`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Андрей Зубинский

Неожиданная непонятность, не совсем о компьютерах

+812
голосов

Хотя, как бы и о них. Только не об универсальных. А о тех, которые сейчас называются цифровыми фотоаппаратами.

Итак, всё началось с зеркальной камеры. В 1676 году немец Иоганн Штурм описал использование зеркала в камере-обскуре, простейшем ящике с отверстием. Уже в 1865 году ещё один немец, Иоганн Зан, сделал образец реальной зеркальной камеры-обскуры, да еще и с фокусируемым объективом и регулируемой диафрагмой. Эти предки современных зеркальных камер не предназначались для фиксирования изображений, они использовались, в частности, художниками, для «рисования с натуры» методом обрисовывания контуров наблюдаемого камерой изображения.

Когда появились способы фиксации изображения, конструкция зеркальной камеры оказалась неожиданно удачной и очень подходящей:

Неожиданная непонятность, не совсем о компьютерах

При одном положении зеркала (наклонном, деталь 2 на рисунке) световой поток направлялся фотографу, не затрагивая светочувствительного фиксирующего элемента 4. Это позволяет фотографу (и не только ему, ещё и разным устройствам) в прямом смысле «смотреть через объектив» и оценивать будущий снимок. И эта возможность – одна из самых сильных в списке достоинств зеркальной камеры. Естественно, при некоторых ограничениях можно заглядывать через объектив и камеры-обскуры. Например, при съёмке неподвижных объектов в неизменных условиях освещения. Тогда можно детально рассмотреть проецируемую камерой-обскурой картинку, потом, например, приставить к ней коробку со светочувствительным материалом и открыть её на какое-то время. Как приём получения весьма интересных натюрмортов, например, такое вполне годится и интересно. Но как основа универсального фотоаппарата – увы. Продолжим о зеркальной камере. Если в ней поднять зеркало (на рисунке – 5) то световой поток попадёт на светочувствительный элемент. Процесс подъёма-опускания зеркала может быть очень быстрым, а по сравнению со способом съёмки камерой-обскурой, и вовсе мгновенным. Это второе главное достоинство зеркальной камеры – время, отделяющее визуальную оценку кадра от его фиксирования у таких камер мало. Третье достоинство – удобство фокусировки в ручном режиме. В камерах большого формата для наблюдения фотографом через объектив до сих пор используется не видоискатель с призмой, а большое матовое стекло, на которое просто проецируется световой поток, прошедший через объектив. Над которым часто устанавливается обычное увеличительное стекло, позволяющее рассматривать произвольные увеличенные фрагменты проецируемого изображения. И, варьируя фокусировку  объектива, добиваться их резкости. Это очень важная деталь. Но о ней чуть позже.

Один недостаток зеркальных камер очевиден – сложная изнашивающаяся механика. Второй – менее. Зеркало обладает массой. А быстрые его перемещения, соответственно, вызывают колебания. Пусть незначительные, но достаточные для того, чтобы они в некоторых случаях сказывались на качестве результирующего изображения. Именно поэтому в качественных зеркальных камерах предусмотрена фиксация изображения с предварительно поднятым зеркалом, то есть, исключающая вибрации от его перемещения. И по этой же причине искушённые фотографы любят камеры, основанные на других принципах, без прыгающего зеркала вообще.

Когда в фотоаппаратах появились электронные системы автоматики, принцип зеркальной камеры позволил убить сразу двух зайцев. Во-первых, появилась возможность оценивать количественные характеристики светового потока, прошедшего через объектив, расположив датчики так, чтобы на них падал свет при наклонном положении зеркала. Во-вторых, там же можно расположить датчики автофокуса, каждый из которых задаёт точку фокусировки, и заставить камеру автоматически наводиться на резкость в заданной точке.

Всё это хорошо и объясняет доминирующее положение зеркальных цифровых камер в списке приборов, с помощью которых потенциально можно добиваться высокого качества снимков. Но не объясняет некоторых других вещей. Например. Наилучший способ фокусировки для ряда специфических условий съёмки предлагают камеры с большим матовым фокусировочным стеклом – потому что они обеспечивают фотографу полную свободу в формировании композиции кадра. Зеркальная цифровая камера с механизмом автофокуса даёт выбор точек фокусировки из какого-то множества (обычно сравнительно небольшого) и тем самым вводит ограничение в композицию снимка. А системы автофокуса без специальных датчиков (например, по контрасту изображения), используемые в «мыльницах», работают непозволительно для серьёзных требований медленно. Прыгающее зеркало вносит вибрации. Механика его привода изнашивается при каждом срабатывании.

Так вот. Почему, всё-таки, в камере изначально нужно было зеркало? По самому большому счёту? Потому что время, отделяющее момент фиксации изображения, от момента, когда изображение сможет оценить фотограф, было очень большим – плёнку надо проявить, снимок отпечатать.  В цифровых камерах всё не так – фотограф может оценивать изображение, фиксируемое матрицей камеры, в реальном времени. Например, с помощью того механизма, который в цифровых зеркалках называется LiveView. С другой стороны, дисплеи, для отображения в этом самом режиме, уже фактически фотографического качества, подбирающиеся к миллиону пикселей.

