Цифровые зеркальные фотоаппараты: история и развитие

Введение

Цифровые камеры, объединяющие компоненты однообъективной зеркальной камеры и цифровой камеры-задника.

Цифровая однообъективная зеркальная камера (цифровая зеркальная или DSLR) – это цифровая камера, сочетающая в себе оптику и механику однообъективной зеркальной камеры с твердотельным сенсором изображения и цифровой записью изображений с этого сенсора. Конструкция с зеркалом является основным отличием DSLR от других цифровых камер. В такой конструкции свет проходит через объектив, а затем попадает на зеркало, которое попеременно направляет изображение либо в пентапризму, отображающую изображение в оптическом видоискателе, либо на сенсор изображения при нажатии кнопки спуска затвора. Видоискатель DSLR отображает изображение, которое практически не отличается от того, что фиксирует сенсор камеры, поскольку он представляет собой прямой оптический вид через основной объектив камеры, а не изображение, полученное через отдельный вспомогательный объектив. В 2000-х годах цифровые зеркальные камеры в значительной степени заменили пленочные однообъективные зеркальные камеры. Крупные производители камер начали переходить от производства DSLR к беззеркальным камерам со сменной оптикой (MILC) начиная с 2010-х годов.

История

В 1969 году Уиллард С. Бойл и Джордж Э. Смит изобрели приборы с зарядовой связью (ПЗС), которые могут использоваться в качестве аналоговых регистров хранения и матриц датчиков изображения. Матрица ПЗС (Charge Coupled Device) обеспечивает аналоговый сигнал изображения с низким уровнем шума, который оцифровывается при использовании в цифровой камере. За вклад в цифровую фотографию Бойл и Смит были удостоены Нобелевской премии по физике в 2009 году. В 1973 году компания Fairchild разработала межстрочную матрицу ПЗС с разрешением 100x100 пикселей. Эта ПЗС была использована в первой коммерческой камере с ПЗС, Fairchild MV 100, представленной в конце 1973 года. В 1974 году ученые компании Kodak, Питер Диллон и Альберт Браульт, использовали эту матрицу Fairchild CCD 202 для создания первой цветной матрицы ПЗС, изготовив цветовой фильтр с красными, зелеными и синими элементами, который был точно зарегистрирован и прикреплен к ПЗС. В 1975 году инженер компании Kodak, Стивен Сассон, создал первую портативную цифровую камеру, работающую от батарей, в которой использовался зум-объектив от любительской кинокамеры Kodak Super 8mm и монохромная матрица Fairchild 100x100 пикселей. Первый прототип зеркальной камеры без пленки был публично продемонстрирован компанией Sony в августе 1981 года. Sony Mavica (магнитная камера для съемки неподвижных изображений) использовала цветную матрицу ПЗС формата 2/3 дюйма с 280 тыс. пикселей, а также аналоговую обработку и запись видеосигнала. В электронной камере Mavica использовался однообъективный зеркальный видоискатель TTL, как показано на графике из пресс-релиза Sony за июнь 1982 года. Она записывала FM-модулированные аналоговые видеосигналы на недавно разработанный магнитный дискету емкостью 2 дюйма, получившую название "Mavipak". Формат диска позже был стандартизирован как "Still Video Floppy" или "SVF", поэтому Sony Mavica была первой "SVF SLR", которая была продемонстрирована, но это была не цифровая зеркальная камера (DSLR), поскольку она записывала аналоговые видеоизображения, а не цифровые. Начиная с 1983 года, многие японские компании демонстрировали прототипы камер SVF, включая Toshiba, Canon, Copal, Hitachi, Panasonic, Sanyo и Mitsubishi. Canon RC 701, представленная в мае 1986 года, была первой камерой SVF (и первой зеркальной камерой SVF), поступившей в продажу в США. В ней использовался зеркальный видоискатель и матрица ПЗС формата 2/3 дюйма с 380 тыс. пикселей. Она продавалась вместе со сменными зум-объективами 66 мм и 50-150 мм. В течение следующих пяти лет многие другие компании начали продавать аналоговые электронные камеры SVF. Среди них была монохромная зеркальная камера Nikon QV 1000C SVF, представленная в 1988 году. Цифровой модуль контролировал ток батареи корпуса камеры, чтобы синхронизировать экспозицию матрицы изображения с затвором корпуса пленки. Цифровые изображения хранились на внешнем жестком диске и обрабатывались для обратной связи в виде гистограммы для пользователя. Эта камера была создана для правительства США, за ней последовало несколько других моделей, предназначенных для использования правительством, и, в конечном итоге, коммерческая DSLR, выпущенная Kodak в 1991 году. В 1995 году компании Nikon и Fujifilm совместно разработали серию Nikon E. Серия E включала Nikon E2/E2S, Nikon E2N/E2NS и Nikon E3/E3S, E3S была выпущена в декабре 1999 года. В конце 1990-х годов компания Sony представила серию цифровых камер "Digital Mavica". В отличие от оригинальной аналоговой Mavica, цифровые камеры Mavica записывали JPEG-файлы сжатых изображений на стандартные 3,5-дюймовые магнитные дискеты (для упрощения передачи данных с камеры на компьютер) и не имели зеркального видоискателя. В 1999 году компания Nikon анонсировала Nikon D1. Корпус D1 был похож на профессиональные 35-мм зеркальные камеры Nikon, и у него было такое же байонетное крепление для объективов Nikkor, что позволяло использовать существующую линейку объективов Nikon с ручной фокусировкой AI/AIS и объективы с автофокусом. Хотя компании Nikon и другие производители выпускали цифровые зеркальные камеры в течение нескольких лет, D1 была первой профессиональной цифровой зеркальной камерой, которая вытеснила Kodak с ее тогдашнего бесспорного лидерства на профессиональном рынке. В течение следующего десятилетия на рынок DSLR вышли другие производители камер, в том числе Canon, Kodak, Fujifilm, Minolta (позже Konica Minolta, и в конечном итоге приобретенная Sony), Pentax (девизион камер которой теперь принадлежит Ricoh), Olympus, Panasonic, Samsung, Sigma и Sony. В январе 2000 года компания Fujifilm анонсировала FinePix S1 Pro, первую цифровую зеркальную камеру потребительского уровня. В ноябре 2001 года компания Canon выпустила свою 4,1-мегапиксельную EOS 1D, первый профессиональный цифровой корпус бренда. В 2003 году компания Canon представила 6,3-мегапиксельную зеркальную камеру EOS 300D (известную в Соединенных Штатах и Канаде как Digital Rebel, а в Японии как Kiss Digital) с рекомендованной розничной ценой 999 долларов США, ориентированную на потребительский рынок. Ее коммерческий успех побудил других производителей выпускать конкурирующие цифровые зеркальные камеры, снижая стоимость входа и позволяя большему количеству фотографов-любителей приобретать DSLR. В 2004 году компания Konica Minolta выпустила Konica Minolta Maxxum 7D, первую DSLR со встроенной стабилизацией изображения, которая позже стала стандартной в камерах Pentax, Olympus и Sony Alpha. В начале 2008 года компания Nikon выпустила D90, первую DSLR с функцией записи видео. С тех пор все крупные компании предлагают камеры с этой функцией. Со временем количество мегапикселей в матрицах датчиков изображения неуклонно увеличивалось, при этом большинство компаний сосредоточились на производительности при высоких значениях ISO, скорости фокусировки, более высокой частоте кадров, устранении цифрового "шума", создаваемого матрицей датчиков изображения, и снижении цен для привлечения новых клиентов. В июне 2012 года компания Canon анонсировала первую DSLR с сенсорным экраном, EOS 650D/Rebel T4i/Kiss X6i. Хотя эта функция широко использовалась как в компактных камерах, так и в беззеркальных моделях, она не появилась в DSLR до 650D.

