Основи на фотографията. Основни фотографски термини и понятия

Теледерматологията, запазването, обработката и предаването на цифрови изображения от разстояние са теми, които днес се занимават от много дерматолози както в клиниките, така и в частната практика. В тази статия ще се опитаме да разкрием най-важните, според нас, възможностите на теледерматологията. Използването на теледерматология, наред с подобряване на качеството на лечението и диагностиката, прави работата на лекаря по-рентабилна, което е особено важно за частно практикуващите лекари.

Запазване на цифрови изображения и изследване на пигментирани кожни образувания

Епилуминесцентната дерматоскопия е „преоткрита“ в началото на 70-те години за предоперативна диагностика на пигментирани кожни лезии. В началото този метод изглеждаше доста сложен поради използването на стационарни, доста обемисти, стереомикроскопи .

С появата на преносими, ръчни дерматоскопи, както и бинокулярен дерматоскоп със значително голямо увеличение, епилуминесцентната дерматоскопия зае силно място сред традиционните методи за изследване.

С помощта на дерматоскоп, както и с помощта на осветена лупа, можете бързо да разгледате повърхността на кожата. При изследване с дерматоскоп върху кожата се поставя специална шайба, изработена от прозрачен материал, върху която се нанася потапяща течност, която ви позволява да изследвате по-дълбоките слоеве на кожата. Проучванията показват, че дори при 10-кратно увеличение всички основни структурни и цветни компоненти могат да бъдат идентифицирани.

Първоначално са правени снимки или прозрачни фолиа (ако е необходимо) по време на прегледи както със стереомикроскоп, така и с различни видове дерматоскопи. Това винаги беше придружено от значителни разходи поради липсата на незабавен контрол върху качеството на изображението, тъй като резултатът от заснемането беше видим едва след развитието на филма. Всичко това значително ограничава възможностите за документиране на резултатите от проучванията. По-късно бяха открити технически решения, които дават възможност за монтиране на дерматоскопи на видеокамера, свързана с компютър. Този метод дава възможност за показване на изображения или на компютърен монитор, или на отделен монитор и след това да ги записвате (фиг. 1, фиг. 2).

Този метод определено превъзхожда традиционната фотография по отношение на скорост, цена (поради бързото намаляване на цената на висококачественото компютърно оборудване през последните години) и възможността за контрол на качеството на съхранение на изображения. Прилагането на този метод обаче е ограничено от факта, че оптичната разделителна способност на компютърно изображение при използване на днешните „конвенционални“ видеокамери и компютърни видеокарти е по-ниска, отколкото при класическите прозрачни фолиа.

Освен това компютърните изображения не могат да се увеличават до степента, необходима за клинични презентации или лекции, без забележима загуба в качеството. Въпреки че при гледане на дермоскопска находка, съхранявана в компютър, на монитор или разпечатването й на цветен или видеопринтер с размер на снимка (както се прави в ежедневната практика за диагностика и документиране), качеството на изображението е практически същото като обикновена снимка .

Както при клиничната фотография, така и при видео фотографията е важно предаваните цветове да са истински. Съвременните видеокамери са в състояние да сравняват белия цвят като проба и постоянно да следят цветовия спектър във всеки момент на снимане. Въпреки това, в областта на цветовото възприемане, епилуминесцентната дерматоскопия е напълно субективен метод, тъй като не са възможни стандарти в сравнителния анализ на цвета. Например, когато оценява цветовите нюанси на меланоцитните образувания, изследователят трябва да разчита само на личното възприятие. Когато анализирате изображение, трябва да се помни, че не само камерата и осветлението, но и компютърните компоненти, които обработват и предават изображението (монитор, графика или видеокарта и т.н.), могат да повлияят на цвета. Диагнозата се поставя, както винаги, от лекаря, а не от системата. В момента се разработват експертни системи или автоматизирани системи за скрининг.

1. Целта на работата

Да изучава аналогови и цифрови технологии за изобразяване, основни принципи на работа, устройство, управление и настройки на съвременните камери. Класификация, структура на черно-белите и цветни негативни фотографски филми, основни характеристики на фотографските филми и метод за избор на фотографски материали за решаване на специфични фотографски задачи. Аналогови и цифрови фотографски технологии. Получаване на практически умения за работа с изучаваните устройства.

2. Теоретична информация за устройството на филмова (аналогова) камера

Модерен фотоапарат с автоматичен фокус оправдано се сравнява с човешкото око. На фиг. 1 вляво, схематично показва човешкото око. Когато клепачът се отвори, светлинният поток, който формира изображението, преминава през зеницата, чийто диаметър се регулира от ириса в зависимост от интензитета на светлината (ограничава количеството светлина), след което преминава през лещата, пречупва се в той и се фокусира върху ретината, която преобразува изображението в електрически токови сигнали и ги предава по зрителния нерв към мозъка.

Ориз. 1. Сравнение на човешкото око с фотоапарат

На фиг. 1 вдясно показва схематично устройството на камерата. При снимане затворът се отваря (настройва времето на осветяване), светлинният поток, който образува изображението, преминава през отвора, чийто диаметър се регулира от отвора (регулира количеството светлина), след което преминава през обектива, е пречупва в него и се фокусира върху фотографския материал, който регистрира изображението.

Филмова (аналогова) камера- оптико-механично устройство, с което се правят снимки. Камерата съдържа взаимосвързани механични, оптични, електрически и електронни компоненти (фиг. 2). Камерата с общо предназначение се състои от следните основни части и контроли:

- корпус със светлонепроницаема камера;

- лещи;

- диафрагма;

- фотографски затвор;

- Бутон на затвора - инициира заснемането на кадър;

- визьор;

- фокусиращо устройство;

- ролка на камерата;

- касета (или друго устройство за поставяне на фотографски филм)

- устройство за транспортиране на филм;

- фотоекспонометр;

- вградена светкавица;

- батерии за камера.

В зависимост от предназначението и дизайна, фотографските устройства разполагат с различни допълнителни устройства за опростяване, изясняване и автоматизиране на процеса на снимане.

Ориз. 2. Устройството на филмова (аналогова) камера

Кадър - основата на дизайна на камерата, комбинираща компоненти и части в оптико-механична система. Стените на корпуса са светлонепроницаема камера, пред която е монтиран обектив, а отзад - филм.

Лещи (от лат. objectus - обект) - оптична система, затворена в специална рамка, обърната към обекта и формираща неговия оптичен образ. Фотообективът е предназначен за получаване на светло изображение на обекта върху фоточувствителен материал. Естеството и качеството на фотографското изображение до голяма степен зависи от свойствата на обектива. Обективите са постоянно вградени в корпуса на фотоапарата или сменяеми. Обективите, в зависимост от съотношението на фокусното разстояние към диагонала на рамката, обикновено се разделят на нормално,широк ъгъли телеобективи.

Обективите с променливо фокусно разстояние (обективи с увеличение) ви позволяват да правите изображения от различни мащаби при постоянно разстояние на снимане. Съотношението на най-голямото фокусно разстояние към най-малкото се нарича увеличение на лещата. Така че обективите с променливо фокусно разстояние от 35 до 105 mm се наричат ​​обективи с 3x промяна на фокусното разстояние (3x увеличение).

диафрагма (от гръцки диафрагма) - устройство, чрез което лъчите, преминаващи през обектива, се ограничават, за да се намали осветеността на фотографския материал в момента на експониране и да се промени дълбочината на рязко изобразеното пространство. Този механизъм е изпълнен под формата на ирисова диафрагма, състояща се от няколко остриета, чието движение осигурява непрекъснато изменение на диаметъра на отвора (фиг. 3). Стойността на блендата може да се настрои ръчно или автоматично с помощта на специални устройства. В обективите на съвременните фотоапарати настройката на блендата се извършва от електронния контролен панел на корпуса на фотоапарата.

Ориз. 3. Механизмът на ириса се състои от серия от припокриващи се пластини

фотографски затвор - устройство, което осигурява излагане на светлинни лъчи върху фотографски материал за определено време, т.нар издръжливост. Затворът се отваря по команда на фотографа при натискане на бутона на затвора или с помощта на софтуерен механизъм - самоснимачката. Експозициите, които се обработват от фотографски затвор, се наричат ​​автоматични. Има стандартна серия от скорости на затвора, измерени в секунди:

Съседните числа от тази серия се различават един от друг с 2 пъти. Преминаване от една скорост на затвора (напр 1/125 ) към неговия съсед, увеличаваме ( 1/60 ) или намаляване ( 1/250 ) времето на експозиция на фотографския материал се удвоява.

