Karty pamięci stanowią nieodzowny element fotografii cyfrowej. To właśnie one umożliwiają zapis i przechowywanie wykonanych zdjęć czy klipów wideo. Są wykorzystywane też w innych urządzeniach, jednak wydaje się, że to właśnie pęd za coraz wyższą rozdzielczością matryc aparatów, a w związku z tym coraz większymi plikami z danymi, jest jednym z powodów rozwoju tej gałęzi przemysłu. W niniejszym artykule chcemy przybliżyć nie tylko budowę samych kart, ale także przyjrzeć się praktycznym aspektom ich stosowania.

Rozwój kart pamięci to nie tylko zwiększenie ich pojemności i szybkości odczytu, ale także ich miniaturyzacja. Jak widzimy na obrazku poniżej, różnice w ich wielkości są stosunkowo duże.

Największa z nich to standard Compact Flash (zwana kartą CF). W naszym zestawieniu to karta najstarsza, charakteryzująca się standardowym złączem ATA stosowanym dawniej do podłączenia dysków twardych w komputerach. Faktycznie – karty pamięci CF wykorzystują ten sam interfejs komunikacyjny co karty PCMCIA (pierwsze karty pamięci, a później komunikacyjne) i za pomocą prostej przejściówki można je podłączyć do komputera tak, jakby były dyskami twardymi. W konsekwencji złącze komunikacyjne ma aż 40 kontaktów, co w praktyce fotografa może okazać się problematyczne – znane są przypadki wyginania lub wyłamywania szpilek nie tylko w czytnikach ale także w korpusach aparatów.

----- R E K L A M A -----

RABATY NA OBIEKTYWY CANON RF!

Canon 50/1.2 RF L USM

10497 zł 9297 zł

Canon 85/1.2 RF L USM

11994 zł 10394 zł

Canon 28-70/2.8 RF IS STM NOWOŚĆ

5894 zł 5494 zł

Canon 15-35/2.8 RF L IS USM

10488 zł 8688 zł

Z uwagi na swoje rozmiary karty te są najczęściej wykorzystywane w aparatach o większych rozmiarach. Zastosowanie równoległej magistrali danych zwiększa szybkość transferu – na dzień dzisiejszy karty pamięci CF są jednymi z najszybszych dostępnych na rynku. Także sposób adresowania danych nie jest na dziś ograniczeniem w konstruowaniu coraz to pojemniejszych kart tego typu – standard CF rev 5.0 przewiduje wykorzystanie pojemności do 128 PB (1 PB = 1000 TB).

Karty, które wykorzystywane są głównie w aparatach kompaktowych, były przez różnych producentów rozwijane niezależnie. Oprócz standardu Secure Digital (wcześniej Multimedia Card – MMC) dostępne na rynku były karty MemoryStick (promowane przez koncern Sony) oraz xD-Picture Card (używane głównie przez Olympusa). Dziś sytuacja wygląda zgoła inaczej – zamiast kilku niezgodnych ze sobą typów kart, w powszechnym użyciu pozostały karty standardu Secure Digital (w skrócie SD). Konsorcjum dbające o rozwój standardu zrzesza wielu producentów. W przeciwieństwie do kart CF, karty SD używają magistrali szeregowej, opracowanej specjalnie na potrzeby komunikacji z kartami pamięci. Oznacza to, że liczba styków komunikacyjnych została zredukowana do 9. W porównaniu do interfejsu ATA zastosowanego w kartach CF interfejs szeregowy kart SD wymaga więcej taktów zegarowych do przesłania tej samej ilości danych. To powód, dla którego z definicji karty SD będą trochę wolniejsze w bezpośrednim porównaniu z dyskami twardymi.