In 1969, Willard S. Boyle and George E. Smith invented charge coupled semiconductor devices, which can be used as analog storage registers and image sensors. A CCD (Charge Coupled Device) imager provides a low noise analog image signal, which is digitized when used in a digital camera. For their contribution to digital photography, Boyle and Smith were awarded the Nobel Prize for Physics in 2009. In 1973, Fairchild developed a 100 x 100 pixel interline CCD image sensor. This CCD was used in the first commercial CCD camera, the Fairchild MV 100, which was introduced in late 1973. In 1974, Kodak scientists Peter Dillon and Albert Brault used this Fairchild CCD 202 image sensor to create the first color CCD image sensor by fabricating a red, green, and blue color filter array that was registered and bonded to the CCD. In 1975, Kodak engineer Steven Sasson built the first portable, battery operated digital still camera, which used a zoom lens from a Kodak Super 8mm movie camera and a monochrome Fairchild 100×100 pixel CCD. The first prototype filmless SLR camera was publicly demonstrated by Sony in August 1981. The Sony Mavica (a magnetic still video camera) used a color striped 2/3” format CCD sensor with 280K pixels, along with analog video signal processing and recording. The Mavica electronic still camera employed a TTL single lens reflex viewfinder, as shown in the graphic from a June 1982 Sony press release. It recorded FM modulated analog video signals on a newly developed 2” magnetic floppy disk, dubbed the "Mavipak". The disk format was later standardized as the "Still Video Floppy", or "SVF", so the Sony Mavica was the first "SVF SLR" to be demonstrated, but it was not a D SLR since it recorded analog video images rather than digital images. Starting in 1983, many Japanese companies demonstrated prototype SVF cameras, including Toshiba, Canon, Copal, Hitachi, Panasonic, Sanyo, and Mitsubishi. The Canon RC 701, introduced in May 1986, was the first SVF camera (and the first SVF SLR camera) sold in the US. It employed an SLR viewfinder and included a 2/3” format color CCD sensor with 380K pixels. It was sold along with removable 11 66mm and 50 150mm zoom lens. Over the next five years, many other companies began selling SVF analog electronic cameras. These included the monochrome Nikon QV 1000C SVF SLR camera, introduced in 1988, The digital back monitored the camera body battery current to sync the image sensor exposure to the film body shutter. Digital images were stored on a tethered hard drive and processed for histogram feedback to the user. This camera was created for the U. S. government, and was followed by several other models intended for government use and eventually a commercial DSLR, launched by Kodak in 1991. In 1995, Nikon co developed the Nikon E series with Fujifilm. The E series included the Nikon E2/E2S, Nikon E2N/E2NS and Nikon E3/E3S, with the E3S released in December 1999. In the late 1990s, Sony introduced the "Digital Mavica" series of consumer digital cameras. Unlike the original analog Mavica, the Digital Mavica cameras recorded JPEG compressed image files on standard 3½ inch magnetic floppy discettes (meant to simplify camera to computer data transfer) and did not have an SLR viewfinder. In 1999, Nikon announced the Nikon D1. The D1's body was similar to Nikon's professional 35 mm film SLRs, and it had the same Nikkor lens mount, allowing the D1 to use Nikon's existing line of AI/AIS manual focus and AF lenses. Although Nikon and other manufacturers had produced digital SLR cameras for several years prior, the D1 was the first professional digital SLR that displaced Kodak's then undisputed reign over the professional market. Over the next decade, other camera manufacturers entered the DSLR market, including Canon, Kodak, Fujifilm, Minolta (later Konica Minolta, and ultimately acquired by Sony), Pentax (whose camera division is now owned by Ricoh), Olympus, Panasonic, Samsung, Sigma, and Sony. In January 2000, Fujifilm announced the FinePix S1 Pro, the first consumer level DSLR. In November 2001, Canon released its 4.1 megapixel EOS 1D, the brand's first professional digital body. In 2003, Canon introduced the 6.3 megapixel EOS 300D SLR camera (known in the United States and Canada as the Digital Rebel and in Japan as the Kiss Digital) with an MSRP of US$999, aimed at the consumer market. Its commercial success encouraged other manufacturers to produce competing digital SLRs, lowering entry costs and allowing more amateur photographers to purchase DSLRs. In 2004, Konica Minolta released the Konica Minolta Maxxum 7D, the first DSLR with in body image stabilization which later become standard in Pentax, Olympus, and Sony Alpha cameras. In early 2008, Nikon released the D90, the first DSLR to feature video recording. Since then, all major companies have offered cameras with this functionality. Over time, the number of megapixels in imaging sensors has increased steadily, with most companies focusing on high ISO performance, speed of focus, higher frame rates, the elimination of digital 'noise' produced by the imaging sensor, and price reductions to lure new customers. In June 2012, Canon announced the first DSLR to feature a touchscreen, the EOS 650D/Rebel T4i/Kiss X6i. Although this feature had been widely used on both compact cameras and mirrorless models, it had not made an appearance on a DSLR until the 650D.