И вот не совсем понятно, почему нет до сих пор таких камер, в которых используется сугубо ручная фокусировка и электронный аналог комплекта матовое стекло – линза. Упрощённо – вот таких:

Неожиданная непонятность, не совсем о компьютерах

1 – объектив, 2 – матрица, 3 – экран с оптической системой и видоискателем, чтобы избежать засветок экрана от внешних источников света.

Так как разрешение экрана очевидно меньше разрешения матрицы, то на нём может отображаться или всё фиксируемое матрицей изображение (в масштабе, естественно), или его фрагмент, причём, как вариант – в масштабе 1:1, когда один пиксель матрицы соответствует одному пикселю экрана. Представим себе, что мы можем управлять положением этого окна с размером (в пикселях) экрана в системе координат матрицы, то есть, отображать любой фрагмент фиксируемого матрицей изображения в масштабе 1:1. Это ведь та же самая линза, которую можно устанавливать произвольно над матовым стеклом. Больше того. Никто ведь не запрещает оценить качество фокусировки в пределах этой «линзы» программно и помочь фотографу визуализацией какой-то объективной оценки. И в реальном времени, например. А это значит, что – такую камеру можно фокусировать как угодно, независимо от расположения датчиков автофокуса, что ей не нужно прыгающее зеркало и куча механики, что производитель такой камеры как системы может сконцентрироваться на качестве ключевых компонентов - оптики объективов и матрицы, и при одной и той же стоимости камеры, естественно, обеспечить их более высокий уровень. Да, в такой камере не будет автофокуса. Зато и не будет навязанных конструкцией камеры точек фокусировки. И потребности юстировки автоматики, и т.д. и т.п.

По-моему, это совершенно очевидная конструкция, которая одновременно и проще, чем «мыльницы», и для кучи применений совершеннее, чем «зеркалки». Почему же её нет вообще?

+812
голосов

Напечатать Отправить другу

Читайте также

На самом деле, Андрей, все просто: с помощью зеркала фотограф видит в видоискателе изображение в том виде, в котором оно попадет на матрицу. Ведь по сути, он смотрит на объект сьемки через объектив. Сразу видно композицию, свет, фокус, размытие фона и т.д. Это очень важно, так как имеется огромное количество съемных объективов, и каждый дает различную картинку. Когда то даже были фотоаппараты с двумя синхронными объективами, один - для видоискателя, второй - для пленки. Затем их упростили и вместо второго объектива установили зеркало. И я могу сказать определенно точно, что какими бы продвинутыми ни были технологии, профессиональные фотографы ни когда не променяют на них возможность смотреть через объектив.

по-моему, вы не поняли, о чём идёт речь. в уже работающем режиме LiveView фотограф смотрит на изображение через объектив. и в любой цифровой "мыльнице" - через объектив.

похоже это вы не очень поняли.
электронный лайв вью - устройство _медленное_.
потому что матрицу Лайввью нужно _проэкспонировать_, потом _считать_, потом вывести на экран. и пусть последние 2 итерации можно сделать мегаскоростными за счет скорости процессора - тут прогресс на месте не стоит, то с первым есть фундаментальные причины - количество света и чувствительность матрицы.

в этом и прелесть фазовых детекторов - они мегаскоростные, потому что ссд что используются там а) имеют огромный по сравнению с матрицей пиксель (читай очень высокая чувствительность), б) их просто мало (опять же по сравнению с матрицей) с) их не закрывают светофильтры (что опять же повышает чувствительность).
я уж не говорю о самом алгоритме, который с первого измерения знает куда крутить.

да, фазовые детекторы очень быстрые.
но и экспозиция - не такая большая проблема на самом деле. скажем так - это вопрос сугубо технологический и решаемый.

каким образом?
чувствительность матрицы невозможно бесконечно поднимать. экспозицию невозможно бесконечно уменьшать.

Ерунда какая-то извините. Это все равно что предлагать взять 2 фотоаппарата и один из них использовать в качестве видоискателя. Плюс дополнительные проблеммы с совмещением изображения. То есть вместо одного зеркала - целый фотоаппарат применяем. А оптика сколько будет стоить? А вес?

зачем два?

возьмите камеру с LiveView, выбросьте механику автофокуса, добавьте бленду наоборот к экрану и джойстик, позволяющий при нажатии переключаться между отображением всего фиксируемого матрицей изображения в масштабе и отображением окна 1:1 (один пиксель матрицы - один пиксель экрана) + программку позиционирования этого окна при движениях джойстика. Всё. Наводка на резкость - единственным мануальным объективом, по оценке при отображении 1:1. Так как окно можно расположить где угодно, никаких ограничений в выборе точек фокусировки нет, полная свобода. Если добавить некую формальную оценку качества фокусировки - только плюс, тем более, что это считается в реальном времени, и не по всему кадру, и только дополняет выбор фотографа, а не является основой для работы автоматики.

