Digitaalinen refleksikamera , DSLR ( eng. Digital single-lens reflex camera ) on digitaalikamera , joka on rakennettu yksilinssisen refleksikameran periaatteelle, jota käytetään filmikuvauksessa . Digitaalisen järjestelmäkameran käsite sisältää yhden linssin mallin, koska kahden linssin järjestelmä ei ole löytänyt laajaa käyttöä digitaalisessa valokuvauksessa .
Yritykset luoda kannettavia elektronisia laitteita still-kuvien tallentamista varten alkoivat heti sen jälkeen , kun Willard Boyle ja George Smith keksivät varaukseen kytketyn laitteen vuonna 1969 [1] . Ensimmäiset SLR -videokamerat ( eng. Still Video Camera ), kuten vuoden 1981 Sony Mavica , Canon RC-701 ja Nikon Still Video Camera 1, jotka ilmestyivät vuonna 1986, eivät kuitenkaan olleet digitaalisia , koska ne perustuivat analogiseen kuvantallennukseen . yhdessä väritelevision standardeista [2] [3] .
Ensimmäistä SLR-digitaalikameraa voidaan pitää hybridielektro-optisena kamerana, jonka Kodak Electronics Division on suunnitellut Yhdysvaltain hallitukselle käyttämällä Canon New F-1 -ammattikameraa [4] [5] . Perustana oli Kodakin luoma mustavalkoinen M1 CCD , jonka resoluutio ylitti ensimmäistä kertaa 1 megapikselin [6] . Se sijoitettiin lohkoon, joka oli asennettu kameran irrotettavaan takakanteen, jonka ainoa kopio julkaistiin vuonna 1988 ja sitä käytti armeija. Jatkossa puolustustehtäviin luotiin vielä kaksi samanlaista taktista kameraa [4] .
Tuloksena saadut hybridit osoittautuivat liian isoiksi ja epämukaviksi, ja seuraavana askeleena vuotta myöhemmin kehitettiin IRIS-projektit kuvajournalisteille ja Hawkeye II -projektit armeijalle [7] . Molemmat prototyypit perustuivat Nikon F3 -järjestelmäkameraan , mutta mustavalkoiselle IRIS:lle ei löytynyt kysyntää uutisvalokuvausmarkkinoilla. Osa sotilaskonsoleista oli varustettu uudella M3-matriisilla, jossa oli Bayer-suodatin , josta tuli ensimmäinen värimatriisi, jonka resoluutio oli yli 1 megapikseliä [6] . Siitä tuli myös perusta ensimmäiselle kaupallisesti menestyneelle ja massatuotetulle digitaaliselle Kodak DCS 100 -hybridille , joka myös koottiin Nikon F3 HP -kameran ympärille. Vuonna 1991 julkaistu hybridi koostui digitaalisesta CCD-taustasta, joka oli liitetty kaapelilla ulkoiseen olkapäässä olevaan yksikköön [6] . Ulkoinen lohko DSU ( Eng. Digital Storage Unit ) sisälsi 3,5 tuuman 200 megatavun kiintolevyn , jolle kameraan kiinnityksellä muodostuneet kuvat tallennettiin. Tässä tapauksessa takaosa voitiin irrottaa ja kamerasta tuli taas sopiva filmikuvaukseen. Laite keskittyi ensimmäisenä yhteistyöhön tietokoneen kanssa , ei videonauhurin kanssa, kuten useimmat aiemmat muiden valmistajien kehitystyöt [8] .
Listatut hybridit ovat luoneet Kodakin siviili- ( Professional Photography Division ) ja puolustus ( Federal Systems Division ) divisioonat Nikonista riippumatta , jotka yhdessä NASAn kanssa julkaisivat digitaalisen Nikon F4 ESC NASA:n, jonka takaosa oli varustettu mustalla ja -1 megapikselin valkoinen matriisi [6] . Jatkokehitys keskittyi Fujifilmiin , Sonyyn ja Kodakin siviilisektorille, joka julkaisi vuosina 1994–1998 kompakteja DCS-sarjan laitteita, jotka olivat yhteensopivia Nikon F801-, Nikon F90- ja Canon EOS-1N -kameroiden kanssa [9] . Kaikesta tästä kehityksestä tuli välivaihe ennen täysimittaisten yksiosaisten digitaalisten järjestelmäkameroiden luomista. 2000 -luvun alkuun mennessä Canon ja Nikon olivat luoneet ammattikäyttöön tarkoitetun Canon EOS-1D- ja Nikon D1 -kamerasarjan aiempien hybridikamerakokemusten perusteella. Mahdollisuus korvata elokuva digitaalisella taustalla matriisilla säilyi vain keskikokoisissa SLR-kameroissa, jotka on suunniteltu studiokuvaukseen.