Opracowano kilka rodzajów kart SD: w sprzedaży dostępne są obecnie karty SDHC (high capacity) oraz SDXC (extended capacity). Z praktycznego punktu widzenia różnica między nimi sprowadza się do oferowanej pojemności. Oryginalny standard SD umożliwia stosowanie pojemności nie większej niż 2 GB. Ograniczeniem jest system plików – znany użytkownikom systemów Windows: FAT16. W kartach SDHC rozszerzono dostępną pojemność do 32 GB i zastosowano format danych FAT32. Najnowsze karty SDXC można produkować do rozmiaru 2 TB. Wykorzystują one jeszcze inny format zapisu danych – exFAT. Ten jednak jako zupełna nowość nie jest rozpoznawany przez wszystkie systemy operacyjne.

Ostatnim formatem kart, który w tym artykule opiszemy, jest microSD, znany także jako Transflash. W zasadzie jedyną różnicą między nim a kartami SD jest wielkość fizyczna. Miniaturyzacja – w tym wypadku telefonów komórkowych, gdzie po raz pierwszy zostały one użyte, wymusiła zastosowanie zredukowanej obudowy. Tym samym karty te z jednej strony rozszerzają nam funkcjonalność urządzeń takich jak odtwarzacze MP3, telefony czy też niektóre aparaty fotograficzne, z drugiej jednak strony ich wymiary powodują, że ciężko tymi kartami operować. Są po prostu zbyt małe – od przekładania ich z aparatu do czytnika prostsze i mniej problematyczne będzie podłączenie aparatu do komputera za pomocą kabla USB.

By rozróżnić szybkość kart pamięci, producenci zaczęli je oznaczać nie tylko specjalnymi kodowymi nazwami, ale także uzgodnionymi znakami oraz w sposób bezpośredni podając szybkość w jednostkach MB/s. Wydawać by się mogło, że ten gąszcz oznaczeń wprowadzać może zamieszanie. Spójrzmy na porównanie opisów kart CF, SD oraz microSD.

Pierwszym i najważniejszym elementem, jaki dostrzegamy w kartach SanDiska, jest oznaczenie kodowe linii. Rozróżnić możemy następujące grupy kart:

• Ultra – karty do codziennego użytku,
• Extreme – karty dla entuzjastów fotografii,
• Extreme Plus – dla bardziej zaawansowanych fotografów,
• Extreme Pro – dla profesjonalistów.

Innymi widocznymi oznaczeniami są tryb pracy interfejsu komunikacyjnego oraz klasa karty opisana poniżej.

Warto podkreślić, że ta mnogość oznaczeń wynika z opisu opartego na różnej metodologii. I tak historycznie pierwszym i niekiedy do tej pory stosowanym jest zapis używający mnożnika (na przykład 30x czy 160x). Jest to odniesienie do szybkości pracy pierwszego napędu optycznego: CD, który transmitował dane z prędkością 150 KB/s. 160x oznacza zatem szybkość 24 MB/s.

Na karcie CF widzimy oznaczenie zastosowanego interfejsu DMA – w tym wypadku to UDMA-7 (ultra DMA). To identyfikator szybkości transferu możliwego do osiągnięcia przez interfejs karty. Nie ma on nic wspólnego z szybkością kości pamięci. Do dziś zdefiniowano 7 trybów, które podsumowuje poniższa tabelka.

Tryb UDMA	Maksymalny transfer	Nazwa kodowa
0	16.7 MB/s	UDMA16
1	25.0 MB/s	UDMA25
2	33.3 MB/s	UDMA33
3	44.4 MB/s	UDMA44
4	66.7 MB/s	UDMA66
5	100.0 MB/s	UDMA100
6	133.3 MB/s	UDMA133
7	166.0 MB/s	UDMA166

Inny rodzaj opisu karty to znacznik klasy standardu SD. Jest to liczba wpisana w literę C. W specyfikacji odnajdziemy klasy od 1 do 10, a każda liczba oznacza szybkość gwarantowanego zapisu wyrażonego w MB/s. Warto tu wspomnieć, że na potrzeby rejestracji materiału filmowego zakodowanego algorytmem h.264, w jakości HD wystarcza karta o indeksie prędkości 6, podczas gdy dla materiału Full HD jest to indeks 10. Nowe karty SDXC wykorzystują interfejs UHS. Ponieważ oferuje on znacznie większą przepływność danych, wprowadzone zostały oznaczenia U. Podobnie jak to jest z oznaczeniem klasy C, tak i tu liczbę, oznaczającą dziesiątki megabajtów, wpisano w literę. Znaczek U3 oznacza zatem szybkości 30 MB/s – to wartość wystarczająca do rejestracji materiału filmowego w jakości 4K.

