Текст книги "Вспомогательные (прикладные) дисциплины. Фотодело"
Автор книги: Евгений Сергеев
Жанр: Прочая образовательная литература, Наука и Образование
сообщить о неприемлемом содержимом
Текущая страница: 6 (всего у книги 15 страниц) [доступный отрывок для чтения: 5 страниц]
Объектив, как и человеческий глаз, способен воспринимать объекты в ограниченном угле зрения. Угол поля зрения объектива характеризует пространство, которое охватывает объектив при съемке. Если за объективом поместить большое матовое стекло, то на нем получится изображение в пределах круга с размытыми, затемненными краями (рис. 1.4.4.)
Рис. 1.4.4. Угол поля зрения 2a и угол поля изображения 2w объектива
Этот круг называется полем зрения объектива. Можно провести круг, в пределах которого изображение будет удовлетворительным. В границах круга с достаточно хорошим качеством изображения должен быть размещен прямоугольный или квадратный кадр заданного формата. Угол 2w с вершиной в задней главной точке объектива, опирающийся на диагональ кадра, называется углом поля изображения. Его значение указывается в паспорте объектива. Угол поля зрения объектива обозначается символом 2a. При расчете объективов исходят из заданного формата кадра и фокусного расстояния для получения нужного угла поля изображения. Глаз человека, воспроизводит высокое качество изображения объекта в пределах очень малого угла зрения, равного примерно семь градусов. Хорошее качество изображения на фотоматериале можно получить в пределах гораздо большего угла зрения, величина которого определяется типом съёмочного объектива.
В зависимости от угла поля изображения объективы могут быть широкоугольными, нормальными и узко угольными (рис. 1.4.5.). Такое деление объективов условно. Нормальным обычно считают объектив, у которого угол поля изображения близок к углу зрения человеческого глаза и составляет в угловой мере 45–55°. Такой угол можно получить тогда, когда фокусное расстояние объектива примерно равно диагонали кадра фотоаппарата. Объективы с большим углом поля изображения считаются широкоугольными, а с меньшим углом поля изображения – узкоугольными.
Объективы, различающиеся углом поля изображения и предназначенные для использования в одном фотоаппарате с кадром определенного размера, различаются и фокусным расстоянием, как это показано на рис. 1.4.6. Широкоугольный объектив имеет фокусное расстояние меньшее, чем нормальный и тем более узкоугольный, если они рассчитаны на кадр одинакового формата.
Рис. 1.4.5. Различные углы поля изображения объективов с одинаковыми фокусными расстояниями f: а – широкоугольный; б – нормальный; в – узкоугольный
Рис. 1.4.6. Схема объективов с различными углами поля изображения, рассчитанных для одного фотоаппарата: а – широкоугольный; б – нормальный; в – узкоугольный. Профессиональные фотографы имеют наборы сменных объективов, которые различаются углами поля изображения и фокусными расстояниями, оправа которых позволяет быстро заменить один объектив другим
1.4.3. Формы и основополагающие принципы конструкции объектива
Рис. 1.4.7. Формы объектива
Фотообъективы обычно конструируются из нескольких отдельных линз, которые, если конкретно не указано что-то иное, имеют сферические поверхности. Специальная линза с поверхностью, изогнутой в идеальной форме для коррекции этих аберраций, т. е. линза, имеющая свободно изогнутую поверхность, которая не является сферической, называется асферической линзой. Фокусное расстояние одинарной двояковыпуклой линзы – это расстояние между ее центром и точкой, в которой фокусируются параллельные пучки света, поступающего от объекта, находящегося в бесконечности (точка фокусировки).
