Forum Abre Los Ojos

Abre Los Ojos

Aberacja
Zniekształcenie koloru lub kształtu przez obiektyw ( to zjawisko optyczne wynikające z faktu, że współczynnik załamania światła w danym materiale jest nieco inny dla każdej barwy. Największy jest dla światła fioletowego, najmniejszy dla czerwonego). Rozróżniamy aberację sferyczną i chromatyczną.

Aberacja chromatyczna
Aberrację chromatyczną obrazuje zamieszczony tu rysunek:

Zielona pozioma linia to tzw. oś optyczna soczewki. Promień światła niebieskiego załamuje się bardziej przy przejściu przez soczewkę, niż promień światła czerwonego. W efekcie soczewka ma inną długość ogniskowej dla światła każdego koloru. Jeżeli na soczewkę pada promień światła białego, które jest mieszaniną wszystkich kolorów, to zostanie on rozszczepiony na barwy składowe i każda z barw będzie skupiona w nieco innym punkcie.

Na rysunku mamy jedną tylko soczewkę i efekt aberracji chromatycznej jest bardzo mocno przesadzony, ale taki sam efekt występuje w przypadku przechodzenia światła przez obiektyw. Istnieje wiele metod "łagodzących" aberrację chromatyczną, głównie poprzez stosowanie obiektywów zbudowanych z wielu soczewek, na przemian skupiających i rozpraszających i do tego z różnych gatunków szkła.

Konsekwencje aberracji chromatycznej w aparacie fotograficznym to:
- lekkie rozmycie obrazu na matrycy lub filmie w aparacie
- zmniejszenie się kontrastu obrazu
- pojawienie się kolorowych "obwódek" wokół ostrych krawędzi na zdjęciu

Aberracja chromatyczna jest tym większa, im krótsza jest ogniskowa obiektywu. A więc zdjęcia robione obiektywem szerokokątnym (krajobrazy, wnętrza) są bardziej narażone na pewne zniekształcenia tym efektem.

W aparatach cyfrowych dodatkowym źródłem aberracji chromatycznej są mikrosoczewki umieszczone nad każdym pikselem matrycy. Dlatego efekty aberracji chromatycznej są bardziej uwidocznione na zdjęciach robionych aparatami cyfrowymi. Równocześnie zdjęcia w postaci cyfrowej mogą być bardzo łatwo korygowane programowo w komputerze.
Jeżeli nie robimy odbitek o dużych rozmiarach, to praktycznie nie zauważymy na naszych zdjęciach efektów aberracji chromatycznej

Aberacja sferyczna
Różna zdolność skupiająca soczewki - na jej krawędziach i środku. Usuwanie wady poprzez zwiększenie przesłony lub soczewki o przeciwnej aberacji.

Abre Los Ojos

Dodatkowy zoom optyczny
Wiadomo, że funkcja zoomu cyfrowego to gadżet marketingowy a jakość zdjęć otrzymywanych tą metodą jest kiepska. W programach firmowych (tych zapisanych w pamięci procesora aparatu) nowszych aparatach kompaktowych coraz częściej umieszczana jest funkcja "dodatkowego zoomu optycznego". Po angielsku nazywana jest ta funkcja "extra optical zoom" a w USA przyjęła się nazwa "extended optical zoom".

- Dodatkowy zoom cyfrowy to zoom trochę lepszy od cyfrowego ale gorszy od prawdziwego optycznego.

Idea tego zoomowania, czyli powiększania obrazu jest następująca. Mamy aparat z matrycą np. 6,0 MP (lub więcej). Wiadomo, że dla otrzymania odbitki dobrej jakości formatu 10 x 15 cm wystarczy zdjęcie z matrycy około 3,0 MP. Każde zdjęcie rejestrowane jest na całej matrycy ale funkcja dodatkowego zoomu optycznego wczytuje i opracowuje obraz z fragmentu matrycy usytuowanego na jej środku. Co to daje? Popatrzmy na Rys.1

Zasadę działania funkcji dodatkowego zoomu optycznego objaśnimy na rysunku jednowymiarowym, gdyż jest to prostsze i łatwiejsze do zrozumienia tłumaczenie.

