Požadované vlastnosti: rozlišovacia schopnosť citlivosť na osvetlenie spektrálne vlastnosti rozsah osvetlenia a gradačná krivka šumové vlastnosti Záznamové médium: Filmová surovina Digitálny snímač Filmová surovina Čb materiál: Princíp vzniku obrazu: Záznamové médium Želatína s koloidnými časticami halogenidov striebra (bromid strieborný, chlorid strieborný) Pôsobením svetla expozíciou dochádza k redukcii striebra (latentná obraz) Pôsobením vyvolávacej látky dôjde k sčernaniu redukovaného striebra vzniká negatív Neosvetlené halogenidy sa rozpustia v ustaľovači Film sa zbaví chemikálii dôkladným praním. Premietnutím negatívu na svetlocitlivý papier (iný film) a rovnakým chemickým postupom vzniká pozitív (kinopozitív) Vývojka obsahuje: Redukčné činidlo vyvolávaciu látku (metol, hydrochinon,fenidon, Atomal,...) Zásadité prostredie (hydroxid sodný, draselný, uhličitany,...) Protizávojové látky (bromid draselný,...) Antioxidačné látky a stabilizátory Študijný materiál k predmetu Fotografická a filmová technika. Martin Vaculík, KTaM, EF, UNIZA, 2014
Ustaľovač: Sirnatan sodný (odstránenie halogenidov) + pyrosiričitan draselný (kyslosť) Inverzný proces (diapozitív): priamy vznik pozitívu postupom: osvit vyvolanie latentného obrazu rozpustenie redukovaného striebra druhý osvit druhé vyvolanie ustálenie zvyškov halogenidov a záverečné pranie Farebný film: Sériové radenie vrstiev - svetlo postupne prechádza jednotlivými vrstvami - výhody Hrúbka vrstiev rádovo tisíciny mm Menšia rozlišovacia schopnosť Farbotvorný fotochemický proces: Emulzia obsahuje okrem halogenidov striebra senzibilizovaných na príslušnú vlnovú dĺžku aj farbotvorné komponenty Vyvolávaním sa osvetlené halogenidy redukujú na striebro a vývojka oxiduje Oxidanty reagujú s farbotvornými komponentami a vzniká farbivo, komplementárne k farbe na ktorú je vrstva citlivá Bromid strieborný max. citlivosť na UV a modrú, preto prvá vrstva vytvára žlté farbivo Filter potlačí modrú farbu a na vrstve citlivej na zelenú sa vytvára purpurová, Na vrstve citlivej na červenú sa vytvorí azúrové (modro-zelené) farbivo Vyvolaný a vypraný film treba zbaviť striebra procesom bielenia striebro sa zmení na halogenidy Halogenidy sa odstránia v ustaľovači, zostáva farebný negatív. Inverzné materiály (diapozitív) obdobný postup ako pri čb. inverzii, bielenie halogenidov Študijný materiál k predmetu Fotografická a filmová technika. Martin Vaculík, KTaM, EF, UNIZA, 2014
Šum / zrno vyjadrené cez rozlišovaciu schopnosť: Halogenidy striebra priemer 0,2-2 um, v zhlukoch 5 10 um, na šírku 36 mm pripadne 7200 ks (5 um) 18000 (2 um) Náhodné, viac-menej rovnomerné rozdelenie halogenidov na ploche lepší prenos hrán ako pri štvorcových pixeloch, bez interferencií a aliasingu Zhlukovanie závisí na: Type filmovej suroviny (s hrúbkou emulzie a citlivosťou materiálu rastie zhlukovitosť) spôsobe vyvolávania agresívnejšie vyvolávanie spôsobuje väčšiu zhlukovitosť Niektoré materiály: Dokumentačné filmy - citlivosť 10 ISO - 200 čiar/mm AGFA ISOPAN IFF/25 ISO 185 čiar/mm (ORWO NP15 170 č/mm) AGFA ISOPAN ISS/100 ISO 110 čiar/mm (ORWO 20 120 č/mm) AGFAPAN 1000/1000 ISO - 80 čiar/mm (ORWO 27 63 č/mm) 200 čiar/mm 400 obr. bodov/mm 10 000 DPI (Dot per Inch) 200 párov čiar/mm (DLPmm) 200 obr. bodov/mm 5 000 DPI (Dot per Inch) Iné často používané merítko: Počet dvojíc čiar na šírku políčka/snímača (DLPW) Napr. kinofilm 135 (24x36 mm): 100 čiar/dčiar/mm = 100 x (24x36) = 4800 x 7200 = 35 (8,75) Mpx 200 dč/mm = 200 x (24x36) = 9600 x 14400 = 138 (34,5) Mpx veľkoformátové filmy úmerne viac Študijný materiál k predmetu Fotografická a filmová technika. Martin Vaculík, KTaM, EF, UNIZA, 2014
