Una càmera digital és un dispositiu electrònic per fer fotografies en un format numèric, en comptes d'utilitzar pel·lícules fotogràfiques com les càmeres convencionals, o imatges gravades en un format anàleg a la cinta magnètica com moltes càmeres de vídeo.
Les càmeres digitals compactes modernes generalment són multifuncionals i contenen alguns dispositius capaços d'enregistrar sons o vídeos a més de les fotografies. Actualment es venen més càmeres fotogràfiques digitals que pel·lícules de 35 mm.
Història miniatura|Tall transversal d'una càmera digital que mostra el CCD
El concepte de digitalització d'imatges amb escàners i convertir senyals de vídeo digital, va precedir al fet de prendre imatges fixes digitalitzades i una matriu d'elements sensors discrets. Eugene F. Lally del Jet Propulsion Laboratory va publicar la primera descripció de com produir fotos fixes en un entorn digital usant un fotosensor mosaic. El propòsit era proporcionar informació de navegació als astronautes a bord. Durant les missions espacials, la matriu de mosaic registra periòdicament fotos fixes de les localitzacions d'estrelles i planetes durant el trànsit i quan s'acosta a un planeta proporciona informació addicional de distàncies orbitals i com a guia per a l'aterratge.
Texas Instruments va dissenyar una càmera de cinema no analògica el 1972, si bé es desconeix si finalment es va construir.
La primera càmera d'enregistrament digital va ser desenvolupada per l'empresa Kodak, que va encarregar la construcció d'un prototip a l'enginyer Steven J. Sasson el de 12 de desembre de 1975. Aquesta càmera utilitzava el llavors recentment desenvolupat sensor CCD per Fairchild Semiconductor el 1973. Va crear una càmera d'aproximadament 4 kg, de la mida d'una torradora i que feia fotos en blanc i negre amb una resolució de 0,01 megapíxels. Va utilitzar els nous xips d'estat sòlid del CCD. La càmera fotogràfica registrava les imatges en una cinta de casset i va trigar 23 segons a capturar una primera imatge. Aquesta càmera fotogràfica era un prototip tècnic, no previst per a la producció en sèrie.
Càmeres fotogràfiques electròniques analògiques Les càmeres fotogràfiques electròniques de mà, en el sentit d'un dispositiu fet per ser portat i utilitzat com una càmera fotogràfica de mà de pel·lícula, van aparèixer el 1981 amb Sony Mavica, una càmera de vídeo magnètica. Aquest model no s'ha de confondre amb les càmeres fotogràfiques més modernes de Sony que també fan servir el nom de Mavica. Aquesta era una càmera fotogràfica analògica basada en la tecnologia de televisió que gravava en un «disquet de vídeo» d'una polzada x 2. Essencialment era una càmera de vídeo que registrava imatges fixes, 50 per disc en mode de camp i 25 per disc en manera del marc. La qualitat de la imatge era considerada igual a la de televisions de l'època.
Les càmeres fotogràfiques electròniques analògiques no semblen haver arribat al mercat fins a 1986 amb la Cànon RC-701. Cànon va mostrar aquest model en les Olimpíades de 1984, imprimint les imatges en diaris. Diversos factors van retardar l'adopció extensa de càmeres fotogràfiques anàlogues: el cost (a dalt de $ 20.000), qualitat pobra de la imatge en comparació a la pel·lícula, la manca de les impressores de qualitat. La captura i impressió d'una imatge va requerir originalment l'accés a equip com un framegrabber, que estava més enllà de l'abast del consumidor mitjà. Els discos de vídeo van tenir després diversos dispositius lectors disponibles per veure en una pantalla, però mai van ser estandarditzats a l'impuls de les computadores.
Els primers a adoptar-les van tendir a ser del medi noticiari, on el cost va ser superat per la utilitat i la capacitat de transmetre imatges per línies telefòniques. La qualitat pobra va ser compensada per la resolució baixa dels gràfics de diari. Aquesta capacitat per transmetre imatges sense recórrer a satèl·lits era útil durant les protestes de Tiananmen de 1989 i la primera guerra del Golf el 1991.
