Оригинал сообщения
Комментарии: [показать]

[244x202]

«Историографы» до сих пор расходятся во мнениях, что считать первой цифровой камерой. Кто-то ссылается на первую модель Sony Mavica 1981 года, записывающую снимки на дискеты; кто-то ведет отсчет от 1991-го, когда Kodak с Nikon, объединив усилия, выпустили профессиональный (!) зеркальный аппарат DSC100; а некоторые вспоминают аж 1975-й, когда Стив Сассон из Kodak сконструировал первый работающий аппарат на CCD-матрице, весивший три килограмма и позволявший записывать снимки размером 100×100 пикселов на магнитную кассету.

В любом случае понятно, что фотографические сенсоры прошли долгий и тернистый путь, пока не стали такими, какими мы их видим сегодня, и, если пытаться отме­тить каждую вешку на этом пути, време­ни и журнального места уйдет немало. Посему, да простит меня читатель, мы поскачем галопом по Европам, останавливая взгляд только на чем-то действительно достойном внимания. И еще одна ремарка. С вашего позволения, мелкопиксельные сенсоры «пойнт-энд-шутов» мы из поля зрения уберем; во-первых, мелкие матрицы так или иначе есть производные от больших, а во-вторых, Пляжным Обезьянкам все эти техно-исторические выкладки до одного места: был бы дисплейчик поярче и побольше, да пресеты на все случаи жизни, от «я и башня: оба резко» до «негр ночью ворует уголь».

Если разобраться, вся экстенсивная история развития матриц цифровых фотокамер сводится к борьбе инженеров за увеличение площади и разрешения сенсора с одновременным снижением шумов на высоких значениях чувствительности. Разумеется, не стоит сбрасывать со счетов и финансовую составляющую — это одна из главных причин, почему «бытовые» сенсоры далеко не сразу доросли до площади обычного кадра 135-мм пленки — 24×36 мм. Но прежде чем начать экскурс в прошлое, давайте вспомним, откуда пошли типоразмеры современных матриц.

Коль вы хоть раз читали спецификацию цифровой компактной камеры, наверняка заметили что-то вроде «матрица 1/1,8"». Как и многое в нашей жизни, цифра эта очень странная и ничего толком не объясняет. Это не площадь и не диагональ, это (вдохните) условный диаметр передающей ТВ-трубки, в которую такая матрица могла бы вписаться. Как говорится в известном анекдоте, «понять это нельзя, это надо запомнить», а для определения реальных размеров матриц существует специальная таблица (www.dpreview.com/learn/?/Glossary/Camera_System/sensor_sizes_01. htm), где, к примеру, видно, что 1/1,8" — это сенсор 7,176×5,319 мм с диагональю 8,933 мм. А хорошо известный «цифро-зеркальщикам» стандарт APS-C — сен­сор «1,8" условных диаметров» (примерно 23,7×15,7 мм).

Вернемся на семнадцать лет назад и посмотрим на первую цифровую зеркаль­ную камеру — Kodak DSC 100. Правда, назвать ее так можно с большой натяжкой, поскольку она представляла собой пленочный Nikon F3 с модифицированной моторной ручкой MD-4: вместо задней крышки был установлен прообраз современного цифрозадника, KODAK Camera Back с CCD-чипом Kodak M3 imager, способный регистрировать 1,3-мегапиксельную картинку (1280×1024). Существовало две версии чипа: для монохромных и цветных изображений. Аппарат при помощи кабеля соединялся с записывающим модулем DSU (Digital Storage Unit), который был раз в пять-шесть больше самого аппарата; на DSU можно было записать до 156 снимков без компрессии и от 400 до 699 снимков с компрессией (при условии, что DSU оснащался соответствующим блоком). Вы не поверите, но там был даже буфер на целых 8 Мбайт оперативной памяти (DRAM), позволяющей хранить до шести снимков и фотографировать со скоростью 2,5 кадра/с! Буфер при желании можно было расширить до 32 Мбайт; a DSU к тому же оснащался 4-дюймовым дисплеем для просмотра отснятого материала. Что характерно, размерами сенсор примерно соответствовал формату APS-C: чтобы получить изображение, эквивалентное фокусному расстоянию 50 мм, требовался 35-мм объектив (кстати, именно с того момента в обиход вошло понятие «кроп-фактора»).