Rozsah optickej hustoty (denzity): 1: 1000...1: 100 000, D = 3...6 Špičkový materiál, napr.: KODAK TMAX 100: 19 EV (2 19 = 1: 524000, D =5,7) KODAK 3X: 13,5 EV (2 13,5 = 1: 11600, D = 4 ) Expozičná pružnosť bežne +3/- 2 EV, hlavne menej problémové preexponovanie Bezproblémové dlhé expozičné časy nočné foto a pod. Gradačná krivka ( Gama krivka ) Udáva priebeh zčernania (film) alebo výstupnej hodnoty napätia (snímač) na osvetlení určuje strmosť prevodu osvetlenia na inú veličinu Teoreticky optimálny lineárny priebeh, prakticky vždy je nelineárna (aj zámerne) Idealizovaná krivka obr. Závislosť priebehu gradačnej krivky na materiále a spôsobe spracovania Platí rovnako aj pre digitálny záznam tam nie je spojitá, ale má diskrétne hodnoty Študijný materiál k predmetu Fotografická a filmová technika. Martin Vaculík, KTaM, EF, UNIZA, 2014
Rozsah jasov v reálnom prostredí plocha odrazí zo 100 % dopadajúceho svetla nasledovnú časť: Hodnota odrazivosti Materiál [%] 95-97 Kovové leštené zrkadlo 90-95 Leštený biely kov 80-90 Biela odrazová doska, sadra,... 80-85 Leštený fotografický papier 75-80 Sneh 70-75 Biely papier 55-60 Noviny, potlačený papier 25-30 Tvár, pleť 15-25 Svetlé predmety s drsným povrchom 10-12 Najsýtejšie sčernanie na matnom papieri 4-6 Plocha skla, najväčšie sčernanie na lesklom fotopapieri 2-3 Čierny samet, látka, 0,7 1,2 Optické sklo s antireflexnou úpravou Dynamický rozsah fotografie na papieri okolo 4-5 EV projekcia 8 až 10 EV zostávajúci rozsah môžeme využiť pri spracovaní na posun tonálnych hodnôt Spektrálne vlastnosti filmu: Filmová emulzia je citlivá aj na ultrafialové svetlo zníženie ostrosti, iný index lomu šošoviek UV filter na filme/uv filter pred objektívom Vhodnou úpravou emulzie je možné
rozšíriť citlivosť do infračervenej oblasti (IR materiál, iný index lomu, dvojitá stupnica na zaostrovaní Vyrovnávanie farebnej citlivosti filmu vzhľadom na osvetlenie Na rozdiel od sústavy oko mozog ani film ani senzor nedokáže prelaďovať citlivosť na jednotlivé farby podľa charakteru dopadajúceho svetla film: denné (5500 K)/umelé svetlo (3200 K), konverzné filtre R/B 1,5 18 Vyrovnanie farebnej teploty z 10 000 K na 5500 K vyžaduje filter R8 (8 dekamiredov) Teplota chromatičnosti (farebná teplota) svetla Vyjadrená absolútnou teplotou (žeravého materiálu) v [ K] Vyjadrená v Micro Reciprocal Degree (mired, 1 000 000 : K), Dekamired = 10 Mired Konštrukcia fotoaparátov na klasický materiál Podľa formátu kinofilm (135), stredný formát (60x45...60x90), veľkoformátové Zrkadlovky alebo s priehľadovým hľadáčikom Uzávierka centrálna (v objektíve, pred rovinou filmu) alebo štrbinová (vertikálna, horizontálna, lamelová) otázka synchronizácie so zábleskovým svetlom Hľadáčik matnica, jej vlastnosti a doplnky (fresnelova šošovka, diaľkomerný klin), hranol, paralaxa,... Telo komory, transport filmu, spôsoby pripojenia objektívov Špeciálne typy fotoaparátov (panoramatický, letecké snímkovanie,...) Študijný materiál k predmetu Fotografická a filmová technika. Martin Vaculík, KTaM, EF, UNIZA
Svetlo a svietenie Jozef Ivan: Svetelné zdroje a fotografia, Hexagon 2007 Spektrum farebného svetla vnímaného ľudským zrakom: od 380 nm (modrá) cez 550 nm (žltá až po 780 nm (červená), film/snímač viac Citlivosť oka je frekvenčne závislá s maximom okolo 555 nm (žlto-zelená): Definovanie teploty chromatičnosti farba neutrálne čierneho telesa zohriata na určitú teplotu: 1800 K: červená, 3200 K: žltá (fotografická lampa), 6300 K: Slnko... 18000 K: sýtomodrá obloha Primárne a sekundárne zdroje svetla predmet vidíme takej farby, aké vlnové dĺžky svetla odráža farba vzniká zničením farby Podmienkou správneho videnia farby predmetov je osvetlenie bielym svetlom : svetelným zdrojom s rovnomerným spojitým spektrom v celom rozsahu viditeľných vlnových dĺžok (ekvivalent bieleho šumu) Reálne umelé zdroje svetla- frekvenčne nevyrovnané/nespojité spektrum
Žiarovka (žeravé vlákno) spojité spektrum, frekvenčne nevyrovnané Žiarivky trubice, úsporné žiarovky svieti luminofór Nespojité spektrum Výbojky halogenidové Výbojky sodíkové,...