La primera càmera fotogràfica analògica per a venda als consumidors va poder haver estat la Cànon RC-250 Xapshot el 1988. Una càmera fotogràfica analògica notable produïda en el mateix any era el Nikon QV-1000C, que va vendre aproximadament 100 unitats i registrava imatges en escales de grisos, i la qualitat d'impressió en periòdic era igual a les càmeres fotogràfiques de pel·lícula. En aspecte s'assemblava a una càmera fotogràfica digital moderna rèflex.
L'arribada de càmeres fotogràfiques digitals veritables miniatura|Olympus E-30 DSLR La primera càmera fotogràfica digital veritable que registrava imatges en un fitxer informàtic va ser probablement el model DS-1P de Fuji, el 1988, que gravava en una targeta de memòria interna de 16 MB i utilitzava una bateria per mantenir les dades en la memòria. Aquesta càmera fotogràfica mai va ser posada a la venda als Estats Units. La primera càmera fotogràfica digital disponible al mercat va ser la Dycam Model 1, el 1991, que també va ser venuda amb el nom de Logitech Fotoman. Usava un sensor CCD, gravava digitalment les imatges, i disposava d'un cable de connexió per descarregar les imatges a l'ordinador.Carolyn Said, "DYCAM Model 1: The first portable Digital Still Camera ", MacWeek , vol. 4, No 35, octubre 16, 1990, p. 34.
El 1991, Kodak va llançar al mercat el seu model DCS-100, el primer d'una llarga línia de càmeres fotogràfiques professionals SLR de Kodak que van ser basades, en part, en càmeres per pel·lícula, sovint de marca Nikon. Utilitzava un sensor d'1,3 megapíxels i es venia per uns 13.000 dòlars.
La transició a formats digitals va ser ajudada per la formació dels primers estàndards JPEG i MPEG el 1988, que van permetre que els fitxers d'imatge i vídeo es comprimissin per al seu emmagatzematge. La primera càmera fotogràfica adreçada a consumidors amb una pantalla de cristall líquid en la part posterior va ser la Casio QV-10 el 1995, i la primera càmera fotogràfica a utilitzar targetes de memòria CompactFlash va ser la Kodak DC-25 el 1996.
El mercat per a les càmeres fotogràfiques digitals adreçades al consumidor estava format originalment per càmeres fotogràfiques de baixa resolució. El 1997 es van oferir les primeres càmeres fotogràfiques per a consumidors d'un megapixel. La primera càmera fotogràfica que va oferir la possibilitat d'enregistrar clips de vídeo va poder haver estat la Ricoh RDC-1 el 1995.
El 1999, amb la introducció de la Nikon D1, una càmera fotogràfica de 2,74 megapíxels, que va ser una de les primeres SLR digitals, la companyia es va convertir en un fabricant important, i, amb un cost inicial de menys de 6.000 dòlars, era assequible tant per a fotògrafs professionals com per a consumidors d'alt perfil. Aquesta càmera fotogràfica també utilitzava lents Nikon F, el que significava que els fotògrafs podrien utilitzar moltes de les mateixes lents que ja tenien per a les seves càmeres de pel·lícula.
El 2003 es va presentar la Digital Rebel de Cànon, també coneguda com la 300D, una càmera fotogràfica dirigida a consumidors de 6 megapíxels i la primera DSLR que tenia un cost inferior a 1.000 dòlars.
El 2008 es va presentar a la Fira d'Alemanya, una càmera LEICA de mig format amb una resolució de 37 megapíxels.
La conversió analògica/digital A diferència d'altres càmeres, el que fa el chip captador de les càmeres digitals és convertir els fotons (la llum) en electrons, que al seu torn esdevindran un senyal elèctric. Un cop obtingut aquest senyal, s'haurà de digitalitzar. La manera de fer-ho és traduir aquesta informació al llenguatge binari (és a dir, transformar-la en uns i zeros). Aquest procés és el que es coneix com a conversió del format analògic al digital.
