Fotografické přístroje a rychloběžné snímání

Fotografické přístroje a rychloběžné snímání Katedra oděvnictví, TUL Jan Palata

Fotografické přístroje a rychloběžné snímání

1


Úvod Podstatou fotografie je zachycení okamžiku. V životě existuje mnoho dějů, které probíhají rychle, tudíž se stávají rozostřenými. Je tu však možnost, jak je zachytit a uchovat za účelem pozdějšího využití. Ale jakým způsobem postupovat s ději, které probíhají příliš rychle? Nelze na ně použít běžný fotoaparát, ani pouhým okem nejsou postřehnutelné. Křídla mávajícího kolibříka se na výsledné fotografii jeví jako trojúhelníkovitě rozostřené obrazce. V časopisech o přírodě bývají často ptáci zachyceni v letu natolik detailně, že bychom mohli spočítat peří na křídlech. Dalšími pozoruhodnými ukázkami jsou kupříkladu kapka vody dopadající na vodní hladinu, balónek s vodou padající na rýsováček, balónek s vodou propíchnutý špendlíkem apod. Smysl vysokorychlostního fotografického záznamu spočívá v rychlém zachycení rychle se pohybujících objektů, které nedokáže postřehnout oko pozorovatele. Vědci používají rychloběžných záznamů ke studiu fyzikálního pohybu, měření jevů, jako je povrchové napětí a gravitační účinky. Vojenští odborníci jimi sledují přesnost střel a raket, a dokonce i děje odehrávající se v samém jádru jaderných výbuchů. Sportovní fotografové je rovněž využívají k zaznamenání sportovních událostí, např. v atletice, u koňských dostihů a cyklistických závodů. Rychloběžné fotografie mají také i svoji uměleckou hodnotu. Lidé mohou spatřit, co lidské oko nikdy nevidělo.

Obr.1 Kapka vody dopadající na vodní hladinu Chce-li člověk porozumět základům rychloběžného fotografování, je třeba se nejprve seznámit se základy fotografování a práce s kamerou. Přesněji řečeno zárukou úspěchu je 2


poznání principu klasického fotoaparátu. K tomuto účelu nejlépe slouží tzv. jednooké zrcadlovky. Jednooká zrcadlovka Pojmem „jednooká zrcadlovka“ (v angličtině SLR – Single-lens reflex) se zpravidla míní zrcadlovka, u níž je zrcadlo sklopné, a jeden objektiv se používá jak pro expozici, tak i pro hledáček, v němž je vždy vidět skutečný obraz. To umožňuje použití výměnných objektivů, filtrů předsádek a konvertorů, aniž je narušena schopnost přesného náhledu výsledné fotografie [1]. Jednou z nejdůležitějších částí každého fotoaparátu je objektiv. Objektivem je čočka nebo soustava čoček, vytvářející opticky změněný obraz, který se obvykle ještě dále zpracovává. Objektiv soustřeďuje světlo na senzor nebo na film [1]. V praxi se používají optické soustavy několika různých druhů čoček k potlačení různých optických vad. Taková optická soustava pak může být schopna i měnit svoji ohniskovou vzdálenost [1]. V objektivech fotoaparátů také bývá zabudována clona, která dovoluje regulovat množství světla, které objektivem prochází. Součástí objektivu může být i závěrka, leč ve většině případů bývá v těle fotoaparátu [1].

Obr.2 Boční řez optickou soustavou jednooké zrcadlovky (1. Objektiv; 2. Zrcadlovka (ve vyklopeném stavu). V praxi bývá zrcadlo polopropustné, takže část světla jím prochází i je odražena na senzory zaostřovací a expoziční automatiky; 3. Závěrka; 4. Film nebo senzor; 5. Zaostřovací matnice; 6. Spojná čočka; 7. Pětiboký hranol; 8. Hledáček) [1].

3


Světlo (obraz) prochází objektivem (1) a odráží se zrcadla (2) na matnici (5). Spojná čočka (6) jej koncentruje do pětibokého optického hranolu (7), odkud prochází do hledáčku (8). Při expozici se zrcadlo zvedne a otevře se závěrka (3), skrz níž světlo promítne na senzor (4) stejný obraz jako do hledáčku [1].

