Aparat foto digital reflex , DSLR ( eng. Camera reflex digitală cu un singur obiectiv ) este o cameră digitală construită pe principiul unei camere reflex cu un singur obiectiv utilizat în fotografia de film . Conceptul de cameră digitală SLR implică o schemă cu un singur obiectiv, deoarece o schemă cu două lentile nu a găsit o aplicație largă în fotografia digitală .
Eforturile de a crea dispozitive electronice portabile pentru înregistrarea imaginilor statice au început imediat după inventarea dispozitivului cuplat la încărcare de către Willard Boyle și George Smith în 1969 [1] . Cu toate acestea, primele camere video SLR ( ing. Still Video Camera ), cum ar fi Sony Mavica din 1981 , Canon RC-701 și Nikon Still Video Camera 1, care au apărut în 1986, nu erau digitale , deoarece se bazau pe înregistrarea imaginilor analogice . într-unul din standardele de televiziune color [2] [3] .
Prima cameră digitală SLR poate fi considerată o cameră electro-optică hibridă proiectată de Divizia Electronică Kodak pentru guvernul SUA folosind o cameră profesională Canon New F-1 [4] [5] . Baza a fost CCD -ul M1 alb-negru creat de Kodak , a cărui rezoluție a depășit pentru prima dată 1 megapixel [6] . Acesta a fost găzduit într-un bloc montat pe un capac din spate detașabil al camerei, singura copie a căruia a fost lansată în 1988 și a fost operată de armată. În viitor, au fost create încă două Camere Tactice similare pentru sarcini de apărare [4] .
Hibrizii rezultați s-au dovedit a fi prea voluminosi și incomozi, iar următorul pas, un an mai târziu, a fost dezvoltarea proiectelor IRIS pentru fotojurnalişti și Hawkeye II pentru armată [7] . Ambele prototipuri s-au bazat pe Nikon F3 SLR , dar IRIS alb-negru nu a găsit cerere pe piața fotografiei de știri. O parte din consolele militare a fost echipată cu o nouă matrice M3 cu filtru Bayer , care a devenit prima matrice color cu o rezoluție de peste 1 megapixel [6] . De asemenea, a devenit baza pentru primul hibrid digital Kodak DCS 100 de succes comercial și produs în serie , asamblat de asemenea în jurul camerei Nikon F3 HP. Un hibrid, lansat în 1991 , consta dintr-un spate digital CCD conectat prin cablu la o unitate externă purtată pe umăr [6] . Blocul extern DSU ( Eng. Digital Storage Unit ) conținea un hard disk de 3,5 inci cu o capacitate de 200 megaocteți , pe care erau înregistrate imaginile formate prin atașarea la cameră. În acest caz, spatele ar putea fi deconectat și camera a devenit din nou potrivită pentru filmare pe film. Dispozitivul a fost primul care s-a concentrat pe colaborarea cu un computer , și nu pe un video recorder , așa cum a fost cazul în majoritatea dezvoltărilor anterioare de la alți producători [8] .
Hibrizii enumerați au fost creați de diviziile civile ( Divizia de fotografie profesională ) și de apărare ( Divizia de sisteme federale ) ale Kodak , indiferent de Nikon , care, împreună cu NASA , a lansat Nikon F4 ESC digital NASA cu spatele echipat cu un negru și -matrice albă de 1 megapixel [6 ] . Evoluții ulterioare au fost concentrate în Fujifilm , Sony și sectorul civil al Kodak, care a lansat dispozitive mai compacte din seria DCS din 1994 până în 1998, compatibile cu camerele Nikon F801, Nikon F90 și Canon EOS-1N [9] . Toate aceste evoluții au devenit o etapă intermediară înainte de crearea camerelor SLR digitale cu drepturi depline, dintr-o singură piesă. La începutul anilor 2000, Canon și Nikon au creat linia de camere profesionale Canon EOS-1D și Nikon D1 , pe baza experiențelor anterioare cu camere hibride. Posibilitatea de a înlocui filmul cu un spate digital cu o matrice a rămas doar în camerele SLR de format mediu concepute pentru filmări în studio.