Според устройството, щорите се делят на централна(сгъване) и завеса-цепка(фокална планарна).

Централен затворима светлинни резачки, състоящи се от няколко метални венчелистчета-затвори, концентрично разположени непосредствено до оптичния блок на лещата или между лещите му, задвижвани от система от пружини и лостове (фиг. 4). Най-простият часовников механизъм се използва най-често като сензор за време в централните капаци, а при кратки скорости на затвора времето за отваряне на затвора се регулира от силата на напрежението на пружината. Съвременните модели на централни щори имат електронен блок за управление на времето за задържане, венчелистчетата се държат отворени с електромагнит. Централните щори автоматично определят скорости на затвора в диапазона от 1 до 1/500 секунда.

Бленда на затвора- централен затвор, чиято максимална степен на отваряне на венчелистчетата е регулируема, поради което затворът едновременно изпълнява ролята на диафрагма.

В централния затвор при натискане на бутона за освобождаване ножовете започват да се разминават и отварят светлинния отвор на лещата от центъра към периферията като ирисова диафрагма, образувайки светлинен отвор с център, разположен върху оптичната ос. В този случай светло изображение се появява едновременно върху цялата площ на рамката. Тъй като венчелистчетата се разминават, осветеността се увеличава, а след това, когато се затварят, намалява. Затворът ще се върне в първоначалното си положение, преди да започне следващата снимка.

Ориз. 4. Някои видове централни щори: отляво - с еднодействащи светлинни резачки; център - с двойнодействащи светлинни фрези; вдясно - със светлинни резачки, които действат като затвор и бленда

Принципът на действие на централния затвор осигурява висока равномерност на осветяване на полученото изображение. Централният затвор ви позволява да използвате светкавицата в почти целия диапазон от скорости на затвора. Недостатъкът на централните капаци е ограничената възможност за получаване на къси скорости на затвора, свързани с големи механични натоварвания върху отсечките, с увеличаване на скоростта им.

Ролетна щораима изрезки, под формата на капаци (метално - месингова гофрирана лента) или комплект от подвижно закрепени ламелни листенца (фиг. 5), изработени от леки сплави или въглеродни влакна, разположени в непосредствена близост до фотографския материал (в фокална равнина). Затворът е вграден в тялото на камерата и се задейства от система от пружини. Вместо пружина, която движи завесите в класически прорезен затвор, в съвременните камери се използват електромагнити. Тяхното предимство е високата точност на изработване на експозиции. В взведено състояние на затвора, фотографският материал е блокиран от първата завеса. Когато затворът се освободи, той се измества под действието на напрежението на пружината, отваряйки пътя за светлинния поток. В края на определеното време на експозиция светлинният поток се блокира от втората завеса. При по-къси скорости на затвора двата затвора се движат заедно на определен интервал, през получената междина между задния ръб на първата завеса и предния ръб на втората завеса, фотографският материал се експонира и времето на експониране се контролира от ширина на пролуката между тях. Затворът ще се върне в първоначалното си положение, преди да започне следващата снимка.

Ориз. 5. Капачка с цепка (движение на завесите през прозореца на рамката)

Затворът с цепна завеса позволява използването на различни сменяеми лещи, тъй като не е механично свързан с обектива. Този затвор осигурява скорости на затвора до 1/12000 s. Но това не винаги позволява да се получи еднаква експозиция по цялата повърхност на прозореца на рамката, като по този параметър отстъпва на централните капаци. Използването на импулсни източници на светлина с затвор с цепна завеса е възможно само при такива скорости на затвора ( скорост на синхронизиране), при което ширината на прореза осигурява пълно отваряне на прозореца на рамката. В повечето фотоапарати тези скорости на затвора са: 1/30, 1/60, 1/90, 1/125, 1/250 s.

Самоснимачка- таймер, предназначен за автоматично освобождаване на затвора с регулируемо закъснение след натискане на бутона на затвора. Повечето съвременни камери са оборудвани със самоснимачка като допълнителен компонент в дизайна на затвора.

Измервател на експозицията на снимки - електронно устройство за определяне на параметрите на експозицията (скорост на затвора и стойност на блендата) при дадена яркост на обекта и дадена фоточувствителност на фотографския материал. В автоматичните системи търсенето на такава комбинация се нарича програмна обработка. След определяне на номиналната експозиция, параметрите на снимане (f-число и скорост на затвора) се задават на съответните скали на обектива и фотографския затвор. При камери с различна степен на автоматизация и двата параметъра на експозицията или само единият от тях се задават автоматично. За да се подобри точността на определяне на параметрите на експозицията, особено в случаите, когато снимането се извършва с помощта на сменяеми обективи, различни приставки и дюзи, които значително влияят върху съотношението на блендата на обектива, фотоклетки на експонометрите се поставят зад обектива. Такава система за измерване на светлинния поток се нарича TTL (англ. Through the Line - „през лещата / лещата“). Един от вариантите на тази система е показан на схемата на огледалния визьор (фиг. 6). Сензорът за измерване, който е приемник на светлинна енергия, се осветява от светлина, преминала през оптичната система на обектива, монтиран на камерата, включително филтри, приставки и други устройства, с които обективът може да бъде оборудван в момента.

Визьор - оптична система, предназначена за точно определяне на границите на пространството, включено в полето на изображението (кадъра).

Кадър(от френски cadre) фотографски - единично фотографско изображение на обекта. Границите на рамката се задават чрез рамкиране на етапите на заснемане, обработка и печат.

Изрязване за снимки, филми и видео заснемане– целенасочен избор на точка на снимане, ъгъл, посока на снимане, зрителен ъгъл на обектива за получаване на необходимото разположение на обектите в зрителното поле на визьора на фотоапарата и върху крайното изображение.

Изрязване при отпечатване или редактиране на изображение– избор на граници и пропорции на фотографско изображение. Позволява ви да оставите извън кадъра всички незначителни, произволни обекти, които пречат на възприемането на изображението. Изрязването осигурява създаването на определен изобразителен акцент върху важната за сюжета част от кадъра.

Оптични визьори – съдържат само оптични и механични елементи и не съдържат електронни.

Паралакс визьориТе са оптична система, отделна от снимащия обектив. Поради несъответствието между оптичната ос на визьора и оптичната ос на обектива възниква паралакс. Ефектът на паралакса зависи от зрителния ъгъл на обектива и визьора. Колкото по-дълго е фокусното разстояние на обектива и съответно колкото по-малък е зрителният ъгъл, толкова по-голяма е грешката в паралакса. Обикновено в най-простите модели камери осите на визьора и обектива се правят успоредни, като по този начин се ограничават до линеен паралакс, чийто минимален ефект е, когато фокусът е настроен на "безкрайност". При по-усъвършенстваните модели фотоапарати механизмът за фокусиране е оборудван с механизъм за компенсация на паралакса. В този случай оптичната ос на визьора е наклонена към оптичната ос на обектива, като най-малката разлика се постига при разстоянието, на което се извършва фокусиране. Предимството на паралаксния визьор е неговата независимост от снимащия обектив, което ви позволява да постигнете по-голяма яркост на изображението и да получите малко изображение с ясни граници на рамката.

Телескопичен визьор(фиг. 6). Използва се в компактни и далекомерни камери и има редица модификации:

Визьорът на ГалилейОбърнат телескоп на Галилео. Състои се от отрицателен обектив с къс фокус и положителен окуляр с дълъг фокус;

Визьор Албад. Разработване на визьора на Галилей. Фотографът наблюдава изображението на рамка, разположена близо до окуляра и отразена от вдлъбнатата повърхност на лещата на визьора. Позицията на рамката и кривината на лещите са избрани по такъв начин, че изображението му изглежда е разположено в безкрайност, което решава проблема за получаване на ясно изображение на границите на рамката. Най-разпространеният тип визьор на компактните камери;

Визьори без паралакс.

Огледален визьорсе състои от обектив, отклоняващо огледало, фокусиращ екран, пентапризма и окуляр (фиг. 6). Пентапризма обръща изображението в права линия, позната на нашето виждане. По време на кадриране и фокусиране отклоняващото огледало отразява почти 100% от светлината, влизаща през обектива, върху матираното стъкло на екрана за фокусиране (при наличие на автоматично фокусиране и измерване на експозицията, част от светлинния поток се отразява върху съответните сензори) .