Доля рынка

На рынке DSLR доминируют японские компании, а пять крупнейших производителей – японские: Canon, Nikon, Olympus, Pentax и Sony. Другие производители DSLR включают Mamiya, Sigma, Leica (Германия) и Hasselblad (Швеция). В 2007 году Canon обошла Nikon, заняв 41% мировых продаж против 40% у Nikon, за ними следовали Sony и Olympus, каждый с долей рынка около 6%. На внутреннем японском рынке Nikon заняла 43,3%, а Canon – 39,9%, в то время как Pentax значительно отставала с 6,3%. В 2008 году основная часть продаж пришлась на продукцию Canon и Nikon. В 2010 году Canon контролировала 44,5% рынка DSLR, за ней следовали Nikon с 29,8% и Sony с 11,9%. Для Canon и Nikon цифровые зеркальные фотоаппараты являются крупнейшим источником прибыли. Для Canon прибыль от DSLR была в четыре раза выше, чем от компактных цифровых камер, а Nikon зарабатывала больше на DSLR и объективах, чем на любом другом продукте. Olympus и Panasonic с тех пор покинули рынок DSLR и теперь сосредоточены на производстве беззеркальных камер. В 2013 году, после десятилетия двузначного роста, продажи DSLR (вместе с MILC) снизились на 15%. Это могло произойти из-за того, что некоторые пользователи начального уровня DSLR стали предпочитать смартфоны. Аналитическая компания IDC предсказала, что если эта тенденция сохранится, Nikon обанкротится к 2018 году, однако этого не произошло. В любом случае, рынок сместился от аппаратного обеспечения к программному, и производители камер не успевают за этими изменениями.

Спад и переход к беззеркальным камерам

Начиная с 2010-х годов, крупные производители камер начали переводить свои продуктовые линейки от зеркальных камер к беззеркальным камерам со сменной оптикой (MILC). В сентябре 2013 года компания Olympus объявила о прекращении разработки зеркальных камер и сосредоточении на разработке MILC. Компания Nikon объявила о завершении производства зеркальных камер в Японии в 2020 году, за которым последовали аналогичные заявления от Canon и Sony.

Современные модели

В настоящее время цифровые зеркальные камеры широко используются потребителями и профессиональными фотографами. Хорошо зарекомендовавшие себя зеркальные камеры в настоящее время предлагают большее разнообразие специализированных объективов и другого оборудования. Основные цифровые зеркальные камеры (в полнокадровом или меньшем формате сенсора) производятся компаниями Canon, Nikon, Pentax и Sigma. Pentax, Phase One, Hasselblad и Mamiya Leaf производят дорогие высококлассные среднеформатные зеркальные камеры, в том числе некоторые со сменными сенсорными блоками. Contax, Fujifilm, Kodak, Panasonic, Olympus, Samsung ранее производили зеркальные камеры, но теперь либо предлагают незеркальные системы, либо полностью покинули рынок камер. Линейка зеркальных камер Konica Minolta была приобретена Sony. Текущая линейка цифровых камер Canon EOS 2018 года включает Canon EOS 1300D/Rebel T6, 200D/SL2, 800D/T7i, 77D, 80D, 7D Mark II, 6D Mark II, 5D Mark IV, 5Ds и 5Ds R, а также 1D X Mark II. Все зеркальные камеры Canon с трех- и четырехзначными номерами моделей, а также 7D Mark II оснащены сенсорами APS-C. Серии 6D, 5D и 1D X – полнокадровые. По состоянию на 2018 год все современные зеркальные камеры Canon используют сенсоры CMOS. Nikon предлагает широкую линейку зеркальных камер, большинство из которых напрямую конкурируют с предложениями Canon, включая D3400, D5600, D7500 и D500 с сенсорами APS-C, а также D610, D750, D850, D5, D3X и Df с полнокадровыми сенсорами. Leica производит S2 – среднеформатную зеркальную камеру. Pentax в настоящее время предлагает зеркальные камеры APS-C, полнокадровые и среднеформатные. Камеры APS-C включают K3 II, Pentax KP и K S2. K 1 Mark II, анонсированная в 2018 году как преемница Pentax K 1, является текущей полнокадровой моделью. Модели APS-C и полнокадровые обладают широкой обратной совместимостью с объективами Pentax и сторонних производителей эпохи пленочных камер, начиная примерно с 1975 года, использующими байонет Pentax K. Среднеформатная зеркальная камера Pentax 645Z также обратно совместима с объективами системы Pentax 645 эпохи пленочных камер. Sigma производит зеркальные камеры с использованием сенсора Foveon X3, а не традиционного сенсора Bayer. Утверждается, что это обеспечивает более высокое цветовое разрешение, хотя общее количество пикселей ниже, чем у камер с сенсорами Bayer. В настоящее время она предлагает модели начального уровня SD15 и профессиональную SD1. Sigma – единственный производитель зеркальных камер, продающий объективы для байонетов других брендов. Sony изменила конструкцию зеркальных камер в пользу камер с полупрозрачным зеркалом (SLT), которые технически все еще являются зеркальными, но имеют фиксированное зеркало, позволяющее большей части света проходить к сенсору, отражая при этом часть света на сенсор автофокусировки. Камеры SLT от Sony оснащены фазовой автофокусировкой в реальном времени во время видеозаписи, а также серийной съемкой со скоростью до 12 кадров в секунду. Серия α, будь то традиционные зеркальные или SLT, предлагает встроенную стабилизацию изображения на основе сдвига сенсора и сохраняет байонет Minolta AF. По состоянию на 2017 год в линейку входили Alpha 68, Alpha 77 II и профессиональная полнокадровая Alpha 99 II. Фиксированное полупрозрачное зеркало пропускает 70% света на сенсор изображения, что означает потерю в 1/3 ступени экспозиции, а остальная часть света непрерывно отражается на сенсор фазовой автофокусировки камеры для быстрой автофокусировки как через видоискатель, так и в режиме Live View на заднем экране, даже во время видеозаписи и серийной съемки. Уменьшенное количество движущихся частей также обеспечивает более высокую скорость съемки для своего класса. Это означает, что камеры SLT используют электронный видоискатель вместо оптического, что некоторые считают недостатком, но имеет преимущество в виде предварительного просмотра изображения с текущими настройками, все, что отображается на заднем экране, отображается и в видоискателе, а также обеспечивает хорошую работу в условиях яркого освещения.