Существует пять основных конструкций, используемых в объективах с одним фокусным расстоянием общего назначения. Первый тип с одной линзой является простейшим, состоит из одной или двух соединенных линз. Второй и третий это двойные объективы, состоящие из двух независимых линз. Четвертый тип это триплеты, объективы, состоящий из трех независимых линз, расположенных в такой последовательности: выпуклая-вогнутая-выпуклая. Пятый тип – симметричный, состоящий из двух групп по одной или больше линз одинаковой формы и конфигурации в группе, симметрично ориентированных вокруг диафрагмы
Рис. 1.4.8. Основные конструкции объективов
Симметричные. В объективах этого типа группа линз за диафрагмой имеет почти такую же конфигурацию и форму, как группа линз, расположенная перед диафрагмой. Симметричные объективы классифицируются далее на различные типы, такие, как тип Гаусса, тройной, тип Тессар, тип Топкон и ортометрический, Из них наиболее широко используется объектив конфигурации Гаусса и его вариации, потому что его симметрическая конструкция обеспечивает хорошо сбалансированную коррекцию всех типов аберрации и можно достичь сравнительно длинного заднего фокуса. Основные характерные типы фотообъективов представлены на рис. 1.4.9.
Рис. 1.4.9. Основные характерные типы фотообъективов
В стандартных фотообъективах общая длина объектива (расстояние от вершины передней линзы до фокальной плоскости) больше, чем фокусное расстояние. Чтобы сохранить размер такого объектива разумной величины, в то же время, обеспечивая большое фокусное расстояние, комплект вогнутой (отрицательной) линзы располагается позади комплекта основной выпуклой (положительной) линзы, в результате чего получается объектив, который короче своего фокусного расстояния. При увеличении расстояния между аппаратом и объектом съемки и использовании объектива с большим фокусным расстоянием во время съемки одного и того же объекта перспектива станет более плоской. Кажущееся расстояние между объектами будет сокращаться, и их протяженность станет меньше. Объективы с фокусным расстоянием больше, чем у стандартного, называются телеобъективами. В таком объективе вторая главная точка расположена перед передней линзой объектива, рисунок 1.4.10.
Рис. 1.4.10.
1.4.4. Оптические искажения, возникающие в объективеОтносительное отверстие и фокусные расстояния хоть и важные, но далеко не единственные параметры, которые определяют качество объектива. При малом диаметре линз, и достаточно большом диапазоне фокусных расстояний практически невозможно избежать различных оптических искажений (абераций).
Искажения можно разделить на два вида, геометрические и хроматические.
Геометрические искажения – это отличия изображения прошедшего через объектив с его сложной системой линз от того, что получилось на снимке. Эти искажения возникают потому что, что манипуляции с изображением которые происходят в линзах и призмах объектива, нельзя провести с абсолютной точностью. Любая насадка на камеру, например широкоугольная, с расширением возможностей объектива может создавать различные эффекты искажения.
Хроматические искажения возникают, если волны разной длины (а значит и цвета) через объектив проходят по – разному. Выглядит это как ореол другого цвета (чаще всего фиолетового) вокруг ярких объектов.
Кроме конструкции объектива, значение имеют и линзы, на основе которых объектив собран. К сожалению, оценить качество линз "на глаз" невозможно, а судить по косвенным данным (например, по бренду производителя) не всегда верно.
1.4.5. Оптические системы в цифровой фототехникеВ цифровой фотографии (ЦФ), как правило, используются оптика и механизмы традиционных фотоаппаратов, фотопленка заменена электронными светочувствительными элементами. Оптическая система является входным звеном любой цифровой аппаратуры, фильтром низких пространственных частот. В сочетании с ПЗС, объектив определяет качество съёмки.
В качестве оптических систем в любительских цифровых фотоаппаратах используются универсальные объективы. Универсальные объективы имеют средние значения, относительные отверстия не превышают 1,28 при углах зрения 50–60°. Наибольшее распространение получили трёхлинзовые объективы «Триплет», и их модификации – четырёхлинзовые объективы «Тессар». Оптическую схему представляют шесть преломляющихся поверхностей и два воздушных промежутка между линзами. Такая конструкция создаёт простейший анастигмат, в котором представлены все аберрации: как монохроматические так и хроматические а при необходимости могут быть одновременно корригированы и аберрации термооптические. Выбор стёкол в большей степени предопределяет пределы поля зрения и светосилы объектива.