Základní pojmy Clona Množství světla, které projde objektivem lze řídit clonou – kruhovým otvorem ve středu objektivu. Čím větší je průměr clony, tím více světla projde objektivem a dopadne na senzor. V praxi je clona zkonstruována z tenkých kovových lamel, které vytváří přibližně kruhový tvar. Clona vedle expozice ovlivňuje ještě hloubku ostrosti a bokeh [2].

Obr. 3 Clona je otvor v objektivu, jehož průměr D dokáže objektiv regulovat. Tím fotoaparát řídí množství světla, které objektivem prochází Množství světla, které projde clonou je úměrné ploše otvoru clony a nikoliv jejímu průměru (D) (viz obr.3). V praxi to znamená (a často mate), že když zdvojnásobíte průměr clony D, tak zečtyřnásobíte množství světla, čili zečtyřnásobíte expozici. Chcete-li tedy skutečně pouze zdvojnásobit expozici, musíte otevřít clonu (zvětšit její průměr) nikoli 2x, nýbrž pouze 1,4x. pro kruhové clony totiž platí, že plocha kterou světlo prochází je 3,141592654 * r2, kde r je poloměr clony. Zdvojnásobení plochy clony se proto dosáhne zvětšením průměru clony D o odmocninu 2, což je ~1,4 [2].

Množství světla prošlého clonou se zleva doprava zmenšuje vždy 2x, leč průměr clony se zmenšuje jen 1,4x. 4


Clonové číslo Podle základního optického zákona převrácených čtverců závisí množství světla dopadajícího na senzor nejen na otvoru clony, ale též na vzdálenosti clony od senzoru. A vzdálenost clony od senzoru je ohnisková vzdálenost objektivu. Intenzita dopadajícího světla na senzor je tedy závislá na průměru clony D a na ohniskové vzdálenosti použitého objektivu f [2]. Uvažovat při nastavování expozice na fotoaparátu ohniskovou vzdálenost je nepraktické, a proto již staří fotografové zavedli clonová čísla F, která z úvah ohniskovou vzdálenost vyřazují. Clonové číslo F (např. 2.8) tak zajistí stejné množství světla na senzoru bez ohledu na ohnisko objektivu. Potřebný průměr clony pro zadané clonové číslo F a aktuální ohniskovou vzdálenost si spočítá objektiv sám podle jednoduchého vztahu: Průměr clony D *mm+ = Ohnisková vzdálenost f *mm+ / Clonové číslo F A obráceně – z ohniskové vzdálenosti a průměru clony (oboje v mm) lze snadno spočítat clonové číslo F jako: F

f D

(1)

Průměr clony 25 mm a objektiv 100 mm tedy zajistí stejnou intenzitu světla na senzoru jako průměr clony 50 mm na objektivu 200 mm a obě tyto situace odpovídají clonovému číslu 4.

Často se lze též setkat se zápisem clony ve tvaru např. f/8, kde f značí ohniskovou vzdálenost a zápis f/8 tedy znamená „poděl ohniskovou vzdálenost clonovým číslem a získáš průměr clony“. Základní řada clonových čísel, která mění množství světla vždy 2x, je: 1.0, 1.4, 2.0, 2.8, 4.0, 5.6, 8, 11, 16, 22, 32, 45, …

5


V praxi se ale používá jemnější dělení, kdy mezi sousedními hodnotami na výše uvedené stupnici je ještě jedna mezihodnota (1/2) nebo dvě mezihodnoty (1/3 a 2/3). Například mezi základními hodnotami 4.0 a 5.6 jsou mezihodnoty 4.5 a 5.0. Vztah (1) je i příčinou toho, že menší clonové číslo znamená více otevřenou clonu, a proto clonovému číslu se někdy také říká zaclonění [2]. Ohnisková vzdálenost Ohnisková vzdálenost čočky f je definována jako vzdálenost čočky k jejímu ohnisku (místu kde je ostrý obraz) za předpokladu, že zobrazený předmět je v nekonečnu. Jinými slovy je to vzdálenost, kde se paprsky protnou (ostrý obraz) pokud vstupují do čočky rovnoběžně (tj. předmět je v nekonečnu). Z toho vyplývá, že každý objektiv dosáhne své nominální ohniskové vzdálenosti pouze, je-li zaostřen na nekonečno [2].

