Призначення та основні поняття засобів фіксації

Засоби фотографування, відео та звукозапису – це комплекс технічних засобів які служать для фіксації і відтворення візуальної та аудіо інформації (доказів). Для ОВС значення фотографії, відео та аудіозапису полягає в здатності точно, наглядно і достовірно передати об’єктивну інформацію про знятих (зафіксованих) осіб, предмети, документи, явища і події. має властивість наочності та документальності, що дає адекватну уяву стосовно зображеного об’єкта. Фотозйомка, відео та аудіозапис дає можливість швидко зафіксувати необхідні об’єкти, що в ряді випадків має вирішальне значення.

Фотогра́фія (від грецького φώς (φωτός) – світло та γράφω – пишу) – сукупність різноманітних науково-технічних засобів і технологій, що мають на меті реєстрацію одиничних довготривалих зображень об'єктів за допомогою світла.

Фотоапарат (фотографічний апарат, фотокамера) – прилад, призначений для отримання та фіксації нерухомих зображень матеріальних об’єктів за допомогою світла.

Основними складовими фотоапарату є:

1) корпус – представляє собою герметичну світлонепроникну камеру, що захищає світлочутливий матеріал або матрицю, а також для розміщення всіх інших частин фотоапарату;

2) світлочутливий матеріал (фотоплівка, фотопластина) або електронно-оптичний датчик («матриця»);

3) об’єктив – система оптичних лінз (від 3 до 10 і більше), зібраних в один блок усередині спеціальної оправи, що призначена для формування світового зображення об’єкту зйомки та наведення чіткості зображення;

4) діафрагма – пристрій, що змінює світлосилу об’єктива шляхом зміни діаметру отвору рухомими міжлінзовими шторками шляхом зміни діючого отвору об’єктиву.

5) затвор – пристрій, який використовується для перекриття світлового потоку, що проектується об'єктивом на фотоматеріал (наприклад, фотоплівку, фотопластину) чи матрицю (в цифровій фотографії). Затвор дозує кількість світла, що падає на чутливу поверхню, шляхом відкриття на певний час (час витримки),

Фотоплі́вка — це прозора стрічка, вкрита чутливою до світла речовиною (емульсією). Чутливість фотоплівки визначається властивостями фотоемульсійного прошарку. Чутливість фотоплівки вимірюється в одиницях ISO (ASA), DIN або ГОСТ.

Велика чутливість дозволяє знімати при менших витримках, але має і свої недоліки: збільшується зернистість зображення.

Фотоплівку із світлочутливістю не менш 400, 800 ISO; слід використовувати в умовах поганого освітлення або для фотографування об'єктів, що швидко рухаються.

Основними характеристиками об’єктивів є:

1. Фокусна відстань F відстань від оптичного центру до фокуса об’єктива (точки, в якій збираються всі переломні промені світла, що проходять через лінзу паралельно до її оптичної вісі). Фокусна відстань прямо пропорційно визначає масштаб зображення, (рис. 1.). Існують наступні типи (класифікуються за співвідношенням фокусної відстані об’єктиву (F) до діагоналі кадру (d_k), для звичайної 35 міліметрової плівці):

– нормальнофокусні (d_k ≈ F);

– довгофокусні (d_k < F);

– короткофокусні (d_k > F);

– переміннофокусні (зум об’єктиви)– трансфокатори, варіоб’єктиви

(F < d_k < F).

У цифрових матриць з діагоналлю меншою, ніж у плівки, для забезпечення того ж кута зору (і, відповідно, того ж кадру з того ж місця) фокусна відстань об’єктивів пропорційно менша, але для того щоб було можливо порівняти характеристики об'єктива (масштаб, кут полю зору), цифрового фотоапарату до звичайного, використовують так звану «еквівалентну фокусну відстань». Для кожного розміру матриці був розрахований множник, на який необхідно перемножувати фокусну відстань, щоб отримати його еквівалент для плівкового фотоапарата. Цей коефіцієнт назвали кроп-фактор.

