Konstrukce fotografických přístrojů. Jana Dannhoferová Ústav informatiky PEF MZLU v Brně Digitální fotografie (DIF)

Transkript

1 Konstrukce fotografických přístrojů Jana Dannhoferová Ústav informatiky PEF MZLU v Brně Digitální fotografie (DIF)

2 Co nás dnes čeká? Základní typy fotografických přístrojů Konstrukce Příslušenství Výhody a nevýhody digitální fotografie

3 Opakování z minulé přednášky Vývoj camery obscury do podoby filmového fotoaparátu ( Princip známý již 350 let př. n. l první známé vyobrazení 1837 Daguerrotypie (první komerčně vyráběná kamera) 1888 firma Eastman Dry Plate Company Kodak (první kamera na fotografický film) 1924 firma Leitz Leica (první kamera na 35 mm kinofilm)

4 Opakování z minulé přednášky Vývoj do podoby digitálního fotoaparátu ( Dycam Model 1 (první digitální fotoaparát) 1991 Kodak DCS- 100 SLR (první komerčně dostupná dixgální zrcadlovka)

5 Typy fotoaparátů podle záznamové vrstvy Deskové desky ze skla (želatina pojidlo halogenidů stříbra) Filmové celuloidový film (svitkový, kinofilm) Digitální senzor CCD nebo CMOS

6 Typy analogových fotografických přístrojů Fotoaparáty na 35 mm film kompaktní fotoaparáty jednooké zrcadlovky (SLR) Středoformátové fotoaparáty (na svitkový film) jednooké zrcadlovky dvouoké zrcadlovky Speciální typy fotoaparátů velkoformátové fotoaparáty širokoúhlé fotoaparáty panoramatické fotoaparáty okamžité fotoaparáty vodotěsné a podvodní fotoaparáty

7 Kompaktní fotoaparáty na 35 mm film Jednoduché jednoduché ovládání (pro netechnické uživatele) lehčí a nenápadnější (ve srovnání se SLR) pevně vestavěný, nevýměnný objektiv problém: pohled hledáčkem neodpovídá obrazu, který zaznamená čip řešení: značky pro kompenzaci paralaxy viditelné v hledáčku Vyspělé objektiv s proměnou ohniskovou vzdáleností aretace automatického zaostřování (zaostření mimo střed) expoziční programy pro automatickou expozici

8 Jednooké zrcadlovky (SLR) na 35 mm film Manuální (např. Nikon FM2) pro technicky orientované fotografy ruční ostření Automatické (např. Canon EOS 5) automatické zakládání a převíjení filmu rychlé a snadné ovládání automatická expozice pro ty, kteří neradí dělají technická rozhodnutí automatické zaostřování

9 Středoformátové fotoaparáty Vyplňují mezeru mezi lehkými kompakty a SLR a objemnými přístroji na plochý film Poskytují větší negativy než přístroje na 35 mm film (lepší rozlišení a kvalita polotónů) Vysoká profesionální kvalita snímků (větší velikost políčka) Pohodlný přechod z barevného na černobílý film díky výměnným zásobníkům na film Široký výběr rukojetí, hledáčků, objektivů, výměnných zásobníků

10 Jednooké zrcadlovky na svitkový film (podle velikosti filmového políčka) Fotoaparát 6 4,5 cm (např. Mamiya 645) lze použít různé druhy hledáčků: pentagonální hranoly pro snímání zvýšky světlíky pro snímání od pasu úhlové hledáčky rozsah objektivů od 24 do 500 mm

11 Jednooké zrcadlovky na svitkový film (podle velikosti filmového políčka) Fotoaparát 6 6 cm (např. Hasselblad) různé hledáčky rozsah objektivů od 30 do 500 mm fotoaparát může být vybaven měchem

12 Jednooké zrcadlovky na svitkový film (podle velikosti filmového políčka) Fotoaparát 6 7 cm (např. Asahi Pentax) větší rozměry, dražší ideální pro fotografie krajiny

13 Jednooké zrcadlovky na svitkový film (podle velikosti filmového políčka) Fotoaparát 6 9 cm (např. Fuji) hlavně pro zvětšeniny průhledový hledáček s dálkoměrem (lehčí) objektiv není výměnný (dva modely: 65 a 90 mm) a další: 6 10 cm 6 12 cm 6 17 cm 6 24 cm...

