2. Princip a konstrukce digitálního fotoaparátu

2. Princip a konstrukce digitálního fotoaparátu

Zdeněk Tö[email protected]

2.11.2010 2. Princip a konstrukce digitálního fotoaparátu 2

2. Princip a konstrukce digitálního aparátu

• Součásti digitálního fotoaparátu• Princip činnosti digitálního fotoaparátu• Typy digitálních fotoaparátů• Příslušenství k digitálním fotoaparátům• Baterie a akumulátory


2.1 Základní součásti digitálního fotoaparátu


2.1 Základní součásti digitálního fotoaparátu

• snímač a nejbližší okolí (snímač, A/D)• procesor• optika (objektiv, předsádky, clona)• elektronika (řadič, expoziční logika, rozhraní)• zobrazování (hledáček, LCD displej)• paměť (vyrovnávací, velkokapacitní)• napájení (baterie, akumulátory, zdroje)• vnější plášť (kompakty, zrcadlovky)• software (ovladače, příslušenství)


2.1 Tělo

Tvar a velikost se liší podle typu přístroje:• Jednoduchý tvar - kvádr• Ergonomický tvar• Neobvyklé tvary

Použitý materiál:• Celoplastové fotoaparáty• S vyztuženou kostrou• Celokovové


2.1 Jednoduchý tvar

Canon Digital IXUS II S


2.1 Jednoduchý tvar

Nikon Coolpix S3


2.1 Ergonomický tvar

Konica Minolta Dimage Z3


2.1 Ergonomický tvar

Konica Minolta Dimage Z3


2.1 Zvláštní tvar

Nikon Coolpix SQ


2.1 Zvláštní tvar

Nikon Coolpix SQ

http://www.steves-digicams.com/2003_reviews/nikonsq_qtvr.html


2.1 Snímač

• snímač je složen z buněk měřících světlo• A/D převodník provádí samotnou digitalizaci dat• elektronika vždy provádí softwarovou úpravu obrazu

Důležité parametry:• fyzické a efektivní rozlišení (MPx)• citlivost na světlo (ISO)• barevná hloubka (bit)• typ čipu (CCD, CMOS, Foveon)


2.1 CCD čip

• nejčastěji používaný • osvědčené řešení• výstup z čipu je analogový, proto za ním musí následovat AD

převodník• vysoce kvalitní obraz s nízkým šumem

Progresivní CCD čip: Jednotlivé řádky (sloupce) světlocitlivýchbuněk jsou napojeny na sběrnici. Při snímání obrazu se ukládájeden řádek (sloupec) po druhém a to vše po jedné sběrnici.

Prokládaný CCD čip: Řádky (sloupce) světlocitlivých buněk senačítají po blocích. Každý řádek (sloupec) má svůj registr. Odečítajíse pak hodnoty těchto registrů, což je rychlejší.


2.1 Super CCD čip

• konstrukčně stejný jako CCD• světlocitlivé buňky mají šestiúhelníkový nebo osmiúhelníkový

tvar• buňky jsou blíže u sebe, což dělá opticky dojem vyššího rozlišení• poskytuje vyšší rozlišení• každý obrazový bod je opatřen mikročočkou, která zajišťuje lepší

využití dopadajícího světla a tím i zvýšení citlivosti čipu

Používá Fuji


2.1 CMOS čip

• konstrukčně velmi složitý• výstup dat z CMOS čipu probíhá najednou, protože každá

světlocitlivá buňka má vlastní výstup• kratší doba pro přečtení obrazu z čipu• každá buňka má RGB filtr a miniaturní čočku, která soustředí

dopadající paprsky světla pouze do místa citlivého na světlo• menší spotřeba energie• náchylnější na šum

Používá Canon

Použití ve fotomobilech


2.1 Foveon čip

• nová technologie• třívrstvé silikonové snímače• využívá vlastnosti silikonu, který

pohlcuje různé složky světla různě• každá světlocitlivá buňka tak

získává údaj o všech třech složkách barvy najednou

Používá Fuji


2.1 Zachycení barvy

Světlocitlivé buňky nerozlišují barvu. Zachycují pouze množstvísvětla.

