Лічбавы фотаапарат — бясплёначны фотаапарат, у якім для запісу выявы замест святлоадчувальнага матэрыялу выкарыстоўваецца паўправадніковы фотаэлектрычны пераўтваральнік і лічбавая запамінальная прылада.
Выявы, атрыманыя лічбавым фотаапаратам, могуць быць загружаныя ў камп’ютар для апрацоўкі, перадачы па вылічальных сетак або захоўвання, а затым прагледжаныя на экране манітора або аддрукаваныя на папяровым носьбіце з дапамогай прынтару. У адрозненні ад плёначных камер, лічбавыя не патрабуюць лабараторнай апрацоўкі фотаматэрыялу, і пры наяўнасці ўбудаванага вадкакрысталічнага дысплея дазваляюць імгненна ўбачыць вынік здымкі. Акрамя таго, няўдалыя здымкі могуць быць выдаленыя з карты памяці, а ў некаторых мадэлях і адрэдагаваныя непасрэдна ў камеры. Пераважная большасць выпускаемых у цяперашні час фотаапаратаў — лічбавыя. Ужо ў 2005 годзе японскімі кампаніямі, самымі папулярнымі на сусветным рынку фотатэхнікі, было прададзена 64 770 000 лічбавых фотаапаратаў і толькі 5 380 000 плёначных. Развіццё тэхналогіі прывяло да таго, што лічбавыя фотаапараты могуць быць выкарыстаны таксама ў ролі відэакамеры. Такія універсальныя лічбавыя камеры штатна ўбудоўваюцца ў большасць сучасных смартфонаў і мабільных камп’ютараў.
Гісторыя Першы эксперыментальны бясплёначны фотаапарат, заснаваны на фотаэлектрычным пераўтварэнні, стварыў у 1975 годзе інжынер кампаніі «Eastman Kodak» Стывен Сасун (). Выкарыстаная ў ім ПЗС-матрыца мела разрозненне 0,01 мегапікселя, а запіс дадзеных адбываўся на кампакт-касету. З’яўленню лічбавых фотаапаратаў папярэднічалі відэафотаапараты, якія ўяўлялі сабой відэакамеру, прыстасаваную для аналагавага запісу нерухомых выяў на відэакасету ці відэадыскету. Прататып першага відэафотаапарата Sony Mavica быў прадстаўлены ў 1981 годзе. Якасць выявы відэафотаапаратаў была абмежавана выкарыстоўваемымі тэлевізійнымі стандартамі раскладання, і, акрамя таго, аналагавы спосаб рэгістрацыі прыводзіў да назапашвання скажэнняў у працэсе апрацоўкі і перадачы. Рэальныя перспектывы электронная фатаграфія атрымала толькі з распаўсюджваннем лічбавых тэхналогій. Першым лічбавым фотаапаратам спажывецкага ўзроўню ў 1988 годзе стаў «Fuji DS-1P», які выкарыстоўвае для запісу здымную карту SRAM. У тым жа годзе Kodak стварыў першы лічбавы люстраны фотаапарат «Electro-Optic Camera» на аснове малафарматнага фотаапарата Canon New F-1.
Далейшае ўдасканаленне тэхнічных характарыстык і разрознівальнай здольнасці лічбавых фотаапаратаў, тым не менш, не прывяло да выцяснення аналагавай хімічнай фатаграфіі. Нешматлікія мадэлі лічбавай апаратуры вельмі высокага кошту (да 40 тысяч долараў ЗША) абмежавана выкарыстоўваліся ў прыкладных сферах і фотажурналістыцы. Змена тэндэнцыі адбылася з распаўсюджваннем персанальных камп’ютараў і тэхналогіі лічбавага фатадруку, якая дазваляе атрымліваць высакаякасныя каляровыя адбіткі з файлаў. Удасканаленне тэхналогіі вытворчасці фатаматрыц таксама прывяло да зніжэння коштаў на камеры. Пасля гэтага лічбавыя фотаапараты вельмі хутка выцеснілі з рынку плёначную фотатэхніку, паколькі рабілі даступным атрыманне здавальняючых здымкаў нават без якіх-небудзь спецыфічных навыкаў. Акрамя таго, файлы могуць быць імгненна перададзены ў інтэрнэце і апублікаваны ў сацыяльных сетках, не патрабуючы лабараторнай апрацоўкі і сканавання.
