Сравнение цифровой и аналоговой фотографии

Цифровая фотография, в сравнении с традиционным фотопроцессом с применением фотоплёнки, имеет определённые достоинства и недостатки. По мере развития цифровой техники, число ей недостатков быстро уменьшается.

Достоинства цифровой фотографии

Быстрое получение результатов

Полученное изображение можно увидеть значительно быстрее, чем при традиционном фотопроцессе. Как правило, камеры позволяют просмотреть изображение на встроенном ЖК-экране или присоединённом мониторе сразу после съёмки (а в незеркальных и некоторых зеркальных камерах — даже до съёмки).

Кроме того, изображение можно довольно быстро загрузить на компьютер, а уже там рассмотреть во всех деталях.

Быстрое получение результатов способствует раннему выявлению неустранимых ошибок (и пересъёмке) и лёгкому обучению. Что удобно как начинающим, так и любителям/профессионалам.

Готовность для применения на компьютере

Цифровая фотография является самым быстрым и дешёвым способом получения изображений для последующего использования на компьютере — в веб-дизайне, загрузке изображений (фотографий людей и объектов) в базы данных, создания художественных работ на базе фотографии, измерений и т. п.

Например, при подготовке загранпаспортов современного образца человек фотографируется цифровой камерой. Его фото и распечатывается на паспорте, и заносится в базу данных.

При традиционном фотопроцессе, перед обработкой на компьютере необходима оцифровка изображения, требующая дополнительных средств (то есть оборудования или денег для оцифровки).

Экономичность и простота

Процесс цифровой съёмки не требует расходных материалов (плёнки) и средств/материалов для фотопроцесса (проявления изображения на плёнке). Поэтому неудачные кадры, если не учитывать трудозатраты, не стоят фотографу ни копейки. Точнее, стоят очень мало, так как цифровые носители, в основном, являются многоразовыми с большим ресурсом перезаписи.

Более того, весь процесс от съёмки до получения отпечатков (или превью) может быть проделан, не выходя из дома или студии, и всего лишь требует наличия компьютера и/или фотопринтера. Возможности и качество отпечатков (по сравнению с обработкой в лаборатории), в этом случае, будет зависеть только от возможностей техники и умения оператора.

Всё большее распространение получают студии моментальной фотографии, состоящие из цифрового фотоаппарата, компьютера и цифровой фотолаборатории. Фотографии, сделанные в такой студии, лучше и по качеству изображения, и по долговечности, чем традиционное моментальное фото типа Polaroid.

Некоторые камеры и принтеры позволяют получать отпечатки без компьютера (камеры и принтеры с возможностью прямого подключения или принтеры, печатающие с карт памяти), но этот вариант, как правило, исключает или уменьшает возможности коррекции снимка и имеет другие ограничения.

Гибкое управление параметрами съёмки

Цифровая съёмка позволяет гибко управлять некоторыми параметрами, которые, в традиционном фотопроцессе, жёстко привязаны к фотоматериалу плёнки — светочувствительностью и цветовым балансом (также, называемым балансом белого).

Эквивалентная чувствительность (в единицах ISO по аналогии с фотоматериалами) вычисляется камерой автоматически, применительно к снимаемой сцене, а в некоторых камерах может быть выставлена и вручную.

В традиционном фотопроцессе используют два вида плёнки разного цветового баланса (для дневного света и электрического освещения), и корректирующие светофильтры.

Цифровая камера может изменять цветовой баланс очень гибко — его можно выбрать согласно освещению, позволить камере определить автоматически или точно настроить по серому образцу. Цветовой баланс, также, можно изменить после съемки, с помошью программы обработки изображения, формат RAW позволяет это сделать без потерь глубины цвета.

Широкие возможности послесъемочной обработки

В отличие от традиционного фотопроцесса, в цифровой фотографии существуют очень широкие возможности коррекции и внесения дополнительных эффектов уже после съёмки.