Kuluttajatason digitaalisten järjestelmäkameroiden ilmaantumisen voidaan katsoa johtuvan vuoden 2003 lopusta, jolloin Canon EOS 300D :n massamyynti alkoi, jonka hinta oli ensimmäistä kertaa alle 1 000 dollarin symbolisen rajan [10] [11 ] . Kaikki aiemmat näytteet, jotka alun perin maksoivat välillä 5-20 tuhatta dollaria, voidaan katsoa kuuluvan vain markkinoiden ammattimaiseen segmenttiin. Kun myynti alkoi suurelle yleisölle, digitaaliset järjestelmäkamerat alkoivat kehittyä nopeasti, mikä lisäsi matriisien resoluutiota, kokoa ja tietojenkäsittelynopeutta. Vähitellen digitaalisen valokuvauksen laadusta tuli verrattavissa klassiseen filmivalokuvaukseen, ja henkilökohtaiset tietokoneet tulivat massaostajan saataville. Digitaaliset laitteet ovat 2000-luvun puolivälistä lähtien korvanneet lähes kokonaan elokuvat, pääasiassa valokuvajournalismin alalla, joka on perinteisesti keskittynyt heijastava etsimeen. Amatöörivalokuvauksessa heijastinetsin alkoi 2010-luvun alusta lähtien korvata peilittömillä kameroilla , joissa on vaihdettavat objektiivit, sekä kamerapuhelimilla [12] [13] . Joten jos vuonna 2012 maailmassa myytiin yli 16 miljoonaa digitaalista järjestelmäkameraa, vuonna 2017 tämä määrä oli yli puolittunut ja oli 7,5 miljoonaa [14] .
SLR-kameroiden tärkeimpinä etuina muihin digitaalisiin laitteisiin verrattuna pidetään mahdollisuutta käyttää vaihdettavaa optiikkaa, joka antaa saman kuvan kuin filmivastineilla, ja suhteellisen suuren matriisin, joka tuottaa korkealaatuisia digitaalisia kuvia [15] . Elektronisten tähtäystekniikoiden parantaminen minimoi peilijärjestelmän pääedun: parallaksittoman optisen etsimen, joka antaa kuvan, joka on identtinen polttotasossa saadun kanssa .
SLR-kameroiden tärkein etu peilittömiin kameroihin verrattuna on kyky käyttää vaiheentunnistuksen automaattitarkennusta. Tämä on nopein ja tarkin tekniikka kaikista, mutta se vaatii optisen reitin ohjaamaan valoa linssistä erilliseen anturiin. Tämä periaate on helppo toteuttaa yksilinssisissä refleksikameroissa, joissa käytetään pää- ja lisäpeilejä, mutta siihen liittyy suuria vaikeuksia peilittömissä malleissa, jotka tarkentavat automaattisesti suoraan matriisin muodostamaan kuvaan [16] . Tämä käyttää sen kontrastin vertailua objektiivin eri paikoissa. Peilittomien kameroiden tarkennusnopeuden parantamiseksi jotkut valmistajat integroivat vaiheantureita suoraan valoherkkään matriisiin, mutta SLR-kameroiden automaattitarkennusnopeus on edelleen lyömätön [17] [18] .
Peilimallin muunnelman käyttö kiinteällä läpikuultavalla peilillä mahdollistaa automaattisen tarkennuksen vaiheperiaatteen soveltamisen Live View -tilassa , myös videotallennuksen aikana, mutta on välttämätöntä ylläpitää huolellisesti lisäoptisen pinnan puhtautta, joka, toisin kuin matriisi, ei ole suojattu edes sulkimella pölyltä ja saasteilta [19] . Lisäksi läpikuultavan peilin läsnäolo pienentää koko järjestelmän aukkosuhdetta ja vähentää kuvan kirkkautta etsimessä. Tämän järjestelmän mukaan rakennettiin sarja Sony Alpha SLT -kameroita .
Vuonna 2015 Sony esitteli useita teknologioita, joiden avulla peilittömät laitteet voivat toteuttaa nopean hybridi-automaattitarkentamisen käyttämällä useita erityisiä mikrolinssejä ja erillisiä pikseleitä samalla tavalla kuin vaiheentunnistuksen automaattitarkennus [20] [21] .
