По своей сути цифровая камера (далее камера)- это сложный электронный прибор, своего рода симбиоз фотоаппарата и компьютера (мультимедийного носителя информации) с тенденцией все большего продвижения в мультимедийную сторону.
Действительно, с одной стороны атрибуты самой обыкновенной фотокамеры (объектив, вспышка, видоискатель), но с другой совсем не фотографические компоненты (память, жидкокристаллический экран, программное обеспечение и т. п.).
В упрощенном варианте алгоритм работы камеры как фотоаппарата состоит из 5-ти этапов:
1. объектив формирует изображение на регистрирующее устройство (далее матрица);
2. под управлением процессора происходит считывание изображения с матрицы;
3. в процессе считывания процессор оцифровывает, компрессирует (сжимает) и записывает изображение в цифровом формате в носитель информации (память);
4. просмотр снятого «кадра» посредством жидкокристаллического экрана или обычного телевизора (с возможностью удаления неудачного «кадра»);
5. втягивание «кадра» в обычный компьютер с последующей его обработкой.
Как видно, только первый из пяти этапов чисто фотографический, остальные скорее из компьютерной области, рассмотрим их подробнее.
1 этап.
Формирование изображения на матрице происходит по классической схеме обычного фотоаппарата, у которого функцию матрицы выполняет фотопленка.
Как правило алгоритм следующий:
• оценка экспозиции и резкости;
• установка резкости, выдержки и диафрагмы;
• проецирование изображения с заданными установками на матрицу.
Необходимо отметить, что размер матрицы по диагонали порядка 7-12 мм., а у малоформатной пленки размер кадра 43 мм., поэтому фокусное расстояние объектива камеры в 4-6 раз меньше, чем у обычного фотоаппарата. Следовательно, «нормальным» (эквивалентным 50-миллиметровому объективу пленочных 35- миллиметровых фотоаппаратов) для камеры будет объектив с фокусным расстоянием порядка 10мм. Соответственно и диаметр линз такого объектива в 5 раз меньше, что значительно упрощает реализацию функции ZOOM-а и позволяет достигнуть недостижимую для обычных фотоаппаратов глубину резкости.
2 этап.
Прежде всего, нужно выяснить, что же из себя представляет матрица.
Матрица – ключевой элемент любой камеры, а ее стоимость составляет порядка половины стоимости всей камеры. Поэтому она в первую очередь и определяет как качество снимков, так и стоимость камеры, да и в целом развитие цифровой фотографии зависит в основном от производства новых матриц.
Итак, в камере вместо пленки используют матрицу, которая представляет из себя массив светочувствительных элементов. Наибольшее распространение получил CCD (Charge Coupled Device) массив, именуемый ПЗС (прибор с зарядовой связью) матрицей. ПЗС- это массив полупроводниковых (фотодиодных) датчиков, осуществляющих преобразование оптического сигнала в электрический. Датчики разбиты на группы из четырех, где у каждого датчика свой светофильтр (обычно зеленый, синий, красный и зеленый). Зеленый используют дважды для увеличения чувствительности матрицы к зеленому цвету, т. к. установлено, что человеческий глаз более чувствителен к зеленому. Подобная структура группы позволяет матрице более адекватно (с точки зрения человеческого зрения) регистрировать изображение. Каждая подобная группа формирует один пиксел (минимальный элемент) изображения, а чем больше пикселов, тем качественнее изображение.
Темпы развития ПЗС – технологии впечатляют. Если недавно для любительских камер пределом казался 1 млн. пикселов, то сегодня анонсируются модели с разрешением более 3-х млн. пикселов и это не предел. Так же появляются новые ПЗС- технологии, например, супер ПЗС- матрица, которая, по утверждению фирмы- разработчика Fujifilm, имея фактическое разрешение обычной ПЗС- матрицы, дает конечное качество снимка в 1,5- 2 раза выше. Хотя последнее утверждение является спорным, но заслуживает внимания.