Вы можете поворачивать, кадрировать, монтировать, изменять параметры изображения (целиком или на отдельном участке), производить ручную или автоматическую коррекцию дефектов несравненно проще и качественней, чем при съёмке на плёнку.

Преимущества цифрового представления

Так как оригинал изображения при цифровой съёмке является массивом чисел, то хранение, копирование, передача на произвольное расстояние не изменяет его — любая копия является идентичной оригиналу. Во всяком случае, недостоверность данных можно довольно просто установить, и сделать повторную копию/передачу всего массива или его фрагмента (или его восстановление по избыточной информации). Копия же с плёнки, в особенности при последовательном копировании, будет отличаться от оригинала.

Разумеется, цифровой носитель может выйти из строя, но информация, при её правильном хранении (с достаточной избыточностью и периодической заменой носителей) может быть сохранена неизменной произвольный период времени.

Компактность

Большинство цифровых камер компактнее плёночных «собратьев», т. к. в их конструкции нет необходимости выделять место для плёнки и механики фильмового канала.

Возможность миниатюризации элементов цифровых камер позволяет производить ультракомпактные варианты камер и камеры встроенные во всевозможные устройства, изначально не предназначенные для фотографирования — мобильные телефоны, карманные компьютеры, плееры и т. п.

Разумеется, уменьшенные геометрические размеры встроенных камер (в особенности, размеры оптики), вносят в снимки свои особенности:

• высокую глубину резкости (ГРИП) (встраиваемые варианты, как правило, вообще, не имеют механизмов фокусировки)
• невысокое оптическое разрешение («мягкость») снимков.
• бо́льшее количество шума — сенсор маленького размера обладает меньшей чувствительностью и сигнал с него нуждается в дополнительном усилении, которое, кроме сигнала, повышает и шумовой фон.

Количество кадров

Цифровые камеры, как правило, позволяют делать бо́льшее количество кадров, чем плёночные, потому что (если не учитывать ёмкости аккумуляторов) ограничены только ёмкостью цифровых носителей, а последние отличаются более широким ассортиментом, нежели фотоплёнка. Правда, фактическое количество фотографий, которое можно записать на носитель, зависит от характеристик камеры (разрешения изображения) и формата записи.

Кроме этого, при цифровой съёмке при желании/необходимости количество снимков можно увеличить за счёт снижения параметров изображения — разрешения, формата записи и/или качества изображения.

• Разрешение обычно можно уменьшить в 2-4 раза или привести к одному из стандартных разрешений — экранных (например 640×480, 1600×1200 и т. п.) или принятых в цифровой фотографии (1280×960, 2048×1536, 2560×1920, 3584×2688 и т. п.).
• Форматы записи отличаются количеством сохраняемой информации, видом сжатия и т. п.
• Под качеством принято понимать степень сжатия с потерей информации (как правило, при сохранении в формате JPEG) — при более сильном сжатии изображение теряет в оттенках и мелких деталях, но занимает меньше места.

При наличии времени также можно удалять с носителя неудачные кадры, освобождая место для новых, сгружать кадры на компьютер или на карманные устройства хранения больших объемов информации.

Разумеется, также, можно использовать несколько носителей, но эта возможность доступна и для плёночных камер.

Проблемы цифровой фотографии

Разрешение изображения

При цифровой съёмке изображение представляется дискретным массивом точек (пикселей). Детали изображения размером меньше одного пикселя не сохраняются. Разрешение получаемого изображения (число или размеры матрицы пикселей) определяется базовым разрешением сенсора камеры, а также её текущими настройками.

Более высокое разрешение позволяет сохранить больше деталей изображения, но приводит к увеличению размеров цифрового образа, требующего от камеры и компьютера более высокой производительности и носителей бо́льшего объема.

Вместе с тем фотоплёнка также имеет свою дискретность. Изображение на плёнке образовано чёрными или пигментными доменами («зерном») разного размера, осаждёнными во время фотопроцесса.

