Форум фотографов.
https://forum.znyata.com/

Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?


https://forum.znyata.com/viewtopic.php?f=3&t=9223
Страница 1 из 4

digital_noise [ 01 апр, 09 3:08 ]
Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

давно мучаюсь одним вопросом и мне бы очень хотелось чтобы специалисты по теории цифровой фотографии дали мне на него краткий и вразумитальный ответ.

вопрос тоже будет кратким и предельно четким: каков смысл применения зеркала в конструкции цифровых фотоаппаратов?

Юрий Шевчик [ 01 апр, 09 8:39 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

красная линия показывает путь светового потока от объектива до глаза фотографа (когда смотрим в видоискатель)

при нажатии на спуск затвора зеркало подымается и тогда свет идет по "зеленой" линии от объектива к сенсору

Вложения:

P3030599.JPG [ 101.38 Кб | Просмотров: 920 ]

Ян Ганецкий [ 01 апр, 09 9:15 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

Хорошо так фотик распилили....

чем резали? (::::)

digital_noise [ 01 апр, 09 9:52 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

нет, я имел в виду немного не это. по какому прицнипу работает зеркало мне прекрасно понятно и какие преимущества имеет пленочный фотоаппарат с таким зеркалом я тоже очень хорошо знаю, одного только понять немогу, какой смысл в повторении этого решения в фотоаппарате цифровом.

тоесть как, в пленочном фотоаппарате зеркало решало несколько фундаментальных проблем, таких как параллакс, а также экспозамер и наводка на резкость непосредственно через объектив, что совершенно необходимо при макросьемке, телесьемке и сьемке широкоугольниками, да и вообще при использовании нестандартных объективов или эквивалентных им устройств. тоесть пленочные фотоаппараты без зеркала я считаю в каком-то смысле неполноценными или по крайней мере не универсальными. по большому счету на пленке зеркало это единственное решение имеющее право на жизнь, если только мы не делаем сверхбюджетный фотик.

но в случае с цифрой схема кардинально меняется и такие вещи как оптический видоискатель и даже затвор казалось бы можно было бы смело упразднить, что вобщем-то и сделано во многих мыльницах, где классический оптический видоискатель отсутствует в любом виде. кадрирование, экспозамер и наводка на резкость происходит через дисплэй посредством процессора. существуют таже модели камер, где в видоискатель, с точки зрения пользователя эквивалентный оптическому, на самом деле смотрит на матрицу дисплэя с обратной стороны, таки образом мы имеем полный функциональный аналог зеркалки, но без зеркала. точнее зеркало там есть, оно отражает изображение с обратной стороны дисплэя в видоискатель, но это в прицнипе иная схема во-первых, а во вторых - этот видоискатель вобщем-то опционален и погоды не делает. на практике лично я использую его только в тех случаях, когда нужно обеспечить дополнительную стабильность камеры на длинных выдержках, а распаковывать штатив нет времени, желания или возможнсти. во всех прочих случаях кадрирование через дисплэй является более удобным, т.к. дает большую степень свободы позиционирования самой камеры, например я могу поднять ее на вытянутых руках над головой и при этом продолжать осмысленное кадрирование. ну и отдельно следует сказать про никоны с поворотными объективами, как про развитие идеи предельно свободного позиционирования камеры и совершенно очевидно, что с использованием зеркальной схемы такая конструкция нереализуема, а жаль, очень удобно.

