Тенденции в цифровой фотографии. Часть 5 (Память)

Тенденции в цифровой фотографии: Часть 1. Объективы Часть 2. Вспышки Часть 3. ПЗС-матрицы Часть 4. Пиксели Часть 5. Память

Любой, достаточно сложный электронный прибор представляет собой в том или ином виде компьютер, поскольку обеспечивает или обработку информации, или какую-то реакцию в ответ на её изменение. В частности, любой плёночный фотоаппарат, обеспечивающий автоматический обсчёт экспозиции и наведение на резкость, оборудован простейшим либо сложнейшим (в зависимости от класса) микропроцессором - а зачастую и не одним. Эти устройства, анализируя информацию с датчиков, фокусируют объектив и рассчитывают диафрагму и выдержку - причём для последней операции используется специализированная база данных.

И уж тем более не обойтись без компьютера цифровой фотокамере, хранящей сами снимки в виде двоичной информации. Более того, даже набор компонентов такого фотоаппарата вполне привычен для любого пользователя, знакомого с начинкой компьютера. Среди узлов цифровой камеры можно встретить ПЗУ, ОЗУ, скромную в энергопотреблении КМОП-память, энергонезависимую флэш-память, накопители на жёстких магнитных дисках (НЖМД), чаще называемые "винчестерами", и даже такую экзотику, как флоппи-дисководы и приводы CD-RW.

Очевидно, большинству читателей знакомо назначение вышеперечисленных устройств - все они, так или иначе, служат для оперативного либо долговременного хранения данных. Однако может возникнуть вопрос, каким образом эти компоненты применяются в цифровой фототехнике - особенно с учётом того, что часть из них отличается как отменной "прожорливостью" (по части электроэнергии), так и внушительными габаритами.

Чтобы рассказ шёл от простого к сложному, желательно вести рассмотрение хронологически - как относительно развития самих камер, так и касательно процессов, происходящих в цифровом фотоаппарате.

ПЗУ, ОЗУ и КМОП-память

Итак, если вспомнить самый первый любительский цифровой фотоаппарат, который появился в 1990 году и назывался Dycam Model 1 (хотя более известен был под именем Logitech FotoMan FM-1), то его внутренняя организация будет напоминать наиболее примитивные компьютеры того времени. В ПЗУ хранятся как набор управляющих "фотографической" частью программ (то есть алгоритмов расчёта экспозиции), так и утилиты, обеспечивающие формирование изображения на основе данных, поступающих от АЦП, а также последующее сжатие информации.

Все программы, хранящиеся в ПЗУ, после включения фотоаппарата загружаются в его ОЗУ. Здесь же производится и хранение снимков - энергонезависимыми средствами хранения информации Dycam Model 1 не располагал, и при разряде пары "пальчиковых" батареек, являвшихся основным источником питания камеры, все отснятые кадры пропадали. Разумеется, такое положение вещей категорически не могло устраивать пользователей, поэтому следующие модели цифровой фототехники уже имели устройства, позволявшие хранить снимки неограниченно (или почти неограниченно) долго без каких-либо источников энергии. Впрочем, и ПЗУ, и ОЗУ в этих фотоаппаратах сохранились - первый тип памяти по-прежнему хранил программы, а вот функции второго несколько расширились.

Дело в том, что цифровые фотоаппараты обрели цвет. Однако цвет этот для каждого кадра необходимо было восстановить - интерполировать, а для такого рода операций обязательно необходима оперативная память, так что снимки по-прежнему попадали в ОЗУ, только на этот раз не для хранения, а для обработки. Данная обработка состояла из формирования снимка на основе данных АЦП, восстановления цвета, а также сжатия информации. Полученные снимки хранились во встроенной энергонезависимой флэш-памяти фотоаппарата.

