Цифровая фотография: от плёнки к сенсору.

Введение

Фотография с цифровой камерой

Цифровая фотография использует камеры, содержащие массивы электронных фотодетекторов, подключенных к аналого-цифровому преобразователю (АЦП), для получения изображений, сфокусированных объективом, в отличие от экспонирования на фотопленку. Оцифрованное изображение сохраняется в виде компьютерного файла, готового для дальнейшей цифровой обработки, просмотра, электронной публикации или цифровой печати. Это форма цифровой визуализации, основанная на сборе видимого света (или, для научных приборов, света в различных диапазонах электромагнитного спектра). До появления этой технологии фотографии создавались путем экспонирования светочувствительной фотопленки и бумаги, которые обрабатывались в жидких химических растворах для проявления и стабилизации изображения. Цифровые фотографии обычно создаются исключительно с помощью компьютерных фотоэлектрических и механических методов, без химической обработки в ваннах с жидкостями. На потребительском рынке, помимо цифровых однообъективных зеркальных камер (DSLR) для энтузиастов, большинство цифровых камер теперь оснащены электронным видоискателем, который приближенно отображает финальное изображение в реальном времени. Это позволяет пользователю просматривать, корректировать или удалять сделанную фотографию в течение нескольких секунд, что делает ее формой моментальной фотографии, в отличие от большинства фотохимических камер предыдущей эпохи. Более того, встроенные вычислительные ресурсы обычно могут выполнять регулировку диафрагмы и фокусировки (через встроенные сервомоторы), а также автоматически устанавливать уровень экспозиции, освобождая фотографа от этих технических задач, если он не считает себя достаточно компетентным для вмешательства (и камера предлагает традиционные элементы управления). По своей природе большинство цифровых камер являются мгновенными, механизированными и автоматическими во всех или некоторых функциях. Цифровые камеры могут имитировать традиционные ручные элементы управления (кольца, диски, пружинные рычаги и кнопки) или предоставлять сенсорный интерфейс для всех функций; большинство камер в телефонах относятся ко второй категории. Цифровая фотография охватывает широкий спектр применений и имеет долгую историю. Значительная часть технологии берет свое начало в космической отрасли, где она применяется в высоконастраиваемых встроенных системах в сочетании со сложной дистанционной телеметрией. Любой электронный датчик изображения может быть оцифрован; это было достигнуто в 1951 году. Современную эпоху цифровой фотографии доминирует полупроводниковая промышленность, которая развилась позднее. Важной вехой в полупроводниковой промышленности стало появление сенсора изображения с зарядовой связью (ПЗС), впервые продемонстрированного в апреле 1970 года; с тех пор эта область быстро развивалась, параллельно с достижениями в фотолитографическом производстве. Первые потребительские цифровые камеры появились на рынке в конце 1990-х годов. Профессионалы переходили на цифровые технологии постепенно, по мере того как их профессиональная работа требовала использования цифровых файлов для выполнения заказов быстрее, чем позволяли традиционные методы. Начиная примерно с 2000 года, цифровые камеры стали встраиваться в мобильные телефоны; в последующие годы камеры в мобильных телефонах получили широкое распространение, особенно благодаря их подключению к социальным сетям и электронной почте. С 2010 года цифровые компактные камеры и DSLR также столкнулись с конкуренцией со стороны беззеркальных цифровых камер, которые обычно обеспечивают лучшее качество изображения, чем компактные камеры или камеры в мобильных телефонах, но имеют меньшие размеры и форму, чем типичные DSLR. Многие беззеркальные камеры принимают сменные объективы и обладают расширенными функциями благодаря электронному видоискателю, который заменяет видоискатель через объектив однообъективных зеркальных камер.

Digital photography uses cameras containing arrays of electronic photodetectors interfaced to an analog to digital converter (ADC) to produce images focused by a lens, as opposed to an exposure on photographic film. The digitized image is stored as a computer file ready for further digital processing, viewing, electronic publishing, or digital printing. It is a form of digital imaging based on gathering visible light (or for scientific instruments, light in various ranges of the electromagnetic spectrum). Until the advent of such technology, photographs were made by exposing light sensitive photographic film and paper, which was processed in liquid chemical solutions to develop and stabilize the image. Digital photographs are typically created solely by computer based photoelectric and mechanical techniques, without wet bath chemical processing. In consumer markets, apart from enthusiast digital single lens reflex cameras (DSLR), most digital cameras now come with an electronic viewfinder, which approximates the final photograph in real time. This enables the user to review, adjust, or delete a captured photograph within seconds, making this a form of instant photography, in contrast to most photochemical cameras from the preceding era. Moreover, the onboard computational resources can usually perform aperture adjustment and focus adjustment (via inbuilt servomotors) as well as set the exposure level automatically, so these technical burdens are removed from the photographer unless the photographer feels competent to intercede (and the camera offers traditional controls). Electronic by nature, most digital cameras are instant, mechanized, and automatic in some or all functions. Digital cameras may choose to emulate traditional manual controls (rings, dials, sprung levers, and buttons) or it may instead provide a touchscreen interface for all functions; most camera phones fall into the latter category. Digital photography spans a wide range of applications with a long history. Much of the technology originated in the space industry, where it pertains to highly customized, embedded systems combined with sophisticated remote telemetry. Any electronic image sensor can be digitized; this was achieved in 1951. The modern era in digital photography is dominated by the semiconductor industry, which evolved later. An early semiconductor milestone was the advent of the charge coupled device (CCD) image sensor, first demonstrated in April 1970; since then, the field has advanced rapidly, with concurrent advances in photolithographic fabrication. The first consumer digital cameras were marketed in the late 1990s. Professionals gravitated to digital slowly, converting as their professional work required using digital files to fulfill demands for faster turnaround than conventional methods could allow. Starting around 2000, digital cameras were incorporated into cell phones; in the following years, cell phone cameras became widespread, particularly due to their connectivity to social media and email. Since 2010, the digital point and shoot and DSLR cameras have also seen competition from the mirrorless digital cameras, which typically provide better image quality than point and shoot or cell phone cameras but are smaller in size and shape than typical DSLRs. Many mirrorless cameras accept interchangeable lenses and have advanced features through an electronic viewfinder, which replaces the through the lens viewfinder of single lens reflex cameras.

