Fotografie - notiuni de baza

Cuvântul fotografie are originea de la două cuvinte provenite din limba greacă: fotos (φotoς) care se traduce ca lumină și grafein (γραφειν) care se traduce ca lumină, desen, scris. Literalmente se poate traduce prin a picta cu lumină.

Astfel, cel care fotografiaza trebuie sa invete sa controleze si sa manipuleze lumina. Pentru a face acest lucru are la indemana cativa parametri cu care sa se “joace”:

• diafragma – orificiu cu diametru variabil care controleaza cantitatea de lumina care intra in mediul optic
• timp de expunere – durata de timp in care senzorul este expus luminii
• sensibilitate senzorului - determina cantitatea de lumina necesara pentru ca fotografia sa fie corect expusa

Diafragma este un element care controleaza cantitatea de lumina care intra in mediul optic, la fel ca irisul ochiului uman. Ea este compusă dintr-un set de lamele dispuse paralel cu lentilele obiectivului în aşa fel încât ele formeză un orificiu al cărui diametru este variabil. Modificarea diafragmei (A – aperture) conduce la marirea sau micsorarea orificiului permiţând astfel un control asupra cantităţii de lumină ce pătrunde prin obiectiv.

Diafragma se masoara cu ajutorul numarului f, care este de fapt un raport intre diametrul fizic al deschiderii si distanta focala, astfel incat, indiferent de obiectiv, o anume valoare a diafragmei inseamna aceeasi cantitate de lumina intrata in aparat. Asadar, daca avem o deschidere de 25 mm la o distanta focala de 50 mm, valoarea diafragmei este de 1/2. In practica nu se mai specifica “diafragma unu pe doi”, ci se specifica doar numitorul, adica “diafragma doi”.

Valorile pe care le poate lua diafragma (f) sunt 1, 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22, 32, 45, 64 fiecare valoare reprezentand jumatate din cantitatea de lumina admisa de valoarea precedenta. Exista si aparate care utilizeaza jumatati sau treimi de treapta. O diafragma deschisa lasa sa intre mai multa lumina. Cantitatea de lumina care trece la o anumita valoare a diafragmei este de 2 ori mai mare decat valoarea imediat urmatoare, mai inchisa.  De exemplu o diafragma f/1,4 admite de doua ori mai multa lumina decat f/2.

 Exemplu:

Atenţie, 1 este deschiderea cea mai largă ! Deci, când vorbim de o diafragmă mare avem în vedere o valoare mică şi viceversa.

Cu cât un obiectiv permite o deschidere mai mare a diafragmei cu atât spunem despre acel obiectiv că este mai luminos, iar acest lucru este un criteriu foarte important în aprecierea calităţii lui.

Timpul de expunere este timpul in care senzorul este expus luminii.

Timpul de expunere poate fi controlat cu ajutorul obturatorului.  Obturatorul este acel dispozitiv care, prin deschidere, permite pătrunderea luminii necesară pentru expunerea senzorului.

Obturatorul este constituit din două perdele, dispuse vertical sau orizontal, aşezate cap la cap. În repaus doar una dintre ele acopera pelicula. În urma declanşării, ele se deplasează una în urma celeilalte, la foarte mica distanţă, descoperind astfel, în mod egal, senzorul.

De ce două perdele şi nu una singură care să se deschidă şi apoi să se închidă ? Răspunsul e simplu. Dacă ar fi o singură perdea ce s-ar deschide de la stânga la dreapta, să zicem, partea din stânga a peliculei ar fi expusă mai mult timp decât cea din dreapta deoarece aceasta ar fi expusă şi când perdeaua ar ajunge la jumatatea “drumului” şi încă mai acoperă jumătatea dreaptă. Dacă punem la socoteală şi “drumul” înapoi al perdelei (deci de la dr. la st.), decalajul se accentuează pe acelaşi raţionament. Am obţine astfel o fotografie jumătate expusă corect, jumătate supra/subexpusă.

