DIGITÁLNÍ FOTOGRAFIE

DIGITÁLNÍ FOTOGRAFIE - princip digitalizace obrazu, části fotoaparátů, ohnisková vzdálenost, expozice, EXIF data, druhy digitálních fotoaparátů

Princip vzniku digitální fotografie

 digitální fotoaparáty vycházejí z principu klasického fotoaparátu na film  rozdíl je ve snímacím prvku  u klasického fotoaparátu světlo dopadá na světlocitlivý film (proužek plastu, který je potažen chemikálii citlivou na světlo - halogenid stříbrný)  u digitálního fotoaparátu světlo dopadá na polovodičový čip (křemíková destička se světlocitlivou polovodičovou vrstvou)

Vznik obrazu v digitálním fotoaparátu  při pořizování snímku, se otevře na krátkou dobu závěrka - umožní dopadnou světelnému paprsku na snímací prvek  světlo prochází přes objektiv – jeho množství je regulováno clonou  pořízení snímku je možné sledovat v hledáčku, případně na displeji fotoaparátu  výsledná podoba snímku je uložena na paměťovou kartu ve fotoaparátu

Snímací čipy – CCD, CMOS  snímací čip je polovodičová součástka, která je citlivá na světlo a převádí dopadající paprsky na elektrický náboj  je složen z velkého množství snímacích buněk, před jednotlivé buňky se umísťují barevné filtry v barvách RGB a každá buňka tak reaguje na jinou barvu  jeden každý obrazový pixel je pak tvořen třemi základními barevnými složkami RGB (red – green – blue = červená – zelená – modrá)

 buňky (pixely) se shlukují do čtvercového tvaru, každý pixel je pak tvořen čtyřmi buňkami – zelená barva G je zastoupena 2x

 jednotlivé RGB buňky nabývají hodnot 0 – 255, jejich vzájemnou kombinací je určena výsledná barva a její intenzita (světlost) Snímač je charakterizován zpravidla třemi základními parametry  Rozlišení snímače – udává se v megapixelech a označuje, kolik bodů bude obsahovat výsledné fotografie  Velikost snímače – udává, jak je snímač velký  Citlivost snímače – vyjadřuje se pomocí tzv. ISO čísla

CCD snímač  jeho velkou výhodou je vysoká citlivost na světlo a tím menší šum  nevýhodou je dlouhý čas potřebný na přečtení všech řádků a nemožnost udělat výřez jen několika buněk  má v porovnání s CMOS mnohem vyšší spotřebu elektrické energie

CMOS snímač  výhodou nízká spotřeba elektrické energie a výrobní cena  digitalizace náboje celého snímače se provádí naráz a jsme schopni načíst jen výřez fotografie- rychlejší než CCD  největší nevýhodou je malá citlivost na dopadající světlo a vysoký šum jednotlivé buňky obsahují přídavné zesilovací a odšumovací obvody  nejnovější jsou vybaveny miniaturními mikro čočky pro každou buňku, které se snaží nasměrovat více světla do snímací části buňky

Porovnání CCD a CMOS snímačů

Rozdíly CCD versus CMOS Snímací čip

CCD

CMOS

Cena

vysoká

nízká

Rozměry řešení

vyšší

nízké

Spotřeba

vysoká

nízká

Kvalita obrazu

vysoká

nižší až nízká

Rozlišení

vysoké

střední

Komplexnost čipu

vysoká

nižší až nízká

Fill faktor (činná plocha)

vysoký

nízký až střední

Digitální šum

nízký

vysoký

Rychlost

nižší až vysoká

vysoká

Dynamický rozsah

vysoký

nižší

Možnost výřezu

nativně žádná

ano

Citlivost ISO      

důležitý parametr, který slouží k nastavení správné expozice. ISO bývá v rozmezí asi od 80 do 3200 pro běžné fotografování s dostatečným množstvím světla je vhodné volit ISO co nejmenší při zvýšení na dvojnásobek citlivosti ISO pak stačí poloviční množství světla přílišné navýšení citlivosti ISO vede ke vzniku šumu šum lze odstranit softwarově, vždy na úkor ztráty detailů a ostrosti fotografie

Crop factor  Crop factor (ekvivalentní ohnisková vzdálenost) je přepočet ohniskové vzdálenosti digitálního fotoaparátu pro různé velikosti snímacích čipů  vzdálenost se přepočítává na velikost klasického kinofilmu (full frame)

Objektiv  objektiv je soustava čoček, které dokážou seskupit obraz a na snímací čip přenést zaostřený obraz  základními parametry objektivu jsou světelnost a ohnisková vzdálenost. Ohnisková vzdálenost  je vzdálenost, ve které objektiv zobrazí přenesený zaostřený obraz na snímací čip