14 Dvouooké zrcadlovky na svitkový film Dnes se jich vyrábí jen velmi málo (např. Mamiya C330) Používá stejný film jako jiné fotoaparáty středního formátu Vytváří čtvercové snímky 6 6 cm Obraz neustále viditelný na matnici Mají dva objektivy nad sebou: horní hledáčkový objektiv (lze nasadit i pentagonální hranol) spodní snímací objektiv Objekt se pozoruje světlíkem na horní straně fotoaparátu Fotografuje se z výšky pasu

15 Dvouooké zrcadlovky na svitkový film

16 Velkoformátové fotoaparáty Např. Tachihara 4 5 " Řada objektivů na výměnných destičkách Listový film (4 5 ", 5 7 ", 8 10 ", ", ") Využití: např. profesionální snímky krajiny Zdroj informací:

17 Širokoúhlé fotoaparáty Např. Linhof Technorama 617S Pro fotografie krajiny a architektury Na svitkový film s proměnlivou šířkou políčka Některé fotoaparáty jsou osazeny posuvným objektivem Vestavěná vodováha Zdroj informací:

18 Širokoúhlé fotoaparáty

19 Panaromatické fotoaparáty Např. digitální Seitz 6 17, Unoshot Zahrnuje úhel záběru 120, 180 nebo 360 (otáčením objektivu nebo celého přístroje) Používá se: objektiv v otočném bubnu 35 mm film

20 Panaromatické fotoaparáty

21 Okamžité fotoaparáty Např. Polaroid Poskytují hotovou fotografii jen několik vteřin po osvitu Vybavení: objektiv 125 mm automatické zaostřování zrcadlový hledáček elektronický blesk 10 obrázků v balení

22 Vodotěsné a podvodní fotoaparáty Vodotěsné (např. Minolta) vodotěsné do cca 5 m objektivy 35 a 50 mm automatické ostření nad vodou a pevné pod vodou Podvodní (např. Polaroid) velký hledáček automatická i manuální expozice zvětšené ovladače pro snadné ovládání řada objektivů vodotěsné do cca 50 m hloubky

23 Princip jednooké zrcadlovky SLR (Single Lens Reflex) DSLR (Digital Single Lens Reflex)

24 Průřez digitální zrcadlovkou

25 Základní části fotografických přístrojů Snímací soustava optická soustava tělo fotoaparátu Záznamová soustava senzor Příslušenství paměťové karty záblesková osvětlovací zařízení stativy drátěná spoušť

26 Optická soustava fotografických přístrojů Optická soustava = soubor optických prvků (čoček, hranolů, zrcadel, desek atd.) Nejjednodušším prvkem ve fotografické optice je spojná čočka vypouklý disk z leštěného litého skla soustřeďuje paprsky světla do jedné roviny (ohnisková rovina = rovina snímače) má řadu optických vad (např. sférickou, barevnou atd.) kombinací různých čoček je možné tyto vady potlačit

27 Optická soustava fotografických přístrojů Parametry objektivu: ohnisková vzdálenost a obrazový úhel světelnost objektivu nejkratší zaostřovací vzdálenost počet prvků a skupin čoček typ uchycení (bajonet) rozměr a hmotnost Bude probíráno na samostatné přednášce!

28 Clona Kruhový otvor v optickém středu objektivu V klidovém stavu je vždy otevřená na maximum Průměr clony lze měnit a tím ovlivňovat množství vstupujícího světla (méně světla = delší čas expozice) Změna o jedno clonové číslo odpovídá polovině, respektive dvojnásobku plochy otvoru clony Množství světla, které dopadá na senzor, závisí nejen na otvoru clony, ale také na vzdálenosti clony od senzoru (= ohnisková vzdálenost objektivu!)

29 Předsklopení zrcátka (Mirror Lock-Up) Sklopení zrcátka může způsobit mírný otřes Vibraci je možné u většiny DSLR redukovat funkcí předsklopení zrcátka (cca 10 vteřit před expozicí) první stisk spouště: zrcátko se pouze sklopí druhý stisk spouště: expozice snímku Vhodné používat dráženou spoušť

30 Ostření Zaostřovací mechanismus vzdaluje a přibližuje objektiv od roviny snímače Správné zaostření objektivu = zvolit rovinu zaostření, která je rovnoběžná se senzorem (ohnisková rovina a rovina snímače splývají) Vše co prochází touto rovinou je ostré, vše před a za ní bude neostré Minimální zaostřovací vzdálenost jak blízko může objekt být, aby objektiv ještě dokázal zaostřit

31 Automatické ostření AF (Auto Focus) u digitálních zrcadlovek Starší filmové zrcadlovky tuto funkci nemají Princip: zrcátko je polopropustné a jen část světla se odrazí do hledáčku (cca 70 %), zbytek světla projde za hlavním zrcátkem je umístěné menší zrcátko, které odráží prošlé světelné paprsky směrem dolů ve spodní části jsou umístěné senzory automatického ostření, které vyhodnocují stupeň ostrosti obrazu (AF Sensor)