Currently, DSLRs are widely used by consumers and professional still photographers. Well established DSLRs currently offer a larger variety of dedicated lenses and other equipment. Mainstream DSLRs (in full frame or smaller image sensor format) are produced by Canon, Nikon, Pentax, and Sigma. Pentax, Phase One, Hasselblad, and Mamiya Leaf produce expensive, high end medium format DSLRs, including some with removable sensor backs. Contax, Fujifilm, Kodak, Panasonic, Olympus, Samsung previously produced DSLRs, but now either offer non DSLR systems or have left the camera market entirely. Konica Minolta's line of DSLRs was purchased by Sony. Canon's current 2018 EOS digital line includes the Canon EOS 1300D/Rebel T6, 200D/SL2, 800D/T7i, 77D, 80D, 7D Mark II, 6D Mark II, 5D Mark IV, 5Ds and 5Ds R and the 1D X Mark II. All Canon DSLRs with three and four digit model numbers, as well as the 7D Mark II, have APS C sensors. The 6D, 5D series, and 1D X are full frame. as of 2018, all current Canon DSLRs use CMOS sensors. Nikon has a broad line of DSLRs, most in direct competition with Canon's offerings, including the D3400, D5600, D7500 and D500 with APS C sensors, and the D610, D750, D850, D5, D3X and the Df with full frame sensors. Leica produces the S2, a medium format DSLR. Pentax currently offers APS C, full frame and medium format DSLRs. The APS C cameras include the K 3 II, Pentax KP and K S2. The K 1 Mark II, announced in 2018 as successor to the Pentax K 1, is the current full frame model. The APS C and full frame models have extensive backward compatibility with Pentax and third party film era lenses from about 1975, those that use the Pentax K mount. The Pentax 645Z medium format DSLR is also back compatible with Pentax 645 system lenses from the film era. Sigma produces DSLRs using the Foveon X3 sensor, rather than the conventional Bayer sensor. This is claimed to give higher colour resolution, although headline pixel counts are lower than conventional Bayer sensor cameras. It currently offers the entry level SD15 and the professional SD1. Sigma is the only DSLR manufacturer that sells lenses for other brands' lens mounts. Sony has modified the DSLR formula in favor of single lens translucent (SLT) cameras, which are still technically DSLRs, but feature a fixed mirror that allows most light through to the sensor while reflecting some light to the autofocus sensor. Sony's SLTs feature full time phase detection autofocus during video recording as well as the continuous shooting of up to 12 frame/s. The α series, whether traditional SLRs or SLTs, offers in body sensor shift image stabilization and retains the Minolta AF lens mount. as of 2017, the lineup included the Alpha 68, the semipro Alpha 77 II, and the professional full frame Alpha 99 II. The translucent (transmissive) fixed mirror allows 70 percent of the light to pass through onto the imaging sensor, meaning a 1/3rd stop loss light, but the rest of this light is continuously reflected onto the camera's phase detection AF sensor for fast autofocus for both the viewfinder and live view on the rear screen, even during the video and continuous shooting. The reduced number of moving parts also makes for faster shooting speeds for its class. This arrangement means that the SLT cameras use an electronic viewfinder as opposed to an optical viewfinder, which some consider a disadvantage, but does have the advantage of a live preview of the shot with current settings, anything displayed on the rear screen is displayed on the viewfinder, and handles bright situations well.

Дизайн

Как и зеркальные фотоаппараты, DSLR обычно используют взаимозаменяемые объективы с проприетарным байонетом. Подвижная механическая система зеркал отклоняется вниз (точно под углом 45 градусов) для направления света от объектива через матовый фокусировочный экран через конденсорную линзу и пентапризму/пентазеркало к окуляру оптического видоискателя. В большинстве DSLR начального уровня используется пентазеркало вместо традиционной пентапризмы. Фокусировка может быть ручной, путем вращения кольца фокусировки на объективе, или автоматической, активируемой полунажатием кнопки спуска затвора или специальной кнопки автофокусировки (AF). Для создания снимка зеркало поднимается вверх в направлении стрелки, открывается фокальный затвор, и изображение проецируется и захватывается на матрицу. После этого затвор закрывается, зеркало возвращается в положение под углом 45 градусов, а встроенный механизм взводит затвор для следующей экспозиции. По сравнению с более новой концепцией беззеркальных камер со сменными объективами, эта система зеркал/призмы является характерным отличием, обеспечивающим прямой, точный оптический просмотр с отдельными датчиками автофокусировки и экспозамера. Основными компонентами всех цифровых камер являются различные электронные устройства, такие как усилители, аналого-цифровые преобразователи, процессоры изображений и другие микропроцессоры для обработки цифрового изображения, хранения данных и/или управления электронным дисплеем. DSLR обычно используют автофокусировку на основе фазового обнаружения. Этот метод позволяет вычислить оптимальное положение объектива, а не "найти" его, как это происходит при автофокусировке на основе максимизации контраста. Фазовая автофокусировка обычно быстрее других пассивных методов. Поскольку датчик фазы требует того же света, что и матрица, ранее это было возможно только в конструкции зеркального фотоаппарата. Однако с появлением фазовой автофокусировки на фокальной плоскости в беззеркальных камерах со сменными объективами от Sony, Fuji, Olympus и Panasonic, камеры теперь могут использовать как фазовые, так и контрастные точки автофокусировки.