В ОЗУ выполнялась не только обработка снимков. Участок этой памяти выделялся и назначался на роль сервисной памяти - в ней хранились все настройки фотоаппарата, сделанные пользователем. Первые модели цифровых камер были довольно простыми, поэтому выбранные пользователем разрешение, степень сжатия и режим работы вспышки при выключении питания фотоаппарата терялись - настроить эти параметры при последующем включении не составляло особого труда. А вот когда появились функции экспокоррекции и баланса белого, решено было сделанные пользователем настройки всё-таки сохранять в участке ОЗУ, отведённом под сервисную память - как минимум до следующей замены батареек. С ростом разрешения ПЗС-матриц стало очевидным, что хранить снимки во встроенной флэш-памяти - заведомо ограничивать пользователя по части доступного количества кадров. Поэтому камеры обзавелись сменными модулями флэш-памяти, от чего выиграли не только пользователи, но и производители. Во-первых, повысился спрос на фотоаппараты (появилась возможность брать их в отпуск), во-вторых, возник рынок модулей памяти, а в третьих, получили распространение различные устройства, позволяющие считывать данные с модуля без использования камеры. Данные устройства, именуемые считывателями, имели самые разнообразные конструкции (далее они будут рассмотрены подробнее), хотя одна черта у них была общей - они обеспечивали доступ к снимкам, организованным в виде файлов.

Соответственно, на ОЗУ фотоаппарата легла ещё одна нагрузка - в нём производилось преобразование снимка в тот или иной файловый формат. Наиболее распространёнными являются файлы формата JPEG, TIFF и RAW. Следует отметить также, что к моменту появления сменных носителей некоторые производители стали снабжать свои камеры функциями повышения/понижения яркости, контрастности и чёткости изображения, а также перевода снимка в чёрно-белый формат. Все эти преобразования осуществлялись после восстановления цвета и, откровенно говоря, заметно лучших результатов можно было бы добиться при использовании специализированного ПО для обработки изображений

Чаще всего кадры сохраняются в файлах формата JPEG. Эта аббревиатура скрывает под собой название организации (Joint Photographic Experts Group), разработавшей довольно эффективный алгоритм сжатия информации. Этот алгоритм состоит из следующих шагов:

• перевод цветового пространства снимка из RGB (использующего для отображения всех цветов оттенки красного, синего и зеленого) в YUV (где Y - яркость пиксела, а U и V - данные о цвете). При этом в первую очередь обеспечивается сохранность информации о яркости пиксела, а для человеческого зрения это важнее, чем данные о цвете.
• разбиение кадра на блоки 8Х8 пикселов с последующим дискретным косинус-преобразованием данных блоков, которое перевод снимок в набор гармонических колебаний с различными амплитудой и частотой.
• анализ амплитудно-частотных характеристик на предмет повторяемости цветовых полей с последующим исключением 50 процентов яркостных и 75 процентов цветовых данных.

Именно из-за последнего шага JPEG относится к алгоритмам со сжатием с потерей данных. Иными словами, даже при минимальном коэффициенте сжатия полностью исходное изображение восстановить невозможно. А при максимальных коэффициентах сжатия теряется слишком большая часть как яркостной, так и цветовой информации и на изображении всё отчётливее видны артефакты JPEG - "расплывшиеся" границы контрастных областей, дробление кадра на блоки 8Х8 пикселов и так далее.

В отличие от JPEG-алгоритма, сжатие, используемое в формате TIFF, не приводит к потерям данных. Используемые при этом алгоритмы очень похожи на те, что применяются в программах-архиваторах и обеспечивают стопроцентное восстановление изображения. Однако TIFF-файлы занимают заметно больше места, даже по сравнению JPEG-файлами с минимальным сжатием, в то же время ошибки при расчёте экспозиции или наводке на резкость портят кадр значительно сильнее, чем JPEG-артефакты. Из этого следует вывод - следует отснять как можно больше кадров и отобрать самые достойные, а с этой точки зрения формат JPEG предпочтительнее.

Файлы формата RAW представляют собой "слепки" с ПЗС-матрицы без каких-либо преобразований - в первую очередь, не производится интерполяция цвета. При этом несжатые файлы занимают места больше, чем файлы TIFF, а для их обработки на компьютере требуется специализированное и функционально ограниченное ПО. Впрочем, на текущий момент большинство производителей обеспечивают сжатие RAW-файлов, причём зачастую они получаются компактнее, чем TIFF-файлы. А для большего удобства при дальнейшей обработке изображения выпускаются плагины для Adobe Photoshop, позволяющие при обработке RAW-изображения использовать всю мощь этого пакета.

Возникает вопрос - "а для чего вообще нужен RAW-формат?" Дело в том, что иногда и динамический диапазон матрицы, и её АЦП позволяют получить изображение с большей разрядностью цвета, чем стандартные 24 бита, используемые в JPEG и TIFF форматах. И как раз для сохранения 30, 36 или 48-битного снимка RAW подходит лучше всего - избыточные разряды всегда можно использовать для коррекции "передержки" либо "недодержки".