Obiekt, czerwony słupek z naniesionym podziałkami, jest odwzorowany na matrycy o rozmiarze niebieskiej pionowej kreski. Robimy zdjęcie i mamy na nim cały słupek zajmujący połowę wysokości tego zdjęcia.
Możemy jednak ustawić program działania aparatu tak, by zapisywał do pamięci tylko fragment matrycy, np. ten zaznaczony na zielono. Plik ze zdjęciem będzie mniejszy i będzie na nim jedynie tylko połowa naszego słupka. Jeżeli oba zdjęcia obejrzymy na monitorze komputera, to będą tej samej wielkości (oba zajmą całą powierzchnię ekranu).
Na pierwszym zdjęciu cały słupek będzie zajmował połowę ekranu, a na drugim - połowa wysokości słupka też będzie zajmować połowę ekranu. Czyli słupek będzie 2x powiększony. Jeżeli tylko liczba pikseli na wydzielonym fragmencie matrycy będzie około 3,0 lub więcej milionów, to jakość tak powiększonego (dodatkowym zoomem optycznym) zdjęcia będzie wystarczająca do robienia dobrej jakości odbitek formatu 10x15cm.

Taki system dodatkowego zoomowania daje zdecydowanie lepszą jakość zdjęć, niż zoom cyfrowy o tej samej krotności. Dlaczego? Gdyż zoom cyfrowy wybiera za zdjęcia jego fragment i "rozciąga" do oryginalnej wielkości matrycy, wstawiając dodatkowe piksele o kolorze i jasności interpolowanej na podstawie kolorów i jasności sąsiednich pikseli.

Zobaczmy to na przykładzie zdjęć wykonanych aparatem Panasonic Lumix DMC-FX01. Aparat ma matrycę 6.0 MP i pozwala na robienie zdjęć z maksymalną rozdzielczością 2816 x 2112. Obiektyw jest zoomem o ogniskowych (przeliczonych dla formatu 35mm) od 28mm do 102mm. Stanowi to 3,6x zoom "czysto" optyczny. Ustawiając mniejszą rozdzielczość, np. 2048 x 1536, uzyskujemy efekt dodatkowego zoomu optycznego o krotności około 1,38. Jest on równy stosunkowi rozdzielczości obrazów (2816/2048 = 2112/1536 = 1,375).
Załączone zdjęcia wykonane zostały tym właśnie aparatem. Dla porównania efektów dodatkowego zoomu optycznego z takiej samej krotności zoomem cyfrowym, dołączono zdjęcie otrzymane metodą cyfrowego rozciągnięcia fragmentu obrazu.

Zdjęcie A: ogniskowa obiektywu 4,6 mm (28mm).
Zdjęcie B: ogniskowa obiektywu 16,8mm (102mm). Jasno żółtą ramką zaznaczono fragment zdjęcia (matrycy), który zostanie wczytany przez funkcję dodatkowego zoomu optycznego.
Zdjęcie C: ogniskowa obiektywu 16,8mm (142mm). Ogniskowa równoważna jest 1,39x dłuższa, gdyż odczytano obraz z mniejszej matrycy, co daje efekt wydłużenia ogniskowej.
Zdjęcie D: Uzyskane drogą powiększenia cyfrowego fragmentu zaznaczonego na zdjęciu B.
Nawet po zmniejszeniu zdjęć dla wygodnego umieszczenia ich w Internecie, widać gorszą jakość zdjęcia B w stosunku do C. A więc dodatkowy zoom optyczny daje lepsza jakość zdjęcia, niż analogiczny zoom cyfrowy.

Abre Los Ojos

Terminy front fokus i back fokus, to takie hybrydy angielsko - polskie. Niestety, nie ma formalnie zatwierdzonej terminologii, używamy więc tego swoistego żargonu. Co te terminy oznaczają?
Front fokus (FF) - płaszczyzna najlepszej ostrości na zdjęciu jest nieco dalej niż płaszczyzna ostrości, na którą nastawiliśmy nasz aparat.
Back fokus (BF) - płaszczyzna najlepszej ostrości na zdjęciu jest nieco dalej aparatu, niż płaszczyzna na którą nastawiliśmy ostrość.

Efekty te mogą pojawiać się jedynie w lustrzankach i objaśniamy je na Rys.1 i Rys.2.

Rys.1 Zjawisko (efekt) front fokus polega na tym, że ustawiamy ostrość na przedmiot dalszy (niebieski na tym rysunku) a na zdjęciu najlepszą ostrość mamy w miejscu położenie przedmiotu nieco bliższego - czerwonego na naszym rysunku.

Rys.2. Zjawisko (efekt) back fokus polega na tym, że ustawiamy ostrość na przedmiot bliższy (niebieski na naszym rysunku) a na zdjęciu najlepszą ostrość otrzymujemy w miejscu położenia przedmiotu nieco dalszego - czerwonego na naszym rysunku.

