Цифровое фото в двух словах. Теория и практика фотографии Как происходит процесс получения цифровых фотографий

Также фотографией или фотоснимком, или просто снимком называют конечное изображение, полученное в результате и рассматриваемое человеком непосредственно (имеется в виду как кадр проявленной плёнки, так и изображение в электронном или печатном виде).

В более широком смысле, фотография — это искусство получения фотоснимков, где основной творческий процесс заключается в поиске и выборе композиции, освещения и момента (или моментов) фотоснимка. Такой выбор определяется , а также его личными предпочтениями и вкусом, что характерно для любого вида искусства.

В зависимости от принципа работы фотографию принято делить на подразделы:

Получение движущихся изображений, основанное на фотографических принципах, называется .

Фотография основана на достижениях науки прежде всего в области , и . Развитие на нынешнем этапе цифровой фотографии происходит благодаря в основном электронным и информационным технологиям.

Принцип действия

Принцип действия фотографии основан на получении и фиксировании их с помощью химических и физических процессов, получаемых с помощью , то есть электромагнитных волн, излучаемых непосредственно или отражённых.

Изображения с помощью отражённого от предметов видимого света получали ещё в глубокой древности и использовали для живописных и технических работ. Метод, названный позже ортоскопической фотографией, не требует серьёзных оптических приспособлений. В те времена использовались лишь малые отверстия и, иногда, щели. Проецировались изображения на противоположные от этих отверстий поверхности. Далее метод был усовершенствован с помощью оптических приборов, помещаемых на место отверстия. Это послужило основой для создания камеры, ограничивающей получаемое изображение от засветки не несущим изображение светом. Камера была названа , изображение проецировалось на её заднюю матовую стенку и перерисовывалось по контуру художником. После изобретения методов химической фиксации изображения, камера-обскура стала конструктивным прообразом . Название «фотография» было выбрано как наиболее благозвучное из нескольких вариантов во Французской академии в .

Фототехника

По мере развития фотографии было создано большое количество различных конструкций и вспомогательных механизмов для получения изображений. Основное устройство— фотографический аппарат, сокращённо «фотоаппарат» или «фотокамера», и принадлежности к нему.

Фотоаппарат

В фотоаппарате есть:

Все остальные элементы фотоаппарата не оказывают непосредственного влияния на процесс съёмки и могут как присутствовать в конструкции, так и отсутствовать. Существуют фотографические камеры и без объектива (см. ).

Фотопринадлежности

Помимо собственно фотоаппарата и сменных объективов, в процессе съёмки могут использоваться другие .

Съёмочные

Принадлежности для обработки

Цифровая фотография

Цифровая фотография— относительно молодая, но популярная технология, зародившаяся в , когда компания выпустила на рынок камеру с , записывающей снимки на диск. Этот аппарат не был цифровым в современном понимании (на диск записывался аналоговый сигнал), однако позволял отказаться от фотоплёнки. Первая полноценная цифровая камера— — была выпущена в компанией .

Принцип работы цифровой камеры заключается в фиксации светового потока и преобразования этой информации в цифровую форму.

В настоящее время цифровая фотография повсеместно вытесняет плёночную в большинстве отраслей.

Кажется, так просто – щелкнул, получил снимок, и нет проблем. В действительности за те несколько мгновений, которые проходят с момента спуска затвора до проявления изображения на мониторе, внутри фотоаппарата происходит целый ряд сложных процессов, результатом которых является цифровая фотография. Попробуем разобраться, как же происходит превращение простых световых излучений в цифровое изображение, которое будет напоминать нам о приятно проведенных мгновениях и счастливых событиях в нашей жизни.

Рассмотрим поэтапно путь фотона до его преобразования в цифровое фото.