Якасць выявы Рэзкасць выявы, якая даецца лічбавым фотаапаратам, залежыць ад памераў і колькасці элементарных фотадыёдаў, якія змяшчаюцца на паверхні фатаматрыцы, і разбівалі бесперапынную выяву на дыскрэтныя пікселі. Агульная колькасць пікселяў, якія ўдзельнічаюць у рэгістрацыі выявы, лічыцца найважнейшай характарыстыкай лічбавых фотаапаратаў, і часцей за ўсё акругляецца да мільёнаў, званых «мегапікселямі». Першыя лічбавыя фотаапараты значна саступалі аналагавым з пункту гледжання якасці, паколькі тэхналогіі тых гадоў не дазвалялі ствараць матрыцы з вялікай колькасцю дробных элементаў. У 1995 годзе разрозненне ў 6 мегапікселяў, якое даецца лічбавым гібрыдам Canon EOS DCS 1, лічылася рэкордным. Інфармацыйная ёмістасць фотаматэрыялаў была недасяжная для першых фатаматрыц. Нават фотаапараты мініяцюрнага фармату пераўзыходзілі лічбавыя па адрознівальнай здольнасці і фатаграфічнай шыраце. Аднак, ужо з сярэдзіны 2000-х гадоў найбольш прасунутыя прафесійныя лічбавыя фотаапараты дасягнулі ўзроўню дазволу 15-20 мегапікселяў, дазваляючы атрымліваць выву супастаўную па якасці з малафарматным негатывам, сасканаваным добрым фільм-сканарам. Сучасная апаратура, перешагнувшая мяжу ў 30 мегапікселяў, у некаторых выпадках забяспечвае вынік, праўзыходны традыцыйныя фотаматэрыялы.
Гэта тлумачыцца многімі фактарамі, у ліку якіх практычная адсутнасць святлорассеяння, непазбежнага нават у самых тонкіх фотаэмульсіях, і якое зніжае рэзкасць. Акрамя таго, колярадзяленне ў лічбавай фатаграфіі адбываецца толькі адзін раз у момант здымкі, і таму лічбавы здымак па якасці колераперадачы супастаўны са слайдам, пераўзыходзячы негатыўна-пазітыўны працэс з двухразовым колярадзяленнем пры здымцы і фотадруку. Адзіным параметрам, недасяжным пакуль для лічбавых фотаапаратаў на ўзроўні фотастужкі, з’яўляецца фатаграфічная шырата. Калі негатыўныя фотастужкі забяспечваюць дыяпазон у 14-15 экспазіцыйных прыступак, то лічбавая апаратура рэдка пераадольвае планку ў 7 прыступак. Па дадзеных часопіса «Digital Photography Review», матрыца прафесійнай камеры Nikon D3 мае шырыню ў 8,6 прыступак пры здымцы ў стандарце JPEG і не больш за 12 у фармаце RAW. Недахоп пераадольны з дапамогай тэхналогіі HDRi, якая прыдатная толькі для здымкі нерухомых аб’ектаў, патрабуючы як мінімум двух экспазіцый.
Будова Галоўны прынцып дзеяння лічбавых фотаапаратаў практычна не адрозніваецца ад класічных аналагавых. Асновай таксама з’яўляецца святлонепранікальная камера, з аднаго боку якой усталяваны аб'ектыў, які будуе сапраўдную выяву аб’ектаў здымкі ў факальнай плоскасці. Экспазіцыя рэгулюецца дыяфрагмай аб’ектыва і фотазатворам, і вымяраецца тымі ж спосабамі, што ў аналагавай фатаграфіі. Для кадравання і факусоўкі выкарыстоўваецца выглядашукальнік. Адрозненне заключаецца ў тым, што замест фотаматэрыялу ў факальнай плоскасці аб’ектыва ўстаноўлена паўправадніковая фатаматрыца, якая пераўтварае святло ў электрычныя сігналы. Гэтыя сігналы з дапамогай АЛП пераўтворацца ў лічбавыя файлы, якія перадаюцца ў буферную памяць, а затым захоўваюцца на ўбудаваным або знешнім назапашвальнікі. Часцей за ўсе файлы здымкаў захоўваюцца на адной або двух картах энерганезалежнай флэш-памяці, якія ўстанаўліваюцца ў корпусе фотаапарата. Зыходныя файлы, якія атрымліваюцца на выхадзе АЛП ў фармаце RAW, могуць быць канвертаваны працэсарам камеры ў адзін з агульнапрынятых стандартаў, напрыклад, TIFF або JPEG, а могуць захоўвацца без зменаў для наступнай ручной канвертацыі на знешнім камп’ютары.
З-за адсутнасці фотаматэрыялу і неабходнасці яго замены ў лічбавых фотаапаратах не выкарыстоўваюцца касеты і стужкапрацяжны тракт. Асноўная прылада складаецца з электронных кампанентаў, размяшчэнне якіх больш гнутка, чым механічных вузлоў. Дзякуючы гэтаму з’яўляецца магчымасць больш свабоднай кампаноўкі, якая не залежыць ад механічных сувязяў і іншых абмежаванняў. Таму на світанку развіцця бесплёначнай фотаапаратуры прадпрымаліся шматлікія спробы стварэння прынцыпова новай эрганомікі, больш зручнай для карыстальніка. Аднак, у рэшце рэшт агульная кампаноўка і дызайн фотаапарата, правераныя многімі дзесяцігоддзямі эксплуатацыі плёначнай апаратуры, апынуліся агульнапрынятымі і ў лічбавай фотаапаратабудоўле.
