Semestrální práce z předmětu Kartografická polygrafie a reprografie
LATEX – Digitální fotoaparáty Autor: Pavel Hanzalík, Petr Placatka Editor: Pavlína Riegerová
Praha, duben 2010 Katedra mapování a kartografie
Fakulta stavební ČVUT v Praze
Obsah Obsah prezentace 1 Digitální fotoaparáty
Úvod Princip digitálního fotoaparátu Klasifikace digitálních fotoaparátů Ohnisko Crop faktor Stabilizátor obrazu Světelnost Clona Senzor Digitální reprografie v praxi
Úvod Úvod Koncept vytvoření digitálního obrazu pomocí matice světlocitlivých prvků byl znám již poměrně dlouho. První pokus o digitální fotoaparát uskutečnila v roce 1975 firma Eastman Kodak, která použila tehdy nový CCD prvek vyvinutý v roce 1973 firmou Fairchild Semiconductor. Fotoaparát: ∙ Váha: 3,6 kg ∙ Barva: černobílý ∙ Rozlišení: 0,01 MPix (10 000 Pixelů) ∙ Uložení na magnetický pásek ∙ Doba záznamu jednoho snímku: 20 s ∙ Byla to technická novinka,
nikoliv však komerční produkt.
Úvod První skutečný digitální fotoaparát, který ukládal snímky jako opravdový obrazový počítačový soubor, byla v roce 1988 Fuji DS-1P. Ukládala snímky do vnitřní baterií napájené paměti 16 MB, nebyla však nikdy uvedena na trh. První komerčně dostupnou skutečnou digitální zrcadlovkou byl Kodak DCS-100 uvedený na trh v roce 1991. Ta nabídla rozlišení 1,3 megapixelů a stál kolem 20.000 USD. Výrobci digitálních zrcadlovek: ∙ Canon ∙ Nikon ∙ Kodak ∙ Pentax ∙ Olympus ∙ Samsung ∙ Sony ∙ Sigma ...
Princip digitálního fotoaparátu ∙ Vychází z konstrukce klasického fotoaparátu. ∙ Snímače CCD, CMOS
Náboj vzniká postupně během expozice čipu, kdy je otevřena uzávěrka fotoaparátu a světlo může dopadat na čip. Princip vzniku elektrického náboje je založen na fotoelektrickém jevu. Po uzavření uzávěrky jsou vygenerované náboje z čipu postupně odváděny a měřeny speciálním zesilovačem pro každý jednotlivý pixel. Takto získaný signál je a dále převeden AD převodníkem na signál v binárním kódu. Vzniklý datový proud je převeden do některého grafického formátu používaného pro záznam obrazových dat, např. RAW, JPEG nebo TIFF. Výsledný datový soubor je uložen zpravidla na paměťové médium v podobě paměťové karty nebo vestavěné paměti typu Flash-EEPROM tj. elektricky mazatelná paměť s trvalým záznamem, který je uchován i bez přívodu elektrického napětí.
Klasifikace digitálních fotoaparátů
Kompakty Kompaktní fotoaparáty jsou navrhovány s cílem snadné obsluhy a co nejmenších rozměrů. Přístroje prodávané v roce 2006 už zcela eliminovaly hledáček ve prospěch velkých displejů. EVF EVF je zkratka z electronic viewfinder – fotoaparáty tedy mají v hledáčku displej, ukazující obraz ze senzoru. Moderní EVF přístroje mají rozlišení okolo desíti megapixelů a zoom objektivy s velkým rozsahem ohniskových vzdáleností. Většina těchto fotoaparátů má také optický stabilizátor obrazu. Úhlopříčka snímače je 1/2,5"až 1/1,6".
Klasifikace digitálních fotoaparátů DSLR - Digitální zrcadlovky Digitální zrcadlovky jsou v podstatě běžné zrcadlovky, které místo filmu obsahují CCD nebo CMOS senzor. Mají senzory od velikosti 18x13,5 mm (systém 4/3) až po rozměry filmového políčka (36x24 mm, tzv. full-frame). Z "kinofilmových"přístrojů dnes největší rozlišení poskytuje Sony Alfa A900 (24,4 Mpx) a Nikon D3x (24,5 Mpx).
