Министерство образования
и науки Республики Казахстан
Карагандинский государственный
технический университет
Кафедра МД
и Г
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
по дисциплине:Фотограмметрия
Тема: Виды фотоаппаратов.Устройство
и принцип действия.
Руководитель: Нагибин
А.А.
__________________ _________
_________________
оценка (подпись, дата)
Студент гр.
Гик 13-2
Глязитденов Р.Р.
(подпись, дата)
2015
История возникновения фотоаппаратов.
В 1604 г. немецкий
астроном Иоганн Кеплер установил математические
законы отражения света в зеркалах, которые
в последствии залегли в основу теории
линз по которым другой итальянский физик
Галилео Галилей создал первый телескоп
для наблюдения за небесными телами. Принцип
преломления лучей был установлен, оставалось
только научиться каким-то образом сохранять
полученные изображения на отпечатках
еще не раскрытым химическим путем.
В 1820-е гг..
Жозеф Нисефор Ньепс открыл способ сохранения
полученного изображения путем обработки
попадающего света асфальтовым лаком
(аналог битума) на поверхность из стекла
в, так называемой камере-обскуре. С помощью
асфальтового лака изображение принимало
форму и становилось видимым. В первые
в истории человечества картину рисовал
не художник, а падающие лучи света в преломлении.
В 1835 г. английский физик Уильям Тальбот, изучая
возможности камеры-обскура Ньепса смог
добиться улучшения качества фотоизображений
с помощью изобретенного им отпечатка
фотографии - негатива. Благодаря этой
новой возможности снимки теперь можно
было копировать.
В 1889 г. в
истории фотографии закрепляется имя
Джорджа Истмана Кодак, который запатентовал
первую фотопленку в виде рулона, а потом
и фотокамеру "Кодак", сконструированную
специально для фотопленки. В последствии,
название "Kodak" стало брэндом будущей
крупной компании. Что интересно, название
не имеет сильной смысловой нагрузки,
в данном случае Истман решил придумать
слово, начинающееся и заканчивающиеся
на одну и ту же букву.
В 1904 г. братья
Люмьер под торговой маркой "Lumiere"
начали выпускаться пластины для цветного
фото, которые стали
основоположниками будущего цветной фотографии.
В 1923 г. появляется
первый фотоаппарат в котором используется
пленка 35 мм, взятая из кинематографа.
Теперь можно было получать небольшие
негативы, просматривая затем их выбирать
наиболее подходящие для печатания крупных
фотографий. Спустя 2 года фотоаппараты
фирмы "Leica" запускаются в массовое
производство.
В 1935 г. фотоаппараты Leica 2 комплектуются отдельным
видеоискателем, мощной фокусировочной
системой, совмещающие две картинки в
одну. Чуть позже в новых фотоаппаратах
Leica 3 появляется возможность использования
регулировки длительности выдержки. Долгие
годы фотоаппараты Leica оставались неотъемлимыми
инструментами в области искусства фотографии
в мире.
В 1935 г. компания "Kodak" выпускает в массовое
производство цветные фотопленки "Кодакхром".
Но еще долгое время при печати их надо
было отдавать на доработку после проявки
где уже накладывались цветные компоненты
во время проявки.
В 1942 г. "Kodak"
запускают выпуск цветных фотопленок
"Kodakcolor", которые последующие полвека
становятся одними из популярными фотопленками
для профессиональных и любительских
камер.
В 1970-х гг. фотоаппараты
снабжались встроенным экспонометром,
автофокусировку, автоматические режимы
съемки, любительские 35 мм камеры имели
встроенную фотовспышку. Чуть позже к
80-м годам фотоаппараты начали снабжаться
ж/к панелями, которые показывали пользователю
программные установки и режимы фотокамеры.
Эра цифровой техники только начиналась.
В 1974 г. с
помощью электронного астрономического
телескопа была получена первая цифровая
фотография звездного неба.
В 1980 г. компания "Sony" готовит к выпуску
на рынок цифровую видеокамеру Mavica. Снятое
идео сохранялось на гибком флоппи-диске,
который можно было бесконечно стирать
для новой записи.
В 1988 г. компания
"Fujifilm" официально выпустила в продажу
первый цифровой фотоаппарат Fuji DS1P, где
фотографии сохранялись на электронном
носителе в цифровом виде. Фотокамера
обладала 16Mb внутренней памяти.
