Цифровой фотоаппарат

облегчить задачу, после
имени файла записывается расширение — три или
четыре латинские буквы, условно обозначающие тип
файла. Благодаря этому компьютер знает, что это за
файл и с помощью какой программы его можно открыть.


Совершенствование методов записи графической
информации привело к появлению множества различных
стандартов или форматов. Каждый графический
формат имеет свои особенности записи изображений
и свое расширение. Сегодня существуют
десятки графических форматов, но в цифровых камерах
используются всего лишь четыре! Это: TIFF,
JPEG, RAW и в исключительно редких случаях GIF.

Главная особенность цифровых записей цветных
изображений — их чрезвычайно большой размер,
поэтому при формировании файла кадры подвергаются
сжатию.
Один из наиболее распространенных графических
форматов использует сжатие по алгоритму JPEG.
В 1987 году усилиями ISO и CCITT был создан комитет
Joint Photographic Experts Group (сокращенно
JPEG). Объединенная группа экспертов по фотографии
(именно так переводится название организации)
занялась разработкой стандарта сжатия графических
данных.

Созданный на основе разработанного стандарта
сжатия формат записи графических изображений стал
называться JPEG. Благодаря сжатию информации
изображение занимает значительно меньше места на
карте памяти, чем тот же снимок в формате TIFE
Снимок с пятимегапиксельной камеры займет всего
лишь около 2 мегабайт, то есть почти в восемь раз
меньше, чем аналогичное изображение без сжатия.

При JPEG-сжатии первым делом происходит преобразование
цветовой модели снимка из RGB (когда
все цвета являются сочетанием красного, синего
и зеленого) в используемую на телевидении модель
YUV. В последнем случае составляющая Y хранит
информацию о яркости пиксела, а составляющие U
и V содержат данные о его цвете. Применение такой
модели обусловлено тем, что яркостные характеристики
снимка для человеческого зрения важнее, чем
цветовые оттенки.

Затем изображение разбивается на блоки из 8 пикселов по вертикали и 8 — по горизонтали. Вслед за
этим каждый из блоков подвергается преобразованию,
в результате которого снимок становится набором гармонических колебаний разной амплитуды и частоты.
На последнем шаге производится операция, благодаря которой JPEG относится к категории алгоритмов, использующих сжатие с потерями данных.
Происходит анализ амплитудно-частотных характеристик
каждого блока, при этом в расчет берутся как
повторяемость цветовых полей, так и то обстоятельство,
что человеческое зрение менее чувствительно
к «синей» части спектра.

В результате половину яркостных и 3/4 цветовых
данных кадра можно исключить. Разумеется, даже
при самом слабом сжатии полностью восстановить
исходный кадр невозможно. Впрочем, при минимальном
уровне сжатия довольно трудно отличить JPEGфайл
от оригинала. Но при росте коэффициента сжатия
все больше яркостной и цветовой информации
оказывается «за бортом», одновременно с уменьшением
размера файла также сильно возрастают искажения,
выражающиеся в размывании контрастных
границ, делении снимка на «квадратики» 8x8 пикселов
и прочее.

Таким образом, формат JPEG позволяет регулировать
степень сжатия (что можно сделать и с помощью
фотоаппарата, но об этом чуть позже). Однако
при сжатии изображения происходит потеря и искажение
исходной графической информации, в результате
чего качество изображения немного ухудается.

Чтобы, с одной стороны, обеспечить большее удобство
при считывании, просмотре и редактировании
кадров, а с другой стороны, исключить потери информации,
ряд производителей снабдил свои камеры возможностью
сохранять снимки в формате TIFE

Формат TIFF (Tag Image File Format) был предложен
в 1986 году. Предназначался он для хранения
черно-белых сканированных изображений. С тех пор
формат неоднократно усовершенствовался, и в настоящее
время существует около шести модификаций.
Файл этого формата имеет расширение TIE

При использовании формата TIFF в цифровых
фотоаппаратах характерно то, что снимки, сохраняемые
в этом формате, не обрабатываются алгоритмами
сжатия для уменьшения размера файла. Снимок,
сохраненный в этом формате, будет иметь высокое
качество изображения и большой размер файла.

Размер файла приблизительно будет равен произведению
количества пикселов на три. Например,
файл TIFF, сделанный с максимальным разрешением
пятимегапиксельной камерой, будет иметь размер
порядка 3x5 000 000 - 15 000 000 байт или около
15 мегабайт. Такой файл не только займет много места
на карте памяти, продолжительность его записи
на карту может занять несколько десятков секунд.
А значит серийная съемка в этом режиме окажется
недоступной.

