Navigace v seriálu

Konstrukce, hledáček,
   senzor

Elektronika

DSLR a okolní svět

          uvnitř DSLR - elektronika

Doby, kdy fotoaparát byl převážně precizní a jemné mechanické zařízení jsou nenávratně pryč. I když pár mechanických dílů zůstalo (zrcátko, závěrka atp.) jsou současné DSLR spíše velmi výkonnými počítači, které udivují rychlostí, malým odběrem i spolehlivostí. Bez takových počítačů by totiž digitální fotoaparát nebyl vůbec realizovatelný.

  Rychlost DSLR (Lag Time)

Velmi podstatným parametrem každého fotoaparátu je jeho rychlost neboli jak velké zpoždění uplyne od příkazu k jeho vykonání. S pomalým fotoaparátem je možné fotografovat bez problémů krajiny i portréty, kdo ale zkusil fotografovat s pomalým fotoaparátem reportáž či dokonce sport tak už ví, jak je rychlost fotoaparátu důležitý či přímo klíčový parametr!


Rychlost fotoaparátu je klíčový parametr pro záznam dynamických dějů typických pro sport či reportáž.

V praxi má největší smysl sledovat rychlost startu fotoaparátu a rychlost jeho reakce na stisk spouště. Ostatní parametry jako čas nutný pro prohlížení snímků, čas nutný pro zformátování karty atp. mohou být také podstatné, zdaleka ne však tolik. Rychlost fotoaparátu přímo souvisí s výkonem jeho obrazového procesoru. Levnější fotoaparáty s méně výkonným obrazovým procesorem tak budou zákonitě pomalejší než profesionální fotoaparáty s velmi výkonnými a specializovanými procesory.

Pravdou ale zůstává, že v technických parametrech se rychlosti digitálních fotoaparátů nijak neudávají. Není ani standardizována metodika na jejich měření. Nezbývá tak, než se spoléhat na recenze případně si rychlost fotoaparátu vyzkoušet. Shrňme tedy prakticky používané a udávané doby podle metodiky serveru www.dpreview.com:

Rychlost startu
Rychlost startu je parametr udávající dobu, za jak dlouho po zapnutí je fotoaparát schopen plně fotografovat. Je to velmi podstatný parametr, protože dlouhá doba startu může zcela znemožnit pořízení náhle vzniknuvšího zajímavého snímku. I když však necháte fotoaparát zapnutý, tak fotoaparáty po určité době nečinnosti kvůli úspoře energie přejdou do tzv. stand-by režimu podobnému vypnutí (Auto Power Off, Sleep). Start ze stand-by režimu (oživení fotoaparátu) může být rychlejší než start z vypnutého stavu, může být ale i stejně dlouhý jako úplný start. Současné moderní DSLR mají však již velmi krátké doby startu srovnatelné s téměř okamžitými starty filmových zrcadlovek a pohybují se od neměřitelných téměř 0 vteřin do cca desetin vteřiny.


Rychlost startu je doba od zapnutí či probuzení ze spánku do plné připravenosti ke snímku.

Zpoždění zaostření (Autofocus Lag, Half-press Lag)
Tento parametr měří dobu od namáčknutí spouště (poloviční zmáčknutí) do okamžiku, kdy fotoaparát indikuje plnou připravenost ke snímku tj. má zaostřeno a změřenou expozici. Tento okamžik bývá obvykle indikován v hledáčku a často i akusticky krátkým pípnutím. Tato doba bývá nejvíce proměnná a je silně závislá na použitém objektivu, modelu fotoaparátu, množství světla na scéně, charakteru objektu, jeho pohybu atd. Ve zhoršených podmínkách může dosahovat až jednotek vteřin!


Zpoždění zaostření je doba, za jak dlouho od namáčknutí spouště hlásí fotoaparát plnou připravenost ke snímku.

Zpoždění expozice snímku (Shutter Release Lag)
Měří dobu, za jakou je fotoaparát schopen začít exponovat snímek který je již zaostřený a expozičně změřený. Je to tedy doba která uplyne od plného domáčknutí spouště do začátku vlastní expozice snímku za předpokladu, že bylo již namáčknutím spouště do poloviny předem zaostřeno a změřena expozice.