Исходя из среднего размера зерна фотоплёнки, аналогичным разрешением для цифрового изображения принято считать разрешение 12-16 мегапикселей на кадр. Такое, или большее разрешение имеют профессиональные камеры.

Однако, реальное разрешение получаемого изображения (то есть степень различимости деталей), кроме пиксельного разрешения сенсора зависит от оптического разрешения объектива и устройства сенсора.

Уже разрешение 5,25 Мп (2560×1920) достаточно для качественных (с разрешением на бумаге 10 линий на миллиметр) фотографий размером 256×192мм=25,6×19,2 см. По старой шкале размера фотобумаги — это 18×24 см

Оптическое разрешение объектива

Разрешение изображения не может быть выше оптического разрешения объектива. Оптическое разрешение, достаточное для получения четкого изображения с разрешением 12-16 мегапикселей, может обеспечить только полупрофессиональная съемная оптика (да и то — не всякая). Объективы же большинства компактных камер обеспечивают разрешение эквивалентное 2-4 (иногда 6) Мп.

В сравнение с плёночными, цифровые камеры того же класса имеют одинаковые объективы или объективы меньшего размера (и, следовательно, потенциально, меньшего разрешения).

В зеркальных камерах применяются одни и те же объективы, но модели с неполноформатными сенсорами фиксируют только часть кадра, и следовательно имеют меньшее разрешение относительно размера кадра (хотя в центральной части изображения разрешение объектива максимально).

Влияние устройства сенсора

Разрешение изображения, также, может ограничить устройство сенсора. (см. раздел Устройство цветного сенсора и его недостатки).

Глубина цвета

При приближении эквивалентных размеров пикселя на матрице, к размерам зерна на фотопленке (на разрешении 12-16 мегапикселей), цифровое изображение выигрывает в глубине цветопредставления, так как цифровой пиксель имеет 12-36 битовую градацию, а условный пиксель на пленке немногим более 4-6 бит.

При меньших разрешениях цифровая фотография проигрывает пленке по глубине цвета.

Цифровой шум

Цифровые фотографии, в той или иной степени, содержат цифровой шум. Количество шума зависит от технологических особенностей сенсора (линейного размера пикселя, применяемой технологии ССD/CMOS, и др.).

Шум в большей степени проявляется в тенях изображения. Шум возрастает с увеличением светочувствительности съёмки, а также, с увеличением времени экспозиции.

Цифровой шум в чём-то эквивалентен зернистости изображения на фотоплёнке. Зернистость повышается с увеличением чувствительности плёнки, точно также как и цифровой шум. Однако, зернистость и цифровой шум имеют разную природу и различаются по внешнему виду:

свойство	зернистость	цифровой шум
Является …	… ограничением разрешения плёнки, отдельное зерно повторяет форму и размер светочувствительного кристалла эмульсии	… шумовыми отклонениями, привнесёнными электроникой камеры, шум образуется пикселями (или пятнами 2—3 пикселя, при интерполяции цветовых плоскостей) одинакового размера.
Проявляется …	… нелинейной яркостной и, в меньшей степени, цветовой текстурой, неровными линиями резких переходов яркости и цвета	… шумовой текстурой из девиаций яркости и цвета по всему снимку, снижающей различимость деталей, создающих неоднородности на однотонных участках
В целом запечатлевает …	… точные яркости и цвета, отклонения несут позиционный характер	… яркости и цвета со статистическим отклонением к серому цвету, хроматические девианты имеют цвета, несвойственные объекту съемки (что раздражает восприятие снимка), отклонения несут амплитудный характер
С повышением чувствительности …	… увеличивается максимальный размер зерна	… увеличивается уровень шума (степень девиаций)
С повышением экспозиции …	… не изменяется	… увеличивается уровень шума (степень девиаций)
На белых участках …	… практически не проявляется	… проявляется слабо
На чёрных участках…	… практически не проявляется	… проявляется наиболее сильно

В отличие от цифрового шума, изменяющегося от камеры к камере, степень зернистости плёнки не зависит от применяемой камеры — самый дорогой профессиональный аппарат и дешёвая компактная камера на одной и той же плёнке дадут изображение с одинаковой зернистостью.