Имеет ли смысл в погоне за качеством снимков
полностью отказываться от сохранения кадров в
формате JPEG и переходить на TIFF с одновременной
закупкой устройств для долговременного хранения
информации с большими объемами памяти?
Опыт показывает, что минимальное сжатие по алгоритму
JPEG на качестве кадра сказывается значительно
меньше, чем ошибки расчета экспозиции,
погрешности при фокусировке и неправильный баланс
белого. Поэтому вместо одного снимка в формате
TIFF лучше отснять в десять раз больше кадров
со сжатием JPEG, а затем отобрать из этого
десятка самый лучший.

Полной противоположностью формату JPEG является
методика хранения «слепка» матрицы. Файл со
«слепком» имеет особую структуру, специфическую
для каждой матрицы, обобщенно называемую форматом
RAW. В этом формате файлов сохраненное изображение не претерпевает никаких преобразований в
самой камере, поэтому нет никаких потерь данных и
качества. Работать с файлами формата RAW может
только специальная программа, поставляемая вместе
с камерой.

С помощью этой программы можно преобразовать
такой формат в любой другой. В итоге можно
получить идеальный снимок. Этот формат удобен
тем, что при съемке не нужно выставлять никаких
параметров, их можно наиболее удачно подобрать
позже в графических редакторах на компьютере. С
камерой, способной сохранять данные в RAW, можно
добиться максимального качества изображений.
Пока формат RAW — редкость и обычно встречается
на дорогих фотоаппаратах, предназначенных для продвинутых
пользователей.

Внешняя память

Преобразованный в соответствии с фирменными
разработками производителей и установками камеры
снимок переносится в энергонезависимую память
фотоаппарата, или на карту памяти. Здесь цифровая
фотография может храниться сколь угодно долго,
независимо от того, есть в камере элементы питания
или нет.

Цифровая память — это «пленка» фотоаппарата.
Внутренняя память встроена в цифровой фотоаппарат
и не может быть извлечена из него. Для загрузки
фотографий с внутренней памяти на компьютер
надо непосредственно цифровой фотоаппарат
соединить с компьютером. Обычно размер встроенной
памяти в фотокамере составляет от 8 до 32 мегабайт.

К устройствам долговременного хранения предъявляется
ряд жестких требований. Они должны:
сохранять информацию на протяжении длительного
времени без каких-либо затрат энергии;
потреблять минимальный ток при операциях записи
и считывания, скорость выполнения которых
должна быть максимальной.

Эти устройства должны быть предельно компактными
и легкими. Но самое главное — абсолютная
сохранность данных. Таким строгим условиям наиболее
полно соответствуют устройства, использующие
флэш-память.

Флэш-памятью называется запоминающее устройство,
представляющее по своим характеристикам
нечто среднее между ПЗУ и ОЗУ.

ПЗУ — постоянное запоминающее устройство
(англ. ROM — read-only memory) — может хранить
данные, не потребляя энергию, но не позволяет их
записывать.

ОЗУ допускает изменение данных, но для их хранения
ему требуется питание. Флэш-память нуждается
в питании только при считывании и перезаписи
информации, при этом при чтении используется
менее высокое напряжение, чем при записи.

Внешняя память состоит из дисков, или карт памяти,
которые можно извлечь из фотоаппарата в
удобное для вас время и затем провести загрузку
фотографий. Если имеется дополнительный диск
или карта памяти, то, заполнив одну из них, можно
поменять ее на запасную. Карты памяти более дорогие,
чем стандартные диски, но на них можно хранить
больше фотографий.

Наиболее популярные модели — CompactFlash,

SmartMedia и Memory Stick.

Сегодня карты памяти имеют объем от 2 до 128 мегабайт
и более.

В инструкции к каждому цифровому фотоаппарату
указан тип используемой памяти. Тут опять же
нет строгих критериев. Все карты примерно одинаковы,
и поэтому не стоит задаваться вопросом, с какой
поддержкой карт памяти выбрать фотоаппарат.
Следует отметить, что карты CompactFlash более распространены
и дешевле в пересчете на мегабайты.
И еще, если вы берете фотоаппарат с большим разрешением
матрицы (4 мегапиксела и больше), то стоит
сразу же докупить внешней памяти, так как встроенной
хватит только на 10-15 снимков.

При выборе емкости карт памяти можно руководствоваться
следующими соображениями.

16-мегабайтная карта хороша для фотографирования
во время уикенда, но вы, вероятно, захотите
большего, когда отправитесь в отпуск. Ведь на такой
карте помещается только 26 фотографий высокого
качества, произведенных 2-мегапиксельной камерой.
Для сравнения: 64 мегабайта позволяют хранить
106 фото, которых, скорее всего, хватит на фотографирование
во время всего отпуска. Более подробная
информация представлена в таблице на с. 28.




