Глава 1. 3. Фотографический аппарат, как средство получения светописного изображения
1.3.1. Аппарат для получения светового изображения
Фотоаппарат - оптико-механическая система, построенная на основе работы глаза человека. Оптическая система обладает возможностью фокусировать изображение разно удаленных предметов на поверхность матового стекла либо светочувствительного слоя (плёнки или матрицы). Глаз осуществляет такое фокусирование за счет изменения кривизны хрусталика, что изменяет его фокусное расстояние. В фотоаппарате это достигается либо изменением фокусного расстояния, либо изменением расстояния между объективом и светочувствительным слоем.
Фотографическая съемка - начальная стадия процесса получения скрытого светового изображения, испускаемое или отражаемое объектом, при помощи специального устройства, на светочувствительной материальной основе. Для проведения процесса съёмки необходимо техническое устройство – фотографический аппарат, который позволяет получить заданное оптическое световое изображение снимаемого объекта на светочувствительной материальной основе и зафиксировать его.
Фотоаппарат это не только система, которая позволяет получить заданную в рамках кадра световую картину снимаемого объекта на светочувствительную материальную основу, но и одновременно защищает этот слой от попадания постороннего света и других внешних воздействий.
Зрительная система человека способна интерпретировать изображения, имеющие неоднозначный смысл. Характер нашего зрения определяется в значительной части психологическими факторами: интересом к объекту; эмоциональным состоянием; наблюдательностью; зрительной памятью и другими индивидуальными факторами.
Зрение человека, чрезвычайно выборочно. Зрительное восприятие человека это процесс построения бессознательных "умозаключений".
Наше визуальное восприятие картины мира зависит не только, то, что имеется в поле зрения глаз, но и от того, как наша зрительная система выявляет структуру в изображениях на сетчатке глаз и как их интерпретирует. Поэтому для правильного восприятия картины мира, которая находится в рамке кадра необходимо знать некоторые правила, отражающие закономерности наблюдаемого мира.
В плёночной фотографии светочувствительный слой представляет собой желатиновую пленку, нанесенную на поверхность подложки. В качестве подложки, или твёрдой материальной основы могут быть: стекло; гибкая пленка; бумага; металлические пластины; фарфор; и другие материалы.
В цифровой фотографии светочувствительным материалом являются различные фотоэлектрические приемники излучения.
Промышленность выпускает фотоаппараты различного назначения, которые отвечают требованиям любого потребителя. Фотоаппараты с механическими системами управления. Фотоаппараты с полуавтоматическими и автоматическими системами управления процессами съёмки и преобразования видимого изображения. Фотоаппараты, имеющие стационарные и сменные оптические системы. С встроенной или приставной фото вспышкой.
Все современные фотоаппараты условно подразделяются по трём разновидностям . 1. Конструктивный дизайн. 2.Функциональные возможности. 3. Вид используемого светочувствительного материала.
По признакам .
1. Плёночные. Используются светочувствительные материалы на основе серебросодержащих эмульсий. На плёночных фотоаппаратах стандартный размер светочувствительного кадра 24х36 мм. Просмотр изображения возможен только после проявления плёнки в специальном растворе.
2. Аппараты одноступенчатого типа "Polaroid". Готовое фотографическое изображение на бумаге, образуется через 1–2 минуты после съёмки. Внутри фотоаппарата находится светочувствительный материал и капсулы с обрабатывающим раствором.
3. Цифровые фотоаппараты. Светочувствительным материалом является полупроводниковая матрица фотоприёмников, стандартный размер 16х25 мм. Наводка на объект съёмки и просмотр изображения возможен на экране фотоаппарата.
В зависимости от назначения и конструкции фотографические аппараты имеют те или иные приспособления для упрощения, облегчения и уточнения, необходимых при съёмке операций, но принцип построения основных узлов и механизмов одинаковый. Процесс фотографирования по существу всегда остаётся одинаковым: объектив проецирует в камере оптическое изображение снимаемого объекта, которое фиксируется на светочувствительном материале.
1.3.2. Основные узлы и механизмы фотоаппарата
Современный фотографический аппарат общего назначения состоит из двух больших основных узлов: корпус камеры и объектив.
Корпус камеры (светонепроницаемая коробка) со встроенными на корпусе узлами. Корпус камеры объединяет все узлы и детали в единую оптико-механическую систему. На передней стенке корпуса укреплён объектив, а на противоположной стенке помещён светочувствительный материал. Затвор (механизм для пропускания светового изображения на светочувствительный материал в течение заданного промежутка времени). Механизм перемотки (подготавливает узлы фотоаппарата для последующей съёмки). Индикатор механизма для наводки на резкость. Видоискатель (прибор для правильного наведения объектива фотоаппарата на объект съёмки).
2. Объектив (устройство для образования оптического изображения), со встроенной диафрагмой и механизмом наводки на резкость.
Объектив фотоаппарата – оптическое устройство, состоящее из нескольких взаимосвязанных между собой деталей. Задача объектива состоит в построении оптического изображения на поверхности светочувствительного материала.