История

Хотя цифровая фотография стала массовой относительно недавно, в конце XX века произошло множество небольших разработок, приведших к её созданию. История цифровой фотографии началась в 1950-х годах. В 1951 году первые цифровые сигналы были сохранены на магнитной ленте с помощью первого видеомагнитофона. Шесть лет спустя, в 1957 году, Рассел Кирш создал первое цифровое изображение на компьютере – это была фотография его сына. Первым полупроводниковым сенсором изображения стало устройство с зарядовой связью (CCD), изобретённое физиками Уиллардом С. Бойлом и Джорджем Э. Смитом в Bell Labs в 1969 году. Исследуя процесс производства полупроводников на основе оксида металла (MOS), они обнаружили, что электрический заряд аналогичен магнитной пузырьковой памяти и что заряд можно хранить на крошечном MOS-конденсаторе. Поскольку изготовить ряд MOS-конденсаторов было относительно просто, они соединили их, подавая соответствующее напряжение, чтобы заряд мог последовательно переходить от одного к другому. Эта полупроводниковая схема позже использовалась в первых цифровых видеокамерах для телевизионного вещания, а её изобретение было отмечено Нобелевской премией по физике в 2009 году. Первое крупное изображение Марса было получено 15 июля 1965 года, когда аппарат Mariner 4 пролетал мимо планеты, используя цифровую камеру, разработанную NASA и JPL. В 1976 году сдвоенные марсоходы Viking Landers сделали первые снимки поверхности Марса. Процесс получения изображения отличался от современных цифровых камер, хотя результат был схожим: Viking использовал механически сканирующую факсимильную камеру, а не мозаику элементов твердотельного сенсора. Это позволило создать цифровое изображение, которое хранилось на магнитной ленте для последующей, относительно медленной передачи на Землю. Первая опубликованная цветная цифровая фотография была сделана в 1972 году Майклом Фрэнсисом Томпсеттом с использованием CCD-сенсорной технологии и была опубликована на обложке журнала Electronics Magazine. На ней была изображена его жена, Маргарет Томпсетт. Cromemco Cyclops – цифровая камера, разработанная как коммерческий продукт и подключенная к микрокомпьютеру – была представлена в февральском выпуске журнала Popular Electronics в 1975 году. В ней использовалась MOS-технология для сенсора изображения. Важным развитием в технологии сжатия цифровых изображений стала дискретная косинусная трансформация (DCT) – метод сжатия с потерями, впервые предложенный Насиром Ахмедом во время работы в Канзасском государственном университете в 1972 году. DCT-сжатие используется в стандарте изображений JPEG, представленном группой экспертов по совместной фотографии (Joint Photographic Experts Group) в 1992 году. JPEG сжимает изображения до значительно меньших размеров файлов и стал наиболее широко используемым форматом файлов изображений. Стандарт JPEG во многом способствовал популяризации цифровой фотографии. Первая полностью автономная (портативная) цифровая камера была создана в 1975 году Стивеном Сассоном из Eastman Kodak. Камера Сассона использовала чипы CCD-сенсоров, разработанные Fairchild Semiconductor в 1973 году. Камера весила 3,6 кг, записывала черно-белые изображения на кассету, имела разрешение 0,01 мегапикселя (10 000 пикселей) и требовала 23 секунды для создания первого изображения в декабре 1975 года. Прототип камеры был техническим упражнением и не предназначался для серийного производства. Хотя первая потребительская камера была выпущена Sony только в 1981 году, основы для цифровой обработки и фотографии были заложены. Первой цифровой однообъективной зеркальной камерой (DSLR) был прототип Nikon SVC, продемонстрированный в 1986 году, за которым последовала коммерческая Nikon QV 1000C, выпущенная в 1988 году. Первой широко доступной цифровой камерой стала Dycam Model 1 1990 года, которая также продавалась под названием Logitech Fotoman. Она использовала CCD-сенсор изображения, сохраняла изображения в цифровом виде и подключалась непосредственно к компьютеру для загрузки изображений. Первоначально предлагаемая профессиональным фотографам по высокой цене, к середине и концу 1990-х годов, благодаря технологическому прогрессу, цифровые камеры стали доступны широкой публике. Появление цифровой фотографии также привело к культурным изменениям в области фотографии. В отличие от плёночной фотографии, для пост-обработки изображения больше не требовались тёмные комнаты и опасные химические вещества – изображения можно было обрабатывать и улучшать на персональном компьютере. Это позволило фотографам проявлять больше творчества в своих методах обработки и редактирования. По мере роста популярности цифровой фотографии и фотографов, эта сфера стала более разнообразной. Цифровая фотография расширила область фотографии от небольшого, несколько элитного круга до сферы, охватывающей множество людей. Камера в телефоне ещё больше способствовала популяризации цифровой фотографии, наряду с Интернетом, социальными сетями и форматом изображений JPEG. Небольшие, удобные и простые в использовании камеры в телефонах сделали цифровую фотографию повсеместной в повседневной жизни людей.

