Zasady działania aparatu cyfrowego Aparat cyfrowy tak naprawdę nie musi posiadać mechanicznej migawki. Wciśnięcie spustu uruchamia mechanizm rejestrujący obraz. Światło pada na filtr barwny i odpowiednio za jego sprawą skorygowane dociera do czujnika elektronicznego zwanego matrycą. Matryca wysyła impulsy elektryczne o odpowiednim natężeniu do przetwornika analogowo cyfrowego, który przetwarza owe analogowe sygnały, na dane cyfrowe. Następnie ma miejsce ewentualna kompresja i zapis danych zazwyczaj na karcie pamięci, choć niektóre firmy wdrażają inne rozwiązania jak mikrodyski, a nawet płyty CD-R. Na matrycy barwnej znajduje się filtr, przy pomocy którego uzyskuje się odpowiednie kolory na zdjęciach. Najbardziej popularny jest filtr mozaikowy wykorzystujący tzw. wzór Bayera. Jak widać na ilustracji, co drugi element tego filtru jest zielony. Wynika to z faktu, że ludzkie oko jest najbardziej czułe na światło z zakresu zieleni. Poszczególne elementy filtru ułożone są w taki sposób, aby każdy z nich znajdował się dokładnie nad odpowiednim czujnikiem. Przez filtr czerwony przechodzi najwięcej światła czerwonego. Analogicznie w przypadku filtru zielonego i niebieskiego. Proces ten określa się mianem separacji kolorów. Należy mieć jednak świadomość, iż przez filtr o barwie np. zielonej przechodzi również pewna dawka światła niebieskiego i zielonego. wzór filtrów czerwonych wzór filtrów zielonych wzór filtrów niebieskich Pewnie zdajesz sobie już z tego sprawę, że aparat cyfrowy jest swego rodzaju małym komputerem. Jak każdy komputer posiada stosowne oprogramowanie do przeprowadzania określonych procesów. W tym przypadku mowa oczywiście o zebraniu informacji z trzech siatek filtrów, a następnie uśredniającej analizie, która ma na celu ustalenie możliwie najtrafniejszego odwzorowania barw na zdjęciu. Owa analiza to tzw. interpolacja barwna. Aparaty cyfrowe wyposażone są najczęściej w jeden z dwóch typów matryc: CCD lub CMOS. W przypadku matrycy CCD, praktycznie cały obszar przeznaczony do rejestracji obrazu jest przeszukiwany celem możliwie najbardziej szczegółowego odwzorowania kolorów. Następuje to w sposób szeregowy - poszczególne linie, szeregi przylegających do siebie czujników przekazują sobie zarejestrowane dane. Na końcu każdego szeregu tworzą się swoiste węzły, które z kolei również w sposób szeregowy przesyłają informacje dalej celem ostatecznej analizy uśredniającej. Taki sposób rejestracji obrazu wymaga oczywiście od aparatu pewnej dawki czasu, która decyduje o tym jak szybko będzie można wykonać następne zdjęcie. Technologia CCD jest stosunkowo niedroga lecz nie pozwala na wszechstronność zastosowania w odróżnieniu od technologii CMOS. Ponadto CCD daje dobrej jakości, czysty sygnał, ale pracuje przy stosunkowo wysokim napięciu zmiennym, toteż - jak nietrudno się domyślić - nie zalicza się do energooszczędnych rozwiązań.