2. Відносний отвір — це відношення діаметра діючого отвору (діаметра діючої діафрагми) об’єктива до його фокусної відстані,

.

Відносний отвір об’єктива, як і фокусна відстань, (рис. 2.) обов’язково вказується на оправі об’єктиву.; максимальне значення відносного отвору, називається світлосилою об’єктиву.

 

3. Діафрагма – пристрій, що дозволяє змінювати діаметр діючого отвору об’єктиву, для змінюваня потоку світла (інтенсивності); крім того діафрагма дозволяє змінювати глибину чітко зображеного простору, рис. 3. Слід зазначити, що, наприклад, отвір діафрагми 4 не в 2 рази менше отвору діафрагми 2, а в 4 рази. Пояснюється це тим, що при значеннях отворів діафрагми приймають до уваги їх діаметри; площі ж круглих отворів відносять, як квадрати діаметрів. Тому зі зменшенням діаметру отвору в 2 рази площа його зменшиться в 2 у 2 ступені=4 рази.

4. Кутове поле об’єктиву – найбільший кут з вершиною в оптичному центрі об’єктиву, при якому усі предмети, що знаходяться в його межах, будуть зображені в площині його кадрового вікна. Залежить зворотно-пропорційно від фокусної відстані. Чим менше фокусна відстань об’єктива, тим більше кут зору. Короткофокусні об’єктиви ще називають ширококутними. Такі об’єктиви призначені для зйомки великої кількості об’єктів з невеликої відстані. Нормально фокусні об’єктиви (інакше стандартні) мають кут поля зору такий же як і у людського ока (приблизно 45 градусів). Довгофокусні об’єктиви мають малий кут поля зору, ці об’єктиви призначені для фотографування об’єктів з великої відстані. Глибина чітко зображеного простору мала, тому бажано використовувати штатив.

5. Глибина чітко зображеного простору (глибина різкості) – відстань уздовж оптичної осі об’єктиву в просторі зображення, в межах якої оптичне зображення, що утворюється об’єктивом має припустиму різкість. Глибина різкості в залежить від діафрагми зворотно-пропорційно;

6. Розрізняльна здатність (вимірюється числом ліній які можна розрізнити в 1 мм в зображенні спеціальних штрихових об’єктів — мір).

Виді фотографічних затворів:

Затвори класифікуються за розміщенням в камері (апертурні: міжлінзові, залінзові, фронтальні; фокальні) і за конструкцією (центральні; ламельні; шторні; затвори-жалюзі та інші).

1) розміщуються на об’єктиві (спереду або за лінзами) – забезпечують швидкість <= с;

2) розміщуються перед плівкою (у вигляді шторки) – більш швидкі – витримка >= с.

До додаткових елементів фотоапарату, що безпосередньо не вливають на технічну якість знімка, але можуть бути як присутні в конструкції фотоапарату, так і відсутні, відносяться:

– видошукач – елемент фотоапарату, що показує межі майбутнього знімку, інколи різкість та параметри зйомки. Також видошукач використовується в кінокамерах и відеокамерах;

– фотоспалах – пристрій за допомогою якого здійснюється миттєве освітлення об’єкту зйомки при фотографуванні;

– бленда (нім. Blende, походить від нім. Blenden – заслоняти) – додатковий аксесуар до об'єктиву або частина його оправи, яка застосовується для боротьби з бліками та паразитним засвіченням при фотографуванні в складних умовах освітлення;

– експонометр – прилад, пристосування або таблиця для обчислення параметрів експозиції (часу витримки та числа діафрагми) у фотографії та кінематографі;

– оптичній стабілізатор зображення – технологія, що застосовується в фото- та відеознімальній техніці, яка механічно компенсує власні кутові рухи камери для запобігання змазування зображення при великих витримках;

– механізм автоматичного фокусування.