Apariția camerelor SLR digitale de calitate pentru consumatori poate fi atribuită la sfârșitul anului 2003 , când au început vânzările în masă ale Canon EOS 300D , al cărui cost pentru prima dată a fost sub limita simbolică a 1.000 USD [10] [11 ]. ] . Toate mostrele anterioare, care costau inițial între 5 și 20 de mii de dolari, pot fi atribuite doar segmentului profesional al pieței. Odată cu începerea vânzărilor către publicul de masă, camerele digitale SLR au început să se dezvolte rapid, crescând rezoluția matricelor, dimensiunea acestora și viteza de procesare a datelor. Treptat, calitatea fotografiei digitale s-a dovedit a fi comparabilă cu fotografia clasică de film, iar computerele personale au devenit disponibile cumpărătorului în masă. De la mijlocul anilor 2000, echipamentele digitale au înlocuit aproape complet omologii de film, în primul rând în domeniul fotojurnalismului, axat în mod tradițional pe un vizor reflex. În fotografia de amatori, încă de la începutul anilor 2010, vizorul reflex a început să fie înlocuit cu camere fără oglindă cu lentile interschimbabile, precum și telefoane cu cameră [12] [13] . Deci, dacă în 2012 în lume s-au vândut peste 16 milioane de camere SLR digitale, până în 2017 această cifră s-a redus de peste jumătate, însumând 7,5 milioane [14] .
Principalele avantaje ale camerelor SLR în comparație cu alte tipuri de echipamente digitale sunt considerate a fi posibilitatea utilizării opticii interschimbabile, care oferă aceeași imagine ca pe omologii de film, și o matrice relativ mare care oferă imagini digitale de înaltă calitate [15] . Îmbunătățirea tehnologiilor de vizualizare electronică minimizează principalul avantaj al schemei de oglindă: prezența unui vizor optic fără paralaxe, care oferă o imagine identică cu cea obținută în planul focal .
Principalul avantaj al camerelor SLR, în comparație cu camerele fără oglindă , este capacitatea de a utiliza autofocusul cu detecție de fază. Aceasta este cea mai rapidă și mai precisă tehnologie dintre toate, dar necesită o cale optică pentru a direcționa lumina de la lentilă către un senzor separat. Acest principiu este ușor de implementat în camerele reflex cu un singur obiectiv folosind oglinzile principale și auxiliare, dar este asociat cu mari dificultăți în modelele fără oglindă care se focalizează automat direct pe imaginea formată de matrice [16] . Aceasta folosește o comparație a contrastului său în diferite poziții ale lentilei. Pentru a îmbunătăți viteza de focalizare a camerelor fără oglindă, unii producători integrează senzori de fază direct în matricea fotosensibilă, dar viteza de focalizare automată a camerelor SLR este încă de nedepășit [17] [18] .
Utilizarea unei variante a schemei de oglindă cu o oglindă translucidă fixă face posibilă aplicarea principiului de fază al focalizării automate în modul Live View , inclusiv în timpul înregistrării video, dar este necesar să se mențină cu atenție curățenia suprafeței optice suplimentare, care, spre deosebire de matrice, nu este protejată nici măcar de un obturator de praf și poluare [19] . În plus, prezența unei oglinzi translucide reduce raportul de deschidere al întregului sistem și reduce luminozitatea imaginii din vizor. Conform acestei scheme, a fost construită o linie de camere Sony Alpha SLT .
În 2015, Sony a introdus o serie de tehnologii care permit dispozitivelor fără oglindă să implementeze focalizarea automată hibridă rapidă folosind o serie de microlentile speciale și pixeli dedicați într-un mod similar cu focalizarea automată cu detecție de fază [20] [21] .
