Понять систему

В начале прошлого века, благодаря прогрессу кинематографа, появились фотоаппараты, использующие 35-мм пленку.

В начале прошлого века, благодаря прогрессу кинематографа, появились фотоаппараты, использующие 35-мм пленку. Эти камеры быстро завоевали популярность и на десятилетия стали всемирным стандартом пленочной фотографии. Были разработаны аппараты со сменными объективами — с резьбовым или байонетным креплением. Однако за порогом нового столетия подняла голову цифровая фотография, и тут возникли проблемы: попытки построить цифровую камеру со сменными объективами на базе 35-мм систем упираются в необходимость использовать сенсоры, совместимые по размеру с 35-мм пленкой;. кроме того, некоторые ограничения связаны с фундаментальными различиями характеристик пленки и сенсора.

Насколько серьезна эта проблема? По мнению компании Olympus, скооперировавшейся с Eastman Kodak, назрела необходимость стандартизировать механизм крепления объективов и тип используемых с ними светочувствительных матриц в однообъективных зеркальных камерах (SLR). Во главу угла был поставлен оптимальный баланс между качеством изображения, размером устройств и расширяемостью. По словам разработчиков, 4/3 System — первая попытка разработать цифровой бескомпромиссный (по отношению к аналоговым рудиментам) стандарт.

В пресс-релизе Olympus и Kodak, появившемся в феврале 2001 года, было объявлено, что стандарт 4/3 System будет применяться в цифровых SLR-фотоаппаратах, а также сообщалось об открытии Всемирного форума по вопросам совместимости (чтобы поспособствовать принятию стандарта). Инициатива была поддержана компанией Fuji Film, однако другие производители, в первую очередь — Canon и Nikon, не спешили присоединяться. И не спешат до сих пор. Оба титана фотобизнеса (остальные сильные игроки, Minolta и Pentax, откровенно опоздали с выходом на рынок профессиональной цифровой фототехники) последовательно проводят собственные линии, каждый выпустил за последние десятилетия не одно семейство сменных объективов под собственный фирменный байонет для 35-мм формата и обеспечивает преемственность выпуском совместимых с ними цифровых камер (довольно успешно, судя по продажам, решая проблемы, означенные при продвижении 4/3 Systems). Какой им прок от нового стандарта? Куда тогда девать блистательные, порою даже легендарные объективы предыдущих лет (которые, кстати, в отличие о компьютерной техники, дешевеют со временем очень медленно)? Любому фотографу со стажем, будь он «никонист» или «кэнонист», для перехода на цифру достаточно прикупить только новую «коробку», и даже пересчет фокусного расстояния не большая беда.

Понять Olympus легко: компания давно не выпускает профессиональную сменную оптику, перепрофилировавшись на 35-мм универсальные зеркальные «пушки». Из них же выросли первые цифровые зеркалки Camedia (С-1000/1400/2500), сейчас модельный ряд венчают камеры E-10 и E-20. Но даже несмотря на внушительный внешний вид последних, профессионалы предпочитают системы Canon и Nikon — немыслимые насадки, несмотря на искусство оптиков Olympus, выглядят несерьзно. Те же корни интереса к новому стандарту у компаний Kodak и Fuji — обе, владея прекрасными технологиями производства CCD-матриц,  наконец смогут выпускать собственные камеры без оглядки на Nikon и Canon.

Некоторое время 4/3 System существовал лишь на бумаге, однако разработки шли. В конце мая 2002 года фирма Kodak при участии Olympus выпустила 5,1-мегапиксельный полноформатный 4/3” CCD-сенсор с микролинзами KAF-5101CE, который лег в основу первой камеры стандарта 4/3 System. Прототип фотоаппарата был продемонстрирован впервые прошлой осенью на европейской выставке «Photokina 2002» (см. www.ferra.ru/online/digiphoto/21017), и уже в марте нынешнего года вместе с четырьмя сменными объективами. В конце июня камера, получившая название E-1, поступила в продажу.

