1.
Digitální fotoaparát
Jak funguje digitální fotoaparát
Digitální fotoaparát se od obyčejného liší tím, že místo filmu obsahuje elektronický snímací prvek (nejčastěji snímač CCD) a paměť nebo spíše paměťovou kartu (Compact Flash, Smart Media, xD kartu), na které jsou sejmuté snímky uloženy. Dá se tedy říci, že scénu před objektivem rovnou skenuje, převádí do podoby počítačového souboru. Digitální fotoaparát se z uživatelského pohledu skládá z: -
těla fotoaparátu objektivu ovládacích prvků displeje
Co je uvnitř těla fotoaparátu: -
optická soustava k zaostřování snímku mikroprocesor ke zpracování informací (obrazu) CCD senzor – slouží k vlastnímu snímání paměť pro uložení snímků
Pozn.: Digitální fotografie je rastrový obraz: Každý obrázek (fotografie) se skládá z matice bodů kde každý bod má přiřazenu barvu. Rozměry této matice bodů udávají rozlišení obrazu (např. 1024x768). Těmto obrazovým bodům se říká pixely!
Jak tedy digitální fotoaparát pracuje? Jádrem přístroje je světlocitlivá plocha snímače na bázi CCD nebo CMOS technologie. Na plochu senzoru je promítán obraz přes systém optických čoček v objektivu. Světelná energie, která přichází ze snímaného prostoru (scény), je v jednotlivých pixelech (obrazových bodech) převáděna na elektrický signál a uložena v podobě vázaného náboje (u technologie CCD). Náboj vzniká postupně během expozice čipu, kdy je otevřena uzávěrka fotoaparátu a světlo může dopadat na čip. Po uzavření uzávěrky jsou vygenerované náboje z čipu postupně odváděny a měřeny speciálním zesilovačem pro každý jednotlivý pixel. Takto získaný signál je a dále převeden AD převodníkem na digitální signál v binárním kódu. Vzniklý datový proud je pak pomocí mikroprocesoru různě upravován a převeden do některého grafického formátu používaného pro záznam obrazových dat, např. JPG nebo TIFF. Výsledný datový soubor je uložen zpravidla na paměťové médium v podobě paměťové karty nebo vestavěné paměti typu Flash-EEPROM tj. elektricky mazatelná paměť s trvalým záznamem, který je uchován i bez přívodu elektrického napětí.
CCD využívá podobně jako všechny ostatní světlocitlivé součástky fyzikálního jevu známého jako fotoefekt. Tento jev spočívá v tom, že částice světla foton při nárazu do atomu dokáže přemístit některý z jeho elektronů ze základního do tzv. excitovaného stavu. Na elektrody se přivede kladné napětí a na CCD se nechá působit světlo (například v digitálním fotoaparátu se otevře závěrka). Dopadající fotony excitují v polovodiči elektrony, které jsou pak přitahovány ke kladně nabitým elektrodám. Po elektronech zbudou v polovodiči tzv. díry, které vůči svému okolí vykazují kladný náboj a ty jsou naopak přitahovány elektrodou na spodku CCD. Protože na některý pixel dopadne více a na jiný méně světla (fotonů), je u jeho elektrody shromážděno více elektronů. CCD senzory tak snímají intenzitu dopadajícího světla. Aby byla fotografie barevná je třeba před senzory umístit barevný filtr. Základními barvami jsou RGB (red, green, blue – červená, zelená, modrá). Mícháním těchto barev v různých poměrech a intenzitách pak můžeme docílit téměř libovolné barvy každého pixelu.