Разделител на лъча.Когато се използва разделител на лъча (полупрозрачно огледало или призма), 50–90% от светлината преминава през огледало, наклонено под ъгъл от 45°, върху фотографския материал, а 10–50% се отразява под ъгъл от 90° върху матирано стъкло, където се гледа през частта на окуляра, като в огледална камера. Недостатъкът на този визьор е ниската му ефективност при снимане в условия на слаба светлина.

Фокусиране е да се монтира обектива спрямо повърхността на фотографския материал (фокалната равнина) на такова разстояние, при което изображението в тази равнина е рязко. Получаването на резки изображения се определя от съотношението между разстоянията от първата основна точка на обектива до обекта и от втората основна точка на обектива до фокалната равнина. На фиг. Фигура 7 показва пет различни позиции на обекта и съответните им позиции на изображението:

Ориз. 6. Схеми на телескопични и рефлексни визьори

Ориз. 7. Връзка между разстоянието от основната точка на лещата O до обекта K и разстоянието от основната точка на лещата O до изображението на обекта K“

Пространството вляво от лещата (пред лещата) се нарича пространство на обекта, а пространството вдясно от лещата (зад лещата) се нарича пространство на изображението.

1. Ако обектът е в "безкрайност", тогава неговото изображение ще се получи зад лещата в основната фокална равнина, т.е. на разстояние, равно на основното фокусно разстояние е.

2. Когато обектът се приближава до обектива, неговото изображение започва да се движи все повече и повече към точката на двойно фокусно разстояние F' 2 .

3. Когато обектът е в точката Ф 2 , т.е. на разстояние, равно на двойното фокусно разстояние, изображението му ще бъде в точка F' 2. Освен това, ако до този момент размерите на обекта са били по-големи от размерите на изображението му, то сега те ще станат равни.

5. Когато обектът е в точката Ф 1 , лъчите, идващи от него зад обектива, образуват паралелен лъч и изображението няма да работи.

При широкомащабно снимане (макро снимане) обектът се поставя на близко разстояние (понякога по-малко от 2 е) и използвайте различни устройства, за да разширите обектива по-далеч, отколкото рамката позволява.

По този начин, за да се получи рязко изображение на снимания обект, е необходимо преди снимане обективът да се постави на определено разстояние от фокалната равнина, тоест да се фокусира. При фотоапаратите фокусирането се извършва чрез преместване на група обективни лещи по оптичната ос с помощта на фокусиращ механизъм. Обикновено фокусирането се контролира чрез завъртане на пръстена на корпуса на обектива (може да не е наличен при камери, при които обективът е настроен на хиперфокално разстояние или в устройства, които имат само автоматичен режим на фокусиране - автофокус).

Невъзможно е да се фокусира директно върху повърхността на фотографския материал, следователно, различни фокусиращи устройства за визуален контрол на остротата.

Фокусиране по скала на разстояниетона корпуса на обектива осигурява добри резултати с обективи, които имат голяма дълбочина на полето (широкоъгълни). Този метод на прицелване се използва в голям клас мащабни филмови камери.

Фокусиране с далекомерТой е с висока точност и се използва за бързи обективи с относително малка дълбочина на полето. Схемата на далекомер, комбиниран с визьора, е показана на фигура 8. При наблюдение на обекта през визьора-далекомер се виждат две изображения в централната част на зрителното му поле, едното от които се формира от оптичния канал на далекомер, а другият по канала на визьора. Преместване на обектива по оптичната ос през лостовете 7 кара отклоняващата призма да се върти 6 така че предаваното от него изображение да се движи в хоризонтална посока. Когато и двете изображения в зрителното поле на визьора съвпадат, обективът ще бъде на фокус.

Ориз. Фиг. 8. Принципна схема на далекомерно устройство за фокусиране на обектива: а: 1 – окуляр на визьора; 2 - куб с полупрозрачен огледален слой; 3 - диафрагма; 4 - обектив на камерата; 5 – далекомерна леща; 6 - отклоняваща призма; 7 - лостове за свързване на монтажа на обектива с отклоняваща призма; b - фокусирането на обектива се извършва чрез комбиниране на две изображения в зрителното поле на визьора (две изображения - обективът не е инсталиран точно; едно изображение - обективът е инсталиран точно)

Фокусиране в рефлексна камера.Схемата на SLR камерата е показана на фиг. 6. Светлинните лъчи, преминаващи през лещата, падат върху огледалото и се отразяват от него върху матовата повърхност на фокусиращия екран, образувайки светлинно изображение върху него. Това изображение се обръща от пентапризма и се гледа през окуляр. Разстоянието от задната основна точка на обектива до матовата повърхност на екрана за фокусиране е равно на разстоянието от тази точка до фокалната равнина (повърхността на филма). Фокусирането на обектива се извършва чрез завъртане на пръстена на цевта на обектива, с непрекъснат визуален контрол на изображението върху матовата повърхност на фокусиращия екран. В този случай е необходимо да се определи позицията, при която остротата на изображението ще бъде максимална.

За да се улесни фокусирането на обектива и да се подобри неговата точност, различни системи за автоматично фокусиране.

Автофокусирането на обектива се извършва на няколко етапа:

Измерване на параметъра (разстояние до обекта на снимане, максимален контраст на изображението, фазово изместване на компонентите на избрания лъч, време на закъснение на пристигане на отразения лъч и др.) на чувствителното към остротата изображение във фокусната равнина и неговия вектор (за избор на посоката на промяна на сигнала за несъответствие и прогнозиране на възможното фокусиране на разстояние в следващия момент във времето, когато обектът се движи);

Генериране на еталонен сигнал, еквивалентен на измервания параметър и определяне на сигнала за грешка на системата за автоматично управление на автофокус;

Изпращане на сигнал към задвижващия механизъм за фокусиране.

Тези процеси протичат почти едновременно.

Фокусирането на оптичната система се извършва от електродвигател. Времето, необходимо за измерване на избрания параметър и времето, необходимо на механиката на обектива да обработи сигнала за несъответствие, определя скоростта на системата за автоматично фокусиране.

Работата на системата за автофокус може да се основава на различни принципи:

Активни системи за автофокус:ултразвуков; инфрачервени.

Пасивни системи за автофокус:фаза (използва се в SLR филми и цифрови фотоапарати); контраст (камери, неогледални цифрови фотоапарати).

Ултразвукови и инфрачервенисистемите изчисляват разстоянието до обекта по времето на връщане от обекта на фронтовете, излъчвани от камерата на инфрачервени (ултразвукови) вълни. Наличието на прозрачна преграда между обекта и камерата води до погрешно фокусиране на тези системи върху тази бариера, а не върху обекта.

Фазов автофокус.Корпусът на камерата съдържа специални сензори, които приемат фрагменти от светлинния поток от различни точки на рамката с помощта на система от огледала. Вътре в сензора има две разделителни лещи, които проектират двойно изображение на обекта на фотографията върху два реда фоточувствителни сензори, които генерират електрически сигнали, чийто характер зависи от количеството светлина, падащо върху тях. В случай на точно фокусиране върху обект, два светлинни потока ще бъдат разположени на определено разстояние един от друг, определено от дизайна на сензора и еквивалентен референтен сигнал. Когато точката на фокусиране Да се(фиг. 9) е по-близо до обекта, двата сигнала се сближават един с друг. Когато точката на фокусиране е по-далеч от обекта, сигналите се разминават по-далеч един от друг. Сензорът, след като е измерил това разстояние, произвежда електрически сигнал, еквивалентен на него и, сравнявайки го с еталонния сигнал, използвайки специализиран микропроцесор, определя несъответствието и подава команда към задвижващия механизъм за фокусиране. Фокусиращите двигатели на обектива изработват команди, прецизирайки фокуса, докато сигналите от сензора съвпадат с референтния сигнал. Скоростта на такава система е много висока и зависи главно от скоростта на задвижването на фокуса на обектива.

Контрастен автофокус.Принципът на действие на контрастния автофокус се основава на постоянния анализ от микропроцесора на степента на контраст на изображението и обработката на команди за преместване на обектива за получаване на рязко изображение на обекта. Контрастният автофокус се характеризира с ниска скорост, поради липсата на първоначална информация за текущото състояние на фокусирането на обектива в микропроцесора (първоначално изображението се счита за замъглено) и в резултат на това необходимостта от издаване на команда за изместване на обектива от първоначалната му позиция и анализирайте полученото изображение за степента на промяна на контраста. Ако контрастът не се е увеличил, тогава процесорът променя знака на командата към задвижващия механизъм за автоматично фокусиране и моторът премества групата лещи в обратна посока, докато се фиксира максималният контраст. Когато се достигне максимумът, автофокусът спира.

