, стандартные карты интерфейса скорости сети Ethernet в большинстве ноутбуков работают на гораздо более низком уровне, чем карты PCIe, доступные для настольных компьютеров.

---

Питание камеры

Это Раздел 10.2 Руководства по работе с изображениями.

Многие интерфейсы камеры позволяют подавать питание на камеру удаленно по сигнальному кабелю (например, USB или PoE).Power over Ethernet (PoE) — это функция, доступная в некоторых, но не во всех камерах GigE. Когда это не так, питание обычно подается либо через разъем Hirose (который также позволяет использовать проводку триггера и ввод / вывод), либо через стандартное соединение адаптера переменного / постоянного тока. Даже в тех случаях, когда камера может получать питание от карты или порта, использование дополнительного подключения питания может быть полезным. Ниже приведены три различных способа подключения и питания камеры GigE:

Подключение кабеля питания общего ввода / вывода (GPIO)

Подключите камеру к компьютеру с помощью кабеля GigE.Затем подключите кабель питания GPIO, также называемый соединительным кабелем Hirose, к электрической розетке и подключите его к порту питания камеры. Для разных камер потребуются кабели GPIO с разным количеством контактов, например 6 или 12. Для камер без PoE кабель питания может быть единственным способом питания камеры.

Инжектор питания через Ethernet (PoE)

Инжекторы

PoE могут подавать питание на камеру по кабелю GigE. Это может быть важно, когда ограниченное пространство не позволяет камере иметь собственный источник питания, как при установке в заводских помещениях или на открытом воздухе.В этом случае инжектор добавляется где-то вдоль кабельной линии со стандартными кабелями, идущими к камере и компьютеру. Однако не все камеры GigE совместимы с PoE. Подключите кабель питания инжектора PoE и подключите его порт «IN» к компьютеру с помощью кабеля GigE. Затем с помощью другого кабеля GigE подключите порт «OUT» инжектора к камере.

Сетевая интерфейсная карта с питанием через Ethernet (PoE NIC)

Сетевые адаптеры

PoE обеспечивают питание камеры через компьютер с помощью медного интерфейса, позволяя камере подключаться к защищенной оптоволоконной сети.Сетевые адаптеры PoE также сокращают количество требуемых розеток и кабелей. Вставьте карту PoE в свободный слот на материнской плате компьютера и подключите внутренний разъем питания. Затем с помощью кабеля GigE соедините один из портов PoE карты и камеру.

---

Программное обеспечение камеры

Это Раздел 10.3 Руководства по работе с изображениями.

Как правило, существует два варианта программного обеспечения для обработки изображений: комплекты разработчика программного обеспечения (SDK) для конкретной камеры или стороннее программное обеспечение.Пакеты SDK включают интерфейсы прикладного программирования с библиотеками кода для разработки программ, определяемых пользователем, а также простые программы просмотра и получения изображений, которые не требуют кодирования и предлагают простые функциональные возможности. При использовании стороннего программного обеспечения стандарты камеры (GenICam, DCAM, USB3 Vision, GigE Vision) важны для обеспечения функциональности. Программное обеспечение сторонних производителей включает такие программы, как NI LabVIEW ™, MATLAB® и OpenCV. Часто стороннее программное обеспечение может работать с несколькими камерами и поддерживать несколько интерфейсов, но в конечном итоге обеспечение функциональности зависит от пользователя.

---

Датчики

---

Это раздел 10.4 Руководства по ресурсам для обработки изображений.

Размер сенсора

Размер активной области сенсора камеры важен для определения поля зрения системы (FOV) и основного увеличения $ \ small {\ left (m \ right)} $. При фиксированном увеличении, которое определяется объективом формирования изображения, более крупные датчики обеспечивают большее поле обзора. Как показано на рис. 1 и в таблице 2 , существует несколько стандартных размеров датчиков зонального сканирования.Номенклатура этих стандартов восходит к вакуумным лампам Vidicon, используемым для телевизионных формирователей изображения, поэтому важно отметить, что фактические размеры датчиков различаются. Однако большинство этих стандартов поддерживают соотношение сторон 4: 3 (по горизонтали: вертикали).

Одна проблема, которая часто возникает в приложениях для обработки изображений, — это способность объектива для обработки изображений поддерживать датчики определенных размеров. Если датчик слишком велик для конструкции объектива, результирующее изображение может исчезнуть и ухудшиться по направлению к краям из-за виньетирования (затухания лучей, проходящих через внешние края объектива формирования изображения).Иногда это называют туннельным эффектом, поскольку края поля становятся темными. Меньшие размеры сенсора не вызывают этой проблемы виньетирования.

ПЗС

в сравнении с КМОП-сенсорами

CCD (устройство с зарядовой связью) и CMOS (дополнительный металлооксидный полупроводник) — это разные сенсорные технологии для преобразования света в электронные сигналы. В ПЗС заряд каждого пикселя преобразуется в напряжение, буферизуется и передается через единственный узел в виде аналогового сигнала. В датчике CMOS преобразование заряда в напряжение выполняется на уровне пикселей.Исторически такое преобразование давало менее однородный результат.

Новые достижения в технологии CMOS за последние несколько лет помогли значительно уменьшить неравномерность в условиях низкой освещенности, и во многих приложениях датчики CMOS высокого класса могут превосходить сопоставимые CCD. Кроме того, CMOS потребляет меньше энергии, чем CCD, что делает их полезными для любых приложений с ограниченным пространством. КМОП-сенсоры нижнего уровня с размером пикселей меньше примерно 3 микрон по-прежнему уступают ПЗС-матрицам с точки зрения качества изображения.Различия в производительности выделены в Таблица 3 .

Рисунок 1: Размеры сенсора для стандартных сенсоров камеры. 3,69

Разрешение камеры по размеру пикселя
Размер пикселя [мкм]	9.9	7,4	5,86	5,86	3.45	2,2	1,67
Разрешение $ \ left [\ tfrac {\ text {lp}} {\ text {mm}} \ right] $	50,5	67,6	85,3	90,9	110,1	135,5	144,9	227,3	299,4
Типовой датчик ½ дюйма [МП]	0,31	0,56	0,89	1.02	1,49	2,26	2,58	6,35	11,02

Таблица 2: Разрешение камеры в зависимости от размера пикселя. ПЗС-сигналов

Сравнение ПЗС-матриц и КМОП-сенсоров
	ПЗС	КМОП		ПЗС-сигналов
9022 9022	Электронный пакет	Напряжение	Униформа:	Высокая	Умеренная
Сигнал микросхемы:	Аналог	Цифровой	Разрешение:	Низкая-Высокая	Низкая-Высокая
Коэффициент заполнения:	Высокая	Умеренная	Скорость:	Умеренно-высокий	Высокая
Ответственность:	Умеренная	Умеренно-высокий	Потребляемая мощность:	Умеренно-высокий	Низкий
Уровень шума:	Низкий	По возрастанию	Сложность:	Низкий	Умеренная
Динамический диапазон:	Высокая	от умеренного до высокого	Стоимость:	Умеренная	Низкий

Таблица 3: ПЗС vs.КМОП-сенсоры.

---

Спектральные свойства

Это раздел 10.5 Руководства по работе с изображениями.

В зависимости от требований приложения способность камеры воспроизводить цвет может быть полезной, а может и нет. Сравнение монохромных, однокристальных и трехцветных видеокамер показано в , Таблица 4 , а более подробная информация представлена ​​в следующем разделе.

Оттенки серого

Монохромный и цветной
Монохромный	Цвет (один чип)	3-х чиповые цветные камеры
Изображение с одним датчиком	Использует цветной фильтр Байера RGB (типовой)	Использует призму для разделения белого света на 3 разных датчика
Разрешение на 10% выше, чем у сопоставимых одночиповых цветных камер	Более низкое разрешение (требуется больше пикселей для распознавания цвета)	Дороже
Лучшее соотношение сигнал / шум; Большой контраст		Лучшее цветовое разрешение
Повышенная чувствительность при слабом освещении		Меньший выбор линз
		Mag Требуются специально разработанные линзы

Таблица 4: Сравнение монохромных, (одночиповых) цветных и трехцветных камер.

Монохромные камеры

ПЗС- и КМОП-сенсоры

, являясь кремниевыми устройствами, чувствительны к длинам волн приблизительно от 350 до 1050 нм, хотя используемый диапазон обычно составляет от 400 до 1000 нм. На эту чувствительность указывает спектральная кривая отклика датчика (, рис. 2, ). Тем не менее, большинство высококачественных цветных и некоторые монохромные камеры имеют инфракрасный (ИК) фильтр для получения изображений именно в видимом спектре.

Рисунок 2: Нормализованная спектральная характеристика типичной монохромной ПЗС-матрицы.

Цветные камеры

Твердотельный датчик основан на фотоэлектрическом эффекте и, как результат, не может различать цвета без дополнительных соображений. Есть два типа цветных CCD-камер: однокристальные и трехчиповые. Одночиповые цветные ПЗС-камеры предлагают общее недорогое решение для обработки изображений и используют мозаичный (например, байеровский) оптический фильтр, чтобы разные пиксели были чувствительны только к определенным длинам волн света. Затем цветное изображение реконструируется в программном обеспечении с использованием алгоритма «де-байеринга», который интерполирует информацию об истинном цвете из сигналов RGB.Поскольку для распознавания цвета требуется больше пикселей, одночиповые цветные камеры по своей природе имеют более низкое разрешение, чем их монохромные аналоги. Трехчиповые цветные CCD-камеры (3CCD) предназначены для решения этой проблемы с разрешением за счет использования призмы для направления каждой части падающего спектра на другой чип. Хотя камеры 3CCD обычно обеспечивают чрезвычайно высокое разрешение и более точную цветопередачу, они имеют более низкую светочувствительность и могут быть дорогостоящими.

Частота кадров и скорость затвора

Частота кадров — это количество полных кадров, составленных за секунду.В высокоскоростных приложениях полезно выбирать более высокую частоту кадров, чтобы получить больше изображений объекта, когда он перемещается через поле зрения. Скорость затвора соответствует времени, обратному выдержке сенсора. Время экспозиции контролирует количество падающего света, собираемого датчиком. Цветение камеры (вызванное передержкой) можно контролировать, уменьшая освещенность или увеличивая выдержку (уменьшая время экспозиции).

Максимальная частота кадров для системы зависит от скорости считывания датчика, скорости передачи данных интерфейса и количества пикселей (количества данных, передаваемых за кадр).Часто камера может работать с более высокой частотой кадров за счет уменьшения разрешения путем объединения пикселей вместе или ограничения интересующей области. Для цифровых фотоаппаратов выдержки могут составлять от десятков микросекунд до минут, хотя самые длинные выдержки обычно применимы только с камерами CCD, которые имеют более низкие темновые токи и шум по сравнению с CMOS.

Электронный затвор: глобальный против вращающегося

Глобальный затвор аналогичен механическому затвору в том, что все пиксели экспонируются и дискретизируются одновременно, а считывание происходит последовательно; получение фотонов начинается и останавливается одновременно для всех пикселей.С другой стороны, рольставни подвергают экспонированию, выборке и считыванию последовательно; это означает, что каждая строка изображения отбирается в несколько разное время. Интуитивно изображение движущихся объектов искажается рольставнями; этот эффект можно свести к минимуму с помощью запускаемого строба, помещенного в момент времени, когда период интегрирования линий перекрывается. Обратите внимание, что это не проблема на низких скоростях. Реализация глобального затвора для CMOS требует более сложной архитектуры сенсора, чем стандартная модель с роликовым затвором, и поэтому они доступны не на всех CMOS-сенсорах.Сравнение глобальных и рольставен показано на рис. 3 .

Рисунок 3: Сравнение размытия при движении. Стационарная печатная плата ( A ) и изображения движущейся печатной платы с непрерывным глобальным затвором ( B ) и рольставни ( C ).

В отличие от глобальных и рольставен, асинхронный затвор относится к срабатыванию выдержки пикселей. То есть камера готова получить изображение, но не активирует пиксели до тех пор, пока не получит внешний сигнал запуска.Это противоположно обычной постоянной частоте кадров, которую можно рассматривать как внутреннее срабатывание затвора.

Для получения дополнительной информации об основах настройки цифровой камеры и сенсора, включая усиление, гамму, область интереса (AOI) и т. Д., Прочтите Imaging Electronics 101: Basics of the Digital Camera Settings for Improved Imaging Results.

---

Сравнение площади и камеры линейного сканирования

Это раздел 10.6 Руководства по работе с изображениями.

В зависимости от требований приложения, разработчик системы должен выбирать между сканированием области или камерой линейного сканирования.В камерах с зональным сканированием линза формирования изображения фокусирует объект, который должен быть отображен, на матрицу датчиков, и изображение дискретизируется всеми пикселями сразу для реконструкции (, рис. 4a, ). Это удобно, если изображение не движется быстро или если объект не очень большой. В камерах с линейной разверткой пиксели расположены линейно, и по мере того, как объект движется мимо камеры, изображение снимается построчно и реконструируется с помощью программного обеспечения (, рис. 4b, ).

Рисунок 4: Изображение камеры сканирования области (слева) и камеры сканирования строки (справа).

Линейные массивы могут иметь гораздо более высокое разрешение, чем устройства сканирования области, при этом 4000 пикселей являются самым высоким типичным горизонтальным разрешением датчиков сканирования области, в то время как более 16000 пикселей в линейных устройствах не редкость. Однако в камерах с линейным сканированием объект должен быть точно перемещен относительно камеры для построения изображения, что значительно затрудняет интеграцию. Краткий обзор камер с областью и строчной разверткой приведен в , Таблица 5, .

Форматы цифровых фотоаппаратов
Сканирование области	Линейное сканирование
Соотношение 4: 3 (В: В) (стандартное)	Датчик линейный
Высокоскоростные приложения до нескольких сотен кадров в секунду	Высокоскоростные приложения — скорость линии до 100 кГц
Объект неподвижен или медленно движется	Построение изображения по одной строке за раз
Более широкий спектр применения	Объект движется под датчиком
Простота настройки	Идеально подходит для съемки широких объектов
Более низкая стоимость, чем при сканировании строк	Требуется специальное выравнивание и синхронизация
	Сложная интеграция / Простое, но интенсивное освещение

Таблица 5: Сравнение форматов цифровых камер: сканирование области и сканирование линии.

Стандартные конфигурации крепления камеры / объектива
C-Mount	CS-Mount	TFL-Mount	F-Other 906 906
Крепление с резьбой	Крепление с резьбой	Крепление с резьбой	Байонетный байонет типа Nikon (без резьбы)	M12 x 0,5 (крепление S)
Диаметр 1 дюйм с 32 TPI (число ниток на дюйм)	Диаметр 1 дюйм с 32 TPI (число ниток на дюйм)	M35 x 0.5 мм	Используется на камерах с большим сенсором	M42 x 1,0
Расстояние до заднего фланца 17,5 мм	Расстояние между задними фланцами 12,5 мм	Расстояние между задними фланцами 17,5 мм	Расстояние до заднего фланца 46,5 мм	M72 x 1,0
Самый распространенный интерфейс	Совместимость с объективами C-Mount	Идеально для 4 ⁄ 3 до форматов датчиков APS-C	Идеально подходит для среднеформатной строчной развертки и полнокадрового (35 мм) формата
Некоторые короткие линзы FL несовместимы	Общее для коротких FL / варифокальных линз

Таблица 6: Сравнение типичных вариантов крепления камеры.Более подробную информацию можно найти в Механике линз.

Цифровая камера | Компьютерное зрение

Эта статья содержит текст, скопированный из Википедии в соответствии с условиями GFDL. Его необходимо отредактировать, чтобы сфокусироваться на компьютерном зрении.

Цифровая камера , в отличие от пленочной или видеокамеры, использует электронный датчик для преобразования изображений (или видео) в электронные данные. Современные цифровые камеры обычно многофункциональны, и одно и то же устройство может снимать фотографии, видео и / или звук.

В 2005 году цифровые фотоаппараты начали вытеснять традиционные пленочные фотоаппараты со многих рынков. Уменьшение размеров устройств недавно позволило включить миниатюрные цифровые камеры в многофункциональные устройства, такие как сотовые телефоны и КПК.

Классификация []

Цифровые фотоаппараты

можно разделить на несколько групп:

Видеокамеры []

• Профессиональные видеокамеры, используемые в теле- и кинопроизводстве. Обычно они имеют несколько датчиков изображения (по одному для каждого цвета) для улучшения разрешения и цветовой гаммы.Профессиональные видеокамеры обычно не имеют встроенного видеомагнитофона или микрофона.
• Видеокамеры, бывшие в употреблении дилетантами. Это комбинация камеры и видеомагнитофона для создания единой производственной единицы. Обычно они включают микрофон для записи звука и небольшой ЖК-дисплей для просмотра видео во время съемки и воспроизведения.