Nás hlavně zajímá, kolik bodů neboli pixelů je schopen prvek CCD sejmout (tato hodnota pak určuje rozlišení obrázku při určité velikosti) a počet snímků, které v nejvyšším rozlišení můžeme vyfotit, tj. uložit na paměťovou kartu vloženou do fotoaparátu. Digitální fotoaparát je nejmodernější zařízení, které nám umožní získat obrázek v digitální podobě, tj. jako množinu bodů různých barev. Má tolik výhod, že digitální fotoaparáty již dominují trhu (2006). • • • • • • • • •
Nafocené snímky si můžeme okamžitě prohlédnout na zobrazovacím panelu LCD fotoaparátu a ty nepovedené okamžitě smazat. Po návratu domů si vybrané fotky můžeme ihned vytisknout na své tiskárně. Před tiskem můžeme fotografie upravovat, retušovat a dělat z nich výřezy. Snímky můžeme jednoduše archivovat (nejlépe na zapisovacích „vypalovacích“ CD). Obrázek mohu ihned kamkoliv přenášet, nejčastěji asi přes Internet jako přílohu zprávy elektronické pošty. Kapacita paměti lepších fotoaparátů je dnes až několik tisíců snímků. Většina fotoaparátů ukládá nafocené obrázky na tzv. paměťové karty, které jsou výměnné – můžeme mít tedy s sebou několik karet a postupně je ve fotoaparátu vyměňovat. Snímky můžeme nechat profesionálně zpracovat digitálními fotoalby - ty pak dodají zaslaný soubor vytištěný na klasický fotopapír ve vynikající kvalitě. Manipulace s digitálním fotoaparátem je o něco složitější než s fotoaparátem klasickým, ale také nabízí často v základní výbavě mnoho funkcí pro nastavení při fotografování nebo pro úpravy fotografií přímo v fotoaparátu Nevýhodou může být potřeba akumulátoru napájejícího fotoaparát. Na jeho výdrži závisí kolik fotografií můžeme na jedno nabití pořídit. Některé fotoaparáty mají speciální akumulátory, některé využívají klasických baterií.
Co se u digitálního fotoaparátu hodnotí Naším cílem je získat pomocí „digitálu“ okamžitě pěkné snímky, které si pak budeme moci kvalitně vytisknout. Sledujeme proto následující parametry digitálního fotoaparátu: •
•
•
• • • •
Počet bodů snímacího prvku … Ten určuje, v jakém rozlišení při zvolené velikosti můžeme snímek vytisknout. Nebo naopak, jak velký můžeme obrázek tisknout, pokud chceme zachovat vysoké rozlišení. Pro fotorealistický tisk na inkoustové tiskárně potřebujeme rozlišení cca 300 dpi, tj. 300 bodů na palec. Pokud digitální fotoaparát umí sejmout 1.600 x 1.200 bodů a potřebujeme 300 bodů na palec, můžeme obrázek vytisknout cca 5,3 palců (1.600/300), tj. 13 cm široký a 4 palce (1.200/300), tj. 10 cm vysoký. Počet bodů se většinou udává v prospektech jedním číslem (např. 3 megapixely), konkrétní hodnoty použitelných rozlišení najdeme v technických parametrech fotoaparátu. Dá se říci že pro klasickou fotografii 10x13 nám postačí i 2Mpx fotoaparát, pokud ale chceme pořizovat větší fotografie je vždy lepší vyšší rozlišení. Kvalita optiky, tj. objektiv … Je často důležitější než počet megapixelů snímacího prvku. Optika a objektiv určuje skutečnou kvalitu a ostrost snímků. Hodnotí se jeho kresba, světelnost a tzv. ZOOM, tj. možnost přiblížení. Důležitý je optický ZOOM – ten závisí opravdu na parametrech objektivu a optické soustavy. Digitální zoom je pouze elektronický způsob přiblížení, který se provádí pouze formou přepočítání mikroprocesorem a není tak kvalitní. Kvalita automatického zaostření a měření expozice … Zde se dostáváme na pole fotografické techniky. Hodnotí se počet segmentů zaostřovacího zařízení, přesnost a rozsah zaostření, možnosti vyvážení bílé barvy vzhledem k světelným podmínkám (venku, v místnosti s bleskem, v místnosti s umělým osvětlením apod.). Kapacita paměťové karty … Protože paměťové karty jsou standardizovány, není problém dokoupit další kartu s větší kapacitou. Výdrž baterií … Tato hodnota je velmi důležitá. Digitální fotoaparát má poměrně velkou spotřebu, takže hlavně při použití blesku můžeme po několika desítkách snímků zůstat bez napájení. Doba od stisknutí spouště do expozice … Tato doba může být u levných modelů i 1 sekunda. Za tu nám pohyblivý objekt (naše děti…) často zmizí z hledáčku. Optický stabilizátor … Stabilizuje obraz, protože nikdo nemá úplně klidnou ruku a např. za zhoršených světelných podmínek je důležitá stabilizace.
