Digitalni fotoaparati

UVOD

Digitalni fotoaparati ce uskoro potpuno pomesti klasicne, analogne modele. Analogne fotice ce i dalje koristiti profesionalci, ali samo u slucaju umjetnickih ili reklamnih fotografija velikog formata. Što se tice amaterskih i novinarskih snimaka, digitalci polako, ali sigurno postaju neophodni.
Mana digitalnih fotica je u pocetku bila brzina snimanja, zbog cega nisu bili dobri za sportsko novinarstvo, ali ugradnjom bržih procesora to se popravilo.
Takoder, kod izrade velikih fotografija, potrebno je imati fotic sa vecim brojem megapiksela, a tu su klasicni fotici još uvijek u prednosti.
Prednosti digitalnih fotica su revolucionarne: snimljene fotografije se mogu odmah pregledavati (na pozadinskom LCD zaslonu fotica), te ih je lako prebaciti na racunalo, slati e-mailom na bilo koji dio svijeta za par sekundi, odnosno sa njima je puno lakše manipulirati. Na aparatu ili kasnije na racunalu je moguce selektirati one koje su dobre i koje želimo razviti, te memorijsku karticu ili CD odnijeti na razvijanje u fotografski studio.

NACIN RADA DIGITALNIH FOTICA

U osnovi se nije mnogo pronijenio u odnosu na klasicne fotice. Osnovna razlika je da digitalni fotoaparati nemaju filma. Slika i dalje prolazi kroz optiku fotoaparata, pada na fotoosjetljivi element, te biva zapisana u memoriju. Prije se sve to radilo na fizicko bazi, što znaci da je slika padala na fotoosjetljivi papir, koji se zatim pomocu kemikalija transformirao u fotografiju. Kod digitalnoh fotica slika dolazi na fotoosjetljive celije, koje ovisno o jacini svjetlosti generiraju razlicite vrijednosti napona. Taj napon se zatim obraduje i pohranjuje u memoriju kao slika. Ovaj proces nije tako jednostavan jer se slika dijeli na male piksele koji svi zajedno cine rezoluciju fotografije. Svaki taj piksel dobiti ce svoju kolicinu svjetlosti koju ce transformirati u napon, pa kada sve to zbrojimo imamo veliku kolicinu podataka koje je potrebno obraditi.
Ovaj proces se izvodi na CCD (charge coupled device) ili CMOS (complementary metal oxide semiconductor) cipu, koji predstavlja fotoosjetljivi element.

 


Fotoni udaraju fotodiodu i stvaraju elektrone

 

CMOS senzor

 

Usporedba CCD-a i cmos-a: 
  • ccd senzori stvaraju kvalitetnije slike
  • mnogi fotoni koji upadaju na cmos cip, umjesto fotodiode pogode tranzistor, što rezultira sa nižom svjetlosnom osjetljivošcu
  • cmos tranzistori troše jako malo snage, CCd senzori troše i do 100 puta više snage
  • cmos cipovi se mogu proizvoditi na bilo kojoj standardnoj proizvodnoj liniji što znaci da su u usporedbi sa ccd-ovima ekstremno jeftini

Generirani napon na njemu potrebno je transformirati u digitalni signal, što se naravno radi sa A/D konverterom. Prije pohrane slike potrebno je još dodatno obraditi fotografiju tj. uskladiti kontraste i detalje, kako bi dobili što kvalitetniju fotografiju. To se izvodi sa procesorom koji osim graficke obrade ima zadak kompresije slike na željeni format. Iz toga se vidi da nam optika, CCD ili CMOS senzor i DSP predstavljaju 3 najvažnija tehnicka elementa svakog digitalnog fotica.

OPTICKI SUSTAV

Glavni zadatak ovog sustava je što vjerniji prijenos slike iz vanjskog svijeta na CCD cip. Uz to, dodatna mogucnost optickog sustava je mogucnost zooma i fokusiranje. Što se tice fokusiranja ili oštrine slike, korisnici ga najcešce postave na automatski nacin rada. Kad govorimo o zoomu, znamo da postoje dvije vrste zooma: opticki i digitalni. Opticki zoom je kvalitetniji u prikazu slike i usko je vezan uz opticki sustav, dok je digitalni zoom (koji povecava piksele u odredenom omjeru) manje kvalitete, stvara nešto mutnije slike a ovisi o kvaliteti DSP-a. Konstruktivno gledano, opticki sustav se uglavnom pojavljuje kao sastavni dio aparata i nemoguce ga je mjenjati. Na skupljim modelima opticki sustav je zaseban dio i moguce ga je mijenjati neovisno o kucištu. Upravo zbog skuplje izrade kucišta ovakvih fotica ali i visoke kvalitete optike , cijena ovakvih fotica je višestruko veca od onih jednostavnijih i ovakve modele koriste uglavnom profesionalci.

