История цифровой фотографии. Максимальное количество кадров при непрерывной съемке

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ОТКРЫТОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КАФЕДРА МАТЕРИАЛЬНЫХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Материалы дистанционного курса
"Информационные технологии и образование"

Полилова Татьяна Алексеевна
[email protected]

Цифровое фото

Цифровая фотография завоевывает все большую популярность. Цифровая техника стала обязательным рабочим инструментом журналистов и репортеров - редкий журнал или газета обходятся без публикаций кадров, сделанных цифровыми аппаратами. Графические материалы для Интернета также готовятся чаще с помощью цифровых камер. Цифровой техникой все шире пользуются фотографы-профессионалы - их привлекает оперативность получения результата. Возможность увидеть на компьютере фотографию через несколько минут после съемки и возможность отредактировать изображение на компьютере делают цифровой аппарат незаменимым помощником на студийной площадке.

Широкое распространение получает услуга оцифровки пленок и слайдов. Сейчас открываются специализированные цифровые фотолаборатории, выполняющие такие заказы. Неотъемлемая часть сервиса многих фотоателье - моментальное цифровое фото с выводом готовых отпечатков на фотопринтере.

В чем особенности цифровой фотографии и в чем состоят ее преимущества?

Об одном преимуществе - оперативности получения снимков, мы уже упомянули. Вы можете непосредственно после съемки переписать на компьютер оригиналы снимков и тут же просмотреть результаты своей работы. Вы оставите для последующей распечатки только те фотографии, которые явно удались. Теперь можно не опасаться стопки напечатанных фотографий сомнительного качества - где-то получился "смазанный" снимок, где-то в кадр попали лишние предметы, на каких-то снимках фотомодель закрыла глаза или не вовремя зевнула.

Неудачные кадры не нужно тут же выкидывать в корзину - их, скорее всего, можно довести до приемлемого качества с помощью графических редакторов. Да и удачные снимки нередко приходится редактировать перед печатью - правильно скадрировать, увеличить резкость, улучшить цветовую гамму снимка и пр.

Имея цифровой фотоаппарат и компьютер, вы теперь избавлены от посредника - фотолаборатории, в которой после химической обработки пленки печатают фотокарточки, применяя химические реактивы. Вы теперь не зависите от технологии химической обработки пленки и профессионализма оператора. Именно нарушения технологии проявки пленки и печати снимков приводят к известным всем негативным эффектам - изменению естественной гаммы снимков, излишней затемненности или переосветленности фотографий.

Технологии цифрового фото

Индустрия цифрового фото развивается очень быстро. Цифровые камеры вбирают в себя многие достижения традиционных пленочных фотоаппаратов - и достижения в области оптики (оптические объективы высокого качества), и разнообразные функции автоматической съемки.

Предлагаемые фирмами цифровые фотоаппараты заметно отличаются по возможностям и, соответственно, цене.

Чтобы ориентироваться в широком спектре цифровых камер, рассмотрим вначале основные элементы технологии цифровой фотографии.

ПЗС-матрица

Центральный компонент любой цифровой камеры - светочувствительный полупроводниковый прибор с зарядовой связью (ПЗС-матрица). Именно она является электронным аналогом привычной фотопленки, от ее характеристик во многом зависит качество изображения. Будучи прямым аналогом фотопленки, ПЗС-матрица позаимствовала от нее ключевой для фотографа показатель - светочувствительность. Значение этого параметра напрямую зависит от размера элементарной ячейки ПЗС (прямая аналогия с размером зерен галогенидов серебра в фотопленке). Характеристики ячейки ПЗС определяют количество накапливаемого матрицей света.

Качество снимка определяется также размером матрицы - чем матрица больше, тем лучше снимок можно получить. Этот факт также легко объяснить: представим себе, что при фотографировании объекта используется матрица 10х10. В этом случае изображение передается 100 точками. При таком разрешении объект на "фотографии", пожалуй, трудно будет узнать. Если же использовать матрицу 1000х1000, то результат будет заметно лучше.

Первые цифровые аппараты имели матрицу около 300 000 элементов (пикселов). Это позволяло получить неплохую картинку на экране монитора размером 640х480 пикселов, но говорить о фотографическом качестве снимка при печати на принтере было еще рано. Современные цифровые фотокамеры среднего класса имеют матрицу в 3 000 000 элементов (такие камеры называются трех-мегапиксельными). Полученные этими камерами снимки уже можно просматривать на полном экране и распечатать на принтере с фотографическим качеством в традиционном формате 10х15 см.

Сменные карты памяти

Цифровая камера хранит снимки на сменных картах памяти различного типа.

Флэш-память - это энергонезависимая полупроводниковая перезаписываемая память с произвольным доступом (Random Access Memory, RAM). Генетически она произошла от памяти только для чтения - ROM (Read Only Memory).

Преимущества флэш перед такими носителями, как дискеты и компакт-диски - компактность, низкое энергопотребление, большой ресурс работы, механическая надежность. Сейчас производители флэш-памяти описывают свою продукцию как твердотельное энергонезависимое полупроводниковое устройство, способное хранить цифровые данные в любом формате. Под энергонезависимостью понимается способность устройства хранить информацию без затрат энергии извне.

К флэш-памяти относят много различных устройств. Используемые в качестве компактных носителей для цифровых фотокамер, карманных компьютеров, плейеров и т. п. принято называть картами памяти. Самые распространенные из них:

• PC Card (ATA Flash);
• CompactFlash типа I и II;
• SmartMedia;
• Memory Stick;
• MultiMedia Card;
• Secure Digital (SD) Card.

Устройства флэш-памяти отличаются, прежде всего, габаритами и весом. Различны также скорость чтения и записи данных, емкость карты. Некоторые имеют механизм защиты авторских прав.

Сегодня распространены такие форматы карт как CompactFlash и IBM Microdrive, SmartMedia, MemoryStick. На перечисленных типах сменных карт может храниться от 128 Мбайт до 1 Гбайт данных. Известная фирма Sony в качестве носителя предлагает использовать 80-мм компакт-диски емкостью 156 Мбайт.

У компании Sony есть интересные модели цифровых фотокамер, в которых в качестве носителя используются обычные дискеты 3,5 дюйма и CD-RW. На фото справа - камера SonyMavica MVC-CD300 с носителем CD-RW.

В покупаемом аппарате обычно содержится носитель небольшой емкости для хранения нескольких фотоснимков. Но многие любители покупают более емкие сменные карты, где они могут разместить несколько десятков или даже сотен снимков.

Впрочем, можно отказаться от применения дополнительных карт памяти или микродисков и работать с переносным компьютером (ноутбуком), переписывая регулярно на диск отснятые кадры.

Подсоединение к компьютеру и принтеру

Современные цифровые фотоаппараты подсоединяются к компьютеру через USB-порт. В комплект с фотокамерой входит кабель, один разъем которого вставляется в разъем фотоаппарата, другой - в USB-разъем компьютера.

Переписанные на компьютер снимки можно распечатать на принтере. Если качество снимков высокое, то лучше использовать принтер, обеспечивающий фотографическое качество печати. Для печати фотоснимков нужно также использовать специальную фотобумагу.

Есть и другие варианты распечатки фотографий - непосредственно из фотоаппарата на принтере, минуя этап сохранения в памяти компьютера. Так, например, камера Canon PowerShot G2 оборудована специальным интерфейсом для прямой печати изображений на фотопринтере CP-10, разработанном этой же фирмой.

Цифровые "мыльницы"

Для начинающих фотографов вполне подойдет простой недорогой цифровой аппарат - с его помощью можно делать снимки, не уступающие по качеству обычной "мыльнице". Обращаться с таким аппаратом также просто: не нужно специально наводить на резкость, устанавливать выдержку и диафрагму. Достаточно выстроить кадр и нажать кнопку спуска - фотоаппарат сам подберет нужные параметры для получения хорошего изображения. Такой возможностью обладают даже очень небольшие современные цифровые камеры.

Рассмотрим характеристики миниатюрного фотоаппарата Che-ez! Cubik.

Объектив фотоаппарата позволяет снимать от 1,5 метров до бесконечности, и может работать в режиме фото и видео.

Фотоаппарат имеет матрицу 1,3 млн. пикселов, он может сохранять в памяти до 50 кадров размером 1280х1024. С помощью этой фотокамеры можно отснять и сохранить в памяти видеосюжет на 90 секунд при смене 18 кадров в секунду для показа в окне размером 320х240 пикселов.

Размеры фотоаппарата - 56х56х30 мм, вес - 110 г. Аппарат имеет USB-интерфейс, работает на двух батарейках ААА.

Фотоаппарат Che-ez! Cubik можно назвать цифровой "мыльницей". Но с его помощью вполне реально получать интересные снимки - если понимать область применения, возможности аппарата, и овладеть техникой съемки.

При съемке "мыльницей" могут обнаружиться известные фотографам дефекты. Например, резкость в кадре будет неравномерной - хорошая резкость в центре кадра и размытость по краям. Цветопередача в центре и по краям кадра также может отличаться. При съемке темного объекта на светлом фоне автоматическая выдержка будет устанавливаться исключительно по фону - при съемке персонажа это приведет, например, к сильно затемненному лицу на светлом фоне.

Как можно приспособиться к такому аппарату? Во-первых, все важные элементы нужно располагать в центре кадра, а по бокам должны остаться только незначительные детали. Хорошо будут получаться кадры, где снимаемые объекты имеют нерезкие очертания. Не нужно снимать "мыльницей" против света, если только вы не хотите получить контурное изображение. Идеальное направление света - это сзади или с боку фотографирующего.

Фотокамера Minolta Dimage 7

Фотокамера Minolta Dimage 7 - это на сегодняшний день одна из лучших цифровых камер, которой с удовольствием пользуются даже профессионалы.

У камеры Minolta Dimage 7 высокое качество оптического объектива - от него напрямую зависит качество снимков. Объектив имеет семикратный зум, т.е. способность значительно приблизить объект съемки практически без потери качества съемки. Как и многие другие цифровые аппараты, процессор камеры может выполнять цифровое двукратное увеличение снимка - тем самым появляется возможность снимать более четко расположенные вдалеке объекты.

Камера позволяет снимать объекты на расстоянии от 0,5 м до бесконечности. Если приходится фотографировать небольшие предметы на расстоянии менее полуметра, то нужно переключиться в специальный режим макросъемки. Если вы решили, например, снять пушистую гусеницу бабочки - камера обеспечивает великолепную макросъемку, при которой на снимке будет различим каждый волосок гусеницы.

Камера снабжена двумя жидкокристаллическими (ЖК) экранами. Вертикальный экран на обратной стороне камеры можно использовать для отображения снимаемой сцены вместо видоискателя. На этом же экране можно просматривать отснятые снимки съемки, с помощью меню удалять ненужные кадры.

На экране на верхней панели камеры отображаются выбранные параметры снимков, программы съемки, количество возможных кадров и другие установки.

Камера весьма энергоемкая. Для нее предусмотрены блок питания и специальные аккумуляторные батареи, которые располагаются в отдельном пластмассовом футляре и подсоединяются к камере через кабель.

Для переписи кадров на компьютер имеется интерфейсный кабель, подсоединяемый к компьютеру через USB-разъем. Последние версии системы Windows воспринимают карту памяти камеры как съемное устройство, файлы с которого переписываются так же легко и просто, как с обычного диска.