Digitaalisiin järjestelmäkameroihin asennetut valoherkät matriisit ovat fyysisiltä mitoiltaan paljon suurempia kuin kompaktikameroiden anturit [22] [23] . Suuri kehys mahdollistaa suuremman kokoisten alkeisvalodiodien käytön samalla määrällä niitä, mikä määrää resoluution . Tämän seurauksena kuvanlaatu paranee: kohina vähenee samoilla valoherkkyysarvoilla ja dynaaminen alue laajenee [24] . Tyypillisen kuluttajatason DSLR-kameran anturi on APS-C (22×15 mm), mutta anturia on taipumus kasvattaa täysikokoiseksi ( Canon EOS 6D , Sony A99 ) [25] .
Ammattikäyttöön tarkoitettujen kameroiden matriisit ovat hieman suurempia - APS-H- muoto ( Canon EOS-1D -sarja ), mutta ne voivat saavuttaa "klassisen" pienikokoisen kehyksen koon 24 × 36 mm ( Canon EOS 5D Mark III , Canon EOS-1D X Mark II , Nikon D5 ) ja jopa ylittää sen ( Leica S2 , Mamiya 645D tai Hasselblad HxD -sarja ), jonka avulla voit saavuttaa erinomaisen värintoiston ja signaali-kohinasuhteen . Digitaalisten pienkameroiden matriisikoko ei pääsääntöisesti ylitä 7,2 × 5,3 mm (1 / 1,8 ″-muoto) ja suurimmaksi osaksi se on 4,5 × 3,4 mm (1 / 3,2 ″-muoto), jolloin alue on 56,5 kertaa pienempi kuin pienikokoinen "täysi" kehys (864 ja 15,3 neliömillimetriä) [26] . Tällaiset matriisit voivat tarjota hyväksyttävän kohinatason ja kuvanlaadun vain vähimmäis-ISO-arvoilla ja kirkkaassa valaistuksessa.
Samalla pienet matriisit mahdollistavat kompaktimman ja kevyemmän optiikan suunnittelun suurella aukkosuhteella . Näin ollen kompaktikameroiden zoom-objektiivien suurennus- ja aukkosuhde eivät yleensä ole saavutettavissa pienimuotoiseen matriisiin tai filmikehykseen suunnitellussa optiikassa. Pienille kehyskokoille suunnitellut teleobjektiivit ovat myös paljon pienempiä ja nopeampia kuin suurikokoiset vastineensa. Tätä minimatriisien etua käytetään pseudopeilidigikameroissa , jotka on yleensä varustettu ei-irrotettavalla kompaktilla suurennostetulla " superzoomilla ", joka kattaa merkittävän osan päivittäisessä kuvauskäytännössä käytetystä polttovälistä [27] . Nämä järjestelmäkameroita halvemmat kamerat vievät merkittävän osan amatöörivalokuvauslaitteiden markkinoista ja syrjäyttävät vaikeammin käsiteltävät DSLR-kamerat. Lisäksi ei-irrotettava linssirakenne estää pölyn ja lian pääsyn anturin pinnalle, mikä on väistämätöntä vaihdettavilla objektiiveilla varustetuissa SLR-kameroissa.
Huolimatta suurikokoisten matriisien fyysisten ominaisuuksien tärkeydestä, pienten kameroiden objektiiveilla luoman kuvan luonnetta pidetään SLR-laitteiden merkittävämpänä eduna . Valokuvaobjektiivien polttovälit ovat suhteellisen suuret verrattuna videokameroiden ja kompaktikameroiden optiikkaan. Seurauksena on, että samoilla kuvakulmilla ja suhteellisilla aukoilla syntyvän kuvan terävästi kuvatun tilan syvyys on paljon pienempi kuin pienoisformaateissa, mikä mahdollistaa perinteisten ammattivalokuvaustekniikoiden käytön tilan syvyyden korostamiseksi. ja erota pääkohde taustasta.
Toisena tärkeänä seikkana pidetään optisen kuvan olennaisesti korkeampaa laatua , joka riippuu suoraan kehyksen fyysisestä koosta johtuen optisten järjestelmien diffraktiorajoituksista [24] [28] . Toisin sanoen, kuten filmikuvauksessa, laatu riippuu suoraan kehyksen koosta riippumatta anturin resoluutiosta. Näistä syistä suurin yksityiskohta nykyaikaisessa digitaalisessa valokuvauksessa on saavutettavissa vain keskikokoisilla digitaalisilla taustakuvilla tai täysikokoisilla SLR-kameroilla.
