Приставки к средне- и крупноформатным камерам

По принципу съемки приставки подразделяются на сканирующие и полнокадровые.

Полнокадровые приставки

Полнокадровые приставки для регистрации изображения используют не линейку, а матрицу ПЗС, поэтому они способны зафиксировать кадр целиком.
Однако, как уже упоминалось ранее, элементы ПЗС-матрицы не могут передать цветовую составляющую, поэтому в полевых камерах используется схема с интерполяцией цвета. Подобное решение иногда можно обнаружить и в студийных камерах, правда, с некоторыми доработками. Кроме того, используются и другие подходы.

Приставки со сменными светофильтрами

Наряду со сканирующими устройствами большой популярностью для съемки неподвижных объектов пользуются приставки со сменными светофильтрами. В роли последних используется цветовое колесо, при этом осуществляется троекратное экспонирование (мулътиэкспозиция) с зеленым, синим и красным светофильтром.

Получив значение каждого из основных цветов в данной точке, можно рассчитать точное значение цветового оттенка. Поскольку время при такой схеме съемки расходуется не только на экспонирование каждым из светофильтров, но и на их смену, понятие времени захвата присутствует и для такого типа устройств, при этом полнокадровые приставки «укладываются» в интервал от 5 до 40 секунд максимум, в зависимости от модели. Впрочем, для съемки живых объектов этого тоже недостаточно. Однако для каждой экспозиции можно задействовать импульсный источник света (вспышку), таким образом, фотограф избавляется от необходимости использовать мощное осветительное оборудование.

В отличие от сканирующих устройств, мультиэкспозиционные приставки чаще выпускаются для среднеформатных камер. Размеры наиболее распространенных ПЗС-матриц пока что не достигли значений, пригодных для применения в крупноформатной технике. В некоторых случаях размер ЭОП даже меньше размера среднеформатного кадра, поэтому для определения истинного фокусного расстояния используется специальный увеличивающий коэффициент. Более подробно он будет рассмотрен в главе, посвященной профессиональным полевым камерам.

По внешнему виду полнокадровые приставки похожи на увеличенную в размерах кассету с пленкой, используемую в средне-форматных камерах. Приставка крепится к задней стенке камеры, и ПЗС-матрица располагается там, где в обычных условиях находится кадр пленки. Цветовое колесо может размещаться как перед объективом, так и за ним, в корпусе самой приставки.

Одним из наиболее перспективных путей является замена цветового колеса светофильтрами на основе жидкокристаллических элементов (liquid crystal tunable filter, LCTF). Принцип работы данных устройств основан на взаимной интерференции световых волн в слоях жидкокристаллических элементов, в результате которой включенный фильтр пропускает лучи только определенной длины волн (то есть одного цвета). Используя элементы с разной пропускающей способностью в многослойной структуре, управляемой электрическими сигналами, можно добиться разделения светового потока на три основных цветовых диапазона: синий, зеленый и красный. Данная схема отличается простотой и надежностью, так как отсутствуют механические компоненты. Скорость переключения ЖК-светофильтра также очень высокая — 50 миллисекунд. Несмотря на такие впечатляющие характеристики, для съемки с импульсными источниками света (при однократном световом выплеске) эта схема малопригодна. Интенсивность свечения вспышки непостоянна, поэтому экспозиции разных цветовых каналов не будут совпадать. Кроме того, слабым звеном является время считывания информации с ПЗС-матрицы. При доведении данного параметра до характеристик, сходных со скоростью переключения ЖК-светофильтра, муль-тиэкспозиционные приставки можно будет использовать для съемки живых объектов при постоянном освещении.

Приставки с интерполяцией цвета

Некоторые из приставок к студийным камерам оснащаются ПЗС-матрицами с чередованием элементов, каждый из которых снабжен своим светофильтром. Это позволяет получать изображение за одно экспонирование и производить съемку живых объектов. Данная схема использует интерполяцию (восстановление) цвета и довольно подробно рассмотрена в главе «Электронно-оптические преобразователи». Тем не менее в студийных камерах имеется определенная специфика.