Класифікація технічних засобів фотографування:

1) за призначенням:

– загального призначення;

– спеціального призначення (оперативна, мініатюрна);

– фоторепродукційна техніка (фотографічне копіювання документів – одержання фотокопій документів);

2) за розмірами кадру зображення (негативу):

– середньоформатні – 6 х 6 см², 6 х 9 см²; (ширина плівки 61,5 мм)

– малоформатні – 24 х 36 мм² (ширина плівки 35 мм);

– мініатюрні – 10 х 14 мм²;

– панорамні – 24 х 110 мм², 24 х 58 мм²;

Більшість сучасних фотоапаратів відноситься до малоформатних з розміром кадру 24х36 мм. При вірній обробці негатива 24х36 мм можна отримувати відбитки з двадцятикратним збільшенням. Це повністю задовольняє як любителів, так и професіоналів.

3) за способом встановлення чіткості зображення:

– дальномірні;

– дзеркальні;

– шкальні;

Дальномірні фотоапарати – це клас фотоапаратів, що використовують для наведення на різкість оптичний дальномір.

Наведення на різкість дальномірного фотоапарата виконується обертанням кільця відстаней об'єктива до суміщення роздвоєного зображення у вікні видошукача. Ранні моделі дальномірних фотоапаратів мали роздільні окуляри видошукача і дальноміра; в подальшому дальномір поєднали з видошукачем, так що наведення на різкість здійснювалося одночасно з суміщенням зображень в дальномірі.

 

Недоліки дальномірних камер:

– фотограф не бачить кадр який буде відзнято, а лише наводить об’єктив на об’єкт зйомки;

– не гарантує чіткість зображення кадру;

– не гарантує попадання всіх важливих об’єктів у кадр зображення.

– утруднена робота з довгофокусними об'єктивами, так як не вистачає точності дальноміра;

– утруднена макрозйомка у зв'язку з паралаксом і малій глибиною різкості, через неспівпадіння візирного каналу і об'єктива (фотограф не бачить зображення крізь об'єктив);

– для змінних об'єктивів, фокусна відстань яких суттєво відрізняється від штатного (зазвичай: 50 мм), потрібні змінні видошукачі (при відсутності рамок для різних фокусних відстаней об'єктивів у видошукачі);

– з попереднім недоліком пов'язано і те, що з класичними механічними дальномірними фотоапаратами неможлива повноцінна робота з зум-об'єктивами;

– утруднена робота зі світлофільтрами через те, що фотограф не бачить зображення крізь об'єктив;

– відсутня можливість візуальної оцінки глибини різкості;

– при зйомці з близької відстані проявляється ефект «паралаксу» (грец. παράλλαξις — зміна) – явне зміщення або різниця орієнтації об'єкта, що розглядається з двох різних позицій, через неспівпадання оптичних осей видошукача і об’єктива далекомірного фотоапарата.

Ефект паралаксу виникає оскільки існує певна різниця положення окуляра видошукача і фокусу об’єктива фотокамери. Внаслідок чого при зйомках близьких об'єктів, картинка може суттєво відрізнятися від того, що бачив фотограф. Остаточно цей момент вдалося виправити лише з появою цифрових фотокамер, де єдиний сигнал дублюються як в окуляр (або екран), так і на матрицю.

Дзеркальна фотокамера є фотокамерою, особливість якої полягає в використанні дзеркального механізму, що забезпечує постійне візування об’єкта зйомки безпосередньо через об'єктив камери та забезпечує точність фокусування і глибину різкості завдяки візуванню через об’єктив.

Конструктивна відмінність дзеркальних камер звичайного типу полягає у тому, що всередині камери під кутом 45 градусів до оптичної осі об’єктива, встановлено дзеркало. Промені світла, які проходять через об’єктив, відображаються у верхній частині камери на прозорому матовому склі, потім попадають в оптичну пентапризму. Пентапризма застосовується для того, щоб зображення не було відображене в дзеркалі.