Процесс фотографирования с помощью фотокамеры высокого качества - это огромное поле для деятельности, требующей постоянного экспериментирования с имеющейся техникой, самосовершенствования и дисциплины. Для достижения определённого уровня мастерства здесь требуются годы. Но и удовольствие от полученных красивых фотографий велико.

Элементы управления камерой

Камера включается в режим фотографирования кадров поворотом главного колеса управления на верхней панели (до иконки с изображением фотоаппарата).

На главном колесе управления красным цветом выделены иконки фотоаппарата и кинокамеры - в соответствующем положении камера может снимать или отдельные кадры, или видеосюжет.

Для переписи отснятых кадров и видеосюжетов на компьютер главное колесо управление переводится в положение, обозначенное иконкой молнии.

Одна из особенностей фотокамер высокого качества - наличие элементов ручного управления. Фокусировка, настройки выдержки и диафрагмы - наиболее ответственные функции любой фотокамеры, в том числе и цифровой. Эти установки можно делать в двух основных режимах работы - автоматическом и ручном.

Чаще всего используется автоматический способ, незаменимый при серийной и оперативной съемках и особенно эффективный в аппаратах высокого класса. Но когда нужно создать цветовой или композиционный эффект, или же съемка проходит в необычных условиях - опытный фотограф отдаст предпочтение ручным настройкам. Хотя большинство настроек в Minolta Dimage 7 может выполняться автоматически, она допускает и ручное выставление параметров съемки.

После включения камеры фотограф может установить нужные ему режимы съемки, параметры качества изображений и величины получаемых файлов - на корпусе камеры установлены соответствующие колеса управления.

Для настройки кадра используется цифровой видоискатель и жидкокристаллический цветной дисплей.

Если будет поднято встроенное подвижное устройство вспышки, то камера будет автоматически снимать со вспышкой.

Кнопка спуска традиционно установлена на верхней панели камеры.

Фокусировка кадра

У камеры есть несколько способов настройки фокуса. Фокус можно выставить с помощью "креста" - для точного наведения на точку в изображении. Или же можно указать для фокусировки заключенную в квадратные скобки область. При съемке автоматика обеспечит максимальное качество резкости в заданной области.

В силу того, что предметы в кадре находятся на разном расстоянии от объектива, неизбежно часть изображения (область фокусировки) получается более резко, а другая - размыто. В традиционном снимке область наибольшей резкости располагается в центре кадра. Однако в художественной съемке нередко применяется и другой прием - фокус располагается не в центре кадра. Камера позволяет реализовать и такой режим фокусировки (так называемый «гибкий фокус» - Flex Focus): с помощью "креста" фокус можно выставить и зафиксировать в произвольном месте кадра.

Данная цифровая фотокамера имеет два режима автофокуса - одиночный и непрерывный.

Одиночный автофокус используется для фотосъёмки общего назначения и съёмки статичных объектов. Когда кнопка спуска нажата на половину хода, система автофокуса фиксируется на объекте в зоне фокусировки и остаётся в таком положении до нажатия кнопки спуска до конца.

Непрерывный автофокус используется для движущихся объектов. При нажатии кнопки спуска на половину хода, система автофокуса активируется и будет продолжать фокусироваться до момента фактической съемки.

Сюжетные программы

Помимо основного универсального режима съемки, у камеры есть нескольких сюжетных программ, которые оптимизированы для типичных условий съемки сюжетов:

• Портрет - оптимизирует воспроизведение тёплых, мягких тонов кожи человека при некоторой размытости фона.
• Спорт - используется для съёмки быстрых объектов с очень короткими выдержками и отслеживанием объектов при помощи непрерывной автофокусировки.
• Закат - оптимизирует параметры фотокамеры при съёмке закатов с передачей богатой гаммы тёплых вечерних тонов.
• Ночной портрет - используется для съёмки ночных сюжетов. При использовании вспышки воспроизведение объекта съёмки и фона сбалансировано.
• Текст - оптимизирует чёткое воспроизведение чёрного текста на белом фоне.
• Сюжетная программа остаётся активной до тех пор, пока фотограф не изменит установки.

Выбранная сюжетная программа отображается на дисплее камеры.

Установка размеров изображения

У камеры есть механизм установки нужного размера снимков.

Чем больше размер изображения в камере, тем лучшее качество отпечатанного снимка можно получить. Изображения высокого качества требуют больше места в памяти. Размер изображения нужно устанавливать в зависимости от конечной цели использования данного изображения: маленькие изображения больше подходят для размещения на web-сайтах, а изображения большого размера позволяют получить высококачественные распечатки на фотопринтерах. Максимальный размер снимков - 2560х1920, а минимальный - 640х480 пикселов.

Установка качества изображений

Фотокамера Minolta Dimage 7 имеет несколько установок качества изображения: супер, высокое, стандартное качество и экономичный режим.

Качество изображения управляет степенью сжатия, но не влияет на число пикселей изображения. Чем выше качество изображения, тем меньше степень сжатия и больше размер файла. Режим супер производит изображения очень высокого качества и самые большие файлы изображений. Если важно экономно использовать доступное пространство на CompactFlash карте, то необходимо использовать экономичный режим. Стандартное качество изображений вполне достаточно для нормального использования.

Форматы файлов

Форматы файлов изменяются при изменении установок качества изображений. Изображения в режиме супер качества сохраняются в формате TIFF. При выборе высокого и стандартного качества, а также экономичного режима изображения сохраняются в формате JPEG.

Снимки в зависимости от качества сохраняются в 24-битных цветных или 8-битных чёрно-белых файлах изображений. Камера может создавать специальный формат файла, который может быть прочитан только при помощи прилагаемого к камере программного обеспечения для просмотра изображений - DiMAGE Image Viewer Utility.

При выборе качества изображения на дисплее камеры отразится приблизительное число изображений, которое может быть записано на установленной CompactFlash карте. Одна и та же CompactFlash карта может содержать изображения при различных установках качества.

Режимы экспозиции

Четыре режима экспозиции обеспечивают широкие возможности при создании изображения. Программная автоэкспозиция обеспечивает автоматическую съёмку, приоритеты диафрагмы и выдержки позволяют максимизировать возможности съёмки в различных ситуациях, а ручная экспозиция обеспечивает полную свободу при управлении всеми параметрами при создании изображения:

• Программный режим (автоэкспозиция): фотокамера управляет и выдержкой, и диафрагмой.
• Приоритет диафрагмы: фотограф выбирает диафрагму, и фотокамера устанавливает подходящую выдержку.
• Приоритет выдержки: фотограф выбирает выдержку и фотокамера устанавливает подходящую диафрагму.
• Ручная экспозиция: фотограф вручную устанавливает и выдержку и диафрагму.

Диафрагма (открывающаяся шторка в старых моделях фотоаппарата) регулирует световой поток, попадающий на светочувствительные элементы. Затвор (выдержка) определяет время воздействия света на светочувствительные элементы камеры. При съемке в солнечный день нужно распахнуть "шторку" на короткое время, чтобы кадр не получился засвеченным. При съемке в сумерках "шторку" нужно распахнуть пошире и держать немного дольше, чтобы обеспечить необходимый световой поток.

Диафрагма объектива управляет не только экспозицией, но также и глубиной резкости: зоной между ближайшим объектом в фокусе и самым дальним объектом в фокусе. Чем больше величина диафрагмы, тем больше глубина резкости и длиннее выдержки, необходимые для экспонирования. Чем меньше величина диафрагмы, тем меньше глубина резкости и больше скорость затвора, необходимая для экспонирования.

Обычно при съёмке пейзажей используется большая глубина резкости (большие значения диафрагмы) для хорошей фокусировки и на переднем, и на заднем планах. А при съёмке портретов обычно используется малая глубина резкости (маленькое значение диафрагмы) для выделения объекта съёмки по отношению к фону.

Глубина резкости изменяется при изменении фокусного расстояния. Чем меньше фокусное расстояние, тем больше глубина резкости; чем больше фокусное расстояние, тем меньше глубина резкости.

Затвор управляет не только экспозицией, но и способностью «останавливать» движение. Высокие скорости затвора используются при съёмке спорта для «остановки» движения. Низкие скорости затвора могут быть использованы для того, чтобы подчеркнуть эффект движения (смазывание объекта), например, при съёмке водопада. При низких скоростях затвора рекомендуется использовать штатив во избежание появления эффекта нежелательного «смазывания» при случайном движении фотокамеры во время экспонирования.

Если скорость затвора уменьшается до значений, при которых фотокамеру трудно удержать в стабильном состоянии при съёмке (например, при съемке ночью), появляется предупреждение о нестабильном положении фотокамеры в левом нижнем углу дисплеев.

Начинающему фотографу рекомендуется использовать режим автоэкспозиции. В этом режиме камера использует информацию об освещённости и фокусном расстоянии для определения необходимой экспозиции, освобождая фотографа от необходимости заботиться о технических деталях.

Режимы протяжки

Режимы «протяжки» управляют скоростью и методами съёмки. Этими возможностями, перечисленными ниже, часто пользуются фотографы.

• Однокадровая «протяжка»: каждый раз при нажатии кнопки спуска производится съёмка одного кадра.
• Непрерывная «протяжка»: кнопка спуска нажимается и удерживается для съёмки нескольких кадров подряд.
• Таймер «автоспуска»: для съёмки собственных портретов обеспечивается задержка спуска затвора.
• Брэкетинг: используется для съёмки серии кадров с различной экспозицией, контрастом и цветовой насыщенностью.
• Съёмка с интервалом: используется для съёмки серии кадров в течении определённого периода времени.

Однократная протяжка - это основной рабочий режим камеры, в котором снимают отдельные кадры.

Режим непрерывной «протяжки» позволяет сделать серию снимков при нажатии и удерживании кнопки спуска. Режим непрерывной «протяжки» действует так же, как и моторный привод на плёночных фотокамерах. Ряд изображений может быть записан за один раз, а скорость записи зависит от установок качества и размера изображений.

Когда кнопка спуска нажимается и удерживается, фотокамера начинает записывать изображения до тех пор, пока максимальное число изображений не будет записано, или кнопка спуска будет отпущена. При съемке может быть использована встроенная вспышка, но скорость записи снизится, так как вспышка должна перезарядиться между кадрами.

Если установлен режим непрерывной автофокусировки, то объектив будет непрерывно фокусироваться в процессе съёмки серии кадров.

Запись видео

Фотокамера может записать до 60 секунд цифрового видео. Клип записывается в формате motion JPEG размером 320х240 пикселей (QVGA). Снять цифровое видео не сложно. Для этого нужно с помощью главного колеса управления перевести камеру в режим записи видео (до иконки с изображением кинокамеры). Далее нужно выбрать объект съемки, скомпоновать кадр и нажать кнопку спуска для начала записи.

Фотокамера будет продолжать запись до конца доступного времени записи или до повторного нажатия кнопки спуска. Во время записи на панели данных и дисплеях будет отображаться счётчик обратного отсчёта доступного для записи видео времени в секундах.

После включения камеры включится электронный видоискатель или жидкокристаллический дисплей - на нем будет отображаться попадающее в объектив изображение. На дисплее будут показаны некоторые установленные камерой параметры (например, размер и качество снимков, сюжетная программа).

Прежде всего, нужно не забыть установить сюжетную программу. Если заранее сюжет не определен или не соответствует сюжетам программ, нужно установить универсальный режим.

Проверьте, что объект съемки находиться не ближе полуметра, иначе вам нужно будет перевести камеру в режим макросъемки.

