Digitalni foto-aparat

Digitalni foto-aparat

Digitalni foto-aparati, ili digitalne kamere, su uređaji pomoću kojih se prave digitalne fotografije i video snimci digitalno i čuvaju ih za kasniju reprodukciju. Danas najprodavaniji fotoaparati su upravo digitalni, a našli su široku upotrebu među velikim brojem ljudi i primenu u gotovo svim sferama života, pa kao takvi, ugrađeni su u mnoge druge uređaje, od PDA uređaja i mobilnih telefona, pa sve do unutrašnjosti vozila.

Rasprostranjenost digitalnih foto-aparata je u današnje vreme veća nego ikad. Najznačajniji proizvođači na svetskom tržištu su: Kenon, Nikon, Olimpus, Panasonik, Soni, Tošiba, Piksel i drugi.

Istorijat fotografije

Žozef Nisefor Nijeps

Prvu sliku dobijenu uz pomoć svetlosti i mračne kutije, „kamere opskure“, je napravio 1826. godine Žozef Nisefor Nijeps. Na metalnoj ploči od kalaja i olova premazanoj tečnim rastvorom bitumena (asfalta) ekspozicija je trajala devet sati, a ta fotografija je i do danas je sačuvana.

Nakon njega, 1838. godine, Francuz Luj Dager pronalazi novu metodu, tzv. dagerotipiju, u kojoj nema negativa, već se fotografija pravi direktno. Nezavisno od njega, 1835. godine Henri Talbot iz Engleske je dobio prve fotografije na papiru. Na taj način ustanovio je pozitiv-negativ proces koji je značajno doprineo daljem razvoju fotografije. Fotografija je nadalje išla samo uzbrdnim tokom i brzo se razvijala. Značajne ličnosti koje su doprinele razvoju su Arčer, Medoks i Kevin Istmen, a fotografiji u boji Doron, braća Limijer i Lond.

Stiven Sason, inženjer u Istmen Kodaku, izmislio je i napravio prvu elektronsku kameru 1975. godine. Do kraja 1990-ih godina digitalne kamere postale su uobičajene među potrošačima. Do sredine 2000-tih digitalni fotoaparati su uveliko zamenili filmske kamere, a danas gotovo svi mobilni telefoni imaju integrisani digitalni fotoaparat.

Delovi digitalnih foto-aparata

Osnovni elementi digitalnih fotoaparata su:

1. objektiv
2. zatvarač
3. fotosenzor
4. procesor slike
5. memorijska kartica
6. ekran
7. kućište sa komandama

• Objektiv je veoma važan element fotoaparata i od njega zavisi u najvećoj meri krajnji rezultat fotografije. Osnovne oznake na objektivima nam govore kolika je svetlosna propusna moć objektiva i u kojim granicama se kreće (blenda), kao i žižna daljina sa svojim rasponom. Od objektiva zavisi koliko možemo veliki kadar da napravimo kao i devijacije slike.

• Zatvarač je uređaj na aparatu koji propušta svetlo u tačno određenom vremenu. Na taj način se eksponira foto-ćelija, u tačno određenoj funkcionalnoj zavisnosti sa količinom svetla tj. otvorom blende.

• Foto-senzor može biti CMOS ili najčešće korišćeni CCD senzor. Foto-senzor je mali silikonski čip koji se sastoji od hiljada, pa čak i miliona sitnih elemenata osetljivih na svetlo. To su pikseli. Neke specifične veličine senzora su prikazane u tabeli.

Tip	Širina (mm)	Širina (mm)	Dimenzije (mm)
1/3.6"	4.00	3.00	12.0
1/3.2"	4.54	3.42	15.5
1/3"	4.80	3.60	17.3
1/2"	6.40	4.80	30.7
1"	12.8	9.6	123

• Procesor služi za obradu podataka koji se prosleđuju sa fotoelemenata. U njemu se odvijaju složeni matematički procesi.

• Memorijska kartica je završna karika. Na nju se upisuju podaci nakon obrade fotografije u određenom formatu.

• Ekran osim za kadriranje služi i za pregledavanje načinjenih fotografija, a takođe i za prikazivanje parametra u procesu podešavanja fotoaparata.

• Kućište objedinjuje sve elemente u jedinstvenu celinu, i sadrži komande za upravljanje samog aparata.