Na kartach SD odnajdziemy dodatkowo oznaczenie magistrali komunikacyjnej UHS (ultra high speed) – to widoczna na zdjęciach liczba rzymska. „I” oznacza maksymalny transfer 104 MB/s podczas gdy „II” oferuje maksymalnie 312 MB/s. Pamiętajmy, że to tylko parametry samego interfejsu – nic nie mówią one o charakterystyce użytych układów pamięci, a w gąszczu oznaczeń powinna pomóc odnaleźć się poniższa tabela.

	Znak	Tryb pracy	Zastosowanie	Typ karty
Klasa szybkości		High Speed Bus I/F	Rejestracja wideo Full HD Równoczesna rejestracja wideo HD i zdjęć	SD, miniSD, microSD SDHC, miniSDHC, microSDHC SDXC, microSDXC
		Normal Bus I/F	Rejestracja wideo HD ~ Full HD
			Rejestracja wideo SD
Klasa szybkości UHS		UHS-I Bus I/F UHS-II Bus I/F	Pełny potencjał do rejestracji na żywo materiału broadcastingowego i dużych plików wideo HD (UHS Speed Class 1 oznacza min. prędkość zapisu 10 MB/s)	SDHC UHS-I, SDHC UHS-II, SDXC UHS-I, SDXC UHS-II
			Możliwość rejestracji wideo 4K2K (UHS Speed Class 3 oznacza min. prędkość zapisu 30 MB/s)

Warto wiedzieć, że oznaczenia klasy C oraz U definiują gwarantowany transfer zapisu. SanDisk dodaje też oznaczenie maksymalnej szybkości odczytu – to widoczna wartość podana w MB/s (np: 30, 45, 80 czy 95). By sprawdzić, jak przekłada się to na codzienną praktykę, postanowiliśmy wykonać testy szybkości zapisu i odczytu kart dwiema metodami: używając czytnika komputerowego oraz równolegle korzystając z trybu seryjnego aparatu fotograficznego i różnych formatów zdjęć.

Poniżej przedstawiamy wyniki, jakie zanotowaliśmy, zapisując i odczytując pliki o wielkości 4 oraz 512 MB, które maja symbolizować typowy rozmiar pliku ze zdjęciami oraz krótki klip filmowy. Używaliśmy czytnika SanDisk ImageMate All-in-One podłączonego interfejsem USB3 do komputera z systemem Windows 7 Pro. Program testujący nie zapisywał danych na dysk twardy komputera, a system operacyjny został tak skonfigurowany, by w jak najniższym stopniu przerywać pracę aplikacji testowej. Przedstawione poniżej wyniki są wartościami średnimi z 3 kolejnych testów.

SanDisk Compact Flash
	Ultra 50 MB/s	Extreme 120 MB/s	Extreme Pro 160 MB/s
Zapis 512 MB	23.7 MB/s	38.4 MB/s	43.9 MB/s
Odczyt 512 MB	46.2 MB/s	95.3 MB/s	106 MB/s
Zapis 4 MB	2.43 MB/s	17.2 MB/s	27.1 MB/s
Odczyt 4 MB	25.4 MB/s	55.1 MB/s	62.2 MB/s