While digital photography has only relatively recently become mainstream, the late 20th century saw many small developments leading to its creation. The history of digital photography began in the 1950s. In 1951, the first digital signals were saved to magnetic tape via the first video tape recorder. Six years later, in 1957, the first digital image was produced through a computer by Russell Kirsch. It was an image of his son. The first semiconductor image sensor was the charge coupled device (CCD), invented by physicists Willard S. Boyle and George E. Smith at Bell Labs in 1969. While researching the metal oxide semiconductor (MOS) process, they realized that an electric charge was analogous to a magnetic bubble and that the charge could be stored on a tiny MOS capacitor. As it was fairly straightforward to fabricate a series of MOS capacitors in a row, they connected a suitable voltage to the capacitors so that the charge could be stepped along from one to the next. This semiconductor circuit was later used in the first digital video cameras for television broadcasting, and its invention was recognized by a Nobel Prize in Physics in 2009. The first close up image of Mars was taken as Mariner 4 flew by it on July 15, 1965, with a digital camera system designed by NASA and JPL. In 1976, the twin Mars Viking Landers produced the first images from the surface of Mars. The imaging process was different from that of a modern digital camera, though the result was similar; Viking used a mechanically scanned facsimile camera rather than a mosaic of solid state sensor elements. This produced a digital image that was stored on tape for later, relatively slow transmission back to Earth. The first published color digital photograph was produced in 1972 by Michael Francis Tompsett using CCD sensor technology and was featured on the cover of Electronics Magazine. It was a picture of his wife, Margaret Tompsett. The Cromemco Cyclops, a digital camera developed as a commercial product and interfaced to a microcomputer, was featured in the February 1975 issue of Popular Electronics magazine. It used MOS technology for its image sensor. An important development in digital image compression technology was the discrete cosine transform (DCT), a lossy compression technique first proposed by Nasir Ahmed while he was working at the Kansas State University in 1972. DCT compression is used in the JPEG image standard, which was introduced by the Joint Photographic Experts Group in 1992. JPEG compresses images down to much smaller file sizes, and has become the most widely used image file format. The JPEG standard was largely responsible for popularizing digital photography. The first self contained (portable) digital camera was created in 1975 by Steven Sasson of Eastman Kodak. Sasson's camera used CCD image sensor chips developed by Fairchild Semiconductor in 1973. The camera weighed 8 pounds (3.6 kg), recorded black and white images to a cassette tape, had a resolution of 0.01 megapixels (10,000 pixels), and took 23 seconds to capture its first image in December 1975. The prototype camera was a technical exercise, not intended for production. While it was not until 1981 that the first consumer camera was produced by Sony, the groundwork for digital imaging and photography had been laid. The first digital single lens reflex (DSLR) camera was the Nikon SVC prototype demonstrated in 1986, followed by the commercial Nikon QV 1000C released in 1988. The first widely commercially available digital camera was the 1990 Dycam Model 1; it also sold as the Logitech Fotoman. It used a CCD image sensor, stored pictures digitally, and connected directly to a computer for downloading images. Originally offered to professional photographers for a hefty price, by the mid to late 1990s, due to technology advancements, digital cameras were commonly available to the general public. The advent of digital photography also gave way to cultural changes in the field of photography. Unlike film photography, dark rooms and hazardous chemicals were no longer required for the post production of an image – images could now be processed and enhanced from a personal computer. This allowed photographers to be more creative with their processing and editing techniques. As the field became more popular, digital photography and photographers diversified. Digital photography expanded the field of photography from a small, somewhat elite circle to one that encompassed many people. The camera phone further helped popularize digital photography, along with the Internet, social media, and the JPEG image format. Small, convenient, and easy to use, camera phones have made digital photography ubiquitous in the daily life of the general public.

Датчики

Датчики изображения — это массивы электронных устройств, которые преобразуют оптическое изображение, созданное объективом камеры, в цифровой файл, который хранится на каком-либо цифровом носителе памяти внутри или снаружи камеры. Каждый элемент массива датчиков изображения измеряет интенсивность света, попадающего на небольшую область проецируемого изображения (пиксель), и преобразует её в цифровое значение. Два основных типа датчиков — это приборы с зарядовой связью (ПЗС), в которых фотозаряд сдвигается к центральному зарядовому преобразователю напряжения, и КМОП-датчики (CMOS) или датчики активных пикселей. Большинство камер для широкого потребительского рынка создают цветные изображения, в которых каждый пиксель имеет цветовое значение из трехмерного цветового пространства, такого как RGB. Хотя существуют технологии светочувствительности, способные различать длину волны света, падающего на каждый пиксель, большинство камер используют монохромные датчики, которые могут записывать только интенсивность света в широком диапазоне длин волн, включающем весь видимый спектр. Для получения цветных изображений эти камеры полагаются на цветные фильтры, наложенные на каждый пиксель, как правило, в узоре Байера, или (редко) на подвижные фильтры или разделители света, такие как дихроические зеркала. Полученные изображения в оттенках серого затем объединяются для создания цветного изображения. Этот шаг обычно выполняется самой камерой, хотя некоторые камеры могут также предоставлять необработанные изображения в оттенках серого в так называемом формате RAW. Однако некоторые специализированные камеры, например, предназначенные для тепловизионной съемки, наблюдения в условиях низкой освещенности или высокоскоростной съемки, могут записывать только монохромные (в оттенках серого) изображения. Например, камеры Leica Monochrom выбрали только датчик, работающий в оттенках серого, чтобы добиться более высокого разрешения и динамического диапазона. Переход от трехмерного цвета к оттенкам серого или имитации сепии также может выполняться с помощью цифровой постобработки, часто как опция в самой камере. С другой стороны, некоторые мультиспектральные камеры могут записывать более трех цветовых координат для каждого пикселя.