Zpoždění expozice snímku je doba, za jak dlouho je fotoaparát schopen začít exponovat snímek má-li již předem zaostřeno a změřenou expozici.

Celkové zpoždění expozice snímku (Total Lag)
Je to doba, která uplyne od plného stisku spouště do začátku vlastní expozice snímku za předpokladu, že předtím nebylo zaostřeno a změřena expozice (nebyla nejprve namáčknuta spoušť do poloviny). Tato doba je asi nejrepresentativnější pro snímání typu "Namiř a zmačkni (Point and Shoot)". Tato doba nebývá stejná jako součet dvou výše uvedených dob.


Celkové zpoždění expozice snímku je doba od zmáčknutí spouště bez přípravy do zahájení expozice snímku.

Celková doba snímku s náhledem (Record Review Lag)
Je to doba, která uplyne od plného stisku spouště do zobrazení snímku na LCD displeji za předpokladu, že je přepnuto na manuální ostření a tudíž fotoaparát nemusí zaostřovat. Aby expoziční čas neovlivnil tuto dobu, nastavuje se velmi krátký (např. 1/250 sec).


Celková doba snímku s náhledem je doba od zmáčknutí spouště do zobrazení snímku na LCD displeji avšak bez ostření (přepnuto na manuální ostření).

  Sériové (sekvenční) snímání (Burst, Continuous)

Mezi rychlostní parametry je možné počítat i parametry sériového (sekvenčního) snímání () neboli schopnost většiny fotoaparátů pořídit více snímku bezprostředně a co nejrychleji za sebou. V tomto režimu se snímky pořizují maximální možnou rychlostí po celou dobu stisknuté spouště. Rychlost se měří v počtu snímků, které je fotoaparát schopen pořídit za vteřinu (Frames per Second, fps). Vedle rychlosti je podstatným parametrem i celkový počet snímků, který je fotoaparát takto za sebou schopen pořídit.

Současné špičkové sportovní fotoaparáty dosahují rychlosti až 11 fps, zatímco běžné amatérské DSLR jsou schopné rychlosti kolem 3 fps. V pauzách mezi snímky jsou fotoaparáty přitom schopné znova zaostřit a změřit i expozici vždy pro další snímek!

  Vyrovnávací paměť (Buffer)

Každý pořízený snímek musí obrazový procesor kompletně zpracovat a uložit na paměťovou kartu. A to by značně zpomalovalo rychlost sériového či i ručního snímání. Proto jsou moderní fotoaparáty vybaveny vyrovnávací pamětí (Buffer), která umožňuje odložit pomalé ukládání na paměťovou kartu na pozdější dobu. Celkový počet snímků, které mohou být buď v režimu sériového snímání nebo ručně rychle za sebou sejmuty je tak z velké části určen právě velikostí a inteligencí vyrovnávací paměti.

Všechny současné DSLR jsou vybaveny vyrovnávací pamětí schopnou pojmout i desítky snímků. Inteligentní systém práce s vyrovnávací pamětí pak umožňuje pořízené snímky do vyrovnávací paměti zapisovat a současně snímky ukládat na paměťovou kartu podle její rychlosti. Tak se ve vyrovnávací paměti neustále tvoří nové a nové místo pro další snímky.


Současné moderní strategie bufferování umožňují z jedné strany snímky pořizovat a ukládat do bufferu a z druhé strany je současně a na pozadí z bufferu ukládat na kartu. Tím se neustále vytváří nové místo a buffer se tak vyčerpá jen výjimečně.

Protože se nejčastěji do vyrovnávací paměti zapisují již zpracované snímky, tak počet snímků které je možné rychle za sebou pořídit a uložit do paměti je závislý na formátu snímků. Nejméně se do vyrovnávací paměti vejde snímků ve formátu RAW, mnohem více potom ve formátu JPEG. Počet JPEG snímků přitom logicky závisí na nastaveném rozlišení a stupni komprese.

Aktuální počet snímků, na které je místo ve vyrovnávací paměti, se obvykle zobrazuje v hledáčku a na displeji se obvykle též ukazuje postup ukládání na paměťovou kartu. Tyto údaje jsou důležité zejména pro sportovní či reportážní fotografy, kteří často pořizují velké množství snímků v krátkém čase a musí tedy s obsahem vyrovnávací paměti hospodařit.