Цифровой шум начинает подавляться ещё при считывании с сенсора (вычитанием «нулевого» уровня каждого пикселя из считанного потенциала), продолжается при обработке изображения камерой (или конвертером RAW-файла). При необходимости шум также может быть дополнительно подавлен в программах обработки изображений.

При конвертации RAW-файлов мы работаем с неизменёнными данными с матрицы аппарата и поэтому можем более точно работать с подавлением шумов, так как изображение и шумы на нем не размыты интерполяцией цветовых плоскостей (см. раздел Устройство цветного сенсора и его недостатки).

Муар

Схема (интерференции лучей) объяснения причин образования муара

«Водолазы». Небо закрашено неровными горизонтальными линиями, и на низких разрешениях получается муар.

При фотосъёмках, особенно при цифровой при растрировании изображения происходят процессы интерференции лучей, (при растрировании каждой предметной точки примыкают и смешиваются лучи посторонних точек изображения) поэтому если в изображении присутствует другой растр (фактурные ткани, линейные узоры, экраны мониторов и телевизоров) близкий по размеру к растру сенсора, может возникнуть муар — биение растров, образующее зоны усиления и ослабления яркости, которые сливаются в линии и текстуры, которых нет на объекте съемки. В цифровой фотографии муар наиболее вероятен. Аддитивный процес смешивания цветов RGB, особенно при применении фотосенсоров с фильтром Байера, где участвуют цветные пиксели, разнесенные в ячеках, то при их сканировании, смешивании (аддитивном) в АЦП, изображения с близкими цветовыми характеристиками образуют муар, вуаль.

Муар усиливается с приближением частот и уменьшением угла между растрами. Последнее свойство означает, что муар можно уменьшить, снимая сцену под некоторым углом, подобранным опытным путем. Нормальную ориентацию сцены можно вернуть в графическом редакторе (ценой потери краёв, и некоторой потери четкости).

Муар очень ослабляется при расфокусировке — в том числе «смягчающими» светофильтрами (которые применяются в портретной съемке) или оптикой относительно невысокого разрешения, неспособной сфокусировать точку, соизмеримую с линией растра сенсора (то есть, оптика невысокого разрешения или сенсор с пикселями маленького размера).

В сенсорах, представляющих собой прямоугольную матрицу светочувствительных датчиков, имеется как минимум два растра — горизонтальный, который образуют строки пикселей и, перпендикулярный ему, вертикальный. К счастью, большинство современных камер имеют достаточно низкое оптическое разрешение (или высокое разрешение сенсора), чтобы хорошо сфокусировать растр близкой частоты, и возникающий муар довольно слаб.

Фильтр Байера, применяемый в большинстве современных цветных фотосенсоров, вносит в муар свою лепту — из-за интерполяции цвета (см. Устройство цветного сенсора и его недостатки) снижает резкость и ослабляет муар от пиксельных растров, а также придает отдельным участкам реальных или муарных линий цветовые девиации. Вместе с тем, фильтр Байера порождает еще четыре растра в цветовых плоскостях, что может быть причиной появления цветного муара. Цветные растры являются менее плотными, и образуют менее плотный муар, но при этом имеют вдвое меньшую частоту, и, поэтому, образуют муар на бо́льшем количестве объективов.

В фотосенсорах Foveon X3-сенсор, работающих по принципу цветной фотоплёнки, явление муара не значительно.

Существуют алгоритмы подавления различных типов муара, применяемые в некоторых камерах при съёмке, а также RAW-конвертерами и графическими редакторами.

На некоторых изображениях муар появляется (или усиливается) после уменьшения их размеров (особенно при уменьшении без учета гамма-коррекции).