Многофункциональность и подключенность

В большинстве цифровых камер (за исключением некоторых высокопроизводительных камер с линейной матрицей и простых веб-камер начального уровня) для хранения изображений используется цифровое устройство памяти, которое впоследствии можно перенести на компьютер. Обычно это карта памяти, дискеты и CD-RW используются реже. Помимо фотосъемки, цифровые камеры могут записывать звук и видео. Некоторые функционируют как веб-камеры, другие используют стандарт PictBridge для подключения к принтерам без компьютера, а третьи способны отображать изображения непосредственно на телевизоре. Аналогично, многие видеокамеры могут делать снимки и сохранять их на видеокассетах или флеш-картах памяти, обладая теми же функциями, что и цифровые камеры. Цифровая фотография – пример перехода от аналоговой информации к цифровой. Ранее традиционная фотография была полностью химическим и механическим процессом, не требующим электроэнергии. Теперь современная фотография – это цифровой процесс, в котором аналоговые сигналы преобразуются и хранятся в виде цифровых данных с помощью встроенных компьютеров.

Количество пикселей

Количество пикселей n для заданного максимального разрешения (w горизонтальных пикселей на h вертикальных пикселей) равно произведению n = w × h. Например, изображение размером 1600 × 1200 содержит 1 920 000 пикселей, или 1,92 мегапикселя. Количество пикселей, заявленное производителями, может быть обманчивым, так как оно не всегда соответствует числу полноцветных пикселей. Для камер с однокристальными датчиками изображения указанное число представляет собой общее количество светочувствительных элементов, воспринимающих только один цвет, независимо от их расположения в плоскости (как в датчике Bayer) или в стопках из трех расположенных рядом элементов (как в датчике Foveon X3). Однако, изображения, полученные с помощью этих датчиков, содержат разное количество RGB-пикселей: камеры с датчиками Bayer формируют столько же RGB-пикселей, сколько и светочувствительных элементов, посредством демозаики (интерполяции), в то время как датчики Foveon создают неинтерполированные изображения, содержащие в три раза меньше RGB-пикселей, чем светочувствительных элементов. Сравнение характеристик в мегапикселях этих двух типов датчиков часто вызывает споры. Относительное увеличение детализации, достигаемое за счет повышения разрешения, лучше оценивать, рассматривая количество пикселей по ширине (или высоте) изображения, а не общее количество пикселей на площади изображения. Например, датчик с 2560 × 1600 элементами описывается как "4 мегапикселя" (2560 × 1600 = 4 096 000). Увеличение разрешения до 3200 × 2048 повышает количество пикселей в изображении до 6 553 600 (6,5 мегапикселей), что в 1,6 раза больше, но плотность пикселей на сантиметр изображения (при одинаковом размере изображения) увеличивается лишь в 1,25 раза. Мерой сравнительного увеличения линейного разрешения является квадратный корень из увеличения разрешения по площади (то есть мегапикселей на всем изображении).

Хранение

Многие телефоны с камерами и большинство цифровых камер используют карты памяти с флэш-памятью для хранения данных изображений. Большинство карт для отдельных камер имеют формат Secure Digital (SD) или более старый формат CompactFlash (CF); другие форматы встречаются редко. Формат XQD был последней новой разновидностью карт, предназначенной для видеокамер высокого разрешения и цифровых фотокамер с высоким разрешением. Большинство современных цифровых камер также используют внутреннюю память ограниченной ёмкости для временного хранения изображений, независимо от того, оснащена ли камера картой памяти. Эти изображения затем можно перенести на карту памяти или внешнее устройство. Карты памяти могут хранить огромное количество фотографий, требуя внимания только при заполнении. Для большинства пользователей это означает сотни качественных фотографий на одной карте памяти. Изображения можно переносить на другие носители для архивирования или личного использования. Карты с высокой скоростью и ёмкостью подходят для видеосъёмки и серийной съёмки (съёмки нескольких фотографий подряд). Поскольку фотографы полагаются на целостность файлов изображений, важно правильно ухаживать за картами памяти. Один из способов – форматирование карт, которое по сути включает в себя проверку на наличие возможных ошибок. Рекомендуется форматировать карты после переноса изображений на компьютер. Поскольку все камеры выполняют только быстрое форматирование, желательно время от времени проводить более глубокое форматирование с помощью соответствующего программного обеспечения на компьютере.

Преимущества, уже присутствующие в фотоаппаратах потребительского уровня

Основным преимуществом цифровых камер потребительского уровня является низкая стоимость владения, поскольку пользователям не требуется покупать фотопленку. Затраты на проявку могут быть снижены или полностью исключены. Цифровые камеры, как правило, легче носить с собой и использовать, чем сопоставимые пленочные камеры, а также проще приспосабливаются к современным способам работы с изображениями. Некоторые, особенно в смартфонах, могут отправлять фотографии напрямую по электронной почте, на веб-страницы или другие электронные платформы.

