CASIO EXILIM EX-S100

Это первая цифровая камера с объективом из прозрачной керамики.

По Большой Советской Энциклопедии керамика (от греч. - глина) - это "изделия из природных глин, а также их соединений с минеральными и органическими добавками, обожженные до камневидного состояния. В настоящее время термин керамика вошел в все европейские языки. Он охватывает разнообразные изделия: от грубого тяжелого кирпича до легкой и прозрачной фарфоровой чашки. Пластичность глин была обнаружена человеком еще на заре его существования. Однако обжиг, который придает глиняной массе камневидность, водоустойчивость и огнестойкость, стал применяться человеком только в раннем неолите (около пятого тысячелетия до н.э.)".

То, что фарфор пропускает свет, замечено давно, у меня даже есть ночник, сделанный из фарфора. Но при этом он очень сильно рассеивает свет. И как удалось добиться от керамических линз оптических свойств, не уступающих стеклу, мне непонятно.

Вслед за Л.Толстым я готов повторять, что "знание непонятного равно незнанию", тем не менее, попытаемся собрать всю доступную информацию. В пресс-релизе Casio написано:

Компания CASIO, подтверждая свое лидерство в этой области, создала первый в мире объектив с применением оптически прозрачных керамических линз LUMICERA, производства компании Murata Manufacturing Co., Ltd.

Линзы LUMICERA обладают такими же характеристиками светопропускания, что и традиционные стеклянные объективы, но обладают двумя особенностями, которые привлекли внимание инженеров компании CASIO.

Линзы LUMICERA обладают не только более высоким коэффициентом преломления (2,08) по сравнению со стеклянными (1,5 – 1,85 ), но и несравненно более высокой прочностью. Компания CASIO разработала объектив с применением прозрачной керамики с уникальным коэффициентом преломления благодаря нескольким факторам. Прежде всего, по заказу CASIO керамический материал был изменен — увеличено окно оптической прозрачности для коротких длин волн и устранены поры (воздушные пузырьки), снижавшие прозрачность керамики.

Также инженеры CASIO разработали процесс обработки керамических линз, включающий сочетание тонкой полировки и нанесение специального покрытия, улучшающего преломляющий коэффициент.

Применение керамических линз в объективах цифровых фотокамер, разработкой которых CASIO занимается много лет, позволяет сделать новые модели на 20% тоньше.

2,08 – это очень большой показатель преломления. Больше – разве что у алмаза. Визит на сайт фирмы Murata позволил обнаружить единственное ключевое слово — Барий (Barium based transparent ceramics), поскольку известно, что карбонат бария BaCO₃ добавляют в стекольную массу, чтобы повысить коэффициент преломления стекла, и получают тяжелый баритовый флинт с показателем преломления 1,815.

В общем, как удалось достичь такого показателя преломления, не очень ясно, но результат достигнут. Больший показатель преломления позволяет при равном фокусном расстоянии сделать линзы с меньшей кривизной поверхности и, следовательно, они получатся тоньше.

Камера EXILIM EX-S100 действительно очень маленькая, по размерам она не превышает пачку сигарет и даже чуть тоньше. Камера имеет прочный металлический корпус, на котором размещено металлическое же штативное гнездо. Предполагается, что все соединения с компьютером и зарядным устройством будут осуществляться путем установки камеры в док.

Камера имеет большой ЖК экран на все случаи жизни: он используется как видоискатель, для навигации по меню и просмотра отснятых кадров. На нижней панели штативное гнездо, разъем для подсоединения к док-станции, и за общей крышкой аккумулятор и карта памяти SD. Открывать крышку не очень удобно, поэтому, вероятно, предполагается, что камера является своеобразной записной книжкой и при первой возможности устанавливается в док для подзарядки и передачи данных в компьютер. Часто извлекать карту памяти для замены, а также менять аккумулятор не очень удобно. Кнопок на задней панели не так уж мало - целых 11. Пять из них объединены в мини-джойстик. Тем не менее, в камере не предусмотрены ручные режимы управления экспозицией, только возможность коррекции - +- 2  EV.