Ca si in cazul diafragmei, controlul timpului de expunere se face in trepte, fiecare treapta dubland sau injumatatind timpul de expunere. 1/2000; 1/1000; 1/500; 1/250; 1/125; 1/60; 1/30; 1/15; 1/8; 1/4; 1/2; 1 etc. De exemplu un timp de expunere de 1/1000 lasa sa treaca jumatate din lumina admisa intr-un timp de 1/500. Timpii de expunere cei mai utilizați în fotografia curentă, care se face în general din mână și nu de pe trepied, sunt între 1/60s și 1/500s.

Exemplu:  

Sensibilitatea senzorului determina cantitatea de lumina necesara pentru ca fotografia sa fie corect expusa. O sensibilitate mica inseamna ca este nevoie de o cantitate mai mare de lumina, care poate fi compensata fie din diafragma (se deschide mai mult diafragma), fie din timpul de expunere (se mareste timpul de expunere).

Sensibilitatea se masoara in diferite unitati:

ISO/ASA: 50, 100, 200, 400, 800, 1600, 3200, 6400

DIN: 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36, 39

GOST: 45, 90, 180, 350, 700, 1400, 2800

Scara este aritmetică, sensibilitatea se dublează la fiecare treaptă, de exemplu 400 ISO este o sensibilitate de două ori mai mare decât 200 ISO, ceea ce duce la un necesar de lumină de două ori mai mic.

Exemplu: 

Expunerea

Rezultatul combinaţiei dintre valorile diafragmei, a timpului de expunere şi, respectiv, sensibilitatea senzorului poarta numele de expunere.

Stabilirea expunerii înseamnă determinarea cantităţii de lumină şi a timpului în care această lumină impresioneaza senzorul astfel încât să obţinem o imagine corectă. Astfel, pentru o expunere corecta unui timp de expunere îi corespunde o anumită deschidere a diafragmei. Deschiderea sau închiderea diafragmei cu o treaptă faţă de valoarea corectă, fără a modifica şi timpul de expunere duce la supraexpunerea, respectiv subexpunerea imaginii.

Acest lucru nu înseamnă că pentru aceleaşi condiţii de iluminare nu putem folosi decât un singur timp de expunere (respectiv o singură diafragmă). Putem alege între mai multe combinaţii (perechi) de diafragmă/timp de expunere functie de rezultatul dorit.

Focalizarea

Claritatea imaginii este printre factorii cei mai importanti pentru reusita tehnica a fotografiilor, alaturi de expunere si balansul de alb. O fotografie poate avea o compozitie impecabila, un balans de alb excelent, o expunere „ca la carte”, dar daca nu este bine focalizata, imaginea este un esec. Si asta pentru ca, in timp ce balansul de alb si expunerea se pot ajusta pana la nivelul dorit sau macar aproape de acesta, focalizarea este singurul parametru ce nu poate fi "reparat" in post-procesare.

Claritatea imaginii are efect si asupra rezolutiei reale a imaginii, în sensul ca o imagine care nu este correct focalizata nu foloseste posibilitatea aparatului de redare a detaliilor, indiferent de rezolutia senzorului. De asemenea, cu cât mai clare sunt imaginile, cu atât mai putin se va vedea efectul zgomotului caracteristic la folosirea valorilor ISO mari.

Spunem ca un subiect este focalizat atunci cand acesta este inclus in planul de focus. Planul de focus este regiunea unica a imaginii de claritate maxima, plan paralel cu suprafata senzorului. Din punctul in care cade planul de focus, claritatea elementelor descreste logaritmic, si in general este acceptabila pe o distanta denumita DOF (depth of field), o treime in fata subiectului si doua treimi in spatele acestuia. DOF-ul este o notiune complexa ce depinde de diafragma, distanta focala a obiectivului si distanta de focalizare.