С помощью видоискателя или жидкокристаллического дисплея сформируйте кадр. Здесь нужно обратить внимание на общую компоновку кадра - важные объекты желательно располагать в центре кадра. Если нужно увеличить объект в кадре - воспользуйтесь зумом (вращайте кольцо на объективе).

Кадр должен быть достаточно заполнен. Например, при фотографировании человека не нужно включать в кадр необъятные небеса и бесконечные дали. Основную часть кадра должен занимать объект съемки - человек. Посмотрите на дисплее, не отрезана ли важная часть объекта (например, не следует без особых на то причин "отрезать" у человека часть ноги, руки или плеча).

Обратите внимание, как падает свет - он не должен попадать в объектив камеры. Если освещенность недостаточна, то используйте автоматическую вспышку или дополнительные источники света. Если же объект съемки располагается достаточно далеко, то вспышка не нужна, она не даст нужной освещенности.

При съемке в режиме высокого разрешения или при слабом освещении нужно использовать штатив. В сложных условиях съемки камера тратит заметное время на подбор оптимальных параметров съемки, и в это время нужно обеспечить полную неподвижность камеры. Держать камеру в руках неподвижно в течение нескольких секунд довольно трудно, а из-за шевеления или дрожания камеры кадры получаются размытыми.

Съемка в режимах сюжетных программ:

• «Портрет» - большинство портретов выглядят лучше всего при больших фокусных расстояниях. Мелкие детали излишне не подчёркиваются, и фон воспроизводится мягко благодаря малой глубине резкости. Используйте встроенную вспышку при ярком прямом солнечном свете или контровом освещении (источник света позади объекта съёмки) для смягчения резких теней.
• «Спорт» - при использовании вспышки убедитесь, что объект съёмки находится в пределах диапазона действия вспышки: 0.5 – 3.0 м (в режиме телефото).
• «Закат» - когда солнце находится ещё над горизонтом, не направляйте фотокамеру прямо на солнце на продолжительный период времени. Интенсивный солнечный свет может повредить матрицу ПЗС. В интервалах между кадрами выключайте фотокамеру или одевайте крышку на объектив.
• «Ночной портрет» - при съёмке ночных пейзажей используйте штатив во избежания эффекта «смазывания» при смещении фотокамеры при съёмке с большими выдержками. Вспышка может быть использована только для освещения объектов, расположенных близко к объективу, например портретов или людей в полный рост. При такой съёмке попросите людей в кадре не двигаться даже после срабатывания вспышки, так как затвор будет всё ещё открыт некоторое время для экспонирования фона.
• «Текст» - при фотографировании текста на листе бумаги можно использовать макро режим. Во избежание смещения камеры при съёмке, используйте штатив для получения чёткого изображения.

Когда вы снимаете высокоточной камерой нужно строго соблюдать технику начатия кнопки спуска: вначале нужно слегка нажать кнопку спуска для выполнения программ настроек, и только потом нажать полностью спуск для съемки кадра.

Когда слегка нажимается кнопка спуска - камера начнет подбирать оптимальные параметры фокуса и экспозиции. Сигналы фокусировки на дисплеях подтвердят, что объект съёмки находится в фокусе. Индикаторы значений выдержки и диафрагмы изменят цвет, указывая на блокировку выбранных параметров экспозиции.

Чтобы сделать снимок нужно полностью нажать кнопку спуска. Лампа доступа погаснет, показывая, что изображение записывается на флэш карту.

Следует также иметь в виду, что после полного нажатия кнопки спуска и моментом фактической съемки кадра может пройти определенное время - доли секунды или даже секунды. Например, если вы включили режим защиты "красный глаз", то вначале идет небольшая предварительная вспышка, и только потом делается окончательный снимок. Не нужно торопиться менять положение камеры после начатия кнопки спуска, лучше еще пару секунд держать камеру зафиксированной, чтобы не получить смазанный кадр.

Отснятый кадр можно просмотреть на дисплее камеры, перейдя в режим просмотра снимков. Если кадр вам не понравился по компоновке или по содержанию, то лучше удалите неудачный кадр и повторите съемку.

О бурном развитии цифровой фотоиндустрии свидетельствует увеличение обма выпуска фотоаппаратов, а также сокращение выпуска фотопленки всеми прзводителями, уход с рынка столпов фотоиндустрии или их полный переход на цифровые технологии. Развитие струйных принтеров с функцией фотопечати также свидетельствует об увеличении рынка цифровых камер (ЦФК).

Цифровая фотография - это фотография, сделанная цифровым фотоаппаратом или фотокамерой; оцифрованная сканером фотография, выполненная с помощью обыкновенного фотоаппарата; слайд.

Цифровой фотоаппарат

Фотоаппарат - одно из удивительнейших изобретений человека. Он оставляет на века многие моменты нашей жизни.

Начало современной фотоиндустрии положило открытие Тальбота, произедшее 160 лет тому назад. Сейчас началась новая фотографическая эра - эра цифровых фотографий.

Цифровой фотоаппарат отличается от обычного тем, что вместо пленки в нем установлена светочувствительная матрица. Она переводит изображение в электричкий сигнал, который затем обрабатывается и сохраняется уже в цифровом виде в памяти фотоаппарата.

Матрица ЦФК состоит из ячеек, работа каждой из которых аналогична дейсию фотоэкспонометра, когда в зависимости от интенсивности света, попавшего на нее, вырабатывается электрический сигнал. При создании матриц для ЦФК исполуют разные технологии. Например, шаблон Байера, технология CCD RGBE, рааботанная компанией Sony.

С цифровой фотокамерой, компьютером и программным фотоизображением для редактирования фотоизображений появляются практически неограниченные возможности для реализации своих творческих способностей и идей. Технология создания цифровых фотоснимков позволяет мгновенно обмениваться визуальной информацией с людьми, вне зависимости от их географического местонахождения. Если изображение получено с помощью цифровых фотоаппаратов, то программа Adobe Photoshop CS5 поддерживает большое количество форматов Camera RAW.

Откройте файл с расширением RAW и сохраните его в другом формате, например, в формате TIFF, т. к. типографии требуют, чтобы рисунки были в этом формате.

Карта памяти Compact Flash

Compact Flash (CF-карта или флэш-карта) - высокотехнологическое электроое устройство, предназначенное для хранения информации в виде цифровых изражений, полученных с помощью цифрового фотоаппарата.

Меры предосторожности при работе с CF-картами: их нельзя сгибать, приклывать к ним усилия, подвергать их ударам и вибрации; запрещается разбирать или вносить изменения в конструкцию CF-карты. Резкие перепады температуры могут привести к конденсации влаги в карте и ее неправильному функционированию. Не следует пользоваться CF-картами в местах с повышенным количеством пыли или песка, в местах с высокой влажностью и высокой температурой.

При форматировании CF-карты с нее стираются все данные, в том числе зищенные изображения и файлы других типов. Форматирование выполняется как для новой CF-карты, так и для удаления с CF-карты всех изображений и прих данных.

Принципы работы цифрового фотоаппарата

Цифровая камера создает изображение на основе световых лучей, однако фиирует их не на пленке, а с использованием светочувствительной матрицы, котую по-другому можно назвать набором светочувствительных компьютерных чов. В настоящее время существуют две разновидности этих чипов: CCD (charge- coupled device - прибор с зарядовой связью - ПЗС), что расшифровывается как прибор с зарядовой связью, и CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) - комплементарный металлооксидный полупроводник.

Когда на эти устройства попадают лучи света, они генерируют электрические заряды, которые затем анализируются процессором цифровой фотокамеры и прбразуются в информацию о цифровом изображении. Чем больше света, тем более мощный заряд генерируется чипом.

После того как электрические импульсы преобразованы в информацию об изражении, эти данные сохраняются в памяти камеры, которая может быть выпоена либо в виде встроенного чипа памяти, либо в виде заменяемой карты памяти или диска.

Обычно в камере используется 1/3-дюймовая CCD, состоящая из элементов, преобразующих световые волны в электрические импульсы. Количество таких элементов зависит от марки фотоаппарата.

Например, 5-мегапиксельный фотоаппарат имеет примерно 5 миллионов таких элементов.

Чтобы получить доступ к изображению, записанному камерой, достаточно пенести данные в память компьютера. Некоторые камеры позволяют отобразить записанные изображения непосредственно на экран телевизора или сразу выводить их на принтер для печати, минуя, таким образом, этап редактирования полученных кадров на компьютере.

Освещенность или затемненность полученного кадра зависит от экспозии - количества света, воздействующего на пленку или на светочувствителую матрицу. Чем больше света, тем ярче будет полученный кадр. Слишком много света, изображение получится засвеченным, мало света - изображение будет слишком темным.

Количество света, попадающего на пленку, можно контролировать двумя спобами:

© определяя количество времени, в течение которого затвор будет оставаться орытым (в таком случае изменяется выдержка);

© путем изменения диафрагмы.

Значение диафрагмы - это размер отверстия, создаваемого набором пластин, расположенных между линзами объектива и затвором. Лучи света с помощью линз направляются через это отверстие к затвору, после чего попадают на пленку или матрицу. Таким образом, если нужно, чтобы на матрицу попало больше света, вы делаете размер диафрагмы больше (увеличиваете диафрагму); если нужно меньше света, вы делаете размер диафрагмы меньше (уменьшаете диафрагму).

Значения диафрагмы обозначаются диафрагменными числами, в англоязычной литературе известными под названием f-стопы (f-stops). Стандартными являются числа f/1.4, f/2, f/2.8, f/4, f/5.6, f/8, f/11, f/16 и f/22.

Величина выдержки, или просто выдержка, измеряется в более понятных едицах - в долях секунды. Например, если выдержка составляет 1/8, это значит, что затвор открывается на 1/8 секунды.

1. Цель работы

Изучить аналоговую и цифровую технологии регистрации изображения, основные принципы работы, устройство, элементы управления и настройки современных фотокамер. Классификацию, структуру черно-белых и цветных негативных фотопленок, основные характеристики фотопленок и методику выбора фотоматериалов для решения конкретных фотографических задач. Аналоговую и цифровую технологии фотографирования. Получить практические навыки эксплуатации изучаемых приборов.

2. Теоретическая справка устройство пленочного (аналогового) фотоаппарата

Современный фотоаппарат с автоматической фокусировкой обоснованно сравнивают с глазом человека. На рис. 1 слева, схематически показан глаз человека. При открывании века световой поток, формирующий изображение, проходит через зрачок, диаметр которого регулируется радужной оболочкой в зависимости от интенсивности света (ограничивает количество света), затем он проходит через хрусталик, преломляется в нем и фокусируется на сетчатке, которая преобразует изображение в сигналы электрического тока и передает их по зрительному нерву в мозг.

Рис. 1. Сравнение глаза человека с устройством фотоаппарата

На рис. 1 справа, схематически показано устройство фотоаппарата. При фотографировании заслонка открывается (регулирует время освещения), световой поток, формирующий изображение, проходит через отверстие, диаметр которой регулируется диафрагмой (регулирует количество света), затем он проходит через объектив преломляется в нем и фокусируется на фотоматериале, который регистрирует изображение.