Ohnisko je vzdálenost, kam se soustředí paprsky procházející čočkou za předpokladu, že do čočky vstupují rovnoběžně (tj. předmět je v nekonečnu).

I rozptylná čočka má ohnisko, to leč leží pomyslně před čočkou, tudíž má zápornou hodnotu.

6


Zákon převrácených čtverců Zákon převrácených čtverců je základní optický princip, podle kterého intenzita světla dopadajícího na plátno klesá s druhou mocninou vzdálenosti zdroje světla od plátna. Oddálení plátna např. do dvojnásobné vzdálenosti způsobí tedy pokles intenzity světla na plátně čtyřikrát. V praxi to tedy znamená, že intenzita světla do dálky velmi rychle klesá [2].

Intenzita světla na zadním plátně je 4x nižší i přesto, že plátno je jen 2x dál. Světlo se totiž „ředí“ na jeho 4x větší plochu. Světelnost Světelností se označuje největší možný průměr clony, kterého je objektiv schopen. Světelnost se obvykle zapisuje ve tvaru clonového čísla, a tedy např. jako f/2.8. Zavřít clonu (zmenšit otvor) dokáže každý objektiv, leč základní funkce je doprava světla na senzor a tak možnost otevřít clonu (tj. světelnost) je zásadní. Světelnost je definována a každý objektiv ji dosáhne jen při zaostření na nekonečno. Při zaostření na bližší vzdálenost je proto třeba počítat s poklesem světelnosti. Tento efekt se nejvíce uplatní u makroobjektivů, které dosahují svého největšího zvětšení právě při extrémně krátkých zaostřených vzdálenostech, a nejsilnější pokles světelnosti tedy nastane při minimální zaostřovací vzdálenosti.

7


Zaostřená vzdálenost

∞

56 cm

41 cm

35 cm

31 cm

Zvětšení

-

1:5

1:3

1:2

1:1

Reálná světelnost

2.8

3.6

4.1

4.6

5.9

Ukázka poklesu reálné světelnosti u makroobjektivu s ohniskem 100 mm při zaostřování na blízké vzdálenosti, kde objektiv dosahuje uspokojivých měřítek pro makro Zaostření na bližší vzdálenost Zaostřenou vzdáleností v (m, cm) se rozumí vzdálenost objektu měřená od senzoru/filmu, ze které objektiv zajistí ostrý obraz na senzoru. Zaostřená vzdálenost může být v každé chvíli jen jedna a vytvoří rovinu kolmou na osu objektivu. I když z fyzikálního pohledu je milimetr před i za zaostřenou vzdáleností již rozostřeno, prakticky bývá subjektivně zaostřená oblast širší, což vytváří hloubku ostrosti. Změna vzdálenosti k objektu (nikoliv samotné přeostření) také mění perspektivu.

Zaostřená vzdálenost je rovina kolmá na osu objektivu, ze které se předměty vykreslí ostře na senzoru/filmu.

8


Na podobných snímcích je velmi dobře vidět rovina zaostření i hloubka ostrosti Z hlediska optiky platí, že nevstupují-li paprsky do čočky rovnoběžně (objekt není v nekonečnu) musí se čočka posunout mírně vpřed (jakoby prodloužit svoji ohniskovou vzdálenost), aby paprsky dopadly zaostřené na senzor/film. V takovém případě platí, že převrácená hodnota vzdálenosti objekt-čočka (S1) plus převrácená hodnota vzdálenosti čočka-obraz (S2) je rovna převrácené hodnotě ohniskové vzdálenosti f. Zaostřovací vzdáleností je v tomto případě vzdálenost S1 + S2. Oddálení čočky od senzoru má rovněž vliv na světelnost objektivu [2].

Je-li objekt blíže než v nekonečnu, čočka se musí posunout mírně vlevo (před ohniskovou vzdálenost), aby na senzoru vytvořila ostrý obraz.