• 
  Objektiv
• 
  Foto-senzor
• 
  Procesor
• 
  Memorijske kartice
• 
  Ekran foto-aparata

Digitalizacija i formati slika

Digitalizacija je proces pretvaranja analognog signala u digitalni oblik. Da bi se to uradilo, potrebno je zapisati svaki podatak (svetlost) koji je prošao kroz objektiv i fotosenzor, odnosno dodeliti mu određeni broj. Zahvaljujući digitalizaciji koja omogućava lakše korišćenje, obradu, čuvanje i razmenu digitalizovanih podataka svake vrste (muzike, slike, filmova, knjiga i dr.), došlo je do revolucije u razvoju informacionih i komunikacionih tehnologija.

Postoje različite tehnike čuvanja slika u računaru kod kojih se određenim sistemom štedi memorija potrebna za čuvanje slike:

• RAW – najveći mogući kvalitet koji može zabeležiti foto-aparat; nema kompresije, pa ni redukcije kvaliteta slike
• BMP – svaki piksel se čuva posebno; nema kompresije, nema gubitka podataka
• GIF – kompresija bez gubitka podataka, tako što se niz istih piksela čuva kao jedan simbol pomnožen sa brojem ponavljanja.
• JPG ili JPEG – kompresija sa gubitkom; zasniva se na osobini ljudskog oka da bolje uočava površine i oblike nego varijacije u boji i osvetljenju
• PNG – format bez gubitka i nije ograničen na 256 boja kao GIF, ali zauzima nekoliko puta više prostora od JPEG-a.

Princip rada digitalnih foto-aparata

Slikovito prikazan princip rada foto-senzora.

Kada svetlo prođe kroz objektiv, pada na foto-senzor. Senzor za snimanje fotografija u digitalnom foto-aparatu sastavljen je od mreže pojedinačnih fotoosetljivih ćelija, osetljivih na svetlost. U zavisnosti od intenziteta svaka ćelija stvara električni napon u fotoelementu, pikselu. Ti naponi pretvaraju se u signale koji se pojačavaju na potreban nivo za njihovu obradu. U većini senzorskih mreža svaka ćelija je pokrivena crvenim, zelenim ili plavim filterom pa tako reaguje samo na jednu od primarnih boja (crvenu, zelenu ili plavu). S obzirom da je svaki piksel prekriven datim filterom on reaguje samo na taj spektar. Filteri su raspoređeni u grupe od po četiri filtera, jedan crveni, jedan plavi i dva zelena. Dodatni zeleni filter prisutan je zato što je ljudsko oko najosetljivije na zelenu svetlost.

Nakon toga se vrši pretvaranje signala u niz digitalnih podataka i svakom pojedinačnom pikselu pridodaje broj u zavisnosti od jačine svetla, a onda se dobijeni podaci prosleđuju procesoru na dalju obradu. U ovoj fazi električni signali svake ćelije srazmerni su jačini upadne svetlosti. Kako bi se informacija pretvorila u digitalni oblik, signal se mora digitalizovati - svakom signalu se dodeljuje određeni broj. Nakon toga informacija se vrlo lako može obraditi računarom.

Digitalni foto-aparat obrađuje različite jačine signala iz pojedinačnih ćelija tako da svaki piksel slike dobije odgovarajuću vrednost boje: za svaki se piksel na temelju podataka iz susednih ćelija izračuna ili unese njegova vrednost. Ta interpolacija boje ključni je korak jer omogućuje proračun o kojem zavisi konačan kvalitet snimljene fotografije. Poboljšanje kvaliteta digitalne fotografije uz poboljšanja fotoosetljivih senzora zasluga su usavršavanja interpolacijskih algoritama. Vrednosti se za svaki piksel skupljaju i povezuju pa tako nastaje slikovna datoteka, a u tom se procesu određuje i format, odnosno struktura datoteke. Neki digitalni foto-aparati nastavljaju proces obrade poboljšavanjem oštrine slike, a uz to i sažimaju podatke koristeći JPEG algoritme. Nakon obrade, digitalna se fotografija skladišti (sprema na disk ili u memoriju). Prvi deo procesa, beleženje slike senzorima, obično je vrlo brz, ali obrada i skladištenje traju nešto duže. Kako bi se ubrzao taj deo procesa, mnogi kvalitetniji foto-aparati imaju mnogo RАМ-a, memorije za privremeno skladištenje fotografija kako obrada snimaka ne bi ometala snimanje.