Фотокамеры []

Цифровые фотоаппараты

обычно характеризуются использованием флэш-памяти и USB или FireWire для хранения и передачи.У большинства есть задний ЖК-дисплей для просмотра фотографий. Они указаны в мегапикселях; то есть произведение их размеров с максимальным разрешением. Фактическая передача на главный компьютер обычно выполняется с использованием класса запоминающих устройств USB (чтобы камера выглядела как диск) или с использованием протокола передачи изображений и его производных. Все используют ПЗС-матрицу (для устройства с заряженной связью), которая представляет собой микросхему, состоящую из сетки фототранзисторов для измерения интенсивности света в плоскости фокуса объектива камеры.Недавно были применены микросхемы второго типа, называемые датчиком CMOS (металл-оксид кадмия-кремний), и этот чип часто отличается от собственно CCD тем, что он потребляет меньше энергии и использует другой тип светочувствительного материала. однако различия носят сугубо технический характер, и многие производители по-прежнему считают КМОП-чип устройством с заряженной связью. Для наших целей чип-сенсор — это ПЗС-матрица.

• Стандартные цифровые фотоаппараты. Подходит для большинства цифровых фотоаппаратов.Они отличаются большим удобством в эксплуатации и легкой фокусировкой; такая конструкция допускает ограниченные возможности киносъемки. У них увеличенная глубина резкости. Это позволяет одновременно фокусировать объекты на разных глубинах, что во многом объясняет их простоту фокусировки. Это также одна из причин, по которой профессиональные фотографы считают свои изображения плоскими или искусственно выглядящими. Они преуспевают в пейзажной фотографии и повседневном использовании.
Цифровые SLR
• обычно имеют матрицу в девять раз больше, чем у стандартной цифровой камеры, и ориентированы на профессиональных фотографов и энтузиастов.Во многом они напоминают обычные профессиональные фотоаппараты со сменными компонентами вспышки и объектива, которые дают пользователю максимальный контроль над освещением, фокусировкой и глубиной резкости. Кроме того, они крупнее и дороже, чем их аналоги, ориентированные на повседневное использование. Они превосходно подходят для портретной и художественной фотографии, поскольку их можно настроить для различных задач с помощью широкого набора сменных объективов.

Профессиональные модульные системы цифровых фотоаппаратов []

Задние панели цифровых фотоаппаратов высокого класса, используемые профессионалами, обычно представляют собой отдельные устройства от корпусов фотоаппаратов, с которыми они используются.(Это связано с тем, что большинство систем широкоформатных и среднеформатных камер, которые использовались профессионалами в то время, когда цифровая съемка заменила пленку в качестве предпочтительного носителя для профессионалов, были модульными по своей природе, то есть корпус камеры имел несколько линз, видоискателей, намотчиков и заднюю часть доступны для использования с ним в соответствии с различными потребностями.) С момента появления первых задних панелей существовало три основных метода «захвата» изображения, каждый из которых основывался на аппаратной конфигурации конкретной задней панели.

Первый метод часто называют «покадровым снимком» в отношении количества раз, когда датчик камеры подвергается воздействию света, проходящего через объектив камеры.В системах захвата Single Shot используется либо одна ПЗС-матрица с напечатанным на ней фильтром Байера, либо три отдельных ПЗС-матрицы (по одной для основных аддитивных цветов — красного, зеленого и синего), которые экспонируются на одно и то же изображение через светоделитель.

Второй метод называется «Мультикадр», потому что датчик экспонирует изображение в последовательности из трех или более отверстий диафрагмы объектива. Существует несколько способов применения техники многозарядной техники. Первоначально наиболее распространенным было использование одного ПЗС с тремя фильтрами (снова красный, зеленый и синий), последовательно проходящих перед датчиком для получения дополнительной информации о цвете.В другом методе множественных снимков использовалась одна ПЗС-матрица с фильтром Байера, но фактически физическое расположение сенсорной микросхемы перемещалось в плоскости фокусировки объектива, чтобы «сшить» вместе изображение с более высоким разрешением, чем позволяла ПЗС-матрица в противном случае. Третья версия объединила два метода без штамповки фильтра Байера на микросхеме.

Третий метод называется «Сканирование», потому что датчик перемещается по плоскости фокусировки так же, как датчик настольного сканера. Эти ПЗС-матрицы обычно называют «палками», а не «чипами», потому что они используют только один ряд пикселей (точнее «фотосайты»), которые снова «штампуются» фильтром Байера.

Выбор метода для данного захвата, конечно, во многом определяется предметом изучения. Обычно неуместно пытаться запечатлеть движущийся объект (например, людей или движущиеся объекты) с помощью какой-либо системы, кроме одиночного кадра. Однако более высокая точность цветопередачи, а также большие размеры файлов и разрешение, доступные при многокадровом снимке и обратном сканировании, делают их привлекательными для коммерческих фотографов, работающих со стационарными объектами и широкоформатными фотографиями.

Веб-камеры []

• Веб-камеры — это цифровые камеры, подключенные к компьютерам, используемые для видеоконференцсвязи или других целей.Веб-камеры также могут снимать полноформатное видео, а некоторые модели оснащены микрофонами или возможностью масштабирования. Эти устройства варьируются по цене от очень недорогих до дорогих более дорогих моделей; многие сложные веб-камеры имеют сервоуправляемую базу, способную отслеживать движения лица с помощью программного обеспечения.

Рекомендации по разрешению проблемы []

Важно отметить, что с любой системой цифровой камеры, не использующей однокадровый подход с делителем луча или многоразовый подход с тремя фильтрами, имеет место некоторая «интерполяция» цвета или разрешения изображения.Специальное программное обеспечение камеры интерпретирует информацию от датчика для получения полноцветного изображения. Это связано с тем, что в цифровых изображениях каждый пиксель должен иметь три значения силы света, по одному для красного, зеленого и синего каналов. Однако фотосайт на обычном (не Foveon) датчике не может одновременно регистрировать эти три значения, поэтому используется фильтр Байера. Фильтр Байера на самом деле представляет собой узор из красных, зеленых и синих светофильтров, применяемых по одному цвету к каждому фотосайту на чипе или палочке (обычно зеленых фильтров примерно в два раза больше, чем красных или синих, потому что частоты света в зеленый спектр имеет тенденцию представлять более нейтральное значение интенсивности для интерполяции, поскольку он находится ближе к центру спектра видимого света.Два значения интенсивности света, не захваченные для каждого пикселя, затем интерполируются (или предполагаются) из значений соседних пикселей, которые представляют вычисляемый цвет. В некоторых случаях дополнительное разрешение интерполируется в изображение путем смещения фотосайтов за пределы стандартной сетки так, чтобы фотосайты прилегали друг к другу под углом 45 градусов, и все три значения интерполируются для «виртуальных» фотосайтов, которые попадают в пространства под углом 45 градусов. Углы 90 градусов от реальных фотосайтов.

Возможности подключения []

Многие цифровые камеры можно напрямую подключать к компьютеру для передачи данных. USB — наиболее широко используемый метод, хотя у некоторых есть порт Firewire.

Склад []

Цифровым камерам требуется память для хранения данных. В камерах для хранения данных используется съемная карта памяти, но в самых дешевых и самых маленьких камерах может просто использоваться фиксированная внутренняя память. Некоторые камеры также имеют встроенную память.

Автономные устройства []

Автономное устройство, такое как PictBridge-совместимый принтер, работает без компьютерного управления.Камера подключается к принтеру, который затем загружает и распечатывает свои изображения. Некоторые DVD-рекордеры и телевизоры могут читать карты памяти.

См. Также []

• Цифровая фотография
• Домашний кинотеатр
• Мобильный телефон
• Компьютерный принтер
• USB
• Bluetooth
• MIPC (Консорциум мобильной печати и обработки изображений).

Введение в устройства с зарядовой связью (ПЗС)

Цифровые камеры, включающие различные устройства с зарядовой связью ( CCD ) конфигурации детекторов, на сегодняшний день являются наиболее распространенными способами захвата изображений. технология, применяемая в современной оптической микроскопии.До не давнего времени, специализированные обычные пленочные камеры обычно использовались для записи изображения, наблюдаемые в микроскоп. Этот традиционный метод, опирающийся на фотонная чувствительность фотографической пленки на основе серебра включает временное хранение скрытого изображения в виде фотохимических участки реакции на экспонированной пленке, которые становятся видимыми только в пленочные эмульсионные слои после химической обработки (проявки).

Рисунок 1 — Системы цифровых ПЗС-камер для оптической микроскопии

Цифровые камеры заменяют сенсибилизированную пленку на фотон ПЗС детектор, тонкая кремниевая пластина, разделенная на геометрически правильные массив из тысяч или миллионов светочувствительных областей, которые захватывают и хранить информацию об изображении в виде локализованного электрического заряда это зависит от интенсивности падающего света.Электронная переменная сигнал, связанный с каждым элементом изображения (пикселем) детектора, равен считываются очень быстро как значение интенсивности для соответствующего изображения местоположение, и после оцифровки значений изображение может быть реконструируется и отображается на мониторе компьютера виртуально мгновенно.

Несколько систем цифровых камер, разработанных специально для оптических микроскопии проиллюстрированы на рис. 1 . Цифровое затмение Nikon DXM1200 обеспечивает высококачественные фотореалистичные цифровые изображения на разрешение до 12 миллионов пикселей с низким уровнем шума, превосходной цветопередачей цветопередача и высокая чувствительность.Камера управляется программным обеспечением что дает микроскописту большую свободу при сборе, систематизация и исправление цифровых изображений. Мониторинг цвета в реальном времени на поддержка экрана компьютера с частотой 12 кадров в секунду позволяет легко фокусировка изображений, которые могут быть сохранены в трех форматах: JPG , TIF и BMP для большей универсальности.

Цифровой прицел DS-5M-L1 (, рис. 1, ) принадлежит компании Nikon. инновационная система цифровой визуализации для микроскопии, которая подчеркивает простота и эффективность концепции «все в одном», включающей встроенный ЖК-монитор в автономном блоке управления.Система оптимизирует захват изображений с высоким разрешением до 5 мегапикселей через простые меню и предварительно запрограммированные режимы визуализации для различных методы наблюдения. Автономный дизайн предлагает преимущество независимая работа, включая сохранение изображений на карту CompactFlash размещен в блоке управления / контроля, но имеет универсальность полной возможности сети при желании. Возможно подключение к ПК через Интерфейс USB, а также к локальным сетям или Интернету через Ethernet порт.Поддержка веб-браузера доступна для просмотра изображений в реальном времени и удаленного просмотра. управление камерой, а блок управления камерой поддерживает HTTP, Telnet, FTP сервер / клиент и совместим с DHCP. Иллюстрированные системы камер в Рисунок 1 представляет передовую технологию, доступную в настоящее время для цифровая обработка изображений с помощью оптического микроскопа.

Пожалуй, самое значительное преимущество цифрового изображения захват в оптической микроскопии, на примере систем камер CCD, возможность для микроскописта немедленно определить, есть ли желаемое изображение было успешно записано.Эта возможность особенно ценно, учитывая экспериментальную сложность многих визуализации ситуаций и преходящего характера процессов, которые обычно исследуется. Хотя детектор устройств с зарядовой связью функции в роли, эквивалентной роли пленки, он имеет ряд превосходные атрибуты для создания изображений во многих приложениях. Научного уровня Камеры CCD демонстрируют исключительный динамический диапазон, пространственное разрешение, спектральная полоса пропускания и скорость сбора данных. Учитывая высокий свет чувствительность и эффективность сбора света некоторых ПЗС-систем, пленка рейтинг скорости приблизительно 100 000 единиц ISO потребуется для производства изображения сопоставимого отношения сигнал / шум ( SNR ).Пространственный разрешение современных ПЗС-матриц такое же, как у пленки, а их разрешение разрешение интенсивности света на один-два порядка лучше чем то, что достигается пленкой или видеокамерой. Традиционная фотография пленки не проявляют чувствительности на длинах волн, превышающих 650 нанометров в в отличие от высокопроизводительных ПЗС-сенсоров, которые часто имеют значительные квантовая эффективность в ближнюю инфракрасную область спектра. Линейный отклик CCD-камер в широком диапазоне яркости света способствует превосходной производительности и дает таким системам количественные возможности, как спектрофотометры с изображениями.

ПЗС-формирователь изображения состоит из большого количества светочувствительных элементов. расположены в двумерном массиве на тонкой кремниевой подложке. В полупроводниковые свойства кремния позволяют чипу CCD улавливать и удерживать фотонно-индуцированные носители заряда при соответствующем электрическом смещении условия. Отдельные элементы изображения или пиксели определяются в кремниевая матрица ортогональной сеткой из узких прозрачных полоски токопроводящих электродов, или затворы , нанесенные на микросхему.Основным светочувствительным элементом ПЗС-матрицы является металлооксидный полупроводник ( MOS ). Конденсатор работал как фотодиод и накопитель. Единый MOS Устройство этого типа показано на фиг. , рис. 2, , с обратным смещением. операция, вызывающая миграцию отрицательно заряженных электронов в область под положительно заряженным электродом затвора. Электроны высвободились за счет взаимодействия фотонов сохраняются в области истощения до полной лунки емкость резервуара.Когда собраны несколько детекторных структур в полную ПЗС-матрицу, отдельные чувствительные элементы в матрице разделены в одном измерении напряжениями, приложенными к поверхности электродов и электрически изолированы от своих соседей по в другом направлении с помощью изолирующих барьеров или ограничителей канала внутри кремниевой подложки.

Светочувствительные фотодиодные элементы ПЗС-матрицы реагируют на падающие фотоны, поглощая большую часть своей энергии, что приводит к высвобождению электронов, и образование соответствующих электронодефицитных узлов (дырки) внутри кристаллической решетки кремния.Одна электронно-дырочная пара генерируется каждым поглощенным фотоном, и результирующий заряд, который накапливается в каждом пикселе линейно пропорционально количеству падающие фотоны. Внешнее напряжение, приложенное к электродам каждого пикселя контролировать хранение и движение зарядов, накопленных за время указанный временной интервал. Первоначально каждый пиксель в матрице датчиков функционирует как потенциальная яма для хранения заряда во время сбор, и хотя либо отрицательно заряженные электроны, либо положительно заряженные дырки могут накапливаться (в зависимости от ПЗС-матрицы). конструкции), зарядовые объекты, генерируемые падающим светом, обычно именуется фотоэлектронами .В этом обсуждении рассматривается электроны быть носителями заряда. Эти фотоэлектроны могут быть накапливаются и хранятся в течение длительного времени, прежде чем быть прочитаны из микросхема электроники камеры как один из этапов процесса визуализации.

Генерацию изображений с помощью камеры CCD можно разделить на четыре основных стадии или функции: генерация заряда посредством взаимодействия фотона с светочувствительная область устройства, сбор и хранение высвобожденный заряд, перенос заряда и измерение заряда.В течение На первом этапе электроны и дырки генерируются в ответ на падающие фотоны в обедненной области структуры МОП-конденсатора, и освобожденные электроны мигрируют в потенциальную яму, образованную под соседний положительно смещенный электрод затвора. Система из алюминия или Электроды затвора на поверхности поликремния накладываются друг на друга, но отделены от них, каналы, несущие заряд, которые скрыты в слое изолирующего диоксид кремния, помещенный между структурой затвора и кремнием субстрат.Использование поликремния в качестве электродного материала обеспечивает прозрачность для падающих волн длиннее примерно 400 нанометров и увеличивает долю площади поверхности устройства который доступен для светового сбора. Электроны, генерируемые в области истощения первоначально собираются в электрически положительные потенциальные ямы, связанные с каждым пикселем. Во время считывания собранный заряд впоследствии перемещается по каналам передачи под действием напряжений, приложенных к затворной конструкции. Рисунок 3 иллюстрирует структуру электрода, определяющую индивидуальную чувствительность ПЗС элемент.

Рисунок 2 — Металлооксидный полупроводниковый конденсатор (МОП)

Как правило, накопленный заряд линейно пропорционален световому потоку. поток, падающий на пиксель датчика до емкости скважины; следовательно, эта полноскважинная мощность ( FWC ) определяет максимальный сигнал, который может быть обнаружен в пикселе, и является основным фактором влияющие на динамический диапазон ПЗС-матрицы.Зарядная емкость ПЗС-матрицы потенциальная яма во многом зависит от физического размера индивидуальный пиксель. С момента появления на рынке ПЗС-матриц обычно состоит из квадратных пикселей, собранных в прямоугольные массивы областей с соотношением сторон 4: 3, которое является наиболее распространенным. Рисунок 4 представлены типичные размеры некоторых из наиболее распространенных форматов датчиков в настоящее время, с обозначениями их размеров в дюймах в соответствии с историческое соглашение, которое связывает размеры ПЗС-матрицы с диаметрами видиконовых трубок.