Наряду с разрешением ПЗС-матриц неуклонно повышалось также их быстродействие. В конечном итоге скорость считывания данных с сенсора стала такой, что появилась возможность реализовать режим непрерывной съёмки, при котором камера делает серию снимков с минимальными интервалами между ними. А поскольку при большом разрешении даже для короткой серии требуется довольно внушительный объём памяти, размеры ОЗУ заметно выросли. С тех пор данный тип памяти стал называться буферной памятью. Одновременно с режимом непрерывной съёмки модели стали оснащаться функциями эксповилки, блокировки экспозиции, многозоновым автофокусом и другими полезными вещами. При этом с ростом разрешения вырастало и энергопотребление, поэтому батарейки приходилось менять особенно часто. И каждый раз при этом приходилось полностью настраивать камеру. Такое положение дел пользователей решительно не устраивало, в результате решено было использовать в качестве сервисной КМОП-память с весьма скромным энергопотреблением - ей и в самом деле "достаточно было одной "таблетки" (имеется в виду часовая батарейка). Опытные читатели догадались, что решение было позаимствовано из мира персональных компьютеров, в которых настройки материнской платы также хранятся в подпитываемой "таблеткой" КМОП-памяти.

Однако то, что хорошо для компьютера, не всегда подходит цифровой фотокамере. Отсек для "таблетки" занимал место в корпусе, на одну из панелей требовалось вывести люк для замены батарейки, а конструкция фотоаппарата в целом усложнялась. Поэтому потребовалось иное решение, которое, в конечном итоге, было найдено.

Флэш-память

Как уже было сказано, основной отличительной чертой флэш-памяти является её энергонезависимость - она в состоянии хранить информацию в течение очень долгого срока без каких-либо источников энергии. В этом её сходство с ПЗУ, однако в отличие от последней, флэш-память допускает модификацию хранящихся в ней данных. Достигается это тем, что при считывании информации используется низкое напряжение, а при записи - высокое.

Сочетание таких свойств привело к тому, что в цифровых фотоаппаратах флэш-память стала основным устройством долговременного хранения снимков. В ранних камерах флэш-память была встроенной и после её заполнения требовалась выгрузка снимков в персональный компьютер. С возрастанием размеров файлов распространение получили сменные модули памяти, однако встроенная флэш-память в фотоаппаратах тоже сохранилась.

Как уже было сказано, использование в качестве сервисной КМОП-памяти на "таблетках" усложняло конструкцию и увеличивало габариты. Поэтому решено было использовать в качестве сервисной встроенную флэш-память камеры - при этом вопрос обеспечения питанием автоматически пропадал. Более того, возникла возможность для решения ещё двух вновь возникших проблем.

Во-первых, вследствие вполне понятной "торопливости" производителей (ведь рынок надо завоёвывать) нередко выяснялось, что часть функций работает не совсем так, как надо. Такая же проблема встречается и у материнских плат компьютеров и "лечится" она путём перепрошивки базовой системы ввода/вывода (BIOS), которая с известных пор хранится не в ПЗУ, а во флэш-памяти. Данное решение перекочевало и в цифровые фотоаппараты, и теперь для исправления "неадекватного поведения" при расчёте экспозиции или наводке на резкость достаточно обзавестись самой свежей программной "заплаткой" и "наложить" её на встроенное программное обеспечение камеры, хранящееся во флэш-памяти.

Во-вторых, рост разрешения матриц негативно сказался на объемах выпуска - всё больший процент уходил в брак по причине обилия "залипших" пикселов. В то же время спрос на цифровую фототехнику продолжал расти. Поэтому нормы браковки сделали более либеральными, а чтобы пользователи не смущались от "залипших" пикселов, фотоаппараты стали оснащаться режимом, сканирующим дефектные элементы ПЗС-матрицы и запоминающим их координаты в сервисной флэш-памяти. А при генерации полноцветного изображения занесённые в "список залипших пикселов" элементы исключались из рассмотрения.

Сменные модули флэш-памяти

Итак, к тому моменту, когда разрешение ПЗС-матриц подошло к мегапиксельному рубежу, большинство производителей любительских цифровых камер перешло на сменные модули флэш-памяти. Впрочем, следует отметить, что инициатива по переходу на сменные носители данных принадлежала разработчикам цифровых "зеркалок".