Matryca typu CMOS rejestruje obraz w nieco inny sposób. Każdy jej element zapisuje obraz oddzielnie. Do tak uzyskany danych można dotrzeć poprzez podanie współrzędnych danego elementu. Zwiększa to wszechstronność matrycy ponieważ może ona zostać wykorzystana nie tylko do rejestracji obrazu, lecz także do określenia parametrów naświetlenia, a nawet automatycznego ustawiania na ostrość. Co więcej matryce typu CMOS produkowane są w tym samym procesie technologicznym co np. procesory, czy pamięci RAM dlatego mogą być wzbogacone o dodatkowo zintegrowane w układzie obwody. A jeśli mniej części, to mniejsze koszty i większa niezawodność. Jeszcze większego kolorytu w dyskusji na temat wyboru matrycy dodaje fakt, że typ CMOS pracuje przy stałym, niższym niż typ CCD napięciu. Kamery cyfrowe, podobnie jak aparaty fotograficzne i skanery oparte są na matrycy CCD (z ang. Charge- Coupled Device - układ ze sprzężeniem ładunkowym). Sensor optyczny złożony właśnie z elementów CCD odczytuje natężenie światła padającego na pojedynczy jego element. Natężenie światła jest wprost proporcjonalne do ilości fotonów padających na element matrycy i związanym z tym pobudzeniem elektrycznym. Specjalny układ odczytuje rzędami wartości natężenia prądu wyzwalanego w poszczególnych elementach CCD. Otrzymane w ten sposób analogowe dane zostają wzmocnione i poddane konwersji do
postaci cyfrowej, a często nawet dodatkowo kompresowane. W ten sposób uzyskiwana jest informacja o jasności danego obrazu. Kolor poszczególnych punktów obrazu ustalana jest na podstawie analizy podstawowych kolorów składowych: czerwonego, zielonego i niebieskiego według standardu RGB. Każdemu z nich przypisany zostaje jeden z kolorów a odczyt końcowy uzyskuje się dzięki interpolacji odczytu sąsiadujących ze sobą detektorów. W kamerach wideo stosuje się wyłącznie obiektywy zmiennoogniskowe, czyli tak zwane zoomy. Podstawowe elementy kamery cyfrowej: Ekran Im większy panel LCD wbudowano w kamerze, tym lepiej widać w nim to, co nagrywamy i tym wygodniej przeglądać zapisane klatki. Niektóre wyświetlacze działają fatalnie przy jasnym, słonecznym świetle - a jest to otoczenie, w którym najczęściej będziemy filmować. Większość kamer posiada zarówno wyświetlacz, jak i wizjer, z których możesz korzystać zamiennie. Wizjer szczególnie przydaje się podczas kręcenia w jasno oświetlonych miejscach. Ponadto zużywa mniej energii, co przedłuża czas działania baterii. Soczewki Każda kamera cyfrowa posiada soczewki optyczne, które pozwalają robić zbliżenia filmowanych obiektów. Co ciekawe producenci nie zawsze jasno podają specyfikacje zoomu optycznego i cyfrowego. Bardziej powinny interesować nas dane dotyczące maksymalnego zoomu optycznego, gdyż mówi ona o tym, jakie maksymalne zbliżenie może osiągnąć sama soczewka bez wspomagania. Większość współczesnych kamer posiada zoom 10 X, co powinno w zupełności wystarczyć. Natomiast zoom cyfrowy powiększa obraz uzyskany przy maksymalnym zbliżeniu zoomu optycznego, a kamera powiększony fragment dopasowuje do ekranu. Ta metoda prowadzi do kręcenia nieostrych ujęć, które ogólnie nie wyglądają zbyt dobrze. Stabilizacja obrazu We wszystkich kamerach cyfrowych znaleźć można jeden z dwóch typów mechanizmów stabilizacji ekranu - optyczny lub elektroniczny. Przy optycznej stabilizacji, mechanizm z soczewkami porusza się by skompensować poruszenie kamerą. Elektroniczna stabilizacja obrazu polega natomiast na tym, że zanim obraz trafi na panel LCD, sfilmowane klatki 'przepływając' przez CCD (przetwornik obrazu) są analizowane i poddawane stosownej obróbce w wewnętrznych obwodach kamery. Stabilizacja optyczna daje zwykle lepsze efekty, ale jest montowana w droższych modelach kamer. Baterie Czas nagrywania i odtwarzania na baterii dostępnej w zestawie z kamerą zależy od modelu - baterie większości dostępnych na rynku urządzeń wystarczają na, co najmniej, godzinę nagrywania klub odtwarzania. Dodatkowe baterie o większej pojemności kosztują od 50 do 100 USD.