Объектив

Объектив – это элемент, находящийся на пути фотона к матрице. Он собран из линз, образующих оптические системы. Аппараты различаются по количеству линз, которое в самых совершенных моделях может достигать 18. А количество систем колеблется от двух до пяти. Объектив захватывает фотоны и направляет к матричным сенсорам. Размеры объектива прямо пропорциональны размерам матрицы. Совмещение, например, однодюймовой матрицы и линз малого размера даст темное и нечеткое изображение, так как маленькие линзы препятствуют проникновению света. Чтобы избежать этого, профессиональные фотографы прибегают к проверенной хитрости: низкое число апертуры при большой выдержке приводит к раскрытию диафрагмы, что способствует попаданию большего количества света через линзы на матрицу. В результате получается структурированное выделение фотографируемого объекта на смазанном фоне – лучшие критерии портретной съемки. Именно таким способом профессиональным фотографам удается выделить определенного человека на общем фоне толпы. Таким образом, путем регулировки параметров объектива можно достичь точечной фокусировки – пространство вокруг точки фокуса, чем дальше, тем больше расплывается.

Матрица

Матрица – основной элемент в процессе получения цифровых изображений. Она является подобием пленочного кадра. Фотоны, попадающие на поверхность матрицы, превращаются в электрозаряды посредством матричных сенсоров. Существует два вида сенсоров:
- CMOS
- CCD.

CMOS обладает гибкой манипулирующей системой. Он способен обрабатывать информацию в любом направлении на плоскости, параллельно процессу загрузки фотонов. CCD более примитивен. Он обрабатывает информацию лишь после окончания загрузки изображения. Производство CCD – дорогостоящий процесс с использованием сложнейших технологий. Тогда как CMOS более прост в исполнении и не требует сверхзатрат.

Матрица состоит из бесчисленного множества полупроводниковых светочувствительных частиц - пикселей или фотодатчиков, образующих изображение. Каждый фотодатчик включает три фотодиода, различающих три основных цвета: синий, зеленый и красный. Эти фотодиоды фиксируют количество фотонов света, попавших на них через объектив, и генерируют сигнал, прямо пропорциональный количеству принятого света.

Аналого-цифровой преобразователь

Для трансформации полученной аналоговой информации в цифровую фотоаппарат оснащен специальным устройством – ADC, которое считывает количество цветных фотонов в каждом пикселе, и присваивает числовую конфигурацию получившемуся цвету. Результатом получившейся совокупности чисел является фотоизображение. Эта информация переходит в буфер, где происходит ее фиксация на карте памяти.

Карта памяти

Скорость работы фотоаппарата зависит от всех вышеперечисленных элементов, а также от параметров карты памяти и ее способности принимать изображение, переданное из буфера. Карты памяти существуют во множестве форматов. Единицей скорости является мегабайт/сек, как на обычном CD-ROM. Недавно была презентована сверхскоростная карта памяти для профессиональных фотокамер – XQD со скоростью 16 и 32 Гбайт/сек.

Общепринятым стандартом является запись изображения в формате JPEG. Этот формат доступен для любой программы, предназначенной для просмотра фотоизображений, а также для их печатания.

Менее распространенный формат RAW индивидуален для каждой отдельной камеры. Он представляет “сырое”, не обработанное фотоизображение. Полученный результат – это непосредственный отпечаток матрицы. Формат RAW можно подвергать редактированию, что невозможно с JPEG, поэтому он более популярен среди профессионалов. Он позволяет вручную выправлять такие параметры изображения, как экспозицию, температуру и баланс белого.

Таким образом, кажущееся таким простым появление фотографии в реальности является сложным и деликатным процессом.


  • Каждый заядлый кошатник не упустит шанса сфотографировать своих любимых питомцев и хочет сделать снимки особенно эффектными, как бы сделанными рукой...


  • Съемка имеет свою техническую сторону – композицию, осуществляемую по строго выверенным законам, которые, однако, являются весьма субъективными, так как от них зависит восприятие...


  • Процесс фотографирования стал столь привычен, что превратился во вторую натуру. Вы снимаете объекты на пленку, обрабатываете ее (проявляете и фиксируете), затем печатаете с негативов снимки при помощи увеличителя, а потом наслаждаетесь созерцанием отпечатков. В цифровой фотографии дело обстоит немного сложнее (см. ил. 7).

    Ил. 7. В пленочной фотографии процесс состоит из трех основных стадий.

    Также есть три главные стадии процесса - съемка (захват и запись изображения), обработка и печать. Однако при этом каждая стадия несколько отличается (см. ил. 8).

