Fyzik´ aln´ı fotografie Autoˇ ri:
Barbora Jur´ aˇ sov´ a Vladim´ır Sedl´ aˇ cek
Vedouc´ı projektu:
Mgr. Jaroslav Reichl
Soustˇ redˇ en´ı mlad´ ych matematik˚ u a fyzik˚ u - Nekoˇ r 2011
1
´ Uvod
Tento projekt se zab´ yv´ a mnoha c´ıli, od porovn´av´an´ı struktur r˚ uzn´ ych objekt˚ u pˇres hr´atky s perspektivou aˇz po poˇrizov´ an´ı fotografi´ı pˇres mikroskop. Vybrali jsme si ho, protoˇze n´as zaj´ımalo, co vˇsechno je moˇzn´e dˇelat s fotografiemi.
2 2.1
Teorie Makrofotografie
Pomoc´ı makrofotografi´ı m˚ uˇzeme zachytit struktury, kter´e jiˇz nen´ı lidsk´e oko schopno rozeznat. Makrofotografick´ y sn´ımek je sn´ımek zvˇetˇsen´ y v mˇeˇr´ıtku 1:1 aˇz 30:1. Jako mˇeˇr´ıtko zobrazen´ı se oznaˇcuje pomˇer velikosti pˇredmˇetu a jeho obrazu na filmu nebo sn´ımaˇci. Podaˇrilo se n´ am vyfotografovat vosu, kter´a na sn´ımaˇci mˇeˇrila 1,5 cm. V´ıme-li, ˇze v makro reˇzimu je sn´ımek fotografov´ an v mˇeˇr´ıtku 1:1, m˚ uˇzeme zjistit, ˇze vosa ve skuteˇcnosti tak´e mˇeˇr´ı 1,5 cm. Pˇri zvˇetˇsen´ı nad 30:1 hovoˇr´ıme o mikrofotografii.
2.2
Perspektiva
Perspektiva je optick´ y jev, jenˇz zp˚ usobuje to, ˇze se vzd´alen´e objekty jev´ı zd´anlivˇe menˇs´ı neˇz objekty bl´ızk´e. Jev zp˚ usobuje tak´e to, ˇze u stejn´ ych objekt˚ u postaven´ ych za sebou do jedn´e ˇrady se objekty vzd´alenˇejˇs´ı od pozorovatele jev´ı bl´ıˇze u sebe (perspektiva tedy zp˚ usobuje optick´e zkracov´an´ı lini´ı). Perspektiva tak´e zp˚ usobuje jin´ y jev, totiˇz to, ˇze dvˇe ˇci v´ıce rovnobˇeˇzn´ ych lini´ı (napˇr. koleje) se smˇerem k horizontu opticky zuˇzuj´ı. Bod, kde se obˇe rovnobˇeˇzn´e linie setk´avaj´ı, se naz´ yv´a u ´bˇeˇzn´ık. Jedn´ a se vˇsak pouze o myˇslen´e ˇc´ ary a myˇslen´e body, kter´e v re´aln´em svˇetˇe fakticky neexistuj´ı.
2.3
Clonov´ eˇ c´ıslo
Clonov´e ˇc´ıslo (κ) je pomˇer ohniskov´e vzd´ alenosti (f ) optick´e soustavy a pr˚ umˇeru (D) vstupn´ı ˇcoˇcky. Matematick´e vyj´ adˇren´ı: f κ= . D Filmov´e ˇci fotografick´e objektivy umoˇzn ˇuj´ı mˇenit clonov´e ˇc´ıslo objektivu prostˇrednictv´ım clony, ´ kter´a zmenˇsuje efektivn´ı pr˚ umˇer vstupn´ı ˇcoˇcky. Udaj o svˇetelnosti objektivu potom urˇcuje, jak´e nejniˇzˇs´ı clonov´e ˇc´ıslo se d´ a na objektivu nastavit. Pˇri dan´e ohniskov´e vzd´ alenosti, n´ızk´e clonov´e ˇc´ıslo znamen´a vˇetˇs´ı svˇeteln´ y tok vnikaj´ıc´ı do objektivu, coˇz umoˇzn ˇuje velmi kr´ atk´ y expoziˇcn´ı ˇcas na u ´kor n´ızk´e hloubky ostrosti. Naopak, vyˇsˇs´ı clonov´e ˇc´ıslo znamen´a menˇs´ı svˇeteln´ y tok, coˇz si vyˇzaduje vyˇsˇs´ı citlivost filmu a/nebo delˇs´ı expoziˇcn´ı ˇcas, zvyˇsuje vˇsak hloubku ostrosti.