Пленочный (аналоговый) фотоаппарат – оптико-механический прибор, с помощью которого производится фотосъемка. Фотоаппарат содержит взаимосвязанные механические, оптические, электрические и электронные узлы (рис. 2). Фотоаппарат общего назначения состоит из следующих основных частей и органов управления:

- корпус со светонепроницаемой камерой;

- объектив;

- диафрагма;

- фотографический затвор;

- кнопка спуска – инициирует съёмку кадра;

- видоискатель;

- фокусировочное устройство;

- фотопленка;

- кассета (или иное приспособление для размещения фотопленки)

- устройство транспортировки пленки;

- фотоэкспонометр;

- встроенная фотовспышка;

- элементы питания камеры.

В зависимости от назначения и конструкции фотографические аппараты имеют различные дополнительные приспособления для упрощения, уточнения и автоматизации процесса фотосъемки.

Рис. 2. Устройство плёночного (аналогового) фотоаппарата

Корпус – основа конструкции фотоаппарата, объединяющая узлы и детали в оптико-механическую систему. Стенки корпуса представляют собой светонепроницаемую камеру, в передней части которой установлен объектив, а в задней – фотопленка.

Объектив (от латинского objectus – предмет) – оптическая система, заключенная в специальную оправу, обращенная к объекту съемки и образующая его оптическое изображение. Фотографический объектив предназначен для получения светового изображения объекта съемки на светочувствительном материале. От свойств объектива в значительной степени зависит характер и качество фотографического изображения. Объективы бывают постоянно-встроенными в корпус камеры или сменными. Объективы, в зависимости от отношения фокусного расстояния к диагонали кадра, принято подразделять нанормальные ,широкоугольные ителеобъективы .

Объективы с переменным фокусным расстоянием (зум-объективы) позволяют получать изображения разного масштаба при неизменном съемочном расстоянии. Отношение наибольшего фокусного расстояния к наименьшему называют кратностью объектива. Так, объективы с переменным фокусным расстоянием от 35 до 105 мм называют объективами с 3х-кратным изменением фокусного расстояния (3-х-кратным зумом).

Диафрагма (от греческого diaphragma) – устройство, с помощью которого ограничивается пучок лучей, проходящих через объектив, для уменьшения освещенности фотоматериала в момент экспонирования и изменения глубины резко изображаемого пространства. Этот механизм реализован в виде ирисовой диафрагмы, состоящей из нескольких лепестков, перемещение которых обеспечивает непрерывное изменение диаметра отверстия (рис. 3). Величину диафрагмы можно устанавливать вручную или автоматически с помощью специальных устройств. В объективах современных фотокамер настройка диафрагмы выполняется с электронной панели управления на корпусе камеры.

Рис. 3. Механизм ирисовой диафрагмы состоит из ряда перекрывающихся пластин

Фотографический затвор – устройство, с помощью которого обеспечивается воздействие световых лучей на фотоматериал в течение определенного времени, называемоговыдержкой . Открытие затвора происходит по команде фотографа при нажатии кнопки спуска или с помощью программного механизма – автоспуска. Выдержки, которые отрабатываются фотографическим затвором, называют автоматическими. Существует стандартный ряд выдержек, измеряемых в секундах:

30

15

8

4

2

1

1/2

1/4

1/8

1/15

1/30

1/60

1/125

1/250

1/500

1/1000

1/2000

1/4000

Смежные числа этого ряда отличаются друг от друга в 2 раза. Переходя от одной выдержки (например 1/125 ) к соседней, мы увеличиваем (1/60 ) или уменьшаем (1/250 ) время экспонирования фотографического материала в два раза.

По устройству затворы подразделяют на центральные (створчатые) ишторно-щелевые (фокально-плоскостные).

Центральный затвор имеет отсекатели света, состоящие из нескольких металлических лепестков-створок, концентрически расположенных непосредственно возле оптического блока объектива или между его линзами, приводимые в действие системой пружин и рычагов (рис. 4). В качестве датчика времени в центральных затворах чаще всего используется простейший часовой механизм, а на коротких выдержках время открытия затвора регулируется силой натяжения пружин. Современные модели центральных затворов имеют электронный блок управления временем выдержки, лепестки удерживаются в открытом состоянии с помощью электромагнита. Центральные затворы автоматически отрабатывают выдержки в диапазоне от 1 до 1/500 секунды.

Затвор-диафрагма – центральный затвор, максимальная степень раскрытия лепестков которого регулируется, за счет чего затвор одновременно выполняет и роль диафрагмы.

В центральном затворе при нажатии на спусковую кнопку отсекатели начинают расходиться и открывают световое отверстие объектива от центра к периферии подобно ирисовой диафрагме, образуя световое отверстие с центром, расположенным на оптической оси. При этом одновременно на всей площади кадра возникает световое изображение. По мере расхождения лепестков освещенность возрастает, а затем, по мере их закрытия, убывает. Перед началом съемки следующего кадра затвор приводится в исходное положение.

Рис. 4. Некоторые типы центральных затворов: слева – с отсекателями света одностороннего действия; центр – с отсекателями света двустороннего действия; справа – с отсекателями света, выполняющими функции затвора и диафрагмы

Принцип действия центрального затвора обеспечивает высокую равномерность освещенности получаемого изображения. Центральный затвор позволяет применять фотовспышку практически во всем диапазоне выдержек. Недостатком центральных затворов является ограниченная возможность получения коротких выдержек, связанная с большими механическими нагрузками на отсекатели, при увеличении скорости их движения.

Шторно-щелевой затвор имеет отсекатели, в виде шторок (металлической – латунной гофрированной ленты) или набора подвижно скрепленных лепестков-ламелей (рис. 5), выполненных из легких сплавов или углепластика, расположенные в непосредственной близости от фотоматериала (в фокальной плоскости). Затвор вмонтирован в корпус фотоаппарата и приводится в действие системой пружин. Вместо пружины, которая перемещает шторки в классическом шторно-щелевом затворе, в современных фотокамерах применяются электромагниты. Их преимущество – высокая точность отработки выдержек. Во взведенном состоянии затвора фотоматериал перекрыт первой шторкой. При спуске затвора она сдвигается под действием натяжения пружины, открывая путь световому потоку. По окончании заданного времени экспонирования световой поток перекрывается второй шторкой. На более коротких выдержках две шторки движутся вместе с некоторым интервалом, через образующуюся щель между задней кромкой первой шторки и передней кромкой второй шторки происходит экспонирование фотоматериала, а время экспозиции регулируется шириной щели между ними. Перед началом съемки следующего кадра затвор приводится в исходное положение.

Рис. 5. Шторно-щелевой затвор (движение шторок поперек кадрового окна)

Шторно-щелевой затвор позволяет применять различные сменные объективы, так как не связан механически с объективом. Такой затвор обеспечивает выдержки до 1/12000 c. Но он не всегда дает возможность получать равномерность экспозиции по всей поверхности кадрового окна, уступая по этому параметру центральным затворам. Использование импульсных источников света при шторно-щелевом затворе возможно только при таких выдержках (выдержка синхронизации ), при которых ширина щели обеспечивает полное открытие кадрового окна. В большинстве фотоаппаратов такими выдержками являются: 1/30, 1/60, 1/90, 1/125, 1/250 с.

Автоспуск – таймер, предназначенный для автоматического спуска затвора с регулируемой задержкой после нажатия на кнопку спуска. Большинство современных фотоаппаратов снабжено автоспуском в качестве дополнительного узла в конструкции затвора.

Фотоэкспонометр – электронный прибор для определения экспозиционных параметров (выдержки и диафрагменного числа) при данной яркости объекта съемки и заданной светочувствительности фотоматериала. В автоматических системах поиск такого сочетания называется отработкой программы. После определения номинальной экспозиции, параметры съемки (диафрагменное число и выдержка) устанавливаются на соответствующих шкалах объектива и фотографического затвора. В фотоаппаратах с той или иной степенью автоматизации оба экспозиционных параметра или только один из них устанавливаются автоматически. Для повышения точности определения экспозиционных параметров, особенно в тех случаях, когда съемка производится с применением сменных объективов, различных приставок и насадок, существенно влияющих на светосилу объектива, фотоэлементы экспонометрических устройств размещают за объективом. Такая система замера светового потока получила наименование TTL (англ. Through the Line – «сквозь линзу/объектив»). Один из вариантов этой системы показан на схеме зеркального видоискателя (рис. 6). Датчик экспозамера, являющийся приемником световой энергии, освещается светом, прошедшим через оптическую систему объектива, установленного на фотоаппарате, включая светофильтры, насадки и другие устройства, которыми в данный момент может быть оснащен объектив.

Видоискатель – оптическая система, предназначенная для точного определения границ пространства, входящего в пределы поля изображения (кадра).

Кадр (от фр.cadre) фотографический – единичное фотографическое изображение объекта съёмки. Границы кадра устанавливаются кадрированием на этапах съёмки, обработки и печати.

Кадрирование при фото-, кино- и видеосъёмке – целенаправленный выбор точки съёмки, ракурса, направления съёмки, угла поля зрения объектива для получения необходимого размещения объектов в поле зрения видоискателя фотоаппарата и на итоговом изображении.

Кадрирование при печати или редактировании изображения –выбор границ и форматного соотношения фотографического изображения. Позволяет оставить за пределами кадра всё несущественное, случайные объекты, мешающее восприятию изображения. Кадрирование обеспечивает создание определённого изобразительного акцента на сюжетно важной части кадра.

Оптические видоискатели – содержат только оптические и механические элементы и не содержит электронных.

Параллаксные видоискатели представляют собой отдельную от съемочного объектива оптическую систему. Из-за несовпадения оптической оси видоискателя с оптической осью объектива возникает параллакс. Влияние параллакса зависит от угла поля зрения объектива и видоискателя. Чем больше фокусное расстояние объектива и, соответственно, меньше угол поля зрения, тем больше параллактическая ошибка. Обычно в простейших моделях фотоаппаратов оси видоискателя и объектива делают параллельными, тем самым ограничиваясь линейным параллаксом, минимальное влияние которого при установке фокусировки на «бесконечность». В более сложных моделях фотоаппаратов, механизм фокусировки, оснащается механизмом компенсации параллакса. В этом случае оптическая ось видоискателя наклоняется к оптической оси объектива, и при этом наименьшее расхождение достигается на расстоянии, на которое произведена фокусировка. Преимуществом параллаксного видоискателя является его независимость от съёмочного объектива, что позволяет достичь большей яркости изображения и получить уменьшенное изображение с четкими границами кадра.

Телескопический видоискатель (рис. 6). Применяется в компактных и дальномерных фотоаппаратах и имеет ряд модификаций:

Видоискатель Галилея – перевёрнутая зрительная труба Галилея. Состоит из короткофокусного отрицательного объектива и длиннофокусного положительного окуляра;

Видоискатель Альбада . Развитие видоискателя Галилея. Фотограф наблюдает изображение рамки, расположенной вблизи окуляра и отражённой от вогнутой поверхности объектива видоискателя. Положение рамки и кривизна линз выбирается таким образом, чтобы её изображение казалось расположенным на бесконечности, что решает проблему получения чёткого изображения границ кадра. Наиболее распространённый тип видоискателя на компактных фотоаппаратах;

Беспараллаксные видоискатели.

Зеркальный видоискатель состоит из объектива, отклоняющего зеркала, фокусировочного экрана, пентапризмы и окуляра (рис. 6). Пентапризма переворачивает изображение в прямое, привычное для нашего зрения. Отклоняющее зеркало во время кадрирования и фокусировки отражает практически 100% поступающего через объектив света на матовое стекло фокусировочного экрана (при наличии автоматики фокусировки и экспозамера часть светового потока отражается на соответствующие датчики).