Закъснението между натискане на бутона на затвора и момента на заснемане на кадъра се обяснява с работата на пасивния контрастен автофокус и факта, че при неогледалните камери процесорът е принуден да прочете целия кадър от матрицата (CCD), за да анализирайте само фокусните зони за контраст.

фото светкавица . Електронните светкавици се използват като основен или вторичен източник на светлина и могат да бъдат различни видове: вградена светкавица на камерата, външна светкавица със самостоятелно захранване, студийна светкавица. Въпреки че вградената светкавица се е превърнала в стандартна функция на всички фотоапарати, високата мощност на самостоятелните светкавици предлага допълнителното предимство на по-гъвкав контрол на блендата и подобрени техники на снимане.

Ориз. 9. Схемата на фазовия автофокус

Основните компоненти на светкавицата:

Импулсен източник на светлина е газоразрядна лампа, пълна с инертен газ - ксенон;

Устройство за запалване на лампата - повишаващ трансформатор и спомагателни елементи;

Акумулатор на електрическа енергия - кондензатор с голям капацитет;

Устройство за захранване (батерии на галванични клетки или акумулатори, преобразувател на ток).

Възлите са комбинирани в една структура, състояща се от тяло с рефлектор, или подредени в два или повече блока.

Светкавици с разряд- Това са мощни източници на светлина, чиито спектрални характеристики са близки до естествената дневна светлина. Лампите, използвани във фотографията (фиг. 10) са стъклена или кварцова тръба, пълна с инертен газ ( ксенон) под налягане от 0,1–1,0 атм, в краищата на които са монтирани електроди, изработени от молибден или волфрам.

Газът вътре в лампата не провежда електричество. За включване на лампата (запалването) има трети електрод ( запалителен) под формата на прозрачен слой от калаен диоксид. Когато към електродите се приложи напрежение не по-ниско от напрежението на запалване и високоволтов (>10000 V) запалителен импулс между катода и запалителния електрод, лампата се запалва. Импулсът с високо напрежение йонизира газа в крушката на лампата по външния електрод, създавайки йонизиран облак, свързващ положителния и отрицателния електроди на лампата, позволявайки на газа да йонизира сега между двата електрода на лампата. Поради факта, че съпротивлението на йонизирания газ е 0,2–5 Ohm, електрическата енергия, натрупана върху кондензатора, се преобразува в светлинна енергия за кратък период от време. Продължителност на импулса - периодът от време, през който интензитетът на импулса намалява до 50% от максималната стойност и е 1/400 - 1/20000 s и по-кратък. Кварцовите цилиндри на светкавици пропускат светлина с дължина на вълната от 155 до 4500 nm, стъклени - от 290 до 3000 nm. Излъчването на импулсни лампи започва в ултравиолетовата част на спектъра и изисква нанасяне на специално покритие върху крушката, което не само отрязва ултравиолетовата област на спектъра, действайки като ултравиолетов филтър, но и коригира цветната температура на импулсният източник до фотографския стандарт от 5500 K.

Ориз. 10. Устройство на светкавица газоразрядна лампа

Мощността на светкавицата се измерва в джаули (ватсекунда) по формулата:

където Се капацитетът на кондензатора (фарад), Узапалване - напрежение на запалване (волта), У pg - напрежение на гасене (волт), Е max е максималната енергия (Ws).

Енергията на светкавицата зависи от капацитета и напрежението на акумулиращия кондензатор.

Три начина за управление на енергията на светкавицата.

1. Паралелно свързване на няколко кондензатора ( C = C 1 + C 2 + CУ + ... + C н) и включване/изключване на някои от техните групи за контрол на мощността на излъчване. Цветовата температура остава стабилна с този контрол на мощността, но контролът на мощността е възможен само в дискретни стойности.

2. Промяната на първоначалното напрежение на кондензатора за съхранение ви позволява да регулирате енергията в рамките на 100–30%. При по-ниски напрежения лампата не свети. По-нататъшно усъвършенстване на тази технология, въвеждането на друг кондензатор с малък капацитет във веригата за стартиране на лампата, на който се достига напрежение, достатъчно за стартиране на лампата, а останалите кондензатори се зареждат до по-ниска стойност, което прави възможно получете всякакви междинни стойности на мощността в диапазона от 1:1 до 1:32 (100–3%). Разрядът в този режим на включване на лампата по своите характеристики се доближава до сияние, което удължава времето на светене на лампата, а общата цветова температура на излъчването се доближава до стандартните 5500K.

3. Прекъсване на продължителността на импулса при достигане на необходимата мощност. Ако в момента на йонизация на газа в крушката на лампата електрическата верига, водеща от кондензатора към лампата, се прекъсне, йонизацията ще спре и лампата ще изгасне. Този метод изисква използването на специални електронни схеми за управление на светкавица, която следи даден спад на напрежението в кондензатора или взема предвид светлинния поток, върнат от обекта.

Насочващ номер - мощността на светкавицата, изразена в произволни единици, е равна на произведението на разстоянието от светкавицата до обекта на f-числото. Водещият номер зависи от енергията на светкавицата, ъгъла на разсейване на светлината и дизайна на рефлектора. Обикновено водещият номер е посочен за фотографски материал с чувствителност от 100 ISO.

Познавайки водещия номер и разстоянието от светкавицата до обекта, можете да определите блендата, необходима за правилна експозиция, като използвате формулата:

Например, с водещо число от 32, получаваме следните параметри: бленда 8=32/4 (m), бленда 5,6=32/5,7 (m) или бленда 4=32/8 (m).

Количеството светлина е обратно пропорционално на квадрата на разстоянието от източника на светлина до обекта (първи закон на осветеността), следователно, за да се увеличи ефективното разстояние на светкавицата с 2 пъти, с фиксирана стойност на блендата, е необходимо необходимо за увеличаване на чувствителността на фотографския материал 4 пъти (фиг. 11).

Ориз. 11. Първият закон на осветяването

Например, с водещо число от 10 и бленда от 4, получаваме:

При ISO100 - ефективно разстояние =10/4=2,5 (m)

При ISO400 - ефективно разстояние = 5 (m)

Автоматични режими на светкавица

Модерна светкавица, в съответствие с данните за чувствителността на филма и блендата, зададени на фотоапарата, може да дозира количеството светлина, прекъсвайки разряда на лампата по команда на автоматиката. Количеството светлина може да се регулира само в посока на намаляване, т.е. или пълен разряд, или по-малка част от него, ако обектът е достатъчно близо и не се изисква максимална енергия. Автоматизацията на такива устройства улавя отразената от обекта светлина, като се приема, че пред него има средно сив обект, чиято отражателна способност е 18%, което може да доведе до грешки при експозиция, ако отразяващата способност на обекта се различава значително от тази стойност . За да се реши този проблем, светкавици имат режим на компенсация на експозицията, което ще ви позволи да регулирате енергията на светкавицата, въз основа на осветеността на обекта, както в посока на увеличаване (+), така и на намаляване (-) на енергията от нивото, изчислено от автоматизацията. Механизмът на компенсация на експозицията при работа със светкавица е подобен на разгледания по-рано.

Много е важно да знаете при каква скорост на затвора можете да използвате ръчна или автоматична светкавица, тъй като продължителността на светлинния импулс на светкавицата е много кратка (измерена в хилядна част от секундата). Светкавицата трябва да се задейства, когато затворът е напълно отворен, в противен случай завесата на затвора може да покрие част от изображението в кадъра. Тази скорост на затвора се нарича скорост на синхронизиране. Тя варира за различните камери от 1/30 до 1/250 s. Но ако изберете скорост на затвора, по-дълга от скоростта на синхронизиране, ще можете да зададете времето за задействане на светкавицата.

Синхронизация на първата (отваряща се) завеса- позволява веднага след пълното отваряне на прозореца на рамката да се произведе светлинен импулс, а след това движещият се обект ще бъде осветен от постоянен източник, оставяйки замъглени следи от изображението в кадъра - следа. В този случай цикълът ще бъде пред движещ се обект.

Синхронизиране на второто (затварящо се) перде– синхронизира задействането на импулса преди началото на затваряне на прозореца на рамката от затвора на камерата. Резултатът е, че следата от движещ се обект се излага зад обекта, подчертавайки неговата динамика на движение.