Vyjadrenie kvality svetla zo spektrálneho hľadiska Color Rendering Index (CRI) Stanovuje sa meraním odchýlok vo farebnom podaní definovaných vzoriek oproti štandardným odtieňom pomerne komplikovaným testovacím postupom Dokonale spektrálne vyrovnané biele svetlo CRI = 100 (generuje čierne teleso zohriate na príslušnú farebnú teplotu) Pre spektrálne nehomogénne zdroje (napr. sodíkové výbojky) dosahuje až záporné hodnoty Niektoré zdroje svetla: Typ svetelného zdroja Teplota CRI chromatičnosti [K] Biele denné svetlo 5500 + 100 Nízkotlaková sodíková výbojka 1800-44 Halogénová žiarovka 3200 + 100 Vysokotlaková sodíková výbojka 2100 + 24 Štandardná žiarivka teplá biela 2940 + 51 Štandardná žiarivka studená biela 4230 + 64 Špeciálne žiarivky 3 vrstvy 1080 + 89 Metal-halidová HP výbojka, 5400 + 96 LED biela teplá/studená 3200/5500 +80 až +95 (vybrané typy)
(prevzaté z reklamných materiálov výrobcu Beijing Yuji, www. Študijný materiál k predmetu Fotografická a filmová technika. Martin Vaculík, KTaM, EF, UNIZA, 2014
Fotografia kreslenie svetlom Intenzita svetla [lx, Lux]: Plošná hustota dopadajúceho svetelného toku φ [lumen, lm] na guľovú plochu s plochou 1 m 2. [lx, lm, m2] Bodový zdroj so svietivosťou I {Kandela, Cd] vo vzdialenosti r svietiaci pod uhlom α vyvolá intenzitu osvetlenia:. [lx, Cd, m, deg] Intenzita svetla klesá s druhou mocninou vzdialenosti a veľkosťou uhla, pod ktorým dopadá svetlo. Bodový zdroj svetla so svietivosťou m [Cd] vyvolá na kolmej ploche vzdialenej 1 m intenzitu osvetlenia m [lx] Svetelný tok žiarovky je φ = 254 lm. Vo vzdialenosti 1 m je intenzita osvetlenia E = 254/(4.3,14.1.1) = 20 lx Slnečný deň 100 000 lx Letný deň v tieni 10 000 lx Ulica večer 10 lx TV štúdio 1000 lx Mesačný svit 0,25 lx Kancelária 500 lx Jasná hviezdna obloha 0, 001 lx Chodba 100 lx Zamrač. hviezdna obloha 0,0001 lx
Teplota chromatičnosti svetla: Teplota chromatičnosti Charakter svetla [K], ([dekamired]) 2 000 (50) Sviečka, východ a západ slnka 2 800 3000 (36-33) Obyčajná žiarovka 3 200 (31) Fotografické žiarovky 4 000 (25) Slnko 90 min po východe alebo pred západom 5 500 (18) Slnko doobeda/po obede, záblesková nízkonapäťová výbojka 6 000 (17) Slnko cez obed, záblesková vysokonapäťová výbojka 8 000 (12) Hmlisto, opar, mraky 10 000 (10) Modrá obloha, tieň 20 000 (5) Tmavomodrá obloha, na horách, pri mori,... 4000 4500 (25-22) Žiarivka nespojité spektrum!! Citlivosť média a expozícia: Vzťah citlivosti média na svetlo Osvitová hodnota φ Akumulované množstvo svetla pôsobiace na médium (expozícia, osvit) Expozičné číslo EV Rôzne metriky na udávanie citlivosti média na osvit: ASA (American Standard Association) = GOST (Rusko) = ISO (International Standard Association) DIN (Nemecko) = stupne ČSN/STN ISO/ASA 12.5 25 50 100 200 400 800 1600 DIN/ČSN 12 15 18 21 24 27 30 33
OSVITOVÁ HODNOTA φ = funkcia hladiny svetla a citlivosti materiálu - definované zčernanie pri určitej hladine osvetlenia {1...20} 100 ISO, 5 lx, φ = 1 800 ISO, 300 000 lx, φ = 20 EXPOZIČNÉ ČÍSLO EV (Exposure Value) udáva hodnotu expozície média clona/čas EV 2 C 1 = log2 log t 0,3 10 C t 2 [-, clona -, sec] EV = 0 pre clonu rovnú 1 a expozičný čas rovný 1 s EV = {-10...+ 25}, +1EV (alebo -1 EV) znamená dvojnásobný (polovičný) osvit materiálu Expozícia viazaná na množstvo svetla EV xx alebo LV (Light Value) štandardne pre 100 ISO (EV 100 ) S LV = EVS = EV 100 + log 2 100 [ -, -, ISO] Pre citlivosť 100 ISO je osvitová hodnota EV rovná expozičnému číslu EV 100 = φ (a opačne, 300 000 lx pri citlivosti 800 ISO zodpovedá EV = 20) Študijný materiál k predmetu Fotografická a filmová technika. Martin Vaculík, KTaM, EF, UNIZA, 2014