К слову надо отметить, что хорошая малоформатная пленка имеет разрешение эквивалентное 10-15 млн. пикселов, а на фотографии формата А5 человеческий глаз различает не более 3 млн.
Все вышесказанное дает полное основание утверждать, что современные камеры достигли фотографического качества (по крайней мере на любительском уровне), правда, пока остаются вопросы по доступной и качественной печати цифровых фотографий.
Вернемся к нашим этапам. Как уже было сказано, сформированное на ПЗС- матрице изображение, под управлением процессора, по определенному алгоритму начинает считываться.
3 этап.
Световое содержание каждого пиксела ПЗС- матрицы, как правило, преобразуется в 24- битовое информационное слово, которое позволяет передать порядка 16 млн. оттенков (2 в степени 24). Определенная область изображения, обычно несколько десятков или сотен (в зависимости от коэффициента сжатия изображения) смежных пикселов, описывается некой математической формулой (естественно в двоичном формате) и после описания таким образом всего изображения формируется скомпрессированный (сжатый) математический образ всего кадра в формате JPEG. Остается только аккуратно и надежно записать этот образ в энергонезависимый носитель информации (как правило сменный), проще говоря, в память камеры. Коэффициент компрессии может колебаться от 4 до 20, но чем он больше, тем хуже качество сохраняемого кадра. Потеря качества проявляется в наличии пятен на ровных тоновых участках изображения или паразитных ариолах на контрастных переходах. Поэтому желательно сохранять снимки с минимальной компрессией (лучше вообще без компрессии), но тогда катастрофически сокращается количество снимков, помещаемых в штатную память. Память не дешевая (порядка 5$ за 1 Мбайт), и это обуславливает желание производителя комплектовать камеры минимальной памятью с целью снижения общей цены. Здесь каждый находит свой компромисс, хотя, всегда есть возможность докупить дополнительной памяти, и проблема разрешится.
Различают два основных стандарта сменных носителей информации, используемых в камерах, SmartMedia (SM) и CompactFlash (CF), причем последний набирает все большую популярность в цифровой среде, а с появлением CF 2-го типа (Type II) стало возможным использование миниатюрных жестких дисков IBM Microdrive емкостью 170 и 340 Мбайт. Сегодня практически во всех ноутбуках имеются слоты PCMCIA, и при помощи специальных адаптеров в них можно вставлять и CF, и SM карты, а оригинальный адаптер FlashPath позволяет считывать карты SM даже в трехдюймовом дисководе для гибких дисков.
4 этап.
Современная камера дает уникальную возможность визуально оценить только что отснятый кадр посредством штатного цветного жидкокристаллического экрана (ЖЭ) или обычного телевизора. Это позволяет во-первых, переснять, в случае необходимости, неудачный кадр, а во-вторых, удалить из памяти все неудачные кадры с целью ее экономии. Кроме этого, ЖЭ может выполнять функцию видоискателя, что особенно удобно при макросъемке, хотя такой режим значительно сокращает время работы аккумулятора. Некоторые камеры используют ЖЭ для стыковки предыдущего кадра с последующим, что в результате (после обработки на компьютере) дает значительно более высокое окончательное разрешение, а значит, и качество снимка. Последнее особенно удобно при панорамной съемке.
5 этап.
Здесь все просто: устанавливается на компьютере соответствующий драйвер, и посредством стандартного интерфейса происходит переписывание снимков в компьютер. Так как в современных камерах размер каждого кадра значителен (до 2 Мбайт), то на смену медленному последовательному интерфейсу (RS-232) пришла универсальная последовательная шина USB, скорость передачи которой раз в 20 выше (порядка 2 Мбит/сек.). Остается только сохранить отснятые кадры на каком-либо носителе информации и можно приступать к наиболее приятному и интересному — обработке снимков, компьютерному макетированию календарей, открыток, WEB- страниц, печатанью фотографий и т. д..