Záznam barvy:• Tři oddělené senzory• Rotace červeného, zeleného a modrého filtru• Pole barevných filtrů


2.1 Zachycení barvy

Použití permanentního barevného filtru – Bayerův filtr.Lidské oko není stejně citlivé na všechny barvy.


2.1 Velikost snímače

Čím menší senzor, tím horší kvalita obrazu. Dramaticky se projevujívšechny vady objektivů.Malé senzory jsou levnější.

1/2.7“ 5.3 x 4.0 mm Konika Minolta DIMAGE 2/3“ 8.8 x 6.6 mm Nikon Coolpix 8700APS-C 22.2 x 14.8 mmCanon EOS 350 D

Nikon D70sfullframe 24 x 36 mm Canon EOS-1Dskinofilm 24 x 36 mm


2.1 Rozlišení snímače

Rozlišení snímku – počet bodů, které je fotoaparát schopen rozeznat. Zpravidla lze nastavit několik úrovní.

Počet Mpx Rozlišení Maximální fotoobrazu obrazu při 300 dpi

2 1600 x 1200 13 x 10 cm3 2000 x 1500 17 x 13 cm4 2500 x 1600 21 x 14 cm5 2800 x 1800 24 x 15 cm6 3000 x 2000 25 x 17 cm8 2500 x 2300 30 x 20 cm


2.1 Šum

Šum je způsoben elektromagnetickým šumem v prostoru kolem nás (např. mobilní telefony, elektrické motory, transformátory,reprosoustavy, počítače). Vliv na jeho velikost má i teplotaokolí. Šum je charakteristický pro každý digitální fotoaparát.Projevuje se jako barevné body v obraze.

Šum je tím menší, čím je každý pixel větší a čím je snímač větší.Šum je tím menší, čím je nižší citlivost snímače.

Šum se zvětšuje při dlouhých expozicích.

Šum při následním zpracování vzrůstá při doostřování fotografie.


2.1 Šum

Algoritmy na potlačení šumu ve fotoaparátu (např. konvoluces vhodnou maskou) – důsledkem je mírné rozmazání.

Možnost vyfotografování dvou snímků rychle po sobě – praktickyshodné až na náhodný šum.

Programy na odstranění šumu – Neat Image, Noise Ninja.


2.1 Obrazový procesor

Dostává digitální informaceze snímače

Provádí:• zaostřování• měření expozice• Kontrast• saturace• redukce šumu• komunikace s uživatelem• přepočet snímku do datového

formátu• komunikace s paměťovou

kartou• zobrazování na LCD displeji

Cache - vyrovnávací paměť


2.1 Paměť

• rychlá vyrovnávací paměť pro uživatelský komfort• fixní vnitřní flash paměť• vyjímatelná paměť pro uchování fotografií• souboj standardů a výrobců• kapacita


2.1 Objektiv

Z hlediska ohniskové vzdálenosti lze rozdělit objektivy na:

• Rybí oka (8 mm) – extrémně širokoúhlé s úmyslnou deformací perspektivy

• Širokoúhlé (10-30 mm) – interiéry, architektura, krajina, reportáž• Střední ohniska (30-100 mm) – přirozené zobrazení, portrét• Teleobjektivy (100-300 mm) – portrét, reportáž, krajina• Silné teleobjektivy (>300 mm) – příroda, sport


2.1 Objektiv

Speciální:

• Telekonvertory – násobí ohnisko 1.4x, 2x, 3x• Předsádky – násobí ohnisko 1.4x, 2x, 3x• Makroobjektivy – měřítko 1:1, liší se minimální zaostřovací

vzdáleností• Tilt-Shift – architektura (korekce)• Mirror – silné teleobjektivy konstruované na principu

hvězdářského dalekohledu


2.1 Objektiv

CANON EF-S 17-85mm f/4,5-5,6 IS USM se stabilizací


2.1 Objektiv „rybí oko“

Olympus Zuiko 8mm F3,5 „rybí oko“


2.1 Objektiv – „rybí oko“

Nikon's Fisheye-Nikkor 6mm f/2.8 – 220°


2.1 Vady objektivů

Chromatická aberace


2.1 Vady objektivů - vinětace


2.1 Vady objektivů - bokeh


2.1 Vady objektivů - bokeh


2.1 Vady objektivů

Neostrost v rozíchReflexy a odrazyZkreslení obrazuNeostrá kresbaSlévání detailů


2.1 Stabilizátor

Umožňuje používání delších expozičních časů a zajištění ostrosti.

Principy stabilizace:• Speciální optický element • Snímací čip na gelovém

podkladu v těle aparátu• Elektronická stabilizace• Dvojice gyroskopů


2.1 Stabilizátor

Minolta Dynax 7D


2.1 Závěrka

Závěrka reguluje dobu osvitu snímače.

Mechanická - štěrbinová lamelovácentrální

Elektronická

http://www.mir.com.my/rb/photography/fototech/focalplane/index.htm


2.1 Závěrka

Činnost štěrbinové závěrky


2.1 Hledáček a displej

Fujifilm FinePix S5600


2.1 Hledáček

Používané typy:• optický průhledový• elektronický

Vlastnosti:• geometrická přesnost• expoziční přesnost• kresba a zobrazení detailů• zobrazení informací pro uživatele• dioptrická korekce• zohlednění předsádek a nastavení• rychlost a plynulost zobrazení• subjektivní pocity uživatele


2.2 LCD displej

Důležité parametry:• zobrazování snímků a manipulace s nimi• úhlopříčka• rozlišení• antireflexní a ochranná vrstva• technologie zobrazování• možnost regulace jasu a kontrastu• podsvícení


2.1 LCD displej

Výhodou displeje je jeho velmi přesné zobrazení. Většina fotoaparátůzobrazuje na displeji 100 % plochy budoucího snímku a přitomzohledňuje jak nastavení zoomu, tak i všechna ostatní nastaveníexpozice, barevnosti, efektů apod. U některých přístrojů je displejvýklopný a může být libovolně natočen.

Slabinou displejů jsou odlesky, které snižují čitelnost displejův exteriérech. Za slunečného počasí nejdou mnohé přístroje použítjinak než s hledáčkem.

Při dlouhém používání displeje je také nutno počítat s tím, že baterie se vybíjejí mnohem rychleji.


2.1 LCD displej

Olympus SP-700


2.1 Dotykový displej

Sony Cyber-shot N13“ dotykový displej


2.1 LCD displej


2.1 Konektory – připojení k PC

• Speciální program pro připojení k počítači• TWAIN driver

• Sériová linka• USB• Firewire (IEEE-1394)• Bluetooth• Wi-Fi (IEEE 802.11)• PCMCIA adaptéry


2.1 Konektory

Čtečky karetPropojení s TVBlesk

PictBridge

Dálkové ovládáníinfračervené OlympusRM-1drátové Nikon MC-36


2.1 Wi-Fi

Canon Digital IXUS Wireless – Wi-Fi rozhraní


2.1 Paměťové karty

• xD (X-Data)Olympus, Fuji

• CompactFlash (CF)Canon, Nikon, Minolta, Olympus, Pentax

• Microdrive (MD)Canon, Nikon, Minolta, Olympus, Pentax, Fuji

• SecureData (SD)Canon, Nikon, Minolta, Pentax

• Mini SecureData (mini SD)



• MultiMedia (MMC)Minolta, Canon

• Reduced Size MultiMeda (RS-MMC)

• MemoryStick (MS, MS Pro)Sony, Minolta

• MemoryStick Duo (MS DUO, MS DUO Pro)Sony

• SmartMedia (SM)Olympus, Fuji, Agfa

• Mini CDSony



Velikostní porovnání jednotlivých druhů paměťových karet

Documents

2. Princip a konstrukce digitálního fotoaparátu