Цифровая фотография (электронная, компьютерная) — одна из технологий фотографии, основанная на использовании оптоэлектронных светоприемников и цифровой обработки изображений. Сегодня цифровой фотографический процесс является доминирующим.

В основе цифровой фотографии лежат физические процессы, основанные на явлении внутреннего фотоэлектрического эффекта. Благодаря ему работают световоспринимающие устройства современных фото-, теле- и видеокамер, что позволяет превращать оптическое изображение сначала в электрический, а затем в цифровой сигнал посредством компьютера.

Цифровая фотография более оперативна, исключает все операции, связанные с лабораторной обработкой светочувствительных материалов. Она обеспечивает возможность быстрого просмотра получаемых изображений, их передачи по линиям связи на большие расстояния, хранения, тиражирования на бумажных носителях, коррекции (цифровой обработки). При наличии надлежащих аксессуаров средствами цифровой фотографии возможно проведение всех известных методов судебной фотографии.

Соблюдение процессуального порядка приобщения носителей компьютерной информации к материалам уголовного дела, регламентированного в действующем УПК РФ, а также выполнение разработанных в последнее время криминалистических рекомендаций гарантирует достоверность передаваемой в иллюстрациях информации, исключает ее искажение, обеспечивает возможность ее проверки, т.е. допустимость использования цифровой фотографии при раскрытии и расследовании преступлений.

Для применения цифровой фотографии необходим комплекс цифровых средств — обязательный набор инструментальных средств, включающий: устройство ввода, графическую станцию (для преобразования в цифровой вид, обработки и хранения изображений) и устройство вывода информации.

В качестве устройства ввода изображения могут выступать: видеокамеры, телекамеры, сканирующие устройства (проекционный или планшетный сканер), цифровые фотокамеры.

Существует два класса цифровых фотокамер — профессиональные (полупрофессиональные) и любительские.

Профессиональные камеры пригодны для съемки различных объектов и следов в условиях лаборатории. Цифровые камеры конструктивно выполнены, как правило, на базе популярных профессиональных традиционных камер таких известных фирм: Kodak, Nikon, Canon и др. Отличие состоит в том, что вместо пленки в кадровом окне устанавливается оптоэлектронный светоприемник. При этом сохраняется возможность пользоваться традиционными фотовспышками, светофильтрами и другими приспособлениями. Данный подкласс
цифровых фотокамер отличается высококачественными объективами с переменным фокусным расстоянием, возможностью использования сменных объективов, зеркальной системой, большим набором функций, а также ручных и автоматических настроек. Эти камеры имеют встроенную память для изображений, разъем для подключения дополнительной карты памяти, автономное питание от аккумулятора, разъемы для подключения внешних устройств (внешних фотовспышек, дистанционного управления камерой, различные разъемы для подключения к компьютеру).

Цифровые полупрофессиональные фотокамеры по своему конструктивному исполнению относятся к зеркальным камерам. Они имеют полный набор автоматических, полуавтоматических и ручных режимов съемки, множество настроек, объективы с большим диапазоном изменения фокусного расстояния, возможность использования различных дополнительных принадлежностей (ламп-вспышек, оптических конвертеров и пр.). При съемке такие камеры позволяют использовать длительные выдержки, а также скоростную серийную съемку. Графическое разрешение световоспринимающего устройства таких фотокамер несколько меньше, чем у профессиональных. На рис. 2.2. представлен характерный представитель подкласса полупрофессиональных цифровых фотокамер.

Рис. 2.2. Полупрофессиональная цифровая фотокамера Canon EOS 600D

Наиболее распространенным является класс любительских цифровых фотокамер.

Цифровые любительские фотокамеры отличаются малыми размерами, использованием жестко-встроенных объективов с переменным фокусным расстоянием (не более трехкратного оптического зу- ма), возможностью съемки только в автоматическом режиме экспонирования. Тем не менее в некоторых камерах предусмотрены полуавтоматические и даже полностью ручные настройки для светочувствительности, выдержки, диафрагмы и фокусирования, отсутствует режим проведения макросъемки. Многие из фотокамер рассматриваемого подкласса позволяют записывать звук и видео.

Конструктивные особенности цифровых фотокамер. Цифровая технология получения изображения во многом определила особенности устройства цифровых съемочных средств. Принципиальная схема цифровой фотокамеры приведена на рис. 2.3. Она включает в себя: объектив, фотоприемник, видоискатель, видеопроцессор с блоком аналоговой обработки и аналогово-цифровым преобразователем (АЦП), процессоры обработки и интерфейса, органы управления и карту памяти.

Автофокус

Диафрагма

Видеопроцессор

Блок аналоговой

АЦП

обработки

Усиление

Л           Процессор

V           обработки

Процессор

интерфейса

Органы

управления

Фотоприемник

[ПЗС или КМОП)

Схема

управления

ЖК

□бъе

К внешним устройствам

Рис. 2.3. Принципиальная схема цифровой фотокамеры

Оптическая система цифрового фотоаппарата состоит из объектива, видоискателя и устройства автоматической фокусировки. В цифро
вых фотоаппаратах используются объективы, снабженные диафрагмой и имеющие переменное фокусное расстояние, аналогичные применяемым в традиционных фотокамерах. При использовании в цифровых зеркальных фотокамерах объективов, предназначенных для традиционных фотоаппаратов, они работают как длиннофокусные. В этом случае виртуальное фокусное расстояние объектива увеличивается в 1,3— 1,6 раза из-за меньшего размера фотоприемника цифрового фотоаппарата относительно размера кадра малоформатной пленки.