Samaan aikaan uuden peilittömien kameroiden luokan ilmaantuminen 2000-luvun lopulla mursi DSLR-kameroiden monopolin suurikokoisissa antureissa [29] [30] . Jotkin tällaiset kamerat on varustettu Micro 4:3- ja APS-C- antureilla , ja pian niiden jälkeen tuli "Sony A7", jossa on täysikokoinen kenno [16] .
Perimmäinen ero digitaalisten järjestelmäkameroiden ja muuntyyppisten digitaalikameroiden välillä on heijastava etsin , jota pidetään edistyneimpana kaikista optisista ja jolla on sellaisia etuja kuin parallaksin täydellinen puuttuminen , kyky visuaalisesti arvioida syväterävyyttä ja kehysrajojen tarkka yhteensopivuus vaihdettavien objektiivien näkökentän kanssa, mukaan lukien zoomien määrä [31] . Lisäksi tämä on ainoa optinen tähtäin, joka soveltuu optisten laitteiden kautta kuvaamiseen, makrokuvaukseen ja erikoisoptiikan käyttöön, mukaan lukien siirtolinssit [32] . Toisin kuin etäisyysmittarikameroissa , manuaalisen ja automaattisen tarkennuksen tarkkuus heijastinetsimellä ei riipu objektiivin polttovälistä [ 33] [34] . Digitaalisiin kompaktikameroihin verrattuna DSLR-kamerat tarjoavat nopeamman suorituskyvyn ja paremman kuvan hallinnan, joka näkyy ilman elektronista muuntamista, ja kaikki optiset vivahteet.
Refleksietimen haittoja ovat sen tilavuus ja monimutkaisuus, mikä on erityisen havaittavissa uusimpiin peilittömiin kameroihin verrattuna [30] . Lisäksi liikkuvan peilin olemassaolo vaikeuttaa lyhyen tarkennuksen optiikan suunnittelua, koska takasegmenttiä on pidennettävä . SLR-kameroiden laajakulmaobjektiivien retrofocus - suunnittelua pidetään vähemmän täydellisenä kuin kaikissa muissa laitteissa käytettyä symmetristä muotoilua. Peilin nopea liike välittömästi ennen kuvaamista aiheuttaa tärinää, jota ei voida hyväksyä valotushetkellä [34] . Tarkennuspolun monimutkaisuus ja korkean tarkkuuden optisten lisäelementtien, kuten pentaprisman ja tarkennusnäytön , läsnäolo johtavat koko rakenteen kustannusten nousuun [30] . Etsimen ja automaattitarkennusmoduulin elementtien keskinäinen järjestely vaatii hienosäätöä , joka määrittää manuaalisen ja automaattisen tarkennuksen oikeellisuuden. Toinen peilietsimen haittapuoli on jatkuvan kuvauksen maksimitaajuuden rajoitus peilin ja sen käyttölaitteiden inertian vuoksi [17] .
Samanaikaisesti peilittomien digitaalikameroiden elektronisella etsimellä on samat edut kuin refleksikameralla, sillä se näyttää tulevan kuvan nestekidenäyttöön . Tällaisen etsimen perinteiset haitat - fotomatriisin ylikuumeneminen kuvan heikkenemisen yhteydessä, näytön alhainen resoluutio ja sen mahdollinen altistuminen kirkkaalle valolle - voitettiin 2010-luvun alkuun mennessä, koska fotomatriisit, TFT-näytöt ja niiden ominaisuudet ovat parantuneet huomattavasti. kustannusten aleneminen. Ja okulaarityyppisen elektronisen etsimen käyttö estää heijastuksia ja tuo kuvaustekniikan lähemmäksi perinteistä "peiliä". Ensimmäisissä pienikokoisten laitteiden malleissa havaittava elektronisen kuvan viive on pienentynyt lähes nollaan prosessorien nopeuden kasvaessa [14] . Samaan aikaan nykyaikaisten peilittömien kameroiden suljinviive on verrattavissa SLR-kameroihin, joissa tämä parametri ylittää myös etäisyysmittarin ja mittakaavakameroiden suorituskyvyn liikkuvan peilin vuoksi. Sellainen optisen etsimen etu kuin energiariippumattomuus on digitaalisissa laitteissa toissijainen, mutta se vähentää merkittävästi virrankulutusta erityisesti valmiustilassa.