и собственно к чему я веду, а веду я к вопросу о глобальной целесообразности зеркала в цифровом фотоаппарате. постоянно работающая матрица решает вопрос парраллакса, фокусировки через объектив и экспозамера через объектив же, причем и то и другое производится по весьма изощренным алгоритмам, где в качестве анализатора выступает сама матрица, тогда как в зеркалках для этого на матовом стекле приходится устанавливать многочисленные сенсоры, т.е. вобщем-то по логике вещей выходит что зеркало в цифровом фотоаппарате вещь не просто не полезная, а даже очень вредная, отрицательно влияющая как на цену аппарата так и на его эксплуатационные характеристики, вроде удобства и надежности. в цифровом фотоаппарате по идее должны быть только три подсистемы с движущимися частями - диафрагма, наводка на резкость и изменение фокусного расстояния. причем в свехбюджетных моделях можно упразднить и эти три подсистемы, за счет фрифокуса и большого диапазона чувствительностей доступных матрицам. причем такие фотики существуют, только существуют они в виде вебок с внутренней памятью и дают негодное качество изображеий, хотя могли бы работать как минимум не хуже, а даже намного лучше пленочных фрифокусов за счет широкого диапазона чувствительности матрицы.

т.е. для меня это выглядит как что-то вроде аттавизма, когда бюджетные модели разрабатываются с нуля, тогда как профессиональные аппараты конструируются путем установки современной электроники в устаревшую пленочную конструкцию.

помимо зеркала довольно непонятным устройством в цифровом фотоаппарате выглядит затвор. зачем он нужен в пленочном аппарате я понимаю предельно хорошо, пленка сущность фотохимическая и сама продолжительностью экспозиции и чувствительностью управлять не может, тогда как суть работы цифрового фотоаппарата казалось бы совершенно не совместима с понятием затвора. как происходит процесс обработки кадра после подпрыгивания зеркала и открытия затвора? процессор делает n выборок с матрицы за время t и записывает сырые данные в оперативку, после чего эти данные при помощи различных алгоритмов апрокисмируются и из них собирается один кадр, который упаковывается в выбраный в меню формат, будь то рав или жпег, не важно. вопрос: при чем тут затвор? процессор сам может выполнить отключение дисплэя, выставить нужную чувствительность и начать записывать данные не в видеопамять дисплэя, а в область памяти предназначенную для дальнейшей обработки и упаковки. затвор тут может быть нужен только для предохранения матрицы камеры от повреждения солнечными лучами во время транспортировки и хранения, но это уже не затвор а что-то вроде крышечки на объектив и о затворе как о затворе пленочной камеры мы тут уже говорить не можем. получается он для красоты?

но тем не менее, затвор и само понятие выдержки я в цифровых камерах наблюдаю, а в самых дорогих из них я еще с удивлением обнаруживаю зеркало. вот к чему мой вопрос, зачем зеркало то? я что-то упустил?

а что до выдержки, то я представляю себе процесс несколько иначе. мне было бы проще задать фотоаппарату не отработать такую-то выдержку на такой-то чувствительности(снова пленочные аттавизмы), а сделать такое то количество выборок с такой то чувствительностью входа АЦП матрицы, для цифрового фотоаппарата это подходит лучше.

проблема в том, что небыло бы мне до того дела, если бы я мог приобрести камеру с высокими характеристиками и сьемным объективом но без зеркала. в прицнипе по логике вещей, зеркало совершенно никак не связано не с характеристиками камеры, не с возможностью замены объектива, но на практике мы видим что все профессиональные камеры чуть менее чем полностью состоят из рудиментов пленочных конструкций, что делает их покупку нецелесообразной.

вобщем на настоящий момент дошло до того, что я всерьез изучаю возможность самостоятельного изготовления цифрового фотоаппарата и мне вобщем-то ничто не мешает кроме того, что я немогу найти в продаже матрицу с нужным мне разрешением и документированным интерфейсом, в остальном ничто мне не мешает.

BlackWolf [ 01 апр, 09 11:16 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

Фотоматрица в зеркальных фотоаппаратах действует по принципу накопления заряда, как и фотопленка. Отсюда и все аттавизмы с фотопленки. Так что не путайте видеокамеру с фотоаппаратом.

digital_noise [ 01 апр, 09 11:48 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

ого! а ведь такая схема по идее должна лучше давить шум чем любая апроксимация, что она походу и делает. по сути это практически эквивалент пленки. тото я смотрю что с этих зеркалок фотки получаются с таким явным пленочным привкусом.

вобщем все вопросы закрыты.