Статические дефекты сенсоров

Отдельные светочувствительные элементы сенсора, в результате производственного брака могут обладать аномальной (пониженной или повышенной) чувствительностью или не работать вообще. В процессе эксплуатации могут появиться новые дефектные элементы.

На нынешнем уровне развития технологии производства сенсоров избежать появления дефектных элементов очень сложно, и сенсоры, содержащие их в малом количестве, не считаются бракованными.

Статически «белые» или элементы с повышенной чувствительностью называют «горячими» пикселями (или хот-пикселями), статически черные — «мертвыми» или «битыми» пикселями.

Дефекты изображения, образовавшиеся в результате аномалий сенсора, обычно устраняются фильтрами шумоподавления.

Также камера может программироваться на особенности своего сенсора так, чтобы аномальные элементы игнорировались при считывании, а их значения определялись интерполяцией. Такое программирование, римэпинг, (англ. remaping — повторное картирование) проводят в процессе контроля качества, при появлении новых дефектных элементов римэпинг можно повторить (самостоятельно или в сервисном центре).

Загрязнение матрицы

Смена объективов на зеркальном аппарате приводит к попаданию пылинок. На плёночном аппарате каждая такая пылинка может испортить максимум один кадр. Основательно прилипшая пылинка на матрице будет "прилипшей" ко всем снятым после этого кадрах. Поэтому возникает задача чистить матрицу от пыли или защищать её от налипания. Для компактных цифровых камер эта проблема менее актуальна, поскольку в процессе эксплуатации объектив никогда не снимается. Пыль в компактную камеру засасывается через щели при открытии складного объектива или при работе трансфокатора. Увы, очистка сенсора "мыльницы" гораздо более сложная задача, связанная с полной разборкой камеры.

фотографическая широта

Дефекты «выгорания» свето́в (A) и зачернения теней (B)

В отличие от пленочных камер, в которых можно поставить пленку с разной фотографической широтой, диапазон яркостей изображения цифровой камера определяется ее фотосенсором и не может изменяться. Фотосенсор первых цифровых камер имеел более низкий Диапазон яркостей (контрастности) изображения по сравнению с традиционной фотоплёнкой (в особенности, негативной). Поэтому при съемке сюжета с большим диапазоном яркостей в на цифровых снимках наблюдалось «выгорание» свето́в и/или зачернение теней. При «выгорании» пиксель приобретает максимальное значение яркости, при зачернении значение яркости приближается к минимальному значению (а также приближается или оказывается ниже уровня цифрового шума).

Фотографическая широта фотосенсора зависит от линейного размера светочувствительного фотодиода (пиксела) в фотосенсоре. Чем он больше, тем больше света на него попадает, тем больше получаемый диапазон зарядов и тем меньше влияние флуктуаций (проявляющихся электронным шумом), тем бо́льшую широту можно с него получить. Поэтому, зеркальные камеры, имеющие размер датчика от 5,5 до 8,2 микрон имеют больший динамический диапазон, чем компактные камеры с датчиком от 1,5 до 3,5 микрон. Кроме того сенсоры с бо́льшими датчиками дают меньше цифрового шума.

Цифровые задники для «среднего формата» имеют еще больший размер датчика — от 7 до 9 микрон, что позволяет делать фотографии с ещё бо́льшей фотографической широтой и меньшим количеством шума.

Некоторые камеры для повышения фотографической широты используют сенсоры с датчиками разной чувствительности и размера, группируемые для получения яркости конечного пиксела изображения.

Фотогрфическая широта современных зеркальных камер (2008 г), больше 10EV, а у лучших моделей приближается к 16! EV , что больше фотографической широты профессиональных фотопленок (9 EV), и близко к их полному диапазону яркостей (с учетом запаса на краях характеристической кривой пленки) и намного больше фотошироты слайда, однако компактные цифровые камеры все еще заметно уступают негативной пленке.