Меню 

Информация на ЖК экране в режиме съемки. Для новичков, еще не привыкших к специфическим символам, камера выдает подсказку, причем на русском языке.	Информация о съемочных параметрах после нажатия спусковой кнопки наполовину. В случае, если включен так называемый панорамный фокус PF, в верхнем левом углу камера индицирует ожидаемый диапазон расстояний, при котором изображение будет резким.
Режим ручной фокусировки. На экране крупно воспроизводится центральная часть кадра и появляется шкала дистанций.	Несмотря на то, что ручных установок у камеры нет, информация о работе автоматики очень подробная. Вплоть до гистограммы. Причем не только для канала яркости, но и для каждого из цветовых каналов в отдельности.
Запись
Память
Настройки
Просмотр
BESTSHOT
Из уже привычных для камер Casio режимов BESTSHOT (настройка автоматики камеры в зависимости от снимаемого сюжета) отмечу режим для съемки визиток или демонстрационных плакатов под некоторым углом с возможностью автоматического исправления искажений. Конечно, все это можно сделать и с обычным кадром потом в графическом редакторе, но логика работы записной книжки не подразумевает, что вы каждый раз переписываете ее начисто, приходя домой. Сделал - забыл, вы сразу получаете результат, удобный для длительного хранения.
Камера сама определяет сюжетно важную часть и предлагает исправить перспективные искажения.	Результат может быть записан только с разрешением 1600х1200 пикселей. На вышеприведенном снимке показано, что у нас получилось в результате, а также вся информация, доступная при просмотре отснятых кадров.

Тесты

Разрешение

Объектив камеры изменяется от 4,8 мм до 13,5 мм (36 - 102 мм в 35 мм эквиваленте), относительное отверстие, соответственно, 1:4 - 1:6,6. Механика оправы сделана очень качественно, люфты практически не наблюдаются. В погоню за ненужными мегапикселями фирма тоже не бросилась, камера имеет всего лишь 3 Мп матрицу. Поэтому, несмотря на все мое желание, придумать тест, который позволял бы сказать, что это керамическая, а не стеклянная оптика, мне не удалось. Если не считать габаритов объектива, все результаты тестов практически идентичны аналогичным по возможностям стеклянным объективам. 

Снимок миры: справа - центр кадра, слева - край, при минимальном (вверху) и максимальном (внизу) фокусном расстоянии. Для наглядности при верстке размер мир увеличен в два раза.

Мира расположена в центре кадра и снята рассматриваемой камерой и камерой QV-4000. Хотя QV-4000 имеет 4 Мп матрицу, но она больше по размерам. А размер же каждого чувствительно элемента практически одинаков, поэтому эти матрицы предъявляют близкие требования к разрешению объектива, и результат мы получаем практически идентичный.

Спектральные характеристики

Миниатюра	Фрагмент
F=13,5 мм; 1:6,6; 1/80 с; EV=0; ISO-50; дистанция - бесконечность (принудительная установка). Баланс белого - автоматический.
Освещение - солнечный рассеянный свет, баланс белого - автоматический. Отклонение в цветопередаче, вычисленное как максимальная разность яркости в разных каналах, деленная на среднюю яркость в правом верхнем сером прямоугольнике - 4%.
Освещение - солнечный рассеянный свет, баланс белого - дневной свет. Отклонение - 12%.
Освещение - галогенная лампа накаливания, баланс белого - автоматический. Отклонение - 30%.
Освещение - галогенная лампа накаливания, баланс белого - лампа накаливания. Отклонение - 16%.
Спектр, полученный от двух ламп с помощью дифракционного фильтра фирмы COKIN P040. Баланс белого на камере установлен для ламп накаливания. Верхний источник света - люминесцентная лампа с условной цветовой температурой 2800K., а нижний - лампа накаливания с цветовой температурой примерно 2800 K

Съемка радуги, тестовой таблицы, а также ламп накаливания и люминесцентных ламп с цветовой температурой 2800К и дифракционным фильтром, установленным перед объективом, также не выявили никаких отличий в пропускании керамических линз в сравнении со стеклянными.

Шум

Для наглядности при верстке изображение увеличено в 2 раза.
Ниже в таблице приведены средние значения яркости и стандартное отклонение.
.

ISO	Лампа накаливания		Дневной свет
50	114	1,6	114	3,0
	122	2,1	119	3,3
	111	1,7	113	3,1
	104	2,3	107	3,4
100	112	1,5	119	3,1
	121	2,2	133	3,5
	110	1,8	114	3,2
	102	3,5	107	3,7
200	112	2,1	110	2,7
	122	3,0	121	3,7
	109	2,7	106	3,1
	101	4,9	94	3,8
400	112	2,5	118	4,2
	122	4,0	125	5,9
	108	3,0	116	4,7
	103	6,9	109	5,4

Обращает внимание относительно высокий уровень шумов при низкой чувствительности и дневном освещении. Матрица с керамической оптикой оказалась лучше приспособлена к искусственному освещению. Вероятно, чувствительность к длинноволновой части спектра существенно отличается от коротковолновой.