Именно в зеркальных цифровых камерах Kodak DCS-420 образца 1994 года впервые появились слоты, предназначенные для установки PCMCIA-карт. В свою очередь, данные карты, оснащённые флэш-памятью, были ещё раньше разработаны для портативных компьютеров "Международной ассоциацией карт памяти для персональных компьютеров" (Personal Computer Memory Card International Association, PCMCIA). Стандарт, рекомендованный данной организацией, описывал как форму и вольтаж разъёмов, так и габариты карт. Планировалось также, что в данном форм-факторе и с использованием этого же разъёма будут выпускаться модемы, сетевые карты, SCSI-адаптеры и другие устройства. Позднее стандарт был переименован в PC Card.

Карта стандарта PCMCIA

В конечном итоге сформировалось три типа карт PCMCIA. Все они имеют равные длину и ширину (85,6Х54 мм), а вот толщина у них разная: тип I толщиной 3,3 мм, тип II -5 мм, и тип III - 10.5 мм. Различаются карты также по напряжению питания - 3,3 либо 5 вольт. Карты с флэш-памятью были, в основном, I и II типов.

Несмотря на то, что габариты PCMCIA-слотов годились больше для внушительных по размерам "зеркалок", место для них нашлось и в корпусах некоторых любительских камер - например, Kodak DC-50. Однако значительно большего успеха добился появившийся в 1994 году стандарт CompactFlash, ставший развитием PCMCIA.

Появление карт данного типа стало возможным благодаря повышению плотности записи в микросхемах флэш-памяти. В результате размеры микросхем уменьшились, а фирма SanDisk решила создать новый тип карт памяти, сохранив при этом совместимость с форматом PCMCIA - хотя число контактов сократилось с 68 до 50, электрически модули CompactFlash были полностью совместимы с предшественниками. А для механического соответствия достаточно было переходника CompactFlash- PCMCIA в форме PCMCIA-карты, в который, благодаря своему малому размеру (43X36X3 мм), вставлялись новые модули Ну а всю конструкцию в сборе можно было поместить в слот ноутбука и считать снимки непосредственно в компьютер, не используя ни соединительных проводов, ни ПО для обмена данными с камерой.

Модуль CompactFlash

Как и карты PCMCIA, модули CompactFlash изначально различались по напряжению питания - 3,3 и 5 вольт. Потом добавилось ещё одно отличие - появились карты CompactFlash тип II, толщина которых составляла уже 5 мм. Благодаря этому появилась возможность значительно увеличить ёмкость модулей, при этом в очередной раз заслужила похвал прозорливость разработчиков стандарта.

Дело в том, что контроллер памяти располагался непосредственно в модуле CompactFlash, примерно так же, как и в винчестерах. Благодаря этому новейшие карты повышенной ёмкости могли быть установлены в относительно старую фотокамеру. Такая гибкость применения обеспечила стандарту CompactFlash непревзойдённое долголетие.

Однако размещение контроллера на карте имеет и минусы. Во-первых, при этом возрастает себестоимость устройства. Во-вторых, в результате у производителей становятся "развязанными руки" и карты они маркируют, указывая "неформатированную ёмкость" (например, "64 Мбайт"), хотя реально для размещения данных свободными остаются от 60 до 63 Мбайт.

После распространения интерфейса USB популярными стали считыватели данных CompactFlash-USB. Более того, появились модули CompactFlash, располагавшие набором микросхем, реализовывавшим USB-интерфейс. Данные модули комплектовались кабелем, имевшим два разъёма - один предназначался для подключения к USB-порту компьютера, а второй, 50-контактный, позволял прямо к кабелю присоединить карту CompactFlash и считывать с неё данные в компьютер безо всяких дополнительных устройств.

Пожалуй, в области миникомпьютеров модули CompactFlash получили распространение ничуть не меньшее, чем в цифровой фототехнике. Более того, заложенные в интерфейс резервы (по правде говоря, доставшиеся "в наследство" от PCMCIA) позволили реализовать в рамках данного формата не только модули памяти, но и модемы и сетевые карты.

В целом стандарт CompactFlash по большей части удовлетворяет всем современным требованиям и отличается высокой популярностью, хорошей скоростью обмена и большими резервами по наращиванию объёмов памяти.