Jest to ewidentna wada, która występuje tylko w lustrzankach a powodem jej pojawiania się jest to, że lustrzanki posiadają osobną matrycę do ustawiania ostrości. Jeżeli konstrukcja aparatu nie jest wystarczająco precyzyjna, to matryca pomocnicza do ustawienia ostrości jest w innej odległości od obiektywu, niż matryca rejestrująca zdjęcie i obraz ostry na tej pomocniczej matrycy nie będzie ostry na głównej matrycy. Powodem występowania jednej z tych wad może być też konstrukcja obiektywu a raczej mechanizmu ustawiania ostrości w obiektywie.

Jak sprawdzić nasz aparat, czy mamy do czynienia z którąś z tych wad? Musimy przygotować planszę, jak na Rys.3. Można taką planszę pobrać z internetu Plansza testowa. Jeżeli robimy ją sami, to kreski oznaczone 1, 2 i 3 muszą być w odległościach od środka 1.41, 2.82 i 4.23cm. wynika to z faktu, że fotografowana ona będzie pod kątem 45 stopni a cosinus 45 = 0,707. Kto nie bardzo to rozumie, niech się nie martwi tym, tylko postępuje zgodnie z opisem.

Rys.4. Ustawienie aparatu i planszy do testowania ustawiania ostrości.

Ustawiamy ostrość na środkową, grubszą kreskę naszej planszy i robimy zdjęcie. Jeżeli nasz aparat pozbawiony jest wady front lub back fokus, to zdjęcie powinno wyglądać tak, jak lewa strona na Rys.5. Rozmycie kresek bliższych i dalszych od środkowej, na którą nastawiliśmy ostrość, jest takie same.
Prawa strona Rys.5. wykazuje istnienie wady front fokus, gdyż kreski bliższe niż środkowa, są nieco bardziej ostre, niż dalsze.

Rys.5. Wyniki testu aparatu na front i back fokus.

Test opisany tu wykonujemy raz z ręcznym ustawianiem ostrości, raz z autofokusem. W tym drugim przypadku wybieramy tryb pracy punktowy i ramkę autofokusa ustawiamy na środkowej kresce naszej planszy.
W przypadku stwierdzenia dużej wady ustawiania ostrości musimy aparat oddać do serwisu. Jeżeli wada front lub back fokus jest wynikiem złego ustawienia mechanizmu ustawiania ostrości w obiektywie, to można ją skorygować samemu o ile posiadamy instrukcję obiektywu informującą, jak to zrobić.
Stwierdzenia, że przyczyną back lub fornt fokus jest obiektyw, możemy dokonać robiąc test z innym, obiektywem. Jeżeli wynik testu zależy do obiektywu, to znaczy, że on jest winny.

Abre Los Ojos

Histogram
Histogram jest to bardzo ważny element doboru ekspozycji, więc omówimy go dokładniej.

Rys.1 Histogram, czyli wykres liczby pikseli dla różnych jasności obrazu.

Na osi poziomej, tradycyjnie w matematyce oznaczanej jako oś x, mamy skalę jasności od 0 do 255, czyli 8-bitową. 0 odpowiada punktom czarnym obrazu, czyli pikselom wogóle nie naświetlonym a 255 punktom całkowicie białym.
Histogram z Rys.1 reprezentuje zdjęcie, na którym są tylko 3 wyraźnie różniące się jasnością obszary. Przyjmując, że powierzchnia słupków jest w stosunku 2:4:1, taki sam stosunek tworzą obszary zdjęcia i jasności 0, 127 i 255. Taki histogram można otrzymać fotografując powierzchnię złożoną z 3 kartek o wzorcowych jasnościach, których powierzchnie w kadrze były by w stosunku 2:4:1.
Histogram prawidłowo naświetlonego zdjęcia powinien być podobny do tego z Rys.2.

Rys.2. Histogram dla typowego, prawidłowo naświetlonego zdjęcia.

Widać, że na zdjęciu nie ma obszarów całkowicie czarnych ani całkowicie białych. Wszystkie odcienie jasności są rozłożone w centralnej części histogramu.

Rys.3. Histogram zdjęcia mocno prześwietlonego. Większość obszarów zdjęcia jest jasna i biała

Rys.4. Histogram zdjęcia mocno nie doświetlonego. Większość obszarów zdjęcia jest ciemna i czarna.