Пропустим модель NASA F4 Electronic Still Camera, сделанную на базе модифицированного Nikon F4 и предназначавшуюся для полета на челноке Discovery в сентябре 1991-го, и прыгнем сразу в 1993-й, где цифровая зеркальная камера уже почти обрела привычный вид и габариты. Ею была Kodak Professional DCS 200 — модифицированный пленочник Nikon F801, «приаттаченный» к цифровому блоку внушительных размеров (представьте себе две камеры, поставленные друг на друга). Существовало целых пять модификаций: цветная с внутренним 80-мегабайтным жестким диском (на 50 снимков), цветная без диска (можно было записать 1 кадр), монохромная с диском, монохромная без диска и инфракрасная с диском. Сенсор (CCD) размерами 14×9,3 мм обеспечивал разрешение 1524×1012 пикселов. Весил этот агрегат 1,7 кг.

[232x178]А дальше пошло-поехало. 1994-й — Kodak DCS 410 (сенсор 13,8×9,2 мм); 1994-95-й — DCS 420 (модификация 410-й модели); 1995-96-й — DCS 460, мощный аппарат с сенсором 27,6×18,4, выдававшим картинку разрешением аж 3060×2036; 1998-99-й — DCS-315 и DCS-330 — уже фактически «нормальные» цифрозеркалки; да, смешные, громоздкие и несовершенные, зато с двумя (!) ЖК-дисплеями: основным, для предпросмотра снимков, и вспомогательным, информационным. 315-я модель оснащалась 1,5-мегапиксельным сенсором, а 330-я—трехмегапиксельным (1504×2008), снимки записывались в формате TIFF и JPEG (у 330-й — только в TIFF). До выхода Nikon D1, с которой цифровые зеркальные камеры обрели привычный нам вид, оставалось меньше года.

Nikon D1 — статусная камера, начало новой эпохи цифрового фото. Профессиональная зеркапка, оснащенная 2,6-мегапиксельным (2000×1312) CCD-чипом Sony формата DX (23,7×15,5 мм), — отметим, что с этого момента размер DX-сенсора у никоновских камер не менялся. D1 был способен снимать со скоростью 4,5 кадра/с, умел записывать снимки в RAW, TIFF и JPEG и обеспечивал диапазон чувствительности 200-1600 единиц ISO. Да что говорить, этот аппарат до сих пор можно встретить на интернет-аукционах, где коллекционеры с удовольствием приобретают его как предмет культа (им даже нередко продолжают снимать!). На момент выхода D1 стоил $5500(кстати, практически столько же нынче просят за самую свежую профессиональную зеркалку Nikon D3) — заметьте, вполне доступная цена для профессионала, и даже для богатого любителя.

Для съемок, правда, чаще берут следующую модель — D1X. Все-таки вдвое большее разрешение (5 Мп) заметно повышает качество. Сенсор этой модели (разумеется, CCD и, разумеется, Sony) интересен «вытянутыми» по вертикали пикселями: по горизонтали было 4028 точек, по вертикали — всего 1324 (как у D1). Путем интерполяции получалось разрешение 3008×1960. Аппарат до сих пор популярен среди энтузиастов, поскольку «толстый пиксель» обеспечивает весьма приличное качество картинки; из недостатков D1X упомяну лишь цифровой шум в виде так называемого «снега» при ночной съемке.

Из моделей, которые тем или иным образом заслужили статус «исторических», достойны упоминания еще три. Вопреки расхожему мнению, что Canon первой выпустила аппарат с «полнокадровой» матрицей (равной по площади кадру 135-мм пленки), это сделала компания Contax в июле 2000 года. Модель называлась Contax N Digital, базировалась на CCD-сенсоре от Philips размерами 24×36 мм и выдавала 6-мегапиксельную картинку с разрешением 3040×2008. Естественно, стоила она по тем временам неслабо — $7400. Может, из-за высокой цены, а может, по иным причинам камера не снискала особой популярности и стала первой и последней цифровой зеркалкой знаменитой фирмы.