Параметры, которыми определяются потребительские свойства объективов давным-давно определенны, и не являются загадкой цифры, которые можно встретить на объективах фото и видеокамер. Две цифры – указывают на то, что объектив имеет переменное фокусное расстояние. При смене фокусного расстояния меняется угол обзора. Чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора. И наоборот, чем оно меньше, тем угол обзора больше. На изменении фокусного расстояния осуществляется оптический zoom объектива, чем меньше фокусное расстояние, тем больше zoom. Определить, zoom можно легко высчитать, поделив большее значение фокусного расстояния на меньшее. Так, например, объектив с фокусным расстоянием f = 3.6~36 mm имеет zoom 10x, а с фокусным расстоянием f = 4.1~73.8 mm имеет зум 18x. Значения фокусного расстояния напрямую зависят от размера ПЗС. Геометрические размеры матрицы определяет, какого максимального формата можно получить изображение.
Фокусное расстояние и зум. Фокусное расстояние характеризует охват снимаемого пространства камерой. Если оно меньше 50 мм, то камера предназначена для съёмки с широким углом зрения. Если больше 50 мм (например, 80 или 100 мм), то угол зрения уменьшается и создаётся впечатление что камера как бы «наезжает» на удалённый объект. При фокусном расстоянии 50 мм охват пространства близок к естественному восприятию глаза. Отношение «длинного» фокусного расстояния к «короткому» называется кратностью зума. Оно обычно указывается на объективе. У камер с большим зумом при съёмках в крайних его значениях возникают различные искажения (изменение пропорций предметов, возникновение цветной окантовки вокруг резких границ и источников света). Самое хорошее качество снимков наблюдается у камер с фиксированным фокусным расстоянием.
Зум-объектив (zoom) из четырех групп линз. Зум-объектив стандартной конфигурации имеет четко разграниченные функции четырех групп линз: фокусировочная группа; группа изменение увеличения; группа коррекции; группа формирования изображения. Две группы – изменения увеличения и коррекции – двигаются во время изменения фокусного расстояния. Поскольку при такой конструкции легко достичь кратности изменения фокусного расстояния с большим увеличением, она обычно используется в объективах кинокамер и в теле зум-объективах однообъективных зеркальных фотоаппаратах.
Методическое обеспечениеОсновные понятия: главное фокусное расстояние; светосила; разрешающая способность объектива; мира; нормальный объектив; узкоугольный объектив; широкоугольный объектив; сверхширокоугольный объектив; зум-объектив; телеобъектив; асферическая линза; симметричные объективы; двойные объективы; триплет; дисперсные линзы; положительные линзы.
Контрольные вопросы и задания
1. Строение глаза человека?
2. Что такое аккомодация?
3. Принципы образования изображения?
4. 4.Что такое разрешающая способность объектива?
5. 5.Виды объективов?
6. Виды и назначение линз в объективе?
7. Причина появления искажения в объективе?
8. Взаимосвязь фокусного расстояния и зума?
9. 9.В чём разница зум-обьектива, триплета и трансфокатора
10. Способы проверки качественно работы объектива
Задание. Посмотрите и выявите конструктивные отличия объективов на плёночных и цифровых аппаратах. Сфотографируйте один и тот же объект с разными объективами.
Глава 1.5. Цифровые фотографические камеры
1.5.1. Создание изображения в цифровой формеВ связи с развитием новых компьютерных технологий и создания нового оборудования, процесс изготовления фотографий перешёл на новый уровень развития – цифровой способ создания фотографического изображения. Современные цифровые фотокамеры являются видом аппаратуры – технического зрения, вооруженные мозгом-компьютером, аналогичного зрительному аппарату человека. Цифровой фотоаппарат – устройство, в котором светочувствительным материалом является матрица или несколько матриц, состоящая из отдельных пикселей, сигнал с которых представляется, обрабатывается и хранится в оцифрованном виде.
Фотография сейчас является наиболее совершенным техническим методом регистрации иллюстрационной информации. Для регистрации разной световой интенсивности снимаемых изображений в цифровых камерах применяются приборы с зарядовой связью (ПЗС). Изготовители некоторых ПЗС включают тысячи крошечных элементов (пикселей), сгруппированных либо в ряд (линейный массив), либо в прямоугольный блок (матричный или площадной массив).