Ohnisko (Focal Length) Z hlediska ohniskové vzdálenosti lze rozdělit objektivy na: ∙ Rybí oka (8 mm) ∙ Širokoúhlé (10-30 mm) ∙ Střední (základní) ohniska (30-100 mm) ∙ Normální objektivy (50 mm) ∙ Teleobjektivy (100-300 mm) ∙ Silné teleobjektivy (>300 mm) ∙ Makroobjektivy ∙ Tilt-Shift ∙ Mirror Zorný úhel objektivu a jeho ohnisková vzdálenost jsou vázány jednoduchým pravidlem: "ČÍM DELŠÍ OHNISKO OBJEKTIVU, TÍM MENŠÍ ZORNÝ ÚHEL".
Ohnisko (Focal Length) Z hlediska ohniskové vzdálenosti lze rozdělit objektivy na: ∙ Rybí oka (8 mm) ∙ Širokoúhlé (10-30 mm) ∙ Střední (základní) ohniska (30-100 mm) ∙ Normální objektivy (50 mm) ∙ Teleobjektivy (100-300 mm) ∙ Silné teleobjektivy (>300 mm) ∙ Makroobjektivy ∙ Tilt-Shift ∙ Mirror Zorný úhel objektivu a jeho ohnisková vzdálenost jsou vázány jednoduchým pravidlem: "ČÍM DELŠÍ OHNISKO OBJEKTIVU, TÍM MENŠÍ ZORNÝ ÚHEL".
Ohnisko (Focal Length) Z hlediska ohniskové vzdálenosti lze rozdělit objektivy na: ∙ Rybí oka (8 mm) ∙ Širokoúhlé (10-30 mm) ∙ Střední (základní) ohniska (30-100 mm) ∙ Normální objektivy (50 mm) ∙ Teleobjektivy (100-300 mm) ∙ Silné teleobjektivy (>300 mm) ∙ Makroobjektivy ∙ Tilt-Shift ∙ Mirror Zorný úhel objektivu a jeho ohnisková vzdálenost jsou vázány jednoduchým pravidlem: "ČÍM DELŠÍ OHNISKO OBJEKTIVU, TÍM MENŠÍ ZORNÝ ÚHEL".
Ohnisko (Focal Length) Z hlediska ohniskové vzdálenosti lze rozdělit objektivy na: ∙ Rybí oka (8 mm) ∙ Širokoúhlé (10-30 mm) ∙ Střední (základní) ohniska (30-100 mm) ∙ Normální objektivy (50 mm) ∙ Teleobjektivy (100-300 mm) ∙ Silné teleobjektivy (>300 mm) ∙ Makroobjektivy ∙ Tilt-Shift ∙ Mirror Zorný úhel objektivu a jeho ohnisková vzdálenost jsou vázány jednoduchým pravidlem: "ČÍM DELŠÍ OHNISKO OBJEKTIVU, TÍM MENŠÍ ZORNÝ ÚHEL".
Ohnisko (Focal Length) Z hlediska ohniskové vzdálenosti lze rozdělit objektivy na: ∙ Rybí oka (8 mm) ∙ Širokoúhlé (10-30 mm) ∙ Střední (základní) ohniska (30-100 mm) ∙ Normální objektivy (50 mm) ∙ Teleobjektivy (100-300 mm) ∙ Silné teleobjektivy (>300 mm) ∙ Makroobjektivy ∙ Tilt-Shift ∙ Mirror Zorný úhel objektivu a jeho ohnisková vzdálenost jsou vázány jednoduchým pravidlem: "ČÍM DELŠÍ OHNISKO OBJEKTIVU, TÍM MENŠÍ ZORNÝ ÚHEL".
Ohnisko (Focal Length) Z hlediska ohniskové vzdálenosti lze rozdělit objektivy na: ∙ Rybí oka (8 mm) ∙ Širokoúhlé (10-30 mm) ∙ Střední (základní) ohniska (30-100 mm) ∙ Normální objektivy (50 mm) ∙ Teleobjektivy (100-300 mm) ∙ Silné teleobjektivy (>300 mm) ∙ Makroobjektivy ∙ Tilt-Shift ∙ Mirror Zorný úhel objektivu a jeho ohnisková vzdálenost jsou vázány jednoduchým pravidlem: "ČÍM DELŠÍ OHNISKO OBJEKTIVU, TÍM MENŠÍ ZORNÝ ÚHEL".