  ISO zesilovač a A/D převodník (ISO amplifier, Analog-Digital Converter)

Každý pixel senzoru měří množství světla (fotonů), které na něj dopadá. Výstupem však není číslo ale elektrické napětí úměrné světlu. Toto napětí je poměrně malé a proto musí být nejprve zesíleno, aby bylo možné ho dále zpracovat. Míra zesílení tohoto základního napěťového signálu je ovládána právě nastavenou ISO citlivostí. Čím vyšší je nastavené ISO, tím více se signál zesiluje a stačí tedy slabší. Společně se signálem se ale zesiluje i šum a tak vysoké hodnoty ISO šumí. Situace je podobná hodně zesílené ale slabě nahrané audiokazetě, která potom také šumí.

Po zesílení signálu na vhodnou úroveň je třeba analogové napětí z každého pixelu převést na číslo (Digit), které také dalo digitálním fotoaparátům jméno. K převodu slouží A/D převodník, který změří napětí a přiřadí mu číslo. Přesnost A/D převodníku se vyjadřuje v bitech, přičemž 8bitový převodník má k dispozici 256 úrovní (0 až 255), 10bitový má k dispozici 1024 úrovní, 12bitový 4096 a 14bitový 16384. Většina DSLR je vybavena 12bitovými převodníky, 12bitovou přesnost jsou však schopné zachovat jen v RAW režimu. JPEG 12bitovou přesnost není schopen zaznamenat, protože umožňuje pouze 8 bitů na každý kanál.

Pro 12bitový převodník typické DSLR, který má k dispozici 4096 úrovní, proběhne převod tak, že nulové hodnotě napětí ze senzoru odpovídající černé se přiřadí digitální číslo 0 a maximální hodnotě napětí ze senzoru se přiřadí maximální číslo 4095. Je-li napětí někde mezi krajními hodnotami lineárně se převede na odpovídá číslo.


A/D převodník převede analogový signál na číslo podobně jako stupnice teploměru. Celkový rozsah možných čísel odpovídá dynamickému rozsahu, nejmenší možný krok určí přesnost převodu. 8bitové převodníky mají k dispozici 256 úrovní, 10bitové 1024, 12bitové 4096 a 14bitové 16384.

Maximální hodnota napětí ze senzoru přitom odpovídá jeho dynamickému rozsahu. Většího napětí A/D převodník není schopen a to ani v případě, že na pixel dopadlo ještě více světla. Kresba v takových místech potom logicky zaniká a hovoříme o přepáleném (klipujícím) kanále a v případě, kdy klipují všechny kanály, tak potom hovoříme o přepálené bílé.

  Obrazový procesor (Image Processor)

Čísla z A/D převodníku se předávají již jako řada čísel pro každý pixel do obrazového procesoru k dalšímu zpracování. V případě, že je nastaveno ukládání do RAW, jsou čísla (data) jen uložena na paměťovou kartu, nicméně výpočet obrazu a JPEG komprese stejně proběhne, protože v každém RAW souboru je uložen i malý náhledový JPEG.


Obrazový procesor je integrovaný obvod, na kterém není pro laika nic zajímavého

Objem dat, který musí obrazový procesor zpracovat, je opravdu enormní a obrazové procesory proto bývají specializované procesory navržené pro co nejrychlejší ale pouze jednoúčelové operace. Obvykle další procesory fotoaparátu se starají o prohlížení obrázků, komunikaci s uživatelem (menu, funkce, displeje), komunikaci s vnějším světem (USB, bajonet objektivu, hot-shoe patici pro blesk) atd.

  Firmware a jeho upgrade

Podobně jako počítač PC má své programy uloženy na harddisku, tak i obrazový procesor je řízen svým programem. Tomuto programu se říká firmware a není ve fotoaparátu obvykle vypálen napevno, ale nahrán ve vnitřní paměti typu Flash podobné paměťovým kartám. To má obrovskou výhodu a sice možnost kdykoliv a to i po nákupu firmware obměnit.

Nahrání nového firmwaru do fotoaparátu se říká upgrade a obvykle se provádí za účelem opravy známých chyb, zvýšení výkonu fotoaparátu nebo získání zcela nových funkcí. Nový firmware bývá snadno ke stažení na web stránkách výrobce společně s kompletním a jednoduchým návodem na provedení upgrade. Nový firmware se do fotoaparátu dostane buď USB kabelem z PC nebo přes paměťovou kartu.