В 1991 г. компания
"Kodak" выпускает цифровую зеркальную
фотокамеру Kodak DCS10, имеющую 1,3 mp разрешения
и набор готовых функций для профессиональной
съемки цифрой.
В 1994 г. компания
"Canon" снабжает некоторые модели своих
фотокамер системой оптической стабилизации
изображений.
В 1995 г. компания "Kodak", следом за Canon прекращает
выпуск популярных последние полвека
пленочных своих фирменных фотокамер.
2000-х гг. Стремительно
развивающиеся на базе цифровых технологий
корпорации Sony, Samsung поглощают большую
часть рынка цифровых фотоаппаратов. Новые
любительские цифровые фотоаппараты быстро
преодолели технологическую границу в
3Мп и по размеру матрицы легко соперничают
с профессиональной фототехникой имея
размер от 7 до 12 Мп. Несмотря на быстрое
развитие технологий в цифровой технике,
таких как: распознавание лица в кадре,
исправление оттенков кожи, устранение
эффекта "красных" глаз, 28-кратное
"зумирование", автоматические сцены
съемки и даже срабатывание камеры на
момент улыбки в кадре, средняя цена на
рынке цифровых фотокамер продолжает
падать, тем более что в любительском сегменте
фотоаппаратам начали противостоять мобильные
телефоны, снабженные встроенными камерами
с цифровым зумом. Спрос на пленочные фотоаппараты
стремительно упал и теперь наблюдается
другая тенденция повышения цены аналоговой
фотографии, которая переходит в разряд
раритета.
Устройство, виды и принцип
действия цифровых фотоаппаратов.
Это набор линз, которые расположены
друг за другом в цилиндрическом корпусе.
Задача объектива уменьшить размер «внешнего»
изображения до размера матрицы фотоаппарата.
Кроме уменьшения размера изображения,
объектив фокусирует это уменьшенное
изображение на матрицу. Объектив первый
из двух компонентов фотоаппарата, которые
в наибольшей степени влияют на качество
получаемых фотографий.
Объектив имеет набор оптических
характеристик, которые влияют на качество
фотографий – фокусное расстояние, светосила,
диафрагма, угол зрения, искажения (аберрации).
Один из важнейших параметров
объектива это фокусное расстояние, оно
указывается в миллиметрах. Фокусное расстояние
определяет, на какой дистанции можно
снимать объекты. Чем дальше объект от
фотографа, тем большее фокусное расстояние
должно быть у объектива. По этому показателю
объективы делятся на две группы:
Фиксы – объективы, рассчитанные
на одно фокусное расстояние. Самый распространенный
фикс-объектив имеет фокусное расстояние
35 мм.
Зумы – объективы, рассчитанные на несколько фокусных расстояний, обычно 3 или 4. Таким объективом можно снимать на разных дистанциях.
Большинство моделей цифровых
фотоаппаратов комплектуются зум-объективами.
Для зумов, фокусное расстояние указывается
как диапазон из меньшего и большего значений
– самый «короткий» и самый «длинный»
фокусы.
Фокусное расстояние объектива
- это расстояние от объектива до чувствительного
элемента.
Фокусное расстояние может
изменяться, если объектив с зумом.
Обычно на объективах пишут
его максимальное и минимальное фокусное
расстояние. Если мы разделим максимальное
фокусное расстояние на минимальное, то
мы получим так называемое “кратность
увеличения” объектива, т.е. во сколько
раз увеличивает изображение данный объектив.
В первую очередь, фокусное
расстояние объектива влияет на степень
приближения съемки в кадре.
Во-вторых, фокусное расстояние
объектива влияет на угол обзора (чем оно
меньше, тем больше угол обзора объектива).
Зависимость угла обзора объектива
от фокусного расстояния.
Фокусное расстояние 8 мм –
Угол обзора 160 гр. – сверх широкоугольные
объективы.
14-21 мм – 92-106 гр. – широкоугольные
объективы.
28-35 мм – 62-74 гр. - умеренно
широкоугольные объективы.
50 мм – 46 гр. – нормальные
объективы (почему нормальный? потому
что он передает перспективу
так, как её видит человеческий
глаз).
Все объективы, которые имеют
угол обзора более 46 гр. – отдаляют, менее
46 гр. – приближают и называются телеобъективами
(у них фокусное расстояние 80-300 мм и угол
обзора 8-28 гр.).