32 Aktivní ostření Fotoaparát vyšle infračervený signál s cílem zjistit vzdálenost objektu Paprsek se od objektu odrazí a vrátí se zpět do fotoaparátu ve formě echa Ze známé rychlosti šíření signálu se vypočítá vzdálenost objektu Zaostřovací motory v objektivu se nastaví tak, aby byl objekt v uvedené vzdálenosti ostrý Výhody: rychlý, pracuje i ve tmě Nevýhody: focení přes sklo a překážky použití dodatečné optiky (např. předsádky) vždy ostří pouze na střed a neumožňuje vícebodové ostření funguje pouze na omezenou vzdálenost

33 Pasivní ostření V dnešní době převažuje Fotoaparát ostří na základě rozboru samotného obrazu K ostření je použit buď hlavní senzor, nebo samotný AF Senzor (u DSLR) Ostrost se vyhodnocuje na základě kontrastu hran v místě zaostřovacího bodu Zaostřovací mechanismus objektivu pak hledá místo maximální ostrosti až do úplné spokojenosti senzoru Nevýhody: pomalejší špatné ostření za šera a v noci nefunguje tam, kde objekt nemá žádné kontrastní hrany

34 Doostřování digitálně pořízených fotografií Doostření = zvýšení kontrastu existujících hran Proč je potřeba doostřovat digitální fotografie? digitální záznam je diskrétní nemůže být zaznamenán detail menší než 1 pixel současné senzory jsou konstruovány pomocí tzv. Bayerovy masky Obrazový procesor snad každého fotoaparátu doostřuje Doostřování u kompaktů vs. DSLR

35 Matnice (Focusing Screen) Průhledné skleněné či plastové plátno, na které se promítá obraz, který je sledován hledáčkem Různé druhy matnic rozšířené u zrcadlovek s ručním ostřením Některé zrcadlovky nejvyšší třídy mají výměnné matnice (s různými obrazci a mřížkami) zobrazují se společně s obrazem zjednodušení ručního ostření, přesnější kompozice obrazu Zrcadlovky s automatickým ostřením dnes na matnici zobrazují většinou jen zaostřovací body

36 Typy matnic Matnice s polohou zaostřovacích bodů Microprisma matnice má ve svém středu soustředěno mnoho malých mikrohranolů špatné zaostření: mikrohranoly jako černobílý tečkovaný obrazec správné zaostření: mikrohranoly se stanou neviditelnými Matnice s rozděleným obrazem nejrozšířenější, nejužitečnější pro ruční ostření matnice má ve svém středu kruh s rozpůleným obrazem špatné zaostření: obě půlky obrazu na sebe nenavazují správné zaostření: poloha, kdy obě půlky na sebe přesně navazují Mřížka usnadňuje správnou kompozici obrazu

37 Hranol (Pentaprism) Hranol je součástí hledáčku Obraz je převrácený vzhůru nohama a je potřeba ho v hledáčku otočit zpět Čím kvalitnější hranol, tím jasnější a ostřejší obraz v hledáčku Kvalita hranolu někdy na úkor interního blesku nebo jeho úplné absence (např. Canon EOS 5D) U levných modelů naopak drahý hranol nahrazen soustavou zrcátek

38 Hledáček Obecně se používají 3 typy hledáčků: průhledový (kompakty) neukazuje přesně stejný obraz, který vidí objektiv jednooké zrcadlovky obraz je odrážen zrcátkem na matnici a hranolem v hledáčku otočen dvouoké zrcadlovky horním objektivem se pozoruje, spodním fotografuje

39 Hledáček DSLR U DSLR obsahuje také expoziční senzor, který měří množství světla v obraze a ovlivňuje nastavení expozičních hodnot Během sledování obrazu v hledáčku pracují expoziční i zaostřovací senzory Hlavní obrazový senzor je zakryt zrcátky a zavřenou závěrkou To je důvod, proč u digitální zrcadlovky není možné fotografovat přes zadní displej (tzv. live view) V okamžiku stisknutí spouště se obě zrcátka sklopí vzhůru zakryjí hledáček (tzv. Blackout) clona se uzavře na změřenou hodnotu a otevře se závěrka

40 Parametry hledáčků Zvětšení jak velké se jeví předměty v hledáčku ve srovnání s pozorováním okem Pokrytí kolik procent plochy snímku uvidíme v hledáčku ve srovnání s tím, co bude skutečně vyfotografováno Bod oka maximální vzdálenost, o kterou se můžeme oddálit od očnice hledáčku, aby byl obraz v hledáčku stále vidět Dioptrická korekce možnost změny optických parametrů hledáčku posun čočky simulace brýlí Použití hranolu nebo systému zrcátek (u DSLR)