Первым профессиональным цифрозеркалом Canon стала камера EOS-1D (сентябрь 2001) на основе CCD-сенсора (!) размерами 28,7×19,1 — «промежуточный» кроп-фактор 1,3х, еще не 135-мм кадр, но уже и не APS-C. Этот типоразмер матрицы получил название APS-H. Максимальное разрешение снимка 1D составляло 2464×1648 пикселов при скорострельности 8 кадров/с!

Напоследок вспомним любительский аппарат Canon EOS 300D (август 2003-го). В нем не было бы ничего примечательного (6-мегапиксельный CMOS-сенсор с разрешением 3072×2048, пластиковая любительская тушка со скоростью съемки 2,5кадра/с), если б не цена в $899 на момент релиза. В США «трехсотка» получила название «Digital Rebel», что, очевидно, намекало на борьбу с дороговизной цифровых камер. Цена и в самом деле была более чем щадящей, в силу чего (а также из-за отсутствия подобных продуктов у конкурентов) аппарат раскупался как горячие пирожки. С этого момента качественная цифровая фотография действительно стала доступной всем.

Теперь, когда мы с пользой прогулялись по прошлому, имеет смысл поговорить о технологиях, заложенных в основу цифровых матриц.

CCD ИЛИ CMOS?

В цифровой фотографии сей вопрос, пожалуй, не менее глубок, чем шекспировское «Быть или не быть?». Не стану углублять [244x191]ся в технические дебри и рассказывать о структуре этих типов сенсоров (подробности при желании легко отыскать в Интернете), дам лишь общую информацию. CCD (или ПЗС, если хотите) впервые появился в 1970-м и два последующих десятилетия преобладал во всех массовых разработках. Он традиционно считается менее шумным, очень эффективным (отношение числа зарегистрированных фотонов к общему числу, попавшему на светочувствительную область матрицы, для CCD составляет 95%), проще устроен, но в то же время более дорог в производстве, капризнее в эксплуатации и требует большого количества вспомогательных устройств (то есть нуждается в сложной обвязке, куда входят зарядовые усилители, сигнальные процессоры, различные регистры и дублирующая саму матрицу структура обычной памяти), в силу чего более прожорлив (потребляет на порядок больше CMOS).

Реально работающий твердотельный датчик изображения, построенный на базе CMOS (по-русски — КМОП), появился лишь в 1993-м. Главные достоинства этой технологии — простота и дешевизна производства, высокое быстродействие, возможность снимать сигнал с каждой отдельной ячейки, низкое энергопотребление. Вдобавок на том же кристалле легко реализовать дополнительные схемы: АЦП, процессор, память и т. п. Разумеется, недостатков у CMOS тоже предостаточно: высокий уровень шума, требующий сложных алгоритмов шумоподавления; незавидная чувствительность (так называемый fill factor — коэффициент заполнения, представляющий собой отношение площади фоточувствительного элемента ко всей площади пикселя, — у CMOS не превышает 75%); усилители, занимающие много полезной площади кристалла, и пр. Противостояние CCD и CMOS до некоторого времени можно было приравнять к знаменитой войне брендов Nikon и Canon. Известно, что Canon с самого начала (с момента выпуска EOS D30 в октябре 2000-го) сделала ставку на CMOS и по сей день оснащает свои зеркальные камеры сенсорами, изготовленными на основе этой технологии. Nikon же долго оставалась верна CCD, превознося достоинства этого типа сенсора как источника менее шумной и более качественной картинки. До поры до времени CCD действительно пребывал в безусловном фаворе (в том числе и в умах потребителей), но сегодня уже нельзя с уверенностью сказать, какая технология окончательно завоюет рынок, а какая постепенно сойдет со сцены. Если говорить о зеркальных камерах, то здесь, пожалуй, CMOS уже начинает преобладать над CCD, и свою роль в этом процессе сыграла не столько Canon, сколько Sony, как крупнейший производитель сенсоров, к тому же продающий их «на сторону» — в последнее время она, видимо, тоже решила поставить на CMOS. Nikon же «сломался» только в 2004-м, выпустив профессиональную камеру топ-класса D2X на основе сониевского CMOS-датчика; позднее похожей матрицей был оснащен аппарат D2Xs. Вообще интересное явление: почти все производители, крепко сидевшие на CCD, в 2007-08 гг. выпустили хотя бы одну свежую модель на основе CMOS-сенсора: Nikon, Sony, Pentax, Olympus, Panasonic — тенденция, однако…