Логика разработчиков нового стандарта тверда и сулит ему большие перспективы. Распространенная в настоящее время сменная оптика разрабатывалась для 35-мм пленки и для кадра 24х36 мм. Чтобы использовать ее в цифровой фотографии, нужен сенсор эквивалентного размера. Однако из-за структурных различий между пленкой и сенсором его использование может ухудшить картинку. Природа пленки позволяет экспонировать ее под любым углом, не обязательно под прямым (например, свет к углу кадра может идти не перпендикулярно плоскости кадра), поэтому объективы не гарантируют попадание света строго спереди, и разрешение любого современного объектива на периферии кадра заметно хуже, чем в центре. Сенсор же представляет собой чип с упорядоченными ячейками, в каждой из которых, на заметном углублении, расположено по фотодиоду. Из-за этой особенности ячейки на периферии экспонируются значительно хуже (микролинзы на матрице спасают положение лишь частично, к тому же они решают другую задачу). Объективы 4/3 System, специально разработанные для цифровых камер, гарантируют попадание света почти строго спереди для всей площади матрицы — диаметр их крепления вдвое шире диаметра проецируемого изображения.

Оговоренный стандартом сенсор может быть и CMOS, и CCD, но должен иметь размер 4/3 дюйма¹ (фактически — 18х13,5 мм, вдвое меньше кадра 35-мм пленки²). В камере Olympus E-1 использована вышеупомянутая CCD-матрица от Kodak и специальная система очистки от пыли.

KAF-5101CE принадлежит к семейству полноформатных (full-frame). Большинство CCD, применяющихся на данный момент в цифровой фотографии, — другого типа, чересстрочные. Различие состоит в том, что каждый пиксел чересстрочного сенсора имеет затемненную область, поэтому, в частности, сенсор не требует механического затвора — данные «льются» по затемненным областям. К сожалению, наличие затемненных каналов означает, что не вся полезная площадь CCD используется для ловли фотонов (поэтому-то и  используются микролинзы). Полноформатный сенсор лишен этого недостатка: он не имеет затененных областей и для приема фотонов используется вся площадь пиксела.

Пыль, проникающая внутрь фотоаппарата из внешней среды (при замене объектива), а также возникающая из-за трения движущихся деталей внутри камеры — серьезная проблема цифровых SLR-камер. Попадая на сенсор, пыль может забивать пикселы, ухудшая тем самым качество картинки. Система защиты от пыли камеры E-1 использует специальный фильтр, расположенный между сенсором и затвором. При каждом включении камеры фильтр вибрирует с ультразвуковой частотой, заставляя пыль слетать и оседать в специальном резервуаре снизу (см. рисунок).

Водо- и пыленепроницаемый корпус (шаг, уже пройденнный Canon и Nikon) камеры E-1 сделан из легкого и прочного магниевого сплава, появились фокусировочный экран, обеспечивающий легкую фокусировку по матовому полю, и прыгающее зеркало (вместо сложной светоразделяющей призмы в предыдущих моделях), введено несколько фокусировочных зон. Электроника камеры рассредоточена по трем ASIC: одна занимается базовыми функциями (обработка картинки, вывод на экран), вторая — интерфейсом с внешними устройствами и начальной обработкой картинки, третья — автофокусом, автоэкспозицией и контролем объектива. Кроме того, в камере имеется 128 Мбайт буферной памяти для скоростной съемки (до 3 кадров в секунду). Одновременно фирма представила несколько объективов этого стандарта — Zulko Digital Specific Lenses.

По мнению Olympus, стандарт принесет потребителю, во-первых, удобство (камеры и объективы разных производителей будут совместимы), во-вторых — качество (объективы разработаны с учетом условий применения), в-третьих — легкость (сменные объективы значительно уменьшатся: например, 600-мм объективы для 4/3 имеют размер 300-мм объективов для 35-мм пленки). Станет ли 4/3 System непререкаемым будущим профессиональной фотографии, одной из альтернатив или вовсе канет в лету — сейчас сказать трудно.

1 (назад) Как выяснилось, эта цифра к физическому размеру сенсора имеет опосредованное отношение. Номенклатура с дробными дюймами (1/2”, 2/3”» и т.п.) восходит к 50-м гг. прошлого века и относится к телевизионным видиконам, точнее, к внешнему диаметру трубок. Со временем стало понятно, что полезный диаметр составляет около 2/3 соответствующего размера, но обозначения используются до сих пор. В частности, название «4/3 System» как раз ссылается на «размер» 4/3”.
2 (назад) Кадр 35-мм пленки имеет отношение сторон 3:2, а сенсоры — 4:3, поэтому сенсор немного шире (13,5 мм), чем полкадра (12 мм).