Da bi se slika predstavila na računaru, mora se digitalizovati - predstaviti u obliku matrice piksela. To predstavljanje se, pored digitalnog foto-aparata, može vršiti i pomoću drugih digitalnih uređaja: skenera, digitalne video kamere ili računara. Digitalni (elektronski) zapis se naziva binarni i sastoji se samo od dva „slova“- 0 i 1. Digitalni podaci binarno zapisani izgledaju na primer: 01000001, ili 01001101 i tome slično. Prema tome se, u skladu sa sadržajem i namenom slike, odlučujemo koliko informacija slika treba da sadrži. Odluku o grafičkom formatu slike donosimo vodeći računa o tehnikama kompresije koje grafički format podržava. Za editovanje slika bolji su formati koji podatke ne komprimuju uopšte ili ih komprimuju bez gubitaka, a za prikaz slika na vebu, koriste se formati koji koriste algoritme sa visokim stepenom kompresije.

Podela

Osnovnom podelom bi se mogla smatrati podela na amatersku i profesionalnu opremu, a neku prelaznu kategoriju čine poluprofesionalni ili napredni amaterski aparati, pri čemu je teško odrediti granice pojedinih kategorija. Ispod su navedene karakteristike pojedinih vrsta foto-aparata, njihove prednosti i mane, kao i grupu ljudi kojoj je generalno namenjena.

Amaterski foto-aparati

Amaterska oprema je obično potpuno automatski napravljena bez previše mogućnosti podešavanja. Gotovo sav posao oko ovakvog foto-aparata se svodi na pritisak na okidač i zamenu baterija. Namenjeni su pre svega običnim ljudima, amaterima, pa samim tim su sve više prilagođeni njima. Prednosti ovakvih foto-aparata su jednostavnost, kompaktnost, niska cena, a danas na tržištu postoji i veliki izbor boja, oblika i dizajna. Fotografije nastale ovom opremom pri povoljnoj svetlosti mogu biti dobrog ili čak i vrlo dobrog kvaliteta. Mane su to što pri slabijoj svetlosti ili nepovoljnim uslovima, kao i u enterijeru kvalitet slike će biti lošiji, ponekad i zrnast. Nije retkost naginjanje boja plavim tonovima, a i ograničene su mogućnosti za neke veće korekcije. Pa ipak, ciljna grupa je pretežno zadovoljna korišćenjem ove vrste uređaja i svakodnevno im raste sve veća potražnja.

Profesionalni foto-aparati

Uz potpunu automatiku, omogućuje i ručne postave ili zadavanje pojedinih elemenata (veličina relativnog otvora objektiva, osetljivosti filma) nudeći bolje performanse i veliki broj posebnih opcija. Namenjen je prvenstveno profesionalnim fotografima, ali ga često kupuju i „obični smrtnici“. Ukoliko se zna rukovati takvim uređajem, zaista se može se postići puno toga, ali često se dešava da amaterski korisnici izdvoje veliku svotu novca za profesionalni foto-aparat, pa kasnije budu nezadovoljni, a ne znaju ni da koriste većinu opcija. Profesionalna oprema se obično pravi u SLR tehnici sa izmenjenim objektivom i za profesionalne fotografe to je jedna sigurna investicija za koju ne treba štedeti. Prednosti su: visok kvalitet fotografija (čak i pri najgorem osvetljenju, sa adekvatnim podešavanjem, fotografije mogu ispasti i bolje od onih napravljenim amaterskom opremom), gotovo vrhunsko kontrolisanje i regulacija svetlosti uz razne bliceve i makrosnimanje objekata sa svega nekoliko centimetara razdaljine. Nedostaci su: visoka cena, kabastost uređaja i potrebno znatno duže vreme za samu obradu podataka od amaterskih.