а как называются типы матриц в мыльницах и видеокамерах? я бы хотел подробнее об этом почитать, всетаки выбор не так однозначен и мышление в стиле выборок, а не накопления заряда, тоже имеет свои плюсы, о которых я так многословно рассказал выше по тексту.

Doroga [ 01 апр, 09 12:57 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

В сравнении с цифровыми камерами без зеркала:

Отсуствие задержек видеоискателя - быстрее реакция на происходящее в кадре.

Быстрее автофокус - система сразу знает на какое расстояние нужно сфокусироваться, вместо "метода тыка".

Отсуствие расходов на разработку новых систем фокусировки, экспонометрии, электронных видеоискателей. Не факт что процессоры до недавнего времени были готовы к подобным системам.

Большинство видеоискателей сильно уступают оптическим системам.

Миграция пользователей пленочных зеркалок.

Камера устойчивее возле головы - руки прижаты к корпусу+голова как точка опоры.

На компактных камерах, за счет большей грип (меньше необходимая точность фокусировки) и небольшого размера элементов реализовать быструю контрастную фокусировку проще.

Чисто электронный затвор - не реализован даже в G1, инновационной камере без зеркала. Это не так то просто. Кроме того, затвор можно убрать даже оставив зеркало.

BlackWolf [ 01 апр, 09 13:34 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

Разница в способе отсечения остаточного заряда, разрядка накопленного заряда всетаки,не мгновенна и меет конечное значение. Делай выводы. Т.е. проводники должны быть изготовлены из абсолютного проводника.....

http://www.ssga.ru/eossib/malin-mono/2-2-6.html Эта сттья должна объяснить тебе больше чем смогу я...

digital_noise [ 01 апр, 09 14:20 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

2 Doroga: ну какбы момент с накоплением заряда мне таки показался более существенным, чем перечисленные вами аргументы.

>Отсуствие задержек видеоискателя - быстрее реакция на происходящее в кадре.

не поленился. взял две цифромыльницы. nikon coolpix 2500(ориентировочно 2002ой год выпуска, не зеркало), посмотрел задержку. если присматриватся - можно заметить. но так вообще мне трудно предствить ситуацию в которой это критично. и вторую посмотрел. minolta dimage z1(2003ий год, не зеркало) - задержка не заметна в упор вообще. думаю по состоянию на 2009 воспринимаемых человеком задержек в этом месте процесса не существует.

>Быстрее автофокус - система сразу знает на какое расстояние нужно сфокусироваться, вместо "метода тыка".

спорно. многослойные датчики нанесенные на матовое стекло в зеркалках показывают только в какую сторону крутить, но не показывают насколько. это уже конечно не метод тыка, но еще и не расстояние.

существуют конечно различные дальномерные системы, но с другой стороны их во-первых никто не мешает ставить на аппараты без зеркала, а во-вторых - на сменных объективах могут быть очевидные проблемы. кроме того, насколько я понимаю, шаговый двигатель в приводе фокусировки обеспечивает относительное позиционирование, а не абсолютное, так что каким образом он может использовать информацию о расстоянии до цели мне не совсем понятно, тут какбы и так и так работает принцип тепло-холодно, хотя путем колибровки процесс можно немного ускорить, но в любом случае точная доводка будет идти методом тыка.

и кстати по факту в спеках к моей минолте значится следующее: Rapid AF: a combination of a passive AF sensor with the video AF system и там в самом деле над объективом находится что-то похожее на дальномер.

хотя какбы там нибыло современные зеркалки ловят фокус куда быстрее чем моя минолта, ей нужно обычно около 0.5 секунды, но то ведь 2003ий год, думаю с тех пор все стало получше в этом плане.

>Отсуствие расходов на разработку новых систем фокусировки, экспонометрии, электронных видеоискателей. Не факт что процессоры до недавнего времени были готовы к подобным системам.

да, энерция, о чем я и говорю. впрочем о законе Мура все слышали и я думаю что разработчики камер прекрасно знали какие вычислительные возможности они будут иметь на день сегодняшний.