Matricele sensibile la lumină instalate în camerele digitale SLR sunt mult mai mari decât senzorii camerelor compacte în ceea ce privește dimensiunile fizice [22] [23] . Un cadru mare permite utilizarea fotodiodelor elementare de dimensiune crescută cu același număr, ceea ce determină rezoluția . Ca urmare, calitatea imaginii crește: zgomotul este redus la aceleași valori de fotosensibilitate , iar intervalul dinamic este extins [24] . Senzorul unui DSLR tipic pentru consumator este APS-C (22×15 mm), dar există o tendință de a crește senzorul la cadru complet ( Canon EOS 6D , Sony A99 ) [25] .
Matricele camerelor profesionale sunt ceva mai mari - formatul APS-H ( seria Canon EOS-1D ), dar pot atinge dimensiunea unui cadru „clasic” de format mic de 24 × 36 mm ( Canon EOS 5D Mark III , Canon EOS-1D ). X Mark II , Nikon D5 ) și chiar îl depășesc ( serie Leica S2 , Mamiya 645D sau Hasselblad HxD ), ceea ce vă permite să obțineți o reproducere excelentă a culorilor și un raport semnal-zgomot . Dimensiunea matricei camerelor digitale compacte, de regulă, nu depășește 7,2 × 5,3 mm (format 1 / 1,8 ″) și în cea mai mare parte este de 4,5 × 3,4 mm (format 1 / 3,2 ″), oferind o suprafață de 56,5 ori mai mică decât un cadru „full” de format mic (864 și, respectiv, 15,3 milimetri pătrați) [26] . Astfel de matrice pot oferi un nivel de zgomot acceptabil și o calitate a imaginii doar la valori ISO minime și la lumină puternică.
În același timp, matricele mici fac posibilă proiectarea unor optici mai compacte și mai ușoare, cu un raport de deschidere mare . Astfel, mărirea și raportul de deschidere al obiectivelor zoom ale camerelor compacte sunt de obicei de neatins pentru optica proiectată pentru o matrice de format mic sau un cadru de film. Teleobiectivele , concepute pentru cadre mici, sunt, de asemenea, mult mai mici și mai rapide decât omologii lor de format mare. Acest avantaj al matricelor miniaturale este folosit în camerele digitale pseudo-oglindă , echipate de obicei cu un „ superzoom ” compact nedemontabil de mărire mare, acoperind o parte semnificativă din gama de distanțe focale utilizate în practica de fotografiere de zi cu zi [27] . Aceste camere, care sunt mai ieftine decât SLR-urile, ocupă o parte semnificativă a pieței echipamentelor fotografice pentru amatori, înlocuind DSLR-urile mai greu de manevrat. În plus, designul lentilelor nedetașabile elimină pătrunderea prafului și a murdăriei pe suprafața senzorului, ceea ce este inevitabil la camerele SLR cu lentile interschimbabile.
În ciuda importanței caracteristicilor fizice ale matricelor de dimensiuni mari, natura imaginii create de lentilele de la camerele de format mic este considerată un avantaj mai semnificativ al echipamentelor SLR . Obiectivele foto au distanțe focale relativ mari în comparație cu optica camerelor video și camerelor compacte. Ca urmare, la același câmp de vedere unghiuri și deschideri relative , adâncimea spațiului clar reprezentat al imaginii rezultate este mult mai mică decât în formatele miniaturale, ceea ce face posibilă utilizarea tehnicilor tradiționale de fotografie profesională pentru a sublinia adâncimea spațiului. și separați subiectul principal de fundal.
O altă circumstanță importantă este considerată a fi o calitate fundamental mai mare a imaginii optice , care depinde direct de dimensiunea fizică a cadrului din cauza limitării de difracție a oricăror sisteme optice [24] [28] . Cu alte cuvinte, ca și în fotografia de film, calitatea este direct legată de dimensiunea cadrului, indiferent de rezoluția senzorului. Din aceste motive, detaliile maxime în fotografia digitală modernă sunt realizabile numai cu spatele digital de format mediu sau cu camere SLR full-frame.
