Что такое цифровая фотография, и когда она появилась?
В 1981 г. японская фирма «Sony», а затем и фирма «Konica» осуществили технологический прорыв, представив на рынок первую в мире электронную систему для фотосъемки неподвижных изображений, получившую широкое распространение на телевидении и в видеозаписи. В этом виде фотографию называют электронной или видеофотографией.
В случае электронной фотографии регистрация изображения объекта съемки осуществляется не светочувствительным галогенсеребряным фотоматериалом, а твердотельным преобразователем «свет-сигнал», так называемым фоточувствительным прибором с зарядовой связью (ПЗС, CCD Chardge Coupled Device). Это изделие электронной техники, преобразующее оптическое изображение в электрический сигнал, действие которого основано на формировании и быстром переносе по поверхности или внутри полупроводника регенерированных при действии света дискретных зарядовых пакетов. Зарядовые пакеты передаются к выходному устройству вследствие перемещения положения потенциальных ям, которые изменяются за счет периодического изменения амплитуды управляющих сигналов.
В процессе экспонирования ПЗС преобразует сфокусированное на его поверхности оптическое изображение объекта в электрический видеосигнал. Прибор с зарядовой связью является полупроводниковым прибором, представляющим собой структуру металл – оксид - полупроводник, который в одной твердотельной пластинке (матрице) содержит элементы изображения, называемые пикселями (pixel-сокращенно от английского Picture Elements), секции накопления и хранения зарядов, регистры сдвига и выходной усилитель.
Прибор с зарядовой связью обладает рядом уникальных достоинств: готов к работе немедленно, не чувствителен к магнитным полям рассеяния, обеспечивает высокий контраст изображения при низких освещенностях, не нарушает баланс белого, исключает прожигание при очень больших освещенностях. При изготовлении матрицы ПЗС на полупроводниковую кремниевую подложку, покрытую слоем диэлектрика из оксида кремния, наносится линейка (ряды) отдельных, регулярно расположенных тончайших и поэтому прозрачных металлических электродов, очень маленького размера 5x5 мкм.
Металлические электроды вместе с оксидом кремния и полупроводниковой подложкой из кремния образуют элементарные светочувствительные ячейки (фотодатчики).
В электронных фотокамерах применяют матрицы или чипы (от английского chip — пластинка) ПЗС небольшого размера, например 6,6 х 8,8 мм, 7,8 х 14 мм или 18,5 х 27,5 мм и др., количество пикселей при этом может колебаться от 5 x 105 до 16 x 106 , причем чем больше их количество по горизонтали и вертикали, тем выше разрешение фотокамеры, более резкое изображение и более мягкие цветовые переходы.
В процессе съемки электронной фотокамерой при действии света регенерируются, а затем под светочувствительной ячейкой накапливаются пакеты электрических зарядов, количество которых пропорционально интенсивности освещенности электрода.
При оптоэлектронном преобразовании считывание накопленных зарядов (потенциального рельефа) в ПЗС осуществляется тактовыми импульсами, подаваемыми на электроды. Особая форма импульсов и очередность их следования позволяют перемещать зарядовые пакеты от одного электрода к другому и один за другим переводить их в секцию хранения зарядов. На практике используют ПЭС с построчным и покадровым переносом зарядов. В дальнейшем с сопротивления, на которое подаются заряды, снимается видеосигнал.
Для регистрации сигнала, содержащего видеоинформацию об изображении, необходим магнитный или магнитооптический диск, на который происходит запись в цифровой форме. В канале записи полученный сигнал преобразуется из аналоговой формы в цифровую, или перекодируется из одной цифровой формы в специальный цифровой код, удобный для передачи по каналу магнитной записи. Это преобразование и дало электронной фотографии название цифровая фотография. В цифровой фотокамере происходит оптоэлектронное преобразование изображения объекта съемки в видеосигнал, который записывается на магнитный диск и вводится в память цифровой фотокамеры. В современных электронных -камерах информация записывается также и на так называемые флеш карты памяти, имеющие форму кредитной карточки, размер 30мм х 35мм и представляющие собой многослойную интегральную микросхему, по своему устройству и действию аналогичную чипу ПЗС.
Для воспроизведения записи кассету с магнитным диском вынимают из цифровой фотокамеры и устанавливают в проигрыватель (MD-плейер), сигнал с которого подается на видеопринтер, являющийся составной частью системы электронной фотографии.
Видеопринтер, совмещенный с видеомагнитофоном и телевизором, при воспроизведении видеозаписи позволяет остановить любой кадр изображения, отпечатать его как на обычной, так и на специально обработанной бумаге и получить цветную копию, часто называемую твердой копией. Печать может проводиться также и на галогенсеребряную цветную фотобумагу или фотопленку. В практике цифровой фотографии применяются лазерный, струйный или термосублимационный способы печати. Лазерный способ характеризуется высокой разрешающей способностью (167 пиксел/мм) и используется при печати как на обычную бумагу, так и на галогенсеребряный фотоматериал, при этом происходит сканирование лазерных лучей трех основных цветов - красного (L= 633 нм), зеленого (L=543 нм), синего (L=458 HM) по поверхности цветного фотоматериала.
Цифровая фотография обладает рядом присущих только ей достоинств, таких как тесная интеграция процессов фотосъемки и обработки цветного изображения при помощи различных графических редакторов, что позволяет вносить исправления и управлять качеством изображения: изменять цветовую насыщенность, контраст, проводить ретушь изображения и т. д. Кроме удобства и оперативности, цифровая фотография позволяет проводить подключение не только к мониторам, принтерам, факс-модемам, но и посредством компьютерных технологий - к всемирной информационной сети Internet. Подключение к сети Internet особенно важно для репортеров и фотожурналистов, которые теперь могут передавать в любую точку планеты свои фотоснимки по глобальным компьютерным системам связи.
Информация с сайта
Дополнительно о цифровой фотографии:
- история цифровой фотографии;
- сайт клуба "Цифровая фотография";
- материал из викиучебника о цифровой фотографии.