>Большинство видеоискателей сильно уступают оптическим системам.

я пока заметил только обратное. про удобство позиционирования я уже говорил. кроме того с экрана намного удобнее читаются границы кадра в темноте, потому как внутри видоискателя все черное и фон черный. я когда зенитом снимал по ночам - накорячился порядком с границами кадра, а с цифрой по экрану - никаких проблем. все зашумлено, но контуры объектов и границы кадра видать куда четче. и со штативом работать неудобно, особенно если он низко стоит. фактически с оптическим видоискателем все сводилось к тому, что я на пузе по земле ползал или снимал наугад если наоборот фотик был выше чем я мог мордой лица дотянутся.

>Миграция пользователей пленочных зеркалок.

о чем и речь! энерция со стороны производителей и потребителей.

>Камера устойчивее возле головы - руки прижаты к корпусу+голова как точка опоры.

о том писал. это в самом деле иногда важно, но во первых это чаще ненужно чем нужно, а во вторых для реализации визирования через окуляр(это не является оптическим видоискателем!) соврешенно не обязательно зеркало. вобщем какбы там нибыло, лучше иметь оба варианта, но иметь только оптику хуже, чем иметь только экран, потому, что оптика нужна нанмого реже - только в условиях недостаточной освещенности при сьемке с рук.

>На компактных камерах, за счет большей грип (меньше необходимая точность фокусировки) и небольшого размера элементов реализовать быструю контрастную фокусировку проще.

аргумент. а во что упирается разрешающая способность малогабаритных оптических систем? в разрешение матрицы или невозможность получить четкое изображение миниатюрным объективом? напрашивается решение сделать 2-3 мегапиксельную матрицу размером со спичечную головку, поставить перед ней сравнимого размера объектив на жестком фокусе и забыть про эту проблему. всмысле это можно сделать с использованием того же техпроцесса на котором сейчас делают матрицы с топовой мегапиксельностью.

кстати, вопрос ко всем, скажите честно, какого количества пикселей в кадре вам бы реально хватило для комфортного существования?

>Чисто электронный затвор - не реализован даже в G1, инновационной камере без зеркала. Это не так то просто. Кроме того, затвор можно убрать даже оставив зеркало.

можно убрать оставив зеркало, если на то есть веские причины. а в чем проблема электронного затвора кстати? для ПЗС не в чем, очевидно, но в зеркалках стоит КМОП, если я не перепутал, и они как-то немного иначе работают, но в чем проблема - всеравно непонятно.

кстати, а можно поподробнее по эту инновационную камеру без зеркала? может быть это то и есть, к чему я клоню?

digital_noise [ 01 апр, 09 14:36 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

2 BlackWolf: кажется статья немного неактуальна, но я примерно суть уловил и разберусь. похоже что различия в свойствах матриц это ключевой момент.

однако же имеется факт - мне человек вот буквально только что рассказал о том, что Canon 5D Mk2 снимает видео, причем замечательное. а это может значить 3 вещи, или у него ПЗС матрица(но тогда зачем в нем зеркало?) или у него две матрицы или тут все не так просто.

varjag [ 01 апр, 09 15:28 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

Это рудимент, который сейчас понемногу отмирает. Лет через 5 скорее всего зеркалок уже не будет.

sadovski [ 01 апр, 09 16:04 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

Я в технологиях работы матриц ПЗС и КМОП не специалист (я больше с биполярными транзюками знаком), но мои знания в этой области говорят, что нужно еще учитывать фактор экономии (электро)энергии.

Ведь в зеркалке матрица находится в состоянии выкл/стэндбай, пока вы наводитесь на резкость, кадрируете и т.п. А в камере с электронным затвором и видеоискателем все это время будет питаться сама матрица (а это миллионы транзисторов), также энергия будет уходить на непрерывную обработку сигнала + питание жк-дисплея + экспонометрия + аф. Итого, даже если при наведении задействовать только часть "пикселей", расход заряда батареи должен быть больше.