Форматы ПЗС

Прямоугольная геометрия и общие размеры ПЗС-матриц являются результатом их ранняя конкуренция с видеокамерами видикон, которые требовали твердотельные датчики для создания выходного электронного сигнала, который соответствует преобладающим в то время стандартам видео. Обратите внимание, что Обозначения «дюймовые» не соответствуют напрямую ни одной из ПЗС-матриц. размеры, но представляют размер прямоугольной области, сканированной в соответствующая круглая трубка видикона. Специальная «1-дюймовая» ПЗС-матрица имеет диагональ 16 миллиметров и размер сенсора 9.6 х 12,8 миллиметров, полученных из области сканирования 1-дюймовой трубки видикона с внешний диаметр 25,4 мм и входное окно примерно 18 миллиметры в диаметре. К сожалению, эта запутанная номенклатура сохраняется, часто используется в отношении «типа» ПЗС, а не размера, и даже включает датчики, классифицируемые по комбинации дробных и десятичные числа, такие как широко распространенная 1 / 1,8-дюймовая ПЗС-матрица, промежуточные по размеру между устройствами размером 1/2 дюйма и 2/3 дюйма.

Хотя в потребительских камерах по-прежнему в основном используются прямоугольные датчики, построенные по одному из «стандартизованных» форматов размеров, становится все чаще в камерах научного класса используются квадратные массивы датчиков, которые лучше соответствуют круговому полю изображения, проецируемому в микроскоп.Производится широкий диапазон размеров сенсорных матриц и размеры отдельных пикселей сильно различаются в конструкциях, оптимизированных для разные параметры производительности. ПЗС-матрицы стандартного формата 2/3 дюйма обычно имеют матрицы из 768 x 480 или более диодов и размеры 8,8 x 6,6 миллиметра (диагональ 11 миллиметров). Максимальный размер представленная диагональю многих сенсорных матриц значительно меньше, чем поле зрения типичного микроскопа, и приводит к сильно увеличенный вид только части полного поля зрения.В увеличенное увеличение может быть полезным в некоторых приложениях, но если уменьшенное поле зрения препятствует получению изображений, уменьшая требуются промежуточные оптические компоненты. Альтернатива — использование ПЗС большего размера, который лучше соответствует диаметру поля изображения, от 18 до 26 миллиметров в типичных конфигурациях микроскопов.

Приблизительная вместимость потенциальной ямы ПЗС может быть получается умножением площади диода (пикселя) на 1000. Ряд 2/3-дюймовые ПЗС потребительского класса с размером пикселей от 7 до 13 микрометрами размером от 50000 до 100000 электроны.Используя эту стратегию приближения, диод с 10 x 10 Размеры микрометра будут иметь полную емкость примерно 100000 электронов. Для данного размера ПЗС выбор конструкции относительно общее количество пикселей в массиве и, следовательно, их размеры, требует компромисса между пространственным разрешением и зарядом пикселей емкость. Тенденция современных потребительских устройств к максимальному использованию пикселей количество и разрешение привели к очень маленьким размерам диодов, с некоторыми новых 2/3-дюймовых сенсоров, использующих пиксели менее 3 микрометров по размеру.

ПЗС

, разработанные для получения изображений в научных целях, традиционно использовались фотодиоды большего размера, чем те, которые предназначены для потребителей (особенно видео-скорость) и промышленных приложений. Потому что скважинная мощность и динамический диапазон напрямую зависит от размера диода, ПЗС-матрицы научного уровня используются в приложениях для получения изображений с медленной разверткой, обычно используются диоды. размером 25 x 25 микрометров для максимального увеличения динамического диапазона, чувствительность и отношение сигнал / шум. Многие современные высокопроизводительные камеры научного уровня включают усовершенствования конструкции, которые позволили использовать большие массивы с меньшими пикселями, которые способны поддержание оптического разрешения микроскопа на высоком кадре ставки.Большие массивы из нескольких миллионов пикселей в этих улучшенных конструкциях может обеспечить изображения всего поля зрения с высоким разрешением, а с использованием объединения пикселей (обсуждается ниже) и переменной скорости считывания, при необходимости обеспечьте более высокую чувствительность пикселей большего размера.

Считывание фотоэлектронов ПЗС-матрицы

До накопленного заряда можно измерить заряд каждого сенсорного элемента в ПЗС-матрице. чтобы определить поток фотонов на этом пикселе, заряд должен быть передается на узел считывания при сохранении целостности зарядный пакет.Быстрый и эффективный процесс переноса заряда, а также механизм быстрого считывания, имеет решающее значение для работы ПЗС-матриц как устройства визуализации. Когда большое количество МОП-конденсаторов размещено близко вместе, чтобы сформировать матрицу датчиков, заряд перемещается по устройству за счет манипулирование напряжениями на затворах конденсатора по схеме, которая вызывает заряд переливается с одного конденсатора на другой или с одного ряда конденсаторы к следующему. Трансляция заряда в кремнии эффективно связаны с синхронизированными схемами напряжения, подаваемыми на структура вышележащего электрода, основа термина «с зарядовой связью» устройство.ПЗС-матрица изначально задумывалась как массив памяти и предназначалась для функционировать как электронная версия устройства с магнитным пузырем. Схема процесса переноса заряда удовлетворяет критическому требованию для запоминающих устройств установления физической величины, которая представляет информационный бит и сохранение его целостности до считывания. В ПЗС-матрица, используемая для отображения, информационный бит представлен пакетом заряды, полученные от взаимодействия фотонов. Поскольку ПЗС-матрица серийная зарядные пакеты считываются по одному.

Рисунок 3 — Структура чувствительного элемента (пикселя) ПЗС

Накопленный заряд, накопленный в каждом фотодиоде ПЗС в течение заданного интервала времени, называемый временем интегрирования или временем экспозиции , необходимо измерить, чтобы определить поток фотонов на этом диоде. Количественная оценка накопленного заряда достигается комбинацией параллельные и последовательные передачи, доставляющие заряд каждого сенсорного элемента пакет, последовательно, к одному измерительному узлу.Электродная сеть, или структура затвора , встроенная на ПЗС в слое, примыкающем к чувствительным элементам, составляет сдвиговый регистр для передачи заряда. Основная концепция переноса заряда, которая позволяет последовательное считывание с двумерной диодной матрицы изначально требует весь массив отдельных зарядовых пакетов с поверхности имидж-сканера, составляющих параллельный регистр , чтобы быть одновременно переносится пошаговым однострочным сдвигом. Сдвиг с зарядовой связью всего параллельного регистра перемещает ближайшую к край регистра в специализированный одиночный ряд пикселей вдоль одного края микросхемы, называемой регистром последовательного порта .Именно из этого ряд, в котором пакеты заряда последовательно перемещаются на микросхему усилитель для измерения. После того, как регистр последовательного порта опустошен, он заполняется еще одним сдвигом строки параллельного регистра, и цикл параллельный и последовательный сдвиги повторяются до тех пор, пока регистр опорожняется. Некоторые производители ПЗС используют термины вертикальный и горизонтальный в отношении параллельного и последовательного регистров, соответственно, хотя последние термины более легко связаны с функцией выполняется каждым.

Широко используемая аналогия для визуализации концепции серийного номера. показания ПЗС — бригады ведра для измерения осадков, в интенсивность дождя, падающего на ряд ведер, может варьироваться в зависимости от места разместить по аналогии с падающими фотонами на датчике изображения (см. Рисунок 5 (а) ). Параллельный регистр представлен массивом ведра, которые собрали различное количество сигнала (воды) во время период интеграции. Ковши транспортируются на конвейерной ленте. пошагово к ряду пустых ведер, которые представляют серийный регистр, и которые перемещаются по второму конвейеру, ориентированы перпендикулярно первому.На рис. 5 (б) весь ряд ковшей параллельно смещается в резервуары последовательного регистра. Последовательные операции сдвига и считывания показаны на рис. . 5 (c) , на котором изображена дождевая вода, скопившаяся в каждом ведре. последовательно переносятся в калиброванную мерную емкость, аналог выходного усилителя ПЗС. Когда содержимое всего контейнеры на серийном конвейере были измерены последовательно, другой параллельный сдвиг передает содержимое следующей строки сбора ведра в контейнеры последовательного регистра, и процесс повторяется пока не будет измерено содержимое каждой корзины (пикселя).

Существует множество конструкций, в которых могут быть сконфигурированы МОП-конденсаторы, и их затворные напряжения управляются, чтобы сформировать матрицу изображения CCD. Как описано ранее электроды затвора располагались полосами, покрывающими всю поверхность изображения лицевой панели ПЗС. Самая простая и распространенная зарядка Передаточная конфигурация представляет собой трехфазную конструкцию CCD , в которой каждый фотодиод (пиксель) делится на трети с тремя параллельными потенциальные ямы, определяемые электродами затвора. В таком дизайне каждый третий Затвор подключен к той же схеме драйвера часов.Основной смысл элемент в ПЗС, соответствующий одному пикселю, состоит из трех вентилей подключен к трем отдельным тактовым драйверам, называемым фазой-1, фазой-2 и часы фазы 3. Каждая последовательность из трех параллельных ворот составляет одну регистр пикселей, и тысячи пикселей, покрывающих ПЗС-матрицу. Поверхность изображения составляет параллельный регистр устройства. Однажды в ловушке в потенциальной яме электроны перемещаются через каждый пиксель в трехэтапный процесс, который сдвигает пакет заряда из одной строки пикселей в следующий.Последовательность изменений напряжения, подаваемых на чередующиеся электроды. параллельной (вертикальной) затворной структуры перемещают потенциальные ямы и захваченные электроны под управлением часов параллельного регистра сдвига.

Общая схема синхронизации, используемая в трехфазном переключателе начинается с этапа интегрирования зарядов, на котором два из трех параллельные фазы на пиксель устанавливаются на высокое значение смещения, что дает область высокого поля относительно третьего затвора, который удерживается на низком или низком уровне. нулевой потенциал.Например, фазы 1 и 2 могут быть обозначены как , собирающие фазы и удерживаемые при более высоком электростатическом потенциале по сравнению с фазой 3, которая служит барьером , фаза для разделения заряда, собираемого в высокополевых фазах соседний пиксель. После интеграции начислений перевод начинается с удерживая только вентили фазы 1 под высоким потенциалом, так что заряд генерируемые на этой фазе, будут накапливаться там, а заряд, генерируемый в Фазы фазы 2 и фазы 3, теперь обе при нулевом потенциале, быстро диффундируют в потенциальную яму под фазой 1. Рисунок 3 иллюстрирует структура электрода, определяющая каждый пиксель трехфазной ПЗС-матрицы, и изображает скопление электронов в потенциальной яме, лежащей под электрод фазы 1, на котором поддерживается положительное напряжение (обозначено + V ). Перенос заряда происходит в соответствии с синхронизированной последовательностью напряжения, приложенные к воротам, чтобы вызвать потенциальные ямы и препятствия для миграции через каждый пиксель.

Рисунок 4 — Стандартные форматы ПЗС-датчиков изображения

На каждом этапе переключения напряжение, приходящееся на заднюю часть зарядовый пакет становится положительным, в то время как электроносодержащая яма сделан отрицательным или установлен на ноль (земля), заставляя накопленные электроны для перехода к следующему этапу.Вместо того, чтобы использовать резкое напряжение переходов в тактовой последовательности, приложенное напряжение изменяется на смежные фазы являются постепенными и перекрываются, чтобы обеспечить максимальную эффективная передача заряда. Переход к фазе 2 осуществляется прикладывая положительный потенциал к воротам фазы 2, распространяя накопленный заряд между скважинами фазы 1 и фазы 2, и когда потенциал фазы 1 возвращается на землю, весь пакет заряда принудительно переходит в фазу 2. Аналогичная последовательность синхронизированных переходов напряжения, под управлением часов параллельного регистра сдвига, используется для сдвига заряд от фазы 2 до фазы 3, и процесс продолжается до тех пор, пока полный сдвиг на один пиксель был завершен.Одни трехфазные часы цикл, примененный ко всему параллельному регистру, приводит к получению единственной строки сдвиг всего массива. Важный фактор при трехфазном переходе в том, что между соседними пикселями всегда поддерживается потенциальный барьер. зарядовых пакетов, что обеспечивает взаимно однозначное пространственное соответствие между датчиком и пикселями дисплея, которые должны сохраняться на всем изображении последовательность захвата.

На рисунке 6 показана последовательность операций, только что описанных для передача заряда в трехфазной ПЗС-матрице, а также последовательность тактирования для импульсов возбуждения, подаваемых синхронизатором параллельного регистра сдвига на совершить перевод.На этой схематической визуализации пикселя заряд изображен перемещающимся слева направо по тактовому сигналу сигналы, которые одновременно уменьшают напряжение на положительно смещенный электрод (определяющий потенциальную яму) и увеличив его на электроде справа ( рисунки 6 (а) и 6 (б) ). В последнем из три ступени ( Рисунок 6 (c) ), заряд был полностью передан от одного электрода затвора к другому. Обратите внимание, что рост и падение фазы тактовых импульсов синхронизируются с небольшим перекрытием (не показано) для более эффективного переноса заряда и минимизировать возможность потери заряда во время смены.

При каждой полной параллельной передаче заряжаются пакеты от всего ряд пикселей перемещаются в регистр последовательного порта, где они могут быть последовательно смещается в сторону выходного усилителя, как показано на аналогия с ковшовой бригадой ( Рисунок 5 (c) ). Эта горизонтальная (последовательная) передача использует тот же трехфазный механизм связи заряда, что и вертикальный сдвиг строк, при этом управление синхронизацией обеспечивается сигналами от часы последовательного регистра сдвига. После того, как все пиксели перенесены из регистр последовательного интерфейса для считывания, часы параллельного регистра обеспечивают временные сигналы для смещения следующего ряда захваченных фотоэлектронов в регистр серийных номеров.Каждый пакет начислений в регистре серийного номера доставляется в выходной узел ПЗС, где он обнаруживается и считывается выходной усилитель (иногда называемый встроенным предусилителем) который преобразует заряд в пропорциональное напряжение. Напряжение выход усилителя представляет величину сигнала, производимого последовательные фотодиоды, считываемые последовательно слева направо в каждый ряд и от верхнего ряда к низу по всей двумерный массив. Выходной сигнал ПЗС на этом этапе, следовательно, является аналоговый сигнал напряжения, эквивалентный растровому сканированию накопленного заряда по поверхности изображения устройства.

После того, как выходной усилитель выполняет свою функцию увеличения зарядного пакета и преобразовав его в пропорциональное напряжение, сигнал передается на аналого-цифровой преобразователь ( ADC ), который преобразует значение напряжения в 0 и 1 двоичный код, необходимый для интерпретации компьютером. Каждый пиксель присваивается цифровое значение, соответствующее амплитуде сигнала, с шагом размер в соответствии с разрешением или битовой глубиной АЦП.Для Например, АЦП с 12-битным разрешением присваивает каждому пикселю значение от 0 до 4095, что соответствует 4096 возможным уровням серого изображения (2 в 12 степени равно 4096 шагам дигитайзера). Каждый уровень серого шаг называется аналого-цифровым блоком ( ADU ).

Технологическая сложность современных систем формирования изображений на основе ПЗС-матриц замечательно, учитывая большое количество операций, необходимых для захватить цифровое изображение, а также точность и скорость, с которой процесс завершен.Последовательность событий, необходимая для захвата одиночное изображение с полнокадровой системы камеры CCD можно резюмировать как следует:

• Затвор камеры открывается для начала накопления фотоэлектронов, с соответствующими электродами затвора, смещенными для сбора заряда.
• В конце периода интеграции заслонка закрывается и накопленный заряд в пикселях смещается строка за строкой по параллельному регистрируются под управлением тактовых сигналов от электроники камеры.Ряды пакетов зарядов передаются последовательно с одного края параллельный регистр в регистр последовательного сдвига.
• Передано содержимое заряда пикселей в последовательном регистре по одному пикселю за раз в выходной узел для считывания встроенным чипом усилитель, который усиливает электронный сигнал и преобразует его в аналоговый выход напряжения.
• АЦП назначает цифровое значение каждому пикселю в соответствии с его амплитудой напряжения.
• Каждое значение пикселя хранится в памяти компьютера или в буфере кадра камеры.
• Процесс последовательного считывания повторяется до тех пор, пока все строки пикселей очищается параллельный регистр, который обычно составляет 1000 или более строк для камер высокого разрешения.
• Полный файл изображения в памяти, который может составлять несколько мегабайт по размеру, отображается в подходящем формате на мониторе компьютера для визуальная оценка.
• ПЗС очищается от остаточного заряда перед следующей экспозицией путем выполнения полного цикла считывания, за исключением этапа оцифровки.