Светоделительный. При использовании светоделителя (полупрозрачного зеркала или призмы), 50–90 % света проходит через наклоненное под углом 45° зеркало на фотоматериал, а 10–50 % отражается под углом 90° градусов на матовое стекло, где рассматривается через окулярную часть, как в зеркальном фотоаппарате. Недостаток данного видоискателя его низкая эффективность при съёмке в условиях слабой освещенности.

Фокусировка заключается в установке объектива относительно поверхности фотоматериала (фокальной плоскости) на таком расстоянии, при котором изображение на этой плоскости получается резким. Получение резких изображений определяется соотношением между расстояниями от первой главной точки объектива до объекта съемки и от второй главной точки объектива до фокальной плоскости. На рис. 7 показаны пять различных случаев расположения объекта съемки и соответствующие им положения изображения:

Рис. 6. Схемы телескопического и зеркального видоискателей

Рис. 7. Связь между расстоянием от главной точки объектива О до объекта К и расстоянием от главной точки объектива О до изображения объекта К"

Пространство слева от объектива (перед объективом) называют пространством предметов, а пространство справа от объектива (за объективом) – пространством изображений.

1. Если объект находится в «бесконечности», то его изображение получится за объективом в главной фокальной плоскости, т.е. на удалении, равном главному фокусному расстоянию f .

2. По мере приближения объекта съемки к объективу его изображение начинает все больше перемещаться в сторону точки двойного фокусного расстояния F’ 2 .

3. Когда объект будет в точке F 2 , т.е. на удалении, равном двойному фокусному расстоянию, его изображение окажется в точке F’ 2 . Причем, если до этого момента размеры объекта были больше размеров его изображения то, теперь они станут равны.

5. Когда объект окажется в точке F 1 , пришедшие от него лучи за объективом образуют параллельный пучок и изображения не получится.

При крупномасштабных съемках (макросъемка) объект располагают на близком расстоянии (иногда меньшем, чем 2 f ) и применяют различные приспособления для выдвижения объектива на большее расстояние, чем это позволяет оправа.

Таким образом, для получения резкого изображения снимаемого объекта необходимо перед съемкой установить объектив на некотором расстоянии от фокальной плоскости, то есть произвести фокусировку. В фотоаппаратах фокусировка производится посредством перемещения вдоль оптической оси группы линз объектива с помощью фокусировочного механизма. Обычно управление фокусировкой осуществляется вращением кольца на оправе объектива (может отсутствовать на фотоаппаратах, у которых объектив установлен на гиперфокальное расстояние или в аппаратах в которых предусмотрен лишь режим автоматической фокусировки – автофокус).

Производить фокусировку непосредственно по поверхности фотоматериала невозможно, поэтому применяют различные фокусировочные устройства для осуществления визуального контроля резкости.

Фокусировка по шкале расстояний на оправе объектива обеспечивает хорошие результаты для объективов, обладающих большой глубиной резкости (широкоугольных). Такой способ наводки применяется в обширном классе шкальных пленочных фотоаппаратов.

Фокусировка с помощью дальномерного устройства отличается высокой точностью и применяется для светосильных объективов со сравнительно небольшой глубиной резкости. Схема дальномерного устройства, совмещенного с видоискателем, показана на рисунке 8. При наблюдении за объектом съемки через видоискатель-дальномер в центральной части его поля зрения видно два изображения, одно из которых образовано оптическим каналом дальномера, а другое – каналом видоискателя. Перемещение объектива вдоль оптической оси через рычаги7 вызывает поворот отклоняющей призмы6 так, что передаваемое ею изображение перемещается в горизонтальном направлении. Когда оба изображения в поле зрения видоискателя совпадут, объектив будет сфокусирован.

Рис. 8. Принципиальная схема дальномерного устройства для наводки объектива на резкость: а: 1 – окуляр видоискателя; 2 – кубик с полупрозрачным зеркальным слоем; 3 – диафрагма; 4 – объектив фотоаппарата; 5 – объектив дальномера; 6 – отклоняющая призма; 7 – рычаги связи оправы объектива с отклоняющей призмой; б – наводка объектива на резкость выполняется совмещением двух изображений в поле зрения видоискателя (два изображения – объектив установлен неточно; одно изображение – объектив установлен точно)

Фокусировка в зеркальном фотоаппарате. Схема зеркального фотоаппарата показана на рис. 6. Лучи света, пройдя через объектив, попадают на зеркало и отражаются им на матовую поверхность фокусировочного экрана, образуя на ней световое изображение. Это изображение переворачивается пентапризмой и рассматривается через окуляр. Расстояние от задней главной точки объектива до матированной поверхности фокусировочного экрана равно расстоянию от этой точки до фокальной плоскости (поверхности фотопленки). Фокусировка объектива производится вращением кольца на оправе объектива, с непрерывным визуальным контролем изображения на матированной поверхности фокусировочного экрана. При этом необходимо определить положение, при котором резкость изображения будет максимальной.

Чтобы облегчить наводку объектива на резкость и повысить ее точность, используются различные системы автоматической фокусировки .

Автофокусировка объектива производится в несколько этапов:

Измерение параметра (расстояние до объекта съёмки, максимального контраста изображения, фазового сдвига составляющих выбранного луча, времени задержки прихода отраженного луча и т.п.) чувствительного к резкости изображения в фокальной плоскости и его вектора (для выбора направления изменения сигнала рассогласования и предсказания возможной дистанции фокусировки в следующий момент времени при движении объекта);

Генерация эталонного сигнала, эквивалентного измеряемому параметру и определение сигнала рассогласования системы автоматического регулирования автофокуса;

Подача сигнала на исполнительный механизм фокусировки.

Эти процессы происходят практически одновременно.

Наведение оптической системы на резкость выполняется электродвигателем. Время, затраченное на измерение выбранного параметра, и время отработки сигнала рассогласования механикой объектива определяют быстродействие системы автофокусировки.

Работа системы автофокуса может основываться на различных принципах:

Активные системы автофокусировки: ультразвуковой; инфракрасный.

Пассивные системы автофокусировки: фазовый (применяется в зеркальных плёночных и цифровых фотоаппаратах); контрастный (видеокамеры, незеркальные цифровые фотоаппараты).

Ультразвуковая и инфракрасные системы рассчитывают расстояние до объекта по времени возвращения от объекта съемки фронтов, излученных фотоаппаратом инфракрасных (ультразвуковых) волн. Наличие прозрачной преграды между объектом и фотоаппаратом приводит к ошибочной фокусировке данных систем на данную преграду, а не на объект съемки.

Фазовый автофокус. В корпусе фотоаппарата размещаются специальные датчики, получающие фрагменты светового потока от разных точек кадра с помощью системы зеркал. Внутри датчика расположены две разделительные линзы, которые проецируют двойное изображение объекта фотосъемки на два ряда светочувствительных датчиков, вырабатывающих электрические сигналы, характер которых зависит от количества, попадающего на них света. В случае точной фокусировки на объект два световых потока будут находиться друг от друга на определённом расстоянии, заданном конструкцией датчика и эквивалентным ему эталонным сигналом. Когда точка фокусаК (рис. 9) находится ближе объекта два сигнала сходятся друг к другу. Когда точка фокуса находится дальше объекта – сигналы расходятся дальше друг от друга. Датчик, измерив это расстояние, вырабатывает эквивалентный ему электрический сигнал и, сравнив его с эталонным сигналом с помощью специализированного микропроцессора определяет рассогласование и выдаёт команду на исполнительный механизм фокусировки. Фокусировочные моторы объектива, отрабатывают команды, уточняя фокусировку пока сигналы с датчика не совпадут с эталонным сигналом. Быстродействие такой системы очень высоко и зависит, в основном от быстродействия исполнительного механизма фокусировки объектива.

Контрастный автофокус. Принцип работы контрастного автофокуса основан на постоянном анализе микропроцессором степени контрастности изображения, и отработке команд на перемещение объектива для получения резкого изображения объекта. Контрастный автофокус характеризуется низким быстродействием, обусловленным отсутствием у микропроцессора исходной информации о текущем состоянии фокусировки объектива (изображение считается изначально нерезким) и как следствие необходимости выдачи команды на смещение объектива от исходного положения и анализа полученного изображения на степень изменения контраста. Если контраст не увеличился, то процессор меняет знак команды на исполнительный механизм автофокуса и электродвигатель перемещает группу линз объектива в противоположном направлении, пока не будет зафиксирован максимум контраста. Когда максимум достигнут, автофокусировка прекращается.

Задержка между нажатием на кнопку спуска затвора и моментом съёмки кадра, объясняется работой пассивного контрастного автофокуса и тем, что в незеркальных фотоаппаратах процессор вынужден считывать с матрицы (ПЗС) весь кадр, чтобы проанализировать на степень контрастности лишь зоны фокусировки.

Фотовспышка . Электронные фотовспышки используются в качестве основного или дополнительного источника света, и могут быть разных типов: встроенная фотовспышка фотоаппарата, внешняя фотовспышка с автономным питанием, студийные фотовспышки. Несмотря на то, что встроенная вспышка стала стандартным устройством всех фотоаппаратов, высокая мощность автономных вспышек обеспечивает дополнительные преимущества за счет возможности более гибкого управления диафрагмой и расширения технических приемов съемки.

Рис. 9. Схема работы фазового автофокуса

Основные узлы фотовспышки:

Импульсный источник света – газоразрядная лампа, наполненная инертным газом –ксеноном;

Устройство поджига лампы – повышающий трансформатор и вспомогательные элементы;

Накопитель электрической энергии – конденсатор большой емкости;

Устройство электропитания (батареи гальванических элементов или аккумуляторов, преобразователь тока).

Узлы объединены в единую конструкцию, состоящую из корпуса с отражателем, или скомпонованы в два блока и более.

Импульсные газоразрядные лампы – это мощные источники света, спектральная характеристика которых близка к естественному дневному свету. Лампы, применяемые в фотографии (рис. 10), представляют собой стеклянную или кварцевуютрубку, заполненную инертным газом (ксеноном ) под давлением 0,1–1,0 атм, в торцах которой установлены электроды из молибдена или вольфрама.

Газ, находящийся внутри лампы, не проводит электричество. Для включения лампы (поджига) существует третий электрод (поджигающий ) в виде прозрачного слоя двуокиси олова. При подаче на электроды напряжения не ниже напряжения зажигания и высоковольтного (>10000 В) поджигающего импульса между катодом и поджигающим электродом, лампа зажигается. Импульс высокого напряжения ионизирует газ в колбе лампы вдоль внешнего электрода, создавая ионизированное облако, соединяющее положительный и отрицательный электроды лампы, давая возможность ионизации газа теперь уже между этими двумя электродами лампы. В силу того, что сопротивление ионизированного газа 0,2–5 Ом, электрическая энергия, накопленная на конденсаторе за короткий промежуток времени преобразуется в световую энергию. Длительность импульса – период времени, в течение которого интенсивность импульса снижается до 50% от максимального значения и составляет 1/400 – 1/20000 с и короче. Кварцевые баллоны импульсных ламп пропускают свет с длиной волны от 155 до 4500 нм, стеклянные – от 290 до 3000 нм. Излучение импульсных ламп начинается в ультрафиолетовой части спектра и требует нанесения на колбу специального покрытия, которое не только отсекает ультрафиолетовую область спектра, выступая в качестве ультрафиолетового фильтра, но и корректирует цветовую температуру импульсного источника под фотографический стандарт 5500 К.