Stanovenie optimálnej expozície (platí rovnako aj pre digitálny prístroj) Dve metódy merania osvetlenia scény: Meranie dopadajúceho svetla nezávisí na odrazivosti scény, presný spôsob stanovenia expozície ak je možnosť sa dostať expozimetrom/luxmetrom do blízkosti hlavného objektu (vždy pri komponovanom snímku, hranom filme a pod.) Meranie odrazeného svetla závisí na odrazivosti jednotlivých komponentov. Predpokladá priemernú odrazivosť scény/objektu 18%. Ak je odrazivosť iná, nepresnosť merania. Vzťah medzi odrazeným svetlom (jasom objektu, L, cd/m 2 ) a intenzitou dopadajúceho svetla E [lx] (osvetlením): Jas objektu (intenzita odrazeného svetla do priestoru) sa mení v závislosti na uhle medzi osou pozorovania a vyžarovaním, rešpektované cez π: L R = π. π. E K kalibračná konštanta expozimetra pre dopadajúce svetlo C kalibračná konštanta expozimetra pre odrazené svetlo K C [ -, cd/m 2, lx, -, -, ] EV = log C t L. S K 2 2 = = E. S C [ -, clona, čas, cd/m 2, ISO, lx, ISO -, -, ] K = 10, 6...14 (12,5 = Canon, Nikon, Seconic, 14 = Minolta, Pentax) C = 240...400 (250 = rovný snímač, 320 = Minolta, 340 = Seconic,...) Pomer R = 3,14. 14/250 =0,176 (blízko štandardizovaných 18%)
Meranie bodové (Spotmeter, uhol merania okolo 1 ) integrálne, ak integrálne tak cez akú plochu integrovať. Pri meraní cez objektív/automatické meranie nutné rôzne korekcie/metódy merania, vždy sa meria odrazené svetlo (preferencia časti snímku, protisvetlo, bodové osvetlenie, manuálna korekcia v rozsahu pár EV a pod.) Cvičenie: beloch na čiernom šedom bielom pozadí, expozícia na snehu, divadelná fotografia,spotlight, Back-light,... Stanovenie farebnej teploty svetla Porovnávací luxmeter s min. dvoma snímačmi a farebnými filtrami červeným a modrým alebo RBG Pomer signálov zo snímačov dáva informáciu o farebnej teplote dopadajúceho svetla Pri meraní svetla odrazeného musí byť obraz dokonale homogenizovaný biela matnica pred objektívom z dokonale rozptyľujúceho materiálu (akebo digitálna homogenizácia v procesore) Nameraná hodnota závisí na farebnej závislosti odrazivosti (priemerná hodnota nemusí byť vždy šedá...) Študijný materiál k predmetu Fotografická a filmová technika. Martin Vaculík, KTaM, EF, UNIZA, 2014
Filmová kamera, jej základné komponenty Mechanická časť (teleso, transportný mechanizmus, prevody,...) Optická časť (objektívy, hľadáčik) Elektronická a riadiaca časť (riadenie otáčok pohonu, synchronizácia,...) Pohonná jednotka Základné formáty 16 mm, 35 mm, 70 mm, Rozmery filmového poľa pre 35 mm film: 16 x 22 mm / 1,375:1 ((formát Academy ) 18.8 x 22 mm / 1,85:1 (Widescreen) 18.8 x 22 mm /2,39:1 (Anamorfické zobrazenie, 1,17/2,39) 18,6x 25 mm (super 35) 9,5 x 22 mm (Techniscope) Spolu s obrazom umiestené zvukové stopy: Pre 16 mm film: 7,5 x 10 mm, 7,5 x 12,5 mm Optická/magnetická záznamová stopa
Mechanická časť: Film sa posúva počas exponovania nespojito, tzv. strhom. Počas posunu uzávierka zatvorená, svetlo dopadá do okulára na matnicu. Po skončení strhu a stabilizácii filmu sa závierka otvára a exponuje materiál. Posun filmu 24 snímkov/s alebo s premenlivou riadenou rýchlosťou (1 až 120 snímkov/s). Vyrovnanie rovnomernosti posunu zabezpečujú slučky filmu. Zariadenie na pohyb filmu: Zabezpečuje transport filmu filmovým kanálom z odvíjacej na navíjaciu cievku cez filmovú dráhu celým telom kamery. Strhovacie zariadenie vačkový mechanizmus s drapákom (prevzaté z [Komorný, Š.: Filmová technika]) Maltézsky kríž dokonalejší posun filmu, menej namáhaná surovina, len rotačné časti Riadiace kolečko rotuje dokola Maltézsky kríž robí prerušovaný otočný pohyb http://en.wikipedia.org/wiki/geneva_drive