Rozlišení objektivů vzhledem k ohniskové vzdálenosti

Základní  ohnisková vzdálenost je přibližně 50 mm (platí u full frame), což odpovídá pohledu lidského oka (u snímače APS-C je základní ohniskovou vzdáleností 28 mm)  snímky mají nejpřirozenější perspektivu  velká světelnost - hodí pro fotografování za nižší hladiny osvětlení

Širokoúhlé     

malá ohnisková vzdálenost 18-35 mm velký úhel záběru 70° - 100° velká hloubka ostrosti při všech clonách mění perspektivu výsledné fotografie extrémní případ je tzv. „rybí oko“ - má ohniskovou vzdálenost 6-8mm a dokáže zaznamenat obraz s úhlem 180° - 220°

Teleobjektivy  velká ohnisková vzdálenost 80-300 mm  malý úhel záběru do 70° malá hloubka ostrosti  menší světelnost (při zhoršených světelných podmínkách potřebují delší expoziční čas pro správnou expozici)  vhodné k fotografování vzdálených předmětů

Makroobjektiv  pro focení z velmi krátké vzdálenosti – výborná kresba detailů  rozsah ohnisek od 50 mm do 200 mm  ostrost při větších vzdálenostech není příliš dobrá

Zoomový objektiv (objektiv s proměnným ohniskem) – transfokátor    

velice praktický pro rychlou změnu výřezu fotografie ohnisko je plynule proměnné složitější konstrukce – dražší se změnou ohniskové vzdálenosti se mění jejich světelnost – odstraněno u špičkových objektivů se stálou světelností bez ohledu na ohnisko  většinou doplněny o optickou stabilizaci obrazu

Pohled objektivem s ohniskovou vzdáleností 50 mm (základní pro full frame)

Pohled objektivem s ohniskovou vzdáleností 18 mm (širokoúhlý)

Pohled objektivem s ohniskovou vzdáleností 135 mm (teleobjektiv)

Clona  kruhový otvor, který je umístěn v objektivu  velikost otvoru clony reguluje množství dopadajícího světla na čip

Clonové číslo     

clonové číslo znamená, kolik světla za určitou jednotku času dopadne na čip zápis clonového čísla se nejčastěji zapisuje ve tvaru "f/F" „f“ – ohnisková vzdálenost / „F“ – clona změnou clonového čísla můžeme ovlivňovat hloubku ostrosti výsledné fotografie při malých clonových číslech bývá hloubka ostrosti malá a můžeme značně potlačit rušivý vliv pozadí fotografovaných objektů  při focení makrofotografie je nutné používat vysoká clonová čísla, protože značná blízkost fotografovaného objektu způsobuje velmi malou hloubku ostrosti  větší clonové číslo = menší průměr otvoru clony (méně světla)  menší clonové číslo = větší průměr otvoru clony (více světla)

Ukázka použití clonového čísla f/3,5 – nízká hloubka ostrosti

Ukázka použití clonového čísla f/13 – vysoká hloubka ostrosti

Hloubka ostrosti -

DOF (Depth Of Field)

 je určitá vzdálenost od nejbližšího bodu po nejvzdálenější bod, ve které se na fotografii jeví lidským okem obraz ostrý

Hloubka ostrosti je ovlivněna třemi faktory  vzdáleností objektu  ohniskovou vzdáleností  clonovým číslem

Vzdálenost objektu  menší vzdálenost = menší hloubka ostrosti

Ohnisková vzdálenost  malá ohnisková vzdálenost = větší hloubka ostrosti

Clonové číslo  menší clonové číslo = menší hloubka ostrosti

Expozice  základem technicky správné fotografie je její správná expozice  snímek podexponován (příliš tmavý)  snímek přeexponován (příliš světlý

Expozice je tvořena třemi parametry  clonou  citlivostí snímače  dobou expozice

 všechny tři parametry se nastavují v závislosti na množství dopadajícího světla  všechny parametry musí být nastaveny tak, aby byl snímek správně exponován

Ovlivnění výsledného snímku změnou těchto tří parametrů  změnou clonového čísla - měníme hloubku ostrosti  změnou citlivosti snímače - narůstající citlivostí ISO narůstá také šum fotografie (šumem rozumíme nahrazení výsledků z pixelů s nedostatečným osvitem neutrální šedou barvou)  změnou doby expozice - můžeme ovlivnit buďto zachycení „pohybu“ ve fotografii, v opačném případě „zmrazení“ i velice rychlého pohybu (pozor – při časech kratších než 1/30s je nutné použít stativ, který zamezí pohybu fotoaparátu způsobenému třesem rukou během expozice)