Like SLRs, DSLRs typically use interchangeable lenses with a proprietary lens mount. A movable mechanical mirror system is switched down (to precisely a 45 degree angle) to direct light from the lens over a matte focusing screen via a condenser lens and a pentaprism/pentamirror to an optical viewfinder eyepiece. Most entry level DSLRs use a pentamirror instead of the traditional pentaprism. Focusing can be manual, by twisting the focus on the lens; or automatic, activated by pressing half way on the shutter release or a dedicated auto focus (AF) button. To take an image, the mirror swings upwards in the direction of the arrow, the focal plane shutter opens, and the image is projected and captured on the image sensor. After these actions, the shutter closes, the mirror returns to the 45 degree angle, and the built in drive mechanism re tensions the shutter for the next exposure. Compared with the newer concept of mirrorless interchangeable lens cameras, this mirror/prism system is the characteristic difference, providing direct, accurate optical preview with separate autofocus and exposure metering sensors. Essential parts of all digital cameras are some electronics like amplifiers, analog to digital converters, image processors, and other microprocessors for processing the digital image, performing data storage, and/or driving an electronic display. DSLRs typically use autofocus based on phase detection. This method allows the optimal lens position to be calculated rather than "found", as would be the case with autofocus based on contrast maximization. Phase detection autofocus is typically faster than other passive techniques. As the phase sensor requires the same light going to the image sensor, it was previously only possible with an SLR design. However, with the introduction of focal plane phase detect autofocusing in mirrorless interchangeable lens cameras by Sony, Fuji, Olympus, and Panasonic, cameras can now employ both phase detect and contrast detect AF points.

Настройка режима

Цифровые зеркальные камеры, как и большинство других цифровых камер, обычно оснащены диском режимов для доступа к стандартным настройкам камеры или автоматическим режимам сцен. Эти диски, часто называемые "PASM", обычно предлагают режимы "программа", "приоритет диафрагмы", "приоритет выдержки" и полностью ручной режим. Режимы сцен варьируются в зависимости от камеры и, как правило, менее гибкие в настройке. К ним часто относятся режимы "пейзаж", "портрет", "спорт", "макросъемка", "ночная съемка" и "силуэт", среди прочих. Однако тех же результатов и стилей съемки, которые предлагает режим "сцена", можно добиться, настроив определенные параметры камеры вручную.

Системы уменьшения пыли

Метод предотвращения попадания пыли в камеру с помощью фильтра "пылезащитной крышки" непосредственно за байонетом объектива был использован Sigma в своей первой DSLR-камере, Sigma SD9, в 2002 году. Olympus использовал встроенный механизм очистки сенсора в своей первой DSLR-камере с открытым сенсором, Olympus E-1, в 2003 году (во всех предыдущих моделях использовались несъемные объективы, что предотвращало прямое воздействие окружающей среды на сенсор). Ряд DSLR-камер Canon используют системы снижения пыли, основанные на вибрации сенсора на ультразвуковых частотах для удаления пыли.

Сменные линзы

Возможность смены объективов, выбора оптимального объектива для конкретной задачи и использования специализированных линз – один из ключевых факторов популярности зеркальных фотоаппаратов (DSLR), хотя эта особенность не уникальна для конструкции DSLR, и беззеркальные камеры со сменными объективами становятся все более востребованными. Сменные объективы для зеркальных и цифровых зеркальных камер разрабатываются для корректной работы с определенным байонетом, который обычно уникален для каждого бренда. Фотографы часто используют объективы того же производителя, что и корпус камеры (например, объективы Canon EF на корпусе Canon), хотя существует множество независимых производителей линз, таких как Sigma, Tamron, Tokina и Vivitar, которые выпускают объективы для различных байонетов. Также существуют адаптеры объективов, позволяющие использовать объектив с одним байонетом на корпусе камеры с другим байонетом, но часто с ограниченной функциональностью. Многие объективы совместимы по диафрагме и экспонометру с современными цифровыми зеркальными камерами и старыми пленочными зеркальными камерами, использующими тот же байонет. Однако, при использовании объективов, предназначенных для 35-мм пленки или цифровых сенсоров эквивалентного размера, на цифровых зеркальных камерах с меньшими сенсорами, изображение фактически обрезается, и объектив имеет большее фокусное расстояние, чем заявленное. Большинство производителей DSLR представили линейки объективов с кругами изображения, оптимизированными для меньших сенсоров и фокусными расстояниями, эквивалентными тем, что обычно предлагаются для существующих 35-мм зеркальных камер, в основном в широкоугольном диапазоне. Эти объективы, как правило, не полностью совместимы с сенсорами полного кадра или 35-мм пленкой из-за меньшего круга изображения, а некоторые объективы Canon EF-S могут мешать работе зеркала на корпусах с сенсором полного кадра.

Запись видео в высокой четкости

С 2008 года производители предлагают зеркальные камеры, оснащенные режимом видеосъемки, позволяющим записывать видео высокой четкости. Зеркальные камеры с этой функцией часто называют HDSLR или DSLR-видеокамерами. Первой зеркальной камерой с режимом HD-видео стала Nikon D90, которая записывает видео в формате 720p24 (разрешение 1280x720 при 24 кадрах в секунду). Другие ранние HDSLR записывали видео с нестандартным разрешением или частотой кадров. Например, Pentax K 7 использует нестандартное разрешение 1536×1024, соответствующее соотношению сторон 3:2. Canon EOS 500D (Rebel T1i) использует нестандартную частоту кадров 20 кадров в секунду при 1080p, а также более распространенный формат 720p30. В целом, HDSLR используют всю площадь сенсора для записи HD-видео, хотя и не все пиксели (что в некоторой степени приводит к появлению видеоартефактов). По сравнению с гораздо меньшими сенсорами, используемыми в обычных видеокамерах, значительно больший сенсор HDSLR обеспечивает совершенно иные характеристики изображения. HDSLR позволяют достичь значительно меньшей глубины резкости и превосходной производительности при слабом освещении. Однако низкое соотношение активных пикселей (к общему числу пикселей) делает изображение более восприимчивым к артефактам (например, муару) в сценах с определенными текстурами, а эффект "rolling shutter" на CMOS-сенсорах проявляется сильнее. Кроме того, из-за оптической конструкции зеркальных камер, HDSLR обычно лишены некоторых видеофункций, присутствующих в стандартных специализированных видеокамерах, таких как автофокусировка во время съемки, сервопривод зума и электронный видоискатель/предварительный просмотр. Эти и другие ограничения в управлении не позволяют использовать HDSLR как простую видеокамеру, требуя определенного уровня планирования и мастерства при съемке на местности. Функциональность видео продолжает совершенствоваться с момента появления HDSLR, включая более высокое разрешение видео (например, 1080p24) и битрейт, улучшенное автоматическое управление (автофокус) и ручное управление экспозицией, а также поддержку форматов, совместимых с телевизионным вещанием высокой четкости, мастерингом Blu-ray дисков или стандартами Digital Cinema Initiatives (DCI). Canon EOS 5D Mark II (с выпуском прошивки версии 2.0.3/2.0.4) и Panasonic Lumix GH1 стали первыми HDSLR, предлагавшими видео 1080p при 24 кадрах в секунду, и с тех пор список моделей с аналогичной функциональностью значительно расширился. Быстрое развитие камер HDSLR спровоцировало революцию в цифровом кинопроизводстве (известную как "DSLR-революция"), а надпись "Shot On DSLR" становится все более распространенной среди независимых кинематографистов. Североамериканская телевизионная реклама Canon с участием Rebel T1i была снята на саму камеру T1i. Другие типы HDSLR нашли свое применение в области документального и этнографического кино, особенно благодаря своей доступности, техническим и эстетическим характеристикам, а также способности обеспечивать очень интимное наблюдение. Производители предлагают дополнительные аксессуары для оптимизации зеркальной камеры в качестве видеокамеры, такие как микрофон-пушка и внешний EVF с разрешением 1,2 миллиона пикселей.