Преимущества профессиональных цифровых камер

В профессиональном использовании цифровые камеры предлагают множество преимуществ в скорости, точности, гибкости, простоте и стоимости. Немедленность: возможен немедленный просмотр и удаление изображений; освещение и композиция могут быть оценены сразу, что в конечном итоге экономит место для хранения. Ускоренный рабочий процесс: инструменты управления (цветом и файлами), обработки и печати более универсальны, чем в традиционных пленочных процессах. Однако пакетная обработка RAW-файлов может быть трудоемкой, даже на быстром компьютере. Быстрая загрузка изображений: передача RAW-файла высокого разрешения с карты памяти занимает не более нескольких секунд, в то время как сканирование пленки на высококачественном сканере может занять несколько минут. Вспышка: использование вспышки может придать изображению другой вид, например, изменить освещение. Большее количество снимков: это позволяет проводить более длительные фотосессии без смены пленки. Для большинства пользователей одной карты памяти хватает на весь срок службы камеры, в то время как пленка – это постоянные расходы для пленочных камер. Точность и воспроизводимость обработки: поскольку цифровая обработка основана исключительно на числовых данных, обработка изображений с использованием детерминированных (неслучайных) алгоритмов полностью воспроизводима и исключает вариации, свойственные фотохимической обработке, а также позволяет применять сложные или непрактичные методы обработки. Цифровая манипуляция: цифровое изображение можно изменять и обрабатывать гораздо легче и быстрее, чем с помощью традиционных методов работы с негативами и отпечатками. Такие производители, как Nikon и Canon, способствовали внедрению цифровых однообъективных зеркальных камер (DSLR) среди фотожурналистов. Изображения с разрешением 2+ мегапикселя считаются достаточно качественными для небольших изображений в газетах и журналах. Изображения с разрешением от 8 до 24 мегапикселей, используемые в современных цифровых зеркальных камерах, в сочетании с высококачественной оптикой, могут приближаться по детализации к пленочным отпечаткам, полученным с 35-мм пленочных зеркальных камер.

Недостатки цифровых камер

Алиасинг: как и в случае с любым дискретным сигналом, сочетание периодической структуры пикселей распространенных электронных датчиков изображения и периодической структуры фотографируемых объектов (как правило, созданных человеком) может приводить к нежелательным артефактам алиасинга, таким как ложные цвета при использовании камер с датчиком Bayer. Алиасинг также присутствует в плёнке, но обычно проявляется менее заметно (например, в виде повышенной зернистости) из-за стохастической структуры зерна (стохастической выборки) плёнки. Зависимость от электропитания: цифровые камеры не могут работать без электропитания, обычно обеспечиваемого аккумулятором. В отличие от них, существовало множество механических плёночных камер, таких как Leica M2. Эти устройства, не требующие батарей, имели преимущества перед цифровыми камерами в сложных или отдаленных условиях. Ограниченный размер сенсора: постоянная проблема в производстве полупроводников заключается в том, что чипы площадью более 1 см² дорого обходятся в производстве и склонны к дефектам, что ограничивает доступность больших форматов датчиков изображения, совместимых с традиционной оптикой 35 мм, для профессионального и продвинутого любительского сегментов рынка.

Соотношение сторон кадра

Большинство цифровых компактных камер имеют соотношение сторон 1,33 (4:3), как у аналоговых телевизоров или ранних фильмов. Однако соотношение сторон кадра 35-мм пленки составляет 1,5 (3:2). Некоторые цифровые камеры позволяют снимать в обоих соотношениях. Почти все цифровые зеркальные камеры делают снимки в соотношении 3:2, поскольку большинство из них совместимы с объективами, разработанными для 35-мм пленки. Некоторые фотолаборатории печатают фотографии на бумаге с соотношением сторон 4:3, наряду с традиционным 3:2. В 2005 году компания Panasonic выпустила первую потребительскую камеру с нативным соотношением сторон 16:9, соответствующим HDTV. Это близко к соотношению сторон 7:4, которое было распространенным форматом для пленки APS. Различные соотношения сторон – одна из причин, по которой у пользователей возникают сложности при кадрировании фотографий. Соотношение сторон 4:3 соответствует размеру 4,5"×6,0". При печати на "стандартном" размере 4"×6" (соотношение сторон 3:2) теряется полдюйма изображения. Аналогичная обрезка происходит при печати на других размерах, таких как 5"×7", 8"×10" или 11"×14".