Цифровые фотокамеры имеют оптический видоискатель и жидкокристаллический монитор, расположенный на задней стенке корпуса. Жидкокристаллический монитор может использоваться не только для визирования, но и для просмотра отснятых кадров, индикации заданных режимов съемки фотокамеры.

Фокусировка в цифровых фотокамерах производится автоматически. Некоторые цифровые фотокамеры имеют также режим ручной фокусировки. Автофокусировка может осуществляться двумя путями: активным или пассивным. При активной фокусировке дополнительный излучатель и приемник, работающие в инфракрасной области или на ультразвуке, измеряют расстояние до объекта по принципу эхолокации отраженного сигнала. В пассивной системе специальный датчик анализирует изображение объекта по методу оценки контраста. При этом серводвигатель изменяет положение линз объектива до получения максимальной контрастности, а значит, и резкости.

Фотоприемники цифровых фотокамер состоят из набора отдельных чувствительных к свету элементов. Под действием света на каждой ячейке фотоприемника накапливается электрический заряд, который потом преобразуется в напряжение и считывается с фотоприемника. Сигнал с выхода световоспринимающего устройства поступает в видеопроцессор, где сначала происходит преобразование по выделению полезной информации (устранению помех), а затем аналогоцифровое преобразование. В АЦП происходит трансформация световых и цветовых характеристик изображения в цифровую форму.

В цифровых фотоаппаратах автоматическое управление процессом съемки осуществляет процессор. Он анализирует распределение света на световоспринимающем устройстве или на сенсоре освещения, обрабатывает полученную информацию и устанавливает экспозиционные параметры для съемки. Для работы процессора требуется программное обеспечение, содержащее алгоритмы обработки изображений и библиотеку функций фотокамеры. В работе процессора можно выделить два функциональных блока: обработка изображений и обеспечение функционирования интерфейса. Процессор интерфейса предназначен для вывода информации на экран видоискателя посредством органов управления, записи изображений на карту памяти и обеспечения взаимодействия с внешними устройствами (персональным компьютером, принтером) и т.п. Конструктивно для каждой группы функций цифровой фотокамеры, как правило, предусмотрен свой специальный процессор.

Сохранение изображений цифровыми фотокамерами производится на внешних картах памяти, в качестве которых выступают карты флэш-памяти различных форматов: MultiMedia Card, Memory Stick, xD-Picture Card, Secure Digital Card и др. Емкость этих карт зависит от количества блоков памяти, заложенного при съемке разрешения и формата записи изображений.

По внешнему оформлению цифровые фотоаппараты во многом сходны с традиционными. В цифровых фотокамерах присутствуют практически те же органы управления, что и в традиционных (например, кнопка спуска затвора, диск установки автоматических режимов выдержки и диафрагмы и др.), но добавляются жидкокристаллический экран и ряд дополнительных органов управления (кнопка цифровых режимов, кнопки просмотра, удаления и печати изображений и т.д.).

На всех цифровых фотокамерах обязательно имеется встроенная лампа-вспышка, работающая в ручном и автоматическом режимах, а также стандартный разъем для подключения внешних ламп-вспышек. К такому разъему могут быть подключены разные стандартные лампы- вспышки, позволяющие обеспечить световой поток, который можно регулировать по мощности, направлению и характеру освещения.

Для работы цифровых фотокамер необходимо электрическое питание. Потребление энергии у таких камер достаточно велико. Значительное количество энергии в цифровой фотокамере потребляет вспышка, встроенный жидкокристаллический монитор и устройство автоматической фокусировки.

В качестве источников питания в цифровых камерах используются: стандартные перезаряжаемые сухие элементы питания (например, формата ААА или АА), стандартные аккумуляторы или сетевой блок питания. Источники питания первых двух видов предназначены для автономного питания цифрового фотоаппарата, емкости комплекта таких аккумуляторов хватает на съемку примерно 100 кадров. В дальнейшем они требуют подзарядки с помощью зарядного устройства. Сетевой блок питания цифровой фотокамеры целесообразно использовать при съемке в помещении.

Для преобразования изображения, полученного устройством ввода, в цифровой вид, а также для редактирования и хранения цифровых изображений в комплексе средств цифровой фотографии используется графическая станция. Графическая станция представляет собой персональный мультимедийный компьютер. В качестве программного обеспечения для работы с изображениями используются: стандартные графические редакторы, программы для просмотра изображений, программы для создания панорамных изображений и др.

К устройствам вывода (печати) изображений относятся печатающие устройства — принтеры, позволяющие получить изображение объекта на бумаге. Наиболее подходящими являются струйные, лазерные и термосублимационные принтеры, так как позволяют воспроизводить на бумаге мелкие детали изображения и полутона.