Třídy a druhy digitálních fotoaparátů Stylové přístroje – lehké a malé fotoaparáty pro každodenní nošení sebou, většinou nedisponují větším optickým zoomem. Všestranné přístroje – univerzální digitální fotoaparáty High-end a megazoomy – větší a těžší přístroje pro náročné amatéry a poloprofesionály disponující větším zoomem a případně i výměnnými objektivy Profesionální digitální zrcadlovky – s digitálním senzorem velikosti filmového políčka, výměnnými fotoobjektivy a robustní konstrukcí vhodné hlavně pro profesionály
Formáty ukládání dat (fotografií) RAW Pro vysoce kvalitní fotografie je ideální formát RAW který ale ne všechny fotoaparáty nabízejí. RAW jsou do souboru uložená holá data ze senzoru před jakýmkoliv výpočtem reálného obrazu. 6 MPix RAW soubor má kolem 5-6 MB, ale k získání reálné JPEG nebo TIFF fotografie je nutné surová data (RAW = hrubý, surový) zpracovat na PC - fotografii je třeba teprve vypočítat. Program k tomu určený bývá obvykle dodaný na CD u fotoaparátu. Výpočet obrazu ale chvíli trvá (cca 20 vteřin na fotografii) a to pochopitelně snižuje operativnost. RAW ovšem poskytne nejkvalitnější obrazový podklad s možností řady nastavení, často dokonce s 12 bitovou barevnou hloubkou. TIFF (Tagged Image File Format) – Jde o rastrový formát. Ukládá obraz bezztrátovou kompresí (nebo úplně nekomprimované). Pro grafiky je skvělý proto, že dokáže ukládat souběžně s obrázkem i kanály a cesty. Ovšem největší komprese závisí hodně na obsahu obrázku. Tuto bitovou grafiku lze, jako jedinou, uložit téměř s libovolným rozlišením DPI; s 256 barvami (8 bity na bod) a také s 16,7 miliony barev (24 bity na bod). Nabízí jej lepší fotoaparáty. TIFF ukládá snímky se všemi detaily (původní soubor se všemi detaily je 100% obnovitelný). TIFF produkuje ale obrovské soubory – pro 6 Mpix fotografii je to až 18 MB (nekomprimovaný), pro srovnání běžný JPEG by měl mezi 1-3 MB. To nejen zabírá místo na kartě, ale i zpomaluje fotografování díky dlouhé době ukládání na kartu. JPEG (Joint Picture Expert Group) – Rastrový formát se ztrátovou kompresí. Je nevhodný pro ukládání obrázků s jednobarevnými plochami, u nichž dochází k nedokonalé reprodukci. Tomuto formátu rovněž nesvědčí opakované ukládání obrázků, což snižuje při každém uložení kvalitu zobrazení. Formát je výhodný pro uchování snímků ze skenerů a digitálních fotoaparátů a přednost má také v tom, že velikost komprimace můžeme měnit podle výsledku zobrazení. Komprese obrazu nijak nemění jeho rozlišení. Komprese pracuje na základě komplikované matematiky, jenž neukládá ty detaily obrazu, které oko nevidí. Stupeň komprese potom říká jak moc se detaily obrazu „zahazují“. Fotoaparáty obvykle nabízejí 2 nebo 3 stupně komprese (Super Fine/Fine/Standard). Platí jednoduchá logika – čím vyšší komprese, tím více se vyhazují detaily, trpí kvalita obrazu ale tím menší je JPEG soubor a tím větší je kapacita karty z hlediska počtu fotografií. Pokud dochází místo na kartě, je vždy lepší zvýšit JPEG kompresi ale zachovat rozlišení obrazu než naopak. Zvýšit JPEG kompresi a současně snížit rozlišení má smysl jen skutečně v kritických situacích s kartou či v případech, kdy fotíte jen na web atd.