Еще один вопрос - шумы, возникающие от того, что с транзисторов матрицы постоянно считывается инфа (т.е. подается питание). Где-то это недавно обсуждалось.

BlackWolf [ 01 апр, 09 16:22 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

digital_noise писал(а):
2 BlackWolf: кажется статья немного неактуальна
Статью приводил для общего понятия принципа действия. Она не объясняет разницу между Видео и фото матрицами.

Для видео и фото используются одни и те же матрици. Однако при электронном затворе ты не можешь иметь абсолютный ноль в любой момент времени, так как на матрицу постоянно попадает свет. Разница в том от куда начинается отсчет данных от 0 или 0,3 . При закрытом затворе можно получить 0, но ты не увидиш картинку без зеркала.

Цитата:
а в чем проблема электронного затвора кстати? для ПЗС не в чем, очевидно, но в зеркалках стоит КМОП


В зеркалках ставят и то и другое.

Цитата:
но в чем проблема - всеравно непонятно.

Проблема в самом затворе.... И фоточувствителных элементах матрицы.
Исли ты заметил в цифромыльницах есть приличная задержка между нажатием на кнопку и срабатыванием затвора и иногда она достигает 1-2 сек

http://daily.sec.ru/dailypblshow.cfm?rid=8&pid=22315 Еще одна статейка неплохо объясняющая применение затворов. Вообще [url]Google.com[/url] тебе в помощь...

Doroga [ 01 апр, 09 17:14 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

1) Про автофокус:
Phase detection
Phase detection is achieved by dividing the incoming light into pairs of images and comparing them. SIR TTL passive phase detection (secondary image registration, through the lens) is often used in film and digital SLR cameras. The system uses a beam splitter (implemented as a small semi-transparent area of the main reflex mirror, coupled with a small secondary mirror) to direct light to an AF sensor at the bottom of the camera. Two optical prisms capture the light rays coming from the opposite sides of the lens and divert it to the AF sensor, creating a simple rangefinder with a base identical to the lens's diameter. The two images are then analysed for similar light intensity patterns (peaks and valleys) and the phase difference is calculated in order to find if the object is in front focus or back focus position. This instantly gives the exact direction of focusing and amount of focus ring's movement.
Although AF sensors are typically one-dimensional photosensitive strips (only a few pixels high and a few dozen wide), some modern cameras (Canon EOS-1V, Canon EOS-1D, Nikon D2X) feature Area SIR sensors that are rectangular so as to provide two-dimensional intensity patterns. Cross-type (CT) focus points have a pair of sensors oriented at 90° to one another, although one sensor typically requires a larger aperture to operate than the other. Some cameras (Canon EOS-1V, Canon EOS-1D, Canon EOS 30D/40D) ) also have a few 'high precision' focus points with an additional set of prisms and sensors; they are only active with 'fast lenses' of certain focal ratio. Extended precision comes from the increased diameter of such lenses, so the base of the 'range finder' can be wider.
Contrast measurement
Contrast measurement is achieved by measuring contrast within a sensor field, through the lens. The intensity difference between adjacent pixels of the sensor naturally increases with correct image focus. The optical system can thereby be adjusted until the maximum contrast is detected. In this method, AF does not involve actual distance measurement at all and is generally slower than phase detection systems, especially when operating under dim light. As it does not use a separate sensor, however, contrast-detect autofocus can be more flexible (as it is implemented in software) and potentially more accurate. This is a common method in video cameras and consumer-level digital cameras that lack shutters and reflex mirrors. Some DSLRs (Olympus E-420, Panasonic L10, Nikon D90, Nikon D300 in Tripod Mode) use this method when focusing in their live-view modes. A new interchangeable-lens system, Micro Four Thirds, exclusively uses contrast measurement autofocus, and is said to offer performance comparable to phase detect systems.

digital_noise [ 01 апр, 09 22:34 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

2 sadovski: вариант. тут мне пока трудно судить, надо разобратся с особенностями режимов работы матриц разных типов.