Влияние на рынок

В конце 2002 года самые дешевые цифровые камеры в Соединенных Штатах стоили около 100 долларов США. В то же время многие дисконтные магазины с фотолабораториями внедрили "цифровой интерфейс", позволяя потребителям получать настоящие химические отпечатки (в отличие от струйных) в течение часа. Эти цены были сопоставимы со стоимостью печати с фотопленки. В июле 2003 года цифровые камеры вышли на рынок одноразовых камер с выпуском Ritz Dakota Digital – цифровой камеры на основе CMOS с разрешением 1,2 мегапикселя (1280 × 960), стоимостью всего 11 долларов. Следуя устоявшейся концепции одноразового использования, давно применяемой к пленочным камерам, Ritz разработал Dakota Digital для одноразового применения. После достижения запрограммированного лимита в 25 снимков камера возвращается в магазин, а потребитель получает отпечатки и CD-ROM с фотографиями. Затем камера восстанавливается и перепродается. После появления Dakota Digital появилось несколько аналогичных одноразовых цифровых камер. Большинство одноразовых цифровых камер практически идентичны оригинальной Dakota Digital по характеристикам и функциям, хотя некоторые имеют более высокие характеристики и расширенные функции (например, более высокое разрешение и ЖК-экраны). Большинство, если не все, этих одноразовых цифровых камер стоят менее 20 долларов, не считая стоимости обработки. Однако огромный спрос на сложные цифровые камеры по конкурентоспособным ценам часто приводил к упрощению производства, о чем свидетельствует значительное увеличение количества жалоб клиентов на неисправности, высокие цены на запчасти и короткий срок службы. Некоторые цифровые камеры имеют гарантию всего 90 дней. С 2003 года продажи цифровых камер превышают продажи пленочных. Цены на компактные 35-миллиметровые камеры упали, поскольку производители все больше переносят производство в такие страны, как Китай. В январе 2004 года компания Kodak объявила о прекращении продаж пленочных камер под брендом Kodak в развитых странах. В январе 2006 года Nikon последовала этому примеру, объявив о прекращении производства всех моделей пленочных камер, кроме двух: Nikon FM10 начального уровня и Nikon F6 высокого класса. В том же месяце Konica Minolta объявила о полном выходе из бизнеса по производству камер. Цены на компактные 35-миллиметровые и Advanced Photo System (APS) камеры снизились, вероятно, из-за прямой конкуренции со стороны цифровых камер и, как следствие, доступности подержанных пленочных камер. Pentax сократила, но не прекратила производство пленочных камер. Технологии развивались настолько быстро, что одна из пленочных камер Kodak была снята с производства до того, как ей была присуждена награда "камера года" позднее в том же году. Снижение продаж пленочных камер также привело к снижению закупок пленки для этих камер. В ноябре 2004 года немецкое подразделение Agfa Gevaert, AgfaPhoto, выделилось в отдельную компанию. Через шесть месяцев она объявила о банкротстве. Konica Minolta Photo Imaging, Inc. прекратила производство цветной пленки и фотобумаги по всему миру к 31 марта 2007 года. Кроме того, к 2005 году Kodak насчитывала менее трети сотрудников, работавших в компании двадцать лет назад. Неизвестно, компенсированы ли эти потери рабочих мест в пленочной индустрии в индустрии цифровых изображений. Цифровые камеры нанесли сокрушительный удар по индустрии пленочной фотографии, сократив использование дорогостоящих фотопленок и химикатов для проявки, ранее необходимых для обработки фотографий. Это оказало значительное влияние на такие компании, как Fuji, Kodak и Agfa. Многие магазины, которые ранее предлагали услуги фотопечати или продавали пленку, больше не делают этого или значительно сократили свою деятельность. В 2012 году Kodak объявила о банкротстве, не сумев адаптироваться к меняющейся отрасли. Продажи цифровых камер достигли пика в марте 2012 года, в среднем около 11 миллионов единиц в месяц, но с тех пор значительно снизились. К марту 2014 года ежемесячно продавалось около 3 миллионов единиц, что составляет около 30 процентов от пикового объема продаж. Снижение, возможно, стабилизировалось, при этом средний объем продаж колеблется около 3 миллионов в месяц. Основным конкурентом являются смартфоны, большинство из которых оснащены встроенными цифровыми камерами и постоянно совершенствуются. Как и большинство цифровых камер, они также предлагают возможность записи видео. Хотя смартфоны продолжают совершенствоваться в техническом плане, их форм-фактор не оптимален для использования в качестве камеры, а время автономной работы обычно ограничено по сравнению с цифровой камерой. Цифровая фотография также оказала положительное влияние на рынок. Растущая популярность таких продуктов, как цифровые фоторамки и печать на холсте, является прямым следствием растущей популярности цифровой фотографии.

In late 2002, the cheapest digital cameras in the United States were available for around $100 (USD). At the same time, many discount stores with photo labs introduced a "digital front end", allowing consumers to obtain true chemical prints (as opposed to ink jet prints) in an hour. These prices were similar to those of prints made from film negatives. In July 2003, digital cameras entered the disposable camera market with the release of the Ritz Dakota Digital, a 1.2 megapixel (1280 × 960) CMOS based digital camera costing only $11. Following the familiar single use concept long in use with film cameras, Ritz intended the Dakota Digital for single use. When the pre programmed 25 picture limit is reached, the camera is returned to the store, and the consumer receives back prints and a CD ROM with their photos. The camera is then refurbished and resold. Since the introduction of the Dakota Digital, a number of similar single use digital cameras have appeared. Most single use digital cameras are nearly identical to the original Dakota Digital in specifications and function, though a few include superior specifications and more advanced functions (such as higher image resolutions and LCD screens). Most, if not all these single use digital cameras cost less than $20, not including processing. However, the huge demand for complex digital cameras at competitive prices has often caused manufacturing shortcuts, evidenced by a large increase in customer complaints over camera malfunctions, high parts prices, and short service life. Some digital cameras offer only a 90 day warranty. Since 2003, digital cameras have outsold film cameras. Prices of 35 mm compact cameras have dropped with manufacturers further outsourcing to countries such as China. Kodak announced in January 2004 that they would no longer sell Kodak branded film cameras in the developed world. In January 2006, Nikon followed suit and announced they would stop production of all but two models of their film cameras. They will continue to produce the low end Nikon FM10, and the high end Nikon F6. In the same month, Konica Minolta announced it was pulling out of the camera business altogether. The price of 35 mm and Advanced Photo System (APS) compact cameras have dropped, probably due to direct competition from digital cameras and the resulting availability of second hand film cameras. Pentax have reduced but not halted production of film cameras. The technology has improved so rapidly that one of Kodak's film cameras was discontinued before it was awarded a "camera of the year" award later in the year. The decline in film camera sales has also led to a decline in purchases of film for such cameras. In November 2004, a German division of Agfa Gevaert, AgfaPhoto, split off. Within six months it filed for bankruptcy. Konica Minolta Photo Imaging, Inc., ended production of color film and paper worldwide by March 31, 2007. In addition, by 2005, Kodak employed less than a third of the employees it had twenty years earlier. It is not known if these job losses in the film industry have been offset in the digital image industry. Digital cameras have decimated the film photography industry through the declining use of the expensive film rolls and development chemicals previously required to develop the photos. This has had a dramatic effect on companies such as Fuji, Kodak, and Agfa. Many stores that formerly offered photofinishing services or sold film no longer do, or have seen a tremendous decline. In 2012, Kodak filed for bankruptcy after struggling to adapt to the changing industry. Digital camera sales peaked in March 2012, averaging about 11 million units a month, but sales have declined significantly ever since. By March 2014, about 3 million were purchased each month, about 30 percent of the peak sales total. The decline may have bottomed out, with sales average hovering around 3 million a month. The main competitor is smartphones, most of which have built in digital cameras and are routinely improved. Like most digital cameras, they also offer the ability to record videos. While smartphones continue to improve on a technical level, their form factor is not optimized for use as a camera, and their battery life is typically more limited compared to a digital camera. Digital photography has resulted in some positive market impacts as well. The increasing popularity of products such as digital photo frames and canvas prints is a direct result of the increasing popularity of digital photography.