Elektronisen etsimen käyttö klassisen suunnittelun digitaalisissa SLR-kameroissa on mahdotonta, koska valoherkkä matriisi sulkeutuu havainnoinnin aikana sulkimella ja peilillä, joka varmistaa optisen tähtäimen toiminnan. Tammikuussa 2006 Olympus esitteli E-330 SLR-kameran , joka ensimmäistä kertaa toteutti mahdollisuuden rajata kuvaa, joka ei saatu etsimen optisella reitillä sijaitsevasta lisämatriisista, vaan päämatriisista [35] . Tätä varten kamera kytketään tilaan, joka on saanut kauppanimen "Live View". Tässä tilassa tähtäys suoritetaan peili ylhäällä ja suljin auki samalla tavalla kuin kaikissa muissa digitaalisissa laitteissa. Optinen etsin ei toimi tässä tapauksessa, koska se on koholla olevan peilin peitossa [* 1] . Juuri ennen kuvaamista suljin sulkeutuu ja ottaa sitten yhden tai useamman valotuksen valitun kuvaustavan mukaan. Peili pysyy ylhäällä, kunnes Live View -tila kytketään pois päältä.
Tämän tilan ansiosta voit lisätä näkemisen mukavuutta, myös pyörivän näytön avulla, ja tekee järjestelmäkamerasta sopivan videokuvaukseen. Lisäksi yksi elektronisen etsimen etu tulee saataville: etäkatselu tietokoneen näytöltä [36] . Nykyaikaisimmat mallit voivat näyttää kuvan langattomilla protokollilla yhdistetyn ulkoisen älypuhelimen näytöllä [37] . Kuitenkin, kun tila kytketään päälle, virrankulutus ja matriisin lämpeneminen kasvavat jyrkästi, ja suurin osa optisen etsimen eduista elektroniseen etsimeen verrattuna menetetään, pääasiassa vaiheautomaattitarkennus. Ensimmäisissä laitteissa, esimerkiksi Canon EOS 5D Mark II , kun automaattitarkennustila laitettiin päälle, se ei ollut mahdollista ollenkaan, koska peiliä nostettaessa valo ei päässyt tunnistimeen. Myöhemmissä malleissa tämä haitta poistettiin käyttämällä kontrastiautomaattitarkennusta, mutta sen nopeus on paljon pienempi kuin vaiheen yksi, joka toimii tavallisissa kuvaustiloissa. Lisäksi tavallinen TTL-valotusmittari ei toimi, koska sen anturin tukossa on nostettu peili. Tässä tapauksessa vaihtoehtoinen mittaus kytketään suoraan päälle matriisin avulla. Tällä hetkellä (2018) "Live View" -tekniikan läsnäoloa ei pidetä pakollisena vain kuluttajatason peililaitteissa, vaan myös ammattimaisissa peililaitteissa [38] .
Mahdollisuus käyttää vaihdettavia objektiiveja ilman rajoituksia, makrokuvauksen saatavuus sekä erikoiskuvaus optisilla instrumenteilla, kuten mikroskoopilla , kaukoputkella tai endoskoopilla , ovat tärkeimmät tekijät, jotka lisäävät digitaalisten yksilinssisten refleksikameroiden suosiota. mikä tahansa hakemus [34] .
Koska useimpien digitaalisten järjestelmäkameroiden suunnittelu perustuu filmiprototyyppeihin, käytetään samoja objektiiveja ja objektiivin kiinnitysstandardeja ottaen huomioon anturin pienestä koosta johtuva rajaus . Kompensoidakseen polttovälin tavanomaista "pidennystä" tärkeimmät valmistajat ovat kehittäneet uusia standardeja, jotka ovat yhteensopivia aiempien kanssa: esimerkiksi Canon toi markkinoille uuden EF-S- standardin kameroiden ja objektiivien sarjan , joka perustuu Canoniin . EF elokuva . Uusi teline hyväksyy vanhan vakiooptiikan rajoituksetta, mutta taaksepäin yhteensopivuus on rajoitettu, erityisesti lyhyen matkan optiikassa sen lyhennetyn takaosan vuoksi [39] . Nikon DX -standardi on järjestetty samalla tavalla , lukuun ottamatta takaosaa, joka pysyi ennallaan [40] . Lisäksi uudet objektiivit voivat sisältää kehittyneitä elektronisia piirejä ( sähkömagneettinen hyppykalvo , optinen stabilointilaite jne.), jotka eivät toimi vanhojen kameroiden kanssa. Useimmissa näistä optiikoista on supistettu linssin näkökenttä , joka on suunniteltu pienelle anturille, ja niiden asentaminen täyden kennokoon kameraan johtaa vinjetointiin kehyksen kulmissa.