Ohnisko (Focal Length) Z hlediska ohniskové vzdálenosti lze rozdělit objektivy na: ∙ Rybí oka (8 mm) ∙ Širokoúhlé (10-30 mm) ∙ Střední (základní) ohniska (30-100 mm) ∙ Normální objektivy (50 mm) ∙ Teleobjektivy (100-300 mm) ∙ Silné teleobjektivy (>300 mm) ∙ Makroobjektivy ∙ Tilt-Shift ∙ Mirror Zorný úhel objektivu a jeho ohnisková vzdálenost jsou vázány jednoduchým pravidlem: "ČÍM DELŠÍ OHNISKO OBJEKTIVU, TÍM MENŠÍ ZORNÝ ÚHEL".
Ohnisko (Focal Length) Z hlediska ohniskové vzdálenosti lze rozdělit objektivy na: ∙ Rybí oka (8 mm) ∙ Širokoúhlé (10-30 mm) ∙ Střední (základní) ohniska (30-100 mm) ∙ Normální objektivy (50 mm) ∙ Teleobjektivy (100-300 mm) ∙ Silné teleobjektivy (>300 mm) ∙ Makroobjektivy ∙ Tilt-Shift ∙ Mirror Zorný úhel objektivu a jeho ohnisková vzdálenost jsou vázány jednoduchým pravidlem: "ČÍM DELŠÍ OHNISKO OBJEKTIVU, TÍM MENŠÍ ZORNÝ ÚHEL".
Ohnisko (Focal Length) Z hlediska ohniskové vzdálenosti lze rozdělit objektivy na: ∙ Rybí oka (8 mm) ∙ Širokoúhlé (10-30 mm) ∙ Střední (základní) ohniska (30-100 mm) ∙ Normální objektivy (50 mm) ∙ Teleobjektivy (100-300 mm) ∙ Silné teleobjektivy (>300 mm) ∙ Makroobjektivy ∙ Tilt-Shift ∙ Mirror Zorný úhel objektivu a jeho ohnisková vzdálenost jsou vázány jednoduchým pravidlem: "ČÍM DELŠÍ OHNISKO OBJEKTIVU, TÍM MENŠÍ ZORNÝ ÚHEL".
Crop faktor Crop faktor není de facto vlastnost objektivu, ale důsledek jeho nasazení na DSLR používající senzor velikosti APS-C o velikosti úhlopříčky cca 1,5x (Nikon, Fuji, Pentax) až 1,7x (Sigma) menší než klasický 35mm kinofilm. Co se potom děje s objektivem konstruovaným na klasický kinofilm ale nasazeným na DSLR? Takto vidí fotografovanou scénu běžný objektiv. V rozích obraz tmavne (vinětace) a vlivem různých vad se rozostřuje. Obrazové pole je kruhová oblast, kde se konstruktéři objektivu maximálně snaží zajistit, co nejlepší a rovnoměrnou kresbu.
Stabilizátor obrazu Obrazový stabilizátor dokáže částečně potlačit rozhýbání snímku vlivem chvění fotoaparátu v ruce. Je tedy možné z ruky fotit cca 2x až 3x delším expozičním časem než normálně.
Světelnost Světelnost neboli minimální clonové číslo neboli maximálně otevřená clona je klíčový parametr každého objektivu. Udává, kolik světla je objektiv schopen dopravit na senzor! Fyzikálně je světelnost definována jako poměr ohniskové vzdálenosti ku průměru maximálně otevřené clony objektivu.
Clona ∙ Clona je v podstatě stínítko s proměnným kruhovým otvorem
regulující množství světla procházejícího objektivem. ∙ Ideální clona by měla přísně kruhový tvar a nulovou tloušťku aby nedocházelo k rozptylu (difrakci) světla. ∙ Reálná clona je zkonstruována z tenkých kovových lamel, které vytvoří jen přibližně kruhový tvar.
Senzor
Ústředním jádrem celé digitální zrcadlovky je její senzor. Právě senzor a jeho vlastnosti určí výslednou kvalitu fotografie.
Typ senzoru V dnešních DSLR se používají v zásadě dva druhy senzorů a sice CMOS nebo CCD. Princip obou je tentýž - každý pixel senzoru sbírá fotony na něj dopadajícího světla a tím měří intenzitu světla. Takto shromážděný náboj je potom ve formě elektrického napětí zesílen zesilovačem a převeden A/D převodníkem na digitální číslo k dalšímu zpracování. CMOS a CCD senzory se neliší principem práce ale technologií výroby a způsobem sbírání informací z jednotlivých pixelů.