Первые камеры имели не мозаичную, а полосчатую схему окраски элементов, то есть чередовались столбцы зеленого, синего и красного цвета. Это значительно упрощало обсчет полноцветного изображения, однако наблюдались сильные искажения вертикальных линий в кадре.

Поэтому довольно скоро большое распространение получила схема с мозаичным расположением элементов. Как и в полевых камерах, на два зеленых элемента приходилось по одному синему и красному. Расчет полноцветного изображения производился на компьютере, поэтому отличался более тщательной проработкой деталей, чем в полевых камерах.

Другим способом избежать такого неприятного явления, как муар, является нерегулярное, псевдослучайное расположение элементов матрицы. Разумеется, что для корректного расчета цвета программное обеспечение камеры хранит информацию о размещении каждого элемента. Данное решение требует не только больших вычислительных мощностей, но и значительных объемов как оперативной, так и постоянной памяти.

Как и мультиэкспозиционные приставки, устройства с интерполяцией цвета применяются совместно со среднеформатными камерами. По способу крепления к камере эти два типа аналогичны. Что касается сравнительных габаритов, то основной отличительной деталью моделей со сменными светофильтрами является цветовое колесо (кроме моделей с ЖК-светофильтра-ми), значительно увеличивающее размеры либо всей системы в сборе, либо самой приставки.

Приставки со смещением матрицы

Схема с интерполяцией цвета получила развитие в многофункциональных (multipurpose) приставках, использующих для съемки живых объектов одно экспонирование, а для высококачественной съемки неподвижных объектов — мультиэкепозицию. При этом во время съемки матрица несколько раз (от двух до четырех) смещается по вертикали и горизонтали на небольшое расстояние, равное шагу размещения элементов.

В результате в каждой точке кадра определяются все три основных цвета и отпадает необходимость в интерполяции. Общее время захвата при этом удается уменьшить до нескольких секунд, хотя для фотографирования «с рук» эта система все-таки не годится. Как и приставки со сменными светофильтрами, многофункциональные устройства позволяют использовать вспышку в мультиэкспозиционном режиме.

Для перемещения матрицы используются прецизионные пъезо-приводы, обеспечивающие микронную точность. Высокая эффективность и надежность данных устройств позволили расширить возможности некоторых приставок функцией микросканирования. При использовании данного режима осуществляется до 36 экспозиций, между которыми матрица совершает циркулирующее перемещение. Результирующий кадр имеет в три раза большее разрешение, как по вертикали, так и по горизонтали.

Практически все приставки со смещением матрицы проектировались на базе моделей с интерполяцией цвета. Поэтому внешний вид этих устройств практически идентичен, так как пъезоприво-ды очень компактны и практически не занимают места.

Из всех приставок только устройства со смещением матрицы обеспечивают и возможность съемки живых объектов с интерполяцией цвета, и функцию фотографирования неподвижных композиций с высоким разрешением и неинтерполированным цветом. Такая гибкость применения привела к большой популярности данной техники среди фотографов, занятых разноплановой съемкой, но не имеющих средств на приобретение двух разных устройств — для фотографирования живых и неподвижных объектов.

Сканирующие приставки

Процесс съемки с помощью сканирующих приставок очень похож на использование планшетного сканера.

ПЗС-линейка при помощи высокопрецизионного привода (для этого используются, как правило, низкооборотные электродвигатели с редукторами и червячная передача) перемещается в плоскости кадра, передавая строку за строкой формируемого изображения.

ПРИМЕЧАНИЕ
Время захвата (capture time) — промежуток времени, в течение которого происходит полное перемещение ПЗС-линейки сканирующей приставки либо троекратная (для каждого из светофильтров) экспозиция в матричных приставках.

Процесс этот достаточно продолжителен и может достигать 20 минут, поэтому, в отличие от термина время экспонирования, для интервала съемки сканирующей приставкой используется понятие время захвата.