И существуют сверх длиннофокусные
объективы (или сверх телеобъективы) с
фокусным расстоянием 600 мм и углом обзора
4-6 гр. Такие объективы подойдут для фотографирования
луны или чего-то подобного.
Электронный компонент - прямоугольная
пластина, на которой размещены фотоэлементы.
Каждый фотоэлемент преобразует свет,
который на него попадает, в электрический
сигнал. Один фотоэлемент это одна точка
в том изображении, которое создается
на матрице. Количество фотоэлементов
на матрице определяет ее разрешение,
то есть максимальный размер фотографии,
которую можно получить с этой матрицы.
Например матрица имеющая 5 миллионов
фотоэлементов (5 мегапикселей) позволяет
получить фото размером с лист бумаги
формата А4 (если точнее 20 х 30 сантиметров).
Матрица это компонент фотоаппарата,
который в наибольшей степени влияет на
качество получаемых фотографий.
Количество фотоэлементов матрицы
указывается в пикселях в виде цифры, например,
5 мегапикселей (5 Мп), 12 мегапикселей (12
Мп).
Является наименьшим элементом
цифрового изображения. Миллион пикселей
называют мегапикселем. Пиксели реагируют
на свет и создают электрический заряд,
величина которого пропорциональна количеству
попавшего света. Для формирования сигналов
о цветном изображении, микроскопические
элементы (пиксели) светочувствительной
матрицы покрыты микросветофильтрами
красного, зеленого и синего цветов и объединены
в группы, что позволяет получить электронную
копию цветного изображения.
Электрические сигналы считываются
с пикселей, преобразуются в аналого-цифровом
преобразователе в двоичные цифровые
данные и записываются во флэш-память.
Разрешающая способность.
Фотоматрица оцифровывает
(разделяет на кусочки — «пиксели») то
изображение, которое формируется объективом
фотоаппарата. Но если объектив в силу
недостаточно высокой разрешающей способности
передаёт ДВЕ светящиеся точки объекта,
разделённые третьей чёрной, как одну
светящуюся точку на ТРИ подряд расположенных
пиксела, то говорить о точном разрешении
изображения фотоаппаратом не приходится.
В фотографической оптике
существует приблизительное соотношение:
если разрешающую способность фотоприемника
выразить в линиях на миллиметр (или же
в пикселях на дюйм), обозначим её M, и так
же выразить разрешающую способность
объектива (в его фокальной плоскости),
обозначим её N, то результирующее разрешение
системы объектив+фотоприемник, обозначим
его K, можно найти по формуле:
1/K = 1/N + 1/M или K = NM/(N+M)
Это соотношение максимально
при N=M, когда разрешение равно N/2,
поэтому желательно, чтобы разрешающая
способность объектива соответствовала
разрешающей способности фотоприемника.
Это «прицел» фотоаппарата,
с его помощью фотограф выбирает объект
для снимка. Видоискатель ограничивает
взгляд фотографа, рамкой, которая показывает
границы будущей фотографии. Кроме этого
видоискатель дает фотографу и другую
важную информацию – фокус, резкость.
Существует три типа видоискателей:
- Оптический параллаксный – простая или сложная система
линз, которая формирует изображение в
рамке. При этом ось видоискателя не совпадает
с осью объектива (это раздельные узлы
фотоаппарата). Это создает некоторое
неудобство для фотографа, так как он видит
не совсем такой кадр, какой будет на фотографии.
Например, не совпадение границ кадра
в видоискателе и объективе. Или несовпадение
фокуса и резкости. И фотограф должен принимать
поправку на такое несовпадение.
- Оптический без
параллакса (зеркальный) - специальное зеркало, закрепленное
внутри фотоаппарата, позади объектива
и перед матрицей. Это зеркало отражает
изображение, получаемое из объектива,
в видоискатель. Через такой видоискатель
фотограф видит в точности то, что будет
на фотографии.
- Дисплейный (электронный) – изображение, с матрицы, передается
на дисплей, расположенный снаружи фотоаппарата.
Так же как и в случае с зеркальным видоискателем,
фотограф видит в точности то, что будет
на фотографии. По сути, картинка на дисплее
фотоаппарата это незаписанная фотография,
только меньшего размера и худшего качества,
чем сама фотография.