Количество таких элементов колеблется от 350000 в камерах с разрешением 640х480 до 810000 и более в камерах 1024х768.
Теперь процесс создания аналогового фотографического изображения в цифровой форме состоит из двух основных этапов.
1. Сам процесс съемки специализированной цифровой фотокамерой, которая преобразует видимое световое изображение в цифровой вид и сохраняет в виде файлов на специальном материальном носителе – карта flash – памяти. Готовые кадры можно перенести в компьютер или даже переписать на видеокассету или вывести на телевизионный экран.
2. При необходимости цифровые изображения могут быть отредактированы в соответствующих программах. Для исправления ошибок, которые получились при фотографировании можно использовать программы редактирования изображений: Adobe Photoshop, HSC Live Picture, Fauve Xres, Micrografx Picture Publisher или Corel PhotoPaint. Там, где нужна оперативность, действительно лучше использовать цифровые камеры. Еще одна область применения цифрового фото – Web-дизайн. Так как практически все цифровые камеры используют Motion JPEG-компрессию и "родной" для них формат jpg весьма распространен в Интернете, то задача быстрого периодического обновления снимков на Web-сайте решается при помощи цифровой камеры очень легко. К тому же в Интернете редко требуются снимки с разрешением больше 320х240, иначе посетители вашей странички будут целый час ждать вывода изображения на экран.
Распечатывание с файла изображения на фото бумаге, с использованием высококачественного лазерного или струйного принтера.
Современное развитие технологии и состояние техники позволяет производителям изготовить фотоаппараты любой конструкции и конфигурации. Снимки можно просматривать сразу же на встроенном экране, который служит видоискателем при съемке. Камера может подключаться к телевизору стандарта PAL или NTSC, что очень удобно при проведении презентаций.
Поэтому с позиции фотографической индустрии, можно сказать: нет плохих фотоаппаратов – есть плохие фотографы. Пригодность каждой цифровой камеры для съемки статических или подвижных объектов, в условиях студии или в любой другой обстановке определяется технологией изготовления чувствительных элементов, режимом работы и способом хранения данных.
Современные цифровые фотоаппараты, видеокамеры и в последнее время в мобильных телефонах являются характерным видом аппаратуры, в которой нашли применение вышеуказанные достоинства.
При выборе фотоаппарата необходимо понимать предназначение техники.
Зачем тебе нужна эта модель? Что ты будешь на этом фотоаппарате снимать? Для какой цели нужны снимки? Какое качество фотографической продукции тебя и аудиторию удовлетворяет? Кто ты, любитель, который снимает, что увидел и захотел нажать на копку пуска? Или профессионал, который делает фотографии для СМИ по определённым законам композиции и жанра? Вы должны знать, что именно вы хотите снять. Хороший снимок должен сам говорить за себя. У начинающих «профессионалов» часто бывают случаи глубокого разочарования из-за неинтересного снимка. Заполняйте кадр объектом съемки, необходимо чтобы все пространство кадра было занято тем, что хотите снять, и по возможности, чтобы ничего лишнего там не было. Конечно, помните о возможностях своего фотоаппарата
Современные фотокамеры – это комбайны-автоматы, которые могут выполнять целый ряд основных операций:
– точная система автоматической фокусировки;
– режим специальных программных операций для автоматической съемки различных объектов и сюжетов с автоматической коррекцией экспозиции, обеспечивающий ночную, спортивную съемку, макросъемку;
– автоматический выбор режима с приоритетными выдержками, позволяющий «остановить» быстродействующий объект;
– автоматический режим медленной синхронизации с лампой-вспышкой.
Такой режим позволяет осуществлять регистрацию одновременного объекта, находящегося на переднем плане, и пейзажа на заднем плане без дополнительных искажений и определенных дефектов от лампы-вспышки;
– автоматический режим ослабления эффекта «красных глаз».
Характеристики цифровых камер позволяют установить любые параметры на входе аппаратуры воспроизведения, обработки и печати изображений.
Конечный результат цифровой фотографии – цифровой файл с изображением. Файл с цифровым изображением можно отправить любому пользователю Интернет, перенести на экран монитора, телевизора или другой цифровой носитель информации.