Uzávierka rotačná kruhová výseč, uhol otvorenia meniteľný vnútorným nastavením v rozmedzí od 40 do 180 podľa režimu natáčania a synchronizácie s osvetlením 50 Hz (napr. 180 pre natáčanie 25 snímkov/s, 172,8 pre 24 snímkov,...) Transportné bubienky a kladky /ozubené neozubené Filmový kanál vedie film od odvíjacej cievky cez filmovú dráhu po navíjaciu cievku Filmová dráha vedie film v okolí uzávierky, zabezpečuje stabilizáciu filmu v mieste osvitového okna Prevodový mechanizmus zabezpečuje redukciu rýchlosti otáčania všetkých pohyblivých častí od pohonnej jednotky (spravidla motor na jednosmerný prúd) Kazety s filmom chránia film pred nežiadúcim osvitom (svetlotesný), obsah 120 m 300 m suroviny zásobník neexponovaného a exponovaného materiálu a príslušný odvíjací a navíjací mechanizmus (kolečká, vodiace čapy a pod. Usporiadané podľa mechanického riešenia kamery v jednej rovine - nad sebou spolu s filmovým kanálom V troch paralelných rovinách odvíjacia cievka filmový kanál navájacia cievka Telo kamery (kamerová skriňa): svetlotesná a zvukotesná mechanická jednotka, v ktorej sú všetky vnútorné časti kamery Dráha filmu v tele kamery (prevzaté z Komorný, Š.: Filmová technika)
Pomocné zariadenia a riadenie: Počítadlo snímkov, dĺžky filmovej suroviny, ukazovateľ rýchlosti posunu filmu, nastavovacie a indikačné prvky uzávierky, rôzne kontrolky,... Optická časť kamery: Okrem objektívov s pevnou a premenlivou ohniskovou vzdialenosťou aj: anamorfické objektívy Shift & Tilt: optické uchytenie, lavica umožňujúca objektív vysunúť (zväčšenie výťahu, makro) a sklopiť (kompenzácia zbiehavosti línií, vyrovnanie perspektívy, hĺbka ostrosti pre šikmo umiestené objekty) Možnosť nastavovať objektív motoricky, na diaľku (ostrenie, clona, zoom) Rôzne periskopy na snímanie z uhlov Kompédium a filtre Hľadáčik interný/externý, zväčšenie až 13 x Typická filmová kamera súčasnosti (podľa Komorný, Š.: Filmová technika): Formáty 16mm, S16, 35 mm, S35 Uchytenie objektívu bajonetom PL, ARRI, NIKON,... Projekcia pomocných informácií na matnicu Snímacia frekvencia pevná / variabilná, zmena za chodu kamery Pohon jednosmerným motorom riadený procesorovo s presnosťou kryštálu (10-6 ) Batériové/sieťové napájanie Kazety s filmom 60 m 300 m s počítadlami na kazete Integrovaný video asistenčný systém náhľad snímaného obrazu na TV monitor Záznam časového kódu SMPTE a iných medzi perforáciou a okrajom filmu Hluk 20 30 db, teplotný rozsah -10 C do 40 C. Študijný materiál k predmetu Fotografická a filmová technika. Martin Vaculík, KTaM, EF, UNIZA
Digitálne fotoaparáty a videokamery základný princíp, formáty dát Digitálny snímač Konverzia svetlo elektrický náboj elektrické napätie digitálne hodnoty napätia Obrazový snímací prvok nereaguje na vlnovú dĺžku (mení celkovú citlivosť) Farebná informácia musí byť oddelená ešte pred vstupom na snímač Jeden čip spoločný pre všetky tri farby: obraz prechádza deliacim farebným filtrom (obyčajne Bayerov RGGB filter) Dôsledok: Fyzické rozlíšenie senzora by malo byť 4x vyššie ako požadovaný počet obrazových bodov prvky sú umiestené v priestore vedľa seba znížená rozlišovacia schopnosť sa kompenzuje dopočítaním chýbajúcich hodnôt ( odmozaikovanie dát) a/alebo vychyľovaním senzora cez piezokryštál maska musí kopírovať fyzické usporiadanie obrazových bodov snímača Sériové spracovanie farebnej informácie postupne sa vyčítava informácia o komponentoch obrazového prvku. Foveon X3 kopíruje vrstvové usporiadanie ako na farebnom filme lepšia rozlišovacia schopnosť