Однако массогабаритные характеристики модулей CompactFlash и их высокая себестоимость, обусловленная встроенным контроллером, привели к рождению в 1997 году нового стандарта SmartMedia. Он был сформирован консорциумом "Карты твердотельных флоппи-дисков" (Solid State Floppy Disk Card, SSFDC), состоявшим из таких компаний, как Olympus, Toshiba, FujiFilm и т.д. С самого начала решено было, что контроллер памяти будет располагаться в фотокамере. За счёт этого массогабаритные характеристики нового модуля оказались значительно лучше, чем у CompactFlash - 45X37X0,76 мм при весе 2 грамма. Однако у такого решения имелся и минус.

Модуль SmartMedia

При разработке карт повышенной ёмкости выяснилось, что фотоаппараты ранних выпусков их "не понимают" - контроллер памяти не был рассчитан на новую адресацию. Впрочем, после перехода камерами "32 Мбайтного" рубежа практически все модели уверенно распознавали карты ёмкостью вплоть до 128 Мбайт (официальный максимум, обеспечиваемый спецификациями стандарта). Плюсом было и то, что понятия "неформатированная ёмкость" для карт SmartMedia не существовало - цифра, указанная на упаковке модуля, полностью соответствовала реально доступной памяти.

Подобно модулям CompactFlash, карты SmartMedia использовали два напряжения - 3,3 и 5 вольт. Чтобы предотвратить возможные неисправности, у карт был срезан верхний уголок: у трёхвольтовых - правый, а у пятивольтовых - левый. Пятивольтовые модули выпускались только двух- и четырёхмегабайтной ёмкости. Ещё одним интересным решением был предохранитель от случайного стирания данных, представлявший собой кружочек самоклеющейся фольги, наклеивающийся на определённую область карты.

Для прямого считывания в компьютер данных с карт SmartMedia были созданы различные устройства. Первым был адаптер SmartMedia-PCMCIA, который, за счёт встроенного контроллера памяти, стоил значительно дороже, чем переходник CompactFlash-PCMCIA. Однако значительно более серьёзным барьером для распространения данного устройства стало то обстоятельство, что PCMCIA-слоты встречаются практически только в портативных компьютерах, а для обычного устройства требуется считыватель "попроще".

Первым таким устройством стал переходник FlashPath, как две капли воды похожий на дискету 3,5 дюйма, только с прорезью для карты SmartMedia и парой гнёзд для батареек-"таблеток". Данные, как и следовало ожидать, считывались флоппи-дисководом, которым по сию пору комплектуется каждый компьютер. Разумеется, скорость считывания была невысокой, и потому как только подросли размеры файлов, а порт USB стал штатным интерфейсом, появились и считыватели SmartMedia-USB.

На текущий момент камеры, использующие карты SmartMedia, не проектируются - производители ориентируются на более совершенные стандарты. Максимальная ёмкость имеющихся на рынке карт составляет "официальные" 128 Мбайт. Но вряд ли стоит ожидать скорое исчезновение с прилавков модулей SmartMedia, так как по распространённости данный формат стоит на втором месте после CompactFlash.

Глядя на успех стандарта SmartMedia, ряд производителей, а конкретно фирмы Ericsson, Hitachi, Motorola, Nokia и Siemens, решили его повторить. Для этого в 1998 году они объединились в "Ассоциацию карт мультимедиа" (MultiMedia Card Association). Итогом этого объединения стало появление карт MMC. Поскольку новые модули планировалось использовать не только в цифровой фототехнике, но и в миникомпьютерах, сотовых телефонах и диктофонах, иными словами, весьма компактных устройствах, при разработке стандарта MMC решено было добиться габаритов меньших, чем у карт SmartMedia.

Модуль MMC

Данная задача была решена - размеры модуля MMC составляли 24X32X1,4 мм. Практически одновременно с выпуском новых карт было организовано производство считывателей всех трёх ранее перечисленных типов - PCMCIA-адаптеров, переходников FlashPath и считывателей на USB-порт. Казалось бы, поддержка была обеспечена солидная, однако новый стандарт едва не сгинул. Дело в том, что разработчики опрометчиво ограничили максимальный объём модулей порогом в 128 Мбайт. На деле выяснилось, что оборудование уверенно работает с модулями максимум 64 Мбайт. В довершение к этому скорость обмена данными оказалась отнюдь не впечатляющей. Все эти обстоятельства привели к тому, что производители камер предпочли сохранить верность прежним стандартам.