În același timp, apariția unei noi clase de camere fără oglindă la sfârșitul anilor 2000 a spart monopolul DSLR-urilor asupra senzorilor de dimensiuni mari [29] [30] . Unele tipuri de astfel de camere sunt echipate cu senzori Micro 4:3 și APS-C , iar la scurt timp după ele a apărut „Sony A7”, cu un senzor full-frame [16] .
Diferența fundamentală dintre camerele SLR digitale și alte tipuri de camere digitale este vizorul reflex , care este considerat cel mai avansat dintre toate cele optice și are avantaje precum absența completă a paralaxei , capacitatea de a evalua vizual adâncimea câmpului și coincidența exactă a limitelor cadrului cu câmpul vizual al oricăror lentile interschimbabile, inclusiv numărul de zoom -uri [31] . În plus, acesta este singurul tip de ochire optică potrivită pentru fotografierea prin dispozitive optice, fotografie macro și utilizarea de optice speciale, inclusiv lentile cu deplasare [32] . Spre deosebire de camerele cu telemetru , precizia focalizării manuale și automate cu un vizor reflex nu depinde de distanța focală a obiectivului [33] [34] . În comparație cu camerele digitale compacte, DSLR-urile oferă performanțe mai rapide și un control mai bun al imaginii, vizibil fără conversie electronică, cu toate nuanțele optice.
Dezavantajele vizorului reflex includ volumul și complexitatea acestuia, care se remarcă mai ales în comparație cu cele mai recente camere fără oglindă [30] . În plus, prezența unei oglinzi mobile face dificilă proiectarea opticii cu focalizare scurtă din cauza necesității de a prelungi segmentul din spate . Designul retrofocus al obiectivelor cu unghi larg pentru camerele SLR este considerat mai puțin perfect decât designul simetric utilizat în toate celelalte tipuri de echipamente. Mișcarea rapidă a oglinzii imediat înainte de fotografiere duce la vibrații care sunt inacceptabile în momentul expunerii [34] . Complexitatea căii de focalizare și prezența unor elemente optice suplimentare de înaltă precizie, cum ar fi o pentaprismă și un ecran de focalizare , duc la o creștere a costului întregii structuri [30] . Dispunerea reciprocă a elementelor vizorului și modulului de focalizare automată necesită o reglare fină , care determină corectitudinea focalizării manuale și automate. Un alt dezavantaj al vizorului oglinzii este limitarea frecvenței maxime de fotografiere continuă din cauza inerției oglinzii și a acționărilor acesteia [17] .
În același timp, vizorul electronic al camerelor digitale fără oglindă are aceleași avantaje ca și cel reflex, afișând imaginea viitoare pe afișajul cu cristale lichide . Dezavantajele tradiționale ale unui astfel de vizor - supraîncălzirea fotomatricei cu degradarea imaginii, rezoluția scăzută a afișajului și posibila expunere a acestuia la lumină puternică - au fost depășite până la începutul anilor 2010 datorită caracteristicilor mult îmbunătățite ale fotomatricelor, ecranelor TFT și ale acestora. reducerea costului. Iar folosirea unui vizor electronic de tip ocular previne erupția și aduce tehnologia de fotografiere mai aproape de cea tradițională „oglindă”. Întârzierea imaginii electronice, sesizabilă la primele modele de echipamente compacte, a fost redusă la aproape zero odată cu creșterea vitezei procesoarelor [14] . În același timp, întârzierea obturatorului camerelor moderne fără oglindă este comparabilă cu camerele SLR, în care acest parametru depășește și performanța camerelor cu telemetru și scala, datorită prezenței unei oglinzi mobile. Un astfel de avantaj al vizorului optic ca independența energetică este secundar în dispozitivele digitale, cu toate acestea, reduce semnificativ consumul de energie, în special în modul de așteptare.
