2. Princip a konstrukce digitálního fotoaparátu

2. Princip a konstrukce digitálního fotoaparátu

Zdeněk Tö[email protected]

25.10.2012

2. Princip a konstrukce digitálního aparátu

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


25.10.2012

2.1 Základní součásti digitálního fotoaparátu


25.10.2012

2.1 Základní součásti digitálního fotoaparátu

• tělo• 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)


25.10.2012

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


25.10.2012

2.1 Jednoduchý tvar

Nikon Coolpix S3


25.10.2012

2.1 Jednoduchý tvar

Casio Exilim Z200


http://www.pma-show.com/0331/casio/digitalcameras/exilim-ex-z200/

25.10.2012

2.1 Ergonomický tvar

Konica Minolta Dimage Z3


25.10.2012


Konica Minolta Dimage Z3


25.10.2012


Canon EOS 5D Mark III


http://digiarena.e15.cz/Getfile.aspx?id_file=125903514

http://digiarena.e15.cz/Getfile.aspx?id_file=705159801

25.10.2012


Nikon D90


25.10.2012

2.1 Zvláštní tvar

Nikon Coolpix SQ


25.10.2012

2.1 Zvláštní tvar

Nikon Coolpix SQ


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

25.10.2012

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)


25.10.2012

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.


25.10.2012

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


25.10.2012

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


25.10.2012

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


25.10.2012

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


25.10.2012


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


25.10.2012



25.10.2012

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 650 D

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


25.10.2012

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


25.10.2012

2.1 Šum

Šum na snímači je způsoben elektromagnetickým šumem v prostoru kolem nás (např. mobilní telefony, elektrické motory, transformátory, reprosoustavy, počítače). Vliv na jeho velikost má i teplota okolí.

Šum je charakteristický pro každý digitální fotoaparát.Projevuje se jako barevné body v obraze.


25.10.2012

2.1 Šum

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.


25.10.2012

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.


25.10.2012

2.1 Obrazový procesor

Dostává digitální informaceze snímače

Zpracovává data ze snímače

Komunikuje s uživatelem

Komunikuje s paměťovou kartou

Zobrazuje obraz na LCD displeji

Cache - vyrovnávací paměť


25.10.2012

2.1 Obrazový procesor

Obrazový procesor provádí:

• Nastavení expozice• Bayerova interpolace • Optimalizace dynamického

rozsahu • Oprava vad senzoru a

objektivu• Redukce šumu • Vyvážení bílé • Korekce snímku - kontrast,

jas, barva, sytost • Doostření• Přepočet rozlišení • Komprese snímku (JPEG)


25.10.2012

2.1 Paměť

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


25.10.2012

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


25.10.2012

2.1 Objektiv

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


25.10.2012

2.1 Objektiv „rybí oko“

Olympus Zuiko 8mm F3,5 „rybí oko“


25.10.2012

2.1 Objektiv – „rybí oko“

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


25.10.2012

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


25.10.2012

2.1 Objektiv tilt-shift


25.10.2012

2.1 Objektiv tilt-shift


http://www.tiltshiftphotography.net/examples.php

25.10.2012

2.1 Konstrukce objektivů

Asférický objektiv

Objektiv Tamron AF 18-250mm F/3.5-6.3 Di II LD Aspherical (IF) Macro je vybaven LD a AD členy (členy s nízkou disperzí pro korekci barevné vady) a dvěma asférickými členy pro korekci sférické vady a astigmatismu.


25.10.2012

2.1 Vady objektivů

Chromatická aberace


25.10.2012

2.1 Vady objektivů

Deformace obrazu


25.10.2012

2.1 Vady objektivů - vinětace


25.10.2012

2.1 Vady objektivů - bokeh


25.10.2012

2.1 Vady objektivů - bokeh


25.10.2012

2.1 Vady objektivů

• Neostrost v rozích• Reflexy a odrazy• Zkreslení obrazu• Neostrá kresba• Slévání detailů


25.10.2012

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


25.10.2012

2.1 Stabilizátor

Systém Tamron VC (Vibration Correction) umožňuje fotografovat z ruky s rychlostí závěrky delší o čtyři kroky, než bychom museli použít bez stabilizátoru.

1 = trojice magnetů a jejich speciální úchyty 2 = trojice nepatrných ocelových kuliček 3 = čočka VC - plovoucí optický člen fyzicky sloužící pro korekci chvění objektivu 4 = trojice vinutí pro nastavování detekčního senzoru 5 = gyrosenzor pro detekci svislých kmitů 6 = gyrosenzor pro detekci příčných kmitů 7 = mikroprocesor VC — řídící jednotka celého systému stabilizace obrazu 8 = destička elektronického obvodu


zdroj: www.oehlingradce.cz

25.10.2012

2.1 Stabilizátor

Minolta Dynax 7D


25.10.2012

2.1 Závěrka

Závěrka reguluje dobu osvitu snímače.

Mechanická štěrbinová lamelovácentrální

Elektronická


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

25.10.2012

2.1 Závěrka

Činnost štěrbinové závěrky


25.10.2012

2.1 Hledáček a displej

Fujifilm FinePix S5600


25.10.2012

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


25.10.2012

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


25.10.2012

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.


25.10.2012

2.1 LCD displej

Olympus SP-700


25.10.2012

2.1 Dotykový displej

Sony Cyber-shot N13“ dotykový displej


25.10.2012

2.1 LCD displej


25.10.2012

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


25.10.2012

2.1 Konektory

Čtečky karetPropojení s TVBlesk

PictBridge

Dálkové ovládáníinfračervené OlympusRM-1drátové Nikon MC-36


25.10.2012

2.1 Wi-Fi

Canon Digital IXUS Wireless – Wi-Fi rozhraní


25.10.2012

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)


25.10.2012


• 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


25.10.2012


Velikostní porovnání jednotlivých druhů paměťových karet


Documents

2. Princip a konstrukce digitálního fotoaparátu