Рисунок 5 — Аналог ПЗС бригады ковша

Несмотря на большое количество выполняемых операций, более одного миллиона пикселей может быть передано через чип, присвоено значение шкалы серого с 12-битным разрешением, сохранено в памяти компьютера и отображено менее чем за одну секунду.Типичное общее время, необходимое для считывания и отображения изображения, составляет примерно 0,5 секунды для 1-мегапиксельной камеры, работающей со скоростью оцифровки 5 МГц. Эффективность переноса заряда также может быть чрезвычайно высокой для охлаждаемых ПЗС-камер с минимальной потерей заряда, даже при тысячах переносов, требуемых для пикселей в областях матрицы, наиболее удаленных от выходного усилителя.

Архитектура датчика изображения CCD

Три основных варианта архитектуры CCD обычно используются в системах формирования изображений: полнокадровый , передача кадров и построчный перенос (см. Рисунок 7 ).Полнокадровая ПЗС-матрица, о которой говорилось в предыдущем описание процедуры считывания, имеет преимущество почти 100 процентов его поверхности светочувствительны, практически нет мертвых пространство между пикселями. Поверхность изображения необходимо защищать от падающий свет во время считывания ПЗС, и по этой причине электромеханический затвор обычно используется для управления экспозицией. Заряд, накопленный при открытой заслонке, впоследствии переносится и считываются после того, как ставня закрыта, и поскольку два шага не может происходить одновременно, частота кадров изображения ограничена скорость механического затвора, скорость переноса заряда и шаги считывания.Хотя полнокадровые устройства имеют самую большую светочувствительную область Типы ПЗС-матриц, они наиболее полезны с образцами, имеющими высокое качество изображения внутри сцены. динамический диапазон, а также в приложениях, не требующих разрешения по времени менее примерно одной секунды. При работе в режиме подмассива (в котором считывается уменьшенная часть полного массива пикселей) в чтобы ускорить считывание, на порядка 10 кадров в секунду, ограничено механическим затвором.

ПЗС-матрицы

с кадровой передачей могут работать с более высокой частотой кадров, чем полнокадровые устройств, потому что экспонирование и считывание могут происходить одновременно с различная степень совпадения по срокам. Они похожи на полнокадровые устройств в составе параллельного регистра, но половина прямоугольная матрица пикселей покрыта непрозрачной маской и используется в качестве буфер для хранения фотоэлектронов, собранных немаскированными светочувствительная часть. После экспонирования изображения накопился заряд в светочувствительных пикселях быстро смещается в пиксели на хранилище стороне микросхемы, обычно в пределах примерно 1 миллисекунды.Поскольку пиксели памяти защищены от воздействия света алюминиевое или аналогичное непрозрачное покрытие, накопивший заряд в этой части датчик может систематически считываться с более медленной и более эффективной скоростью в то время как следующее изображение одновременно экспонируется на светочувствительная сторона чипа. Затвор камеры не нужен потому что время, необходимое для передачи заряда от области изображения к площадь хранения чипа составляет лишь часть времени, необходимого для типичная экспозиция.Поскольку камеры, использующие ПЗС-матрицы с кадровой передачей, могут быть работает непрерывно с высокой частотой кадров без механической опалубки, они подходят для исследования быстрых кинетических процессов методами таких как отображение соотношения красителей, в котором высокое пространственное разрешение и динамические диапазон важны. Недостатком этого типа датчика является то, что только половина площади поверхности ПЗС-матрицы используется для построения изображений, и следовательно, требуется гораздо больший чип, чем для полнокадрового устройство с массивом изображений эквивалентного размера, что увеличивает стоимость и наложение ограничений на физическую конструкцию камеры.

В конструкции ПЗС с построчным переносом столбцы активной визуализации пиксели и пиксели замаскированного хранения-передачи чередуются по всей массив параллельных регистров. Поскольку канал передачи заряда расположен непосредственно рядом с каждым столбцом светочувствительных пикселей, накопленный заряд должен быть перемещен только на один столбец в канал передачи. Этот сингл шаг передачи может быть выполнен менее чем за 1 миллисекунду, после чего массив хранения считывается серией параллельных сдвигов в последовательный регистр, пока массив изображений выставляется для следующего изображение.Архитектура межстрочного переноса позволяет очень быстро периоды интеграции благодаря электронному контролю интервалов экспозиции, а вместо механического затвора можно отрендерить массив эффективно нечувствителен к свету, отбрасывая накопленный заряд, а чем перекладывать на каналы передачи. Хотя интерлайн-перевод датчики позволяют считывать скорость видео и получать высококачественные изображения ярких освещенные предметы, основные формы более ранних устройств пострадали от уменьшены динамический диапазон, разрешение и чувствительность из-за того, что примерно 75 процентов поверхности ПЗС занимает каналы хранения-передачи.

Хотя более ранние ПЗС-матрицы с построчным переносом, например, используемые в видео видеокамеры, обеспечивающие высокую скорость считывания и высокую частоту кадров без необходимость жалюзи, они не обеспечивали адекватной производительности для приложения с высоким разрешением в условиях низкой освещенности в микроскопии. В добавление к снижение светочувствительности, связанное с переменным столбцы изображений и областей хранения-передачи, высокая скорость считывания светодиода к более высокому шуму чтения камеры и уменьшенному динамическому диапазону в более ранних формирователи изображений с межстрочным переносом.Улучшения в конструкции сенсора и камеры электроника полностью изменила ситуацию до такой степени, что современные устройства Interline обеспечивают превосходную производительность для цифровых камеры для микроскопии, в том числе те, которые используются в условиях слабого освещения, например как запись малых концентраций флуоресцентных молекул. Приверженец микролинзы , выровнен на поверхности ПЗС, чтобы покрыть пары пикселей изображения и хранилища, собрать свет, который обычно теряется на замаскированных пикселях, и сфокусироваться это на светочувствительных пикселях (см. Рисунок 8 ).Объединив небольшие размер пикселя с технологией микролинз, межстрочные датчики способны обеспечение пространственного разрешения и сопоставимой эффективности сбора света на ПЗС-матрицы с полнокадровым и покадровым переносом. Эффективный светочувствительный площадь межстрочных датчиков, использующих микролинзы на кристалле, увеличена до 75-90 процентов площади поверхности.

Дополнительное преимущество включения микролинз в ПЗС-матрицу структура состоит в том, что спектральная чувствительность датчика может быть расширена в синюю и ультрафиолетовую области длин волн, обеспечивая улучшенное утилита для более коротковолновых приложений, таких как популярные методы флуоресценции с использованием зеленого флуоресцентного белка ( GFP ) и красители, возбуждаемые ультрафиолетом.Чтобы увеличить квантовую эффективность в видимом спектре, новейшие высокопроизводительные чипы включают конструкции затвора из таких материалов, как индий-олово оксида, который имеет гораздо более высокую прозрачность в сине-зеленом спектральном область. Такие непоглощающие структуры затворов приводят к квантовой эффективности значения приближаются к 80 процентам для зеленого света.

Рисунок 6 — Трехфазные системы синхронизации на ПЗС

Прошлое ограничение уменьшенного динамического диапазона для межстрочного переноса ПЗС-матрицы в значительной степени преодолены за счет усовершенствованной электронной технологии, которая снизил шум чтения камеры примерно наполовину.Поскольку активная пиксельная площадь межстрочных ПЗС-матриц составляет примерно треть от сопоставимые полнокадровые устройства, полная емкость скважины (функция область пикселей) уменьшается аналогично. Ранее этот фактор в совокупности с относительно высоким уровнем шума чтения камеры, что привело к недостаточному сигналу динамический диапазон для поддержки более чем 8- или 10-битной оцифровки. Высокопроизводительные межстрочные камеры теперь работают со значениями шума считывания как низкий от 4 до 6 электронов, что обеспечивает динамический диапазон эквивалентно 12-битным камерам, использующим полнокадровые ПЗС-матрицы.Дополнительные улучшения в факторах дизайна микросхемы, таких как схемы тактирования, и в электронике камеры, позволили увеличить скорость считывания. ПЗС-матрицы с построчным переносом теперь позволяют обрабатывать 12-битные мегапиксельные изображения. регистрируется на частоте 20 мегагерц, что примерно в 4 раза превышает скорость полнокадровые камеры с сопоставимыми размерами массивов. Прочие технологические улучшения, в том числе модификации состава полупроводников, включены в некоторые ПЗС-матрицы с построчным переносом для улучшения квантовых эффективность в ближней инфракрасной части спектра.

Характеристики изображения детектора CCD

Несколько рабочих параметров камеры, которые изменяют этап считывания при получении изображения, влияют на качество изображения. Скорость считывания большинства ПЗС-камер научного уровня можно регулировать, и обычно колеблется от примерно 0,1 МГц до 10 или 20 МГц. Максимум достижимая скорость зависит от скорости обработки АЦП и другая электроника камеры, которая отражает время, необходимое для оцифровки один пиксель.Приложения, предназначенные для отслеживания быстрых кинетических процессов требуется быстрое считывание и частота кадров для достижения адекватной временное разрешение и, в некоторых случаях, скорость видео 30 необходимо количество кадров в секунду или выше. К сожалению, из различных компоненты шума, которые всегда присутствуют в электронном изображении, считываются шум является основным источником, а высокая скорость считывания увеличивает шум уровень. Если самое высокое временное разрешение не требуется, лучше изображения образцов, которые дают низкие значения интенсивности пикселей, могут быть получается при более низкой скорости считывания, что минимизирует шум и поддерживает адекватное соотношение сигнал / шум.Когда динамические процессы требуют быстрых частоты кадров изображения, нормальная последовательность считывания ПЗС может быть изменена на уменьшить количество обрабатываемых пакетов заряда, что позволяет осуществлять сбор данных в некоторых случаях скорость составляет сотни кадров в секунду. Это увеличило частота кадров может быть достигнута путем объединения пикселей во время считывания ПЗС и / или считывая только часть детекторной матрицы, как описано ниже.

Программное обеспечение для получения изображений большинства систем CCD-камер, используемых в оптическая микроскопия позволяет пользователю определять меньшее подмножество или подмассив , , всего массива пикселей, предназначенного для захвата изображения и отображать.Выбрав уменьшенную часть поля изображения для обработки, невыделенные пиксели отбрасываются без оцифровки АЦП, соответственно увеличивается скорость считывания. В зависимости от используемое программное обеспечение для управления камерой, подматрица может быть выбрана из предварительно определенные размеры массива или интерактивно обозначенные как интересующая область с помощью компьютерной мыши и монитора. Считывание подмассивов метод обычно используется для получения последовательностей покадровой съемки. images, чтобы создавать файлы изображений меньшего размера и с большей степенью управляемости.

Накопленные пакеты заряда от соседних пикселей в матрице ПЗС могут быть объединены во время считывания, чтобы сформировать уменьшенное количество суперпикселей . Этот процесс называется биннингом пикселей , и выполняется в параллельном регистре путем тактирования двух или более строк переходит в регистр последовательного порта перед выполнением последовательного сдвига и последовательность считывания. Процесс биннинга обычно повторяется в серийном регистрировать, синхронизируя несколько сдвигов в узле считывания перед заряд считывается выходным усилителем.Любая комбинация параллельных и последовательные смены можно комбинировать, но обычно это симметричная матрица пиксели объединяются для образования каждого отдельного суперпикселя (см. Рисунок 9) . В качестве пример, 3 x 3 биннинг выполняется путем первоначального выполнения 3 параллельных сдвига строк в последовательный регистр (до последовательного передачи), после чего каждый пиксель в последовательном регистре содержит комбинированный заряд от 3 пикселей, которые были соседями в соседнем параллельные ряды. Впоследствии 3 этапа последовательной смены выполняются в выходной узел до измерения заряда.Итоговый заряд пакет обрабатывается как один пиксель, но содержит объединенные фотоэлектронное содержание 9 физических пикселей (суперпиксель 3 x 3). Хотя бининг снижает пространственное разрешение, процедура часто позволяет получение изображения в условиях, которые делают невозможным получение изображений с нормальное считывание ПЗС. Это позволяет увеличить частоту кадров для последовательностей изображений, если скорость сбора данных ограничена циклом чтения камеры, а также обеспечение улучшенного отношения сигнал / шум для эквивалентного времени экспозиции.Дополнительные преимущества включают более короткое время выдержки для получения одинаковая яркость изображения (очень важно для визуализации живых клеток) и меньшие размеры файлов изображений, что снижает требования к памяти компьютера и ускоряет обработку изображений.

Фактор захвата третьей камерой, который может повлиять на качество изображения. поскольку он изменяет процесс считывания ПЗС, электронный коэффициент усиления системы камеры. Регулировка усиления цифровой камеры CCD система определяет количество накопленных фотоэлектронов, определяющих каждый шаг уровня серого распознается электроникой считывания, и обычно применяется на этапе аналого-цифрового преобразования.Увеличение в электронном усилении соответствует уменьшению количества фотоэлектроны, которые назначаются на уровень серого (электроны / ADU), и позволяет разделить данный уровень сигнала на большее количество серых ступени уровня. Обратите внимание, что это отличается от настроек усиления, применяемых к фотоэлектронные умножители или трубки видикона, в которых изменяющийся сигнал усиливается фиксированным коэффициентом умножения. Хотя электронное усиление регулировка действительно обеспечивает метод расширения ограниченной амплитуды сигнала до желаемое большое количество уровней серого, если оно используется чрезмерно, небольшое количество электронов, различающих соседние уровни серого, может привести к к ошибкам оцифровки.Настройки высокого усиления могут привести к появлению шума из-за неточная оцифровка, которая проявляется в виде зернистости в финальном изображение. Если желательно сокращение времени воздействия, увеличение электронное усиление позволит поддерживать фиксированное большое количество серого шага шкалы, несмотря на пониженный уровень сигнала, при условии, что примененное усиление не приводит к чрезмерному ухудшению качества изображения. Как пример влияния различных коэффициентов усиления на постоянную уровень сигнала, начальная настройка усиления, которая назначает 8 электронов на ADU (уровень серого) означает, что сигнал пикселя, состоящий из 8000 электронов будет отображаться на 1000 уровнях серого.Увеличивая прирост за счет применение коэффициента усиления 4x к базовой настройке, количество электронов на уровень серого снижается до 2 (2 электрона / ADU) и 4000 Уровни серого выделяются электроникой оцифровки.

Рисунок 7 — Архитектура обычных устройств с зарядовой связью (ПЗС)

Качество цифрового изображения можно оценить по четырем количественным критерии, которые частично определяются конструкцией ПЗС, но которые также отражают реализацию ранее описанной работы камеры переменные, которые напрямую влияют на качество изображения ПЗС-матрицы детектор.Основные критерии качества изображения и их влияние: резюмируется следующим образом:

• Пространственное разрешение: Определяет возможность захвата мелких деталей образца без видимых пикселей на изображении.
• Разрешение яркости света: Определяет динамический диапазон или количество уровней серого, которые можно различить на отображаемом изображении.
• Разрешение по времени: Частота дискретизации (кадров) определяет способность отслеживать движение живого образца или быстрые кинетические процессы.
• Отношение сигнал / шум: Определяет видимость и четкость сигналов образца относительно фона изображения.

В микроскопической визуализации не все важные изображения критерии качества можно одновременно оптимизировать в одном изображении или последовательность изображений. Получение лучших изображений в рамках ограничений налагается конкретным образцом или экспериментом, как правило, требует компромисс между перечисленными критериями, которые часто приводят к противоречивым требования.Например, при съемке покадровой последовательности живых выступлений. для образцов с флуоресцентной меткой может потребоваться снижение общего воздействия время минимизировать фотообесцвечивание и фототоксичность. Несколько методов могут могут быть использованы для достижения этой цели, хотя каждый из них включает в себя деградацию некоторые аспекты работы с изображениями. Если образец выставлен меньше часто временное разрешение снижено; применение биннинга пикселей к разрешить более короткие выдержки снижает пространственное разрешение; и увеличение электронное усиление ухудшает динамический диапазон и отношение сигнал / шум.Различные ситуации часто требуют совершенно разных изображений. обоснование оптимальных результатов. В отличие от предыдущего примера, в чтобы максимизировать динамический диапазон на одном изображении образца, который требует короткого времени выдержки, применения биннинга или усиления увеличение может достичь цели без значительного отрицательного воздействия на изображение. Для создания эффективных цифровых изображений требуется микроскопист должен быть полностью знаком с важнейшим качеством изображения критерии и практические аспекты приобретения балансировочной камеры параметры для максимизации наиболее значимых факторов в конкретном ситуация.