Внутренние отражения

Фотосенсор, представляющий собой интегральную схему, выполненную на полированном монокристалле кремния, отражает свет сильнее, чем имеющая матовую поверхность фотоплёнка. Эти паразитные отражения могут вызвать появление бликов (особенно заметных на ночных снимках с источниками света в кадре).

Кроме того, в оптической системе цифрового фотоаппарата присутствует ИК фильтр, также имеющий отражающие поверхности.

С некоторыми объективами это порождает дополительные блики и паразитные изображения ("зайцы"), отсутствовавшие на плёнке.

Высокое энергопотребление

В плёночной фотографии изображение получается химическим способом, не требующим электричества. Электричество могут использовать только дополнительные электронные компоненты (дисплей, вспышка, моторы, автофокус, экспонометры и т. п.), если камера ими оборудована. Процесс же получения и записи цифрового изображения является полностью электронным. В связи с этим, подавляющее большинство цифровых камер потребляют больше электроэнергии, чем их электронные плёночные аналоги (механические плёночные камеры, разумеется, вообще ничего не потребляют). Особенно высоким энергопотреблением отличаются компактные камеры, использующие в качестве видоискателя жидкокристаллический экран, с люминисцентной подсветкой.

Сенсоры, выполненные по технологии CMOS, отличаются меньшим энергопотреблением, чем CCD-сенсоры.

Из-за энергопотребления, а также стремления к компактности, в бо́льшей части цифровых камер производители отказались от использования батарей размеров AA и AAA, популярных в пленочных камерах, в пользу более ёмких и компактных аккумуляторов. Некоторые модели позволяют использовать батареи AA в дополнительных батарейных блоках.

Сложное устройство и высокая цена цифровых камер

Даже самая простая цифровая камера является сложным электронным устройством, потому что как при съемке, как минимум, должна:

• открыть затвор на заданное время
• считать информацию с сенсора
• записать файл изображения на носитель

В то время как простой плёночной камере достаточно просто открыть затвор, а для этого (а также, манипуляций с плёнкой) достаточно нескольких несложных механических узлов.

Именно сложность объясняет цены цифровых камер в 5-10 раз превышающие цены аналогичных плёночных моделей. При этом среди простых моделей цифровые камеры часто проигрывают плёночным по качеству картинки (в основном, по разрешению и цифровому шуму).

Кроме всего прочего, сложность увеличивает число возможных неисправностей и стоимость ремонта.

Устройство цветного сенсора и его недостатки

Традиционный цветной фотопроцесс использует многослойную фотоэмульсию со слоями чувствительными в разных диапазонах.

Большинство же современных цветных цифровых камер используют для цветоотделения мозаичный фильтр Байера или его аналоги. В фильтре Байера каждый датчик на фотосенсоре имеет светофильтр одного из трёх основных цветов и воспринимает только его. Такой подход имеет ряд недостатков.

Потери разрешения

Полное изображение получается восстановлением (интерполяцией) цвета промежуточных точек в каждой из цветовых плоскостей. Интерполяция снижает разрешение (резкость) изображения.

Снижение разрешения, отчасти, корректируется методом «нерезкой маски» — повышением контрастности на яркостных переходах изображения. В документации эта операция называется «коррекцией резкости» или просто «резкостью». Злоупотребление нерезкой маской приводит к появлению ореолов на переходах яркости и цвета изображения.

Зачастую «повышение резкости» выполняет сама камера. Но автоматическая коррекция резкости часто имеет слишком низкий порог чувствительности и усиливает цифровой шум. В камерах любительского уровня применение нерезкой маски можно запрещать, чтобы сделать необходимые коррекции на компьютере (в конвертере RAW-файлов или графическом редакторе) с параметрами, наиболее подходящими для каждого изображения, а также выполнить их в требуемом порядке.