Since 2008, manufacturers have offered DSLRs which offer a movie mode capable of recording high definition motion video. A DSLR with this feature is often known as an HDSLR or DSLR video shooter. The first DSLR introduced with an HD movie mode, the Nikon D90, captures video at 720p24 (1280x720 resolution at 24 frame/s). Other early HDSLRs capture video using a nonstandard video resolution or frame rate. For example, the Pentax K 7 uses a nonstandard resolution of 1536×1024, which matches the imager's 3:2 aspect ratio. The Canon EOS 500D (Rebel T1i) uses a nonstandard frame rate of 20 frame/s at 1080p, along with a more conventional 720p30 format. In general, HDSLRs use the full imager area to capture HD video, though not all pixels (causing video artifacts to some degree). Compared with the much smaller image sensors found in the typical camcorder, the HDSLR's much larger sensor yields distinctly different image characteristics. HDSLRs can achieve much shallower depth of field and superior low light performance. However, the low ratio of active pixels (to total pixels) is more susceptible to aliasing artifacts (such as moiré patterns) in scenes with particular textures, and CMOS rolling shutter tends to be more severe. Furthermore, due to the DSLR's optical construction, HDSLRs typically lack one or more video functions found on standard dedicated camcorders, such as autofocus while shooting, powered zoom, and an electronic viewfinder/preview. These and other handling limitations prevent the HDSLR from being operated as a simple point and shoot camcorder, instead of demanding some level of planning and skill for location shooting. Video functionality has continued to improve since the introduction of the HDSLR, including higher video resolution (such as 1080p24) and video bitrate, improved automatic control (autofocus) and manual exposure control, and support for formats compatible with high definition television broadcast, Blu ray disc mastering or Digital Cinema Initiatives (DCI). The Canon EOS 5D Mark II (with the release of firmware version 2.0.3/2.0.4.) and Panasonic Lumix GH1 were the first HDSLRs to offer 1080p video at 24fps, and since then the list of models with comparable functionality has grown considerably. The rapid maturation of HDSLR cameras has sparked a revolution in digital filmmaking (referred to as "DSLR revolution"), and the "Shot On DSLR" badge is a quickly growing phrase among independent filmmakers. Canon's North American TV advertisements featuring the Rebel T1i have been shot using the T1i itself. Other types of HDSLRs found their distinct application in the field of documentary and ethnographic filmmaking, especially due to their affordability, technical and aesthetical features, and their ability to make observation highly intimate. Manufacturers have sold optional accessories to optimize a DSLR camera as a video camera, such as a shotgun type microphone, and an External EVF with 1.2 million pixels.

Просмотр в прямом эфире

Ранние зеркальные фотоаппараты не имели возможности отображать изображение оптического видоискателя на ЖК-дисплее – функцию, известную как «живой просмотр». Живой просмотр полезен в ситуациях, когда нельзя использовать видоискатель камеры, например, при подводной съемке, когда камера помещена в водонепроницаемый пластиковый корпус. В 2000 году компания Olympus представила Olympus E-10, первую зеркальную камеру с функцией живого просмотра, хотя и с нетипичным дизайном с фиксированным объективом. В конце 2008 года некоторые зеркальные камеры от Canon, Nikon, Olympus, Panasonic, Leica, Pentax, Samsung и Sony предлагали непрерывный живой просмотр в качестве опции. Кроме того, Fujifilm FinePix S5 Pro обеспечивает 30 секунд живого просмотра. Практически на всех зеркальных фотоаппаратах, предлагающих живой просмотр через основной сенсор, система фазовой автофокусировки не работает в этом режиме, и камера переключается на более медленную систему контрастной фокусировки, обычно используемую в компактных камерах. Хотя даже фазовая автофокусировка требует контраста в сцене, строгая контрастная автофокусировка ограничена в своей способности быстро находить фокус, хотя она несколько точнее. В 2012 году Canon представила гибридную технологию автофокусировки в DSLR EOS 650D/Rebel T4i и более сложную версию, которую она называет «Dual Pixel CMOS AF», в EOS 70D. Эта технология позволяет некоторым пикселям функционировать как пиксели контрастной, так и пиксели фазовой автофокусировки, значительно повышая скорость автофокусировки в режиме живого просмотра (хотя она остается медленнее, чем чисто фазовая). В то время как несколько беззеркальных камер, а также SLT-камеры Sony с фиксированным зеркалом, имеют аналогичные гибридные системы автофокусировки, Canon – единственный производитель, предлагающий такую технологию в зеркальных фотоаппаратах. Новая функция, реализованная через отдельный программный пакет, представленный компанией Breeze Systems в октябре 2007 года, обеспечивает живой просмотр с дистанции. Этот программный пакет называется «DSLR Remote Pro v1.5» и обеспечивает поддержку камер Canon EOS 40D и 1D Mark III.