Aquest càlcul s'ha de realitzar sempre amb una quantitat de bits superior a la de la gravació final, perquè, si no, seria impossible que hi hagués una òptima precisió a l'hora de codificar els colors. Per exemple, si es vol obtenir un senyal de 10 bits per canal, serà necessari comptar amb una etapa de 12 bits (o més, si es busquen resultats excel·lents). Actualment, però, no podem comptar amb etapes que passin dels 14 bits, ja que aquest és el nostre límit tecnològic.
Un cop digitalitzada la informació, s'ha obtingut el que es coneix com a fitxer RAW (terme que prové de l'anglès i que vol dir "brut"). En en cas de les imatges en moviment (és a dir, en el cas de les filmacions) aquest procés es repetirà tantes vegades per segon com s'hagi establert (el més comú és 24 cops).
A partir d'aquí, s'ha de triar si les imatges es volen continuar treballant en format RAW o si, contràriament, es vol matritzar el senyal (és a dir, convertir aquests uns i zeros del codi binari en un senyal HDTV que sigui comprensible per a la resta d'eines de producció de les quals es disposi.
Resolució d'imatge La resolució d'una càmera fotogràfica digital està limitada pel sensor de la càmera (un CCD o un Sensor CMOS) que respon als senyals de llum, substituint el treball de la pel·lícula en fotografia tradicional. El sensor es compon de milions de "cubs" que es carreguen en resposta a la llum. Generalment, aquestes galledes responen solament a una gamma limitada de longituds d'ona lleugeres, a causa d'un filtre del color sobre cadascun. Cada un d'aquests cubs es diu un píxel, i s'utilitza un algorisme de mosaïcisme i interpolació per unir la imatge de cada gamma de longitud d'ona per píxel en una imatge del RGB on estan les tres imatges per píxel per representar un color complet.
Els dispositius CCD transporten la càrrega a través del xip fins a un convertidor analògic-digital. Aquest converteix el valor de cadascun dels píxels en un valor digital mesurant la càrrega que li arriba. Depenent del nombre de bits del convertidor obtindrem una imatge amb més o menys gamma de color. Per exemple, si s'utilitzés un sol bit, tindríem valors de 0 i 1, i només podríem representar presència o absència de llum, el que suposaria una imatge en blanc i negre pur.
D'altra banda, els aparells CMOS contenen diversos transistors en cada píxel. El procés de conversió digital es produeix a la mateixa estructura del sensor, de manera que no es necessita un convertidor afegit. El seu procés de fabricació és més senzill, i fa que les càmeres que utilitzen aquesta tecnologia resultin més barates.
La quantitat de píxels resultant en la imatge determina la seva mida. Per exemple una imatge de 640 píxels d'ample per 480 píxels d'alt tindrà 307,200 píxels, o aproximadament 307 kilopíxels, una imatge de 3872 píxels d'alt per 2592 píxels d'amplada tindrà 10.036.224 píxels, o aproximadament 10 megapíxels.
Segons l'experiència fotogràfica dels professionals en aquest camp afirmen que una fotografia química realitzada per una càmera compacta donaria com a resultat una fotografia de 30 megapíxels.
Qualitat de la imatge El compte de píxels comunament és l'únic que es mostra per indicar la resolució d'una càmera fotogràfica, però aquesta és una idea falsa. Hi ha diversos factors que afecten la qualitat d'un sensor. Alguns d'aquests factors inclouen, la mida del sensor, la qualitat de la lent, l'organització dels píxels (per exemple, una càmera fotogràfica monocromàtica sense un mosaic de filtre Bayer té una resolució més alta que una càmera fotogràfica de color típica) i el rang dinàmic del sensor.
A moltes càmeres fotogràfiques compactes digitals les hi critica per tenir massa píxels amb relació a les petites dimensions del sensor que incorporen.
L'augment de la densitat de píxels disminueix la sensibilitat del sensor. Doncs cada píxel és tan petit que recull molt pocs fotons, i així per conservar la relació senyal-soroll s'haurà d'il·luminar més el sensor. Aquesta disminució de la sensibilitat condueix a quadres sorollosos, qualitat pobra en ombres i generalment a imatges de pobra qualitat si estan escassament il·luminades.
Cost del píxel miniatura|Projecció de píxels per dòlar.