2 BlackWolf:
> Исли ты заметил в цифромыльницах есть приличная задержка между нажатием на кнопку и срабатыванием затвора и иногда она достигает 1-2 сек

замечал, но в чем природа такой задержки мне пока непонятно. будем разбиратся.

>http://daily.sec.ru/dailypblshow.cfm?rid=8&pid=22315 Еще одна статейка неплохо объясняющая применение затворов. Вообще [url]Google.com[/url] тебе в помощь...

не открывается по какой-то причине. потом еще попробую.

2 Doroga: непонятно написано. как я понял фишка в том, что сенсоры устанавливаются в разных плоскостях и где выше резкость, в такую сторону и крутить и по разнице можно даже попытатся определить насколько крутить.

но как вариант можно устанавливать специальное зеркало именно для этого, но не для визирования.

также:
>A new interchangeable-lens system, Micro Four Thirds, exclusively uses contrast measurement autofocus, and is said to offer performance comparable to phase detect systems.

но вообще вопрос не закрыт, буду читать и разбиратся.

BlackWolf [ 02 апр, 09 10:37 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

Цитата:
но в чем природа такой задержки мне пока непонятно

Лично мое, субъективное мнение, задержка нужна либо для обнуления матрицы в ноль, либо для измерения уровня остаточного заряда (т.е. шума), больше склоняюсь к первому.

А вообще обобщая тему, зеркало нужно для удешевления самого аппарата.

отпадает надобность в неимоверно дорогом энергопотребляющем ЖКИ дисплее, который сможет показать вполне реальное изображение, хотябы немного приближенное к тому что глаз может видеть в зеркало.

Есть одна росийская разработка кинокамеры, построеная на высококачественных матрицах и дающая результат максимально приближенный к кинопленке, но стоимость самой камеры зашкаливает за 500 000$. (точнее утверждать не буду, так как только слухи)

Вообщем а нужно ли убирать зеркало?

digital_noise [ 02 апр, 09 20:24 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

>неимоверно дорогом энергопотребляющем ЖКИ дисплее

ну вообще они практически ничего не стоят, если бы они были дорогими их бы не пихали в аудиоплееры и мобильники, где они ненужны.

что до потребления, то оно конечно так, но по факту относительно прочих подсистем экран жрет врядли больше 10%. вроде как самое энергоемкое в фотиках что я юзал, это приводы оптики, особенно трансфокатор, подсевшая батарея обычно вырубается если тронуть его, а просто со включеным экраном оно работает очень долго и уверенно.

а что цирфу стараются сделать эквивалентом пленки это факт, но лично я рассматриваю цифровую фотографию как самостоятельный жанр, со всеми его плюсами, минусами и особенностями.

а что до смысла в затворе, то может быть оно и так, пока мне трудно сказать, но полюбому теперь эта конструкция мне уже не кажется такой вызывающе бессмысленной как раньше. повторюсь - будем разбиратся.

BlackWolf [ 03 апр, 09 12:36 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

digital_noise писал(а):
>если бы они были дорогими их бы не пихали в аудиоплееры и мобильники, где они ненужны.


По поводу этого ты сильно ошибаешься, то что пихают в аудиоплееры и мобильники, не идет ни в какое сравнение хотябы с обычной TFT, неговоря уже про S-IPS. Сравни стоимость обычного LCD монитора и профессионального (Цена отличается от 3 и более) и дело не только в размере или быстродействии матрицы, а в цветопередаче и размере кристала.....

digital_noise [ 03 апр, 09 14:43 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

помоему экран видоискателя это то, на чем можно смело экономить, потому как служит он только для одного - определение границ кадра. в принципе его можно делать даже монохромным.

хотя иметь экран получше довольно удобно, но тут важно без фанатизма, слишком хороший там не к чему я считаю.

Daniel Anochin [ 03 апр, 09 15:08 ]
Re: Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?

Зеркало в зеркалке необходимо чтобы бриться

admin: предупреждение за оффтоп!!!


Зачем зеркало в конструкции цифровых фотоаппаратов?