9


Hloubka ostrosti Hloubka ostrosti označuje subjektivní zónu ostrosti před a za zaostřenou vzdáleností. Vše co je mimo hloubku ostrosti (dále či blíže) bud již vyhodnoceno na výsledné fotografii jako neostré, přičemž se předpokládá velikost fotografie 8x12 palců (zhruba A4) [2]. Jinými slovy, vše co je uvnitř hloubky ostrosti bude rozostřené méně, než je pozorovatelné rozostření na výsledné fotografii. Povolené rozostření na senzoru je však logicky menší než na fotografii a je označováno jako rozptylový kroužek [2].

Schematické znázornění hloubky ostrosti a rozptylového kroužku (CoC) Hloubka ostrosti se mění s ohniskovou vzdáleností objektivu, s hodnotou clony a se zaostřenou vzdáleností. Jsou-li tyto hodnoty známy, může být hloubka ostrosti přibližně spočítána dle vzorců (2,3): c  F  a2 Přední hloubka ostrosti *mm+  2 f cF a



c  F  a2 Zadní hloubka ostrosti *mm+  2 f cF a



kde

f: ohnisková vzdálenost objektivu *mm+ F: clonové číslo a: zaostřená vzdálenost [mm] c: rozptylový kroužek [mm]

10






Zvětšení, makro měřítko, měřítko snímání Je jím parametr, který říká jak největší je objektiv schopen vykreslit obraz objektu na senzoru. Pokud budete např. fotografovat 1 cm velkou vosu největším zvětšením, jaké objektiv umí (makro režim), potom zvětšení objektivu řekne velikost obrazu vosy na senzoru (nikoli na výsledné fotce). Je-li max. zvětšení objektivu 1x (měřítko objektivu je 1:1), bude vosa na senzoru také 1cm velká. Je-li zvětšení 0,25x (měřítko 1:4), potom bude vosa na senzoru 0,25 cm velká. Každý objektiv dosáhne maximálního měřítka při své minimální zaostřovací vzdálenosti [2].

Zvětšení či makro měřítko objektivu udává poměr velikosti obrazu m ku jeho vzoru M. Minimální zaostřovací vzdálenost Vypovídá o tom, na jakou minimální vzdálenost je objektiv schopen zaostřit. Z této minimální zaostřovací vzdálenosti poskytne objektiv své maximální zvětšení. Protože se ale při zaostření na bližší vzdálenost než nekonečno nutně prodlužuje ohnisko objektivu, klesá tím světelnost objektivu. Minimální zaostřovací vzdálenost lze výrazně zkrátit, a tím zvětšit zvětšení objektivu pomocí mezikroužků nebo předsádek [2]. Rozptylový kroužek Každý objekt lze v daný okamžik zaostřit pouze na jednu konkrétní vzdálenost. Jakákoli odchylka od této zaostřené vzdálenosti způsobí, že obraz na senzoru bude rozostřen. Velikost rozostření je možné snadno vymezit změřením průměru kruhu v (mm), který se na senzoru vytvoří místo bodu. Jinak řečeno – rozostření obrazu zobrazí světelný bod na senzoru v podobě kruhu, jehož průměr je měřítkem velikosti rozostření. Tomuto kruhu se říká rozptylový kroužek. Lidské oko není schopno na běžnou pozorovací vzdálenost rozpoznat menší objekty, než asi 0,25 mm. Rozptylový kroužek tudíž na výsledné fotografii nesmí přesáhnout 0,25 mm, jen v takovém případě bude rozostření neviditelné. Chceme-li zjistit povolené rozostření v době pořizování fotografie, je nutné se zeptat na povolenou velikost rozptylového kroužku na senzoru – nikoli na výsledné fotografii (velikost fotografie je při stisku spouště neznámá). Pro

11


výpočty se standardně předpokládá fotografie velikosti 8 x 12 palců, což odpovídá velikosti zhruba A4, tj. 210 x 297 mm.