Небольшое количество факторов производительности ПЗС и исправная камера параметры доминируют над основными аспектами качества цифрового изображения в микроскопия, и их эффекты в значительной степени перекрываются. Факторы, которые являются наиболее важными в контексте практического использования камеры CCD, и обсуждается далее в следующих разделах, включая шум детектора источники и отношение сигнал / шум, частота кадров и временное разрешение, размер пикселя и пространственное разрешение, спектральный диапазон и квант КПД и динамический диапазон.

Источники шума ПЗС-камеры

Чувствительность камеры по минимально обнаруживаемому сигналу составляет определяется как фотонным статистическим (дробовым) шумом, так и электронным шум, возникающий в ПЗС-матрице. По консервативной оценке, сигнал можно отличить от сопутствующего шума только в том случае, если он превышает шум примерно в 2,7 раза (отношение сигнал / шум 2,7). Минимальный сигнал который теоретически может дать заданное значение SNR, определяется случайным вариации потока фотонов, источник собственного шума, связанный с сигнал, даже с идеальным бесшумным детектором.Этот фотон статистический шум равен квадратному корню из числа сигналов фотонов, и поскольку он не может быть устранен, он определяет максимальное достижимое отношение сигнал / шум для бесшумного детектора. Отношение сигнал / шум равно следовательно, определяется уровнем сигнала, S , деленным на квадратный корень из сигнала ( S (1/2)), и равен квадратному корню из S . Если значение SNR 2,7 требуется для различения сигнала от шума, уровень сигнала 8 фотонов теоретически минимален обнаруживаемый световой поток.

На практике другие составляющие шума, не связанные с сигнал фотона образца, вносится ПЗС-матрицей и системой камеры электроники и добавить к собственному фотонному статистическому шуму. Один раз накапливается в сборных колодцах, заряд от источников шума нельзя отличить от сигнала, полученного от фотонов. Большая часть системного шума результат шума усилителя считывания и генерации тепловых электронов в кремний микросхемы детектора. Тепловой шум связан с кинетические колебания атомов кремния в подложке ПЗС, высвобождающие электроны или дырки, даже когда устройство находится в полной темноте, и которые впоследствии накапливаются в потенциальных ямах.По этой причине шум обозначается как темновой шум и представляет собой неопределенность в величине накопления темного заряда во время указанный временной интервал. Скорость генерации темного заряда, обозначаемая темновым током , не связан с сигналом, индуцированным фотонами, но имеет высокую температуру зависимый. Подобно фотонному шуму, темновой шум следует за статистическая (квадратный корень) связь с темновым током, и, следовательно, это нельзя просто вычесть из сигнала.Охлаждение ПЗС снижает накопление темного заряда на порядок на каждые 20 градусов Снижение температуры по Цельсию, и высокопроизводительные камеры обычно охлаждается во время использования. Охлаждение даже до 0 градусов очень выгодно, а при -30 градусов темновой шум снижается до незначительного значения для практически любое приложение для микроскопии.

При условии, что ПЗС охлаждается, остающийся основной компонент электронного шума составляет шум чтения , в первую очередь происходит от предусилителя на кристалле во время процесса преобразования носителей заряда в сигнал напряжения.Хотя прочитанный шум добавляется равномерно к каждому пикселю детектора, его величина не может быть точно определен, а только приблизительно значение в единицах электронов (среднеквадратичное или среднеквадратичное) на пиксель. Некоторые типы шума усилителя считывания зависят от частоты, а в как правило, шум чтения увеличивается со скоростью измерения заряд в каждом пикселе. Увеличение шума при высоком считывании и кадре Частично это связано с тем, что усилитель требует большей полосы пропускания. при более высоких тактовых частотах пикселей.Охлаждение ПЗС снижает считывание шум усилителя в некоторой степени, хотя и не на незначительном уровне. В текущую высокопроизводительные системы камер, которые значительно снижают значимость читать шум, однако. Одна стратегия для достижения высоких показателей считывания и кадра скорости без увеличения шума заключается в электрическом разделении ПЗС-матрицы на два или более сегмента для сдвига заряда в параллельном регистре к нескольким выходным усилителям, расположенным на противоположных краях или углах чипа.Эта процедура позволяет считывать заряд с массива. с большей общей скоростью без чрезмерного увеличения скорости чтения (и шум) отдельных усилителей.

Рисунок 8 — Технология межстрочного ПЗС-матриц с микролинзой

Охлаждение ПЗС-матрицы для уменьшения темнового шума дает дополнительное преимущество повышения эффективности переноса заряда ( CTE ) устройства. Этот фактор производительности становится все более и более важно из-за больших размеров массива пикселей, используемых во многих современных ПЗС-формирователи изображения, а также более высокая скорость считывания, необходимая для исследования быстрых динамических процессов.С каждой сменой заряда пакет по каналам передачи в процессе считывания ПЗС, небольшая часть может остаться. В то время как индивидуальные трансфертные потери при каждый пиксель в большинстве случаев крошечный, большое количество передач требуется, особенно в мегапиксельных сенсорах, может привести к значительному потери для пикселей на наибольшем удалении от считывания ПЗС усилитель (ы), если эффективность переноса заряда не очень высока. Возникновение неполного переноса заряда может привести к размытию изображения. из-за смешения зарядов от соседних пикселей.Кроме того, совокупные потери заряда при каждой передаче пикселя, особенно при больших массивов, может привести к явлению затенения изображения , в котором появляются области изображений, наиболее удаленные от выходного усилителя ПЗС тусклее, чем те, которые расположены рядом с последовательным регистром. Перенос заряда значения КПД охлаждаемых ПЗС-матриц могут быть 0,9999 и выше, а в то время как CTE с таким высоким значением обычно незначительны для эффекта изображения, значения ниже, чем 0,999, вероятно, приведет к затемнению.

Доступны как аппаратные, так и программные методы компенсации затенение интенсивности изображения.Программная коррекция реализована получение изображения поля с однородной интенсивностью, которое затем используется системой визуализации для создания карты попиксельной коррекции, которая может применяться к последующим изображениям образца для устранения неоднородности из-за штриховки. Методы коррекции программного обеспечения обычно удовлетворительно в системах, не требующих поправочных коэффициентов больше чем примерно 10-20 процентов местной интенсивности. Больше исправления, примерно до пяти раз, могут быть обработаны аппаратными средствами методы путем настройки коэффициентов усиления для отдельного пикселя ряды.Требуемая регулировка усиления определяется сигналом дискретизации. интенсивности в пяти или шести замаскированных эталонных пикселях, расположенных за пределами область изображения в конце каждой строки пикселей. Значения напряжения, полученные из столбцы опорных пикселей на краю параллельного регистра служат в качестве контролирует потери при переносе заряда и производит поправочные коэффициенты для каждая строка пикселей, которые применяются к напряжениям, полученным из этой строки во время считывания. Поправочные коэффициенты велики в регионах некоторых датчики, такие как области, удаленные от выходного усилителя по скорости видеосигнала камеры, и уровень шума может быть значительно увеличен для этих изображений области.Хотя процесс аппаратной коррекции убирает затенение эффекты без видимого уменьшения сигнала, следует понимать, что результирующее отношение сигнал / шум не является однородным по всей изображение.

Пространственное и временное разрешение в датчиках изображения CCD

Во многих приложениях система захвата изображений, способная обеспечить высокое временное разрешение это основное требование. Например, если кинетика процесса изучается, требует видеосъемки с умеренным разрешением, камера, способная обеспечить превосходное разрешение, тем не менее, выгода, если он обеспечивает такую ​​производительность только при низкой скорости сканирования, и работает незначительно или совсем не работает при высокой частоте кадров.Полнокадровый камеры с медленным сканированием не обеспечивают высокое разрешение при скорости видео, требуется примерно одна секунда на кадр для большого массива пикселей, в зависимости от скорости оцифровки электроники. Если образец яркость сигнала достаточно высока, чтобы обеспечить короткое время экспозиции (на порядка 10 миллисекунд), использование биннинга и подмассива выбор позволяет получать около 10 кадров в секунду на уменьшенное разрешение и размер кадра у камер с электромеханическим ставни.Более высокая частота кадров обычно требует использования камеры с построчной или кадровой передачей, не требующие жалюзи и, как правило, также могут работать с более высокими скоростями оцифровки. Последнее поколение высокопроизводительных камер этой конструкции может Захватывайте полнокадровые 12-битные изображения почти со скоростью видео.

Превосходное теперь пространственное разрешение ПЗС-систем визуализации напрямую связано с размером пикселя и постоянно улучшается благодаря технологические усовершенствования, которые позволили создавать пиксели ПЗС все меньше и меньше при сохранении других эксплуатационных характеристик формирователей изображений.По сравнению с типичными размерами зерна пленки (приблизительно 10 микрометров), пиксели многих используемых CCD-камер в биологической микроскопии меньше по размеру и обеспечивает более чем адекватное разрешение в сочетании с широко используемыми объективами с большим увеличением которые проецируют дифракционные диски относительно большого радиуса (Эйри) на ПЗС-поверхность. ПЗС-камеры научного уровня с построчным переносом теперь доступны доступны с пикселями меньше 5 микрометров, что делает их подходящими для получения изображений с высоким разрешением даже с объективами с малым увеличением.Отношение размера элемента детектора к соответствующему оптическому разрешению критерии — важный фактор при выборе цифровой камеры, если должно сохраняться пространственное разрешение оптической системы.

Критерий выборки Найквиста обычно используется для определения адекватность размера пикселя детектора относительно разрешения возможности оптики микроскопа. Теорема Найквиста указывает, что наименьший радиус дифракционного диска, создаваемый оптической системой должны быть отобраны как минимум двумя пикселями в массиве изображений, чтобы сохранить оптическое разрешение и избежать наложения спектров.В качестве примера, рассмотрим ПЗС-матрицу с размерами пикселей 6,8 x 6,8 мкм, соединенную с объективом 100x, числовой апертурой 1.3, который дает Пятно дифракции 26 мкм (радиус) в плоскости детектора. Превосходное разрешение возможно с этим детектором-объективом. комбинация, потому что радиус дифракционного диска покрывает примерно 4-пиксельный диапазон (26 / 6,8 = 3,8 пикселя) на матрице детектора или почти вдвое больше предельного критерия Найквиста. На этой частоте дискретизации имеется достаточный запас, чтобы критерий Найквиста почти устраивает даже биннинг 2 x 2 пикселя.

Датчик изображения Quantum Efficiency

Детектор квантовая эффективность ( QE ) является мерой вероятность того, что фотон с определенной длиной волны будет захвачен в активной области устройства для высвобождения заряда перевозчики. Параметр представляет эффективность тепловизора ПЗС в генерирует заряд от падающих фотонов, и поэтому является основным определитель минимально обнаруживаемого сигнала для системы камер, особенно при съемке при слабом освещении.Бесплатно генерируется, если фотон никогда не достигает обедненного слоя полупроводника или если он проходит полностью без передачи значительной энергии. Характер взаимодействия фотона с детектором зависит от от энергии фотона и соответствующей длины волны, и прямо относится к спектральному диапазону чувствительности детектора . Несмотря на то что обычные ПЗС-детекторы с передней подсветкой очень чувствительны и эффективные, ни один из них не имеет стопроцентной квантовой эффективности на любой длине волны.

Датчики изображения, обычно используемые в флуоресцентной микроскопии, могут обнаруживать фотоны в спектральном диапазоне 400-1100 нанометров, с пиковая чувствительность обычно в диапазоне 550-800 нм. Максимум Значения QE составляют всего около 40-50 процентов, за исключением новейших разработок, который может достигать 80-процентной эффективности. Рисунок 10 иллюстрирует спектральная чувствительность ряда популярных ПЗС-матриц на графике, отображающем квантовая эффективность как функция длины волны падающего света.Самый ПЗС-матрицы, используемые в научной визуализации, относятся к типу межстрочного переноса и потому что межстрочная маска сильно ограничивает светочувствительную поверхность области, многие старые версии показывают очень низкие значения QE. С появлением технологии поверхностных микролинз, чтобы направлять больше падающего света на светочувствительные области между каналами передачи, более новый межстрочный датчики намного более эффективны, и многие из них имеют значения квантовой эффективности 60-70 процентов.

Рисунок 9 — Последовательность переноса электрона с объединением пикселей 2 x 2

Спектральный диапазон сенсора и квантовая эффективность дополнительно улучшены в ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны длин волн различные дополнительные стратегии проектирования в нескольких высокопроизводительных ПЗС-матрицах.Поскольку алюминиевые переходные ворота с поверхностью поглощают или отражают большую часть синие и ультрафиолетовые волны, во многих новых конструкциях используются другие материалы, такие как оксид индия-олова, для улучшения передачи и квантового эффективность в более широком спектральном диапазоне. Еще более высокие значения QE могут быть полученные с помощью специализированных ПЗС-матриц с обратным утонением, которые сконструированы так, чтобы допускать освещение с тыльной стороны, избегая поверхностного электрода структура целиком. Чтобы это стало возможным, большая часть кремния подложка удаляется травлением, и хотя получившееся устройство тонкий и относительно дорогой, квантовая эффективность примерно 90 процентов могут быть достигнуты в обычном порядке.

Могут использоваться другие материалы для обработки поверхности и строительные материалы. для получения дополнительных преимуществ спектрального диапазона. Производительность обратного прореживания ПЗС-матрицы в ультрафиолетовом диапазоне длин волн улучшаются за счет нанесение специализированных просветляющих покрытий. Изменено полупроводниковые материалы используются в некоторых детекторах для улучшения квантовых эффективность в ближнем инфракрасном диапазоне. Чувствительность к длинам волн вне диапазона нормальный спектральный диапазон обычных ПЗС-матриц с передней подсветкой может быть достигается применением люминофоров с преобразованием длины волны лицо детектора.Люминофор для этой цели выбирают для поглощения энергия фотонов в интересующей спектральной области и излучение света в пределах область спектральной чувствительности ПЗС-матрицы. В качестве примера этого стратегии, если интересующий образец или флуорофор излучает свет на 300 нанометров (где чувствительность любой ПЗС минимальна), преобразование на поверхности детектора можно использовать люминофор, который поглощает эффективно при 300 нанометрах и излучает при 560 нанометрах, в пределах диапазон пиковой чувствительности ПЗС-матрицы.

Динамический диапазон

Термин, обозначаемый как динамический диапазон ПЗС-детектора. выражает максимальное изменение интенсивности сигнала, которое может быть определено количественно датчиком.Количество указывается численно большинством камер CCD. производителей как отношение полной емкости пикселя ( FWC ) к шум чтения, с обоснованием, что это значение представляет ограничивающее условие, при котором яркость внутри сцены колеблется от регионов которые находятся только на уровне насыщенности пикселей, в области, которые практически не теряются в шуме. Динамический диапазон датчика определяет максимальное количество разрешаемые шаги уровня серого, в которые может быть включен обнаруженный сигнал разделенный. Чтобы в полной мере использовать динамический диапазон ПЗС-матрицы, она подходит для согласования разрядности аналого-цифрового преобразователя с динамический диапазон, позволяющий различать как можно больше шкалы серого шаги по мере возможности.Например, камера с FWC на ​​16000 электронов и шум считывания 10 электронов, имеет динамический диапазон 1600, что поддерживает 10-11-битное аналого-цифровое преобразование. Аналого-цифровой преобразователи с разрядностью 10 и 11 способны различать 1024 и 2048 уровней серого соответственно. Как указывалось ранее, поскольку компьютерный бит может принимать только одно из двух возможных состояний, количество шаги интенсивности, которые могут быть закодированы цифровым процессором (АЦП) отражает его разрешение (битовую глубину) и равно 2 в повышении значение спецификации битовой глубины.Следовательно, 8, 10, 12 и 14 бит процессоры могут кодировать максимум 256, 1024, 4096 или 16384 серого уровни.