Разумеется, экспонирование при этом тоже происходит. Для этого используется электронный затвор — устройство, рассмотренное в главе «Электронно-оптические преобразователи». Каждый раз, когда линейка останавливается в новой позиции, электронный затвор, используя определенную пользователем выдержку, производит экспонирование. Время экспонирования связано не только с освещенностью объекта, но и с чувствительностью элементов ПЗС-линейки — чем она выше, тем меньшую выдержку может отрабатывать электронный затвор. Интервал между экспонированием зависит не только от скорости перемещения ПЗС-линейки, но и от быстродействия регистра сдвига и аналого-цифрового преобразователя.

Ограничивающим фактором является также максимальная пропускная способность интерфейса связи с устройством хранения информации. В этой роли может выступать как компьютер, так и поставляемый в комплекте с камерой специальный контроллер, к которому подключен жесткий диск, в этом случае скорость считывания данных с АЦП несколько увеличивается. Впрочем, в любом случае необходима буферная память типа RAM, и чем выше разрядность ПЗС-линейки, тем больший размер буфера желателен.

Ранние сканирующие приставки состояли из линейки шириной в один элемент. Таким образом, для получения полноцветного изображения требовалось три прохода. При этом использовалось устройство, переключавшее три светофильтра: синий, красный и зеленый. Конструктивно данное приспособление, называемое цветовым колесом (color wheel), представляло собой диск с тремя вставками из оптического стекла, окрашенного соответствующим цветом. Это колесо размещалось, как правило, перед объективом и поворачивалось необходимым светофильтром к оптике при помощи привода, управляемого сканирующей приставкой.

При использовании цветового колеса время захвата достигало 20 минут. Чтобы уменьшить этот интервал и упростить конструкцию камеры, производители сканирующих приставок повсеместно перешли на трехлинейные матрицы (trilinear arrays), представляющие собой линейку шириной в три элемента. Каждая из строчек была покрыта светофильтром, таким образом, полноцветное изображение получалось за один проход. Разумеется, увеличившееся в три раза количество элементов потребовало двух дополнительных АЦП, а также в три раза более емкий буфер RAM. Зато время захвата для некоторых приставок удалось уменьшить до 41 секунды. Тем не менее для съемки живых объектов такие параметры неприемлемы. Также не подходят импульсные источники света (вспышки), то есть фотограф должен использовать мощные источники постоянного света.

Исторически сложилось так, что сканирующие приставки чаще всего применяются в крупноформатных камерах. Тому есть две причины. Во-первых, размер кадра в этой технике очень большой, поэтому стоимость полнокадровой приставки очень велика даже для аппаратуры такого класса. Во-вторых, крупноформатные фотоаппараты работают только со штатива и потому в основном используются для рекламной постановочной съемки, то есть при переходе на сканирующую приставку область применения данной техники сокращается весьма незначительно.

Однако есть опыт применения данной технологии и в среднефор-матных камерах, как правило, в ранних моделях, для которых важно было сократить общую стоимость устройства. В современных приставках к среднеформатным камерам используются другие технологии.

По внешнему виду сканирующие приставки к крупноформатным камерам напоминают кассету с фотопластиной.

Рабочая зона приставки прозрачная, а за габариты стандартной кассеты выступает блок с приводом ПЗС-линейки и интерфейсная часть с разъемом для подключения довольно объемистого устройства — управляющего модуля. Управляющий модуль, как следует из его названия, координирует работу приставки, кроме того, иногда в нем находится жесткий диск высокой емкости (до 10 Гбайт), служащий для хранения отснятых кадров. Таким образом, фотоаппарат не требует абсолютно никакой доработки и в любой момент может быть использован для съемки на обычные фотопластины.

На данное время сканирующие приставки в состоянии обеспечить кадр с максимальным разрешением за приемлемую цену. Распространенность аксессуаров для крупноформатных камер позволяет вести съемку практически любой сложности. Развитие этого направления возможно за счет увеличения разрешения ПЗС-линеек и скорости сканирования, особых технологических прорывов на этом направлении не предвидится.