Размер датчика и качество изображения

Датчики изображения, используемые в зеркальных фотоаппаратах, бывают разных размеров. Самые большие из них применяются в камерах "среднего формата", как правило, с использованием "цифровой задней стенки", которая может служить альтернативой пленочной задней стенке. Из-за высоких производственных затрат на эти большие датчики, цена таких камер обычно превышает 1500 долларов США и легко достигает 8000 долларов США и выше по состоянию на 2021 год. "Полный кадр" имеет размер, аналогичный размеру 35-мм пленки (135-мм пленки, формат изображения 24×36 мм); эти датчики используются в зеркальных фотоаппаратах, таких как Canon EOS 1D X Mark II, 5DS/5DSR, 5D Mark IV и 6D Mark II, а также Nikon D5, D850, D750, D610 и Df. В большинстве недорогих зеркальных фотоаппаратов используется датчик меньшего размера APS-C, который составляет примерно 24×16 мм, что немного меньше размера кадра APS-C или около 40% площади датчика полного кадра. Другие размеры датчиков, используемые в зеркальных фотоаппаратах, включают датчик системы "Четыре Трети" (26% от полного кадра), датчики APS-H (например, в Canon EOS 1D Mark III, около 61% от полного кадра) и оригинальный датчик Foveon X3 (33% от полного кадра, хотя датчики Foveon, начиная с 2013 года, имеют размер APS-C). Leica предлагает зеркальный фотоаппарат "S System" с матрицей 30×45 мм, содержащей 37 миллионов пикселей. Этот датчик на 56% больше, чем датчик полного кадра. Разрешение датчиков DSLR обычно измеряется в мегапикселях. Более дорогие камеры и камеры с большими датчиками, как правило, имеют более высокое количество мегапикселей. Однако большее количество мегапикселей не всегда означает более высокое качество. Чувствительность при слабом освещении – хороший тому пример. При сравнении двух датчиков одинакового размера, например, двух датчиков APS-C – один 12,1 МП, а другой 18 МП – датчик с меньшим количеством мегапикселей обычно показывает лучшие результаты при слабом освещении. Это связано с тем, что размер отдельных пикселей больше, и на каждый пиксель попадает больше света, чем на датчике с большим количеством мегапикселей. Однако это не всегда так, поскольку новые камеры с более высоким разрешением также оснащены улучшенным программным обеспечением для шумоподавления и более высокими значениями ISO, чтобы компенсировать потерю света на пиксель из-за более высокой плотности пикселей. Тип Четыре Трети Sigma FoveonX3 Canon APS C Sony · Pentax · Sigma · Samsung APS C / Nikon DX Canon APS H 35 мм Полный кадр/ Nikon FX Leica S2 Pentax 645D Phase One P 65+ Диагональ (мм) 21.6 24.9 26.7 28.2–28.4 33.5 43.2–43.3 54 55 67.4 Ширина (мм) 17.3 20.7 22.2 23.6–23.7 27.9 36 45 44 53.9 Высота (мм) 13.0 13.8 14.8 15.6 18.6 23.9–24 30 40.4 Площадь (мм²) 225 286 329 368–370 519 860–864 1350 1452 2178 Кроп-фактор 2.00 1.74 1.62 1.52–1.54 1.29 1.0 0.8 0.78 0.64

Image sensors used in DSLRs come in a range of sizes. The very largest are the ones used in "medium format" cameras, typically via a "digital back" which can be used as an alternative to a film back. Because of the manufacturing costs of these large sensors, the price of these cameras is typically over $1,500 and easily reaching $8,000 and beyond as of 2021. "Full frame" is the same size as 35 mm film (135 film, image format 24×36 mm); these sensors are used in DSLRs such as the Canon EOS 1D X Mark II, 5DS/5DSR, 5D Mark IV and 6D Mark II, and the Nikon D5, D850, D750, D610 and Df. Most lower cost DSLRs use a smaller sensor that is APS C sized, which is approximately 24×16 mm, slightly smaller than the size of an APS C film frame, or about 40% of the area of a full frame sensor. Other sensor sizes found in DSLRs include the Four Thirds System sensor at 26% of full frame, APS H sensors (used, for example, in the Canon EOS 1D Mark III) at around 61% of full frame, and the original Foveon X3 sensor at 33% of full frame (although Foveon sensors since 2013 have been APS C sized). Leica offers an "S System" DSLR with a 30×45 mm array containing 37 million pixels. This sensor is 56% larger than a full frame sensor. The resolution of DSLR sensors is typically measured in megapixels. More expensive cameras and cameras with larger sensors tend to have higher megapixel ratings. A larger megapixel rating does not mean higher quality. Low light sensitivity is a good example of this. When comparing two sensors of the same size, for example, two APS C sensors one 12.1 MP and one 18 MP, the one with the lower megapixel rating will usually perform better in low light. This is because the size of the individual pixels is larger, and more light is landing on each pixel, compared with the sensor with more megapixels. This is not always the case, because newer cameras that have higher megapixels also have better noise reduction software, and higher ISO settings to make up for the loss of light per pixel due to higher pixel density. Type Four Thirds Sigma FoveonX3 Canon APS C Sony · Pentax · Sigma · Samsung APS C / Nikon DX Canon APS H 35 mm Full frame/ Nikon FX Leica S2 Pentax 645D Phase One P 65+ Diagonal (mm) 21.6 24.9 26.7 28.2–28.4 33.5 43.2–43.3 54 55 67.4 Width (mm) 17.3 20.7 22.2 23.6–23.7 27.9 36 45 44 53.9 Height (mm) 13.0 13.8 14.8 15.6 18.6 23.9–24 3033 40.4 Area (mm2) 225 286 329 368–370 519 860–864 13501452 2178 Crop factor 2.00 1.74 1.62 1.52–1.54 1.29 1.0 0.80.78 0.64

Контроль глубины поля

Объективы, обычно используемые на зеркальных фотоаппаратах, имеют более широкий диапазон доступных значений диафрагмы – от 0,9 до 32. Объективы для камер с небольшими сенсорами редко имеют реальные значения диафрагмы больше 2,8 или меньше 5,6. Для расширения диапазона экспозиции некоторые камеры с небольшими сенсорами также оснащаются встроенным набором нейтральных светофильтров (ND-фильтров) в механизм диафрагмы. Диафрагмы, доступные для камер с небольшими сенсорами, обеспечивают большую глубину резкости по сравнению с эквивалентными углами обзора на зеркальном фотоаппарате. Например, объектив 6 мм на цифровой камере с сенсором 2/3 дюйма имеет поле зрения, аналогичное объективу 24 мм на 35-мм камере. При диафрагме 2,8 камера с небольшим сенсором (при коэффициенте кроп-фактора 4) имеет глубину резкости, сопоставимую с 35-мм камерой, установленной на значение 11.