Цветовые артефакты

Интерполяция может давать неверный цвет на границах и деталях изображения, соизмеримых по размеру с пикселем. Также цветовые артефакты могут образовывать муарные образования (см. раздел Муар).

Искажения на границах призваны предотвратить улучшенные алгоритмы интерполяции, с отслеживанием цветовых переходов. Для подавления цветовых артефактов на готовых изображениях применяют алгоритм «низкочастотного фильтра», однако его применение делает мелкие детали изображения менее контрастными и резкими.

Предотвращением и подавлением цветовых артефактов и муара занимаются конвертеры RAW-файлов и программы редактирования фотографий. Камеры высокого класса имеют для этого встроенные алгоритмы.

Альтернативные схемы цветоотделения

Недостатки фильтра Байера заставляют разработчиков искать альтернативные решения. Вот наиболее популярные из них.

Трёхсенсорные схемы

Данные схемы используют три сенсора и призму, разделяющую световой поток на составляющие цвета.

Основной проблемой трёхсенсорной системы является совмещение трёх получающихся изображений в одно. Но это не мешает использовать её в системах с относительно низким разрешением, например в видеокамерах.

Многослойные сенсоры

Идея многослойного сенсора, аналогичного современной цветной фотоплёнке с многослойной эмульсией, всегда владела умами разработчиков электроники, но до последнего времени не имела методов для практической реализации.

Разработчики компании Foveon решили использовать свойство кремния поглощать свет разной длины волны (цвета) на различной глубине кристалла, расположив датчики основных цветов друг под другом на различных уровнях микросхемы. Реализацией этой технологии стали сенсоры X3, анонсированные в 2005 году.

Сенсоры X3 считывают полную гамму цветов на каждом пикселе, поэтому им несвойственны проблемы, связанные с интерполяцией цветовых плоскостей. У них есть собственные проблемы — склонность к шуму, межслойная хроматическая аберрация, и т. п. но эта технология еще находится в активном развитии.

Разрешение в применении к сенсорам X3 имеет несколько трактовок, отталкивающихся от различных технических аспектов. Так для модели «Foveon X3 10.2 MP»:

• Итоговое изображение имеет пиксельное разрешение 3,4 мегапикселя. Так понимает мегапиксель пользователь.
• Сенсор имеет 10,2 миллионов датчиков (или 3,4×3). Такое понимание использует компания в маркетинговых целях (именно эти цифры присутствуют в маркировках и спецификациях).
• Сенсор обеспечивает разрешение изображения (в общем смысле) соответствующее 7-мегапиксельному сенсору с фильтром Байера (по расчётам Foveon), т. к. не требует интерполяции и поэтому обеспечивает более чёткое изображение.

Сравнительные особенности

Быстродействие

Цифровые и плёночные камеры, в общем, имеют схожее быстродействие, определяемое задержками перед съёмкой кадра в различных режимах. Хотя отдельные типы цифровых камер могут уступать плёночным.

Лаг затвора

Лаг затвора — задержка между нажатием кнопки и срабатыванием затвора камеры. Такие задержки, наблюдаются при наличии в камере системы автофокуса.

При этом в большинстве компактных и бюджетных цифровых камер используется медленный, но точный контрастный автофокус (неприменимый для плёночных камер). Плёночные камеры той же категории используют менее точные (полагающиеся на высокую ГРИП), но быстрые системы фокусировки.

Зеркальные камеры (как цифровые, так и плёночные) используют одинаковую систему фазовой фокусировки, с минимальными задержками.

Для уменьшения влияния автофокуса на лаг затвора (как в цифровых, так и в некоторых типах плёночных камер) применяется предварительная (в т. ч. упреждающая, для движущихся объектов) фокусировка, включаемая средним положением трехпозиционной кнопки спуска затвора.

Задержка видоискателя

Неоптические видоискатели, применяемые в незеркальных цифровых камерах — ЖК-экран или электронный видоискатель (окуляр с ЭЛТ или ЖК-экраном), могут показывать изображение с задержкой, что, как и лаг затвора, может привести к запаздыванию съёмки.