Desi am avut intentia sa scriu cat mai multe despre focalizare, ce este, cum se face, de ce se face etc etc,  cititnd cele doua articole din link-urile de mai jos am renuntat. Niciodata nu am sa pot face o treaba mai buna ca cea din aceste articole. Vi le recomand cu cea mai mare incredere, chiar si celor care au aparate foto alta marca.

http://www.nikonisti.ro/articole/tutorial-foto-sistemul-de-focalizare-automata-de-la-nikon-partea-i/1026 

http://www.nikonisti.ro/articole/tutorial-foto-sistemul-de-focalizare-automata-de-la-nikon-partea-ii/1204

Bibliografie

Mai jos sunt prezentate paginile de unde am luat informatii, cu mentiunea ca imi cer scuze daca am omis ceva:

http://www.webdesignbox.ro/parametrii-unei-fotografii

http://www.fotodex.ro/index.php?p=caut
http://georgestanciu.com/fotografie/senzor-de-imagine/

Aparatul de fotografiat

Cel mai simplu aparat de fotografiat este o cutie opaca (camera obscura), cu un orificiu minuscul pe una din fete, pe fata opusa formandu-se imaginea. Desi foarte rudimentar, acest procedeu de fotografiere inca se mai utilizeaza si poarta denumirea de “pinhole photography”.

   

Oricat a avansat tehnica in ultimii ani, aparatele de fotografiat au aceleasi componente de baza:

• corpul aparatului (camera obscura)
• obiectivul
• diafragma
• obturatorul
• vizorul
• senzorul

Corpul aparatului este foarte important sa fie complet izolat, astfel incat sa nu permita intrarea luminii in interior, cu exceptia celei care intra prin obiectiv si e destinata impresionarii senzorului. Corpul este proiectat conform unor principii ergonomice, astfel incit sa permita accesul usor si rapid la facilitatile aparatului.

Obiectivul este un dispozitiv optic format dintr-un ansamblu de lentile care permite accesul luminii in aparat si focalizeaza imaginea pe senzor. Obiectivul nu proiectează o imagine reală, imaginea obținută este cu capul în jos și de la stânga la dreapta, deformata de ansamblul optic și mărginită de suprafața de proiecție. De asemenea este elementul care determina in foarte mare masura claritatea si calitatea imaginii finale. Caracteristicile definitorii ale obiectivelor sunt distanta focala si luminozitatea.

Distanta focală este distanta in milimetri de la centrul optic al obiectivului pana la planul de focalizare, calculată când subiectul este la +infinit.

Distanta focala este de multe ori confundată cu unghiul de cuprindere al obiectivului. De fapt valoarea distantei focale defineste unghiul de cuprindere, campul de profunzime si magnificarea. Unghiul de cuprindere este determinat de distanta focală, mărimea proiecţiei obiectivului şi mărimea senzorului/materialului fotosensibil folosit.

In functie de distanta focala, obiectivele se impart in:

• superangulare, cu distanta focala pana in 40mm;
• obiective normale, cu distanta focala in jur de 50mm (focala aproximativ egala cu diagonala formatului pe care sunt folosite. Aceasta este de ~43m in cazul formatului FX si de ~29 mm in cazul formatului DX);
• teleobiective, cu distanta focala peste 70mm.

Luminozitatea reprezinta deschiderea maxima a diafragmei obiectivului. Este considerat luminos un obiectiv cu diafragme peste 2,8; diafragmele maxime folosite uzual sunt 1,4 si 1,2 dar exista si obiective de luminozitate 1 ( adica raportul intre marimea diafragmei si distanta focala e 1/1) 

Vizorul este un subansamblu optic sau electronic ce permite vizualizarea imaginii inainte de a fi inregistrata pesenzor , permitand controlarea compozitiei si, in functie de tipul aparatului, a claritatii.

In functie de tipul de vizor, aparatele se impart in:

• aparate foto cu vizare prin obiectiv (SLR – Single Lens Reflex) – cu ajutorul unei oglinzi, care se ridica in momentul expunerii, fotograful poate vedea exact imaginea care se va inregistra pe senzor
• aparate foto cu vizare laterala – vizorul este separat de obiectiv, ceea ce creeaza probleme la fotografierea unui subiect apropiat. In acest caz, imaginea care apare in vizor difera usor ca incadrare fata de imaginea care se inregistreaza pe film, fenomen denumit “eroare de paralaxa”.

Categorii de aparate foto

1. Aparatele point-and-shoot sunt aparate de fotografiat compacte, usor de utilizat si destul de ieftine. Aproape toate aceste aparate de fotografiat digitale prezinta modul de expunere automat, dar exista si aparate de fotografiat cu mod de expunere manual.