2.4
Citlivost
Citlivost je tˇret´ı ze z´ akladn´ıch parametr˚ u, kter´e urˇcuj´ı expozici v´ ysledn´eho sn´ımku. Dvojn´asobn´ a citlivost sniˇzuje potˇrebn´ y expoziˇcn´ı ˇcas na polovinu. Tedy pˇri dvakr´at vˇetˇs´ı citlivosti staˇc´ı pro stejnou u ´roveˇ n expozice pouze polovina dopadaj´ıc´ıho svˇetla. Pˇri zdvojn´asoben´ı citlivosti beze zmˇeny mnoˇzstv´ı dopadaj´ıc´ıho svˇetla tedy m˚ uˇzeme bud’ zkr´ atit expoziˇcn´ı ˇcas na polovinu (a t´ım sn´ıˇzit rozmaz´an´ı pohybu ve fotografovan´e sc´enˇe), nebo zv´ yˇsit clonu o jedno clonov´e ˇc´ıslo (t´ım se adekv´atnˇe zv´ yˇs´ı i hloubka ostrosti). Pˇri kreativn´ım fotografov´ an´ı je tak´e ˇcast´a zmˇena citlivosti na menˇs´ı, kdy se prodluˇzuje ˇcas potˇrebn´ y k expozici (zv´ yraznˇen´ı pohybu ve fotografovan´e sc´enˇe), nebo je moˇzn´e sn´ıˇzit clonov´e ˇc´ıslo (tˇreba aˇz na hranici, kter´ a je d´ ana svˇetelnost´ı objektivu – popˇred´ı je v´ıce oddˇeleno od pozad´ı sn´ıˇzen´ım ostrosti pozad´ı fotografovan´e sc´eny).
2.5
Expozice a expoziˇ cn´ı doba
Expozice oznaˇcuje jak proces vystaven´ı svˇetla dopadaj´ıc´ıho na film, tak jeho celkov´e mnoˇzstv´ı svˇetla dopadaj´ıc´ıho na film. Expozice se mˇeˇr´ı v EV (expoziˇcn´ı stupeˇ n). Expoziˇcn´ı doba je ˇcas, po kter´ y je z´ avˇerka fotoapar´atu otevˇrena a svˇetlo dopad´a na film (resp. sn´ımaˇc). Spr´avn´ a expozice je urˇcena citlivost´ı filmu ˇci senzoru, mˇeˇrenou na stupnici ISO, DIN, ASA nebo GOST a ovlivˇ nov´ ana nastaven´ım clony a rychlosti z´avˇerky fotoapar´atu. Expoziˇcn´ı ˇcas je jedn´ım ze tˇr´ı z´akladn´ıch parametr˚ u expozice fotografie — dalˇs´ımi jsou clonov´e ˇc´ıslo a citlivost filmu nebo obrazov´eho senzoru. Reciprocita je princip, kdy pro dosaˇzen´ı stejn´e expozice je pˇri vˇetˇs´ım otevˇren´ı clony nutno zkr´ atit ˇcas a naopak. Jakmile tedy fotograf pomoc´ı expozimetru nebo mˇeˇr´ıc´ıho syst´emu fotoapar´atu zjist´ı spr´avnou expozic´ı, m˚ uˇze volnˇe kombinovat clonu a ˇcas k dosaˇzen´ı zam´ yˇslen´eho efektu. Pomˇer obou
2
sloˇzek je podstatn´ y – nastaven´ı clony ovlivˇ nuje hloubku ostrosti, expoziˇcn´ı ˇcas zase pohybovou neostrost zachycovan´ ych objekt˚ u. Hodnota expozice (EV) je definov´ ana jako nulov´a pˇri ˇcasu 1 s a clonˇe f/1.0. Mˇeˇr´ı se na z´aporn´e logaritmick´e stupnici o z´ akladu dvˇe – zv´ yˇsen´ı o 1 EV tedy odpov´ıd´a polovinˇe propuˇstˇen´eho svˇetla. EV lze spoˇc´ıtat z clonov´eho ˇc´ısla N a expoziˇcn´ıho ˇcasu t (v sekund´ach) pomoc´ı vzorce EV = 2 log2 N − log2 t. Tabulka expoziˇcn´ıch hodnot (ISO 100): ˇ cas(s) 60 30 15 8 4 2 1 1/2 1/4 1/8 1/15 1/30 1/60 1/125 1/250 1/500 1/1000 1/2000 1/4000 1/8000
3 3.1
1.0 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1.4 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2.0 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