Mikrofony Przy nagrywaniu filmów dźwięk jest prawie tak samo istotny, jak obraz. I tak lepszy dźwięk zapewniają kamery z mikrofonem montowanym z przodu urządzenia, niż te z montowanym na szczycie. Chodzi przede wszystkim o to, że w kamerach z mikrofonem na szczycie głos otoczenia często zagłuszany jest głosem operatora. Niektóre kamery oferują również mikrofony z zoomem - gdy zostanie użyty zoom mikrofon, który zwiększa moc głosu przybliżanego obiektu. Wiele kamer ma również wejście pozwalające na podłączenie zewnętrznego mikrofonu - szczególnie przydatne, jeśli planujecie nagrywać prezentacje czy przemowy. Przyciski i sterowanie Zakup najwspanialszej kamery cyfrowej nie przyniesie żadnego zadowolenia jeśli nie będziecie w stanie wygodnie jej używać. Zauważyliśmy, że małe kamery mogą być kłopotliwe w eksploatacji ponieważ ich przyciski nie pasują naturalnie do ułożenia palców - problem szczególnie dotyka osób o dużych dłoniach. Nośniki pamięci Większość kamer video nagrywa w formatach MiniDV lub DVD. Jednak obok tych najbardziej rozpowszechnionych można spotkać kilka innych - m.in. Digital 8 (firmy Sony), MicroMV, oraz na karty pamięci flash. Kamera video Digital 8 nagrywa cyfrowo na taśmy wideo w systemie Hi-8 a także może odtwarzać filmy taśm nagrywanych na analogowych kamerach wideo. Mniej pozytywnym aspektem jest fakt, że kamery wideo (stosujące taśmy w systemie Hi-8 są zazwyczaj większe niż modele MiniDV. Kamery MicroMV stosują rodzaj taśmy która jest mniejsza od taśmy MiniDV - w rezultacie kamery, które ich używają są mniejsze od modeli MiniDV. Kamery wideo zapisujące wideo na kartach pamięci flash są jeszcze mniejsze, jednak ich czas nagrywania jest ograniczony pojemnością karty. Model 3CCD Niektóre kamery MiniDV do nagrywania używają trzech przetworników CCD zamiast jednego. Każdy z nich rejestruje jedną z barw składowych obrazu (czerwony, zielony i niebieski). Po przetworzeniu łączne są w jeden strumień, który daje nam obraz. Taka metoda z założenia powinna zapewnić lepszą jakość obrazu. Jednak warto zauważyć, iż przetwornik CCD nie jest jedynym czynnikiem składającym się na jakość obrazu. Filmowanie panoramiczne Niektóre kamery pozwalają na robienie zdjęć w formacie (panoramicznym) 16 x 9, który obsługują telewizory HD (mimo iż kamera nagrywa systemie SD). Warto zauważyć ze niektóre kamery stosują przetworniki CCD z oryginalnym ustawieniem 16 x 9, tak iż można uzyskać pełen obraz z przetwornika CCD filmując w formacie szerokokątnym. Pozostałe stosują CCD z tradycyjnym ustawieniem 4 x 3 i używają jedynie części sfilmowanego obrazu w formacie szerokokątnym. Kamera internetowa to kamera cyfrowa podłączana bezpośrednio do komputera zazwyczaj za pomocą złącza USB. Kamera może transmitować obrazy statyczne (co pewien czas, zwany czasem odświeżania, przesyła pojedynczy obraz) lub transmisja może odbywać się w sposób ciągły (tzw. streaming cams). Kamera internetowa jest urządzeniem, które przekształca filmowany obraz do postaci sygnału cyfrowego, łatwego do obrobienia i przesyłania. Przy pomocy obiektywu filmowany obraz rzutowany jest na scalony przetwornik obrazu (najczęściej CMOS), który wytwarza jego elektroniczną kopię. Elektroniczny obraz przesuwany jest za pomocą rejestrów przesuwnych do przetwornika analogowo cyfrowego. Procesor obrabia sygnał z przetwornika A/C i przesyła obraz z kamery w postaci cyfrowej do komputera (najczęściej przy pomocy standardu USB). Odpowiednie sterowniki i oprogramowanie pozwalają na przetwarzanie obrazu. Filmowana scena może być wyświetlana na ekranie, zapamiętana w postaci zdjęcia lub sekwencji filmowej na dysku twardym, przesyłana do internetu itp. Jeżeli kamera posiada możliwość autonomicznej pracy to obrazy z kamery mogą być zapisywane w wewnętrznej pamięci.
Scalony przetwornik obrazu Obiektyw Przetwornik A/C USB Procesor sterujący Pamięć wewnętrzna Komputer z oprogramowaniem