Рис. 10. Устройство импульсной газоразрядной лампы

Мощность импульсных ламп измеряется в джоулях (ваттсекунда) по формуле:

где С – емкость конденсатора (фарада),U заж – напряжение зажигания (вольт),U пог – напряжение погасания (вольт),Е макс – максимальная энергия (втс).

Энергия вспышки зависит от емкости и напряжения накопительного конденсатора.

Три способа управления энергией импульса фотовспышки.

1. Параллельное соединение нескольких конденсаторов (С = С 1 + С 2 + С З + ... + С n ) и, включение/выключение каких-то их групп для регулирования мощности излучения. Цветовая температура при таком управлении мощностью остается стабильной, но управление мощностью возможно лишь дискретными значениями.

2. Изменение начального напряжения на накопительном конденсаторе позволяет регулировать энергию в пределах 100–30%. При более низких значениях напряжения лампа не зажигается. Дальнейшее совершенствование данной технологии, ввод в схему запуска лампы еще одного конденсатора малой емкости, на котором достигается напряжение, достаточное для запуска лампы, а остальные конденсаторы заряжаются до меньшего значения, что позволяет получать любые промежуточные значения мощности в пределах от 1:1 до 1:32 (100–3 %). Разряд в таком режиме включения лампы по своим характеристикам приближается к тлеющему, что удлиняет время свечения лампы, а суммарная цветовая температура излучения приближается к стандартной 5500К.

3. Прерывание длительности импульса при достижении необходимой мощности. Если в момент ионизации газа в колбе лампы разорвать электрическую цепь, ведущую от конденсатора к лампе, ионизация прекратится и лампа погаснет. Данный способ требует применения в управлении импульсной лампой специальных электронных схем отслеживающих заданное падение напряжения на конденсаторе, либо учитывающих световой поток, вернувшийся от объекта съемки.

Ведущее число – мощность фотовспышки, выраженная в условных единицах, равна произведению расстояния от фотовспышки до объекта съемки на диафрагменное число. Ведущее число зависит от энергии вспышки, угла рассеяния светового потока и конструкции отражателя. Обычно ведущее число указывается для фотоматериала чувствительностью 100ISO.

Зная ведущее число и расстояние от вспышки до объекта съемки можно определить необходимую для правильного экспонирования диафрагму по формуле:

Например, при ведущем числе 32 мы получим следующие параметры: диафрагма 8=32/4 (м), диафрагма 5,6=32/5,7 (м) или диафрагма 4=32/8 (м).

Количество света обратно пропорционально квадрату расстояния от источника света до объекта (первый закон освещенности), поэтому для увеличения эффективного расстояния фотовспышки в 2 раза, при фиксированном значении диафрагмы, необходимо увеличить чувствительность фотоматериала в 4 раза (рис. 11).

Рис. 11. Первый закон освещенности

Например, при ведущем числе 10 и диафрагме 4 мы получим:

При ISO100 – эффективное расстояние =10/4=2,5 (м)

При ISO400 – эффективное расстояние =5 (м)

Режимы автоматики фотовспышек

Современная фотовспышка, согласуясь с данными чувствительности пленки и диафрагмы, установленными на фотоаппарате, может дозировать количество света, обрывая разряд лампы по команде автоматики. Количество света может регулироваться только в сторону уменьшения, т.е. либо полный разряд, либо меньшая его часть, если объект съемки находится достаточно близко и максимальная энергия не требуется. Автоматика таких приборов улавливает отраженный от объекта свет, предполагая, что перед ней среднесерый объект, коэффициент отражения которого равен 18 %, что может приводить к ошибкам экспонирования в случае если отражательная способность объекта значительно отличается от данной величины. Для решения этой проблемы в фотовспышках предусмотренрежим экспокоррекции , который позволят регулировать энергию вспышки, исходя из светлоты объекта, как в сторону увеличения (+), так и в сторону уменьшения (–) энергии от уровня, рассчитанного автоматикой. Механизм экспокоррекции при работе с фотовспышкой аналогичен рассмотренному ранее.

Очень важно знать, с какой выдержкой можно использовать ручную или автоматическую вспышку, поскольку длительность светового импульса вспышки очень мала (измеряется тысячными долями секунды). Срабатывание вспышки должно произойти тогда, когда затвор полностью открыт, иначе шторка затвора может перекрыть часть изображения в кадре. Такая скорость затвора называется выдержкой синхронизации . Она колеблется у разных камер от 1/30 до 1/250 с. Но если выбрать выдержку длиннее выдержки синхронизации, то появятся возможность назначить время срабатывания вспышки.

Синхронизация по первой (открывающей) шторке – позволяет сразу после полного открытия кадрового окна произвести импульс света, а далее движущийся объект будет освещен постоянным источником, оставляя смазанные следы изображения в кадре – шлейф. При этом шлейф будет находиться перед движущимся объектом.

Синхронизация по второй (закрывающей) шторке – синхронизирует срабатывание импульса перед началом закрытия кадрового окна затвором фотоаппарата. Результат – шлейф от движущегося объекта экспонируется позади объекта, подчеркивая его динамику движения.

В наиболее совершенных моделях фотовспышек есть режим деления энергии на равные части и возможность выдавать ее чередующимися частями в течение определенного интервала времени и с определенной частотой. Такой режим называется стробоскопическим, частота указывается в герцах (Гц). Если объект съемки движется относительно кадрового пространства, стробоскопический режим позволит зафиксировать отдельные фазы движения, «замораживая» их светом. В одном кадре можно будет увидеть все фазы движения объекта.

Эффект «красных глаз». При съемке людей со вспышкой их зрачки на снимке могут оказаться красными. Эффект «красных глаз» вызван отражением света испускаемого фотовспышкой от сетчатки на задней поверхности глаза, который возвращается прямо в объектив. Данный эффект характерен для встроенной вспышки из-за близкого расположения ее к оптической оси объектива (рис. 12).

Способы уменьшения эффекта «красных глаз»

Используя для фотосъемки компактную камеру, можно лишь уменьшить вероятность появления эффекта «красных глаз». Проблема также носит и субъективный характер – есть люди, у которых эффект «красных глаз» может появиться даже при съемках без вспышки…

Рис. 12. Схема образования эффекта «красных глаз»

Для снижения вероятности появления эффекта «красных глаз» существует ряд методов в основе которых лежит свойство глаза человека уменьшать размер зрачка при увеличении освещенности. Производится освещение глаз с помощью предварительной вспышки (меньшей мощности) перед основным импульсом или яркой лампой на которую необходимо смотреть фотографируемому.

Единственный надежный способом борьбы с этим эффектом – использование внешней автономной фотовспышки с удлинителем, расположив ее оптическую ось примерно в 60 см от оптической оси объектива.

Транспортировка пленки. Современные пленочные фотокамеры снабжены встроенным моторным приводом, для транспортировки пленки внутри камеры. После каждого снимка пленка автоматически перематывается на следующий кадр и одновременно производится взвод затвора.

Существует два режима транспортировки пленки: покадровый и непрерывный. В покадровом режиме после нажатия на кнопку спуска затвора выполняется один снимок. В непрерывном режиме производится съемка серии кадров до тех пор, пока нажата кнопка спуска затвора. Обратная перемотка отснятой пленки – осуществляется фотоаппаратом автоматически.

Механизм транспортировки пленки состоит из следующих элементов:

Кассета с пленкой;

Приемная катушка, на которую наматывается отснятая пленка;

Зубчатый валик входит в зацепление с перфорацией и перемещает пленку в кадровом окне на один кадр. Более совершенные системы транспортировки пленки вместо зубчатого валика используют специальные ролики, а один ряд перфорации пленки используется системой датчиков для точной установки пленки на следующий кадр;

Замки открытия и закрытия задней крышки аппарата для смены кассеты с плёнкой.

Кассета – представляет собой светонепроницаемый металлический футляр, в котором фотопленка храниться, устанавливается в фотоаппарат перед съемкой и вынимается из него после окончания съемки. Кассета 35 миллиметрового фотоаппарата имеет цилиндрическую форму, состоит из катушки, корпуса и крышки и вмещает пленку длиной до 165 см (36 кадров).

Фотопленка – светочувствительный материал на гибкой прозрачной основе (полиэстер, нитрат или ацетат целлюлозы), на который нанесена фотоэмульсия, содержащая зерна галогенидов серебра, определяющие светочувствительность, контраст и оптическое разрешение фотопленки. После воздействия света (или других форм электромагнитного излучения, например рентгеновского) на фотопленке формируется скрытое изображение. С помощью последующей химической обработки получают видимое изображение. Наиболее распространена перфорированная фотоплёнка шириной 35 мм на 12, 24 и 36 кадров (формат кадра 24×36 мм).

Фотопленки подразделяются на: профессиональные и любительские.

Профессиональные пленки рассчитаны на более точное экспонирование и последующую обработку, они выпускаются с более жесткими допусками по основным характеристикам и, как правило, требуют хранения при пониженной температуре. Любительские пленки менее требовательны к условиям хранения.

Фотоплёнка бывает чёрно-белой илицветной :

Черно-белая пленка предназначена для регистрации черно-белых негативных или позитивных изображений с помощью фотоаппарата. В чёрно-белой фотоплёнке есть один слой серебряных солей. При попадании света и дальнейшей химической обработке соли серебра превращаются в металлическое серебро. Структура черно-белой фотопленки представлена на рис. 13.

Рис. 13. Структура черно-белой негативной фотопленки

Цветная фотопленка предназначена для регистрации цветных негативных или позитивных изображений с помощью фотоаппарата. Цветная плёнка использует как минимум три слоя. Окрашивающие, адсорбирующие вещества, взаимодействуя с кристаллами серебряных солей, делают кристаллы чувствительными к различным участками спектра. Этот способ изменения спектральной чувствительности называется сенсибилизацией. Чувствительный только к синему, обычно несенсибилизированный, слой расположен сверху. Так как все остальные слои, помимо «своих» диапазонов спектра, чувствительны и к синему, их отделяет жёлтым фильтровым слой. Далее идут зелёный и красный. В процессе экспонирования в кристаллах галогенидов серебра образуются скопления атомов металлического серебра, точно так же, как у чёрно-белой плёнки. Впоследствии это металлическое серебро служит для проявления цветных красителей (пропорционально количеству серебра), далее снова превращается в соли и вымывается в процессе отбелки и фиксирования, так что изображение в цветной плёнке формируется цветными красителями. Структура цветной фотопленки представлена на рис. 14.

Рис. 14. Структура цветной негативной фотопленки

Существует специальная монохромная плёнка , она обрабатывается по стандартному цветному процессу, но формирует чёрно-белое изображение.

Широкое распространение цветная фотография получила благодаря появлению разнообразных фотоаппаратов, современных негативных материалов и, конечно, развитию широкой сети мини-фотолабораторий, позволяющих быстро и качественно печатать снимки различных форматов.

Фотопленка делится на две большие группы:

Негативная . На плёнке этого типа изображение инвертировано, то есть наиболее светлым участкам сцены соответствуют наиболее темные участки негатива, на цветной пленке инвертированы также цвета.Только при печати на фотобумаге изображение становится позитивным (действительным) (рис. 15).