Rozptylový kroužek je povolená hodnota rozostření na senzoru, která na výsledné fotografii nebude vidět. Pokud by senzor měl velikost papíru A4, nebylo by třeba obraz nijak zvětšovat a rozptylový kroužek na senzoru by byl roven 0,25 mm. Senzor je však menší a obraz je tedy nutno ze senzoru na výslednou fotografii A4 zvětšit. Kolikrát je menší senzor než A4, tolikrát je nutno obraz zvětšit a o stejnou hodnotu je nutno zmenšit rozptylový kroužek. Proto se velikost rozptylového kroužku mění s velikostí senzoru a pro menší senzory klesá. Senzor

Rozměry

Úhlopříčka

Poměr k A4

CoC

Coc prakticky

A4

210 x 297 mm

364 mm

1,0 x

0,2500 mm

0,25 mm

Film

24 x 36 mm

43 mm

8,4 x

0,0297 mm

0,03 mm

APS-C, DX

15 x 23 mm

27 mm

13,2 x

0,0189 mm

0,02 mm

4/3 Olympus

13 x 17,3 mm

22 mm

16,8 x

0,0149 mm

0,015 mm

12


Expozice Expozice označuje ve fotografii proces vystavení světla dopadajícího na film nebo senzor, tak jeho celkové množství. Expozice je měřena v EV (exposure value). Správná expozice je určena citlivostí filmu či senzoru, měřenou na stupnici ISO, DIN, nebo ASA a ovlivňována nastavením clony a rychlostí závěrky fotoaparátu. Za slunného dne je to při filmu s citlivostí 100 ISO clona f/16 a doba expozice 1/125 s. Pro dosažení stejné expozice je při větším otevření clony třeba zkrátit dobu a naopak. Po zjištění správné expozice – expozimetrem, lze kombinovat clonu a dobu k dosažení zamyšleného efektu. Poměr obou složek je podstatný – nastavení clony ovlivňuje hloubku ostrosti, doba expozice zase pohybovou neostrost [1]. Závěrka Pro zajištění nejvyšší kvality snímku musí být senzor udržován ve tmě a exponován jen po nastavenou dobu expozice. Proto je před senzorem v zrcadlovce tzv. závěrka, což je oponě podobné zařízení odkrývající senzor na stanovenou dobu po stisku spouště. DSLR používají tzv. štěrbinovou závěrku, která je tvořena dvěma lamelami. Životnost závěrek v moderních DSLR je asi 50 000 až 300 000 cyklů [2].

Princip štěrbinové závěrky tvořené dvěma lamelami a používané v DSLR.

13


Typická závěrka DSLR v zavřeném stavu Citlivost Citlivost ve fotografické je jeden ze tří základních parametrů určující expozici výsledného snímku. Zbylé dva jsou clona a doba expozice. Citlivost je v dnešní době nejčastěji udávaná dle normy ISO 5800 (ČSN 66 6625). Ta vychází z jednotek ASA. V digitálních fotoaparátech je parametr jednoduše nazýván ISO. Citlivost ISO se pohybuje obvykle v rozmezí od 12 do 3200 (u řady fotoaparátů je ale udávána i vyšší) obvyklé hodnoty jsou 100, 200 a 400. Ve starší literatuře se lze setkat také s dalšími jednotkami. Jsou jimi:    

°DIN (Deutsche Industrie Norm) °BSI (British Standards Institution) ASA (American Standard Assosiation) °Schn (Scheinerova stupnice – evropská a americká varianta)

Tyto výše uvedené jednotky jsou označeny jako stupně (°), jsou logaritmické. U všech těchto logaritmických stupnic odpovídá zvýšení o 3 stupně dvojnásobné citlivosti. Přesný přepočet citlivosti konkrétního materiálu mezi stupnicemi není úplně možný, neboť některé z nich zohledňují i strmost materiálu (u klasických materiálů nemusí být lineární) a použité vyvolávací chemikálie. Někteří výrobci navíc mírně korigovaly své údaje, aby kompenzovali vliv rozdílných definic stupnic). Přibližný přepočet (může se lišit podle zdrojů o 1/3-2/3 EV): ISO

°DIN

°Schn (evr.)

°Schn (am.)