Своим спасением стандарт MMC обязан появившемуся позднее "расширению" спецификации, которая именовалась SecureDigital (SD). Изначально данное расширение планировалось для обеспечения авторских прав хранящихся на модулях SD музыкальных произведений в формате MP3. Но у новых модулей оказалась особенность, вызвавшая к ним повышенный интерес - за счёт увеличения числа контактов в разъёме с 7 до 9 резко возросла скорость обмена данными, а граница максимального объёма модуля выросла до 2 Гбайт.

При эксплуатации камер, рассчитанных на модули MMC и SD, иногда возникает путаница - фотоаппараты ранних моделей, "понимающие" карты MMC, могут не распознавать карты SD. В всём остальном новый стандарт вполне приемлем, посему нет ничего удивительного в том, что при разработке сверхкомпактных фотоаппаратов производители всё чаще переходят с крупногабаритных карт CompactFlash на миниатюрные модули SD.

Как известно, основной отличительной чертой техники SONY является то, что используемые в ней стандарты, как правило, не используются никем из прочих производителей. Примерно та же самая ситуация сложилась и в области цифровой фотографии - в 1999 году появился стандарт MemoryStick, который выделялся только стильным фиолетовым цветом да формой своего немаленького (50X21,5X2,8 мм) и не самого лёгкого (4 грамма) корпуса, напоминавшего пластинку жевательной резинки.

Модуль Memory Stick

Как и в случае с модулями MMC, MemoryStick сразу же получил поддержку в виде считывателей для порта USB, более того, многие модели ноутбуков Sony VAIO оборудовались специальным слотом для этих карт. Понимая, что модуль получился "крупноватым", SONY разработала его компактный вариант Memory Stick Duo (20X31X1,6 мм), снабжаемый (для совместимости со стандартными слотами Memory Stick) расширительной планкой.

Будучи штатным носителем данных на базе флэш-памяти для всей вычислительной и бытовой техники SONY, MemoryStick, тем не менее, за пределами этой техники распространения не получил. Однако фирму SONY это мало интересовало - гораздо большую озабоченность вызывал тот факт, что ёмкость этих модулей, как и у SmartMedia и MMC, была ограничена границей в 128 Мбайт.

Поэтому решено было расширить стандарт спецификацией Memory Stick Pro, которая при прежних габаритах и весе обеспечивает наращивание как скорости обмена данными, так и объёмов памяти (от 256 Мбайт до гигабайта). Как и в случае со SmartMedia и MMC/SD картами, в старых фотоаппаратах новые модули использовать нельзя. На текущий момент помимо SONY выпуском карт Memory Stick заняты и другие производители (тот же Lexar), поэтому до тех пор, пока выпускаются камеры SONY, о судьбе стандарта можно не тревожиться.

Поскольку возможности карт SmartMedia подошли к своему пределу, одни из основателей консорциума SSFDC, компании Fuji и Olympus, решили создать новый стандарт, учитывающий все особенности предшественников. В результате в 2002 году появилась спецификация модулей xD-Picture Card - наиболее компактных (20X25X1,7 мм), ёмких (вплоть до 8 Гбайт) и быстродействующих носителей информации.

Модуль xD-Picture Card

Для плавности перехода на новый стандарт был разработан специальный слот, позволявший устанавливать в него как карты SmartMedia, так и модули xD-Picture Card. Контакты для карт SmartMedia располагались с левой стороны слота, для модулей xD-Picture Card - с правой. Следуя примеру разработчиков MMC/SD, Fuji и Olympus с самого начала обеспечили для модулей xD-Picture Card переходники для PCMCIA-слотов и считыватели для USB-порта. Имелся и совершенно экзотический вариант - компактный адаптер, выполненный в форме модуля CompactFlash, полностью вмещал в себя карту xD-Picture Card.

В целом же стандарт xD-Picture Card является последней по хронологии создания и наиболее перспективной системой хранения данных на основе флэш-памяти.

Миниатюрные винчестеры (НЖМД)

Как это ни странно, но винчестеры в цифровых фотокамерах появились едва ли не раньше, чем флэш-память. Например, в появившейся в 1992 году цифровой "зеркалке" Kodak DCS-200 под корпусом базового фотоаппарата Nikon F801 имелся массивный "нарост", в котором содержалась электроника, обеспечивавшая работу "цифровой" части камеры, отсек с аккумулятором, а также НЖМД от портативного компьютера (форм-фактор 2,5 дюйма) ёмкостью 80 Мбайт. По сравнению с флэш-памятью, винчестер отличался "прожорливостью" по части электроэнергии и гораздо хуже переносил вибрацию и удары. Однако ёмкость таких носителей данных была на порядок выше, в несколько раз быстрее происходил и обмен данными.