Provádět upgrade není za každou cenu nutné. Pokud chyby, které oznámil výrobce, se vás nijak netýkají a o funkce nového firmware nestojíte, je zbytečné upgrade provádět. Pokud ale upgrade provádíte, je nanejvýše vhodné pečlivě přečíst všechny instrukce, zejména o verzi upgrade a podmínkách jeho použití (např. firmware pro Severní Ameriku nemusí pracovat v evropské verzi přístroje). Při provádění upgrade také použijte vždy nově nabité baterie! Dojdou-li baterie uprostřed provádění upgradu, nemusí fotoaparát správně nastartovat a jeho opětovný start dokáže zařídit pouze servis.

  Menu a ovládání

Některé programy pro PC jsou přehledné a na ovládání příjemné, některé naopak zmatené, zbytečně barevné, s přemírou animací atd. Podobně je na tom i digitální fotoaparát. Právě jeho procesor společně s firmwarem je zodpovědný za způsob ovládání, tvar a podobu menu, funkci tlačítek či logiku práce některých funkcí. A tak se často stává, že některé funkce, ikonky či ovládání nám přijde zcela nelogické. Pokud tyto chybičky neodstraní některý upgrade firmwaru tak nezbude, než si je zapamatovat, zvyknout si na ně a naučit se je správně používat.

Právě tyto uživatelské příjemnosti či nepříjemnosti bývají často předmětem různých recenzí a tak nebývá problém je pro váš fotoaparát najít. Je však třeba vzít v úvahu, že to často bývají zcela subjektivní názory, které jiný člověk může hodnotit zcela jinak.

  Zadní LCD displej

Každý digitální fotoaparát je vybaven zadním barevným LCD displejem, který slouží k prohlížení již vyfotografovaných snímků, k nastavování fotoaparátu pomocí menu a k fotografování a natáčení videa před zadní displej. U některých zrcadlovek bývá displej dokonce výklopný a natáčecí, což sice mírně snižuje jeho mechanickou odolnost, ale usnadňuje fotografování přes zadní displej a natáčení videa.


Zadní LCD displeje slouží k náhledu již vyfocených snímků a k ovládání fotoaparátu.

Mezi základní parametry zadního displeje patří rozměr, rozlišení a antireflexní úprava. Zatímco rozměry se stále zvětšují a dosahují dnes již příjemných 3" úhlopříčně (cca 5.5 x 4 cm), rozlišení zůstává obvykle na hodnotě kolem 240.000 pixelů. Pro základní náhled to však zcela stačí, zadní displej totiž stejně nemůže sloužit k solidní presentaci snímků.

Kritická je však antireflexní úprava tohoto displeje, protože bez ní je displej v jasném světle (slunný den) nečitelný. Nedostatečná antireflexní úprava LCD displeje tak při snímání na slunci znemožňuje jeho použití a údaje je možné z displeje číst jen ve stínu. Dá se s tím žít, je to však nepříjemné a zdržuje to.

  Stavový displej

Základní nevýhoda barevného zadního LCD displeje je jeho vysoký odběr daný nutným podsvícením. Proto mají lepší digitální fotoaparáty ještě druhý tzv. stavový displej, sice jen černobílý ale díky nízké spotřebě stále viditelný. K jeho pozorování je ale třeba okolní světlo (jako u digitálních hodinek) a tak je možné ho i tlačítkem na několik vteřin podsvítit. Na stavovém displeji se zobrazuje celá řada užitečných a stále viditelných údajů jako je stav baterie, volné místo na kartě, nastavená clona a expoziční čas, fotografický režim atp.


Stavový displej sice nesvítí, ale zato může zobrazovat informace pořád. Jsou na něm tedy soustředěny údaje důležité pro fotografování.

Zpět nahoru

Text a obrázky - copyright © 2012 ing. Roman Pihan.

Nemohou být použity či přetištěny bez svolení autora vyjma pro privátní a nekomerční použití

 

 Mnohem více informací o DSLR, optice, expozici, ostření atd. najdete v knize Mistrovství práce s DSLR.