SanDisk Secure Digital
	Ultra 30 MB/s	Extreme 45 MB/s	Extreme Plus 80 MB/s	Extreme Pro 95 MB/s
Zapis 512 MB	10.7 MB/s	32.4 MB/s	38.1 MB/s	54.9 MB/s
Odczyt 512 MB	36.9 MB/s	37.2 MB/s	67.5 MB/s	66.6 MB/s
Zapis 4 MB	8.92 MB/s	26.4 MB/s	29.1 MB/s	42.1 MB/s
Odczyt 4 MB	35.7 MB/s	36.6 MB/s	63.2 MB/s	66.9 MB/s

SanDisk Micro Secure Digital
	Ultra	Extreme	Extreme Plus	Extreme Pro
Zapis 512 MB	10.5 MB/s	32.2 MB/s	37.8 MB/s	52.5 MB/s
Odczyt 512 MB	37.5 MB/s	37.8 MB/s	66.4 MB/s	65.8 MB/s
Zapis 4 MB	7.96 MB/s	26.3 MB/s	29.4 MB/s	36.4 MB/s
Odczyt 4 MB	35.7 MB/s	38 MB/s	62.4 MB/s	65.4 MB/s

Widzimy wyraźnie, że uzyskane wyniki są poniżej wartości deklarowanej opisem na karcie. Jedynie dla kart z linii Ultra (SD oraz microSD) tak zapis (klasa C10, czyli 10 MB/s) jak i odczyt (deklarowane 30 MB/s) zostały potwierdzone w teście. Ważnym spostrzeżeniem jest, że wszystkie karty bez problemu osiągnęły poziom deklarowanego zapisu danych.

Dysproporcja między zapisem małych i dużych plików wynika ze sposobu zarządzania miejscem na karcie. Pamięć FLASH bowiem nie umożliwia zapisywania pojedynczych bajtów – zapis jest blokowy. Gdy wymagany jest zapis części takiego bloku, karta musi odczytać cały blok, zmodyfikować część danych po czym zapisać bufor. Im większa fragmentacja danych na karcie pamięci, tym więcej czasu potrzeba na zarządzanie miejscem, a nie na faktyczny zapis czy odczyt danych.

Czy powyższe wyniki możemy uznać za reprezentatywne dla ogółu dostępnych na rynku kart pamięci? Niestety nie. Często zdarza się, że producenci umieszczają na kartach takie opisy prędkości wyrażone w MB, które są nieraz 10-krotnie przesadzone w stosunku do realnych parametrów karty. W takiej sytuacji, opisywane karty SanDiska wydają się niewątpliwie dobrą inwestycją.

Spójrzmy, jak zachowa się aparat fotograficzny przy używaniu różnych formatów zapisu plików. Skorzystaliśmy z modelu Fuji X-E1, ustawionego w tryb seryjny 6 kl/s przy wybranym formacie RAW o wielkości 27 MB, a także JPEG o wielkości 6 oraz 1 MB.

SanDisk Ultra SanDisk Extreme SanDisk Extreme Plus SanDisk Extreme Pro

Widzimy, że szybkość karty istotnie wpływa na czas potrzebny do opróżnienia bufora pamięci wewnętrznej aparatu. Im lepsza karta – tym żwawiej aparat zapisuje kolejne kadry.

SanDisk Ultra SanDisk Extreme SanDisk Extreme Plus SanDisk Extreme Pro

SanDisk Ultra SanDisk Extreme SanDisk Extreme Plus SanDisk Extreme Pro

W wykresach powyżej możemy zauważyć, że po zapełnieniu bufora przykładowy aparat nie robi zdjęć szybciej niż z prędkością 2 kl/s. Tu jednak warto zaznaczyć, że istotny jest nie tylko interfejs komunikacyjny, w jaki został zaopatrzony aparat, ale także wynik pracy programistów. Taki rezultat powinien uzmysłowić nam, że zysk z szybszej karty zaobserwowany przy formacie RAW niekoniecznie musi się przełożyć na efektywność pracy z formatem JPEG.

Odrębnym zastosowaniem jest filmowanie. Ten proces jest bliższy testowi karty pamięci podłączonej do komputera. Wystarczy mieć rozeznanie, jak dany kodek wideo w korekcji z rozdzielczościami obrazu oraz kodowaniem koloru wpływa na wymagany transfer zapisu danych. Jako referencję można wykorzystać zestawienie, które prezentujemy poniżej.