°BSI

ASA

100

21°

31°

25°

30°

80

14


Vliv citlivosti Dvojnásobná citlivost snižuje potřebnou dobu expozice na ½. Tedy při dvakrát větší citlivosti stačí pro stejnou úroveň expozice pouze ½ dopadajícího světla. Při zdvojnásobení citlivosti beze změny množství dopadajícího světla lze:  

zkrátit dobu expozice na polovinu – a tím snížit rozmazání pohybu ve focené scéně, nebo zvýšit clonu o jedno clonové číslo – tím se zvýší i hloubka ostrosti.

Při kreativním fotografování je také častá změna citlivosti na nižší hodnotu, kdy se prodlužuje čas potřebný k expozici (zvýraznění pohybu ve fotografované scéně) nebo je možné snížit clonové číslo (třeba až na hranici, která je dána světelností objektivu – popředí je více odděleno od pozadí snížením ostrosti pozadí fotografované scény).

15


Chronofotografie (z lat. Chronicus – časový) nebo vysokorychlostní fotografie je obor fotografie, který se zabývá fotografickým záznamem rychlých pohybů, například pohybem zvířat a lidí, střelou v okamžiku nárazu do překážky, balónku v okamžiku prasknutí atp. Cílem je „zmrazit“ pohyb v jednotlivých fázích, aby byl postřehnutelný lidským okem. Historie a vývoj Pionýři chronofotografie vyvinuli nové metody sériového snímání, aby mohli zkoumat jednotlivé fáze pohybu. Angličan Eadweard Muybridge (1830 - 1904) se proslavil jako průkopník fotografických technologií, studií pohybu, aktu a krajin. Do širšího podvědomí vstoupil jako autor díla Animal Locomotion a The Human Figure in Motion. Na počátku jeho snah stála sázka kalifornského guvernéra Lelana Stanforda, zdali se kůň při klusu v jistém okamžiku ani jednou ze čtyř nohou nedotýká země. Muybridge, jenž měl svým zkoumáním onen výrok potvrdit či vyvrátit, započal roku 1872 pořizovat šest let trvající série fotografických experimentů. Ty nakonec stvrdily Stanfordův názor, že kůň je v určité fázi bez kontaktu se zemí. Nápad, který sám vymyslel a posléze i použil, spočíval v sérii 24 fotoaparátů, které umístil podél tratě klusu koně. Přes dráhu byly nataženy provázky, které klusající kůň zpřetrhal a uvolnil tím pružinové závěrky fotoaparátu. Muybridge sestrojil roku 1879 zoopraxiskop – promítačku s kotoučem opatřeným fotografiemi. Při pohybu se kotouč otáčel a skrze čočku promítal rozpohybovaný obraz. Knihy Animal Locomotion (1899), The Human Figure in Motion (1901) jsou stále vyhledávaným a uznávaným zdrojem informací o dynamice lidského těla. Dodnes je Muybridge považován za zakladatele moderního studia lidského pohybu [3] Rozvoj fotografie snad nejvíce ovlivnily tyto tři osobnosti: Joseph Nicéphore Niepce, Louise Jacques Mandé Daguerre a William Henry Fox Talbot [4]. Za první fotografii je považován snímek, který zhotovil roku 1826 francouzský vynálezce Nicéphore Niepce po spolupráci s Daguerrem. Vyleštěná měděná destička planýrovaná stříbrem se vystavila účinku jodových, později bromových par, čímž vznikly nažloutlé halogenidy stříbra. Takto zcitlivělá destička se exponovala, a pak vystavila účinku rtuťových par. Obraz byl vytvořen částečkami amalgamu stříbra, který selektivně vznikal v místech, kde se fotolyticky stříbro vyloučilo při expozici. Protože stříbrný amalgam je světlý, výsledkem byl přímý pozitivní obraz. Ustálením v horkém roztoku kuchyňské soli nebo v tiosíranu sodném se odstranily nedotčené halogenidy stříbra. Později se daguerrotypie tónovaly zlatem a kolorovaly. Jejich sláva spadá do let 1839 – 1859. Mezi první, kdo se v českých zemích s tímto objevem seznámili, patřil i profesor plzeňského premonstrátského gymnázia Dr. F. Smetana, bratranec Bedřicha Smetany [5]. Prvním procesem, využívajícím negativ-pozitiv byla kalotypie. Jejím vynálezcem byl William Henry Fox Talbot. Papír napuštěný kuchyňskou solí se zcitlivěl roztokem dusičnanu 16


