работа с фотокамерой AIPTEK POCKET CAM 3 Mega

Введение

Урок 1. Немного из истории появления цифровых фотокамер.

Разработка фотографической технологии получения изображения на твердом носителе – бумаге или стекле уходит в глубь истории – в далекий Х1Х век.

Неизменным спутником при традиционном способе изготовления фотоснимков вот уже более чем полтора века было серебро – дорогой металл, неизменно повышающий себестоимость конечного продукта. Тем более, что применение серебра необходимо почти на всех стадиях применявшейся фототехнологии, даже фиксаж содержит этот дефицитный металл. Необходимо было найти такие способы получения изображения, которые позволили бы отказаться от дорогостоящих компонентов.

Технический прогресс привел во второй половине ХХ века к изобретению и мощнейшему промышленному внедрению новых материалов, в том числе полупроводниковых материалов. А открытие способности твердотельных структур МОП («Металл-Оксид-Полупроводник») реагировать на свет позволило создать так называемые Приборы с Зарядовой Связью – ПЗС, основа первых цифровых камер.

В начале 70-х годов было показано, что если расположить элементы МОП весьма близко, то такие структуры могут совершать обмен сигналами. Этот процесс называется зарядовой связью. Первые ПЗС имели всего несколько пикселов, однако их число в приборах ПЗС стремительно увеличивалось и достигло в 1972 году уже 100 тысяч элементов. Первые подобные устройства применялись в основном для нужд военных ведомств, но вскоре начали свое внедрение и в мирных целях. Конец ХХ века был ознаменован развитием этой технологии главным образом в трех направлениях применительно к народнохозяйственному сектору экономики – применение в видеокамерах, цифровых фотоаппаратах и телевизионных системах. Первые опыты по использованию ПЗС в телекамерах в нашей стране были успешно проведены в далеком 1975 году. Другим важным направлением использования приборов с зарядовой связью стало их применение в космических исследованиях. Впервые в СССР такая технология была апробирована на искусственном спутнике земли «Метеор – Природа» в 1980 году. Здесь система электронного сканирования имела линейку в 1024 элементами и производила спектральную съемку поверхности Земли в трех диапазонах и с разрешением 28 метров. Подобные системы разрабатывались и за рубежом. Так, французские ученые разработали свой вариант линейного ПЗС с количеством пикселов в 6 тысяч и установили на спутнике под названием SPOT-1, запущенным в 1986 году. Кроме того, в примерно в то же время в космических исследованиях начали применяться и площадные, по-другому называемые матричными ПЗС в системах телевизионного наблюдения. Примером может служить использование телесистемы с такой приборной реализацией при наблюдении кометы Галлея и ее ядра. Ее спектрозональное изображение успешно было передано на Землю.

Успех космических исследований предопределил скачкообразное развитие технологии ПЗС в земных условиях. Начали массово выпускаться видеокамеры на основе матричных ПЗС, особенно в Японии с начала 90-х годов прошлого века. Первые образцы были предназначены для записи аналоговых сигналов, но в конце века появились и приборы с возможностью записи цифровых видеоданных.

Пионером в ряду цифровых фотокамер была японская модель под названием Mavica ( Magnetic Video Camera), разработанная известной фирмой Sony в 1981 году. Вообще первые цифровики создавались на основе качественных зеркальных фотоаппаратов, да и сейчас дорогие цифровые камеры также используют оптическую начинку профессиональных устройств. Аппарат Mavica имел матрицу ПЗС размером 10х14 мм с количеством пикселов в примерно 280 тысяч. Сигналы от матрицы записывались в аналоговой форме на двухдюймовой дискете Mavipak, что обеспечивало запись до 50 снимков. Однако эта камера была далека до совершенства и при высокой стоимости не обеспечивала фотографическое качество изображения.

Вслед за Sony эстафету цифровой гонки подхватили другие фирмы, в основном те, кто прочно завоевал репутацию на рынке производителей традиционных фотокамер - Kodak, Canon, Pentax, Nikon.

Вначале фирма Pentax начала массовое производство аппаратов, аналогичных модели Mavica с середины 1983 года. Далее фирма Canon с 1984 года выпустила на рынок другой вариант модели Mavica – камеру Canon D-413, где разрешение было увеличено в два раза.

Вместе с тем эти модели производили запись сигнала в аналоговом виде. Новый прорыв совершила компания Canon, выпустив в 1988 году аппарат Q-PIC (другое название - ION RC-250), где видеоданные записывались уже в цифровом виде.

Целую серию новых аппаратов продемонстрировали известные фирмы-производители на всемирной выставке Photokina, проведенной в Кельне в 1988 году. Это были цифровые камеры:

- Fujix DS-1P фирмы Fuji. Отличительная черта этой модели – возможность записи информации не на дискету, а во встроенную полупроводниковую память, в данном случае емкостью 2 Мбайт.