Utilizarea unui vizor electronic în camerele digitale SLR de design clasic este imposibilă datorită faptului că matricea fotosensibilă în timpul vizării este închisă de un obturator și o oglindă care asigură funcționarea vizorului optic. În ianuarie 2006, Olympus a introdus camera SLR E-330 , care a implementat pentru prima dată capacitatea de decupare a unei imagini obținute nu dintr-o matrice suplimentară situată în calea optică a vizorului, ci din cea principală [35] . Pentru a face acest lucru, camera este comutată într-un mod care a primit denumirea comercială „Live View”. În acest mod, vizualizarea se efectuează cu oglinda în sus și obturatorul deschis în același mod ca în toate celelalte tipuri de echipamente digitale. Vizorul optic nu funcționează în acest caz, deoarece este acoperit de o oglindă ridicată [* 1] . Chiar înainte de fotografiere, obturatorul se închide și apoi face una sau mai multe expuneri, în funcție de modul de acționare setat. Oglinda rămâne sus până când modul Live View este dezactivat.
Prezența acestui mod vă permite să creșteți confortul vizualizării, inclusiv cu ajutorul unui afișaj rotativ, și face ca camera SLR să fie potrivită pentru filmări video. În plus, devine disponibil încă un avantaj al vizorului electronic: vizualizarea de la distanță pe ecranul computerului [36] . Cele mai moderne modele pot afișa o imagine pe ecranul unui smartphone extern conectat prin protocoale wireless [37] . Cu toate acestea, atunci când modul este pornit, consumul de energie și încălzirea matricei cresc brusc, iar majoritatea avantajelor unui vizor optic față de un vizor electronic se pierd, în primul rând autofocusul de fază. La primele dispozitive, de exemplu, Canon EOS 5D Mark II , când era activat modul de focalizare automată, nu era deloc posibil, deoarece atunci când oglinda era ridicată, lumina nu ajungea la senzor. În modelele ulterioare, acest dezavantaj a fost eliminat prin utilizarea autofocusului cu contrast, dar viteza sa este mult mai mică decât cea de fază, care funcționează în modurile standard de fotografiere. În plus, expometrul standard TTL este inoperant din cauza faptului că senzorul său este blocat de o oglindă ridicată. În acest caz, măsurarea alternativă este activată direct de matrice. În prezent (2018), prezența tehnologiei „Live View” este considerată obligatorie nu numai în echipamentele oglinzilor de calitate pentru consumator, ci și în cele profesionale [38] .
Capacitatea de a utiliza lentile interschimbabile fără restricții, disponibilitatea fotografiei macro , precum și tipuri speciale de fotografiere prin instrumente optice, cum ar fi un microscop , telescop sau endoscop , sunt principalii factori care contribuie la popularitatea camerelor reflex digitale cu un singur obiectiv, potrivite pentru orice aplicație [34] .
Deoarece designul majorității camerelor SLR digitale se bazează pe prototipuri de film, se folosesc aceleași obiective și standarde de montare a obiectivului, ținând cont de factorul de decupare din cauza dimensiunii mici a senzorului . Pentru a compensa „prelungirea” convențională a distanței focale, principalii producători au dezvoltat noi standarde care sunt compatibile cu cele anterioare: de exemplu, Canon a lansat o nouă linie de camere și lentile din standardul EF-S , bazate pe Canon. Film EF . Noua montură acceptă optica standard veche fără restricții, dar compatibilitatea inversă este limitată, în special pentru optica cu rază scurtă, datorită secțiunii din spate scurtate [39] . Standardul Nikon DX este dispus într-un mod similar , cu excepția segmentului din spate, care a rămas neschimbat [40] . În plus, lentilele noi pot conține circuite electronice avansate ( diafragmă de săritură electromagnetică , stabilizator optic etc.) care nu funcționează cu camerele mai vechi. Majoritatea acestor optice au un câmp vizual redus al obiectivului , proiectat pentru un senzor mic, iar montarea lor pe o cameră full-frame are ca rezultat vignetarea la colțurile cadrului.