В най-модерните модели фенерчета има режим на разделяне на енергията на равни части и възможност за раздаването й на редуващи се части за определен интервал от време и с определена честота. Този режим се нарича стробоскопичен, честотата е посочена в херци (Hz). Ако обектът се движи спрямо пространството на рамката, стробоскопичният режим ще ви позволи да фиксирате отделните фази на движение, като ги „замразявате“ със светлина. В един кадър ще могат да се видят всички фази на движението на обекта.

Ефект на червените очи.Когато снимате хора със светкавица, техните зеници може да изглеждат червени на снимката. Червените очи се причиняват от отражението на светлината, излъчвана от светкавицата от ретината в задната част на окото, която се връща директно към лещата. Този ефект е характерен за вградената светкавица поради близкото й разположение до оптичната ос на обектива (фиг. 12).

Начини за намаляване на червените очи

Използването на компактна камера за заснемане на снимки може само да намали вероятността от червени очи. Проблемът също е субективен - има хора, които могат да изпитат червени очи дори при снимане без светкавица...

Ориз. 12. Схема за формиране на ефекта "червени очи"

За да се намали вероятността от ефекта на червените очи, има редица методи, базирани на свойството на човешкото око да намалява размера на зеницата с увеличаване на осветеността. Очите се осветяват с помощта на предварителна светкавица (по-ниска мощност) пред основния импулс или ярка лампа, която обектът трябва да гледа.

Единственият надежден начин за борба с този ефект е използването на външна самостоятелна светкавица с удължителен кабел, позиционираща оптичната й ос на около 60 см от оптичната ос на обектива.

Транспорт на филми. Съвременните филмови камери са оборудвани с вградено моторно задвижване за транспортиране на филма вътре в камерата. След всеки кадър филмът автоматично се пренавива към следващия кадър и затворът се навежда едновременно.

Има два режима на транспортиране на филм: единичен кадър и непрекъснат. В режим на единичен кадър се прави една снимка след натискане на бутона на затвора. Непрекъснатият режим заснема серия от снимки, докато е натиснат бутона на затвора. Превъртането на филма се извършва автоматично от камерата.

Механизмът за транспортиране на филма се състои от следните елементи:

Филмова касета;

Приемна макара, върху която е навито фолиото;

Назъбената ролка се захваща с перфорациите и придвижва фолиото в прозореца на рамката с една рамка. По-модерните системи за транспортиране на филм използват специални ролки вместо назъбена ролка, а един ред от перфорации на филма се използва от сензорна система за точно позициониране на филма за следващия кадър;

Ключалки за отваряне и затваряне на задния капак на касетофона за филм.

Касета- е светлоустойчив метален калъф, в който филмът се съхранява, монтира се във фотоапарата преди заснемане и се изважда от него след заснемане. Касетата на 35 мм фотоапарат има цилиндрична форма, състои се от макара, корпус и капак и може да побере филм с дължина до 165 см (36 кадъра).

ролка на камерата - светлочувствителен материал на гъвкава прозрачна основа (полиестер, нитрат или целулозен ацетат), върху който е нанесена фотографска емулсия, съдържаща зърна сребърен халогенид, която определя чувствителността, контраста и оптичната разделителна способност на филма. След излагане на светлина (или други форми на електромагнитно излъчване, като рентгенови лъчи), върху фотографски филм се образува латентно изображение. С помощта на последваща химическа обработка се получава видимо изображение. Най-често срещаният е перфориран филм с ширина 35 мм за 12, 24 и 36 кадъра (формат на рамката 24 × 36 мм).

Фотографските филми се делят на: професионални и любителски.

Професионалните филми са предназначени за по-прецизна експозиция и последваща обработка, идват с по-строги толеранси за ключови характеристики и обикновено изискват съхранение в студено състояние. Аматьорските филми са по-малко взискателни към условията на съхранение.

Случва се фотографски филм Черно и бялоили цвят:

Черно-бял филмпроектиран да заснема черно-бели негативни или положителни изображения с помощта на камерата. AT черно-бял филмима един слой сребърни соли. При излагане на светлина и по-нататъшна химическа обработка, сребърните соли се превръщат в метално сребро. Структурата на черно-бял фотографски филм е показана на фиг. тринадесет.

Ориз. 13. Структура на черно-бял негативен филм

цветен филмпредназначени за заснемане на цветни негативни или положителни изображения с помощта на камера. Цветен филмизползва най-малко три слоя. Оцветяващи, адсорбиращи вещества, взаимодействащи с кристали от сребърни соли, правят кристалите чувствителни към различни части от спектъра. Този начин за промяна на спектралната чувствителност се нарича сенсибилизация. Чувствителен само към синьо, обикновено нечувствителен, слоят е разположен отгоре. Тъй като всички останали слоеве, в допълнение към "своите" диапазони на спектъра, също са чувствителни към синьото, те са разделени от жълт филтърен слой. Следват зелено и червено. По време на излагане се образуват клъстери от метални сребърни атоми в кристали от сребърен халогенид, точно както в черно-бял филм. Впоследствие това метално сребро се използва за разработване на цветни багрила (пропорционално на количеството сребро), след което отново се превръща в соли и се измива по време на процеса на избелване и фиксиране, така че изображението в цветния филм се формира от цветни багрила . Структурата на цветния фотографски филм е показана на фиг. четиринадесет.

Ориз. 14. Структура на цветния негативен филм

Има специална монохромен филм, той се обработва по стандартния цветен процес, но се получава черно-бяло изображение.

Цветната фотография стана широко разпространена поради появата на различни камери, съвременни негативни материали и, разбира се, развитието на широка мрежа от мини-фотолаборатории, които ви позволяват бързо и точно да отпечатвате снимки от различни формати.

Фотофолиото е разделено на две големи групи:

Отрицателно. На филм от този тип изображението е обърнато, тоест най-светлите части на сцената съответстват на най-тъмните части на негатива; на цветен филм цветовете също се обръщат. Само когато се отпечата върху фотографска хартия изображението стават положителни (валидни) (фиг. 15).

Реверсивно или слайд фолионаречен така, защото цветовете върху обработения филм отговарят на истинските - положително изображение. обратим филм, често наричан слайд филм, се използва предимно от професионалисти и постига отлични резултати по отношение на наситеност на цветовете и фини детайли. Разработеното обратимо фолио вече е крайният продукт - прозрачно фолио (всеки кадър е уникален).

Под термина “слайд” имаме предвид прозрачно фолио, обрамчено от рамка с размери 50 × 50 mm (фиг. 15). Основната употреба на слайдовете е прожекция върху екран с помощта на шрайбпроектор и цифрово сканиране за целите на печат.

Избор на скорост на филма

Светлиначувствителностфотографски материал - способността на фотографския материал да образува изображение под въздействието на електромагнитно излъчване, по-специално светлина, характеризира експозицията, която обикновено може да предаде снимания сюжет в картината, и се изразява числово в ISO единици (съкратено от Международния стандарт Организация - Международна организация за стандартизация), които са универсален стандарт за изчисляване и обозначаване на чувствителността на всички фотографски филми и матрици на цифрови фотоапарати. ISO скалата е аритметична – удвояването на стойността отговаря на удвояване на чувствителността на фотографския материал. ISO 200 е два пъти по-бързо от ISO 100 и наполовина по-бързо от ISO 400. Например, ако получите експозиция от 1/30 сек., F2.0 за ISO 100, F2.0 за ISO 200, можете да намалите скорост на затвора до 1/60 сек., а при ISO 400 - до 1/125.

Сред цветните негативни филми с общо предназначение най-често срещаните са ISO100, ISO 200 и ISO 400. Най-чувствителното фолио с общо предназначение е ISO 800.

Възможна е ситуация, когато в най-простите фотоапарати няма достатъчно диапазон от параметри на експозиция (скорост на затвора, бленда) за конкретни условия на снимане. Таблица 1 ще ви помогне да се ориентирате в избора на чувствителност за планираното снимане.

Ориз. 15. Аналогов фотопроцес

Ориз. 16. Технология на аналогова фотография

маса 1

Оценка на възможността за снимане върху снимков материал с различна фоточувствителност

Колкото по-ниска е ISO скоростта на филма, толкова по-малко зърнест е той, особено при големи увеличения. Винаги използвайте филм с най-ниска ISO скорост, подходящ за условията на снимане.