Да лічбавых фотаапаратаў таксама можна аднесці аналагавыя, абсталяваныя здымным лічбавым заднікам. Такое прылада больш характэрна для сярэднефарматнай і буйнафарматнай апаратуры, якая дазваляе мяняць касетную частку. Пры гэтым выкарыстоўваецца аналагавы фотаапарат нічым не адрозніваецца ад такога ж, абсталяванага стандартнай касетай з фатаплёнкай. Аднак, найбольшае распаўсюджванне атрымалі лічбавыя фотаапараты нераздымнай канструкцыі, як найбольш зручныя ў эксплуатацыі, і якія не змяшчаюць залішніх элементаў плёначнай апаратуры.
Матрыцы ўсіх лічбавых фотаапаратаў валодаюць плоскай формай, як і большасць фотаматэрыялаў. Пры гэтым выкарыстоўваюцца аб’ектывы, якія будуюць сапраўдную выяву, размешчаную на паверхні, максімальна набліжанай да плоскасці. Аднак, у 2014 годзе кампанія Sony анансавала выпуск ўвагнутых матрыц ў форме сферычнай абгінаючай. Пазней аналагічныя распрацоўкі пачалі Canon і Nikon. У 2017 годзе аб стварэнні ўвагнутых матрыц абвясціла карпарацыя Microsoft. Такая матрыца патрабуе зусім іншых аб’ектываў спрошчанай канструкцыі, дзякуючы адмовы ад карыгацыі крывізны поля выявы. У выніку пры больш кампактных памерах оптыкі з меншай колькасцю лінзаў павышаюцца яе светласіла і разрознівальная здольнасць. Акрамя таго, за кошт больш выгадных кутоў падзення святла, святлоадчувальнасць ўвагнутых матрыц вышэй, чым у плоскіх у два разы па полі і ў 1,4 разы ў цэнтры.
Счытванне выявы На сённяшні дзень вядомыя некалькі тэхналогій рэгістрацыі святла ў лічбавай апаратуры. Усе яны заснаваныя на прыборах з зарадавай сувяззю або камплементарных метала-аксіднай паўправадніках ў выглядзе прамавугольных матрыц або лінеек, здольных счытваць выяву адным з трох асноўных спосабаў.
Найбольш распаўсюджаны спосаб з запісам у адну экспазіцыю, які можа быць ажыццёўлены двума шляхамі: з дапамогай фільтра Баера, усталяванага над адзінай прамавугольнай матрыцай, або трыма такімі ж матрыцамі, якія атрымліваюць святло ад аб’ектыва праз тры святлафільтра асноўных колераў. Падзел патокаў пры гэтым вырабляецца прызменай колерадзялільнай сістэмай, як у відэакамеры тыпу 3CCD. Апошні спосаб выкарыстоўваўся ў некаторых першых лічбавых фотаапаратах, напрыклад «Minolta RD-175», але з-за грувасткасці саступіў месца одноматричной тэхналогіі. Пры выкарыстанні фільтра Баера для атрымання аднаго каляровага пікселя патрабуюцца чатыры элементарных фотадыёда, пакрытых святлафільтрамі асноўных колераў. У выніку, матрыца, генеравальная 4-мегапіксэльны манахромны файл, у колеры дае толькі 1 мегапіксэльны. Існуе яшчэ адна тэхналогія Foveon X3 з адзінай матрыцай, якая складаецца з трох слаёў святлоадчувальных фотадыёдаў. Колярадзяленне пры гэтым ажыццяўляецца за кошт адрозненняў пранікальнай здольнасці розных участкаў бачнага спектру. Аднак з-за невысокай дакладнасці колярадзялення шырокага распаўсюджвання такія матрыцы не атрымалі.
Другі спосаб рэгістрацыі заснаваны на паслядоўнай здымцы на адну матрыцу праз тры святлафільтра асноўных колераў, якія размяшчаюцца перад матрыцай або аб’ектывам. Па такім прынцыпе быў пабудаваны першы сярэднефарматны лічбавы заднік «DCB I» кампаніі Leaf. Аб’ект здымкі здымаўся тройчы за паваротным дыскам з трыма святлафільтрамі. Пры гэтым разрознянне атрымліемых каляровых файлаў адпавядала колькасці элементарных фотадыёдаў. Акрамя таго, не патрабуецца так званая дэбаерызацыя файлаў, непазбежная пры колерадзяленні масівам каляровых святлафільтраў. Больш складаная тэхналогія такога спосабу счытвання атрымала назву «Мікрасканаванне», і заключаецца ў перамяшчэнні матрыцы з фільтрам Баера ў плоскасці выявы з прэцызійнай дакладнасцю на адзін піксель. У выніку атрымоўваецца атрымаць разрозненне, у чатыры разы праўзыходнае, чым якое даецца нерухомымі фатаматрыцамі. Сярэднефарматны лічбавы заднік «Sinarback 44 HR» абсталёўваўся для гэтага п’езаэлектрычным механізмам мікроперамяшчэння матрыцы, забяспечваючы за 4 экспазіцыі дазвол больш за 75 поўнакаляровых мегапікселяў. Да вартасцяў тэхналогіі ставіцца высокае дазвол і адсутнасць муаровых эфектаў на дробных дэталях выявы. Аднак неабходнасць некалькіх паасобных экспазіцый абмяжоўвае сферу прымянення такой апаратуры, прыдатнай толькі для здымкі нерухомых прадметаў.