Trojčipové kamery svetlo je po prechode objektívom rozdelené optickým hranolom s filtrami na tri farebné zložky, R, B, G: každá farba svoj vlastný snímač, obraz separovaný dichroickými zrkadlami optimálne riešenie, paralelné spracovanie farieb Oddelené spracovanie jednotlivých farebných signálov Jednoduchšie dosiahnutie vyššej rozlišovacej schopnosti Minimalizácia presluchov medzi farbami lepšia reprodukcia farieb, hlavne hrany Netreba presné nastavenie polohy masky filtra oproti senzoru Možnosť paralelného spracovania informácií zo senzora V oboch prípadoch snímač poskytuje len jednofarebnú informáciu, snímače sa na rozdiel od filmu neprekrývajú (Foveon sa snaží...) CCD analógový snímač, osvetlenie spôsobuje náboj konvertovaný na napätie pri vyčítavaní. A/D konvertor je súčasťou kamery. Paralelné spracovanie viac výstupov (riadky) Vysoká kvalita obrazu, vysoká citlivosť na svetlo, externý prevodník zabezpečuje uniformitu signálov CMOS aktívne obrazové body, prevod na napätie je súčasťou čipu, A/D konverzia môže byť súčasťou čipu. Menej miesta na obrazové prvky, vyšší šum. Lacnejší, menšia spotreba (až 100 x). Spravidla menší celkový rozsah jasu, viac šumu pri silnom svetle v porovnaní s CMOS (ale o niečo lepší v slabom svetle)
Rozlišovacia schopnosť snímača: Daná počtom obrazových bodov v riadku/stĺpci a presluchmi medzi bodami, 3 MPx... 26 MPx...80 MPx (veľkoformátové fotoaparáty), napr. NIKON D800, LEICA S2 (okolo 38 MPx), Hasselblad H4D-60 (60 MPx), PHASE One IQ 180 (80 MPx) Okrem absolútneho počtu obrazových bodov na snímači silne závisí na veľkosti obrazového prvku väzba na celkový formát snímača v porovnaní s počtom obrazových bodov rozsah osvetlenia a gradačná krivka daná vlastnosťami snímača a rozsahom A/D prevodníka Ekvivalentná citlivosť: daná výstupným napätím senzora (k * Osvetlenie/plocha pixelu) a zosilnením predzosilňovača, ekv. 64 ISO... 16 000 (3200 ISO) Rozsah optickej hustoty: A/D prevodník 10 14 bitov 10 14 EV (100 ISO), platí len formát RAW/TIFF (Canon 1D Mark IV okolo 14,5 EV) Rozsah hustoty klesá s nárastom citlivosti (ISO) až na 7 EV, výraznejší pokles pri malom rozmere obrazového bodu MTF klesá viac pri malom obrazovom bode preexpozícia spôsobuje vypálenie bielej, o niečo lepšie sa chová snímač pri podexpozícii, rozsah expozičnej pružnosti menší alebo rovnaký ako pri filme Problém dlhých expozičných časov narastá šum (niečo lepšie sú CMOS, nižší šum za tmy) Softvérové úpravy pri dostatočne veľkej dynamike snímača a prevodníka (Dynamická optimalizácia kontrastu, prípadne HDR) dané výrobcom alebo postprodukčným softvérom (len pri formáte RAW, formát JPEG - 8 bitov (256 hladín!!) na fotografiu na papieri stačí Študijný materiál k predmetu Fotografická a filmová technika. Martin Vaculík, KTaM, EF, UNIZA, 2014