Настройка на зърнест на филмаговори за визуална видимост на факта, че изображението не е непрекъснато, а се състои от отделни зърна (съсиреци) на багрилото. Зърното на филма се изразява в относителни зърнести единици O.E.Z. (RMS - в английската литература) Тази стойност е доста субективна, тъй като се определя чрез визуално сравнение под микроскоп на тестови проби.

Изкривяване на цвета.Наличието на цветови изкривявания, свързани с качеството на филмите, влияе върху намаляването на цветовите разлики между детайлите в светли и сенки ( градационно изкривяване), при намаляване на наситеността на цветовете ( изкривяване на разделянето на цветовете) и за намаляването на цветовите разлики между фините детайли на изображението ( визуални изкривявания). Повечето цветни филми са универсални и балансирани за снимане на дневна светлина с цветова температура 5500 хил(Келвин е мерна единица за цветовата температура на източник на светлина) или със светкавица ( 5500 хил). Несъответствието между цветовите температури на източника на светлина и използвания филм причинява изкривяване на цвета (неестествени тонове) на разпечатката. Изкуственото осветление с флуоресцентни лампи оказва значително влияние върху цвета на изображението ( 2800–7500 К) и лампи с нажежаема жичка ( 2500–2950 К), когато снимате върху филм, предназначен за дневна светлина.

Нека да разгледаме някои от най-типичните примери за снимане върху универсален филм за естествена светлина:

- Снимане при ясно слънчево време. Цветопредаването на снимката е правилно - реално.

- Снимане на закрито с флуоресцентни лампи. Цветопредаването на картината е изместено към преобладаването на зеленото.

- Снимане на закрито с нажежаема жичка. Цветопредаването на снимката е изместено към преобладаването на жълто-оранжев оттенък.

Подобни изкривявания на цветовете изискват въвеждането на цветна корекция по време на фотография (коригиращи филтри) или по време на фотопечат, така че възприемането на отпечатъците да е близко до реалното.

Съвременните фотографски филми са опаковани в метални касети. Фотокасетите имат на повърхността си код, съдържащ информация за филма.

DX кодиране - метод за определяне на типа филм, неговите параметри и характеристики за въвеждане и автоматична обработка на тези данни в системата за управление на автоматичен фотоапарат при правене на снимки или автоматична мини-фото лаборатория при фотографиране.

За DX кодиране се използват барови и шах кодове. Баркодът (за минифото лаборатория) е поредица от успоредни тъмни ивици с различна ширина със светли пролуки, нанесени в определен ред върху повърхността на касетата и директно върху филма. Кодът за минифотолаборатории съдържа данните, необходими за автоматично проявяване и отпечатване на снимки: информация за вида на филма, неговия цветови баланс и броя на кадрите.

Шахматният DX код е предназначен за автоматични камери и е направен под формата на 12 светли и тъмни правоъгълника, редуващи се в определен ред на повърхността на касетата (фиг. 17). Проводим (метален цвят)секциите на шахматния код отговарят на "1", а изолирани (черни) - "0" на двоичния код. За камерите се кодират чувствителността на филма, броят на кадрите и фотографската ширина. Зони 1 и 7 са винаги проводими - отговарят на "1" от двоичния код (общи контакти); 2–6 – фоточувствителност на фотографския филм; 8–10 – брой кадри; 11–12 - определяне на фотографската ширина на филма, т.е. максимално отклонение на експозицията от номиналното (EV).

Ориз. 17. DX кодиране чрез шах код

Динамичен обхват - една от основните характеристики на фотографските материали (фотографски филм, матрица на цифрова снимка или видеокамера) във фотографията, телевизията и киното, която определя максималния обхват на яркост на обекта, който може надеждно да бъде предаден от този фотографски материал при номинална експозиция. Надеждно предаване на яркостта означава, че еднакви разлики в яркостта на елементите на обекта се предават чрез равни разлики в яркостта на изображението му.

Динамичен обхвате съотношението на максимално допустимата стойност на измерената стойност (яркост) към минималната стойност (ниво на шума). Измерва се като съотношение на максималната и минималната стойност на експозиция на линейния участък на характеристичната крива. Динамичният обхват обикновено се измерва в единици на експозиция (EV) или f-показатели и се изразява като логаритъм към основа 2 (EV), по-рядко (аналогова фотография) до десетичния логаритъм (означен с буквата D). 1EV = 0,3D .

където L е фотографската ширина, H е експозицията (фиг. 1).

За характеризиране на динамичния диапазон на фотографските филми обикновено се използва концепцията фотографска ширина , показващ диапазона на яркост, който филмът може да предава без изкривяване, с равномерен контраст (обхватът на яркостта на линейната част от характеристичната крива на филма).

Характерната крива на сребърните халогенид (фотографски филм и др.) фотоматериали е нелинейна (фиг. 18). В долната му част има воал участък, D 0 е оптичната плътност на воала (за фотографски филм оптичната плътност на воала е плътност на неекспонирания фотографски материал). Между точките D 1 и D 2 може да се различи участък (съответстващ на фотографската ширина) на почти линейно увеличение на почерняването с увеличаване на експозицията. При дълги експозиции степента на почерняване на фотографския материал преминава през максимум D max (за фотографския филм това плътност на осветените зони).

На практика терминът " полезна фотографска ширина» фотографски материал L max , съответстващ на по-дълъг участък от «умерената нелинейност» на характеристичната крива, от прага на най-малкото почерняване D 0 +0,1 до точка близо до точката на максимална оптична плътност на фотослоя D max -0,1

В фоточувствителни елементи на фотоелектричния принцип на действиеима физическа граница, наречена „лимит на квантуване на заряда“. Електрическият заряд в един фоточувствителен елемент (матричен пиксел) се състои от електрони (до 30 000 в един наситен елемент - за цифровите устройства това е „максималната“ стойност на пиксела, която ограничава фотографската ширина отгоре), собственият термичен шум на елемента не е по-малко от 1-2 електрона. Тъй като броят на електроните приблизително съответства на броя на фотоните, погълнати от фоточувствителния елемент, това определя максималната теоретично постижима фотографска ширина за елемента - около 15EV (двоичен логаритъм от 30 000).

Ориз. 18. Характеристична крива на филма

За цифровите устройства долната граница (фиг. 19), изразена в увеличаване на „цифровия шум“, причините за което се състоят от: термичен шум на матрицата, шум при прехвърляне на заряд, грешка в аналогово-цифровото преобразуване (ADC) , наричан още „шум от семплиране“ или „шумов сигнал за квантуване“.

Ориз. 19 Характеристика на сензор за цифров фотоапарат

За ADC с различна битова дълбочина (брой битове), използвани за квантуване на двоичния код (фиг. 20), колкото по-голям е броят на битовете за квантуване, толкова по-малка е стъпката на квантуване и толкова по-висока е точността на преобразуването. В процеса на квантуване като стойност на извадката се приема номерът на най-близкото ниво на квантуване.

Шум от квантуванеозначава, че непрекъсната промяна в яркостта се предава като дискретен, стъпаловиден сигнал, следователно не винаги различни нива на яркост на обекта се предават от различни нива на изходния сигнал. Така че с трибитов ADC в диапазона от 0 до 1 стъпки на експозиция, всички промени в яркостта ще бъдат преобразувани в стойност от 0 или 1. Следователно всички детайли на изображението, които са в този диапазон на експозиция, ще бъдат загубени. С 4-битов ADC става възможно предаване на детайли в обхвата на експозицията от 0 до 1 - това на практика означава увеличаване на фотографската ширина с 1 стоп (EV). Следователно фотографската ширина на цифровия апарат (изразена в EV) не може да бъде по-голяма от битовата дълбочина на аналогово-цифровото преобразуване.

Ориз. 20 Преобразуване на аналогово-цифрово затъмняване

Под термина фотографска ширинаразбира се и стойността на допустимото отклонение на експозицията от номиналната за даден фотографски материал и дадени условия на снимане, като се запази предаването на детайлите в светлите и тъмните части на сцената.

Например: фотографската ширина на филма KODAK GOLD е 4 (-1EV....+3EV), което означава, че при номиналната експозиция за тази сцена от F8, 1/60, ще получите детайли с приемливо качество в картината, която ще изисква скорост на затвора от 1/125 сек. до 1/8 сек., фиксирана бленда.