Jak se s digitálním fotoaparátem pracuje? Podrobný návod je ke každému přístroji přiložen (a musí být v češtině). Zde jsou jen obecně platné zásady: • •
• • •
• •
• •
Důležité je správné držení přístroje a „klidná ruka“ Nafotíme obrázky. Předem si navolíme jejich rozlišení a kompresi, tj. počet bodů snímku a kvalitu jejich ukládání. Čím více bodů, tím kvalitnější obrázek, ale tím méně obrázků můžeme nafotit. Pokud obrázek budeme jen zobrazovat na monitoru počítače nebo někam posílat e-mailem, stačí i 1024 x 768 bodů, pro kvalitní tisk je dobré zvolit co nejvyšší rozlišení. Střední kvalita ukládání vyhoví ve většině případů Při fotografování se postupuje většinou tak, že se nejprve spoušť tzv. namáčkne kdy dojde k zaostření a dalším úpravám a pak teprve „domáčkne“ kdy se provede samotné focení. Obrázky si na LCD-displeji fotoaparátu prohlédneme a ty nepovedené smažeme. Fotoaparát propojíme přiloženým kabelem s počítačem, spustíme ovládací program a snímky z paměti fotoaparátu přesuneme na disk počítače. Uloží se samozřejmě ve formě souborů do zvolené složky. Některé fotoaparáty se při spojení s počítačem chovají jako další disk, stačí tedy snímky vzít a nakopírovat do zvolené složky na pevný disk našeho počítače. Případně nemusíme připojovat celý fotoaparát, ale pouze vyjmout paměťovou kartu a tu vložit do čtečky počítače nebo tiskárny Soubor(y) s obrázkem otevřeme v rastrovém programu, upravíme snímek (jas, kontrast, ořez atd.) a vytiskneme ho v nejvyšší kvalitě na připojené tiskárně. Některé tiskárny umožňují přímý tisk obrázků z digitálního fotoaparátu, odpadají tedy poslední dva body a počítač vůbec nepotřebujeme. Digitální fotoaparát propojíme přímo s tiskárnou, zvolíme, které snímky budeme tisknout, vložíme papíry a zahájíme tisk. Snímky z digitálního fotoaparátu nemusíme tisknout jen sami na své inkoustové tiskárně. Na mnoha místech existují digitální minilaby, kde vám snímky ve vysoké kvalitě zhotoví. Také na Internetu existují služby, které vám e-mailem zaslané snímky vytisknou a zašlou poštou. Zkuste do okénka Hledej nějakého internetového portálu zadat pojem Digitální minilab a získáte odkazy na desítky firem.
Již víme, že fotoaparát musíme s počítačem propojit kabelem, výjimkou jsou fotoaparáty (a počítače, nejčastěji notebooky), které mezi sebou komunikují bezdrátově, přes například rozhraní IR (infračervené). Starší fotoaparáty se připojovaly na tzv. sériový port, přenos byl velmi pomalý (50 snímků může trvat také celou hodinu). Novější přístroje mají připojení přes rozhraní USB, které je mnohem rychlejší. Kabel většinou máme napevno připojen k počítači a jen k němu připojíme fotoaparát.