Виды карт памяти

Memory Stick

Сменная память, используемая в фотоаппаратах
фирмы Sony. Отличительная особенность разработчиков
Sony — при любой ситуации «изобретать велосипед
». Достаточно вспомнить историю параллельного
существования стандартов Video-8 и VHS,
чтобы оценить упрямство этой корпорации.

MEMORY STICK

LEXAR

* СЛ € S
^32 мв ,

Карта Memory Stick

Цифровая фотография не стала исключением.
Появившиеся в 1999 году фиолетового цвета четырехграммовые
модули Memory Stick выделялись только
внешним видом, габаритами (50x21,5x2,8 мм) и формой,
напоминавшей пластинку жевательной резинки.
Memory Stick используется практически во всех цифровых
устройствах Sony — от миникомпьютеров и
ноутбуков до видеокамер и проигрывателей музыки
в формате МРЗ. Имеются и USB-считыватели для
этих модулей, ну а ноутбуки Sony VAIO комплектуются
специальным слотом для этих карт.

Для уменьшения габаритов был создан вариант
Memory Stick Duo (20x31x1,6 мм), в комплект которого
для совместимости со стандартными слотами
Memory Stick входит расширительная планка. Впрочем, особого распространения Memory Stick Duo не
получил.

Более того, будущее модулей Memory Stick также
не безоблачно — их емкость, как и у SmartMedia и
ММС, ограничена 128 мегабайтами. Проблема была
решена появлением стандарта Memory Stick Pro, который,
сохранив размеры и вес, обеспечивает большую
скорость обмена данными и, что более важно,
емкость от 256 мегабайт до гигабайта. Одна беда — в
старых фотоаппаратах новые модули использовать
нельзя. Впрочем, кроме Sony, карты Memory Stick стали
выпускать и другие производители (тот же Lexar),
так что перспективы у этого стандарта есть.

CompactFlash

Тип сменной карты памяти, употребляемой в моделях
цифровых фотоаппаратов фирм Canon, Casio,
HP и Samsung. В результате технологических усовершенствований
удалось повысить плотность записи
для флэш-памяти. В 1994 году фирмой SanDisk, был
создан модуль CompactFlash с меньшими габаритами
и весом: 43х36><3,3 мм, 15 г. Новинка представляла
собой уменьшенный вариант карт PCMCIA и,
несмотря на сократившееся с 68 до 50 количество
контактов, была электрически полностью совместима
с предыдущим стандартом. Благодаря этому достаточно
было иметь механический переходник, чтобы
установить модуль CompactFlash в слот PCMCIA.
По крайней мере, проблем при считывании данных
в ноутбук не возникало.

Обеспечивалась полная совместимость «снизу
вверх» между модулями и устройствами, их использующими.
На практике это означало, что, каким бы
почтенным ни был возраст фотоаппарата, он сможет распознать практически
любую (определенные ограничения
все же существовали)
современную карту CompactFlash. Эта ценная особенность данного
стандарта обеспечила ему феноменальное долголетие.

Однако такое решение имеет и отрицательную
сторону — увеличивается себестоимость карт. Кроме
того, производители в спецификации указывают
суммарную емкость модуля, в том числе и с учетом
используемой для хранения служебной информации.
В результате при маркировке «64 мегабайт» реальная
емкость модуля может варьироваться от 62 до 58 мегабайт.


ммс

MultiMedia карта — тип сменной памяти, который
позволяет использовать и хранить МРЗ аудиофайлы.
Фирмы Ericsson, Hitachi, Motorola, Nokia и
Siemens решили создать собственный тип карт памяти.
В 1998 году произошло объединение этих компаний
в MultiMedia Card Association (MMCA) — Ассоциацию
карт мультимедиа.

Новые модули должны были быть компактнее,
чем SmartMedia, поскольку сфера их применения не
ограничивалась цифровой фототехникой, а включала
в себя миникомпьютеры, сотовые телефоны, диктофоны
и устройства GPS. Поэтому габариты карт
ММС составляют 24x32x1,4 мм.

Для прямой передачи информации в компьютер были предназначены переходники, а также считыватели для порта USB. Однако скорость передачи данных
была невысокой, да и максимальный объем ограничивался
64, максимум 128 мегабайтами (как и
у SmartMedia), поэтому производители фототехники
скептически отнеслись к новому стандарту.

Положение изменилось с появлением «надстройки
» над ММС под названием Secure Digital (SD) —
модули, обеспечивающие хране