2. Aparatele de fotografiat DSLR sunt destinate in primul rand specialistilor datorita performantelor superioare. Numele DSLR (Digital Single Lens Reflex) se refera la modul de functionare al aparatului de fotografiat: o oglinda si o pentaprisma sau o pentaoglinda dirijeaza lumina prin obiectiv spre vizor. In momentul declansarii, oglinda se rabateaza pentru a lasa lumina sa ajunga la senzorul aparatului de fotografiat.

3. Aparatele de fotografiat semi-compacte (bridge) preiau din caracteristicile aparatelor foto prezentate mai sus: dimensiunile si comenzile sunt asemanatoare cu cele ale aparatelor de fotografiat DSLR mici, dar ca sistem de functionare sunt similare aparatelor foto compacte (lentilele nu pot fi schimbate).

Senzori de imagine

Aparatele fotografice clasice folosesc filmul fotografic pentru a capta imaginea. Camerele foto digitale însă folosesc un aşa numit "senzor de imagine". Aceste cipuri de silicon conţin milioane de diode fotosenzitive, numite puncte (pixeli). În momentul scurt în care obturatorul se deshide, fiecare punct înregistrează intensitatea luminii care îl atinge. Apoi intensitatea luminii înregistrată de fiecare punct este memorată ca o serie de numere, pentru a putea reda ulterior imaginea capturată. Fotografiile digitale sunt compuse din sute de mii sau milioane de pixeli

Cei mai cunoscuti senzori sunt senzorii de imagine CCD (charge coupled device) si CMOS (complementary metal oxide semiconductor). 

Intr-un senzor CCD, incarcatura electrica a fiecarui pixel este transferata printr-un numar limitat de noduri (deseori doar unul) pentru a fi convertita in voltaj, stocata temporar si trimisa in afara senzorului ca semnal analogic. Astfel toata suprafata pixelului poate fi folosita pentru captarea luminii si uniformitatea raspunsului (un factor cheie in calitatea imaginii) este mare.

Intr-un senzor CMOS fiecare pixel are propriul circuit care transforma incarcatura electrica in voltaj, iar deseori senzorul include circuite de amplificare, de corectare a zgomotului si de digitizare, astfel incat acesta sa produca direct informatie digitala. Toate acestea maresc complexitatea senzorului si reduc suprafata disponibila pentru captarea luminii. Si pentru ca fiecare pixel face propriile transformari, uniformitatea raspunsului este scazuta. Dar senzorul poate fi proiectat cu mai putine circuite externe.

Atat senzorii CCD cat si CMOS ofera o calitate a imaginii excelenta atunci cand sunt produsi la standarde ridicate. In mod traditional, CCD-urile au fost cele care au stabilit nivelurile de performanta in aplicatiile fotografice, stiintifice si industriale care necesitau imagini de cea mai inalta calitate fara sa tina cont de marimea totala a sistemului de captare a imaginii. Senzorii CMOS ofera o integrare mai mare (mai multe functii pe senzor), un consum de energie redus si posibilitatea de a avea siteme de captare a imaginii mai mici.

Ce reprezinta megapixelii la un aparat de fotografiat digital ?

In imaginilor digitale, un pixel (sau un element de imagine) este cel mai mic element de pe ecran, el fiind unitatea de baza care creaza imaginea. Pixeli sunt in mod normal, aranjati intr-o grila bidimensionala (rezolutie), si sunt adesea reprezentati folosind puncte sau patrate. Fiecare pixel are propria adresa ce corespunde coordonatelor sale.

Un megapixel (MP sau Mpx) este format dintr-un milion de pixeli, si este un termen utilizat pentru a exprima numarul de elemente (pixeli) pe care le afiseaza senzorul de imagine al aparatelor foto digitale pe display.

De exemplu, o camera cu un senzor ce poate surprinde imaginea la o rezolutie de 2048 × 1536 pixeli se spune ca are "3.1 megapixeli" (2048 × 1536 = 3145728).

De cati megapixeli ai nevoie? 

In anul 2000, raspunsul la aceasta intrebare a fost "mai mult, este intotdeauna mai bine." In zilele noastre, raspunsul este "daca trebuie sa intrebi, ai suficienti."