Так это наверно во всех фотоаппаратах есть. Только перемещать точку фокусировки неудобно. Я всегда фокусируюсь по центральной точке (наводя ее на нужный мне объект), а потом кадрирую кадр как мне нужно. Но только LiveView тут точно не подойдет потому-что очень уж плохое качество предпросмотра. Вот если бы была кнопка съемки предварителного кадра (типа серийной съемки, но с показом только фрагмента 1:1) может функция и пригодилась бы чаще (но наверное слишком бы быстро акамулятор садился в таком режиме).

и что, в результате получается фокусированным то, что нужно?
а ведь так не может быть.
потому что фокусная плоскость при изменении положения камеры при фиксированной наводке тоже "уплывает". иначе быть и не может.

Ну, особисто я сподіваюся на те, що мої зусилля врятує глибина різкості... ги.

тоже "уплывает"
Ну и что с того - она уплывает максимум на 0.5 метра, что легко компенсируется приближением фотоаппарата к объекту. А часто нужно вообще выбирать растояние фокусировки на котором нет никакого объекта (или по которому вообще визуально нельзя (или очень сложно) определить резкость). Ведь сфокусироваться вручную можно только если есть сильный контраст.
Мало того я обычно в услових сложности фокусировки - быстно в автоматическом режиме фокусируюсь на объект, которого вообще в кадре не будет.

логика работы с такой штукой - смотрите в видоискатель, выбираете общую композицию кадра, перемещаете одним пальцем джойстиком окно наводки на резкость куда хотите, жмёте на джойстик, видите в реальном времени выбранный фрагмент кадра, крутите фокусировку объектива, добиваясь нужной вам резкости изображения, нажимаете кнопку "съёмка кадра". всё.

на самом деле речь идёт не о какой-то новой оптической схеме, а о другом использовании того, что есть.

в моей скромной электронной мыльнице такой режим фактически есть - при съёмке аппарат определяет лицо человека в кадре и создает кадр-в-кадре с увеличенным лицом на фоне общей композиции

есть очень заметный недостаток, которого лишены зеркальные камеры - в сумерках, когда человеческий глаз ещё нормально вполне различает контуры и даже цвета, в таком видоискателе угадываются лишь смутные пятна, весьма щедро приправленные пёстрым шумом.

ну я же написал, что это не для всех случаев. такое очень хорошо подходит для студийной и предметной съёмки, для некоторых пейзажистов. это не универсально. хотя повышение чувствительности (уже и ISO 12000 никого не пугает) диапазон расширяет.

"жмёте на джойстик" - таким способом я буду 5 минут фокусироваться

В моей Sony DSLR-A580 есть режим который именно так работает. Я использую его для макросъемки всяких железок, когда нужно точно сфокусироваться.

Кстати в этом аппарате очень хорошо видна разница между Phase-detect AF и Contrast AF. Если первый работает на отлично даже в сложных условиях съемки, то второй (который принудительно включается при поднятом зеркале) всегда работает неадекватно (долго крутит туда-сюда и часто ошибается).

Судя по всему, идея обсуждаемой отической схемы вовсе не нова - к пример, у меня в коллекции фото раритетов имеется такие экземпляры:

       

неплохие агрегаты для своего времени Rolleiflex и Ikoflex, но тяжеловаты.

Любой дальномерный фотоаппарат построен по такой же схеме.

два объектива не нужны. вообще. зачем они, если матрица и так смотрит через объектив? речь идёт просто об использовании имеющегося в любой камере тракта немного по-другому. выше в комментариях.

Я что-то не понял, чем предложенная конструкция отличается от Micro 3/4 ?

да почти ничем. кроме выброшенной автоматики фокусировки по контрасту. и сугубо мануальными объективами. выше в комментариях.

Как-то так?(B:mode):
http://www.n-foto.ru/school/school21

примерно да. но ещё проще.

Почему же её нет вообще?

Есть похожее:
http://www.fclab.ru/2010/03/19/1379/
отсутствие оптического видоискателя считают недостатком.

как бы и да. добавить светосильную мануальную оптику, убрать автоматику.

"Почему же её нет вообще?"
А кому нужна камера сугубо с ручной фокусировкой?
Ну разве что очень дешево. Так такая камера почти в каждый мобильный телефон встраивается - так там такое качество, что фокусировка и не нужна.

вот здравствуйте.
а кому нужны мануальные объективы Carl Zeiss неприличной стоимости?

http://ru.wikipedia.org/wiki/Псевдозеркальный_цифровой_фотоаппарат_
Большинство псевдозеркальных аппаратов имеет режим ручной фокусировки

интересно, а нельзя ли вместо зеркала откидывать (или сдвигать) матрицу, подменяя ее матовым стеклом для визирования?

НЕЛЬЗЯ!

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT