数码相机。发明和生产的历史

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数码相机。发明和生产的历史

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1989 年，Svema 工厂生产了最后一批 8 毫米业余胶片，五年前最后一个开发这种胶片的实验室关闭了，不久之后，所有必要的化学品都从销售中消失了……因此，在我们眼前，家庭拍摄时代结束，业余视频时代已经到来。似乎同样的命运即将等待你最喜欢的照片。

最近在创建高质量且已经不是很昂贵的电子数码相机方面取得的进展证明了这一点。

到了从全国各地齐聚一堂的同学年会上，你可以拿到一台看起来像普通相机的数码相机，拍两三打照片。但是，如果对集体照的构图有疑问，您可以快速决定是否重新拍摄此场景。为此，只需查看内置于相机后壁的液晶显示屏上的边框即可。

当您回到家时，您可以从相机中取出信用卡大小的存储盘，并将其插入便携式笔记本电脑，以在其屏幕上检查全尺寸和彩色图像的质量。您还可以在此处编辑照片。减轻一些，为其他人添加暖色调，并为其他人更改音阶。为此，使用了图形处理程序。如果您愿意，您可以立即将图片发送给任何以前的同学...

以上不再是幻想。结果，摄影师只剩下旧的技巧，也许，只有操纵镜头和按下快门。如果我们谈论的是改变摄影的信息本质——从获取和处理图像的模拟过程到数字过程的转变，还有其他什么方法？

佳能 EOS 5D Mark III 数码相机

顺便说一句，直到最近，即使“光化学”被电子学取代，这种转变似乎也不是不可避免的。直到最近，许多公司还认为电视格式的磁视频录制，即模拟过程，是电子摄影的真正技术基础。他们不仅算数，还在此基础上发布了功能齐全的设备。

通往现代数码相机的道路是沿着有时非常崎岖的道路顽固地攀登。第一个是在 CCD 矩阵上形成图像并随后在磁带上进行模拟记录的设备，例如摄像机。然后将生成的照片复制到特殊的视频软盘上。

以“纯计算机”数字格式创建和存储图像的设备是在 1990 年代初期创建的。他们使用了相同的计算机元素，例如“笔记本电脑”和笔记本电脑。以信用卡大小的矩形板形式制成，末端带有连接器，可插入指定计算机的特殊端口。除了附加的内存块之外，这些可以是例如传真调制解调器、硬盘、声卡等设备。数字存储器元件和设备的成本随着其比容量的增加而稳步下降，光盘成本的降低，视频文件的处理和压缩方法的快速进步等等——这一切终于使该领域的“基本”数字设备-计算机，而不是录像机，而不是电视。

数码摄影真正的转折点发生在 1997 年 XNUMX 月，当时 Fuijtsu Microelectronics - Fujitsu 和 Sierra Imaging - Sierra 签署了一项关于在数码成像电路生产领域联合开发的协议。根据该协议，富士通提供其 PISC 处理器系列，Sierra 提供开发整个“管道”——芯片组——“主板”，即结合所有必要的控制器以及开发工具并提供其软件（图像专家）。此外，Sierra 还承担了营销、分发和支持该技术解决方案的责任。

该联合协议导致为数码相机的设计和实施创建了完整的硬件和软件包。结果，数码相机市场每年翻一番，到本世纪末，每年超过一千万台。

当时，只有 Sierra 为客户提供了一个单一的解决方案，其中包含用于创建数码相机的所有必要电子元件，并且直到今天仍继续在该领域处于领先地位。

从现在开始，毫无疑问，数码相机的普及将像雪崩一样增长。与当时一样，在 1880 年代，在从昂贵、不方便的玻璃照相底片过渡到轻便廉价的胶卷之后，传统摄影开始迅速征服大众。

今天，数码相机不仅仅是胶片相机的数码等价物。它可以执行您甚至无法从胶片相机中获得的其他功能。数码相机实际上更像是一个媒体收集器或多媒体存储介质。您可以随身携带它来拍照、录制声音、移动物体，甚至是思想。

“仔细看看数码相机，甚至更好的是，打开它，看看里面有什么，”奥列格·塔塔尔尼科夫在他在计算机出版社的文章中建议道，“你会发现它不再是一台相机，就像一台计算机打字机。即使是平庸的数字“肥皂盒”所隐藏的摄影潜力也可能大大超过严肃胶片相机的能力。自己判断——即使是 24x36 毫米胶片上的小画幅帧的大小也大大超过 CCD 矩阵的大小，而且图像尺寸越大，就越难为它开发出足够光圈的无畸变镜头。例如，大多数业余数码相机的 CCD 对角线为 1/3"，即 8,5 毫米。因此，"正常”（即相当于 50 毫米胶片相机上的 35 毫米镜头）对于此类矩阵将是焦距仅为 9 毫米的镜头。对于具有相对光圈的此类镜头，例如 F / 2，镜头直径应分别等于 4,5 毫米，对于 35 毫米相机 - 25 毫米。因此，例如，要实现传统 35 毫米相机的显着焦距差异，您必须使用大而昂贵的镜头制作复杂的光学系统，而对于数码相机，您可以使用直径为2-4 厘米，并获得高达 20 倍的变焦。感到不同？并且在使用相同镜头在小矩阵上拍摄微距时，可以获得胶片摄影无法达到的景深。

但是，除此之外，数码相机还有许多其他功能，这些功能对于计算机来说比相机更典型。

除了光学系统，数码相机还有一个强大的控制处理器，可以在几分之一秒内执行复杂的曝光分析和决定拍摄模式，然后处理生成的图像。快速数据总线允许您快速减少准备接收下一帧的时间。而在这个意义上，数码相机已经赶上了例如摄像机，并继续与它们“融合”。数码相机有 RAM：“焊接”，就像在旧电脑中一样，或者更先进的，外部的，在可移动的闪存卡上。它们不可或缺的附件是硬盘驱动器或标准 ATA 设备，有时甚至是软盘驱动器或 SCSI 驱动器。数码相机允许您创建自己的拍摄和图像处理程序。 “声卡”、麦克风或扬声器可以在拍摄过程中录制语音评论，以后可以在回放时收听。

相机也没有缺少通信设备：通过快速 USB、FireWire 或 SCSI 总线的外部接口，以及已经变得司空见惯和过时的串行 (RS-232) 和并行端口（用于在打印机上直接打印）。一些现代相机还具有红外端口甚至网络接口。更不用说各种操纵杆按钮，包括那些名字容易辨认的按钮。

有很多方法可以查看用数码相机拍摄的镜头。首先，您可以立即在内置液晶显示器上看到它们。您可以通过标准电缆将信息发送到电视屏幕。同一根电缆将相机连接到录像机，录像机可以毫无问题地从胶片中复制帧，就像普通电视一样。明信片大小的图片可以在专用打印机上打印。最后，计算机也不会置身事外：图像可以通过单独的块提交到其端口。

一般来说，真正的数码相机是真正的多媒体计算机，无论是认真的程序员还是业余爱好者都可以尝试。

直到最近，数码相机仅在图像分辨率方面落后于传统相机。这是有客观原因的。事实是，原始“原始”形式的照片文件量非常大。根据感光层的质量，它们必须包含多达 35 万个像素（无论如何都是最小的可区分图像元素），才能与 18 毫米胶片的帧数相等。此外，每个像素都携带不止一位信息。这仅适用于没有任何半色调的黑白图像。对于完整的灰度传输，至少需要 8 位，甚至三基色中的每一个都需要相同的数量。这就是每像素 24、32 甚至 36 位的来源。

因此，即使对于功能相当强大的计算机，具有良好分辨率和色彩再现的数字化帧从一开始就“太重”，而不仅仅是对于数码相机处理器。但是最近的一些成就可以解决这个问题。

首先，上述处理器的速度急剧增加。其次，用于计算机和数码相机的高密度 CCD 和存储设备的价格已经下降。结果，高分辨率设备可供广大业余爱好者使用。最后，第三，更快和更有效的图像压缩算法正在快速发展。因此，可以将大量图形文件减少数倍，从而增加相机内存中的帧数并加快将它们重写到计算机的速度。好吧，您已经可以将图像文件再次扩展为完整的原始分辨率。

然而，事实证明，您可以更改 CCD 矩阵本身的设计。在日本，最近开发了一种所谓的超级 CCO 矩阵。与已经熟悉的形成单个图像元素（像素）的光电二极管的矩形排列相比，超级 CCD 矩阵中的光电二极管具有八边形形状，并且相对于彼此成 1,6 度角。得益于这种“蜂窝”结构，光电二极管彼此之间的距离更近了，也就是说，它们所占的相对面积增加了。结果，获取光的有效表面积显着增加。最终，这种矩阵的灵敏度增加了，即CCD矩阵单位面积上的信号电平增加，因此寄生噪声减少。据厂商介绍，有效面积增加了XNUMX倍，色彩还原和信噪比得到提升，动态范围扩大，能耗降低，图像灵敏度和分辨率提高。

从这种 1,3 兆像素超级 CCD 传感器拍摄的照片在质量上几乎与从分辨率为 2,1 兆像素的传统“方形”传感器获得的照片相同。

数码相机仍然比传统相机更昂贵。然而，考虑到它的优势，实际上它并没有那么昂贵。它节省了时间，而且与胶片不同，它的维护成本几乎可以降到零。毕竟数码相机的内存可以重复使用，电池可以充电，图片不能显示在纸上，只能以电子形式存储。

作者：Musskiy S.A.

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