Социальное воздействие

Цифровая фотография сделала фотографию доступной для более широкого круга людей. Новые технологии и программы редактирования, доступные фотографам, изменили способы представления фотографий публике. Фотографии могут быть сильно обработаны или отредактированы, чтобы выглядеть совершенно иначе, чем оригиналы. До появления цифровых камер фотографы-любители использовали для своих камер пленочную или слайдовую пленку. Слайды требовалось проявлять и демонстрировать аудитории с помощью слайд-проектора. Цифровая фотография устранила задержку и затраты, связанные с пленкой. Потребители получили возможность просматривать, передавать, редактировать и распространять цифровые изображения с помощью обычных домашних компьютеров, а не специализированного оборудования. Камеры телефонов в последнее время оказали значительное влияние на фотографию. Пользователи могут настроить свои смартфоны на автоматическую загрузку снимков в Интернет, сохраняя изображения даже в случае уничтожения камеры или удаления фотографий. В некоторых фотомагазинах установлены киоски самообслуживания, позволяющие печатать изображения непосредственно со смартфонов по технологии Bluetooth. Архивисты и историки обратили внимание на эфемерный характер цифровых носителей. В отличие от пленки и отпечатков, которые являются материальными, цифровое хранение изображений постоянно меняется, старые носители и программное обеспечение для декодирования устаревают или становятся недоступными для новых технологий. Историки обеспокоены тем, что это создает исторический пробел, где информация безвозвратно теряется на поврежденных или недоступных цифровых носителях. Они рекомендуют профессиональным и любительским фотографам разрабатывать стратегии цифрового сохранения, перенося хранящиеся цифровые изображения со старых носителей на новые. Люди, занимающиеся скрапбукингом, которые ранее использовали пленку для создания художественных и личных воспоминаний, возможно, потребуется изменить свой подход, перейдя на цифровые фотокниги и персонализируя их, чтобы сохранить уникальные качества традиционных фотоальбомов. Интернет стал популярной платформой для хранения и обмена фотографиями с тех пор, как в 1992 году Тим Бернерс-Ли опубликовал в сети первое изображение (фотографию группы Les Horribles Cernettes из CERN). Сегодня миллионы людей используют такие сайты для обмена фотографиями, как Flickr, Picasa и PhotoBucket, а также социальные сети, чтобы делиться своими снимками. Цифровая фотография и социальные сети позволяют организациям и корпорациям сделать фотографии более доступными для широкой и разнообразной аудитории. Например, журнал National Geographic имеет аккаунты в Twitter, Snapchat, Facebook и Instagram, каждый из которых предлагает контент, ориентированный на специфическую аудиторию, представленную на соответствующей платформе. Цифровая фотография также оказала влияние на другие области, такие как медицина. Она позволяет врачам диагностировать диабетическую ретинопатию и используется в больницах для диагностики и лечения других заболеваний.

Digital photography has made photography available to a larger group of people. New technology and editing programs available to photographers have changed the way photographs are presented to the public. Photographs can be heavily manipulated or photoshopped to look completely different from the originals. Until the advent of the digital camera, amateur photographers used either print or slide film for their cameras. Slides had to be developed and shown to an audience using a slide projector. Digital photography eliminated the delay and cost of film. Consumers became able to view, transfer, edit, and distribute digital images with ordinary home computers rather than using specialized equipment. Camera phones have recently had a large impact on photography. Users can set their smartphones to upload products to the Internet, preserving images even if the camera is destroyed or the photos deleted. Some high street photography shops have self service kiosks that allow images to be printed directly from smartphones via Bluetooth technology. Archivists and historians have noticed the transitory nature of digital media. Unlike film and print which are tangible, digital image storage is ever changing, with old media and decoding software becoming obsolete or inaccessible by new technologies. Historians are concerned that this is creating a historical void where information is being silently lost within failed or inaccessible digital media. They recommend that professional and amateur users develop strategies for digital preservation by migrating stored digital images from old technologies to new ones. Scrapbookers who may have used film for creating artistic and personal memoirs may need to modify their approach to use and personalize digital photo books, thereby retaining the special qualities of traditional photo albums. The web has been a popular medium for storing and sharing photos ever since the first photograph was published online by Tim Berners Lee in 1992 (an image of the CERN house band Les Horribles Cernettes). Today, photo sharing sites such as Flickr, Picasa, and PhotoBucket, as well as social websites, are used by millions of people to share their pictures. Digital photography and social media allow organizations and corporations to make photographs more accessible to a greater and more diverse population. For example, National Geographic Magazine has Twitter, Snapchat, Facebook, and Instagram accounts, each of which includes content aimed at the specific audiences found on its platform. Digital photography has also impacted other fields, such as medicine. It has allowed doctors to help diagnose diabetic retinopathy, and is used in hospitals to diagnose and treat other diseases.