Senzor
Masky a filtry před senzorem Každý pixel senzoru je citlivý na světlo obecně a není tak schopen nijak rozlišit jeho barvu. Proto se používá tzv. Bayerova maska. Na jednotlivé pixely senzoru dopadá díky Bayerově RGBG masce buď červené (Red), zelené (Green) nebo modré (Blue) světlo.
Senzor ∙ Velmi podstatným parametrem fotoaparátu je velikost jeho
senzoru. ∙ Velký senzor nasbírá díky své ploše více světla a tak obraz je kvalitnější a s menším množstvím šumu. Naopak malé senzory díky malé ploše senzoru se potýkají s vysokým šumem. Typická velikost senzorů ve vztahu k velikosti kinofilmového políčka (žlutě). Modře je velikost senzorů většiny digitálních zrcadlovek a červeně nejběžnější velikost senzorů většiny kompaktů (1/2,5“). Čím větší bude senzor, tím těžší bude fotografování, ale o to vyšší bude kvalita obrazu.
Digitální reprografie v praxi ∙
Zrychlení komunikace Rychlost a pohodlnost elektronických komunikací se prakticky nedá srovnávat s běžným zasíláním dokumentů poštou či jinými zasílatelskými službami. Přičteme-li k tomu nulové provozní výdaje je nasnadě proč elektronické dokumenty vítězí.
∙
Zlepšení archivace Jedním ze sledovaných faktorů dneška je archivace dokumentů. S elektronickými dokumenty to lze jednoduše - vypálíte CD a je to. Nároky na prostor jsou proti desítkám papírových šanonů prakticky nulové. Rychlost a operativnost při vyhledávání je také veliká.
∙
Zjednodušení manipulace Nesrovnatelné výhody přináší další práce s digitalizovanými papírovými dokumenty. Snadná dostupnost, jednoduchá a pohotová manipulace umožní mít všechny dokumenty vždy po ruce.
Digitální reprografie v praxi ∙
Zrychlení komunikace Rychlost a pohodlnost elektronických komunikací se prakticky nedá srovnávat s běžným zasíláním dokumentů poštou či jinými zasílatelskými službami. Přičteme-li k tomu nulové provozní výdaje je nasnadě proč elektronické dokumenty vítězí.
∙
Zlepšení archivace Jedním ze sledovaných faktorů dneška je archivace dokumentů. S elektronickými dokumenty to lze jednoduše - vypálíte CD a je to. Nároky na prostor jsou proti desítkám papírových šanonů prakticky nulové. Rychlost a operativnost při vyhledávání je také veliká.
∙
Zjednodušení manipulace Nesrovnatelné výhody přináší další práce s digitalizovanými papírovými dokumenty. Snadná dostupnost, jednoduchá a pohotová manipulace umožní mít všechny dokumenty vždy po ruce.
Digitální reprografie v praxi ∙
Zrychlení komunikace Rychlost a pohodlnost elektronických komunikací se prakticky nedá srovnávat s běžným zasíláním dokumentů poštou či jinými zasílatelskými službami. Přičteme-li k tomu nulové provozní výdaje je nasnadě proč elektronické dokumenty vítězí.
∙
Zlepšení archivace Jedním ze sledovaných faktorů dneška je archivace dokumentů. S elektronickými dokumenty to lze jednoduše - vypálíte CD a je to. Nároky na prostor jsou proti desítkám papírových šanonů prakticky nulové. Rychlost a operativnost při vyhledávání je také veliká.
∙
Zjednodušení manipulace Nesrovnatelné výhody přináší další práce s digitalizovanými papírovými dokumenty. Snadná dostupnost, jednoduchá a pohotová manipulace umožní mít všechny dokumenty vždy po ruce.
Digitální reprografie v praxi
∙ Používejte normální ohniskové vzdálenosti. Ohniskové
vzdálenosti širokoúhlých objektivů může vést ke zkreslení obrazu. ∙ Je-li aparát vybaven makrorežimem – využijte ho. ∙ Využijte rozlišení - nastavte aparát tak, aby jste snímali
s předlohou jen minimální okraje. ∙ Větší clona vede k větší hloubce ostrosti a vylepšuje optické
vlastnosti objektivu. ∙ Větší hloubka ostrosti pomůže v případech, kdy předloha není
ideálně rovná (u knih a časopisů je to vzhledem k jejich vazbě velmi častý případ).