-ukázka zachycení pohybu tekoucí vody

- ukázka zmrazení pohybu rychle tekoucí vody

Nastavení expozice na fotoaparátu

Automatický režim – fotoaparát sám hlídá správnou expozici a automaticky nastavuje clonu, dobu expozice a citlivost ISO Režim P – v tomto režimu nastavujeme citlivost ISO dle vlastních požadavků, clonu a dobu expozice nastavuje fotoaparát sám automaticky Režim Tv – jedná se o prioritu času. Můžeme nastavovat citlivost ISO a dobu expozice. Fotoaparát sám nastavuje clonu. Můžeme nastavovat dlouhé časy při nočních scénách, případně fotografovat vodu na různou dobu expozice. Režim Av – priorita clony. Nastavujeme sami citlivost ISO a clonu. Fotoaparát sám nastaví správnou dobu expozice. Režim je vhodný pro vlastní nastavení hloubky ostrosti pomocí clonového čísla. Režim M – plně manuální režim. Nastavujeme sami citlivost ISO, dobu expozice i clonu. Správná expozice je zobrazována na stupnici. Fotoaparát vyhodnotí naše nastavení expozice a zobrazuje, je-li fotografie podexponována anebo přeexponována.

EXIF data - EXIF (EXchangeable Image File)  důležité fotografické údaje o snímku  digitální fotoaparáty tato data přidávají k vytvářeným snímkům  lze je zobrazit ve většině prohlížečů Windows a v prohlížečích obrazových souborů (kliknutím pravého tlačítka myši na obrázek a výběrem Vlastnost → záložka "Podrobnosti")  v EXIF datech se zobrazí každé další následné úpravy snímků

EXIF data obsahují: • • • • • •

název, umístění a velikost souboru, ve kterém je snímek uložen, datum a čas pořízení snímku, velikost fotografie – šířka a výška v pixelech, rozlišení fotografie, název fotoaparátu, kterým byl snímek pořízen, důležité fotografické údaje – expoziční čas a způsob měření expozice, clona, ISO citlivost, ohnisková vzdálenost, použití blesku, vyvážení bíle apod.

Digitální fotoaparáty:  kompaktní digitální fotoaparát  elektronická digitální zrcadlovka  digitální zrcadlovka Kompaktní digitální fotoaparát  od nejzákladnějších modelů až po výborně vybavené  nejlevnějším na trhu  vybavený zadním LCD displejem a některé modely mají i průhledový hledáček (otvor skrz tělo fotoaparátu)  umí také zaznamenávat video sekvence  používají CCD čipy - nejběžnějším rozměrem je 1/2,5“ (nevýhodou je větší šum při vyšších ISO)  mají objektivy malých rozměrů s menší světelností (horší výsledky při špatných světelných podmínkách)  objektivy mají běžné hodnoty ZOOM jsou 3x až 10x

Elektronická digitální zrcadlovka - EVF

 dokonalejší kompaktní fotoaparát  vzhledem a hmotností připomíná digitální zrcadlovku (DSLR  obsahuje elektronický hledáček, který zobrazuje elektronicky zpracovaný obraz shodně zobrazený i na zadním LCD displeji  zadní LCD displeje u těchto fotoaparátu jsou velmi často výklopné  umí zaznamenávat video ve velmi vysoké kvalitě  používají čipy CCD s velikostí 1/2,5“, 1/2,33“ u lepších modelů i 1/1,8“  objektivy mají lepší světelnost  objektivy elektronických mají hodnoty ZOOM až 20x

Digitální zrcadlovka - DSLR

 konstrukčně podobné klasickým zrcadlovkám na kinofilm – film nahrazen čipem  fotoaparát obsahuje zrcadlo a při pohledu do průhledového hledáčku se díváme přes toto zrcadlo přímo ven objektivem přístroje - neupravený obraz  stisknutím spouště dojde ke sklopení zrcadla a na snímací čip dopadá světlo  výhodou DSLR je jejich menší energetická náročnost, rychlost snímání, vysoká kvalita obrazu, výměnné kvalitní objektivy, velké možnosti rozšíření, plně manuální nastavení  poslední modely umí zaznamenávat video ve velmi vysoké kvalitě

 používají se převážně čipy CMOS – velikost viz. tabulka

 mají výměnné objektivy - každý objektiv může mít zcela jiné vlastnosti, jako je ohnisková vzdálenost, světelnost, ZOOM  ohnisková vzdálenost objektivu se přepočítává na rozměry kinofilmu podle tzv. „Crop factoru“  ceny kvalitních objektivů převyšují ceny fotoaparátů – kvalita objektivu ovlivňuje kvalitu výstupu