Цифровые изображения

В цифровом искусстве и медиа-искусстве цифровые фотографии часто редактируются, манипулируются или комбинируются с другими цифровыми изображениями. Сканография – это смежный процесс, при котором цифровые фотографии создаются с помощью сканера. Новые технологии в цифровых камерах и компьютерной обработке изображений влияют на то, как воспринимаются фотографические изображения. Возможность создавать и создавать реалистичные изображения в цифровом виде – в отличие от необработанных фотографий – меняет представление аудитории о "правде" в цифровой фотографии. Цифровая манипуляция позволяет изображениям изменять восприятие реальности, как прошлой, так и настоящей, и тем самым формировать идентичность людей, их убеждения и мнения.

Цифровая фотография и социальные сети

На ранних этапах фотография в основном использовалась для физического сохранения семейного наследия. В XXI веке она стала ключевой частью индивидуальной идентичности. Пользователи Интернета часто сами фотографируют и публикуют изображения, отражающие способы, которыми они хотят выразить себя и свою избранную эстетику. Фильтры широко используются в социальной цифровой фотографии, некоторые из которых восполняют ностальгию по ушедшей эпохе пленочной фотографии. Фильтры, имитирующие традиционные аналоговые эффекты (такие как зернистость пленки, царапины, выцветание и рамки Polaroid), приобрели огромную популярность вместе с идеей социальной фотографии и непринужденного обмена повседневными снимками. Панорамные фотографии можно создавать непосредственно в камере без дополнительной обработки. Некоторые камеры оснащены функцией 3D-панорамы, объединяющей снимки, сделанные одним объективом с разных углов, для создания эффекта глубины. Виртуальная реальность – это интерактивная визуализация фотографий. Камеры и дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) доступны в продаже. Ведутся разработки датчиков с динамическим диапазоном более 1 000 000:1, а также программного обеспечения для объединения нескольких изображений, не являющихся HDR (сделанных с разной экспозицией), в HDR-изображение. Размытие в движении можно значительно уменьшить с помощью дрожащего затвора (мерцающего затвора, добавляющего уникальную сигнатуру к размытию, распознаваемую при постобработке). Эта технология пока не поступила в коммерческую продажу. Продвинутые методы боке используют аппаратную систему из двух датчиков: один для обычной съемки, а другой – для записи информации о глубине. Эффект боке и перефокусировка могут быть применены к изображению уже после съемки. В современных камерах и видеокамерах для управления чувствительностью датчика используются два или более фильтров нейтральной плотности. Спекулярное отражение объекта можно зафиксировать с помощью компьютерно-управляемых источников света и датчиков. Это необходимо для создания привлекательных изображений, например, масляных картин. Технология пока не доступна для коммерческого использования, но некоторые музеи начинают ее внедрять. Системы удаления пыли помогают защитить матрицу от пыли. Изначально представленные лишь в нескольких моделях, например, в зеркальных камерах Olympus, они теперь стали стандартным оснащением большинства камер со сменной оптикой, за исключением бюджетных моделей. Другие направления прогресса включают улучшенные датчики, более мощное программное обеспечение, передовые процессоры камер (иногда использующие несколько процессоров; например, камера Canon 7D оснащена двумя процессорами Digic 4), дисплеи с расширенной цветовой гаммой, встроенные модули GPS и Wi-Fi, а также компьютерное управление освещением.

In its early stages, photography was mainly used for physically preserving a family's heritage. It has now evolved into a key part of individual identity in the 21st century. Internet users often personally photograph and repost pictures that revolve around the ways they want to personally express themselves and their chosen aesthetic. Filters are commonly used in social digital photography, some of which reflect the nostalgic gap left by the disappearance of film photography. Filters that emulated traditional analog effects (such as film grain, scratches, fading, and polaroid borders) grew immensely in popularity alongside the idea of social photography, the causal sharing of everyday images. Panoramic photographs can be created directly in camera without the need for any external processing. Some cameras feature a 3D Panorama capability, combining shots taken with a single lens from different angles to create a sense of depth. Virtual reality photography, the interactive visualization of photos. High dynamic range cameras and displays are commercially available. Sensors with dynamic range in excess of 1,000,000:1 are in development, and software is also available to combine multiple non HDR images (shot with different exposures) into an HDR image. Motion blur can be dramatically removed by a flutter shutter (a flickering shutter that adds a signature to the blur, which postprocessing recognizes). It is not yet commercially available. Advanced bokeh techniques use a hardware system of 2 sensors, one to take the photo as usual while the other records depth information. Bokeh effect and refocusing can then be applied to an image after the photo is taken. In advanced cameras or camcorders, manipulating the sensitivity of the sensor with two or more neutral density filters. An object's specular reflection can be captured using computer controlled lights and sensors. This is needed to create attractive images of oil paintings, for instance. It is not yet commercially available, but some museums are starting to use it. Dust reduction systems help keep dust off of image sensors. Originally introduced only by a few cameras like Olympus DSLRs, they have now become standard in most models and brands of detachable lens cameras, except the low end or cheap ones. Other areas of progress include improved sensors, more powerful software, advanced camera processors (sometimes using more than one processor; for instance, the Canon 7D camera has two Digic 4 processors), enlarged gamut displays, built in GPS and Wi Fi, and computer controlled lighting.