    Ил. 8. Процесс получения снимка в цифровой фотографии также распадается на три стадии, однако после стадии съемки все происходит совсем по-другому.

    Съемка (запись изображения)

    Ил. 9. Съемка у пленочных и у цифровых камер происходит одинаково. Различие в том, что цифровая камера запечатлевает изображение при помощи матрицы, состоящей из электронных сенсоров, а пленочная - на светочувствительной пленке.

    • Сцена скомпонована, камера наведена на фокус и затвор сработал. Пока у пленочной и у цифровой камеры все происходит одинаково.
    • Свет попадает на сенсоры. Свет, отраженный от различных участков объекта, при помощи объектива попадает на элементарные сенсоры. Каждый элементарный сенсор получает, вообще говоря, разное количество света.
    • Реагируя на свет, каждый элемент матрицы выдает электрический заряд. Чем большее количество света упадет на элементарный сенсор, там больший заряд он выдаст. Не забудьте, что на каждый элемент установлен свой фильтр - красный, зеленый или синий. Таким образом, этот сигнал отражает не только количество света, но и цвет.
    • Все электрические импульсы воспринимаются, преобразуются в цифровые данные и сохраняются сообразно их положению в матрице. Этот процесс называют также квантованием (дискретизацией). Он осуществляется при помощи специального чипа, который называется аналогово-цифровым преобразователем, или АЦП-преобразователем.
    • Цифровая информация сохраняется в камере в виде файла изображения. Этот файл содержит информацию обо всех пикселях цифрового изображения, то есть об их координатах, цвете и яркости. Эти файлы сохраняются на флэш-карте камеры (обычно) или на другом носителе (у некоторых моделей камер). Процесс съемки завершен, камера готова к следующему кадру.

    Компьютерная обработка

    Ил. 10. Все преимущества цифровой фотографии можно оценить только на стадии обработки изображения. Изображение можно улучшить или изменить согласно любым фантазиям фотографа.

    • Цифровые файлы передаются в компьютер. Камера может хранить ограниченный объем информации, поэтому на определенной стадии необходимо перекачать файлы с записанными изображениями в компьютер. Обычно это делается при помощи специального кабеля, соединяющего камеру с компьютером.
    • Когда изображения попадают в компьютер, для их обработки можно запустить программу наподобие Photoshop.
    • Обработанная картинка сохраняется в компьютере, как правило, на его жестком диске.

    Вывод на печать

    Ил. 11. При печати с пленочных негативов результат может быть только один - отпечатанная на фотобумаге фотография. Цифровая фотография предоставляет больше возможностей.

    • Теперь изображение готово к выводу на принтер. В большинстве случаев это предполагает печать на струйном цветном принтере или на принтере аналогичного типа. Однако цифровое изображение можно также выложить в Интернет или даже вывести на фотопленку - на позитивную (в виде слайда) или на негативную.

    Первооткрывателем обычной фотографии с применением первых светочувствительных фотоматериалов считают Луи Жака Дагера, нашедшего практический способ получения светописного изображения и его закрепления на серебряной полированной пластинке в 1839 году.

    Точной даты рождения цифровой фотографии не существует. С некоторой условностью к ней можно отнести 1969 год, когда англичанами Уильямом Бойлем и Джорджем Смитом были изобретены чувствительные к свету полупроводниковые приборы с зарядовой связью CCD ( Charge Coupled Device ). Таким образом, если пленочные фотоаппараты существуют уже более 100 лет, то цифровые технологии съемки стали доступны рядовому пользователю лишь 5-10 лет назад. Тем не менее, большинство экспертов утверждают, что цифровая фотография станет в очень короткое время такой же обыденной вещью как телевизор или сотовый телефон. По своим возможностям цифровой фотоаппарат сейчас значительно обгоняет свой пленочный аналог. За считанные минуты после съемки фотограф может распечатать готовые изображения или разместить их в Интернете.