Один из несокрушимых пока бастионов — компания Fuji, стоящая особняком со своими уникальными сенсорами SuperCCD. Мнения об этой технологии самые разные, но даже скептики признают, что камера S5 Pro с матрицей SuperCCD четвертого поколения заметно превосходит по динамическому диапазону профессиональные модели N и С. Правда, она столь же заметно проигрывает оным в детализации, но Москва не сразу строилась, и есть надежда, что компания не станет сидеть сложа руки. Тем более что Fuji хоть и использует только собственные матрицы, но «коробки» для них патентует у Nikon: старушка S3 Pro — это фактически «Nikon F80 с цифрозадником», a S5 Pro — почти копия Nikon D200; впрочем, это не секрет. Цимес матриц Fuji в том, что, во-первых, ячейки имеют не прямоугольную, а ромбовидную форму (точнее — шестигранную), что позволяет эффективнее использовать площадь кристалла; во-вторых, массив SuperCCD-сенсора состоит из двух типов пикселов: S и R. S-пикселы, предназначенные для проработки деталей в тенях, — большого размера и весьма чувствительны к падающему свету; при увеличении освещенности быстро насыщаются и перестают реагировать на дальнейшее увеличение экспозиции. Напротив, R-пикселы — маленькие и низкочувствительные — отвечают за проработку деталей в светах. Казалось бы, вечная проблема «цифры» решена, но, увы, ничего в этой жизни не дается даром. Динамический диапазон и правда получился отменный, но за него пришлось расплачиваться низкой производительностью: в режиме Wide dynamic range (а иначе какой смысл покупать такую камеру?) скорость серийной съемки всего 1,6 кадра/с в JPEG и 1,4 кадра/с — в RAW (да и 3 кадра/с в режиме стандартного ДД не бог весть какой подарок). Вес RAW-файлов тоже впечатляет — около 25 Мбайт, ну а что касается разрешения, то споры, сколько мегапикселов у «фуджи» на самом деле, не утихают до сих пор. В спецификации четко написано: 12,34 млн. эффективных пикселов, но камень преткновения именно в слове «эффективных» — на деле получается, что хотя в формировании изображения и задействованы все 12 миллионов (6+6), реальное разрешение картинки именно 6 мегапикселов, а в режиме, когда размер записываемой картинки 4256×2848 (12 мегапикселов), изображение формируется путем интерполяции, что не лучшим образом сказывается на детализации. В общем и целом SuperCCD — задумка отличная, но работы там еще непочатый край: пока у Fuji не получится камера с реальным, а не интерполированным разрешением 12 мегапикселов и скоростью… ну пусть 5 кадров/с, — она так и будет занимать свою маргинальную нишу.

