Одним из главных отличий цифрового фотоаппарата от фотоаппарата снимающего на пленку есть совершенно другой принцип хранения изображения. Благодаря тому, что результаты съемки преобразуются в цифровой код, стали возможны все те функциональные преимущества цифровой технологии над, так называемой, пленочной - высокая надежность хранения снимков, максимально простое копирование и передача, огромные возможности обработки и вывода, просмотр сразу после съемки, удаление.

Сколько же кадров можно сделать этим фотоаппаратом?

Благодаря тому, что цифровой снимок это не просто проекция на чувствительную к свету пленку, а набор электронных сигналов, преобразованных в цифровой код, появляется возможность перед сохранением этот код модифицировать, преследуя этим разные цели и расширяя, таким образом, функциональность фотокамеры. Другими словами, информацию об отснятом изображении можно сохранять по-разному, выбирая, тем самым, между качеством и объемом занимаемого места в памяти (что непосредственно влияет на количество одновременно сохраняемых снимков). Отсюда следует одно из преимуществ цифрового фотоаппарата - возможность в любой момент изменить уровень качества/количества получаемых фотографий, что в "пленочном" достигается только путем замены пленки.

Под качеством снимка цифровой камеры следует понимать комбинацию как минимум двух параметров - разрешения, с которым снимок сохранен в памяти и коэффициента сжатия, которому подвергается цифровой код перед записью. С разрешением все достаточно просто - это количество точек, описание которых хранится в памяти, и из которых изображение восстанавливается для вывода на экран или печати. Соответственно, чем больше это количество, тем более детально сохранится изображение, и больший отпечаток удастся распечатать. В цифровых фотоаппаратах используются следующие алгоритмы сжатия.

Алгоритм JPEG

Стандартом де-факто в современном мире цифровых изображений является алгоритм сжатия JPEG (от Joint Photographic Expert Group - Объединенная группа экспертов в области фотографии, подразделение ISO - Международной организации по стандартизации). Разработан алгоритм в 1990 году и на сегодня, практически невозможно найти цифровой фотоаппарат, не поддерживающий этот стандарт.

Процесс сжатия по схеме JPEG состоит из нескольких шагов. На первом шаге производится преобразование изображения из цветового пространства RGB в пространство YUV, основанное на характеристиках яркости и цветности. Вся дальнейшая работа производится именно с этим цветовым пространством, которое благодаря некоторым своим характеристикам позволяет получать столь большие степени сжатия.

Что же такого необычного в YUV представлении цвета по сравнению с RGB? А то, что оно наиболее близко к "естественному", тому, которое неосознанно выполняет человек. Y-компонента, или яркость, тесно связана с качеством картинки. Точнее сказать Y - это и есть картинка, только черно-белая. Компоненты U и V содержат информацию о цвете и позволяют раскрашивать Y-картинку.

На следующем после преобразования шаге изображение разделяется на квадратные участки размером 8х8 пикселей. После этого над каждым участком производится т.н. дискретное косинус-преобразование (ДКП). При этом выполняется анализ каждого блока, разложение его на составляющие цвета и подсчет частоты появления каждого цвета.

Человеческий глаз устроен таким образом, что наиболее чувствителен именно к яркостной составляющей изображения (Y-компонента) и наименее к цветовым. Причина этого феномена лежит в физиологии. Стоит вспомнить, что зрачок, представляет собой оптическую линзу, которая фокусирует изображение на глазное дно, покрытое палочками и колбочками. Ну так вот, палочки - это сенсоры, воспринимающие именно яркостную составляющую, а колбочки - цветовую. Формат JPEG как раз и учитывает эти особенности.

Анализируя частотную информацию о появлении цветов, удается избавиться от части информации уже в процессе квантования. При этом цвета в верхней части спектра исключаются, что практически не сказывается на зрительном восприятии образа. Также исключается часть яркостной информации. Грубо говоря, JPEG просто отбрасывает от яркостной составляющей половину полезного сигнала, а от цветовой 3/4. Это, конечно, примерно, т.к. существуют градации и более сложные схемы сжатия.

Количество информации, исключаемой при сжатии, зависит от требуемого качества изображения. Чем выше коэффициент сжатия, тем большее количество яркостных и цветовых характеристик исключается, тем меньше получаемый файл и тем больше шансов обнаружить при просмотре визуальные искажения (артефакты) JPEG. Эти искажения проявляются в виде размытия контрастных границ, проявления блочной структуры кадра и других нежелательных явлений.

Алгоритм TIFF

Если же потери информации неприемлемы, и необходимо сохранить снимок в максимальном качестве - подойдет формат TIFF (Tagget Image File Format - разработан фирмой Aldus Corporation для хранения графических изображений высокого разрешения, полученных с помощью сканера в 1986 году). Хотя, на самом деле, этот формат позволяет, как сжимать графические файлы различными алгоритмами (в том числе и JPEG), так и сохранять несжатые изображения, в цифровой фотографии файлы в формате TIFF принято называть несжатыми (однако, наиболее точным будет определение сжатые без потери информации).

Алгоритм RAW

Еще один формат, используемый в цифровой фотографии - RAW (от англ. сырой). Данный формат - прерогатива профессиональных и полупрофессиональных фотоаппаратов, так как он не очень удобен пользователю-любителю вследствие того, что прежде, чем получить результат, необходимо произвести ряд манипуляций с файлом снимка на компьютере со специальным программным обеспечением. Как известно, в цифровом фотоаппарате после снимка данные с матрицы обрабатываются, оптимизируются "по усмотрению" программного обеспечения фотокамеры, формируются в графический файл и записываются в память. Это удобно с точки зрения простоты и скорости получения результата, но не всегда оптимально с точки зрения качества снимка. Безусловно, высокий уровень современных систем обработки изображения в цифровых фотоаппаратах позволяет получать прекрасные результаты, полностью полагаясь на логику камеры, что вполне подходит для большинства задач. Но при профессиональном использовании цифрового фотоаппарата возникает необходимость вмешиваться в процесс создания изображения. В RAW-файле записываются лишь уровни яркости каждого пикселя матрицы (фактически, "черно-белое" изображение) и информация о том, под фильтром какого цвета расположен каждый пиксель. Таким образом, удается сохранить полную информацию о яркости и цвете в каждом пикселе, чего достаточно для дальнейшего формирования изображения специальным программным обеспечением на компьютере. Как правило, файл в формате RAW заметно меньше файла в формате TIFF, хотя и намного больше файла JPEG даже в минимальном сжатии. 

Дабы несколько повысить удобство при съемке в формате RAW, в современных камерах встречаются расширенные возможности - конвертирование в JPEG и TIFF непосредственно в фотоаппарате или съемка в формате RAW+JPEG, когда создается два файла в разных форматах.

Как итог, следует отметить, что в отличие от фотоаппарата снимающего на пленку, цифровой позволяет динамически изменять уровень качества и, соответственно, количества снимков. Как правило, в каждой фотокамере есть возможность выбрать разрешение, с которым будут сохраняться фотографии и уровень сжатия. В аппаратах начального класса эти критерии могут быть совмещены в общий уровень качества:

В камерах более высокого класса можно задавать различные степени сжатия для любого уровня разрешения.

НАВЕРХ