41 Fotografování přes zadní displej Tzv. živý náhled (live view) Jako první Olympus E-330 Problém: sklopení zrcátka zakryje AF senzory (není možné ostřit) Řešení: druhý malý CCD senzor umístěný s expozičním senzorem v hledáčku (nedochází ke sklopení zrcátka) sklopí se zrcátko, otevře se závěrka a pro náhled snímku je využit přímo hlavní senzor (měření expozice, ani automatické ostření nepracuje) k ostření se použije hlavní senzor

42 Závěrka a expoziční čas Závěrka brání dopadu světla na citlivou vrstvu (snímač), když se nefotografuje Expoziční čas = doba otevření závěrky, po kterou světlo působí na digitální snímač fotoaparátu Změna o jednu hodnotu odpovídá dvojnásobné či poloviční osvitové době

43 Mechanické závěrky centrální závěrka umístěná mezi clonou a čočkami objektivu obsahuje překrývající se lamely delší časy (nerozechvěje objektiv) štěrbinová závěrka skládá se ze dvou rolet, které se postupně otvírají kratší časy (rozechvívá objektiv)

44 Elektronické závěrky mechanická závěrka se kombinuje s elektronickou filmové zrcadlovky pouze mechanická závěrka digitální kompakty pouze elektronická závěrka DSLR mechanická v kombinaci s elektronickou

45 Závěrka Centrální závěrka Štěrbinová závěrka

46 Senzor Senzor digitální obrazový snímač Digitální fotoaparáty dnes používají dva druhy senzorů, které se neliší principem práce, ale technologií výroby CCD (Charge-Coupled Device) výborná citlivost na světlo, velký teplotní šum CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) tenčí a levnější, nízká spotřea, odolnost proti šumu Bude probíráno na samostatné přednášce!

47 Dálkoměry Optický prvek, který slouží pro měření vzdálenosti Určuje vzdálenost, ve které je zaostřeno Typy dálkoměrů: Klínový dálkoměr (Zenit, Practica,...) dosud nepřekonaný špatně seřízená matnice neostrost Mikroprizmatický dálkoměr zabroušený do matnice Matnicový dálkoměr v celé ploše Autofocus vyhodnocování lineární neostrosti, kontrastu

48 Paměťové karty Základní charakteristiky: kapacita rychlost zápisu cena za megabyte/gigabyte paměti velikost a typ

49 Paměťové karty Nejobvyklejší paměťové karty na trhu: CompactFlash I (42,8 36,4 3,3 mm) CompactFlash II / Microdrive (42,8 36,4 5,0 mm) od IBM pevné disky zabudované v kartách typu II SmartMedia (45,0 37,0 0,8 mm) v současné době stahován z trhu Secure Digital (32,0 24,0 2,1 mm) značka SD Card Association

50 Paměťové karty Memory Stick (50,0 21,5 2,8 mm) nejprve Sony, nyní jej nabízí již několik firem dvě verze: Memory Stick a Memory Stick Pro Duo xd-picture Card (25,0 20,0 1,7 mm) vyvinutá firmami Olympus, Fujifilm a Toshiba MultiMedia Card (32,0 24,0 1,4 mm) vyráběna firmou MultiMedia Card Association (MMCA) existují různé varianty akceptována přístroji, které podporují SD Card

51 Příslušenství Filtry (optické, softwarové) Očnice a příslušenství hledáčků Matnice Software Bezdrátový přenos fotografií Podvodní pouzdra Expozimetry Externí záblesková osvětlení Stativy Brašny, batohy Čtečky karet, databanky, vypalovačky

52 Hlavní výhody digitální fotografie Osvobození od nákupu filmového materiálu Odpadá vyvolávání filmů, zhotovení fotografií v temné komoře nebo jejich zadávání do fotolabů Snadné třídění, ukládání a archivace

53 Hlavní nevýhody digitální fotografie Šum roste s růstem citlivosti ISO, klesá s růstem velikosti senzoru (narozdíl od filmového zrna je vnímán nelibě) Dynamický rozsah rozdíl jasů nejsvětlejší a nejtmavší části obrazu Hloubka ostrosti zejména u digitálních kompaktů (čím menší senzor, tím je nutnější kratší ohisko objektivu, tím roste hloubka ostrosti a na snímku je vše ostré) Baterie Rychlost reakce

54 Děkuji za pozornost