Kombinovani foto-aparati

Kombinovani foto-aparat

Kombinovani foto-aparati nastali su kao pokušaj proizvođača da naprave kombinaciju prethodne dve vrste: amaterske i profesionalne kamere. Najbolji su za ljude koje vole foto-aparate, ali ipak, nisu dorasli još za profesionalni uređaj. Dodirne tačke među njima gotovo da i nema jer se od proizvođača do proizvođača aparati veoma razlikuju. Obično je zajednička cena koja se kreće između amaterskih i profesionalnih, ali ipak više naginje amaterskim uređajima.

Poređenje digitalnih i običnih foto-aparata

Stari fotoaparati koriste film - plastičnu traku premazanu posebnim hemijskim premazom osetljivim na svetlost. Svetlost koja obasjava objekat slikanja, usmerena sočivima, pada tačno na film i premaz reaguje na svetlost u zavisnosti od njene jačine, pa se tako na filmu dobijaju obrisi fotografisanog prizora – negativ, pomoću kojega je moguće dobiti fotografiju.

Digitalni fotoaparati takođe koriste sočiva za fokusiranje svetlosti sa fotografisanog objekta, ali ne na film, već na stotine hiljada sićušnih foto senzora koji „beleže“ podatke o svakom detalju scene (slike, kadra), u formi digitalnog zapisa. „Digitalni negativ“ je dugačak niz kombinovanih brojeva nula i jedinica (0 i 1).

Prednosti digitalne fotografije:

• Trenutni pregled svih fotografija. Takođe, na displeju aparata se može videti histogram sa podacima i videti gde je napravljen propust.
• Digitalni mediji su portabilniji – kartice digitalnih aparata mogu sačuvati nekoliko hiljada snimaka i ne treba ih čuvati X zraka na aerodromu i kada prolazimo kontrolu za ulazak u prostore specijalnih namena – velike galerije, izložbe.muzeje, spomenike kulture.
• Lakše čuvamo digitalnu fotografiju.
• Digitalna fotografija je ekološki potpuno zdrava po okolinu za razliku od hemijskih procesa u laboratorijama.

Nedostaci digitalne fotografije

• Postoji nesumnjivo problem razlike u percepciji i izgledu analogne fotografije, za razliku od digitalne – negde će se mnogi složiti da analogne fotografije nose više od ličnog pečata i imaju privlačnost koju digitalna fotografija nema.
• Digitalna fotografija u uslovima kada nema puno svetlosti još uvek jako zaostaje za analognom fotografijom.
• Tamo gde su potrebne duge ekspozicije, film apsolutno ima prednost.
• Film se neće bez razloga izbrisati ili postati nekompatibilan kao fajlovi na računaru. Današnje digitalne medije za 200 godina će retko ko moći da pročita.
• Ne možemo snimati bez baterija.

Primena

Fotograf sa digitalnom kamerom marke Canon.

Danas su digitalni foto-aparati veoma značajni za čoveka. Obična fotografija je vrlo brzo prešla granice profesije, a industrija je tokom prošlog veka počela proizvoditi sve jednostavnije forme kamera, dostupnih svima. Pojavom digitalnih foto-aparata, pokrenula se čitava legija fotografa, ne samo profesionalnih nego i amatera. Oni slikaju bukvalno sve, od Ajfelove kule, do kapljice rose na listu. Takođe, beleže momente sa dragim osobama kako bi ih sačuvali zauvek. Pored svega toga, fotografija se danas drži za jednu granu umetnosti. Digitalni foto-aparati su doprineli nauci, otkrili nevidljivo, približili daleke narode i omogućili pogled na skrivene kutke čovečanstva.

Na kraju, razvoj digitalnih foto-aparata se predviđa da će u budućnosti teći još brže i u većim razmerama. Mnogi stručnjaci smatraju da će stari foto-aparati uskoro zameniti digitalne.

Vidi još

• Foto-aparat
• Video-kamera
• Fotografija
• Digitalni dokazi

Izvori

• http://www.digitalcameraworld.com/
• http://www.howstuffworks.com/cameras-photography/digital/digital-camera.htm
• http://www.dummies.com/how-to/content/how-does-a-digital-camera-work.html
• https://web.archive.org/web/20131211134723/http://www.tehnomanija.rs/pages/digitalni-fotoaparati.html
• http://www.sk.rs/2008/03/sksc02.html
• http://www.e-fotografija.com/cro/publish/article_101.shtml Arhivirano na sajtu Wayback Machine (18. oktobar 2014)