- PENTAX Nexa компании Pentax Этот аппарат позволял записывать вместе в видеоданными и звуковую информацию длительностью 10 секунд. Кроме того, объектив имел оптический зум, то есть возможность механического изменения фокусного расстояния оптики, что важно при съемке микрообъектов. Из новшеств здесь присутствовало электронное определение экспозиции, получаемое от той же матрицы ПЗС, которая производила перевод светового излучения в электрическую форму.

В дальнейшем появились другие новшества. Так, в 1990 году фирма Olympus представила свой вариант цифрового фотоаппарата класса DSC и в том же году другая известная фирма Pentax показала камеру с возможностью видеозаписи со скоростью 5 кадров в секунду PENAX EI-C70. Новинка имела автоматическую настройку фокусного расстояния и электронное экспонирование.

Как мы уже отмечали, первые цифровые камеры были основаны на профессиональных фотоаппаратах, потому были дороги и малодоступны для широких слоев населения. С появлением любительских моделей, таких как Digicam в 1991 году, началось продвижение на массовый рынок дешевых аппаратов. Правда, такие первые цифровики выдавали только черно-белые снимки, да и разрешение было весьма небольшим – 376х240 точек.

Продолжалась битва за пикселы. Так, компания Sony в 1992 году преставила на суд общественности модель Seps-1000, у которой три ПЗС повысили разрешение до 1,3 мегапиксела. Выпущенная в 1995 году цифровая камера RD175 совместной разработки фирм Agfa и Minolta уже имела разрешение 1528х1146 точек.

Начали выпускаться гибридные модели, позволяющие пристыковывать к базовой фотокамере с традиционным способом получения изображения на пленке специальный модуль с ПЗС матрицей. Пример тому – модель Kodak DCS 460, которая имела огромное по тем временам количество пикселов – около 6 200 000. Эти аппараты могли производить съемку в черно-белом диапазоне, цветном и инфракрасном. Подобные аппараты были весьма громоздки и дороги, ведь их цена достигала нескольких десятков тысяч долларов. Конструктивным недостатком было и сложность цифрования видеоизображения, ведь сканирование матрицы проводилось механическим путем и заключалось в перемещении матрицы относительно одной из сторон снимка, что приводило к значительной длительности получения цифрового снимка, до нескольких десятков секунд.

В 1994 – 1996 годах появилась масса цифровых аппаратов для населения, более чем 20 новых моделей. Укажем наиболее удачные модели:

- ES-3000 компании Chinon имела разрешение 640х480 пикселов и были применены карты памяти, которые можно при необходимости вынуть из аппарата;

- Photo PC производства фирмы Epson с разрешением 320х240 и 640х480 пикселов;

- Fuji X DS-220 компании Fuji с разрешением 640х480 точек;

- RDC-1 фирмы Ricoh, которая могла производить видеозапись с разрешением 768х480 точек, имела возможность выполнять автофокусировку, в автоматическом режиме проводилась настройка баланса белого цвета и экспозиция, был возможен троекратный оптический зум и уже присутствовал жидкокристаллический дисплей.

Имеющееся разрешение таких аппаратов было невысоким и не позволяло получать приемлемые фотографии размером более 9х12 см. Но в дальнейшем появились цифровые камеры с количеством пикселов более 2 и 3 Мегапикселов, уже пригодных для изготовления фотоснимков размером 10х15 см и более.

Отечественная промышленность шла вслед за мировыми производителями, хотя и не такими семимильными шагами.

В самом конце ХХ века произошла настоящая революция в сфере массового производства цифровых камер. Характерны вехи, соответствующие выпуску ПЗС со все большим разрешением:

- 1997 год. ПЗС имеет более 1 Мегапиксала.

- 1998 год. Появились 2- х и 3-х Мегапиксельные камеры.

- 2000 – 2001 годы. Широкое развитие 4-х и 5-и Мегапиксельные аппараты.

- 2002 год. Появились профессиональные камеры с 11-и и 13-и Мегапиксельными ПЗС.

Кроме того, в разы по сравнению с началом выпуска первых цифровиков в 1994 – 1996 годах выросло количество новых ежегодно разрабатываемых моделей такими известными компаниями, как Kodak, Konica, Leica, Minolta, Nikon, Olympus, Canon, Casio, FujiFilm, Hewlett–Packard, Pentax, Samsung, Sony, Toshibа.

С 2000 года начали выпускаться профессиональные цифровые фотоаппараты с светочувствительным элементом другой технологии – КМОП («комплиментарный металло-оксидный полупроводник»), позволяющей повысить разрешающую способность матрицы.

В 2004 году ряд лидеров в производстве цифровых камер - Olympus, Kodak и FujiFilm сделали попытки стандартизировать размер матрицы (13,1х17,4 мм), а также предложили новое соотношение сторон снимков (4:3).

В настоящее время стоимость цифровых фотоаппаратов снизилась, в Москве камеру с 10 – 12 Мегапиксельной матрицей можно приобрести за 3 – 4 тысячи рублей, порядка 100 долларов США.

О↙О↘О↙О↘О↙О↘О↙О↘О↙О↘О↙О↘О↙О↘О↙О↘О