Объектив должен обеспечить правильное восприятие фотографируемой картины по всему полю кадра, путём регулирования попадания светового потока на светочувствительный материал.
1.3.3. Внутреннее устройство фотокамеры
Фотографический затвор фотокамеры может быть механическим и электронным.
Назначение затвора - регулирование пропускания потока света, проходящего через объектив. По истечению точно заданного интервала времени затвор закрывает доступ потока света на светочувствительный материал.
Конструкция затвора может быть самой разной, начиная от простого центрального затвора, встроенного в объектив и кончая шторно-щелевыми затворами, расположенными вблизи пленки. В некоторых моделях цифровых камер затворов нет, поскольку управление экспозицией производится электронным способом. В фотоаппаратах в основном используются два вида затворов: центральный и шторный. Центральные затворы – механизмы, которые открывают полностью кадр для экспонирования. Шторные затворы наиболее удобны при работе со вспышкой. Шторный затвор состоит из двух шторок, которые в момент съёмки образуют, в зависимости от величины выдержки, заданной ширины щель. В момент открытия затвора свет успевает пройти через объектив и попасть на светочувствительный слой. Этот свет и оставит на светочувствительном материале оптическое изображение. Время, в течение которого затвор пропускает световой поток через объектив, называется выдержкой .
Величина выдержки. Выдержка – это продолжительность экспонирования, промежуток времени от открытия до закрытия затвора, в течение которого световое изображение через оптическую систему воздействует на светочувствительный материал. Величина выдержки зависит от двух основных факторов от яркости светового изображения воздействующего на фотослой, и от светочувствительности материала на котором должно образовываться скрытое изображение.
Экспонометры Назначение их в фотоаппаратах сводится к показу или установке оптимального сочетания выдержки с диафрагмой для определенных световых условий и данной светочувствительности фотоматериала. В автоматических системах поиск такого сочетания называется отработкой программы, через программатор. Программатор – устройство для определения работы экспозиционной автоматики.
Наводка на резкость в фото и кино камерах контролируется через видоискатель. Видоискатель (визир) – устройство, с помощью которого определяют границы пространства, изображаемого в пределах кадра, а в некоторых конструкциях и осуществляют контроль над качеством изображения. Видоискатели бывают: – рамочные; – зеркальные; – телескопические. Наиболее совершенным является видоискатель, выполненный по схеме зрительной трубы Кеплера с оборачивающейся системой. В цифровых фотоаппаратах видоискатель может быть оптическим или электронным (LCD-дисплей). В последнем случае изображение видно на экране фотоаппарата в точности так, как оно получится после снимка. В различных моделях фотоаппаратов установлены различные конструкции наводки на резкость и контроллеры наводки на резкость. Главное это создать резкое изображение в фотоаппарате, что позволит получить резкое изображение на фотографии. Почти все современные фотоаппараты обладают автоматической наводкой на резкость и называются автофокусными. Система автоматической фокусировки обеспечивает максимальную резкость в зоне работы фотоприёмников.
Большинство современных фотоаппаратов оснащены также синхронным контактом, к которому присоединяется лампа-вспышка . Встроенный в аппарат выключатель в момент открытия затвора замыкается и включает подсоединенную к нему лампу-вспышку. Лампа освещает объект съёмки одно мгновение, но излучает очень яркий световой поток, которого достаточно для экспонирования.
1.3.4. Устройство для образования оптического изображения
Важнейшей частью любого фотоаппарата является фотографический объектив . Современный фотографический объектив представляет собой сложную оптическую конструкцию, состоящую из нескольких взаимосвязанных между собой деталей, рассчитанную и созданную с учетом всех наших знаний о свете как о физическом явлении. Объектив – прибор для образования оптического изображения, со встроенной диафрагмой и механизмом наводки на резкость.
Глаз человека обладает способностью адаптироваться к условиям освещенности. При ярком освещении зрачок глаза непроизвольно сужается и уменьшает освещенность на сетчатке; в затемненном помещении зрачок расширяется настолько, чтобы пропустить количество света, необходимое для работы сетчатки. Пределы адаптации не безграничны (невозможно смотреть на солнце – зрительный аппарат выключается; невозможно также видеть в полной темноте – светочувствительность сетчатки недостаточна). Однако, диапазон адаптации глаза огромен – глаз способен работать при перепаде освещенностей в миллиард раз.
Объектив фотоаппарата также имеет аналогичное устройство – диафрагму , которая регулирует освещенность на поверхности светочувствительного слоя.
Все применяемые в настоящее время объективы являются сочетанием нескольких линз, вогнутость или выпуклость (радиус кривизны) и состав стекла, которых точно вычислены и соблюдены при изготовлении. На оправе объектива отражены основные данные: название вида объектива, фокусное расстояние, относительное отверстие (светосила).