A teraz pokażemy kilka zdjęć i ich histogramy. Powinno to ułatwić Czytelnikowi zrozumienie, czym jest histogram i jak wykorzystać go do doboru ekspozycji, czyli przysłony i czasu otwarcia migawki.

Korzystanie z histogramu dla doboru ekspozycji

W tanich kompaktach nie mamy możliwości oglądania histogramu zrobionego zdjęcia.
W nieco lepszych aparatach możemy obejrzeć histogram już wykonanego zdjęcia.
W jeszcze lepszych aparatach możemy oglądać histogram "na żywo", już w trakcie wycelowania włączonego aparatu na fotografowany obiekt.
W przypadku 2. musimy najpierw zrobić zdjęcie, potem obejrzeć histogram i ewentualnie powtórzyć zdjęcie, uwzględniając analizę histogramu. Najlepiej pracuje się w przypadku 3. i to nie musi być wcale drogi aparat by miał tę możliwość. Np. Panasonic Lumix FX01 ma taką opcję. Wodzimy obiektywem wokół a na monitorze zmienia nam się histogram. Pozwala to tak ustawić obiektyw, by w kadrze nie było zbyt dużo jasnego nieba lub ciemnych krzaków.

Abre Los Ojos

ISO
SO (International Standards Organization) to instytucja zatwierdzająca standardy różnego typu, o czym należy wiedzieć, by nie traktować zapisu ISO 100 jako "sto jednostek ISO". Należy to rozumieć jako wskaźnik czułości 100 wg standardu ISO. Potocznie mówimy czułość wynosi tyle a tyle ISO a wielu fotoamatorów uważa ISO za nazwę jednostki, jak np. kilogram, czy metr. A więc podkreślamy

ISO to nazwa organizacji ustalającej standardy

Wskaźnik czułości ISO reprezentuje poziom ekspozycji wystarczający dla otrzymania dobrego zdjęcia. Co znaczy dobre zdjęcie objaśnimy dalej. Dla celów fotografii wskaźnik ten jest zdefiniowany zależnością

ISO wartość wskaźnika S = K / Hm (wzór 1)
w której K jest stałą a Hm wielkością naświetlenia (ekspozycji) wyrażoną w jednostkach lux*sekunda.

W odniesieniu do obrazowania elektronicznego, a więc i fotografii cyfrowej, ISO (International Standards Organization) przyjęło K=10, co zostało opublikowane w dokumentach ISO 2240 i ISO 2721. Ze wzoru 1 otrzymamy wskaźnik czułości

S = 10/ Hm (wzór 2)
A więc ISO 100 oznacza taką czułość układu rejestrującego obraz, że dla uzyskania zdjęcia dobrej jakości wystarczy naświetlenie (ekspozycja)

Hm=10/S = 10/100 = 0,1 lux *s
obliczona z przekształconego wzoru 2.

ISO (jako organizacja) zdefiniowała jeszcze kilka innych parametrów określających czułość cyfrowych aparatów fotograficznych, zwanych literaturze anglojęzycznej DSC, co jest skrótem od Digital Still Camera. Parametry te są opisane w dokumencie ISO 12232. Objaśnimy je po kolei.
ISO saturation speed, co można przetłumaczyć jako "czułość nasyceniową". Jest to taka wartość czułości Ssat ze wzoru 1, przy której uzyskuje się zdjęcie na granicy nasycenia, czyli większy wskaźnik czułości dał by już zdjęcie prześwietlone. Odpowiada mu ekspozycja Hsat
Przyjęto, że zdjęcie prawidłowo naświetlone powinno mieć ekspozycję (naświtlenie)
Hm = (1/ 7, Cool

Hsat
Z równania 2 wyliczymy
Ssat= 78/ Hsat

Drugim dość ważnym wskaźnikiem jest
ISO noise speed, czyli wartość wskaźnika S czułości, dla którego otrzymamy zdjęcie o zadawalającym stosunku sygnału do szumu - S/N.
Przyjęto, że
S/N = 40 daje zdjęcie doskonałej jakości a
S/N = 10 zdjęcie o zadawalającej jakości.

Czytelnik zapyta - po co komu takie informacje? Otóż nie są one potrzebne przeciętnemu, czy nawet zaawansowanemu amatorowi fotografii ale dla profesjonalistów najwyższej klasy, którzy wykonują zdjęcia dla celów np. wydania albumu ze zdjęciami obrazów wielkich mistrzów, takie informacje są bardzo przydatne. Jeżeli nie dzisiaj, to może za rok, czy dwa zajmiecie się fotografią na tyle poważnie, że wrócicie do tego artykułu.