Определение динамического диапазона как отношения полной емкости скважины к считыванию шум не обязательно является реалистичной мерой полезного динамического диапазона, но полезен для сравнения датчиков. На практике полезный динамический диапазон меньше, потому что отклик ПЗС становится нелинейным перед полным достигнута емкость скважины и поскольку уровень сигнала равен шуму чтения неприемлемо визуально и практически бесполезно для количественной целей.Обратите внимание, что максимальный динамический диапазон не эквивалентен максимально возможное отношение сигнал / шум, хотя отношение сигнал / шум также является функция полной мощности скважины. Фотонный статистический шум, связанный с с максимально возможным сигналом, или FWC, является квадратным корнем из FWC значение, или 126 электронов, для предыдущего примера с 16000 электронами FWC. Таким образом, максимальное отношение сигнал / шум равно максимальный сигнал, деленный на шум (16000/126), или 126, квадратный корень из сам сигнал.Фотонный шум представляет собой минимальный собственный уровень шума, а также обнаружение рассеянного света и электронного (системного) шума уменьшить максимальное отношение сигнал / шум, которое может быть реализовано на практике, до значений ниже 126, так как эти источники уменьшают эффективную FWC, добавляя плату это не сигнал для колодцев.

Хотя производитель обычно оснащает камеру динамический диапазон примерно 4000, например, с 12-битным АЦП (4096 шагов оцифровки), при рассмотрении соответствие между динамическим диапазоном сенсора и возможностью оцифровки процессор.Для некоторых новейших CCD-камер с построчным переносом которые обеспечивают 12-битную оцифровку, динамический диапазон определяется из Шум FWC и чтения составляет примерно 2000, что обычно не требуется 12-битная обработка. Однако ряд современных дизайнов включить опцию для установки усиления на 0,5x, что позволяет полностью использовать 12-битное разрешение. Эта стратегия использует тот факт, что пиксели последовательного регистра имеют вдвое больше электронов. емкость пикселей параллельного регистра, и когда камера работает в Режим бининга 2 x 2 (обычный в флуоресцентной микроскопии), 12 бит могут быть получены изображения высокого качества.

Важно знать о различных механизмах, в которых электронным усилением можно управлять, чтобы использовать доступную битовую глубину процессора, и когда динамический диапазон разных камер по сравнению, лучший подход — вычислить значение из пикселя полная емкость лунки и шум чтения камеры. Обычно можно увидеть камеру системы, оснащенные обрабатывающей электроникой, имеют гораздо более высокую разрешение оцифровки, чем требуется внутренним динамическим диапазоном камера.В такой системе работа на обычном 1x электронном установка усиления приводит к потенциально большому количеству неиспользуемых процессоров уровни серой шкалы. Производитель камеры может применить неуказанный коэффициент усиления 2-4x, который может быть не очевиден для пользователя, и хотя эта практика действительно усиливает сигнал, чтобы использовать полной разрядности АЦП, он производит повышенный шум оцифровки, поскольку количество электронов, составляющих каждую ступеньку уровня серого, уменьшается.

Потребность в высокой битовой глубине в камерах CCD может быть поставлена ​​под сомнение в ввиду того факта, что устройства отображения, такие как компьютерные мониторы и многие другие принтеры используют только 8-битную обработку, обеспечивая 256 уровней серого, и другие печатные носители, а также человеческий глаз могут обеспечить только 5-7 бит дискриминация.Несмотря на такие низкие визуальные требования, высокие побитовые камеры с большим динамическим диапазоном всегда выгодны, и необходимы для определенных приложений, особенно при флуоресценции. микроскопия. При обработке логометрических или кинетических данных изображений в количественные исследования, большее количество уровней серого позволяет свету интенсивности, которые необходимо определить более точно. Кроме того, когда выполняются несколько операций обработки изображений, данные изображения которые более точно разделены на множество шагов уровня серого, могут выдерживать большую степень математических манипуляций без деградация из-за ошибок округления.

Третье преимущество высокоразрядных систем визуализации реализуется, когда часть захваченного изображения выбирается для отображения, а область интерес охватывает только часть полного динамического диапазона изображения. К оптимизировать представление ограниченного динамического диапазона, исходный количество уровней серого обычно увеличивается, чтобы занять все 256 уровней 8-битный монитор или печать. Чем выше битовая глубина камеры, тем меньше экстремальное расширение и, соответственно, меньшая деградация изображения. Как Например, если выбранная область изображения занимает только 5 процентов от полной внутрисценовый динамический диапазон, это более 200 уровней серого 4096 распознается 12-битным процессором, но только 12 шагов с 8-битная (256 уровней) система.При отображении на мониторе с 256 уровнями или распечатано, 12-уровневая картинка, развернутая до такой степени, будет выглядеть пиксельные и демонстрируют блочные или контурные ступени яркости, а не плавные тональные градации.

Цветной датчик изображения CCD

Хотя матрицы ПЗС по своей природе не чувствительны к цвету, три разных стратегии обычно используются для получения цветных изображений с помощью камеры CCD системы, чтобы запечатлеть внешний вид образцов в микроскоп. Ранее возникшие технические трудности при отображении и печати цветные изображения больше не являются проблемой, а увеличение количества информации цвет может быть существенным.Многие приложения, такие как флуоресцентная микроскопия, исследование окрашенной гистологии и патологии срезы тканей и другие наблюдения за образцами с метками с использованием методы светлого поля или дифференциального интерференционного контраста полагаются на цвет как важнейший компонент изображения. Получение цветных изображений с камерой CCD требует, чтобы длины волн красного, зеленого и синего цветов были изолированы цветными фильтрами, приобретаются отдельно и впоследствии объединены в составное цветное изображение.

Каждый подход, используемый для достижения цветовой дискриминации, имеет сильные стороны и слабые места, и все налагают ограничения, ограничивающие скорость, ниже временное и пространственное разрешение, уменьшение динамического диапазона и увеличение шум в цветных камерах по сравнению с полутоновыми камерами.Самый распространенный Метод состоит в том, чтобы покрыть массив пикселей ПЗС чередующейся маской красный, зеленый и синий ( RGB ) микролинзовые фильтры, расположенные по определенному шаблону, обычно мозаичному шаблону Bayer . В качестве альтернативы с трехчиповым дизайн, изображение разделено светоделительной призмой и цветным фильтрует на три (RGB) компонента, которые захватываются отдельными ПЗС-матрицы и их выходы объединены в цветное изображение. Третий подход — это метод с последовательностью кадров , в котором используется одна ПЗС-матрица. для последовательного захвата отдельного изображения для каждого цвета путем переключения цветные фильтры, размещенные на пути освещения или перед тепловизором.

Рисунок 10 — Спектральная чувствительность ПЗС для научных исследований

В большинство фотоаппаратов для цветной микроскопии. Массив фильтров состоит из красного, зеленого, и синие микролинзы, нанесенные на отдельные пиксели в обычном шаблон. Мозаичный фильтр Байера распределяет цветовую информацию по четырехпиксельные сенсорные блоки, включающие один красный, один синий и два зеленых фильтры. Зеленый цвет подчеркнут в схеме распределения для лучшего соответствуют зрительной чувствительности человека и разделяют информацию о цвете среди групп по четыре пикселя лишь незначительно ухудшает разрешение.В человеческая зрительная система приобретает пространственные детали в первую очередь из яркости компонент цветовых сигналов, и эта информация сохраняется в каждом пиксель независимо от цвета. Визуально удовлетворительные изображения достигаются сочетание цветовой информации низкого пространственного разрешения с монохромные детали конструкции высокого разрешения.

Уникальная конструкция цветных камер с одной ПЗС-матрицей улучшает пространственное разрешение за счет небольшого смещения ПЗС-матрицы между изображениями, снятыми в последовательность, а затем интерполяция между ними (метод, известный как смещение пикселей ), хотя получение изображения значительно замедляется из-за этого процесса.Другой подход к маскированию отдельных пикселей — быстрое перемещение массива цветных микролинз в квадратном узоре непосредственно над ПЗС-матрицей поверхность во время сбора фотонов. Наконец, недавно представленный технология объединяет три фотоэлектронных ямы в каждый пиксель на разная глубина различения длины волны фотона. Максимум пространственное разрешение сохраняется в этих стратегиях, потому что каждый пиксель предоставляет информацию о красном, зеленом и синем цвете.

Трехчиповая цветная камера сочетает высокое пространственное разрешение с быстрое получение изображений, обеспечивающее высокую частоту кадров, подходящую для быстрого последовательности изображений и видеовыход.Используя светоделитель для прямой сигнал на три фильтрованных ПЗС, которые отдельно записывают красный цвет, зеленый и синий компоненты изображения одновременно, очень высокий захват возможны скорости. Однако, поскольку интенсивность света, подаваемого на каждая ПЗС-матрица существенно уменьшена, комбинированное цветное изображение значительно тусклее, чем монохромное однокристальное изображение при сопоставимой экспозиции. К цветному изображению можно применить усиление для увеличения его яркости, но отношение сигнал / шум страдает, и изображения демонстрируют большую очевидность шум.Пространственное разрешение, достигаемое трехчиповыми камерами, может быть выше чем у отдельных ПЗС-сенсоров, если каждая ПЗС-матрица смещена на количество субпикселей относительно остальных. Поскольку красный, зеленый и синий изображения представляют собой немного разные образцы, их можно объединить программное обеспечение камеры для создания композитных изображений с более высоким разрешением. Много микроскопия и другие научные приложения, требующие больших пространственных и временное разрешение выигрывают от использования камеры с тройной ПЗС-матрицей системы.

Цветные камеры, называемые чередующимися кадрами, оснащены моторизованным колесом фильтров или жидкокристаллическим перестраиваемым фильтром ( LCTF ) для последовательного экспонирования красного, зеленого и синего компонентов изображения на одиночная ПЗС-матрица.Поскольку один и тот же датчик используется для отдельных красных, зеленых, и голубых изображений сохраняется полное пространственное разрешение чипа, и регистрация изображения выполняется автоматически. Приобретение три кадра подряд замедляют процесс получения изображения и дисплей, и правильный цветовой баланс часто требует другой интеграции раз для трех цветов. Хотя этот тип камеры обычно не подходит для захвата с высокой частотой кадров, использование быстродействующие жидкокристаллические перестраиваемые фильтры для R-G-B секвенирование может существенно увеличить скорость работы.В поляризационная чувствительность LCTF должна учитываться в некоторых приложений, поскольку они передают только один вектор поляризации, и могут изменить цвета двулучепреломляющих образцов, рассматриваемых в поляризованном свете.

Как использовать (почти) любую камеру в качестве веб-камеры

Камеры

, даже те, что установлены в телефонах, хвастаются мегапикселями и характеристиками объектива, но ноутбуки? Не так много. Есть причина, по которой компьютерные компании мало говорят о веб-камерах, встроенных в лицевые панели их экранов.Большинство этих камер некачественные, с крошечными сенсорами и дешевыми объективами. Конечно, они подходят для базовой видеоконференцсвязи, но они не очень впечатляют и, безусловно, заставляют нас хотеть чего-то большего.

Хотя вы можете просто купить отдельную веб-камеру, которая подключается через USB, чтобы действительно повысить производственную ценность, вы можете выбрать зеркальную или беззеркальную камеру. Вам понадобится несколько обходных путей, чтобы заставить этот тип камеры распознаваться вашим компьютером как веб-камеру, но проблема того стоит, потому что она имеет более высокое разрешение, гораздо лучшую производительность при слабом освещении и кинематографическое размытие фона.

Трансляция с беззеркальной камеры Против. потоковая передача со встроенной веб-камерой

Для этого вам понадобится определенное оборудование и / или программное обеспечение, чтобы камера и компьютер работали нормально. К счастью, с правильными инструментами использование вашей зеркальной или беззеркальной камеры в качестве веб-камеры — простая процедура. Поскольку основные производители камер, такие как Canon, Nikon, Sony, Fujifilm, Panasonic, Olympus и GoPro, недавно встраивают опцию веб-камеры в свое программное обеспечение, шансы, что вы можете бесплатно модифицировать свою текущую камеру для использования в качестве веб-камеры, весьма высоки.

Аппаратное решение

Большинство компьютеров не могут читать видео, поступающее с выхода HDMI камеры. Если на вашем компьютере есть порт HDMI, скорее всего, он сам является выходным портом. И хотя в камерах есть порты USB, они обычно не отправляют через них чистый видеосигнал.

Вам понадобится устройство, которое преобразует HDMI-канал вашей камеры в USB-выход, который ваш компьютер будет воспринимать как подключенную веб-камеру. Прелесть этой настройки заключается в том, что вы обычно можете использовать любой источник HDMI в качестве входа, от камеры до игровой консоли и другого компьютера, а выход можно использовать как угодно, от видеоконференцсвязи до прямой трансляции или записи.

Качество видео, которое принимает ваш компьютер, ограничено устройством. Даже если у вас есть камера, которая может снимать видео 4K, USB-адаптер может поддерживать только вывод 1080p. Учитывая, что большинство прямых трансляций и видеоконференций в любом случае уменьшены до 1080p (или даже 720p), это, вероятно, не вызывает большого беспокойства.

Для этого существует ряд различных продуктов. Некоторые из лучших включают:

• Elgato Cam Link 4K
• Карта захвата MiraBox
• Blackmagic Design ATEM Mini

Последний в этом списке — это коммутатор HDMI с четырьмя входами.Он позволяет подключать несколько камер или других входов HDMI и выбирать, какой из них выводить на компьютер, который будет рассматривать его как простую веб-камеру. Это позволяет использовать расширенные настройки прямой трансляции под разными углами, совместное использование экрана планшета или телефона или даже распечатку материала через документ-камеру HDMI. Конечно, вам это не понадобится для обычного собрания Zoom, но ATEM Mini обладает гораздо большей гибкостью, чем простой адаптер HDMI-USB, и это даже не так дорого.

Следующий шаг — убедиться, что ваша камера выводит «чистый» сигнал, называемый чистым выходом HDMI.В противном случае вы будете транслировать все, что видите на экране камеры, включая наложения пользовательского интерфейса, такие как настройки экспозиции и индикаторы фокусировки. Настройки меню каждой камеры будут отличаться, но ищите вариант для «вывода изображения» или «отображения информации HDMI». Если вы не можете найти эти настройки, обратитесь к руководству пользователя камеры.

Обратите внимание, что, хотя чистый выход HDMI стал более популярной функцией, он по-прежнему присутствует не на всех камерах и, как правило, предназначен для моделей среднего и высокого уровня.

Далее сконцентрируйтесь. Если у вашей камеры есть автофокус с распознаванием лиц (или, лучше, с обнаружением глаз), это отличная функция для включения, так как она избавит вас от всех догадок при фокусировке. Если в вашей камере нет этой функции, вы можете использовать стандартную непрерывную автофокусировку (C-AF), хотя это может быть ненадежным. Вы также можете установить фокус вручную, но при этом убедитесь, что вы не двигаетесь во время видео.

Наконец, сообщите платформе видеочата, что вы хотите использовать камеру помимо встроенной веб-камеры, перейдя в настройки внутри приложения для веб-конференций и переключившись на камеру, которую вы подключили.(Вот как изменить камеру в Zoom и Skype).

Программное обеспечение

Некоторые программы могут захватывать видеопоток с камеры, подключенной непосредственно к USB-порту, вообще не беспокоясь о HDMI. Однако эти программные решения менее универсальны, чем видеокарты. Доступно стороннее программное обеспечение, но поскольку в 2020 году работа из дома стала для многих необходимостью, несколько производителей запустили собственные собственные решения. Canon, Nikon, Sony, Fujifilm, Panasonic, Olympus и GoPro интегрируют функцию веб-камеры в собственное (и бесплатное) программное обеспечение.Для большинства из этих программ недавно были запущены бета-версии, но они предоставляют пользователям возможность использовать свою камеру в качестве веб-камеры без покупки каких-либо дополнительных аксессуаров.

Независимо от того, используете ли вы программное обеспечение производителя или стороннее программное обеспечение, вам понадобится USB-кабель, входящий в комплект поставки камеры. Камеры также должны иметь полностью заряженную батарею, в то время как для длительных прямых трансляций может потребоваться адаптер переменного тока, чтобы камера была полностью заряжена. В отличие от HDMI, USB не обеспечивает доступа к микрофону камеры, поэтому эти программные инструменты все равно потребуют от вас использования встроенного или внешнего микрофона компьютера (подключенного к компьютеру, а не к камере).Безопасное место для установки камеры, например штатив, идеально подойдет. И хотя это не обязательно, вы также получите лучшие результаты с помощью видеолампы и внешнего микрофона.

