Приз - цифровую фотокамеру - в студию!

Цифровые камеры высокого класса могут превратить профессиональную студийную фотографию в синекуру.

Цифровые камеры

В то время, как внедрение дешевых полевых цифровых фотоаппаратов и изделий среднего класса, стоящих менее 1000 долл., только начало приобретать черты доминирующей тенденции, цифровые камеры высокого класса без лишнего шума отправили пленку "на пенсию" во многих фотостудиях и сервисных бюро (см. статью "Цифровая фотография: свет в конце тоннеля").

По традиции, для получения высококачественных цветных снимков автомобилей, ювелирных украшений и других очень дорогих изделий использовались пленки форматом 57 (или 101) х 122 мм и барабанные сканеры высокого разрешения, позволяющие адекватно передать все детали и все цвета изображения. Но появление и быстрое развитие цифровых студийных аппаратов, способных делать снимки неподвижных предметов не хуже, а порой даже лучше, чем профессиональные пленочные камеры, ломает эту традицию. Теперь снимок можно предварительно просмотреть на экране, а окончательный вариант сразу передать в цифровой форме для дальнейшего использования, что приводит к значительной экономии времени и материалов за счет отказа от контрольных снимков фотоаппаратом Polaroid, расходов на цветную фотопленку, ее последующую обработку и сканирование. Тем не менее извечный компромисс между скоростью и качеством, не говоря уже о цене, остается и при рассмотрении различных моделей студийных цифровых фотоаппаратов, поэтому перед принятием решения о покупке или аренде камеры необходимо тщательно оценить все характеристики изделия.

Прежде всего следует определить, что покупать: полную цифровую фотокамеру с объективом, затвором и встроенной электронной схемой захвата изображений или цифровую приставку для использования в комплекте с обычным фотографическим оборудованием типа среднеформатных (57 или 120 мм) или крупноформатных (101 Ё 122 мм) камер и объективов. Большинство цифровых приставок можно подключить к широкому диапазону популярных профессиональных камер либо непосредственно, либо через специальный адаптер.

Многие полнофункциональные цифровые фотоаппараты способны работать с разнообразными объективами, стандартизованными для популярных моделей. (Выбор аксессуаров для многих камер настолько широк, что в рамках данной статьи удается упомянуть далеко не все из них.) Чтобы деньги, уже вложенные в объективы для камер, не пропали даром, необходимо уточнить у продавца, подойдут ли ваши объективы к выбранной модели.

Только на штативе!

Термин "студийная" в применении к цифровым фотокамерам неоднозначен, поскольку почти любой цифровой фотоаппарат можно поставить на столик или закрепить на штативе и направить на неподвижный объект. Однако, как правило, студийные цифровые фотокамеры не предназначены для съемки "с рук" из-за того, что у них слишком долгая выдержка или низкая скорость захвата изображения.

Для многих студийных камер необходимо специальное студийное освещение, и их нельзя синхронизировать со вспышкой или стробоскопом. В некоторых моделях отсутствует необходимый объем встроенной памяти для хранения цифровых изображений; такие камеры привязаны к компьютеру. Часто имеется возможность вместо объектива камеры использовать для предварительного просмотра изображения экран компьютера и видеомонитор.

Полевые цифровые фотокамеры, напротив, имеют довольно короткую выдержку, что позволяет использовать их при ручной съемке движущихся объектов, в том числе людей; они обладают встроенной памятью, достаточной для хранения значительного количества цифровых фотографий, что делает подобные аппараты практически идеальными инструментами для фотожурналистов. Но приемлемое для ручной съемки время выдержки в полевых камерах обычно достигается за счет более низкого качества получаемых изображений, которые не годятся для высококачественных журналов и каталогов. Тем не менее деление на студийные и полевые камеры достаточно условно, и ряд моделей можно с равным основанием отнести к обеим категориям.

Настоящий цвет VS. интерполированный

Для получения полностраничного изображения идеальная профессиональная цифровая фотокамера должна записывать изображения с истинным (неинтерполированным) цветом, размером не менее 3000 x3000 пикселов со скоростью, сравнимой со скоростью пленочных аппаратов. Но современный уровень развития технологии цветовых сенсоров не позволяет добиться такого результата. И вот почему: максимальное (неинтерполированное) разрешение цифровых камер описывается как количество пикселов (по горизонтали и вертикали), которые камера может считать. Например, значение разрешения 1280 x1000 говорит о том, что камера может конвертировать изображение в массив 1280 x1000 оцифрованных пикселов (всего 1,28 млн. пикселов). Некоторые модели, описанные ниже, особенно сканирующие приставки, позволяют захватывать 3,6 млн. пикселов или более. Самые мощные цифровые камеры могут захватывать до 12 млн. Однако даже они не могут дать разрешение, эквивалентное разрешению 35-мм пленочных камер, которое равно примерно 100 млн. пикселов.

Для измерения уровней света, попадающего внутрь камеры через объектив, в цифровых аппаратах используются матрицы приборов с зарядовой связью (ПЗС). ПЗС представляют собой линейки тонких полупроводниковых световых датчиков, измеряющих значения яркости, а не цвета. Для записи значений цвета в цифровых камерах используются красный, зеленый и голубой фильтры, расположенные над ПЗС-элементами (а иногда - колесо с цветовыми фильтрами), что позволяет получить отдельные отсчеты красного, зеленого и синего цветов, которые затем комбинируются в полноцветный файл изображения. Но в различных конструкциях цифровых камер кристаллы ПЗС и цветовые фильтры используются совершенно по-разному, что оказывает значительное влияние на скорость захвата и разрешение. Ниже приводится сводное описание достоинств и недостатков различных техник экспонирования, которые используются в студийных камерах.

"Один кристалл - один снимок". Эта технология, обычно используемая в так называемых полевых камерах, обладает самой высокой скоростью оцифровки изображения, но более низким разрешением и худшей цветопередачей, чем многокристальные, "многоснимочные" технологии. Для захвата за один раз всего изображения используется прямоугольная матрица ПЗС. Например, в "односнимочной" фотокамере Nikon E2 применяется прямоугольная матрица из 1000 x 1280 элементов ПЗС.

Поскольку такой тип камер должен обеспечивать захват цветовой информации на одном ПЗС за одно экспонирование, каждый элемент "раскрашен" красным, зеленым или голубым фильтром. Такие элементы ПЗС с фильтрами группируются либо в один ряд на цвет (так называемые "полосчатые" матрицы), либо в менее регулярные шаблоны (мозаичные матрицы).

В таких матрицах для получения одного истинного значения RGB-пиксела используются три или четыре элемента ПЗС (часто снимают два отсчета зеленого цвета, поскольку человеческий глаз более чувствителен к зеленому свету, чем к синему или красному). Следовательно, такая технология позволяет захватывать изображение с разрешением в три или четыре раза ниже, чем разрешение "многоснимочных" камер. Для сглаживания изображения в камере используется специальная алгоритмическая схема интерполяции для расчета отсутствующих цветов всех пикселов считываемого изображения на основе значений сгруппированных пикселов. Такой подход при значительном увеличении изображения может привести к заметным нарушениям цветопередачи, особенно если фотографируемый объект имеет мелкий цветной рисунок, например, различные виды тканей.

"Один кристалл - три или четыре снимка". При таком подходе делается три экспонирования (а иногда, для улучшения передачи зеленого цвета, четыре) на обычную матрицу ПЗС без полос. Между экспонированиями колесо с цветным фильтром поворачивается таким образом, чтобы в каждый момент перед всей матрицей находился только красный, зеленый или синий фильтр. При каждом экспонировании захватываются красные, зеленые или синие цветовые значения каждого пиксела, а затем создается полный RGB-файл изображения. Такая технология позволяет отказаться от интерполяции, используемой при подходе "один кристалл - один снимок", но для захвата изображения необходимо больше времени, поэтому она может применяться только для фотографирования неподвижных объектов.

"Один кристалл - один, три или четыре снимка". Сочетание двух вышеописанных технологий. При таком подходе используется "полосчатая" или мозаичная матрица, а экспонирование может выполняться как за один раз, так и за три или четыре. Вместо вращения цветового колеса в моделях Kontron Electronik ProgRes 3012 Ultra (компании Equinox Imaging Network) и Carnival 2000S (компании ScanView) используется пьезоэлектрический привод, который физически перемещает единственную матрицу ПЗС камеры. При съемке в режимах трех или четырех экспонирований, матрица после каждого снимка перемещается в новую позицию, выравнивая элементы ПЗС с различными цветными фильтрами относительно определенного пиксела объекта изображения. Таким образом для каждой точки получается истинное значение RGB без применения интерполяции.

Поскольку в камере Carnival 2000S используется "полосчатая" матрица, аппарат позволяет также получать фотографии движущихся объектов в более быстром режиме одного снимка с использованием интерполяции цветов. В некотором смысле это две разных камеры в одной. По сведениям компании Equinox, камере Kontron Electronik ProgRes в режиме одного снимка необходимо относительно большое, около секунды, время экспонирования, что не годится для ручной съемки (хотя в настоящее время разрабатывается новая модель Kontron, которая будет обладать возможностью съемки подвижных объектов в режиме одного снимка).

"Три кристалла - один снимок". Если внутри камеры имеется три матрицы ПЗС, каждая из которых предназначена для захвата значений одного цвета (красного, зеленого или синего), то такая технология позволяет получать истинные значения RGB для каждого пиксела за одно экспонирование. В таких камерах сфокусированное изображение передается на три матрицы ПЗС. Эта технология (разработанная компанией Sony), используется в моделях DKC-5000 компании Sony и Fijix HC-2000 компании Fujifilm (в полевой камере Minolta RD-175 также применяются три отдельных матрицы). Недостатком этой технологии является относительно невысокое разрешение, которое значительно ниже 2000 х 2000, поскольку три матрицы ПЗС высокого разрешения были бы слишком дороги для текущего состояния рынка.

Сканирующая приставка к камере. Вместо больших матриц элементов ПЗС в сканирующих приставках используется длинная узкая линейка ПЗС, которая механически перемещается с небольшими приращениями вдоль задней фокальной плоскости камеры, записывая за каждый шаг строку значений пикселов, т. е. примерно так же, как работают планшетные сканеры. Сканирующие приставки обладают самым высоким разрешением среди цифровых фотокамер, причем без интерполяции, но при этом они самые медленные: для захвата полноразмерного изображения с высоким разрешением может потребоваться до 20 минут. Во время сканирования затвор камеры остается открытым; следовательно, необходимо использовать соответствующее постоянное освещение: вспышка или стробоскоп здесь не годятся.

Подробности

Многие производители пытаются описывать в спецификациях изделий динамический диапазон и светочувствительность своих цифровых камер или приставок, используя при этом то термины, характерные для пленочных камер, то определения, связанные с технологией сканирования. Некоторые для описания динамического диапазона используют значения диапазона плотностей, применяемые для измерения прозрачности пленки (по логарифмической шкале от 0 до 4). Другие приводят в спецификациях динамический диапазон фотокамер (диапазон самых светлых и самых темных оттенков цветов, воспринимаемых фотоаппаратом) в цифрах системы "f-stop", принятой для традиционных фотокамер. Однако обнаружилось, что далеко не все производители приводят эквивалентные характеристики, а те, кто их указывают, пользуются нестандартными методами определения подобных значений. По этой причине соответствующие данные в сопровождающей статью таблице опущены. То же касается и эквивалентных спецификаций светочувствительности - значений ISO/ASA, которые характеризуют пленку.

Гораздо лучшее представление о динамическом диапазоне камеры дает глубина цвета аналого-цифрового преобразования аппарата. Светочувствительные датчики создают электрический ток, который изменяется под воздействием интенсивности света от каждого пиксела изображения, а управляющая электроника затем преобразует аналоговые сигналы в цифровые значения.

Глубина цвета описывает количество битов, которые используются для записи каждого пиксела (от этого напрямую зависит также объем изображения). Многие камеры позволяют захватывать 30, 36 и даже 48 битов цветовой информации, что повышает диапазон значений (1024; 4096 или 65 536 соответственно) для каждого красного, зеленого или синего отсчета. Однако значение глубины цвета не говорит о реальном наполнении этих разрядов визуально важными данными. Свою роль здесь играют также качество датчика и управляющей электронной цепи.

Минимальное время выдержки цифровой камеры (так же, как и соответствующая характеристика традиционного фотоаппарата) означает величину интервала времени, в течение которого можно получить снимок. Впрочем, для приставок время выдержки зависит также от того, с какой камерой приставка используется, а эту информацию приводят не все производители. Как мы уже говорили, для сканирующих приставок время выдержки вообще измерять бессмысленно. Вместо этого производители приводят время захвата - это время, требуемое для сканирования изображения. Оно зависит от разрешения, диафрагмы и освещения.

Кроме того, для обработки и сохранения информации об изображении, захваченной матрицами ПЗС, цифровым камерам и приставкам (не сканирующим), также требуется время, которое часто входит во время захвата.

Прочие соображения

Некоторые быстрые студийные камеры можно использовать также в качестве полевых, поскольку они снабжены встроенной памятью, а также съемными носителями, обычно миниатюрными жесткими дисками или платами PCMCIA с флэш-памятью. Наличие памяти позволяет делать несколько снимков и только после этого передавать полученные изображения в компьютер.

Цифровые камеры поставляются с программным обеспечением, обычно для платформ Macintosh и PC. В состав программных пакетов могут входить утилиты для разгрузки и просмотра полученных с помощью камер изображений. Программы также могут позволять управлять экспонированием с помощью функции предварительного просмотра. Возможности программного обеспечения могут оказать значительное воздействие на производительность труда, поэтому желательно перед приобретением изделия тщательно проверить его, сделав несколько снимков.

Кроме того, уточните у производителя гарантийные сроки и условия гарантии, а также условия замены в случае выхода из строя гарантийного изделия.

До тех пор пока не будут разработаны и запущены в серию новые, потенциально более дешевые технологии изготовления сенсоров (в этом плане многообещающе выглядит технология Active Pixel Sensor, разрабатываемая в NASA), заоблачные цены на камеры высокого класса, которые нужны для профессиональной студийной фотографии, вряд ли значительно снизятся. Однако для создания каталогов, рекламы и другой продукции, требующей большого количества фотоизображений, причем высокого качества, приобретение студийной цифровой фотокамеры оправданно.

Полное изображение

Оценивая все изображение, легко заметить различия в передаче насыщенности при использовании различных технологий цифрового захвата изображения. В то время как диапазоны контрастов при воспроизведении серых прямоугольников практически совпадают, интенсивность отличается в широком диапазоне от почти точного совпадения с цветами оригинала, до перенасыщенных цветов.

Увеличенный фрагмент

На увеличенных участках того же изображения можно оценить качество полученного изображения после увеличения до размера полной страницы форматом 22 x 28 см. Некоторые приставки к камерам захватывают вполне достаточное количество данных для последующего увеличения изображения; результаты работы других потребовали интерполяции ограниченного объема данных для полного заполнения формата. Интерполированные изображения заметны по наличию пикселизации (рваных краев) и потере резкости рисунка.

Проба текста

Одним из самых трудных испытаний для цифровых приставок стали плавно изогнутые тонкие линии и засечки типографского шрифта. На приведенных здесь увеличенных фрагментах текста особенно заметны различия между различными технологиями захвата изображений. Для получения приемлемых результатов отснятые изображения требовали дополнительной обработки с помощью пакета Photoshop.

Форма для пурпурного цвета

Приведенный фрагмент показывает уровень шума в канале пурпурного цвета. Хотя черно-белое представление несколько преувеличивает результаты, оно позволяет более наглядно показать чистоту и резкость изображения.

Характеристики цифровых приставок к фотокамерам, заявленные производителями, могут сказать лишь то, что там написано. Чтобы самим оценить результаты, мы протестировали несколько из них. Джим Хилдрет, фотограф из Сан-Франциско, регулярно работающий по заданиям редакции Publish, сделал в расположенной неподалеку студии South Park Digital приведенные снимки.

Для тестирования были отобраны изделия, использующие различные технологии цифрового захвата изображений: матрицы на один снимок (BigShot 4000 компании Dicomed и Professional DCS 465 компании Eastman Kodak), матрицы на три и четыре снимка (Leaf DCB II компании Scitex и Carnival 2000S компании ScanView), а также сканирующую приставку (PowerPhase компании Phase One U.S.). Для сравнения Хилдрет также сделал снимок на пленку форматом 10,2 x 12,7 см (при помощи камеры Kodak EPN), который затем отсканировал с помощью барабанного сканера. Данный образец приводится в левой колонке под заголовком "Пленка".

Хилдрет тщательно настроил кривые цветопередачи для каждой приставки; затем, используя специализированные программные средства каждой камеры, он настроил баланс серого по специальной шкале. На последнем этапе белой точке (квадрат А в начале шкалы серого; см. верхний ряд изображений) было присвоено значение RGB 243, что соответствует нашей минимальной 5-процентной точке растра. Для среднего тона (квадрат М примерно посередине шкалы серого) было задано значение RGB 127. И, наконец, для черной точки (квадрат B возле конца шкалы серого), которая содержит самый темный цвет, на котором еще заметны детали, было задано значение RGB 15.

Эти настройки выполнялись с помощью специализированных пакетов для каждой приставки, за исключением модели Kodak, для которой операции выполнялись в пакете Photoshop. (Во время захвата изображения все приставки, за исключением Kodak, должны подключаться к компьютеру.) Каждый файл был экспортирован в формат TIFF, с последующей настройкой резкости в пакете Photoshop.

Цифровые камеры