2.8 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
clonov´ e 4.0 5.6 -2 -1 -1 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18
ˇ c´ıslo 8.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
22 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
32 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
45 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
64 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Praxe Fotoapar´ at
Pouˇzili jsme fotoapar´ at Canon Powershot A710. Fotografuje pomoc´ı CCD sn´ımaˇce s rozliˇsen´ım 7.10 MPix a u ´hlopˇr´ıˇckou 1/2.5”. Fotografovat je tedy moˇzno v maxim´aln´ım rozliˇsen´ım 3 072 x 2 304 bod˚ u, v ostatn´ıch rozliˇsen´ıch pak 2 592 x 1 944, 2 048 x 1 536, 1 600 x 1 200 a 640 x 480 bod˚ u. K dispozici je celkem pˇet citlivost´ı: ISO 80, 100, 200, 400 a 800. Pouˇzit´a optika pˇr´ıstroje nab´ız´ı 6x optick´ y zoom, jehoˇz ohniskov´ y rozsah je 5,8 - 34,8 mm se svˇetelnost´ı f/2.8 - 4.8. Autofocus pracuje v reˇzimech: norm´aln´ım, makro a manu´aln´ım reˇzimu. AF vyuˇz´ıv´ a 9-bodov´eho mˇeˇren´ı AiAF, kter´e umoˇzn ˇuje v makro reˇzimu zaostˇrit jiˇz od 1 cm, v norm´ aln´ım reˇzimu pak od 50 cm. Expoziˇcn´ı ˇcasy lze nastavit od 1/2000 s aˇz do 15 s.
3.2
Struktury
Nejdˇr´ıve jsme zab´ yvali poˇrizov´ an´ım fotografi´ı v makro reˇzimu. Poˇr´ıdili jsme nˇekolik fotografi´ı, zachycuj´ıc´ıch zbl´ızka struktury pˇr´ırodn´ıch i umˇel´ ych materi´al˚ u kolem n´as. Zaj´ımav´e je, ˇze u spousty z nich nejde na prvn´ı pohled poznat, co zobrazuj´ı. Nˇekter´e jsou velmi podobn´e, jako napˇr´ıklad kamenn´ a stˇena budovy, myc´ı houba a kraj´ıc chleba.
3
3.3
Perspektiva
D´ale pˇriˇsly na ˇradu fotografie, kter´e se snaˇz´ı poruˇsovat perspektivu. Pˇr´ıkladem m˚ uˇze b´ yt ˇclovˇek, op´ıraj´ıc´ı se o strom, kter´ y je ale nˇekolik des´ıtek metr˚ u za n´ım. Nefotografovali jsme jen pˇredmˇety okolo n´as, ale sami jsme se stali modely pro naˇse fotografie.
3.4
Fotografie pˇ res mikroskop a lupu
Skrze mikroskop a lupu jsme vyfotografovali r˚ uzn´e materi´aly, hmyz a krajinu.
3.5
Fotografie pˇ res barevn´ e filtry
Sestavili jsme n´ apisy, kter´e na prvn´ı pohled ned´avaj´ı smysl, a obarvili jsme je nˇekolika r˚ uzn´ ymi barvami. Pˇri pohledu pˇres barevn´ y filtr nejsou vidˇet p´ısmena se stejnou barvou jako m´a filtr. Vyniknou tedy ostatn´ı p´ısmena, kter´ a vytvoˇr´ı slova.
4
4
Z´ avˇ er
Poˇr´ıdili jsme nˇekolik des´ıtek kvalitn´ıch fotografi´ı, kter´e se zamˇeˇruj´ı na r˚ uzn´e jevy. Douf´ame, ˇze tyto fotografie ˇcten´aˇre zaujmou a inspiruj´ı ho, aby se o nˇeco podobn´eho tak´e pokusil.
Pouˇ zit´ a literatura a zdroje [1] Technika fotografie [online] URL
ˇıˇren´ı svˇetla [online] [2] S´ URL
5