Обращает на себя внимание параметр WhiteBalance Bias (смещение): 233,624, при WhiteBalance : Tungsten Lamp;
WhiteBalance Bias : 372,333 при WhiteBalance : Daylight. Не думаю, что это связано именно с оптикой и что у разных камер смещение измеряется в одинаковых единицах, но отмечу, что у Casio P700 при дневном освещении этот параметр еще больше.

При дневном освещении оптимальной чувствительностью является ISO 200, при ISO 100 и 50 из-за разной спектральной чувствительности и как следствие необходимости коррекции существенного выигрыша в уровне шумов не наблюдается. Разброс между несколькоми сериями снимков получился довольно большим и составил -0,3 для стандартного отклонения.

Фото

Воспользуемся программой Exif Reader V3.0 для получения дополнительной информации о снятых кадрах и попытаемся понять алгоритм автоматической фокусировки.

Миниатюра	Фрагмент
F=13,5 мм; 1:6,6; 1/250 с; EV=0; ISO-50; дистанция - 13884 мм. В режиме автоматической фокусировки, как бы далеко не был расположен объект, камера обычно фокусируется на дистанцию, хоть и превышающую гиперфокальное расстояние, необходимое для получения максимальной глубины резкости, но существенно более близкую, чем реальное расстояние до объекта. Воспользовавшись программой из статьи, и считая размер допустимого круга нерезкости равным 5мкм (2 пикселя), получим для гиперфокального расстояния - 6 м. Впрочем, возможно, что шаг перемещения объектива просто больше, чем разница между фокусировкой на 13 м и бесконечностью.
F=4,8 мм; 1:4; 1/400 с; EV=0; ISO-50; дистанция - бесконечность (автофокусировка).
F=6,9 мм; 1:4,6; 2 с; EV= 0; ISO-50; дистанция - бесконечность (принудительная установка).
F=13,5 мм; 1:6,6; 1/40 с; EV= 0; ISO-100; дистанция - 157 мм. Максимальное увеличение при пересъемке кадров с 35 мм пленки.
F=13,5 мм; 1:6,6; 1/160 с; EV= -1; ISO-50; дистанция - 178 мм.
Попробуем показать, когда вмешательство в работу автоматики оправдано, и что может дать ручная коррекция и последующая обработка в графическом редакторе.
F=4,8 мм; 1:4; 1/500 с; EV= 0; ISO-50; дистанция - 6850 мм (оценка гиперфокального расстояния дает нам 1 м, при дистанции в 7 м резкое изображение будет от 0,9 м до бесконечности). Снимок в автоматическом режиме. В целом, кадр имеет правильный баланс и может быть без дополнительной коррекции помещен в архив или распечатан. Однако, если присмотреться, то детали в светах потеряны.
F=4,8 мм; 1:8; 1/400 с; EV= -0,7; ISO-50; дистанция - 6850 мм. Снимок с коррекцией экспозиции. В целом, он производит впечатление чересчур темного, но детали колонн сохранены.
После коррекции в графическом редакторе мы получаем изображение нормальной плотности с сохраненными деталями в светах и без заметных шумов в тенях.

Заключение

Сделав прочный металлический корпус, отличную механику, и не гонясь за избыточными мегапикселями в матрице, фирма Casio сделала все, чтобы первый блин не оказался комом. Камера с керамическими линзами получилась очень удачной. Это прекрасная записная книжка с возможностью записи звука, которую можно всегда носить с собой. Единственно, что хотелось бы, это иметь возможность ручной установки выдержки и диафрагмы, хотя бы через меню, без дополнительных кнопок на корпусе. Можно было бы, кроме пункта Экспокоррекция, добавить пункт Установка диафрагмы и Установка выдержки, по аналогии с устройством меню в камере Casio QV-3000. Вероятно, неплохо было бы иметь и запись в формате RAW. Возможно, он и есть в этой камере, но фирма изменила способ доступа к служебному меню, и проверить его существование мне не удалось.