Materiał nieskompresowany (RAW)
Format	Rozdzielczość	Kodowanie koloru	Głębia koloru	Transfer
DVD (PAL)	720×576	YUV 4:2:2	8	10.37 MB/s
HD 720p	1280×720	YUV 4:2:2	8	46.08 MB/s
HD 1080p	1920×1080	YUV 4:2:2	8	103.68 MB/s
4K	4096×2160	YUV 4:2:2	12	318.5 MB/s
DVD (PAL)	720×576	RGB 4:4:4	8	15.6 MB/s
HD 720p	1280×720	RGB 4:4:4	8	69.1 MB/s
HD 1080	1920×1080	RGB 4:4:4	8	155.5MB/s
4K	4096×2160	RGB 4:4:4	12	477.76 MB/s

Powyższa tabela przedstawia wartości transferu dla materiału nieskompresowanego. Innymi słowy jest to maksymalna szybkość przepływu danych, jaką może wytworzyć kamera. Kompresując taki strumień, możemy mocno ograniczyć wymaganą przepływność danych. Tabela poniżej podsumowuje przykładowe transfery dla kodeka h264/AAC oraz różnych rozdzielczości i szybkości klatek filmu.

Materiał skompresowany, kodek h.264
Format	Rozdzielczość	Szybkość	Transfer
DVD (PAL)	720×576	25 kl/s	1.5 MB/s
HD 720p	1280×720	25 kl/s	2 MB/s
HD 1080p	1920×1080	25 kl/s	3 MB/s
4K	4096×2160	25 kl/s	27 MB/s
DVD (PAL)	720×576	60 kl/s	2 MB/s
HD 720p	1280×720	60 kl/s	3 MB/s
HD 1080p	1920×1080	60 kl/s	5 MB/s
4K	4096×2160	60 kl/s	38 MB/s

Powyższe wartości można przyjąć za typowe dla scen bogatych w detale lub przy nagłych zmianach obrazu wymagających rekonstrukcji całego kadru. Przy ujęciach statycznych, gdzie niewiele elementów obrazu się porusza, efektywna szybkość danych może być dużo niższa.

W praktyce fotografa okazuje się, że szybsze karty przydadzą się nie do filmowania, lecz do „strzelania seriami”, szczególnie gdy korzystamy z zapisu RAW. Pamiętajmy, że trybów seryjnych nie używamy tylko do uchwycenia szybkiej akcji. Mają one zastosowanie także w fotografii wieloujęciowej, gdy nie chcemy zdawać się na ułomną automatykę aparatu. Przykładem niech będzie tworzenie panoramy czy zdjęć HDR. Często także stosuje się tryb seryjny jako substytut podparcia aparatu – wielokrotne wyzwolenie migawki daje gwarancję, że kilka zdjęć z serii nie będzie poruszonych z powodu naciskania czy zwalniania spustu migawki. Oczywiście mówimy tu o czasie krótszym niż 1 s oraz dłuższym od odwrotności ekwiwalentu ogniskowej (gdy nie używamy układów stabilizacji).

Podsumowując, szybkość kart powinniśmy oceniać na kilku płaszczyznach zastosowania. Inaczej bowiem zachowa się karta przy wykorzystaniu jej przez aparat fotograficzny, a inaczej, gdy będziemy kopiować wykonane zdjęcia z wycieczki do komputera. Inaczej też, gdy z potrzeby chwili będziemy traktować kartę jako podręczny i kieszonkowy nośnik do przenoszenia danych między komputerami. Nieużywane, a nawet nierozpakowane karty mogą także z powodzeniem służyć do zabawy, co obrazuje poniższa fotografia.

Artykuł jest sponsorowany przez dystrybutora osprzętu fotograficznego, firmę CSI Biuro Handlowe Flash, Energia, Foto.