Digitální reprografie v praxi
∙ Používejte normální ohniskové vzdálenosti. Ohniskové
vzdálenosti širokoúhlých objektivů může vést ke zkreslení obrazu. ∙ Je-li aparát vybaven makrorežimem – využijte ho. ∙ Využijte rozlišení - nastavte aparát tak, aby jste snímali
s předlohou jen minimální okraje. ∙ Větší clona vede k větší hloubce ostrosti a vylepšuje optické
vlastnosti objektivu. ∙ Větší hloubka ostrosti pomůže v případech, kdy předloha není
ideálně rovná (u knih a časopisů je to vzhledem k jejich vazbě velmi častý případ).
Digitální reprografie v praxi
∙ Používejte normální ohniskové vzdálenosti. Ohniskové
vzdálenosti širokoúhlých objektivů může vést ke zkreslení obrazu. ∙ Je-li aparát vybaven makrorežimem – využijte ho. ∙ Využijte rozlišení - nastavte aparát tak, aby jste snímali
s předlohou jen minimální okraje. ∙ Větší clona vede k větší hloubce ostrosti a vylepšuje optické
vlastnosti objektivu. ∙ Větší hloubka ostrosti pomůže v případech, kdy předloha není
ideálně rovná (u knih a časopisů je to vzhledem k jejich vazbě velmi častý případ).
Digitální reprografie v praxi
∙ Používejte normální ohniskové vzdálenosti. Ohniskové
vzdálenosti širokoúhlých objektivů může vést ke zkreslení obrazu. ∙ Je-li aparát vybaven makrorežimem – využijte ho. ∙ Využijte rozlišení - nastavte aparát tak, aby jste snímali
s předlohou jen minimální okraje. ∙ Větší clona vede k větší hloubce ostrosti a vylepšuje optické
vlastnosti objektivu. ∙ Větší hloubka ostrosti pomůže v případech, kdy předloha není
ideálně rovná (u knih a časopisů je to vzhledem k jejich vazbě velmi častý případ).
Digitální reprografie v praxi
∙ Používejte normální ohniskové vzdálenosti. Ohniskové
vzdálenosti širokoúhlých objektivů může vést ke zkreslení obrazu. ∙ Je-li aparát vybaven makrorežimem – využijte ho. ∙ Využijte rozlišení - nastavte aparát tak, aby jste snímali
s předlohou jen minimální okraje. ∙ Větší clona vede k větší hloubce ostrosti a vylepšuje optické
vlastnosti objektivu. ∙ Větší hloubka ostrosti pomůže v případech, kdy předloha není
ideálně rovná (u knih a časopisů je to vzhledem k jejich vazbě velmi častý případ).
Závěr
∙ Pokud místo skeneru použijeme technologii digitální
reprografie, faktor času odpadne, protože sejmutí jedné fotografie je otázkou vteřin.
∙ Jediný rozdíl může být v kvalitě, neboť výstup ze skeneru
může mít zatím vyšší rozlišení než výstup z běžného digitálního fotoaparátu. Pokud však je rozlišení digitální fotografie pro vaše účely dostatečné, pak je digitální reprografie velmi efektivní metodou, jak převést fotografie do digitální podoby (ostatně je to tak, jako byste původní snímky fotili digitálním fotoaparátem). Nejde však jen o fotografie, ale o jakékoliv obrazové předlohy.
Zdroje
Použité zdroje Fotoroman: WWW stránky, [online], [cit. 2009-06-02], URL: http://fotoroman.cz Wikipedia: WWW stránky, [online], [cit. 2009-06-02], URL: http://cs.wikipedia.org DTPstudio: WWW stránky, [online], [cit. 2009-06-02], URL: http://www.dtpstudio.cz
Semestrální práce z předmětu Kartografická polygrafie a reprografie
Děkuji za pozornost Autor: Pavel Hanzalík, Petr Placatka Editor: Pavlína Riegerová
Praha, duben 2010 Katedra mapování a kartografie, Fakulta stavební ČVUT v Praze