    В цифровых фотоаппаратах, как и в пленочных, используется объектив, но вместо фокусирования изображения на пленку, свет попадает на светочувствительные ячейки полупроводникового чипа, называемого сенсором . Множество сенсоров образует светочувствительную матрицу. Микропроцессор фотоаппарата анализирует полученную из матрицы информацию и определяет необходимые значения выдержки и диафрагмы, настраивает автофокус и другие характеристики камеры. Потом матрица захватывает изображение и передает его на аналого-цифровой преобразователь , который анализирует аналоговые электрические импульсы и преобразует их в цифровой вид ( поток нулей и единичек). Собственно этот массив нулей и единиц и создает цифровое изображение, с которым фотографу предстоит работать в дальнейшем.

    Особенности цифровой фотографии

    Если вы решили заняться цифровой фотографией, то первым вашим шагом станет покупка цифровой фотокамеры.

    Цифровое фото по сравнению с пленочным имеет ряд преимуществ:

    • Моментальность. Важное достоинство "цифровика" в том, что во время съемки можно сразу увидеть результат и переснять или удалить неудавшийся кадр . Буквально через несколько секунд после съемки ваши фотографии можно распечатать на цветном принтере или отправить в Сеть.
    • Новые возможности. Помимо традиционной печати ваших снимков и их последующего размещения в домашнем фотоальбоме теперь у вас больше новых возможностей, таких как редактирование фотографий в растровых графических редакторах , создание электронных галерей на лазерных компакт-дисках и отправка фотоснимков по электронной почте.

    Недостатки "цифры":

    • Цена – главное, в чем проигрывает современный цифровой фотоаппарат аналогичному по своим характеристикам пленочному. Стоимость профессиональной камеры начинается от $1000 и заканчивается за облаками. В результате имеем стоимость профессионального пленочного аппарата, да еще на несколько отличных сменных объективов останется.
    • Большое время срабатывания спуска. Большинство современных цифровых фотоаппаратов делают снимок не сразу после нажатия на спусковую кнопку, а с некоторой задержкой. Из-за автофокуса время задержки колеблется в пределах 0,3-2 сек. При съемке пейзажа данный недостаток не мешает, но при фотографировании подвижных объектов (животных, транспорт, спорт) это создает определенные неудобства.

    Выбор камеры

    Во-первых, чем больше мегапикселей указано в маркировке камеры, тем более качественную фотографию можно получить. Для любительских целей и печати снимков небольшого формата (10 на 15 или 13 на 18 см) вполне достаточно 3-х мегапиксельной камеры. Пять мегапикселей позволят напечатать качественные фотографии 30 на 40 см, например, для фотовыставок.

    Во-вторых, чем качественнее оптика, тем качественнее, при прочих равных условиях, получаются фотографии. При выборе цифровой камеры обратите внимание на фокусное расстояние объектива: каково максимальное и минимальное расстояние , на котором возможна съемка.

    В-третьих, выбирая аппарат, не пренебрегайте функцией позволяющей отключать полностью автоматизированный режим съемки и выставлять параметры вручную (время экспозиции, размер диафрагмы). Помните, что автоматика может ошибаться.

    Обратите внимание и на то, что есть некоторая тонкость с параметром Zoom .(Трансфокация) – функция , реализующая приближение фотографа к объекту съемки программно ( digital zoom ) или аппаратно ( optical zoom ). Качество фотографии при цифровом увеличении (программно) всегда ниже, чем при увеличении оптическом (аппаратно).

    Об остальных моментах выбора цифрового аппарата мы более подробно поговорим позднее.

    Основные этапы создания цифрового фото

    Съёмка

    Профессиональная фотосъемка начинается с приблизительного сценария или плана съемки. Такой план может содержать перечень планируемых сцен и попутные заметки по условиям съемки. Важное событие всегда следует снимать с различных точек съемки. Позднее, при редактировании, можно будет выбрать лучшие точки съемки или соединить их.

    При любой съемке фотокамеру желательно стабилизировать. Можно получить стабильную картинку и без использования треноги. Для этого необходимо правильно держать камеру во время движения. Держите её двумя руками. Это уменьшит тряску, в отличие от удерживания одной рукой. Используйте свои ноги для поглощения колебаний. Согните колени чуть больше обычного и понизьте центр тяжести.

    Одна из грубых ошибок съемки заключается в слишком частом использовании увеличения (зума). Для крупного плана лучше просто подойти поближе к объекту. Вторая распространенная ошибка заключается в отказе от ЖК-дисплея при съёмке. Цифровая камера - это устройство WYSIWYG (что видишь на экране, то и получишь на плёнке). Если вы видите нужный объект на ЖК- дисплее или видоискателе, то он будет и на плёнке.