Daca vrei sa printezi pozele la dimensiunea unui album foto, sa le postezi online sau sa le trimiti pe e-mail, 5 megapixeli sint suficienti.

Chiar si cele mai ieftine camere foto digitale de pe piata au de obicei, la pachet, 8 sau mai multi megapixeli pe senzor. Astfel se pot produce printuri superbe pana la formate de 15x21 cm.

Dimensiunea fizica si calitatea senzorului de imagine, impreuna cu optica corespunzatoare joaca un rol mult mai mare in calitatea imaginii decat megapixelii, asa ca nu te lasa pacalit de ideea ca mai multi megapixeli va produce fotografii mai bune.

Aparatele foto compacte si cele semi-compacte au un dezavantaj pe masura ce numarul megapixelilor creste: zgomotul de imagine. Comparativ cu aparatele de fotografiat DSLR, senzorul aparatelor foto compacte este foarte mic. Oferind mai multi megapixeli, dar folosind acelasi spatiu, acestia trebuie sa fie micsorati, ajungand sa fie mai putin sensibili la lumina, ceea ce face ca procesorul aparatului sa lucreze cu un semnal slab, pe care trebuie sa il amplifice. La un nivel al sensibilitatii mai mic decat ISO 100, apare zgomotul de imagine, sesizabil mai ales in conditii slabe de iluminare.

In concluzie, daca nu folosesti aparatul pentru a realiza fotografii la dimensiunea unui poster sau panou, orice aparat de fotografiat digital modern are o rezolutie suficienta.

Full frame / DX / APS-C

Unitatea de referinta in domeniul dimensiunilor senzorilor de imagine folositi in aparatura foto digitala actuala, este marimea unui cadru al filmului clasic de 35mm, si anume 36x24 mm cu diagonala de 43,3 mm.
In aparatele DSLR, suprafata senzorilor este de circa 40% - 100% din suprafata filmului de 35 mm (numit in mod uzual full frame). Aparatele compacte folosesc insa senzori cu mult mai mici dar avand deobicei aceeasi rezolutie, de unde si diferentele importante de calitate a imaginii, in special in ceea ce priveste zgomotul de imagine si Dynamic Range.

Raportul dintre diagonala senzorului full frame si diagonala senzorului de imagine mai mic reprezinta factorul de crop. Acesta se foloseste pentru a exprima dimensiunea unui senzor de imagine relativ la senzorul full frame (ex.  senzor cu factor de crop 1,5X ).

NIKON foloseste  doua tipuri de senzori:

• Nikon DX, cu dimensiunea 23,6mm X 15,8mm (factor de crop 1,5X). 
• Nikon FX, cu dimensiunea 36mm X 24mm(factor de crop 1X – full frame)

CANON foloseste trei tipuri de senzori:

• Senzorul APS-C, cu dimensiunea 14,8mm X 22,2mm(factor de crop 1,6X). DSLR-uri Canon cu senzor APS-C: Canon 7D, Canon 20D, Canon 30D,
• Senzorul APS-H, cu dimensiunea 28,7m X 19,1mm(factor de crop 1,3X). DSLR-urile Canon cu senzor APS-H sunt cele din seria profesionala 1D:  Canon 1D, Canon 1D Mk II, Canon 1D Mk III
• Senzorul full frame, cu dimensiunea aproximativ 36mm X 24mm(factor de crop: 1). DSLR-uri Canon full frame sunt: Canon 5D, Canon 1Ds Mark II, Canon 1Ds Mark II.

Pentax, Konica Minolta(Sony α), folosesc un senzor cu aceleasi dimensiuni ca senzorul DX de la Nikon: 23,6mm X 15,8mm (factor de crop 1,5X)

Olympus, Fuji si Kodak folosesc acelasi senzor, cu dimensiunea  17,3mm X 13,0mm (factor de crop 2X)

Bibliografie

Mai jos sunt prezentate paginile de unde am luat informatii, cu mentiunea ca imi cer scuze daca am omis ceva:

http://www.redfile.ro/aparatul-de-fotografiat-definitie-si-componente.html
http://www.fotodex.ro/index.php?p=caut
http://georgestanciu.com/fotografie/senzor-de-imagine/
http://georgestanciu.com/fotografie/factorul-de-crop/