Первый PCMCIA-слот для цифровых фотокамер появился в уже упомянутой цифровой "зеркалке" Kodak DCS-420, при этом данный разъём был рассчитан на карты PCMCIA тип III. К тому времени прогресс в области миниатюризации винчестеров позволил настолько "ужать" все электронные, а главное, механические компоненты НЖМД, что возникла возможность выпустить жёсткий диск в габаритах карты PCMCIA тип III. Разумеется, энергопотребление и стойкость к тряске были хуже, чем у PCMCIA-карт флэш-памяти, в то же время у PCMCIA-винчестеров эти параметры оказались заметно лучше, чем у НЖМД форм-фактора 2,5 дюйма. При этом сохранилась как высокая ёмкость устройств, так и хорошая скорость обмена.

Однако в габариты любительской техники жесткий диск формата PCMCIA вписываться совершенно не желал. Положение спасло дальнейшее повышение плотности записи в сочетании с высокопрецизионной механикой, которого добились разработчики IBM. В итоге в форм-факторе CompactFlash тип II появился наиболее миниатюрный вариант НЖМД, названный Microdrive.

Жесткий диск Microdrive

Первые модели имели ёмкость 170 и 340 Мбайт, и хотя на тот момент уже имелись модули флэш-памяти стандарта CompactFlash, ёмкость которых была примерно такой же, по стоимости мегабайта и скорости обмена данными Microdrive был значительно привлекательнее. Впрочем, пользователю приходилось обзаводиться тройным набором аккумуляторов и стараться избегать резких движений с фотоаппаратом в руках.

Затем появились модели ёмкостью 512 Мбайт и 1 Гбайт, которые также обеспечивали "самый дешёвый мегабайт". Правда, возникла небольшая проблема - ряд фотоаппаратов "отказывался понимать" новые винчестеры, однако "перепрошивка" встроенного ПО камеры, хранящегося в сервисной флэш-памяти, позволила обойти данное затруднение. Однако затруднения финансового плана, постигшие фирму IBM, заставили её к началу 2003 года передать отдел, занимавшийся разработкой накопителей на жестких дисках, в ведение концерна Hitachi. Благодаря патентованной Hitachi технологии Pixie Dust, новое предприятие, Hitachi Global Storage Technologies, анонсировало жесткий диск формата CompactFlash тип II с емкостью 4 Гбайт.

Флоппи-дисководы и приводы CD-RW

Как уже было сказано, одним из самых распространённых устройств компьютера является флоппи-дисковод. Однако его массогабаритные характеристики, на первый взгляд, совершенно не совместимы с размерами любительских цифровых камер. Тем не менее, среди цифровой фототехники нашлись модели, в которых роль носителя данных играла самая обыкновенная дискета 3,5 дюйма. Наибольшей популярности удалось добиться камерам серии Mavica, которые выпускала фирма SONY. Планировалось, что дешевизна и доступность носителя данных (то есть дискет) в сочетании с предельно простым способом переноса информации в компьютер обеспечит абсолютный коммерческий успех данной серии. И поначалу казалось, что данный прогноз весьма верен.

Однако потом "всплыли" все "особенности" применения "дискетной технологии". Среди наиболее критикуемых недостатков были совершенно неприемлемые массогабаритные характеристики камер (не помогла даже предельная миниатюризация всех компонентов дисковода), их энергетическая "ненасытность" (потребовавшая применения ёмких и дорогих литиево-ионных аккумуляторов от видеокамеры), крайне низкая скорость записи информации, а также частые потери данных при малейшем встряхивании фотоаппарата.

Фактически, основными причинами покупки камер Mavica были дефицит и дороговизна модулей флэш-памяти, невысокое качество программ, обеспечивающих "скачивание" снимков из фотоаппарата в компьютер, а также скромные размеры файлов с кадрами. Однако с 1999 года разрешение любительских камер подошло к двум мегапикселам, что привело к разрастанию размеров файлов, модули флэш-памяти в США и Европе стали продаваться повсюду, в том числе и в минилабах, а программное обеспечение для считывания данных с камеры стало составной частью ОС Windows'98 (имеется в виду папка "Сканеры и камеры"). В итоге пользователю стало совсем не интересно носить с собой здоровенный фотоаппарат и внушительную пачку дискет ради пары десятков кадров. Окончательно же серию Mavica "добило" резкое падение цен на флэш-память - в конечном итоге дискеты оказались более дорогостоящим носителем данных в расчёте за мегабайт.