    Передача данных в компьютер

    После окончания съемки необходимо загрузить ваши снимки в компьютер для их редактирования. Для этого вы можете воспользоваться USB -интерфейсом и программными возможностями ОС Windows. Соедините вашу камеру и компьютер кабелем USB – операционная система обнаружит ваш накопитель информации и позволит вам скинуть данные из фотоаппарата в ПК также как с обычного диска. Потребуется незначительное время, для того, чтобы весь графический материал был перенесен на ваш винчестер .

    Редактирование

    Следующий шаг вашей работы – редактирование фотоизображений. Редактирование предполагает умелую коррекцию дефектов отснятого вами материала. Брак удаляют, а удачные снимки доводят до совершенства.

    Программное обеспечение по редактированию отснятого материала позволяет не только просмотреть, повернуть и обрезать фотографии, но и добавить в ваши снимки рамки, спецэффекты и текст. Наилучшая программа для редактирования цифровых фотографий – Adobe Photoshop. Вы можете также попробовать несколько разных программ, например, Paint Shop Pro или CorelPHOTO- PAINT , а затем выбирать то, что подойдёт вам лучше всего.

    Монтаж

    В процессе редактирования снимков вы можете выполнить их фотомонтаж (коллаж). Например, вашу фотографию с неудачной рыбалки вы можете изменить, добавив в свой снимок огромную щуку, взятую из Internet.

    Эффекты

    В процессе редактирования фотографий к ним можно добавить различные компьютерные эффекты, меняющие ваше изображение по специальному алгоритму (дым, вспышки, стилизации, капли воды и тому подобное).

    Надписи

    Нанесение текста на фотографии можно выполнить посредством любого графического редактора, например, Adobe Photoshop. Если вам нужно что-то особенное, например трёхмерные шрифты или буквы, горящие огнем, то можно применить специальные плагины (plugins) или особые программы, например, Xara 3D . Надписи должны быть эстетичными, смысловым образом оправданы и вызывать интерес смотрящего их человека.

    Звук

    При создании из фотографий слайд-шоу, а также галерей, к ним можно добавить и звук. Звук должен соответствовать фотоматериалу. Выбирайте соответствующую музыку - правильная музыка добавит качества вашему слайд-фильму и усилит его идею.

    Вывод и хранение фотоизображений

    Вы можете вывести свои готовые работы на компакт-диск, создав фото слайд шоу ( VCD ). О способах создания VideoCD с помощью программы Nero

    Что такое фотография.

    Фотогра́фия (фр. photographie от др.-греч. φως / φωτος — свет и γραφω — пишу; светопись — техника рисования светом ) — получение и сохранение статичного изображения на светочувствительном материале (фотоплёнке или фотографической матрице ) при помощи фотокамеры .

    Также фотографией или фотоснимком, или просто снимком называют конечное изображение, полученное в результате фотографического процесса и рассматриваемое человеком непосредственно (имеется в виду как кадр проявленной плёнки, так и изображение в электронном или печатном виде).

    В зависимости от принципа работы светочувствительного материала фотографию принято делить на три больших подраздела:

    Плёночная фотография — основана на фотоматериалах, в которых происходят фотохимические процессы.

    Цифровая фотография — в процессе получения и сохранения изображения происходят перемещения электрических зарядов (обычно в результате фотоэффекта и при дальнейшей обработке), но не происходит химических реакций или перемещения вещества. Правильнее было бы называть такую фотографию электронной, так как в ряде устройств, традиционно относимых к «цифровым», происходят аналоговые процессы.

    Электрографические и иные процессы, в которых не происходит химических реакций, но происходит перенос вещества, образующего изображение. Специального общего названия для этого раздела не выработано, до появления цифровой фотографии часто употреблялся термин «бессеребряная фотография».

    Принцип действия

    Принцип действия фотографии основан на получении изображений и фиксировании их с помощью химических и физических процессов, получаемых с помощью света, то есть электромагнитных волн, излучаемых непосредственно или отражённых.

