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.
Рис. 1.4.1. Построение изображений: а – в фотоаппарате; б – в глазе человека.
Глаз представляет собой непрозрачное яйцевидное тело, покрытое плотной непрозрачной оболочкой – склерой. На передней стенке глаза имеется выпуклость, защищенная прозрачной роговицей, за которой находится чечевицеобразное прозрачное тело – хрусталик. Если посмотреть сквозь хрусталик внутрь глазного яблока, хрусталик кажется нам черным, так как лучи света, прошедшие сквозь него, поглощаются внутри глаза и не выходят наружу. Хрусталик окаймлен цветной радужной оболочкой, определяющей цвет глаз. Зрачок глаза обладает способностью сужаться и расширяться в зависимости от интенсивности окружающего освещения. Свет, отраженный от объекта, падает на хрусталик глаза, который, как положительная линза, строит на поверхности глазного дна уменьшенное перевернутое (обратное) изображение объекта. Поверхность глазного дна покрыта слоем светочувствительных клеток, каждая из которых способна ощущать свет. Каждая клетка передает в мозг сигнал об интенсивности принятого излучения, и так как на поверхности сетчатки содержится около миллиона таких клеток, мозг получает единое представление об изображении, построенном хрусталиком. Хрусталик глаза обладает свойством изменять свою кривизну, в результате чего свет от точек объекта, находящихся на различном удалении от глаза, фокусируется всегда на поверхности сетчатки. Изменение кривизны хрусталика при рассматривании разно удаленных объектов происходит в результате непроизвольного сокращения или расслабления связанных с ним мышц. Рассматривая объемно-пространственные формы (к которым относится и лицо), глаз как бы обегает рассматриваемый объект, фокусируя одну точку объекта за другой. Такое свойство глаза называется аккомодацией.
Объектив такими свойствами не обладает. Он запечатлевает каждую точку в той степени четкости, в какой она удалена от сфокусированной точки. Глубина резко изображаемого пространства в зависимости от значения диафрагмы не охватывает всего объекта. В результате на этом участке наблюдается потеря четкости изображения. На черно-белом изображении постепенный спад на закруглениях объемной формы воспринимается зрителем как пластический эффект, имеющий художественное значение, ибо на снимке он выглядит как закономерно чередующийся градиент нежного полутона. В тональных переходах цветного изображения происходит трансформация цвета, который приобретает иной характер (в живописи это называется «грязным цветом»).
В фотоаппарате это достигается также либо изменением фокусного расстояния объектива, либо изменением расстояния между объективом и светочувствительным слоем.
Рис. 1.4.2. Образование изображения в камере с малым отверстиемВ простейшем случае фотографическое изображение может быть получено вообще без объектива. Если взять светонепроницаемую камеру, в передней стенке проделать иголочное отверстие, а у задней стенки поместить светочувствительный слой, как показано на рис. 1.4.2. то при съемке такой камерой можно получить сносные фотографии удаленных объектов. Именно с таких камер и начиналось развитие фотографической техники. Такая камера называлась камерой-обскурой .
Один из изобретателей XVI века догадался вставить в отверстие камеры – обскуры двояковыпуклую собирающую линзу. Улучшились изобразительные возможности камеры, усилилось её сходство с человеческим глазом. Знаменитый астроном Иоганн Кеплер приспособил камеру – обскуру для наблюдения солнечного затмения, много экспериментировал с нею и сумел построить точную оптическую схему глаза, наиболее верно описал ход лучей внутри него. Он высказал правильное предположение: лучи, собранные хрусталиком, дают на светочувствительной сетчатке глаза, как в камере-обскуре, перевернутое изображение.
Исследования физиков и врачей XX века показали, что это соответствует истине: мозг, а не глаз меняет «низ» с «верхом» еще раз, облегчая нашу ориентацию в окружающем мире. Доказано это было оригинально и просто: сами экспериментаторы, а затем и добровольцы – пациенты рискнули надеть очки, переворачивающие изображение. Сначала пациенты все видели перевернутым, но через несколько дней, мозг все поставил на место – и окружающий мир для них вновь «встал на ноги». Наука заимствования технических изобретений у природы, получившая в наши дни название «бионика», возникла, по меньшей мере, еще в конце XVII-начале XVIII века, стояла перед трудной задачей создания оптических систем, не искажающих изображение предмета.
1.4.1. Устройство объектива
Простейший объектив (монокль) состоит из одной линзы. Фотографический объектив – система оптических линз, заключенная в специальную оправу. Основные характеристики: главное фокусное расстояние, относительное отверстие, светосила, угол поля изображения. Важным свойством является то, чтобы построенное изображение имело желаемый масштаб, сохраняло подобие геометрических форм объекта, воспроизводило необходимые мелкие детали и обладало световой энергией, достаточной для воздействия на светочувствительный слой. В большинстве случаев требуется, чтобы перечисленные свойства оптического изображения были одинаковы как в центре кадра, так и на его краях. Главные характеристики объектива обозначаются на его оправе, более подробные приводятся в паспорте и описании. Модель объектива, его название, характеризует конструкцию оптической системы. По названию на оправе в справочнике можно найти подробное описание объектива, число линз и их форму.
Стандартный объектив для любого аппарата конкретного формата выбран таким образом, чтобы его фокусное расстояние было примерно равно размеру диагонали его кадра. Пленочные фотоаппараты обычно снабжены объективом с «нормальным» или «стандартным» фокусным расстоянием, выбор которого обусловлен тем, что он передает перспективу аналогично тому, как она воспринимается людьми. Такое фокусное расстояние примерно равно размеру диагонали кадра, поэтому стандартный объектив аппарата имеет фокусное расстояние около 50 мм (диагональ кадра 24х36 мм составляет 43 мм). Фокусное расстояние объектива, имеющего несколько компонентов, измеряется от его задней фокальной плоскости.
Главное фокусное расстояние объектива определяет геометрические размеры получаемого изображения, его масштаб. Чем больше фокусное расстояние объектива, тем крупнее масштаб изображения при прочих равных условиях. Величина фокусного расстояния, выраженная в миллиметрах, указывается на оправе объективов. Номинальное фокусное расстояние указано на оправе округленно, оно почти всегда отличается от фактического фокусного расстояния конкретного объектива на 3–4%.