Šum: nárast so zväčšovaním zosilnenia vstup. zosilňovača (ISO), pokles s veľkosťou pixelu na čipe (malá plocha čipu, veľká rozlišovacia schopnosť vysoký šum) Odstup signál / šum pri 100 ISO je typicky v rozmedzí 40:1 (32 db, napr. Canon S60, S70) až po 120:1 (42 db, Canon 1D Mark III, http://www.clarkvision.com) merané voči priemernému jasu 18%, oproti plnému rozsahu bude približne o 15 db lepší) spektrálne vlastnosti senzor je citlivý aj v infračervenej oblasti (filter pred snímačom) Optika podobná ako pri klasických fotoaparátoch, rovnaké parametre Zaostrovanie optimalizované tak, aby bola minimalizovaná hmotnosť pohybujúcich sa častí (posun vnútorných optických skupín mikromotorom Kompaktné fotoaparáty/digitálne zrkadlovky Zrkadlovky (DSLR) bez náhľadu/ s náhľadom na displej Mechanicky ovládané zrkadlo výhody/nevýhody Priamy náhľad ( Live view )- výhody/nevýhody Meranie expozície a jej automatické nastavovanie s možnosťou plne manuálneho režimu Uzávierka elektronická (len lacné kompakty) mechanická elektronicky ovládaná Problémové miesto oneskorenie uzávierky (Shutter Lag) ako jeden z významných parametrov Kadencia snímkov/sec. v sérii Dĺžka ukladania snímku na médium Optická/elektromechanická stabilizácia, objektív so
stabilizáciou, stabilizácia snímača Hľadáčik / displej rozlišovacia schopnosť rozsah jasu, citlivosť na okolité svetlo Programové režimy Kompatibilita funkcií fotoaparátu a kamery Automatické zaostrovanie (Autofocus) Automatizácia nastavení fotoaparátu/kamery Kritéria: Presnosť zaostrenia na žiadané miesto (je možnosť jednoduchým spôsobom označiť zaostrovací bod? Akú úroveň svetla potrebuje AF (presnosť klesá s množstvom svetla aj s malou svetelnosťou objektívu) Ako závisí presnosť na kontraste scény (zaostrí kamera optimálne pri menšom kontraste scény?) Ako súvisí zaostrenie a pohyb obrazu na scéne (zmení sa zaostrenie pri pohybe objektu ak tento zostáva v rovine zaostrenia?) Zásada: zaostrovanie musí prebiehať pri plne odclonenom objektíve minimálna hĺbka ostrosti, maximum svetla na matnicu a zaostrovacie snímače (nie je možné pri video kamere, preto problémovejšie ostrenie) Zaostrovanie prebieha postupnou aproximáciou (hlavne pasívne) Aktívne metódy: Ultrazvukom (Sonar-like, nezávisí na osvetlení, citlivý na ak. odrazy, len malá vzdialenosť) Infra: Objekt ožiarený IRLED, odraz snímaný cez mikroobjektív synch. posúvaný s hlavným obj. Obraz lúča premietaný na dve fotodiódy pri presnom zaostrení rovnaká intenzita signálu. (problém: snímanie cez sklo, zrkadlo, IR pohlcujúce plochy a pod.)
Pasívne metódy: Využívajú len svetlo odrazené od objektu Metóda maximalizácie kontrastu Princíp: prenos kontrastu je maximálny pri zaostrenom snímku, čím viac je obraz rozostrený, tým viac je rozsah jasov spriemerovaný Algoritmus: Nájdi miesto s max. kontrastom / detekuj signál s definovaného miesta (bodové) Zaostrenie na nekonečno posun o df zvýšenie kontrastu? Ak nie, posun o df... nevyžaduje prídavný snímač, jednoduché, ale: pomalá metóda, dostatočne kontrastný objekt s použitím prídavných snímačov líniových senzorov s malým rozlíšením umiestených v obrazovom poli vertikálne/horizontálne Pohyb v obraze - zmena kontrastu snaha automatu o doostrenie (nevadí pri fotoaparáte, nebezpečné pri kamere) Metóda fázového porovnávania: Dva snímače hlavný a pomocný (CCD pásik), Pri správnom zaostrení sú oba prídavné snímače rovnako osvetlené v strede snímača
Z pomeru osvetlení prídavných snímačov je zrejmý smer zaostrovania Prídavné polopriepustné zrkadlá treba vyššiu hladinu osvetlenia Nie je až tak citlivé na kontrast objektu ale čo je hlavný objekt?? Doplnkové funkcie zaostrovania: Uzamknutie ostrenia (Autofocus Lock) Asistované zaostrenie (Autofocus Assist), hlavne kamery Prisvetlenie počas zaostrovania (LED, možnosť projekcie zaostrovacieho obrazca na objekt ostrenia), zábleskami,... Zvýraznenie hrán (hornopriepustný filter) Vyváženie bielej farebného tónu Princíp zhodný s meraním farebnej teploty Na základe informácií so snímačov kolorimetra nastavovanie úrovne jednotlivých farbonosných zložiek Konverzný filter alebo automatika? Pri väčšom rozsahu zmeny je vhodné pomôcť automatike konverzným B/R filtrom rovnomerné rozdelenie šumu v obraze Reakcia kamery na zmenu svetelných podmienok - nie vždy je vhodné automatické dorovnávanie počas snímania prechod na ručné nastavenie alebo uzamknutie nastavenia (do opätovného zapnutia)