1.5.2. Первые опыты по созданию цифровых камерСведения о жидких кристаллах были получены к 1888 году. Австралийский учёный и ботаник обнаружил эти уникальные структуры, а его немецкий коллега Леманн, дал название этим структурам – «жидкий кристалл». В развитии первых образцов индикаторов на жидких кристаллах, на основании которых появилась технология создания жидкокристаллических матриц необходимо выделить исследователей Д. Фергасона и Р. Вильямса. За годы своего существования жидкокристаллические матрицы претерпели множество изменений и сильно эволюционировали, но применительно к ноубукам вершиной можно считать активную матрицу, которая изготовлена по технологии TFT (Thin Film Transistor – тонкоплёночный транзистор). Многие ведущие корпорации кинофотоиндустрии работают над усовершенствованием технологии изготовления матриц и созданию изображения, которое отвечает требованиям потребителя. В конце 1969 года Вильямом Брйлем и Джорджем Смитом был изобретён прибор с зарядовой связью (ПЗС, CCD – Charge Coupled Device), который позволял получать изображение. А в 1973 году в массовое производство были запущены ПЗС-сенсоры (ПЗС-матрицы).
Работы по созданию цифровой фототехники начались еще в середине 70-х годов прошлого века. Первые действующие образцы появились на свет в 1981 году (знаменитая MAVICA от компании Sony), первой настоящей цифровой камерой по праву считается Dycam Model 1, известная также под именем Logitech FotoMan FM. Много работала над созданием образцов цифровых фотоаппаратов компания Kodak. К 1995 году основные технические проблемы были решены и на рынке появилось большое количество цветных цифровых фотокамер. Выставка Photokina-96 проходившая в Кёльне, послужила стартовым сигналом для начала «мегапиксельной гонки», в которой приняли участие ведущие производители фототехники: Olympus; Nikon; Canon; Minolta; Pentax; Sony; Fuji; Casio; Epson.
Первые крупноформатные матричные ПЗС разработанные в США и Израиле (фирма Shell Case) применяются в кино и видеоаппаратах. Камеры такого типа подходят для съемки подвижных и неподвижных объектов и позволяют получать цифровые цветные изображения среднего разрешения.
Принцип действия цифровых камер может быть различным. В современных камерах в основном используется единая матрица, с микроскопическими фильтрами четырех типов на чувствительных элементах матрицы. Фотосенсор – светочувствительная ма́трица, это специализированная интегральная микросхема, объединяющая упорядоченный массив светочувствительных элементов и электронную схему оцифровки либо развёртки. Матрица преобразует оптическое изображение в электрическое и считывает электрический сигнал. ПЗС матрица характеризуется своими пространственно-частотными характеристиками, которые определяют весь возможный объем получаемой входной информации. Приемник изображения – ПЗС матрица могут работать в любой области спектра от ультрафиолета до теплого диапазона (8-20 мкм) невидимой области спектра (ночью). Оцифрованное изображение передается на компьютер с помощью дифференцированного SCSI интерфейса.
Современные цифровые цветные фото и видеокамеры необходимо подразделить на несколько категорий. Камеры низкого разрешения, имеют встроенные модули памяти, они обеспечивают ограниченное хранение информации.
Камеры промежуточного класса, позволяют создавать файлы цветных изображений, содержащие несколько мегабайт информации. Они могут сохранять информацию на смешанных носителях большой емкости или на карточках ФЛЭШ – памяти.
Студийные приборы высокого класса, позволяют получать цветные цифровые изображения особо высокого качества (Dicomed-Fild-Pro). Они характеризуются наибольшим разрешением и наилучшим качеством света.
Учитывая, что цифровые изображения имеют большой массив данных, обычно применяют операцию сжатия. Данную операцию аппаратура записывает на специальные носители – карты памяти.
Правообладателям!
Данное произведение размещено по согласованию с ООО "ЛитРес" (20% исходного текста). Если размещение книги нарушает чьи-либо права, то сообщите об этом.Читателям!
Оплатили, но не знаете что делать дальше?