Обращаемые или слайдовые фотопленки названы так потому, что на обработанной пленке цвета соответствуют действительным – позитивное изображение. Обращаемая пленка , называемая часто пленкой для слайдов, используется в основном профессионалами и позволяет достичь великолепных результатов по богатству цвета и четкости детализации. Проявленная обращаемая пленка уже представляет собой конечный продукт – диапозитив (каждый кадр – единственный).

Под термином «слайд», понимаем диапозитив, обрамленный рамкой размером 50×50 мм (рис. 15). Основное применение слайдов – это проекция на экран при помощи диапроектора и цифровое сканирование для целей полиграфии.

Выбор светочувствительности фотопленки

Светоч увствительность фотоматериала – способность фотографического материала образовывать изображение под действием электромагнитного излучения, в частности света, характеризует экспозицию, которая может нормально передать на снимке фотографируемый сюжет, и численно выражается в единицах ISO (сокр. от International Standard Organization – Международная организация по стандартизации), являющихся универсальным стандартом расчета и обозначения светочувствительности всех фотопленок и матриц цифровых фотоаппаратов. Шкала ISO является арифметической – удвоение значения соответствует удвоению светочувствительности фотоматериала. Светочувствительность ISO 200 вдвое выше, чем ISO 100, и вдвое ниже, чем ISO 400. Например, если для ISO 100 при данной освещенности сцены вы получили экспозицию: 1/30 сек., F2,0, для ISO 200 Вы можете уменьшить выдержку до 1/60 сек., а при ISO 400 – до 1/125.

Среди цветных негативных пленок общего назначения самые распространенные: ISO100, ISO 200 и ISO 400. Самая чувствительная пленка общего назначения – ISO 800.

Возможна ситуация, когда в простейших камерах не хватает диапазона экспозиционных параметров (выдержки, диафрагмы) для конкретных условий съемки. Сориентироваться в выборе светочувствительности для планируемой съемки поможет таблица 1.

Рис. 15. Аналоговый фотопроцесс

Рис. 16. Аналоговая технология фотографирования

Таблица 1

Оценка возможности съемки на фотоматериал различной светочувствительности

Светочувствительность, (ISO )	Условия съемки
	Солнце	Облачность	Движение, спорт	Съемка с фотовспышкой
			Допустимо
	Допустимо

Чем меньше светочувствительность фотопленки в единицах ISO, тем меньше ее зернистость, особенно при больших увеличениях. Необходимо всегда использовать пленку наименьшей светочувствительности, пригодную для данных условий съемки.

Параметр зернистости пленки говорит о визуальной заметности того факта, что изображение не непрерывно, а состоит из отдельны зерен (сгустков) красителя. Зернистость пленки выражается в относительных единицах зернистости О.Е.З. (RMS– в англоязычной литературе).Beличина эта достаточно субъективна, поскольку определяется визуальным сравнением под микроскопом тестовых образцов.

Цветовые искажения. Наличие цветовых искажений, связанных с качеством пленок, сказывается на уменьшении цветовых различий между деталями в светах и тенях (градационные искажения ), на уменьшении насыщенности цветов (цветоделительные искажения ) и на уменьшении цветовых различий между мелкими деталями изображения (искажения зрительного восприятия ). Большинство цветных фотопленок универсальны по своим свойствам и сбалансированы для съемок при дневном свете с цветовой температурой5500 К (градус Кельвина – единица измерения цветовой температуры источника света) или с импульсной фотовспышкой (5500 К ). Несовпадение цветовых температур источника освещения и применяемой фотопленки становится причиной появления на отпечатке искажения цвета (неестественных оттенков). Значительное влияние на цвет изображения оказывает искусственное освещение люминесцентными лампами (2800–7500 К ) и лампами накаливания (2500–2950 К ) при съемке на пленку, предназначенную для дневного света.

Рассмотрим несколько наиболее типичных примеров съемки на универсальную пленку для естественного освещения:

- Съемка в ясную солнечную погоду . Цветопередача на снимке получается правильной – действительной.

- Съемка в помещении с люминесцентными лампами . Цветопередача на снимке получается смещенной в сторону преобладания зеленого цвета.

- Съемка в помещении с лампами накаливания . Цветопередача на снимке получается смещенной в сторону преобладанияжелто-оранжевого оттенка.

Подобные цветовые искажения требуют введения цветокоррекции при фотосъемке (коррекционные светофильтры) или при фотопечати, чтобы восприятие отпечатков было близким к действительному.

Современные фотопленки упаковываются в металлические кассеты. Фотокассеты, на своей поверхности имеют код содержащий информацию о фотопленке.

DX кодирование – способ обозначения типа фотопленки, ее параметров и характеристик для ввода и автоматической обработки этих данных в системе управления автоматическим фотоаппаратом при фотосъемке или автоматом минифотолаборатории при фотопечати.

Для DХ кодирования применяют штриховой и шахматный коды. Штриховой код (для минифотолаборатории) представляет собой ряд параллельных темных полос разной ширины со светлыми промежутками, наносимых в определенном порядке на поверхность кассеты и непосредственно на фотопленку. Код для минифотолабораторий содержит данные, необходимые для автоматической проявки и фотопечати: сведения о типе пленки, ее цветовом балансе, количестве кадров.

Шахматный DХ код, предназначается для автоматических фотоаппаратов и выполняется в виде 12 чередующихся в определенном порядке светлых и темных прямоугольников на поверхности кассеты (рис. 17). Токопроводящим (металлического цвета) участкам шахматного кода соответствует «1», а изолированным (черным) – «0» двоичного кода. Для фотоаппаратов кодируются светочувствительность фотопленки, количество кадров, фотографическая широта. Зоны 1 и 7 всегда проводящие – соответствуют «1» двоичного кода (общие контакты); 2–6 – светочувствительность фотопленки; 8–10 – количество кадров; 11–12 – определяют фотографическую широту пленки, т.е. максимальное отклонение экспозиции от номинальной (EV).

Рис. 17. DX кодирование шахматным кодом

Динамический диапазон – одна из основных характеристик фотографических материалов (фотоплёнки, матрицы цифровой фото- или видеокамеры) в фотографии, телевидении и кино, определяющая максимальный диапазон яркостей объекта съёмки, которые могут быть достоверно переданы данным фотоматериалом при номинальной экспозиции. Достоверная передача яркостей означает, что равные отличия яркостей элементов объекта передаются равными отличиями яркости в его изображении.

Динамический диапазон – это отношение максимального допустимого значения измеряемой величины (яркости) к минимальному значению (уровню шума). Измеряется как отношение величин максимальной и минимальной экспозиции линейного участка характеристической кривой. Динамический диапазон принято измерять в единицах экспозиции (EV) или ступенями диафрагмы и выражать в виде логарифма по основанию 2 (EV), реже (аналоговая фотография) десятичного логарифма (обозначается буквой D).1EV = 0,3D .

где L – фотографическая широта, Н – экспозиция (рис. 1).

Для характеристики динамического диапазона фотопленок обычно используют понятие фотографическая широта , показывающая тот диапазон яркостей, который пленка может передать без искажений, с равномерным контрастом (диапазон яркостей линейной части характеристической кривой плёнки).

Характеристическая кривая галогенсеребряных (фотопленка и др.) фотоматериалов нелинейна (рис. 18). В ее нижней части имеется область вуали, D 0 – оптическая плотность вуали (для фотоплёнки оптическая плотность вуали –плотность неэкспонированного фотоматериала ). Между точками D 1 и D 2 можно выделить участок (соответствующий фотографической широте) практически линейного нарастания почернения при увеличении экспозиции. При больших экспозициях степень почернения фотоматериала переходит через максимум D max (для фотоплёнки этоплотность засвеченных участков ).

На практике чаще используют понятие «полезная фотографическая широта » фотоматериала L max , соответствующая более длинному участку «умеренной нелинейности» характеристической кривой, от порога наименьшего почернения D 0 +0,1 до точки вблизи точки максимальной оптической плотности фотослоя D max -0,1.

У светочувствительных элементов фотоэлектрического принципа действия существует физический предел, называемый – «пределом квантования заряда». Электрический заряд в одном светочувствительном элементе (пиксель матрицы) состоит из электронов (до 30000 в одном насыщенном элементе – для цифровых устройств это «максимальное» значение пикселя ограничивающее сверху фотографическую широту), собственный тепловой шум элемента не ниже 1–2 электронов. Так как число электронов примерно соответствует количеству поглощённых светочувствительным элементом фотонов, то это определяет максимальную теоретически достижимую для элемента фотографическую широту – около 15EV(двоичный логарифм от 30000).

Рис. 18. Характеристическая кривая фотоплёнки

Для цифровых устройств ограничение снизу (рис. 19), выражающиеся в увеличении «цифрового шума» причины которого складываются из: теплового шума матрицы, шума переноса заряда, погрешности аналого-цифрового преобразования (АЦП), также называемой «шумом дискретизации» или «шумом квантования сигнала».

Рис. 19 Характеристическая кривая матрицы цифрового фотоаппарата

Для АЦП с разной разрядностью (числом бит) используемого при квантовании двоичного кода (рис. 20), чем больше число разрядов квантования, тем меньше шаг квантования и выше точность преобразования. В процессе квантования за величину отсчета принимается номер ближайшего уровня квантования.

Шум квантования означает, что непрерывное изменение яркости передаётся в виде дискретного, ступенчатого сигнала, следовательно, не всегда разные уровни яркости объекта передаются разными уровнями выходного сигнала. Так при трёхбитном АЦП в диапазоне от 0 до 1 ступеней экспозиции любые изменения яркости преобразуются в значение 0 или 1. Поэтому все детали изображения, оказавшиеся в этом диапазоне экспозиций, будут потеряны. При четырёхбитном АЦП передача деталей в диапазоне экспозиций от 0 до 1 становится возможной – это практически означает расширение фотографической широты на 1 ступень (EV). Отсюда фотографическая широта цифрового аппарата (выраженная в EV) не может быть больше, разрядности аналого-цифрового преобразования.

Рис. 20 Аналогово-цифровое преобразование непрерывного изменения яркости

Под термином фотографическая широта понимается также, величина допустимого отклонения экспозиции от номинальной для заданного фотоматериала и данных условий съёмки, с сохранением передачи деталей в светлых и темных участках сцены.

Например: фотографическая широта плёнки KODAK GOLD равна 4 (-1EV....+3EV), эта означает, что при номинальной экспозиции для данной сцены F8, 1/60, Вы получите на снимке детали приемлемого качества, которые требовали бы выдержки от 1/125 сек до 1/8 сек, при фиксированной диафрагме.

При использовании слайдовой фотопленки FUJICHROME PROVIA с фотографической широтой равной 1 (-0,5EV....+0,5EV), необходимо определить экспозицию как можно точнее, так как при такой же номинальной экспозиции F8, 1/60, при фиксированной диафрагме Вы получите на снимке детали приемлемого качества, которые требовали бы выдержки от 1/90 сек до 1/45 сек.

Недостаточная фотографическая широта фотографического процесса приводит к потере деталей изображения в светлых и темных участках сцены (рис. 21).

Динамический диапазон человеческого глаза соответствует ≈15EV, динамический диапазон типичных объектов съемки достигает 11EV, динамический диапазон ночного сюжета с искусственным освещением и глубокими тенями может доходить до 20EV. Отсюда следует, что динамического диапазона современных фотоматериалов недостаточен для того, чтобы передать любой сюжет окружающего мира.

Типичные показатели динамического диапазона (полезной фотографической широты) современных фотоматериалов:

– цветные негативные плёнки 9–10 EV.