Диафрагма это механизм , регулирующий рабочее отверстие для прохождения заданного светового потока, проходящего через объектив. Диафрагма, обычно, состоит из металлических пластин, которые, двигаясь по спирали, могут изменять диаметр отверстия посередине. Чем больше цифровое значение диафрагмы (чем меньше диаметр отверстия диафрагмы), тем больше глубина резкости . Чем дальше от аппарата находится объект съемки, тем больше глубина резкости. Чем меньше фокусное расстояние объектива (чем больше угол зрения объектива), тем больше глубина резкости. На новых моделях камер диафрагма регулируется автоматически, в зависимости от освещения и пользователь повлиять на неё может только настройкой экспозиции. На некоторых цифровых камерах используют объективы вообще без диафрагмы. Её роль исполняет электронный затвор.
Буквой (f) обозначают фокусное расстояние в миллиметрах. Фокусное расстояние – это расстояние от плоскости, на которую фокусируется изображение до линзы объектива.
Буквой (F) обозначают величину относительного отверстия . Считается оно по простой формуле, если диаметр отверстия, через которое проходит поток света поделить на фокусное расстояние, то мы получим значение равное единице поделенной на относительное отверстие: D/f=1/F. Правильная маркировка относительного отверстия выглядит как, например 1:1.8 или 1:3.0. Но часто пишут проще, F=1.8 или F=3.0. Относительное отверстие может меняться как с изменение фокусного расстояния, так и с изменением отверстия объектива, через которое проходит световой поток. Регулятором поступления необходимого потока светового потока через объектив является диафрагма.
Чем меньше выдержка, тем меньше считается диафрагма. И наоборот. Это решение подходит для камер, которым приходиться снимать в условиях всегда одинакового освещения. Чем меньше значение относительного отверстия (F), тем больше объектив пропускает свет, а значит, лучших результатов от него можно ждать в условиях малой освещённости. Высокое же значение (F) свидетельствует о большой глубине резкости.
Цифровые показатели величины отверстия имеются на объективе. 1,6; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22; 32; это числа шкалы величины диафрагмы. Число 1,6 означает, что отверстие открыто полностью, величина проходящего светового потока на светочувствительный слой максимальная.
В практике фотографии количество света, подействовавшего на светочувствительный материал, принято оценивать величиной, которая называется экспозицией. Экспозиция представляет собой произведение освещённости (количества лучистой энергии, падающей на единицу площади в единицу времени) на время освещения данного участка фотослоя (выдержку).
H = Et; где H – экспозиция (лк с); E – освещённость (лк); t – выдержка (с).
Выбор этой величины обусловлен тем, что для фотоматериала величина конечного эффекта, возникающего при экспонировании, определяется аккумулирующей способностью, или произведением общего количества поглощённой слоем энергии на время её действия.
Современные фотоаппараты снабжены устройством наводки на резкость, которое дает объективную оценку того, что мы получим. Некоторые камеры снабжены дальномером, на котором необходимо совместить в видоискателе два несколько сдвинутых относительно друг друга изображения. Человек не может одновременно отчетливо видеть удаленные и близкие предметы. К примеру, поднесите палец к своему носу – палец будет виден резко, все другие предметы за ним будут выглядеть расплывчато, приобретут нерезкие очертания, это связано с глубиной резкости. Глубина резкости является элементом характеристики объектива.
Диапазон расстояний между близкими и наиболее удаленными предметами называется глубиной резкости . Глубина резкости зависит от двух факторов: во-первых, величины диаметра диафрагмы – чем меньше отверстие диафрагмы, тем глубина резкости больше; во-вторых, от фокусного расстояния. Различают глубины резкости в пространстве предметов и в пространстве изображений, которые являются сопряженными. Важным в создании хорошего снимка является установление допустимой нерезкости фотографического изображения. Допустимое смещение объектива соответствует его глубине резкости. Расстояние до передней границы резко изображаемого пространства называется гиперфокальным расстоянием.
Методическое обеспечение
Основные понятия : фотографическая съёмка; фотоаппарат; корпус камеры; объектив; фотографический затвор; величина выдержки; экспозиция; видоискатель; лампа-вспышка; диафрагма; фокусное расстояние; величина относительного отверстия; глубина резкости.
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое фотографическая съёмка?
2. Причины разделения фотоаппаратов по признакам.
3. Основные узлы и механизмы фотоаппарата.
4. Назначение узлов и механизмов камеры.
5. Назначение узлов и механизмов объектива
6. В каких деталях и узлах фотоаппарата проявляется дизайнерское и конструктивное отличие фотографических камер.
Задание . Сравните между собой по конструктивным особенностям несколько плёночных и цифровых фотоаппаратов. Найдите общее и различия.
Глава 1. 4. Фотографическая оптика
Важнейшей частью любого фотоаппарата является фотографический объектив. Съёмочные объективы предназначены для изображения объёмных форм и пространственного расположения разнородных предметов. Современный фотографический объектив представляет собой оптическую конструкцию, рассчитанную с учетом всех наших знаний о свете как о физическом явлении. Зрительное представление об окружающем нас мире мы получаем благодаря глазу – удивительному оптическому прибору, созданному самой природой, устройство глаза и фотографического аппарата сходны между собой.