CCD CIP

Prdestavlja srce digitalnih fotoaparata, a u odnosu na kklasicne fotice zamjenjuje film i okidac. Otkriven je 1969. u Bellovom laboratoriju, kada su znanstvenoco tražili nov nacin za pohranu podataka. Vec 1974 tvrta Fairchild Electronics razvija cip s rezolucijom 100x100 piksela. Danas su cipovi došli do granice od oko 12 milijuna piksela, ali ta granica ce se i dalje pomicati. Po nacinu rada je CCD cip slican ljudskom oku, što znaci da se sastoji od milijuna sitnih clanaka tj. fotodioda koje su osjetljive na svjetlost. Kada fotoni pocnu ulaziti u silikonsko tijelo cipa, dolazi do oslobadanja negativno nabijenih elektrona. Ovisno o jakosti svijetla, biti ce oslobodena razlicita kolicina elektrona što ce utjecati na inducirani napon. Kako su fotodiode osjetljive na svijetlost, no ne i na boju, potrebno je uvesti posebne filtere koji ce reagirati na boju.

Filteri pomocu kojih se dobiva boja reagiraju samo na plavu, crvenu i zelenu boju, a kombiniranjem tih triju osnovnih boja mogu se dobiti sve druge boje.

 


Kako 3 osnovne boje formiraju sve druge

 

Postoji više nacina za snimanje 3 osnovne boje kod digitalnih fotica:

1) Najkvalitetniji fotici koriste 3 odvojena senzora, svaki sa razlicitim filterom. Svjetlost je uperena na razlicite senzore korištenjem djelitelja zrake. (Zamislimo da je svjetlost koja ulazi u fotic voda koja prolazi kroz cijev. Upotrebljavajuci djelitelj zrake, to je kao da istu kolicinu vode rasporedimo u tri razlicite cijevi.) Svaki senzor ima jednaki pogled na sliku, ali zbog filtera, svaki senzor reagira samo na jednu od 3 osnovne boje.

 

2)Druga metoda je rotacija crvenog, plavog i zelenog filtera ispred jednog senzora. Senzor pamti jednu po jednu 3 odvojene slike, u vrlo kratkim intervalima, ali buduci da sve tri slike nisu snimljene u potpuno istom trenutku, fotic i meta koju snomamo moraju ostati u istom položaju za vrijeme sva 3 citanja.

 


Vrteci filter


3)Najcešce se kao filar koristi Beyerov uzorak filtara. Taj uzorak alternira red crvenih i zelenih, te red plavih i zelenih filtara. Vidi se da zelenih filtara ima duplo više, a to je zato jer je ljudsko oko najosjetljivije na žutu i zelenu boju. Prednost ove metode je ta da je potreban samo jedan senzor i sve se pamti samo u jednom trenutku. To omogucava manji i jeftiniji fotic.

 

U odnosu na klasicni oblik zabilježavanja na fotografiju CCD cip ima odredene prednosti i mane. Mana je to što još uvijek nije dostigao rezoluciju filma. To najjednostavnije možemo vidjeti po rezoluciji koju ima klasicni film. Objektiv od 100 ASA i 35mm stvara na negativ dimenzija 24x36mm rezoluciju od 200 piksela po milimetru. To znaci da nam je ukupna rezolucija klasicnog filma oko 35 megapiksela, što je još uvijek puno više od 7 megapiksela kod digitalnog fotica. Glavna prednost u odnosu na klasicni film je u prikazu boja. Svaki CCD cip jednako je osjetljiv na svaku komponentu boje, te može prikazivati slike u 24 bitnoj boji što znaci da može prikazati 16.7 milijuna boja, a to je ujedno maksimum koji može registrirati ljudsko oko. Problem kod klasicnih fotica je što svaki proizvodac stvara svoju mješavinu kemijskih elemenata na filmu što kasnije uzrokuje razlicite osjetljivosti na pojedine boje. Zbog toga kod fotografiranja sa razlicitim klasicnim filmovima imamo fotografije koje se razlikuju po kontrastu i jakosti boja.

 

Aktualni modeli (ovi su mi se cinili najzanimljiviji u cjenovnim razredima do 1000, do 2000, do 3000, te do 6000 kuna, a i najbolje su ocjenjivani u casopisima kao sto su bug i vidi)