Время готовности

Время готовности камеры к съёмке — понятие, существующее для электронных камер и камер с выдвигающимися элементами. Большинство механических камер готовы к съёмке всегда, и среди них нет цифровых — все цифровые камеры и задники являются электронными.

Время готовности электронных камер определяется временем стартовой инициализации камеры. Для цифровых камер время инициализации может быть бо́льшим, но достаточно мало — 0,1—0,2 секунды.

Компактные камеры с выдвигающимися объективами имеют значительно бо́льшее время готовности, но такие объективы имеют как цифровые, так и плёночные камеры.

Задержка при непрерывной съёмке

Задержка при непрерывной съёмке обусловлена обработкой текущего кадра и подготовкой к съёмке следующего, которые требуют некоторого времени. Для плёночной камеры такой обработкой будет перемотка плёнки на следующий кадр.

Цифровая камера перед следующим снимком должна:

• Считать данные с сенсора;
• Обработать изображение — сделать файл нужного формата и размера с необходимыми коррекциями;
• Записать файл на цифровой носитель.

Самой медленной из перечисленных операций является запись на носитель (Flash-карту). Для её оптимизации используется кэширование — запись файла в буфер, с записью из буфера на медленный носитель, параллельно с другими операциями.

Обработка включает в себя большое количество операций по восстановлению, коррекции изображения, уменьшения до требуемого размера и упаковке в файл нужного формата. Для увеличения производительности, кроме повышения частоты работы процессорной части камеры, повышают её эффективность, разрабатывая специализированные процессоры с аппаратной реализацией алгоритмов обработки изображения.

Скорость считывания с сенсора обычно становится «бутылочным горлом» производительности только в топовых моделях профессиональных камер, с сенсорами высокого разрешения. Все другие виды задержек в них производители устраняют. Как правило, максимальная скорость работы конкретного сенсора ограничивается физическими факторами, приводящими на бо́льших скоростях к резким снижениям качества изображения. Для работы с большей производительностью разрабатываются новые типы сенсоров.

Также на время подготовки к съёмке следующего кадра (как при цифровой, так и при обычной съёмке) влияет время, необходимое для зарядки вспышки, если она используется.

Максимальное количество кадров при непрерывной съёмке

Кэширование записи на медленный носитель рано или поздно приводит к заполнению буфера и падению производительности на реальный уровень. В зависимости от программного обеспечения камеры, при этом съёмка может:

• остановиться;
• продолжаться с низкой скоростью по мере записи изображений;
• или продолжаться на той же скорости, затирая в буфере ранее заснятые, но не записанные изображения.

Поэтому, для непрерывной съёмки, кроме количества кадров в секунду, камера имеет параметр максимального количества кадров, которые камера может сделать до переполнения кэша записи. Это количество зависит от:

• Размера оперативной памяти и разрешения сенсора (заводские характеристики) камеры;
• Выбранных пользователем:
  • формата файла (если камера это позволяет);
  • размера изображения (если формат это позволяет);
  • качества изображения (если формат это позволяет).

Плёночные камеры, в силу своего устройства, всегда работают с реальной производительностью, и максимальное количество кадров ограничивает только количество кадров на плёнке.

Съёмка в инфракрасном диапазоне

Большинство современных (2008 год) цифровых камер содержит фильтр, удаляющий из светового потока инфракрасную компоненту. Однако в ряде камер этот фильтр можно снять и, отфильтровав видимую часть света, фотографировать в невидимом инфракрасном диапазоне (съёмка теплового излучения или съёмка с инфракрасной подсветкой)

В классической фотографии для инфракрасной съемки требуется специальная фотоплёнка, но она, в отличие от фотосенсоров, способна воспринимать бо́льшую часть инфракрасного диапазона.

См. также

• Цифровая фотография

Примечания

• [1]