Когато използвате слайд филм FUJICHROME PROVIA с фотографска ширина 1 (-0.5EV....+0.5EV), трябва да определите експозицията възможно най-точно, тъй като при същата номинална експозиция от F8, 1/60, с с фиксирана диафрагма, получавате детайли на картината с приемливо качество, които изискват скорост на затвора от 1/90 сек. до 1/45 сек.

Недостатъчната фотографска ширина на фотографския процес води до загуба на детайли на изображението в светлите и тъмните части на сцената (фиг. 21).

Динамичният диапазон на човешкото око е ≈15EV, динамичният диапазон на типичните обекти е до 11EV, динамичният диапазон на нощна сцена с изкуствено осветление и дълбоки сенки може да бъде до 20EV. От това следва, че динамичният диапазон на съвременните фотографски материали е недостатъчен, за да предаде каквато и да е сцена от околния свят.

Типични показатели за динамичния диапазон (полезна фотографска ширина) на съвременните фотографски материали:

– цветни негативни филми 9–10 EV.

– цветни обратими (слайд) филми 5–6 EV.

- матрици на цифрови фотоапарати:

Компактни камери: 7-8 EV;

SLR фотоапарати: 10–14 EV.

– фотопечат (отразителен): 4-6.5 EV.

Ориз. 21 Влияние на динамичния диапазон на снимковия материал върху резултата от снимането

Батерии за камери

Химически източници на ток- устройства, в които енергията на протичащите в тях химични реакции се превръща в електричество.

Първият химически източник на ток е изобретен от италианския учен Алесандро Волта през 1800 г. Елементът на Волта е съд със солена вода със спуснати в него цинкови и медни пластини, свързани с тел. Тогава ученият сглобил батерия от тези елементи, която по-късно била наречена Волтаев стълб (фиг. 22).

Ориз. 22. Волтаичен стълб

Основата на химическите източници на ток са два електрода (катод, съдържащ окислител и анод, съдържащ редуциращ агент), които са в контакт с електролита. Между електродите се установява потенциална разлика - електродвижеща сила, съответстваща на свободната енергия на окислително-редукционната реакция. Действието на химически източници на ток се основава на протичането на пространствено разделени процеси със затворена външна верига: редуциращият агент се окислява на катода, получените свободни електрони преминават, създавайки електрически ток, по външната верига към анода, където участват в реакцията на редукция на окислителя.

В съвременните химически източници на ток се използват:

- като редуциращ агент (при анода): олово - Pb, кадмий - Cd, цинк - Zn и други метали;

– като окислител (при катода): оловен оксид PbO 2 , никелов хидроксид NiOOH, манганов оксид MnO 2 и др.;

- като електролит: разтвори на основи, киселини или соли.

Според възможността за многократна употреба, химическите източници на ток се разделят на:

– галванични клетки, които поради необратимостта на протичащите в тях химични реакции не могат да се използват многократно (презареждане);

– електрически акумулатори– акумулаторни галванични елементи, които могат да се презареждат и използват многократно с помощта на външен източник на ток (зарядно устройство).

Галванична клетка- химически източник на електрически ток, кръстен на Луиджи Галвани. Принципът на действие на галваничния елемент се основава на взаимодействието на два метала през електролит, което води до появата на електрически ток в затворена верига. ЕМП на галваничния елемент зависи от материала на електродите и състава на електролита. Сега широко се използват следните галванични елементи:

Най-често срещаните солни и алкални елементи със следните размери:

Тъй като химическата енергия се изчерпва, напрежението и токът намаляват, елементът престава да функционира. Галваничните клетки се разреждат по различни начини: солните клетки намаляват напрежението постепенно, литиевите клетки поддържат напрежение през целия период на работа.

Електрическа батерия- химически източник на ток с многократна употреба. Електрическите батерии се използват за съхранение на енергия и автономно захранване на различни консуматори. Няколко батерии, комбинирани в една електрическа верига, се наричат ​​батерия. Капацитетът на батерията обикновено се измерва в ампер-часове. Електрическите и експлоатационни характеристики на батерията зависят от материала на електродите и състава на електролита. Най-често използваните батерии са:

Принципът на работа на батерията се основава на обратимостта на химическата реакция. Тъй като химическата енергия се изчерпва, напрежението и токът намаляват - батерията се разрежда. Работоспособността на батерията може да бъде възстановена чрез зареждане със специално устройство, пропускащо ток в посока, обратна на тока по време на разреждане.

В допълнение към действителното цифрово оборудване, обхватът на цифровата фотография традиционно включва:

• Аналогови компоненти на цифрови устройства (например матрицата съдържа аналогови части);
• Телевизионни и видеокамери, някои факсимилни и копирни машини, които използват матрици, подобни на камерите, за получаване на изображения, но предават и записват аналогов сигнал;
• Някои исторически модели фотографско оборудване, като Sony Mavica, записват аналогов сигнал.

Напредъкът в технологиите и производството на фотосензори, оптични системи позволяват създаването на цифрови фотоапарати, които изместват филмовата фотография от повечето области на приложение, въпреки че привържениците на филма остават сред професионалните фотографи. В допълнение, създаването на цифрови миниатюрни камери, вградени в мобилни телефони и джобни компютри, създаде нови области на фотографията.

Енциклопедичен YouTube

• 1 / 5

  Цифровата фотография започва със създаването и внедряването на Photo Sensor или Photo Sensor – светлочувствително устройство, състоящо се от матрица и аналогово-цифров преобразувател.

  Размер на сензора и ъгъл на изображението

  Повечето сензори за цифров фотоапарат са по-малки от стандартната 35-милиметрова филмова рамка. В резултат на това концепцията еквивалентно фокусно разстояниеи културен фактор.

  Формат на рамката

  Повечето цифрови фотоапарати имат съотношение на страните 1,33 (4:3), равно на съотношението на повечето по-стари компютърни монитори и телевизори. Филмовата фотография използва съотношение на страните 1,5 (3:2). По принцип всички цифрови SLR фотоапарати с размери на фотосензор до 24 × 36 mm се произвеждат с работни дължини на фотолещи на SLR филмови фотоапарати от този клас, което прави възможно използването на стара оптика, предназначена за тази област. Това се дължи преди всичко на наличието на скачащо огледало на визьора, което ограничава намаляването на работното разстояние на обектива и автоматично запазва възможността за използване (непрекъснатост) на предварително пуснати обективи. Използването на стара оптика в "цифрови SLR" с матрици по-малки от 24 × 36 mm понякога осигурява по-добра разделителна способност на обектива над зоната на рамката поради неизползването на периферната част на изображението.

  Устройство за цифров фотоапарат

  Видове цифрови фотоапарати

  Цифрови фотоапарати с вградена оптика

  SLR фотоапарати

  Цифровите SLR фотоапарати (англ. DSLR) са аналогични на филмовите рефлексни фотоапарати и имат съпоставими размери (по-малки поради липсата на филмов канал).

  SLR камерата получава името си рефлексен визьор(инж. TTL, Чрез обектива), с което фотографът има възможност да види сцената през обектива на камерата.

  Средноформатни и други професионални цифрови фотоапарати

  Има и широкоформатни цифрови фотоапарати, предназначени за професионална употреба. Сред тях има и двата специализирани, напр панорамни камери, както и камери с голям стандартен формат като среден формат .

  За стандартните формати, вместо изцяло цифрови фотоапарати, успешно се използват и цифрови „гърбове“.

  Цифрови гръбчета

  Опции за цифров фотоапарат

  Качеството на изображението, дадено от цифров фотоапарат, се състои от много компоненти, които са много повече, отколкото във филмовата фотография. Между тях:

  • Размери на фотосензора
  • Електронна схема за четене и цифровизиране на аналоговия сигнал на АЦП
  • Алгоритъм за обработка и файлов формат, използвани за запазване на дигитализирани данни
  • Резолюция на матрицата в мегапиксели (брой пиксели)

  Брой и размер на пикселите на матрицата

  При цифровите фотоапарати броят на физическите пиксели е основният маркетингов параметър и варира от 0,1 (за уеб камери и вградени камери) до ~21 мегапиксела. (Някои гръбчета имат до 420 мегапиксела). При цифровите видеокамери - до 6 мегапиксела. Размерът на пиксела при големите фотосензори е ~6-9 µm, в малките е по-малък от ~6 µm.