stříbrného. Na takový papír kladl Talbot rostliny z herbáře a vykopírovaný negativní obraz různým způsobem ustaloval (kuchyňskou solí, jodidem draselným, ferrokyanidem draselným nebo tiosíranem sodným). Výsledky Talbot označoval jako fotogenické kresby. Roku 1835 Talbot pomocí malé kamery, kterou rodina přezdívala „past na myši“, exponoval na chloridostříbřitý papír okno svého sídla – tak vznikl první negativ. Později Talbot proces pozměnil. Papír napuštěný dusičnanem stříbrným vložil do roztoku jodidu draselného (vysrážel se ve vodě nerozpustný jodid stříbrný). Takto preparovaný papír se mohl usušit a nějaký čas skladovat. Před expozicí se zvlhčil roztokem dusičnanu stříbrného a kyseliny gallové. Lehce usušený, leč ještě vlhký papír se exponoval, vyvolal roztokem dusičnanu stříbrného a kyseliny gallové a ustálil tiosíranem sodným. Tento papír se voskem zprůhlednil a překopíroval téže postupem, aby se získal pozitiv. Proces byl r. 1841 patentován jako kalotypie.

Nejstarší dochovaný negativ, Zamřížované okno od W. H. F. Talbota z r. 1835 Prvním průkopníkem byl Eadweard Muybridge, v roce 1873 se začal zabývat pohybem a roku 1878 dospěl ke zjištění, že kůň v klusu má všechny 4 nohy ve vzduchu. V dřevěné budově postavil 24 fotografických přístrojů, na jeden okraj závodiště zavěsil bílý horizont a na druhý umístil v pravidelných intervalech řadu fotoaparátů. Přes dráhu položil provázky, které v okamžiku, kdy je běžící kůň přetrhl, postupně uvolnily pružinové závěrky fotoaparátů. Již tenkrát Muybridge použil expoziční doby až 1/6000 sekundy. Většinu snímků exponoval 1/1000 sekundy, na tu dobu také velmi krátkým expozičním časem.

17


The Hourse in Motion, Eadweard Muybridge 1878 V roce 1931 americký inženýr Harold Eugene Edgerton vyvinul elektronické výbojkové světlo, se kterým vyrobil blesky o 1/500 000 sekundy, které mu umožnily vyfotografovat kulku v letu. Rozvojem závěrky fotoaparátu a filmových materiálů se rychle zlepšovaly možnosti záznamu rychlých motivů a pohybu u běžně dostupných fotoaparátů. Rychlost závěrky okolo 1/4000 sekundy je obvyklá u klasických DSLR. Je-li pořizován záznam s ještě kratším časem než 1/4000 s, pak se hovoří o fotografii s velmi krátkým časem. Moderní fotoaparáty umožňují expozici s rychlostí závěrky až do 1/1000 s. Kratší doba expozice může být docílena osvícením předmětu krátkým světelným bleskem. S pomocí stroboskopových světel lze na podobném principu zaznamenávat pohybové fáze, jedná se o tzv. vícenásobné osvícení. Použitím této řady blesků je možné zaznamenat pohyb (např. letícího ptáka) na jedno filmové políčko. Synchronizace blesku a pohybujícího se objektu je dosaženo použitím fotobuňky na spoušť výbojkového světla. Fotobuňka je nastavena tak, aby byla osvětlena paprskem světla, jež je přerušeno rychle se pohybujícím objektem, jakmile se onen dostane do zorného pole fotopřístroje. Dříve byly vyvíjeny vysokorychlostní elektrooptické a magnetooptické závěrky, které umožňovaly dobu expozice snížit až na několik miliardtin sekundy. Obě závěrky využívaly faktu, že polarizační rovina polarizovaného světla je v určitých materiálech otočena působením elektrického nebo magnetického pole. Magnetooptická závěrka je sestavena ze skleněného válce umístěného uvnitř cívky. Polarizační filtr je vložen na každou stranu skleněného válce. Oba filtry jsou překříženy a světlo prošlé prvním filtrem se zpolarizuje a je zastaveno filtrem druhým. Projde-li cívkou krátký elektrický impuls, polarizační rovina světla ve válci se otočí a světlo může soustavou proniknout. Elektrooptická závěrka, zhotovená podobným způsobem, je složena z buňky se dvěma elektrodami, která je naplněna nitrobenzenem a umístěna mezi zkřížené polarizační filtry. 18