Точная настройка зависит от программного обеспечения, которое вы используете, но, как правило, вы подключаете камеру к компьютеру через USB (убедитесь, что камера включена). Вам нужно будет запустить служебную программу для веб-камеры и выполнить все необходимые действия, а внутри приложения, которое вы планируете использовать для прямой трансляции, вам нужно будет зайти в настройки и выбрать камеру вместо встроенной веб-камеры по умолчанию.Как и при использовании устройства видеозахвата HDMI, вам все равно нужно будет установить фокус на камере. Если у вашей камеры есть функция распознавания лиц и глаз, обязательно включите ее.

Sony

Поскольку Sony стала последней компанией, присоединившейся к тенденции создания программного обеспечения для веб-камер, все крупные производители камер теперь имеют опцию веб-камеры, по крайней мере, в бета-версии. Sony Imaging Edge Webcam — это программа только для Windows, которая на момент запуска совместима с 35 различными камерами Sony, в том числе с новейшими камерами серий A9, A7, A6000, RX100 и RX0, а также с новым ZV1, ориентированным на видеоблог, и несколькими старыми поколениями и точка-и-стреляет.Программа доступна для скачивания прямо с Sony.

Canon

Приложение EOS Webcam Utility, которое официально вышло из стадии бета-тестирования, позволяет использовать одну из более чем 40 различных камер Canon в качестве веб-камеры через USB для программ от Zoom и Skype до Messenger и YouTube Live. Программа позволяет вам записывать во время потоковой передачи, если вы хотите сохранить свой конец этого чата Zoom на потом. Камеры с Movie Servo AF будут поддерживать постоянную автофокусировку во время записи. Canon также предлагает ряд комплектов веб-камер, в которые входит совместимая камера со шнуром питания.Версия для MacOS все еще находится в стадии публичной бета-версии.

Nikon

Компания Nikon недавно выпустила бета-версию утилиты Nikon Webcam. Программное обеспечение Windows 10 было запущено первым, но теперь у компании есть бета-версия и для пользователей Mac. Приложение работает с камерами Nikon Z, а также с новейшими зеркальными фотокамерами, включая D6, D850, D780, D500, D7500 и D5600. Программное обеспечение позволяет совместимым камерам осуществлять потоковую передачу, используя только USB-шнур, поставляемый с камерой, но также работает с устройствами видеозахвата HDMI.

Fujifilm

Программа Fujifilm X Webcam, теперь во второй версии, позволяет настраивать ряд различных настроек камеры при использовании одной из совместимых камер в качестве веб-камеры, в том числе с использованием эффектов имитации пленки. Приложение, доступное для Windows и MacOS, работает с несколькими беззеркальными камерами Fujifilm высокого класса, включая X-T2, X-T3 и X-T4, а также со всеми среднеформатными моделями GFX и бюджетными моделями в только автоматический режим. Последнее обновление программного обеспечения позволяет пользователям настраивать параметры во время записи, включая компенсацию экспозиции и имитацию пленки, с компьютера.X-A7 и X-T200 также можно использовать с программным обеспечением с обновлением прошивки, но они имеют более ограниченные функции и застревают в автоматическом режиме для потоковой передачи.

Панасоник

Panasonic Lumix Tether для потоковой передачи — это бета-версия программы, которая позволяет использовать некоторые беззеркальные камеры Panasonic Lumix в качестве веб-камер в Windows. Программа похожа на более раннюю программу привязки Panasonic, но удаляет наложения (например, рамки фокусировки) с изображения, обеспечивая чистый вывод, подходящий для использования в видеоконференцсвязи.

Олимп

Встроенная веб-камера

Olympus называется OM-D Webcam. Эта бета-версия программного обеспечения совместима с Windows 10 и Mac (Mac OS 10.2, 10.3 и 10.4), и для работы требуется одна из пяти более продвинутых камер OM-D, включая E-M1X, E-M1, E-M1 Mark II, E-M1 Mark III и E-M5 Mark II. После установки программного обеспечения и подключения камеры пользователи могут выбрать камеру в качестве устройства в своем программном обеспечении для видеоконференций.

GoPro

Хотя экшн-камера не даст вам размытия фона, как при использовании беззеркальной или зеркальной фотокамеры, GoPro HERO8 Black и HERO9 теперь также можно использовать в качестве широкоугольной веб-камеры.Чтобы адаптировать экшн-камеру для использования с веб-камерой, на HERO8 сначала необходимо обновить бета-версию прошивки самой камеры, а новая HERO9 готова к работе прямо из коробки. Затем установите GoPro Webcam на свой компьютер и подключите GoPro через USB. Программное обеспечение совместимо с Mac OS, а версия для Windows сейчас находится в стадии бета-тестирования.

Вышеупомянутые программы, конечно же, предназначены для работы только с камерами соответствующих производителей, и даже в этом случае некоторые старые или бюджетные модели могут быть несовместимы.

Сторонние

Также есть сторонние варианты. SparkoCam — это программа для Windows, которая позволяет цифровым зеркальным фотокамерам Canon и Nikon работать как веб-камеры без специального оборудования (сначала проверьте полную совместимость с вашей камерой). Программа предлагает бесплатную пробную версию, но стоит от 50 долларов за удаление большого водяного знака. К сожалению, он не предлагается для Mac.

Ecamm Live — это опция Mac для потоковой передачи в реальном времени, которая работает с камерами нескольких производителей. Благодаря таким инструментам, как переключение нескольких камер, картинка в картинке и совместное использование экрана с Mac или iPhone, это программное обеспечение является более продвинутым вариантом для тех, кто занимается потоковой передачей немного более профессионально.После завершения потоковой передачи Ecamm Live может сохранить видеофайл на жесткий диск. Функция сохранения удобна во многих различных сценариях, особенно для тех, кто записывает кадры, которые они планируют отредактировать позже.

Кроме того, некоторые бесплатные хаки могут позволить камере работать как веб-камера без необходимости использования карты захвата. Однако настройка не идеальна, и вам все равно понадобится карта захвата, если вы хотите отредактировать или пересмотреть свое видео.

Другие аксессуары, которые могут вам понадобиться

Несмотря на то, что крепления монитора могут быть полезны, вполне вероятно, что вы не сможете подключить камеру к монитору, не мешая ему напрямую.Это означает, что вам понадобится штатив. Для видеоконференцсвязи рекомендуем использовать компактный настольный штатив. Один из наших фаворитов — вариации Joby GorillaPod или Manfrotto Pixi. Если вы ищете дополнительную информацию об этих двух потрясающих штативах, вы можете прочитать больше в нашем списке лучших штативах.

При обновлении видео вы должны проверить качество звука. Вы можете легко улучшить общее качество своего вокала, используя внешний USB-микрофон. Улучшенный звук предложит вам ограниченные эффекты эха и фоновый звук, обеспечивая менее отвлекающий поток.Наряду с этим вы также получаете бонусный перк в виде нового современного потокового оборудования. Если это вас заинтересует, узнайте, как продюсер Digital Trends Дэн Бейкер организовал свой домашний офис для прямой трансляции.

Рекомендации редакции

Лучшая камера для стриминга в 2021 году

Лучшая камера для потоковой передачи — это самый эффективный способ вывести ваше присутствие на Twitch или YouTube на новый уровень. Хотя, безусловно, можно вести потоковую передачу с помощью обычной веб-камеры компьютера или ноутбука, скорее всего, ваше изображение будет не очень хорошим, а звук будет плохо слышен.Если вы серьезно относитесь к потоковой передаче, неплохо приобрести камеру для потоковой передачи.

Мы составили это руководство, чтобы помочь вам определить, какая потоковая камера подходит вам и вашему каналу. Мы разделили список на две основные категории. Сначала мы перечислили лучшие веб-камеры, которые можно подключать к ноутбуку или настольному компьютеру для прямой потоковой передачи. Это идеальный выбор, если вы действительно заинтересованы в использовании камеры только для потоковой передачи или видеозвонков; если вы хотите использовать его также для видеоблогов, фотографии или чего-то еще, мы также включили ряд фотоаппаратов и видеокамер, которые отлично подходят для потоковой передачи и других приложений.Вы можете щелкнуть заголовки, чтобы перейти прямо к нужному разделу.

Мы включили камеры в оба раздела, которые значительно различаются по цене, от абсолютно бюджетных вариантов до профессиональных профессиональных стрелков. Естественно, чем больше вы платите, тем больше получаете, но мы считаем, что каждая камера в этом списке стоит своей запрашиваемой цены. Хотя большинство (не все) камер в этом списке оснащены собственными встроенными микрофонами, мы действительно рекомендуем выбрать один из лучших внешних микрофонов, чтобы улучшить качество звука, так как это сделает ваши трансляции намного более приятными. смотреть.Так что вы можете учитывать это при планировании бюджета. Кольцевой фонарь также может быть хорошим приобретением, хотя, если вы можете позволить себе только один, сделайте приоритет микрофона.

Трудно выделиться в многолюдном мире потоковой передачи, но лучшие камеры для потоковой передачи — отличный способ начать!

Лучшая камера для потоковой передачи в 2021 году

Веб-камеры для потоковой передачи

(Изображение предоставлено Logitech)

1. Logitech Streamcam

Созданная специально для стримеров, это фантастическая веб-камера

Технические характеристики

Разрешение: 1080p

Частота кадров: 60 кадров в секунду при 1080p

Поле зрения: 78 градусов

Размер: 58 x 66 x 48 мм

Подключение: USB-C

Вес: 150 г

Причины для покупки

+ Функция автоматического кадрирования + Гибкие варианты монтажа + Превосходное качество изображения

Причины, по которым следует избегать

— Несъемный кабель USB-C

Хотя Logitech C922 Pro (см. Ниже) занял место практически повсеместной камеры для конференций и т.п., Logitech Streamcam — это новая модель, предназначенная непосредственно для стримеров.Качество видео отличное, с кадрами 1080p 60 кадров в секунду, которые выглядят превосходно. У вас не будет причин беспокоиться о качестве потоковой передачи, когда эта камера будет запущена и работает — функции автоматического кадрирования и экспозиции позволяют вам сосредоточиться и сбалансировать изображение для получения приятного результата. Вы также можете установить программное обеспечение Logitech Capture, доступное для Windows или Mac, чтобы еще больше упростить процесс.

Кубовидная камера Logitech Streamcam выглядит довольно шикарно и поставляется с рядом вариантов крепления, включая настольный штатив, который позволяет легко установить камеру именно под нужным вам углом.Единственное, что нас беспокоит, — это то, что кабель USB-C короткий и несъемный, а это значит, что вы не можете просто заменить его на более длинный собственный. Это немного снижает универсальность позиционирования, но это небольшой удар по отличной потоковой камере.

(Изображение предоставлено Logitech)

2. Logitech C922 Pro

Эта универсальная веб-камера — лучшая камера для потоковой передачи со всех сторон

Технические характеристики

Разрешение: запись 1080p, потоковая передача 720p

Частота кадров: 30 кадров в секунду при 1080p, 60 кадров в секунду при 720p

Поле зрения: 78 градусов

Размер: 44 x 95 x 71 мм

САМЫЕ ЛУЧШИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ НА СЕГОДНЯ

Причины для покупки

+ Подходит для монитора или штатива + Дополнительное удаление фона + Full-HD потоковая передача + стереомикрофоны

Причины, по которым следует избегать

-Нет поддержки внешнего микрофона-Достаточно дорого

Мы считаем, что лучшей камерой для потоковой передачи сейчас является Logitech C922.Это отличный выбор для тех, кто впервые занимается стримингом или хочет обновить уже имеющуюся веб-камеру. Он аккуратно закрепляется на верхней части телевизора или монитора компьютера или может быть прикреплен к штативу, если вы хотите проявить более творческий подход к ракурсам и кадрированию. Камера снимает и транслирует прямые трансляции в разрешении 1080p Full HD со скоростью 30 кадров в секунду, а также есть «сверхбыстрый» режим для потоковой передачи 720p со скоростью 60 кадров в секунду.

Двойные микрофоны создают стереозвук, поэтому вам не обязательно использовать отдельный микрофон, а камера поставляется с 18.Штатив высотой 5 см. Объектив предлагает широкий обзор 78 градусов и поставляется с бесплатной трехмесячной лицензией на программное обеспечение для потоковой передачи Xsplit.

(Изображение предоставлено Elgato)

3. Elgato Facecam

Простая высококачественная веб-камера, которая также предлагает приятную глубину управления

Технические характеристики

Разрешение: 1080p

Частота кадров: 60 кадров в секунду при 1080p

Поле зрения: 82 градуса

Размер: 58 x 80 x 48 мм

Подключение: USB 3.0, USB-C

Вес: 103 г

Причины для покупки

+ Несжатое видео 1080p + Хороший контроль настроек

Причины, которых следует избегать

-Нет встроенного микрофона — И это уже дорого

Elgato Facecam — это относительный новичок в сфере потоковой передачи, делающий упор на доступный и высококачественный контент. Он снимает видео в разрешении 1080p, удобном для потоковой передачи, без сжатия, с частотой кадров 60p. Изображение по умолчанию, которое он производит, яркое — некоторые могут назвать его переэкспонированным, но если оно вам не по вкусу, достаточно легко исправить настройки с помощью программного обеспечения Elgato Camera Hub.

В остальном камера довольно простая. Фокус фиксирован, и в движении, которое кажется удивительным, но имеет смысл, если подумать, встроенного микрофона нет. Аргументация Elagto заключается в том, что любой, кто готов потратить почти 200 долларов на потоковую камеру, вероятно, не планирует использовать дрянной встроенный микрофон и либо имеет, либо собирается приобрести свой собственный. Достаточно справедливо, хотя это означает, что вы должны учитывать стоимость микрофона помимо и без того немного высокой запрашиваемой цены.

(Изображение предоставлено Razer)

4. Razer Kiyo

Лучшая веб-камера со встроенной подсветкой, отлично подходит для записи видео в формате Full HD

Технические характеристики

Разрешение: 1080p или 720p

Частота кадров: 30 кадров в секунду при 1080p, 60 кадров в секунду при 720p

Поле зрения: 90 градусов

Размер: 69 x 69 x 48 мм

Вес: 200 г

ЛУЧШИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕГОДНЯ

Причины для покупки

+ Разрешение Full HD при 30 кадрах в секунду + Встроенная многоступенчатая светодиодная подсветка кольцо

Причины, которых следует избегать

-Нет поддержки внешнего аудио-Нет на складе в большинстве мест

Освещение — важная часть видеопроизводства, и вы должны быть уверены, что ваше лицо ярко и равномерно освещено во время потоковой передачи.Вы можете инвестировать в автономное освещение, чтобы помочь в этом, но при ограниченном бюджете вам может быть лучше с Razer Kiyo, который имеет собственное встроенное световое кольцо, состоящее из 12 светодиодов. Световое кольцо окружает камеру, и ее яркость можно регулировать; Светильники обеспечивают яркость до 10 люкс на расстоянии одного метра с цветовой температурой 5600K. Этот свет не только делает ваше лицо ярче, но и помогает предотвратить отражение игрового процесса на экране, что придает более профессиональный вид.

Что касается самой камеры, Razer Kiyo передает потоковую передачу с разрешением 1080p Full HD со скоростью 30 кадров в секунду (золотой стандарт для потоковой передачи в этом ценовом диапазоне), также доступна опция 60 кадров в секунду при 720p. Хотя Kiyo немного больше, чем некоторые другие потоковые камеры, она по-прежнему аккуратно прикрепляется к верхней части дисплея вашего ПК.

(Изображение предоставлено Mevo)

5. MEVO Start

Лучшая потоковая камера PTZ

Технические характеристики

Разрешение: 1080p

Масштабирование / цифровое: Цифровое масштабирование

Частота кадров: 30 кадров в секунду при 1080p

Поле вид: 84 градуса

Размер: 34 x 75 x 87 мм

Возможности подключения: Wi-Fi (NDI), USB-C, 3.5 мм микрофон

Вес: 232 г

ЛУЧШИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕГОДНЯ

Причины для покупки

+ Возможность панорамирования, наклона и масштабирования + Простое программное обеспечение для смартфона + Компактность и удобство переноски

Причины, которых следует избегать

-Вам нужен Mevo Plus для 4K

Благодаря специальному и очень удобному приложению для телефона Mevo специально сконструирован как потоковая камера — и позволяет панорамировать, наклонять и масштабировать во время записи с помощью приложения. Управление камерой осуществляется через сеть Wi-Fi или через точку доступа вашего телефона, предназначенную для прямой трансляции на ходу.На самом деле это продолжение Mevo Plus 2018 года, которое имеет отличительные черты отполированной модели второго поколения.

С точки зрения оборудования, крошечная камера снимает либо на полную ширину в 84 градуса, либо путем кадрирования и отслеживания вашего изображения. лицо. В то же время он записывает на свою карту MicroSD, поэтому у вас есть резервная копия для редактирования. Вы можете снимать звук через свой телефон, микрофон 3,5 мм или встроенный массив из 3 микрофонов, который использует пространственную обработку Fraunhofer upHear.