– цветные обращаемые (слайдовые) плёнки 5–6 EV.

– матрицы цифровых фотоаппаратов:

Компактные камеры: 7–8 EV;

Зеркальные камеры: 10–14 EV.

– фотоотпечаток (на отражение): 4–6,5 EV.

Рис. 21 Влияние динамического диапазона фотоматериала на результат съемки

Элементы питания камеры

Химические источники тока – устройства, в которых энергия протекающих в них химических реакций преобразуется в электроэнергию.

Первый химический источник тока был изобретён итальянским учёным Алессандро Вольта в 1800 году. Элемент Вольта – сосуд с солёной водой с опущенными в него цинковой и медной пластинками, соединенными проволокой. Затем учёный собрал батарею из этих элементов, которая в последствии была названа Вольтовым столбом (рис. 22).

Рис. 22. Вольтов столб

Основу химических источников тока составляют два электрода (катод, содержащий окислитель и анод, содержащий восстановитель), контактирующих с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов – электродвижущая сила, соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие химических источников тока основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно разделённых процессов: на катоде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят, создавая электрический ток, по внешней цепи к аноду, где они участвуют в реакции восстановления окислителя.

В современных химических источниках тока используются:

– в качестве восстановителя (на аноде): свинец – Pb, кадмий – Cd, цинк – Zn и др. металлы;

– в качестве окислителя (на катоде): оксид свинца PbO 2 , гидроксид никеля NiOOH, оксид марганца MnO 2 и др.;

– в качестве электролита: растворы щелочей, кислот или солей.

По возможности многократного использования химические источники тока делятся на:

– гальванические элементы , которые из-за необратимости протекающих в них химических реакций, невозможно использовать многократно (перезаряжать);

– электрические аккумуляторы – перезаряжаемые гальванические элементы, которые с помощью внешнего источника тока (зарядного устройства) можно перезарядить и использовать многократно.

Гальванический элемент – химический источник электрического тока, названный в честь Луиджи Гальвани. Принцип действия гальванического элемента основан на взаимодействии двух металлов через электролит, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока. ЭДС гальванического элемента зависит от материала электродов и состава электролита. Сейчас широко распространены следующие гальванические элементы:

Наиболее распространены солевые и щелочные элементы следующих типоразмеров:

Обозначение ISO	Обозначение МЭК

По мере исчерпания химической энергии напряжение и ток падают, элемент перестаёт действовать. Разряжаются гальванические элементы по-разному: солевые – снижают напряжение постепенно, литиевые – сохраняют напряжение на протяжении всего срока эксплуатации.

Электрический аккумулятор – химический источник тока многоразового действия. Электрические аккумуляторы используются для накопления энергии и автономного питания различных потребителей. Несколько аккумуляторов, объединенных в одну электрическую цепь, называют аккумуляторной батареей. Емкость аккумуляторов обычно измеряют в ампер-часах. Электрические и эксплуатационные характеристики аккумулятора зависят от материала электродов и состава электролита. Сейчас наиболее распространены следующие аккумуляторы:

Принцип действия аккумулятора основан на обратимости химической реакции. По мере исчерпания химической энергии напряжение и ток падают – аккумулятор разряжается. Работоспособность аккумулятора может быть восстановлена путём заряда с помощью специального устройства, пропусканием тока в направлении, обратном направлению тока при разряде.

При словах «цифровая фотография» большинство людей представляют себе компактную цифровую «мыльницу» и полученные с неё снимки на экране монитора. Но что же на самом деле представляет собой «цифровая фотография»?

За последние 10 лет произошёл резкий подъём фото-индустрии с развитием цифровой фотографии и глобальным снижением цен на цифровые фотокамеры. Давайте немного окунёмся в историю цифровой фотографии. Она началась ещё в начале 80-х годов с конференции в Токио 25 августа 1981 года, на которой корпорация Sony представила опытный образец компании – камеру Mavica (Magnetic Video Camera). В ней запись изображения производилось на двухдюймовую дискету, SONY назвала её «Mavipak» – на ней помещалось 50 цветных снимков в разрешении 570х490 пикселей. На тот момент это считалось максимальным разрешением телевизора, на котором и просматривались полученные фотографии. Но Mavica была скорее не цифровым фотоаппаратом, а камерой, снимающий видеоряд, и способной делать стоп-кадры. У устройства было только одно значение выдержки, равное 1/60 секунды, а значение чувствительности, оцененное международной организацией стандартизации (ISO), равнялось 200 единиц.

Революция произошла в 1990 году, когда поступила в продажу первая потребительская фотокамера Dycam Model 1 или Logitech FotoMan. Камера имела CCD матрицу с разрешающей способностью 376х240 пикселей и возможностью получения чёрно-белых снимков с 256 оттенками серого. Устройство оснащалось встроенной памятью размером 1 мегабайт, которая позволяла сохранять до 32 снимков и переносить их на персональный компьютер. Но в камере имелся один очень серьёзный недостаток – если садились батарейки, питающие камеру, все снимки с неё пропадали.

Через год после этого компания Kodak представила уже профессиональную фотокамеру DCS-100, спроектированную на базе Nikon F3. Начинка камеры состояла из матрицы с разрешающей способностью в 1,3-мегапиксель (в настоящее время в мобильные телефоны уже устанавливаются матрицы, троекратно превышающие матрицу DCS-100). Изображения в камере хранились на внешнем жёстком диске объёмом 200Mb. Вес всего комплекта составлял почти 25 кг, и стоимость его была около 30000$.

Теперь впору рассмотреть, чем отличается традиционная фотография от цифровой. Принципиальное отличие состоит в способе регистрации и хранения изображения. В классической фотографии изображение фиксируется в аналоговом виде, то есть, проходя сквозь линзы объектива, частички света фиксируются на специальной плёнке, покрытой слоями серебряной эмульсии. Для получения окончательного результата съемки – распечатанного снимка, пленку подвергают химической обработке, то есть проявлению, закреплению, промывке и сушке. В традиционной фотографии плёнка - это промежуточный носитель информации. При этом изображение на фотопленке после проявки становится видимым, но негативным (т.е. белое становится черным, и наоборот) и зеркально обращенным. Через увеличитель или станок для контактной печати негативное изображение проецируется на поверхность светочувствительной фотобумаги. Затем проэкспонированная бумага проявляется, фиксируется, промывается и просушивается, в итоге получается окончательный результат – готовый снимок.

В цифровой же фотографии, лучики света, проходящие сквозь линзы объектива, попадают на сенсор-преобразователь (так называемая матрица камеры), который состоит из нескольких миллионов пикселей-датчиков, чувствительных к зелёному, красному и синему цветам. Изображение создаётся благодаря интерполяции , а чувствительные пиксели придают фотографии тысячу оттенков. Затем сигнал с матрицы обрабатывается процессором камеры и записывается на карту памяти, либо на встроенную flash-память фотоаппарата.

Существует несколько форматов записи полученных снимков:
- JPEG (Joint Photographic Experts Group) – был создан в 1990 году объединённой группой экспертов в области фотографии и на сегодняшний день является самым популярным форматом сжатия изображения. Свою популярность приобрёл благодаря оптимальному соотношению размер-качество. Например, 15 мегабайтный файл можно ужать до 1,2 мегабайта практически без потери качества, т.е. разницу может заметить только натренированный глаз и то только при 100% увеличении изображения. Сжатие происходит по алгоритму Хаффмана .
- TIFF (Tagged Image File Format) – был выпущен в 1986 году компанией Aldus Corporation и был представлен как стандартный формат для хранения изображений, созданных программными пакетами вёрстки и сканерами. Способность к расширению, позволяющая записывать растровые изображения любой глубины цвета, делает этот формат весьма перспективным для хранения и обработки графической информации и широкого применения в полиграфии. TIFF-формат поддерживает несколько параметров сжатия:
– не сжимать изображение;
– использовать простую схему PakBits;
– использовать сжатие T3 и T4 (алгоритм, используемый также в факсимильной связи);
– использовать некоторые дополнительные методы, в том числе LZW и JPEG.
- RAW (от англ. raw – сырой) – формат изображений, являющийся напрямую полученными данными с матрицы фотокамеры без обработки. Данные RAW имеют разрядность 12 или 14 бит на пиксель (у JPEG 8 бит) и содержат гораздо более полную информацию об изображении. Этот формат часто называют «цифровым негативом», и, подобно плёнке в аналоговом формате, существует специальное программное обеспечение для проявки «сырого» формата в понятный для большинства пользователей JPEG.
Расширения формата RAW для некоторых камер:
- .bay - Casio
- .arw,.srf,.sr2 - Sony
- .crw, .cr2 - Canon
- .dcr, .kdc - Kodak
- .erf - Epson
- .mrw - Minolta
- .nef - Nikon
- .raf - Fujifilm
- .orf - Olympus
- .ptx,.pef - Pentax
- .x3f - Sigma.

Отдельно следует остановиться на DNG (Digital Negative Specification) – формате изображений, именуемым цифровым негативом. Был разработан компанией Adobe и анонсирован в 2004 году с целью стандартизации формата цифровых негативов. Спецификации формата DNG компания предоставляет бесплатно, поэтому любой производитель цифровой фототехники может включить поддержку данного формата. В настоящее время компании Leica, Pentax, Hasselblad, Ricoh, Sinar включили поддержку DNG в свои новые камеры наряду с собственными RAW файлами. DNG также требует «проявки» и прекрасно переводится в другие форматы с помощью, например, Adobe DNG converter.

С появлением цифровой фотографии заметно упростилась процедура получения готового снимка на фотобумаге. Теперь не надо «колдовать» в тёмной комнате при красном свете лампы с химическими растворами, а достаточно подключить фотокамеру к персональному фотопринтеру и на понравившемся снимке нажать кнопку «Печать». Также снизилась стоимость на приобретение расходных материалов, к примеру, стоимость плёнки на 36 кадров составляет примерно 100рублей, а стоимость карточки формата SD на 4Gb составляет около 400 рублей, но в отличие от плёнки, на карточку помещается порядка 1500 снимков, при разрешающей способности фотокамеры 5 мегапикселей. Если учесть, что карточка может использоваться долгие годы, то экономия очевидна! А сколько надо взять плёнок при поездке в отпуск? На цифровом фотоаппарате, даже если место на карте памяти закончилось можно сразу удалить менее интересные кадры и продолжить снимать новые, интересные сюжеты! А на плёнке результат можно будет увидеть только вернувшись из отпуска и проявив плёнки, что позволяет неопытным фотографам больше экспериментировать и добиваться скорейшего прогресса. Эти, и многие другие факторы, упростившие жизнь фотографа, с появлением цифровой фотографии способствовали массовому увлечению фотографией среди современной молодёжи, а также гораздо упростили жизнь профессиональным фотографам.

Цифровая фотография на сегодняшний день практически вытеснила свою «плёночную» предшественницу и не останавливается на своём развитии. Каждый месяц мы становимся свидетелями анонса новых цифровых камер, разрешающая способность некоторых из них уже перешагнула отметку в 20 мегапикселей и реалистичность полученной картинки уже соответствует лучшим плёночным «зеркалкам». Для кого-то цифровая фотография – это возможность запечатлеть радостные минуты жизни близких и друзей, а для кого-то - это средство самореализации и возможность перевести свои самые невероятные идеи в мир единичек и нулей.

Анатолий Шишкин ©