Широкий угол обзора

Угол обзора объектива зависит от его фокусного расстояния и размера матрицы камеры; матрица, меньшая, чем 35-мм формат пленки (кадр 36×24 мм), обеспечивает более узкий угол обзора для объектива с заданной фокусной длиной, чем камера, оснащенная матрицей полного кадра (35 мм). По состоянию на 2017 год, лишь немногие современные зеркальные фотокамеры имеют матрицы полного кадра, включая Canon EOS 1D X Mark II, EOS 5D Mark IV, EOS 5DS/5DS R и EOS 6D Mark II; Nikon D5, D610, D750, D850 и Df; и Pentax K 1. Ограниченное количество полнокадровых зеркальных камер частично обусловлено стоимостью таких больших матриц. Матрицы среднего формата, такие как используемые в Mamiya ZD и других, еще больше, чем матрицы полного кадра (35 мм), и способны к еще большему разрешению, что, соответственно, делает их более дорогими. Влияние размера матрицы на поле зрения называется "кроп-фактором" или "множителем фокусного расстояния" – это коэффициент, на который можно умножить фокусное расстояние объектива, чтобы получить эквивалентное фокусное расстояние для полнокадровой камеры. Типичные матрицы APS-C имеют кроп-факторы от 1,5 до 1,7, поэтому объектив с фокусным расстоянием 50 мм обеспечит поле зрения, эквивалентное полю зрения объектива 75–85 мм на 35-мм камере. Матрицы меньшего размера камер системы "Четыре Трети" имеют кроп-фактор 2,0. В то время как кроп-фактор камер APS-C эффективно сужает угол обзора телеобъективов, облегчая съемку удаленных объектов крупным планом, широкоугольные объективы испытывают такое же уменьшение угла обзора. Зеркальные камеры с матрицами "crop" имеют немного большую глубину резкости, чем камеры с 35-мм матрицами при заданном угле обзора. Приблизительно оценить увеличение глубины резкости для определенного фокусного расстояния можно, умножив глубину резкости на кроп-фактор. Профессионалы часто предпочитают меньшую глубину резкости для портретной съемки и для выделения объекта на фоне.

Необычные особенности

13 июля 2007 года компания FujiFilm представила FinePix IS Pro, использующую объективы с байонетом Nikon F. Эта камера, помимо функции предварительного просмотра изображения, способна записывать в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах спектра. В августе 2010 года Sony выпустила серию зеркальных фотоаппаратов, поддерживающих 3D-фотографию. Реализация осуществлялась путем горизонтального или вертикального смещения камеры в режиме Sweep Panorama 3D. Изображение можно было сохранить как ультраширокую панораму или как 3D-фотографию формата 16:9 для просмотра на 3D-телевизоре BRAVIA.

Сравнение с другими цифровыми камерами

Схема рефлекторного дизайна – основное отличие зеркальных камер от других цифровых камер. В рефлекторной схеме изображение, зафиксированное сенсором камеры, является тем же изображением, которое видит пользователь через видоискатель. Свет проходит через один объектив, а зеркало используется для отражения части этого света в видоискатель – отсюда и название "однообъективная зеркальная камера" (SLR). В то время как камеры с автоматической настройкой экспозиции и съемки имеют различные конструкции, типичная конструкция постоянно подвергает сенсор воздействию света, проецируемого объективом, позволяя использовать экран камеры в качестве электронного видоискателя. Однако ЖК-экраны могут быть плохо видны при ярком солнечном свете. По сравнению с некоторыми недорогими камерами, оснащенными оптическим видоискателем с использованием небольшой вспомогательной линзы, конструкция зеркальной камеры имеет преимущество – отсутствие параллакса: она никогда не показывает изображение со смещением. Недостатком системы оптического видоискателя зеркальной камеры является то, что при его использовании он блокирует возможность просмотра и компоновки кадра на ЖК-экране. Некоторые пользователи предпочитают компоновать кадр на дисплее – для них это стало стандартным способом использования камеры. В зависимости от положения рефлекторного зеркала (опущено или поднято), свет от сцены может достигать либо видоискателя, либо сенсора. Поэтому многие ранние зеркальные камеры не поддерживали функцию "живого просмотра" (то есть фокусировку, кадрирование и предварительный просмотр глубины резкости на дисплее), которая всегда доступна на цифровых камерах. Сегодня большинство зеркальных камер могут переключаться между режимом живого просмотра и просмотром через оптический видоискатель.

Оптическое изображение и цифровое изображение

Более крупные и продвинутые цифровые камеры предлагают неоптический электронный просмотр через объектив (TTL) с помощью электронного видоискателя (EVF) на уровне глаза, в дополнение к заднему ЖК-экрану. Отличие изображения от того, что видно в зеркальной камере, заключается в том, что EVF отображает цифровое изображение, в то время как видоискатель зеркальной камеры показывает реальное оптическое изображение через рефлексную систему видоискания. Изображение в EVF имеет задержку (то есть реагирует с некоторой задержкой на изменения в кадре) и более низкое разрешение, чем у оптического видоискателя, но обеспечивает просмотр без параллакса, при меньшем размере и механической сложности по сравнению с зеркальной камерой и ее рефлексной системой. Оптические видоискатели обычно более комфортны и эффективны, особенно при съемке динамичных сцен и в условиях низкой освещенности. В отличие от цифровых камер с ЖК-электронными видоискателями, в изображении отсутствует временная задержка: оно всегда соответствует реальности, поскольку "обновляется" практически мгновенно. Это важно для съемки спортивных событий или любых других ситуаций, когда объект или камера движутся быстро. Кроме того, "разрешение" просматриваемого изображения значительно выше, чем у ЖК-экрана или электронного видоискателя, что может быть критично при необходимости ручной фокусировки для достижения высокой точности, например, в макро- и "микрофотографии" (с использованием микроскопа). Оптический видоискатель также может снижать утомляемость глаз. Однако электронные видоискатели могут обеспечивать более яркое изображение в условиях низкой освещенности, поскольку картинку можно усилить электронным способом.