Більшість однооб’єктивних дзеркальних камер дозволяють змінювати об'єктив, який приєднується до камери за допомогою байонетного чи різьбового з’єднання

Байоне́т (байонетне з'єднання) представляє собою вузол для швидкого кріплення об'єктива, за допомогою якого об'єктив встановлюється на корпус фотокамери, та знімається з нього. Одна частина байонета (зазвичай та, що розташована на камері), містить декілька виступів, інша (відповідно на об'єктиві) – відповідні пази. Об'єктив фіксується підпружиненим штифтом чи кільцем. Розблоковується об'єктив зазвичай за допомогою кнопки чи важеля.

Перевагами дзеркальних фотоапаратів є:

– відсутній ефект паралаксу;

– забезпечення чіткості зображення;

– попадання всіх об’єктів у кадр;

– дозволяє працювати з різними об’єктивами.

Шкальні фотоапарати – різновид фотографічної камери. Наведення на різкість в таких камерах здійснюється за шкалою відстаней. На останній вказується відстань від фотоматеріалу до об'єкту зйомки в метрах або футах.

Подібний спосіб наведення на різкість можна зустріти в якості додаткового в дзеркальних і дальномірних камерах.

Цифрові фотоапарати.

Переваги цифрової фотографії безперечні: спрощення обробки і редагування зображень, колірна корекція знімків, використання різних ефектів. Цифрові зображення можуть зберігатися скільки завгодно довго на різних носіях інформації і копіюватися необмежену кількість раз без погіршення якості як початкового матеріалу, так і подальших копій.

Основною відмінністю між цифровою та плівковою камерою є відсутність в першій - плівки як такої. Замість неї застосовується сенсор (світлочутлива матриця), який переробляє світло, яке потрапило на нього, в електричний сигнал.

Світлочутлива матриця

Світлочутлива матриця складається з багатьох датчиків. Кожен датчик перетворює інтенсивність падаючого на нього світла в напругу і передає сигнал на аналого-цифровий перетворювач (analogue-to-digital converter – ADC), який перетворює аналоговий сигнал в дискретний цифровий код. Цей цифровий сигнал надходить на спеціальний процесор цифрових сигналів (digital signal processor,DCP), який формує зображення, перетворює в графічний формат і посилає на пристрій зберігання інформації.

В цифровій фотографії великого розповсюдження отримали CCD (Charge Coupled Device) та CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductors) матриці. На теперішній час розміри матриці не перевищують розміру кадру фотоплівки. Аналогами мікрогранул як на фотоплівці, на матриці служать пікселі (англ. Pixel-picture’s element). Це мікроскопічні светочувствітелние елементи. Сам по собі піксель несе інформацію тільки про яскравість зображення, але не про його колір. Коли на піксель потрапляє світло – то кожна клітинка отримує електричний заряд конкретної величини, який визначає яскравість і відтінок даної точки.

Для того, щоб одержати кольорове зображення, перед матріцею розташовують спеціальні растрові світлофільтри. Число елементів в ґратах фільтра повинно відповідати числу елементів матриці. Растровий світлофільтр виконується з урахуванням того, що основна компонента, яка визначає яскравість відтворного зображення, міститься в складовій, створюваних зеленими ділянками ґрат. З цієї причини в растрових ґратах, що складаються з 3-х кольорів – зеленого, синього і червоного, зеленим ділянкам виділяється половина площі ґрат. Друга половина площі матріци ділиться порівну між червоними і синіми осередками. Оскільки піксель може представити тільки відтінок одного кольору, дійсний колір обчислюється процесором на підставі інтерполяції відтінків сусідніх пікселів. У сучасних цифрових фотоапаратах кількість пікселів вимірюється в мільйонах, тому роздільна здатність матриці позначається в мегапікселях.

Загальну кількість пікселей називають розширенням сенсора.

Розширення (розрізняльної здатність у аналоговому фотоапараті) – властивість фотоапарату передавати мілкі деталі зображення. Високе розширення впливає на чіткість знімку. Чим більше сенсор, тим він більше має ПЗС- елементів, тим більше його розширення і, звичайно, вище якість отриманих фотографій.

Якість знімка також залежить і від ступеня стискання. Чим ступінь стиснення вище, тим більше інформації втрачається. Зображення самої високої якості отримують при роздруківці не стиснених файлів.