Polarizační rovina uvnitř kapaliny je otáčena krátkým elektrickým pulsem buzeným elektrodami. Velmi rychlý pohyb může být studován i rychloběžnou kinematografií. Běžné techniky, ve kterých jednotlivé statické fotografie vytvářejí rychlou sekvenci, umožňují maximální rychlost 500 okének za sekundu. Zůstane-li film stacionární a použije se vysokorotační (až 5 000 ot./s) zrcadlový sektor, který pohybuje obrázky nad filmem v sekvenčním sledu, mohou být dosaženy rychlosti milion obrázků za sekundu. Pro extrémně vysoké rychlosti jako miliarda obrázků za sekundu se upouští od klasických optických technik a pro expozice se použijí katodové paprskové trubice. Vysokorychlostní snímání se využívá ve sportovní cílové fotografii, kde digitální fotoaparáty dosahují časů v rozmezí od 1/2500 s do 1/10 000 s.

Vysokorychlostní digitální kamery K záznamu a následnému promítnutí událostí, které lidské oko nedokáže postřehnout, se v dnešním světě využívá vysokorychlostních digitálních kamer. Tyto kamery jsou téhož principu jako analogové, leč dávají kvalitnější obraz. Oblasti využití vysokorychlostních kamer Vysokorychlostní kamery pronikly do výzkumných center a ústavů, hojně se jich využívá na univerzitách a v oblastech průmyslového vývoje. Ve výrobě sledují chod výrobních linek, pořízené děje vyhodnocují, čímž umožňují předcházet nenadálým situacím, které by mohly vést k pozastavení výroby či vzniku ztrát. Jedná se o bezkontaktní metodu, tudíž lze jimi kontrolovat i polotovary pohybující se značnou rychlostí bez zastavení nebo omezení jejich výroby (papírny, válcovny). Dále se jich využívá v kovoobrábění tváření a svařování, v procesech robotické montáže a manipulace. Jedním z příkladů je i zátkování lahví, lepení etiket, apod. Vysokorychlostní videa často kontrolují výrobní stroje, aby se zamezilo vibracím nebo rezonancím. Ani procesu balení se kontrola vysokorychlostní kamerou nevyhne, neboť kvalita obalu je nezastupitelným faktorem při prodeji zboží. U některých výrobků podléhá kontrole i jejich funkčnost, zvláště když probíhá vysokými rychlostmi (např. textilní stroje, zbraně, atd.) [6]

19


Použitá literatura: [1]

Wikipedia.org – otevřená encyklopedie, [cit. http://cs.wikipedia.org/wiki/Hlavn%C3%AD_strana

[2]

Pihan, R.: FotoRoman, [cit. 2011-02-04]. Dostupné na: http://www.fotoroman.cz/

[3]

MOTION CAPTURE – VÝVOJ A VLIV, [cit. 2011-02-04]. Dostupné na: http://www.pifpaf.cz/cs/component/content/article/140-motion-capture-vyvoj-a-vliv

[4]

Ouředníčková, V.: Mikrobiální kontaminace fotografických materiálů, VUT v Brně 2009, [cit. 2011-02-04]. Dostupné na: http://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=13472

[5]

Historie fotografie, [cit. 2011-02-04]. http://cs.wikipedia.org/wiki/Historie_fotografie

[6]

Kubela, P.: Analýza tvorby třísky pomocí digitální vysokorychlostní kamery, VUT v Brně 2009, [cit. 2011-02-04]. Dostupné na: http://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=16031

20

2011-02-04].

Dostupné

Dostupné

na:

na:

Fotografické přístroje a rychloběžné snímání

Recommend Documents