Meranie a nastavovanie expozície Špecifiká video kamery Rýchlosť uzávierky kamery: štandardná pre 25 snímkov/s (50 polsnímkov) - 1/50 s. Skrátenie expozície snímača extrémne osvetlenie, rýchly dej len elektronicky resetom snímača závislom na nastavenom čase (nemá sektorovú uzávierku) Integrácia viac snímok do jediného (Color Night view) spriemerovanie viac snímkov do jedného pri extrémne nízkej hladine svetla expozičná doba do 1/3 ½ sekundy. Bežné videokamery menší rozmer snímača a z toho vyplývajúce nevýhody a výhody obmedzenie min. clonového otvoru na hodnotu 11 (typicky) Meranie odrazeného svetla integračné a bodové Riadenie zisku videozosilňovačov (0 db, +6, +12, +18 db, +30-36 db supergain ) zodpovedá voľbe ISO pri fotoaparáte alebo filmovej kamere, 6 db = 1 EV Možnosť automatickej regulácie/limitácie Rýchlosť reakcie automatiky možnosť nastaviť Svetelné pomery iné ako štandardné: Bodové svetlo (spot light) Protisvetlo (Back light) Korekcia expozície +/- niekoľko expozičných stupňov Študijný materiál k predmetu Fotografická a filmová technika. Martin Vaculík, KTaM, EF, UNIZA
Práca s gradačnou krivkou - regulácia strmosti zobrazovania jasu Nelineárny prenos jas výstupné (vstupné napätie) CCD senzory, LCD, CRT,... Možnosť čiastočne regulovať strmosť (kontrast) zobrazovania Celkový prenos by mal byť približne γ = 1,0...1,3 Kamery: γ = 0,36 (PAL)... 0,52 (NTSC) Displej (CRT): okolo γ =2,2 Rozdielna strmosť pre jednotlivé komponenty signálu individuálne korekcie (kr, kb) Flexibilná gradačná krivka: subjektívne zvýšenie rozsahu jasu scény priblíženie priebehu kontrastu farieb kinofilmu (Cinema mode) Na rozdiel od fotoaparátu vyššie triedy kamier bývajú trojčipové Snímače špičkových kamier RED ONE: CMOS smímač 11,5 MPx, Bayerov filter, odstup signál/šum 66 db, rozsah jasov 11,3 EV. Formát 2k, 4k EPIC-X : Snímač Dragon 30,7 x 16 mm, 16 MPx, 16 bitov, 15 EV. Formát 2k, 4k, 6k Prenosová rýchlosť do rekordéra 450 MB/s (3600 Mb/s)
Riadenie optiky: Manuálne/ automaticky mechanicky/motorovo interný/externý motor výhody, nevýhody Ovládanie: Z tela kamery/kamkordéra Diaľkovo vybrané funkcie cez štandardizované rozhranie (napr. SONY LANC, Infra,...) Externou kamerovou jednotkou z réžie (väčšina funkcií kamery) V prípade kamkordéra okrem obrazovej časti aj: Zvuková jednotka s výstupom digitálneho signálu do výstupného multiplexu Záznamová jednotka (Pás, Flash pamäť, HDD) Kompresia obrazu do formátu MPEG2 a alebo H.264 (súvisí s kapacitou záznamového média v kamere) Profesionálne kamery: Kvalita obrazu nemusí byť zásadne iná Iný je spôsob ovládania čo najviac funkcií na tlačidlách (kamkordér), Diaľkové vládanie z externej kamerovej jednotky (štúdiová) Podpora plne manuálneho ovládania, čo najviac funkcií vrátane zvuku (zvuk len kamkordér) Výstup obrazu v nekomprimovanom tvare (Rozhranie SDI, HDMI, kompozitný analógový signál) Môže byť aj výstup v komprimovanom tvare (kamkordér, MEG2TS cez IEEE1394 alebo ASI) Vstup a výstup časového kódu, jeho záznam do systémových dát Možnosť synchronizácie kamery z externého zdroja taktu Výmenné objektívy (štúdiové)