    Изображения с помощью отражённого от предметов видимого света получали ещё в глубокой древности и использовали для живописных и технических работ. Метод, названный позже ортоскопической фотографией, не требует серьёзных оптических приспособлений. В те времена использовались лишь малые отверстия и, иногда, щели. Проектировались изображения на противоположные от этих отверстий поверхности. Далее метод был усовершенствован с помощью оптических приборов, помещаемых на место отверстия. Это послужило основой для создания камеры, ограничивающей получаемое изображение от засветки не несущим изображение светом. Камера была названа обскурой, изображение проецировалось на её заднюю матовую стенку и перерисовывалось по контуру художником. После изобретения методов химической фиксации изображения, камера-обскура стала конструктивным прообразом фотографического аппарата. Название «фотография» было выбрано как наиболее благозвучное из нескольких вариантов во Французской академии в 1839 году.

    Виды фотографии

    Чёрно-белая фотография

    Чёрно-белая фотография — исторически первый вид фотографии. После появления цветной, а затем и цифровой фотографии, чёрно-белые снимки сохранили свою популярность. Зачастую цветные фотографии преобразуются в чёрно-белые для получения художественного эффекта.

    Цветная фотография

    Цветная фотография появилась в середине XIX века . Первый устойчивый цветной фотоснимок был сделан в 1861 году Джеймсом Максвеллом по методу трехцветной фотографии (метод цветоделения).

    Для получения цветного снимка по этому использовались три фотокамеры с установленными на них цветными светофильтрами (красным, зелёным и синим ). Получившиеся снимки позволяли воссоздать при проекции (а позднее, и в печати) цветное изображение.

    Вторым важнейшим шагом в развитии метода трехцветной фотографии стало открытие в 1873 г. немецким фотохимиком Германом Вильгельмом Фогелем сенсибилизаторов, то есть веществ, способных повышать чувствительность серебряных соединений к лучам различной длины волны. Фогелю удалось получить состав, чувствительный к зелёному участку спектра .

    Практическое применение трехцветной фотографии стало возможным после того, как ученик Фогеля, немецкий ученый Адольф Мите разработал сенсибилизаторы, делающие фотопластину чувствительной к другим участкам спектра. Он также сконструировал фотокамеру для трехцветной съемки и трехлучевой проектор для показа полученных цветных снимков. Это оборудование в действии впервые было продемонстрировано Адольфом Мите в Берлине в 1902 г.

    Большой вклад в дальнейшее совершенствование метода трехцветной фотографии внёс ученик Адольфа Мите Сергей Прокудин-Горский , разработавший технологии, позволяющие уменьшить выдержку и увеличить возможности тиражирования снимка. Прокудин-Горский также открыл в 1905 г. свой рецепт сенсибилизатора, создававшего максимальную чувствительность к красно-оранжевому участку спектра, превзойдя в этом отношении А.Мите.

    Наряду с методом цветоделения с начала XX века стали активно развиваться и другие процессы (методы) цветной фотографии. В частности, в 1907 году были запатентованы и поступили в свободную продажу фотопластины «Автохром » Братьев Люмьер , позволяющие относительно легко получать цветные фотографии. Несмотря на многочисленные недостатки (быстрое выцветание красок, хрупкость пластин, зернистость изображения), метод быстро завоевал популярность и до 1935 г. в мире было произведено 50 млн автохромных пластинок.

    Альтернативы этой технологии появились только в 1930-х годах: Agfacolor в 1932 году , Kodachrome в 1935 , Polaroid в 1963 .

    Цифровая фотография

    Цифровая фотография — относительно молодая, но популярная технология, зародившаяся в 1981 году , когда компания Sony выпустила на рынок камеру с ПЗС-Матрицей , записывающей снимки на диск. Этот аппарат не был цифровым в современном понимании (на диск записывался аналоговый сигнал), однако позволял отказаться от фотоплёнки. Первая полноценная цифровая камера — была выпущена в 1990 году компанией Kodak .

    Принцип работы цифровой камеры заключается в фиксации светового потока матрицей и преобразования этой информации в цифровую форму.

    В настоящее время цифровая фотография повсеместно вытесняет плёночную в большинстве отраслей.