Камера Sony Mavica MVC-CD

Потом SONY попыталась возродить серию Mavica, выпустив линейку моделей MVC-CD. Вместо флоппи-дисковода в этих камерах использовался не менее экзотичный привод для записи дисков CD-R и CD-RW. Разумеется, о полноразмерных CD-R/ CD-RW дисках не могло быть и речи - использовались уменьшенные носители, диаметром 3,5 дюйма и емкостью 156 Мбайт. Однако новинка не пользовалась той популярностью, которую имели "дискетные" предшественницы - по стоимости за мегабайт новые камеры не сильно превосходили фотоаппараты с "нормальными" носителями, габариты оказались совершенно неприемлемыми для избалованной сверхкомпактными моделями публики, а энергопотребление и чувствительность к тряске оказались даже выше, чем у флоппи-вариантов.

Одно время "дискетными" камерами увлекся концерн Panasonic, более того, его разработчикам почти удалось решить проблему с малой ёмкостью флоппи-дисков. В камерах Panasonic PV-SD4090 и PV-SD5000 для хранения данных решено было использовать дискеты SuperDisk емкостью 120 Мбайт. Правда, надёжность хранения данных, потребление энергии, размеры и масса фотоаппарата оставались на уровне Mavica, кроме того, носитель SuperDisk так и не стал заменой обычной дискете и, в конце концов, потихоньку "вымер". Попытка реанимировать "дискетную" камеру закончилась неудачей по причине отсутствия как носителей, так и дисководов для считывания данных.

Концерн Agfa в определённый момент своей истории выпускал весьма популярные цифровые фотокамеры. Одной из последних широко известных моделей была ePhoto CL30, на базе которой был разработан в некотором смысле "дискетный" вариант - CL30 Click!. Правда, в ней использовались не громоздкие флоппи-диски, а довольно компактные носители Click!, представлявшие собой диск Zip фирмы Iomega уменьшенного диаметра и ёмкости - 40 мегабайт вместо 100. О скромных габаритах дисковода Click! даёт представление тот факт, что его удалось "вписать" в карту PCMCIA тип III.

Дисковод Click! в формате карты PCMCIA тип II

В результате размеры и масса Agfa ePhoto CL30 Click! оказались вполне приемлемыми для карманной камеры, однако проблемы с надёжностью носителя отрицательно сказались на судьбе фотоаппарата. Дело в том, что надежность дисков Click! считается самой низкой среди носителей аналогичного типа. Компьютерная пресса тех лет изобиловала статьями с хлёсткими заголовками вроде "Click! Of Death", что в переводе обозначало "щелчок смерти". Разумеется, в ряде случаев публикации были слишком категоричными, однако автор имеет личный опыт эксплуатации данного носителя, причём отнюдь не положительный.

До того, как в компьютерах безраздельно стали царствовать приводы CD-RW, наиболее перспективным носителем считалась магнитооптика. Поэтому возникла идея, что достаточно компактный магнитооптический дисковод мог бы быть использован и в цифровых фотокамерах. Такой малогабаритный привод был разработан в результате объединения усилий фирм Olympus, Sanyo и Hitachi-Maxwell и получил наименование iD-Photo. Размеры используемого в нём диска составляли 59X56X4,8 мм, поэтому "миниатюрным" его назвать было сложно. Однако ёмкость в 730 Мбайт и скорость доступа от 10 до 50 Мбайт в секунду сулили определённые выгоды от использования данного носителя, тем более что надежность хранения данных была значительно выше, чем у обычных дискет.

Тем не менее, была разработана всего одна цифровая фотокамера, использовавшая данный носитель - Sanyo IDC-1000Z. Причиной малого интереса к дискам iD-Photo были те же особенности, которые мешали популярности любой "дискетной" камеры - большие габариты и вес, а также повышенное энергопотребление.

Таким образом, в цифровой фотографии на данный момент основным типом носителя данных являются сменные модули флэш-памяти. В тех нечастых случаях, когда пользователю требуется сохранить относительно большие объёмы информации, используются миниатюрные винчестеры. И, судя по темпам развития этих двух типов носителей, конкурентов на ближайший момент для них не предвидится.

Дополнительные материалы