[244x193]Кстати, о производителе сенсора. Есть одна странность, всплывшая в жарких форумных обсуждениях новых аппаратов: почему-то очень большой процент пользователей волнует, кто именно сделал сенсор для той или иной камеры. Так вот достоверно выяснить это удается не всегда: порой вендор прямо указывает в технических характеристиках, чей сенсор, порой, напротив, тщательно скрывает. Иногда сведения подаются с помпой, чтобы заинтересовать потенциальных покупателей, а иногда с прозрачным намеком: мол, вы же понимаете, о ком речь. С Canon все понятно — та делает собственные матрицы для собственных же камер, с Sony в этом плане тоже все прозрачно, но есть еще Nikon и Pentax, а также Olympus и Panasonic, покупающие матрицы на стороне. Только ли покупающие? Еще с момента выпуска модели D1X Nikon тесно сотрудничает с Sony, при каждом удобном случае подчеркивая, что инженеры компании либо принимали участие в разработке очередного сенсора, либо при разработке Sony учла их пожелания; D2H вообще оснащен эксклюзивной матрицей Nikon JFET LBCAST (в основе которой лежит, кстати, технология CMOS), a в последних моделях — D3 и D300 — о тете Соне вообще ни слова, «сенсор разработан компанией Nikon», а прочее вас не касается. Согласитесь, между разработкой и производством — большая разница, и, как мне кажется, первое гораздо важнее, даже если разработка — совместная. Добавлю, что Sony вовсе не обязана производить сенсоры лишь на собственных мощностях, она вправе разместить заказ у той же TSMC или еще где-нибудь: таким образом, понятие «производитель сенсора» становится весьма расплывчатым. Olympus начинала свою «зеркальную карьеру» при помощи Kodak (знаменитая профессиональная 5-мегапиксельная Е1 до сих пор в строю), а начав сотрудничать с Panasonic, «перепрыгнула» на сенсоры этой компании; Pentax долго довольствовался продукцией Sony, но некоторое время назад умудрился «задружиться» с корейским полупроводниковым гигантом, и, думаю, Sony «Пентаксу» больше не понадобится. Новый аппарат K20D, анонсированный 23 января, согласно пресс-релизу, оснащается оригинальным 14-мегапиксельным СМОS(!)-датчиком принципиально новой конструкции, где инженерам удалось на 60% увеличить полезную площадь пиксела и за счет этого существенно снизить шумы. Производитель суперсенсора деликатно не указывается, но вы же понимаете, о ком речь?

И еще один важный момент: матрица — это не все, что определяет картинку с камеры. Есть еще процессор, и есть софт, интерпретирующий полученные с матрицы данные. А эти вещи, как вы понимаете, у разных производителей камер разные. К примеру, в плане софта (как внутреннего, так и внешнего) Nikon всегда был и есть на высоте, оттого картинка с камер Nikon D80 и Sony А100, сделанных на одной и той же матрице, заметно лучше у первой. Скажите, вам все еще действительно важно, кем сделан сенсор вашей камеры? Мне — нет.

Рынок цифровой фотографии жив не едиными зеркалками, есть еще сектор среднеформатных цифровых камер, где не требуется особенное быстродействие и нет необходимости задирать чувствительность выше крыши — потому CCD там, что называется, на своем месте. Учитывая, что рынок среднеформатной цифровой техники сравнительно молод, говорить о победе той или иной технологии (в глобальном смысле) пока рано.

Что ж, несмотря на расхожее мнение скептиков, что в цифровой фотографии давно не происходит ничего технологически революционного, определенные успехи инженеров вполне заметны. Можно сказать, технология достигла расцвета: с одной стороны, даже бюджетные зеркальные камеры обеспечивают очень хорошее качество картинки и мало в чем ограничивают творческий замысел фотолюбителя. Если взглянуть на сегмент advanced-моделей, — там, по зрелом размышлении, вообще минимум технологических ограничений: даже 1600 ISO в подавляющем большинстве сюжетов полностью рабочее, а при правильном подходе и 3200 ISO может служить неплохим творческим инструментом — например, как средство имитации черно-белой высокочувствительной пленки. О профессиональном сегменте и говорить нечего — узкая пленка здесь давно ушла на задворки истории, и лишь средний формат еще остается конкурентоспособным — в основном из-за дороговизны крупных сенсоров(Оборудования, способного «отпечатать» за один раз матрицу столь большой площади, пока не существует. Сенсор приходится «клеить» из нескольких кусков, что, разумеется, сильно удорожает процесс.). Свежая «полнокадровая» модель D3 от Nikon, недавно вышедшая на рынок, удивляет даже опытных фотографов: чистая картинка вплоть до 1000 ISO, абсолютно рабочие 1600 и 3200 (!) ISO, и даже на 6400 ISO вполне можно снимать, когда условия не позволяют установить более низкую чувствительность. В режиме hi2 крайнее значение чувствительности — вдумайтесь! — 25600 ISO, и хотя это «на самый крайний случай», сама цифра уже говорит о многом. По крайней мере, о том, что есть куда двигаться, и то, что мы имеем сегодня, — не предел.

Я сейчас нахожусь Дома
Мой настрой Good
Я слушаю Radio
[показать]LIci WP - WordPress crossposting plugin