  Визьори

  • Директен визьор
    • стъклена шпионка
    • разделител на лъча
    • EVF електронен визьор
    • Огледало на панти (огледален визьор)
  • LCD визьор

  Файлови формати

  Цвят на битовата дълбочина

  Носители на данни

  Повечето съвременни цифрови фотоапарати записват заснети кадри на флаш карти в следните формати:

  • Memory Stick (модификации PRO, Duo, PRO Duo)

  Най-разпространеният тип карти с памет днес (2014 г.) е Secure Digital. Възможно е също така да свържете повечето камери директно към компютър чрез стандартни интерфейси - USB и IEEE 1394 (FireWire). Преди това се използваше връзка чрез сериен COM порт. Някои камери имат вградена памет в допълнение към слотовете за карти с памет.

  Предимства и недостатъци на цифровата фотография

  Основна статия: Предимства и проблеми на цифровата фотография

  Основни предимства на цифровата фотография

  • Ефективност на снимачния процес и получаване на крайния резултат.
  • Огромен ресурс от количество снимки.
  • Голям избор от режими на снимане.
  • Лесно създаване на панорами и специални ефекти.
  • Комбинация от функции в едно устройство, по-специално видеозапис в цифрови фотоапарати и, обратно, режим на снимки във видеокамери.
  • Намаляване на размера и теглото на фотографското оборудване.
  • Възможност за предварителен преглед на резултата.

  Основните недостатъци на цифровата фотография

  Изкуството на цифровата фотографияе категория творчески практики, свързани със създаване, редактиране, трансформиране и представяне на цифрови изображения като произведения на изкуството. Дигиталната фотография може да бъде представена като самостоятелно визуално произведение (снимка, фотопечат, фото лайтбокс), но може да бъде включена като компонент в по-големи форми, като инсталации, пърформанси, компютърни художествени програми и бази данни, интернет проекти в съвременното изкуство.

  Срок "дигитална фотография"ви позволява да правите разлика между изображения, създадени с помощта на процес на цифрова фотография и/или компютърно редактиране, от изображения, направени с аналогова филмова камера.

  Дигиталната фотография навлезе в живота постепенно, стъпка по стъпка. Националната аерокосмическа агенция на САЩ започва да използва цифрови сигнали през 60-те години на миналия век, заедно с полети до Луната (например, за създаване на карта на лунната повърхност) - както знаете, аналоговите сигнали могат да бъдат загубени по време на предаване, а цифровите данни са много по-малко склонни към грешки. През този период е разработена първата свръхпрецизна обработка на изображения, тъй като Националната аерокосмическа агенция използва цялата мощ на компютърните технологии за обработка и подобряване на космическите изображения. Студената война, по време на която бяха използвани голямо разнообразие от шпионски спътници и секретни системи за изображения, също допринесе за ускоряването на развитието на цифровата фотография.

  Първата електронна камера без филм е патентована от Texas Instruments през 1972 г. Основният недостатък на тази система беше, че снимките можеха да се гледат само по телевизията. Подобен подход е възприет от Sony Mavica, която е обявена през август 1981 г. като първата комерсиална електронна камера. Камерата на Mavica вече може да бъде свързана към цветен принтер. В същото време това не беше истински цифров фотоапарат - беше по-скоро видеокамера, с която можете да правите и показвате отделни снимки. Камерата Mavica (магнитна видеокамера) направи възможно записването на до петдесет изображения на двуинчови флопи дискове с помощта на CCD сензор с размер 570x490 пиксела, който отговаря на стандарта ISO 200. Обективи: 25 мм широк, 50 мм обикновен, и 16-65 мм увеличение. В момента подобна система може да изглежда примитивна, но не забравяйте, че Mavica е разработена преди почти 25 години!
  

  През 1992 г. Kodak обяви пускането на първия професионален цифров фотоапарат, DCS 100, базиран на Nikon F3. DCS 100 беше оборудван с 1,3 MB CCD сензор за изображения и преносим твърд диск за съхранение на 156 заснети изображения. Трябва да се отбележи, че този диск тежеше около 5 кг, самата камера струваше 25 000 долара, а получените изображения бяха достатъчно добри само за отпечатване на страниците на вестниците. Поради това беше препоръчително да се използва такова фотографско оборудване само в случаите, когато времето за получаване на изображения е по-важно от тяхното качество.

  

  Перспективите за цифровата фотография станаха по-ясни с въвеждането на два нови типа цифрови фотоапарати през 1994 г. Apple Computer за първи път пусна камерата Apple QuickTake 100, която имаше странна форма на сандвич и беше в състояние да заснеме 8 изображения с резолюция 640 x 480 пиксела. Това беше първият цифров фотоапарат на масовия пазар, който се предлага на продажна цена от $749. Изображенията, произведени с него, също бяха с лошо качество, което не позволяваше правилното им отпечатване и тъй като Интернет тогава беше в начален етап на своето развитие, този фотоапарат не намери широко приложение.

  

  Вторият фотоапарат, пуснат през същата година от Kodak съвместно с информационната агенция Асошиейтед прес, беше предназначен за фоторепортери. Неговите модели NC2000 и NC200E съчетават външния вид и функционалността на филмова камера с незабавен достъп до изображения и улавяне на удобството на цифров фотоапарат. NC 2000 беше широко приет от много нюзруми, което доведе до преминаването от филм към цифров.

  

  От средата на 90-те години на миналия век цифровите фотоапарати станаха по-напреднали, компютрите станаха по-бързи и по-евтини, а софтуерът стана по-напреднал. В своето развитие цифровите фотоапарати преминаха от извънземен тип устройства, които биха могли да бъдат скъпи само на техните създатели, до универсално, лесно за използване фотографско оборудване, което е вградено дори във вездесъщите мобилни телефони и има същите технически характеристики като най-новите пълноразмерни модели (35 мм) цифрови фотоапарати. А по отношение на качеството на получените изображения такова фотографско оборудване превъзхожда филмовите камери.

  Промените, които непрекъснато се случват в технологията на цифровите фотоапарати, са забележителни.

  Първо, нека се опитаме да разберем какво е цифрово. Сравнявайки термините "филмова фотография" и "дигитална фотография", не е трудно да се разбере, че и двете са фотография. Но ако в първия случай това е снимка на филм, то във втория това е снимка, първо, без филм, и второ, „с номера“. Добре. Основната разлика между цифровите фотоапарати и филмовите фотоапарати е, че изображението, картината на външния свят, се съхранява в тях не на филм, а в паметта на фотоапарата в цифров вид, тоест като обикновени снимки на компютър.

  Този любопитен ефект се получава по следния начин: изображението, светлината, преминаваща през обектива на цифров фотоапарат, не пада върху филма, както сме свикнали, а върху сензора. Сензорът - най-важната част от цифров фотоапарат - е матрица от фоточувствителни елементи, които в отговор на падащата светлина дават различни електронни сигнали. Получените сигнали се обработват от специален микропроцесор и се преобразуват в цифров вид. Това всъщност е всичко - снимката е готова.
  Цялата тази интелигентна технология се оказва много проста за потребителя. Натискане на затвора – секунда за размисъл – и фотографът вижда готовия резултат на екрана на камерата. Изключително просто. Не е нужно да разгръщате филма (който все пак трябва да бъде „откъснат“ до края, в противен случай е неикономично), не е нужно да отпечатвате снимки, за да изхвърлите тези, които не са се оказали по-късно - всичко се вижда наведнъж. Може би простотата послужи като една от основните причини за популяризирането на цифровата фотография. Популяризацията, трябва да се отбележи, е тотална и универсална. Не напразно в увода беше казано за смъртта на филма – такъв, какъвто е. Дигиталната фотография все повече и повече изтласква филмовата фотография и скоро ще я замени напълно. Така в Япония през последната година продажбите на цифрови фотоапарати надвишиха продажбите на традиционните филмови фотоапарати. В Европа и Америка „фигурата“ се доближи до филма, но е неблагодарна задача да се предвиди кога ще замени изцяло филма.
  В допълнение към модерността на идеите и лекотата на използване, цифровите фотоапарати имат и други предимства пред филма:
  Първо, скоростта на обработка. Както вече споменахме, снимка на цифров фотоапарат не е необходимо да се развива или пренася в тъмна стая и т.н. В онези далечни времена, когато дигиталните фотоапарати все още бяха недостъпни за странни животни, дори тогава журналистите и репортерите ги обичаха: свежа компрометираща снимка на местна поп звезда се фукаше на корицата на прясно отпечатани вестници веднага след заснемането и не направи дълго пътуване от фотографа до тъмната стая, от там до скенера за слайдове и само от него до дизайнерите.