С точки зрения работы, приложение не только простое в использовании и подключается к стандартным потоковым платформам (Facebook, Youtube, любой RTMP), но и предлагает обширные настройки изображения — предустановленные или ручные.Платная подписка позволит вам транслировать на несколько платформ одновременно и добавлять живую графику.

Если вы хотите использовать свои потоковые каналы в дороге, это устройство дает вам возможность транслировать в любом месте по беспроводной сети с впечатляющим качеством звука. Вы также можете работать до 6 часов без подзарядки.

• Лучшие камеры PTZ

(Изображение предоставлено Sony)

6. HD-камера PlayStation 5

У вас есть PS5? Тогда вам нужна эта камера для стриминга!

Технические характеристики

Разрешение: 1080p

Размер: 198 x 121 x 70 мм

Вес: 317.5g

Причины для покупки

+ Единственная встроенная камера PlayStation 5 + Вывод 1080p + Встроенное удаление фона

Причины, которых следует избегать

-Не совместим с PlayStation VR

Если вы игрок PlayStation 5, стремящийся стримить , тогда вам захочется проверить HD-камеру PlayStation 5, поскольку на данный момент это единственный собственный вариант. Вы можете использовать существующую камеру PS4 через адаптер, но она ограничена разрешением 720p и не имеет интересных трюков, которыми обладает новая.Сюда входят встроенные инструменты для удаления фона, так что вы можете обрезать фон или даже полностью автоматически удалить его при использовании зеленого экрана. HD-камера PS5 легко интегрируется с консолью — просто нажмите кнопку «Создать» на панели управления DualSense, и вы сможете начать запись или прямую трансляцию видео, предлагая трансляцию «картинка в картинке», чтобы вы могли представлять контент на предпочитаемой платформе, например Twitch и YouTube.

(Изображение предоставлено Microsoft)

7. Microsoft LifeCam HD-3000

Лучшая камера для потоковой передачи, если у вас ограниченный бюджет

Технические характеристики

Разрешение: 720p

Частота кадров: 30 кадров в секунду

Поле зрения: 60 градусов

Размер: 44 x 39 x 109 мм

Вес: 90.7g

ЛУЧШИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕГОДНЯ

Причины для покупки

+ Низкая цена + Простая функциональность plug-and-play + Стриминг высокой четкости

Причины, по которым следует избегать

-Только 720p-Несколько лет назад

Бюджетный вариант, HD-3000 от Microsoft доказывает, что вы можете начать потоковое вещание, не тратя большие деньги. Эта веб-камера ограничена разрешением 720p HD при 30 кадрах в секунду, но это по-прежнему высокое разрешение и будет вполне приемлемым при просмотре на мобильном устройстве, например смартфоне.Камера предлагает автоматическое отслеживание лица и настройку при слабом освещении, имеет встроенный микрофон и, как утверждается, может быть прикреплена ко всем типам компьютерных мониторов.

Существует также функция цифрового масштабирования, хотя мы бы не советовали ее использовать, поскольку разрешение 720p, приемлемое при обычном просмотре, не обеспечивает достаточного количества пикселей, чтобы изображения оставались резкими при увеличении. Наконец, есть руководство вариант фокусировки, чтобы изображение оставалось именно таким, каким вы его хотите — мы предпочитаем это, поскольку автофокус может иметь привычку неправильно настраиваться в некоторых условиях освещения, что приводит к расфокусировке.

Камеры и видеокамеры

(Изображение предоставлено GoPro)

8. GoPro Hero9 Black

Эта экшн-камера предлагает видео 5K с HDR и потоковую передачу HD в реальном времени

Технические характеристики

Разрешение: 5K Ultra HD с HDR (потоковая передача ограничено 1080p)

Частота кадров: до 60 кадров в секунду при 4K и 30 кадров в секунду при 5K

Поле зрения: до 120 градусов

Размер: 71 x 55 x 33,6 мм

Вес: 158 г

ЛУЧШИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ НА СЕГОДНЯШНИЙ ВИД

Причины для покупки

+ Прочный и компактный дизайн + Голосовое управление + Фронтальный экран

Причины, которых следует избегать

-Дорогой, если использовать только для потоковой передачи

Экшн-камера может быть не вашим первым выбором при поиске потоковой камеры, но терпите нас.Возможно, вам не понадобится водонепроницаемость, прочная конструкция GoPro Hero9 Black или возможность прикрепления к рулям велосипеда и доскам для серфинга, но вы вкладываете деньги в качество изображения и простоту использования.

Благодаря фронтальному экрану, который помогает кадрировать снимки, разрешение прямой трансляции на Hero9 Black теперь достигает 1080p. Он работает с YouTube, Twitch, профилями Facebook и страницами Facebook. Однако реальный плюс — это возможность потоковой передачи, возможно, с задействованной ключевой функцией: HyperSmooth 3.0 стабилизация изображения. Это означает, что теперь включена прямая трансляция сверхбыстрых сцен!

При использовании в качестве экшн-камеры достигается невероятное разрешение 5K. Предстоящий «мод» под названием Max Lens Mod обеспечивает сверхширокое поле зрения 155 °, а также несколько заманчивых режимов 360 °, впервые примененных в GoPro Max , включая блокировку горизонта на 360 °, позволяющую вращать камеру на 360 °, и ультра -широкий 155º Макс. режим SuperView при 2.7K 60 кадров в секунду.

Чтобы узнать о других возможностях этого диапазона, ознакомьтесь с нашим руководством по лучшим камерам GoPro.

(Изображение предоставлено Panasonic)

9. Panasonic HC-V770

Эта компактная видеокамера Full-HD высоко ценится в кругах потоковой передачи и YouTube,

Технические характеристики

Разрешение: 1080p с HDR

Частота кадров : До 120 кадров в секунду при 1080p или до 240 кадров в секунду с интерполированным программным обеспечением

Поле зрения: нет данных (фокусное расстояние 4,08-81,6 мм)

Размер: 65 x 139 x 73 мм

Вес: 354 г

Причины для покупки

+ Откидной дисплей для самостоятельного кадрирования + Высокая частота кадров 120 кадров в секунду при 1080p + Возможность подключения смартфона в качестве второй камеры

Причины, которых следует избегать

-Нет опции 4K-Ручная фокусировка сложна для начинающих

Камкордер Panasonic HC-V770 высоко ценится в кругах стриминговых сервисов и YouTube благодаря компактному дизайну, простоте использования и съемке HDR-видео с разрешением 1080p Full HD.Имеется 20-кратное оптическое масштабирование, поэтому вы можете идеально кадрировать видео без потери качества или разрешения, а аудиоразъем 3,5 мм означает, что вы можете подключить внешний микрофон для улучшения качества звука. Камера оснащена откидным дисплеем, чтобы вы могли видеть себя во время съемки, она прикрепляется к любому стандартному штативу, а живое видео в формате Full HD отправляется через порт HDMI.

Наконец, умной особенностью Panasonic HC-V770 является то, что смартфон можно подключить по беспроводной сети и использовать в качестве второй камеры.Таким образом, вы можете использовать видеокамеру в качестве основной камеры, а затем позволить смартфону снимать под вторым углом — например, через плечо.

(Изображение предоставлено Canon)

10. Canon PowerShot G7 X Mark III

Изящный и сложный компактный Canon пользуется успехом у YouTube

Технические характеристики

Разрешение: 4K UHD при 30p

Частота кадров: до 120 кадров в секунду при 1080p

Поле зрения: Нет (эквивалентное фокусное расстояние 24-100 мм)

Размер: 105 x 61 x 41 мм

Вес: 304 г

ЛУЧШИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ НА СЕГОДНЯШНИЙ ВИД

Причины для покупки

+ видео 4K , без кадрирования + Простота настройки потоковой передачи

Причины, которых следует избегать

-Не могу поменять линзы -Дорогой компактный

Если вы хотите повысить качество потоковой передачи, но не чувствуете себя полностью готовым к Из-за сложности SLR или беззеркальной системы компактная камера может стать отличным приобретением.Canon PowerShot G7 X Mark III — одна из самых популярных камер для видеоблогов, и благодаря введению в серию возможностей прямой трансляции она также отлично подходит для потоковой передачи.

G7 X Mark III — это высокотехнологичная камера для видео, снимающая высококачественное видео в формате 4K без кадрирования. Эквивалентный объектив 24–100 мм дает вам хороший диапазон для игры (хотя помните, что это компактная камера, поэтому менять объектив не нужно), а порт для микрофона 3,5 мм позволяет легко подключить микрофон и улучшить качество звука.Хорошая новость для стримеров заключается в том, что многие компромиссы в этой камере сделаны там, где вам, вероятно, наплевать. Например, у него нет видоискателя, но стримерам он действительно не нужен.

(Изображение предоставлено Sigma)

11. Sigma fp

Полнокадровая глубина резкости и сменные объективы через USB!

Технические характеристики

Разрешение: до 4K

Частота кадров: до 60 кадров в секунду

Поле зрения: нет

Размер: 112.6 x 69,9 x 45,3 мм

Вес: 422 г

ЛУЧШИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕГОДНЯ

Причины для покупки

+ USB-соединение + Полнокадровый сенсор + Сменные объективы

Причины, по которым следует избегать

-Очень дорогая чистая веб-камера! дополнительные расходы

Это может показаться очень левосторонней рекомендацией, но у Sigma fp есть козырь в рукаве — он изначально работает как веб-камера через USB, а это означает, что вам не нужно вкладывать средства в дополнительную карту захвата HDMI, чтобы использовать ее. . Конечно, вам или придется вложить гораздо больше в саму камеру, но это может работать в обоих направлениях; Поскольку Sigma fp представляет собой модульную систему с широкими возможностями модификации, она может заменить вашу веб-камеру, вашу «подходящую» камеру и вашу видеокамеру.Так что если вы транслируете, снимаете и снимаете видео, это может быть идеальной покупкой.

Ключевым преимуществом, конечно же, является возможность добиться кинематографического вида ваших прямых трансляций, используя преимущества глубины резкости полнокадрового сенсора, а также возможность выбора любого объектива, который вам нужен. Если вы хотите использовать объектив с диафрагмой f / 1,2 для создания боке-образного размытия и первоклассной производительности при слабом освещении, теперь вы можете — и это, безусловно, выделит ваши стримы из толпы. Да, это дорого, но одобрение, которое вы получаете за качество изображения, может принести дивиденды!

Еще одно примечание: Sigma выпустила преемника этой камеры, Sigma fp L.Хотя мы были очень впечатлены этой камерой в нашем полном обзоре, мы придерживаемся Sigma fp в качестве нашей рекомендации по стримингу, так как она намного дешевле и делает все, что нужно стримеру, а также кое-что!

(Изображение предоставлено Sony)

12. Sony A7 III

Эта беззеркальная камера высокого класса — превосходный вариант для профессиональных стримеров

Технические характеристики

Разрешение: Ultra HD 4K

Частота кадров: до 120 кадров в секунду в Full HD

Поле зрения: нет (сенсор 35 мм, только корпус)

Размер: 126.9 x 95,6 x 73,7 мм

Вес: 650 г

ЛУЧШИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕГОДНЯ

Причины для покупки

+ Запись и потоковая передача одновременно + Сменные объективы + Полнокадровый датчик 35 мм

Причины, которых следует избегать

-Очень дорого … -… и добавьте стоимость объектива

Если вы хотите серьезно повысить качество потоковой передачи, то вам подойдет полнокадровая беззеркальная камера высокого класса, такая как Sony A7 III. Этот мощный шутер может одновременно записывать и транслировать высококачественные кадры, а благодаря креплению FE совместим с некоторыми действительно впечатляющими объективами.Это идеальное сочетание с великолепными кадрами 4K UHD, которые производит камера.

Помимо дорогостоящих функций заголовков, A7 III также имеет некоторые полезные функции, повышающие качество жизни, которые особенно хороши для стримеров. Например, можно заряжать аккумулятор в камере через USB, что значительно упрощает процесс быстрой разрядки камеры, если вы в пути.

Не заблуждайтесь, переход от обычной веб-камеры со встроенными возможностями потоковой передачи к профессиональной камере — огромная задача (и вам нужно выделить бюджет на подходящий объектив).Тем не менее, качество ваших видео также значительно повысится, как и, надеюсь, ваши показатели просмотров.

На что обращать внимание при выборе лучших камер для потоковой передачи

С камерами, освещением и аудиооборудованием можно легко быстро накопить дорогостоящие счета, вложив средства в хорошее оборудование для потоковой передачи. Тем не менее, лучшая камера для потоковой передачи определенно не требует больших затрат. Хотя важно иметь определенный уровень производственной ценности (который соответствует всем камерам в этом списке), дорогое освещение и модные фоны не будут решающим фактором в том, настроится ваша аудитория или нет — они есть. смотреть ты ведь !

Если вы работаете с небольшим бюджетом, тогда вам подойдет простая веб-камера, такая как Microsoft LifeCam HD-3000, с разрешением 720p HD-видео, которое отлично подходит для просмотра на телефоне с камерой.

Однако, если у вас есть немного больше денег, чтобы поиграть, вы можете взглянуть на Logitech C922 Pro, который является отличным выбором для всех, кто хочет транслировать в формате 1080p Full HD. Эта камера для прямой трансляции не слишком дорогая, но за свои деньги предлагает много возможностей. В качестве альтернативы вы также можете взглянуть на камеры 4K, камеры с зумом и замедленной съемкой и — золотой стандарт потоковых камер — с опцией аудиовхода. Это означает, что вы сможете подключить внешний микрофон, который поможет улучшить качество звука.

Однако, если вы одержимы качеством изображения и хотите только лучшего для своей аудитории, то почему бы не подумать о приобретении беззеркальной или зеркальной камеры. Еще совсем недавно, в прошлом году, потоковая передача с помощью камеры со сменным объективом была немного сложной, но теперь большинство производителей предоставили обновления прошивки, которые превращают камеры в веб-камеры USB, включая Canon EOS R. Sigma fp была фактически одной из первых ». правильные камеры », которые изначально можно было использовать как веб-камеру без карты захвата HDMI, но теперь мир потоковой передачи — это ваша устрица!

Еще один интересный вариант, который вы, возможно, захотите рассмотреть, — это экшн-камера, такая как DJI Osmo Action и GoPro Hero9 Black.Обе эти камеры оснащены дисплеем на передней панели, что позволяет пользователям легко кадрировать себя и видеть то, что увидят их зрители. Камкордеры также имеют аналогичную функцию, они оснащены поворотными дисплеями, которые невероятно полезны для потоковой передачи. Если вы ищете стационарную установку, например, для церкви или театра, то более профессиональным вариантом будет PTZ-камера со встроенной моторизованной головкой и зумом.

Когда вы вкладываете средства в свою новую камеру для прямой трансляции, стоит помнить, что многие камеры фактически не могут выполнять потоковую передачу с тем же разрешением, с которым они способны записывать.Например, некоторые камеры могут записывать в формате 4K Ultra HD, но могут выводить 1080p Full HD только при использовании для потоковой передачи.

Еще одна функция, на которую вы, возможно, захотите обратить внимание, — это автоматическое удаление фона. Здесь камера дает вам возможность вырезать себя из видеозаписи и заменить фон на все, что вам нравится. Освещение также является ключевым элементом, о котором следует помнить. Возможно, вы захотите инвестировать в одну из лучших кольцевых ламп для увеличения производственной стоимости, но стоит отметить, что Razer Kiyo на самом деле имеет собственное встроенное светодиодное световое кольцо.

В конечном итоге вам нужно будет решить, какие функции наиболее важны для вас и сколько вы готовы потратить на их приобретение. Если вы только начинаете, мы рекомендуем инвестировать в более доступный вариант, пока вы наращиваете свою аудиторию. Однако, если вы хотите обновить свой комплект, возможно, пришло время приобрести экшн-камеру, видеокамеру, беззеркальную камеру или зеркальную камеру, чтобы дать вам еще больше творческого контроля над потоковой передачей.

Подробнее:

• 12 лучших камер для видеоблогов
• Лучшая камера 4K для кинопроизводства
• Лучшая камера YouTube
• Лучший микрофон для видеоблогов
• Лучшие изолирующие экраны микрофона
• Лучшие штанги
• лучшая веб-камера для работы на дому
• Лучшие камеры PTZ
• Лучшие веб-камеры для конференций
• Лучшие потоковые сервисы

Обзор лучших предложений сегодняшнего дня

.

No related posts.