Fotografia cyfrowa

Fotografia cyfrowa

 

Matryca CMOS

 Matryca światłoczuła- to układ wielu elementów światłoczułych przetwarzających padający przez obiektyw obraz na sygnał elektryczny, stosowany w aparatach cyfrowych. Jest to płytka krzemowa, zawierająca elementy światłoczułe (w każdym elemencie światłoczułym znajduje się fotodioda odpowiedzialna za mierzenie natężenia światła), pokryte filtrem CFA (ang. Color Filter Array) w celu rejestracji kolorów. Ponadto matryca światłoczuła pokrywana jest specjalnym zestawem filtrów odcinających fale światła podczerwonego. Wyróżniamy dwa rodzaje matryc światłoczułych:

Matryca CCD

-CCD - (ang. Charge Coupled Device) – układ wielu elementów światłoczułych, z których każdy rejestruje, a następnie pozwala odczytać sygnał elektryczny proporcjonalny do ilości padającego na niego światła.
-CMOS - (ang. Complementary Metal Oxide Semiconductor) układ wielu elementów światłoczułych wykonany w technologii CMOS.
 Typy aparatów: 
-Lustrzanki  wyposażone w lustro i matówkę (przezroczysty materiał służący do ustawienia i kontroli ostrości oraz kadrowania . Zadaniem zespołu lustra i matówki jest dokładna prezentacja bieżącego kadru. Rozwiązanie takie ma znaczenie przy precyzyjnym nastawianiu odległości fotografowania, ocenianiu głębi ostrości, ocenie aberracji optycznych, jak również przy prawidłowym kadrowaniu obiektów nieodległych. Sprzyja również kompozycji kadru, ocenie proporcji oświetlenia itp.

Lustrzanka Sony Alfa 700

Lustrzanka jednoobiektywowa- Jest to konstrukcja nieco młodsza, a obecnie dominująca wśród aparatów średniej i najwyższej klasy. Występuje w niej tylko jeden obiektyw, który służy zarówno do obserwacji kadru, jak i naświetleń. Lustro w tego typu aparatach unosi się na czas potrzebny do zrobienia zdjęcia odsłaniając migawkę, przestając jednak tym samym prezentować kadr osobie fotografującej. Olbrzymią zaletą tego rozwiązania jest przedstawianie osobie obsługującej lustrzankę kadru w dokładnie takiej postaci, w jakiej będzie naświetlony. Szczególną zaletą jest tu całkowity brak paralaksy. Rozwiązanie takie umożliwia również wygodne stosowanie pełnej gamy obiektywów wymiennych, konwerterów i różnego rodzaju nasadek na obiektywy.

Lustrzanka dwuobiektywowa

Lustrzanka dwuobiektywowa- Starszą konstrukcją jest lustrzanka dwuobiektywowa, w której każdy z obiektywów służy tylko jednemu celowi – albo prezentacji kadru, albo naświetlaniu materiału światłoczułego. Aparaty te charakteryzowały się zwiększonymi wymiarami w stosunku do aparatów jednoobiektywowych na ten sam rodzaj filmu. Dzisiaj nie są już stosowane. Ich zaletą w porównaniu z wcześniejszymi rozwiązaniami było przedstawianie kadru na wygodnej i dużej matówce ze wszystkimi tego pozytywnymi skutkami. Wadą był jednak nadal efekt paralaksy pomiędzy kadrem obserwowanym i naświetlanym. Natomiast zaletą w porównaniu do późniejszych lustrzanek jednoobiektywowych była możliwość obserwacji kadru w momencie robienia zdjęcia, co ma znaczenie przy długich czasach naświetlania.

Aparat kompaktowy

-Aparaty kompaktowe-  typ popularnego aparatu fotograficznego o niewielkich rozmiarach, zwartej budowie i uproszczonej obsłudze. Jest on najczęściej wyposażony w niewymienny obiektyw stałoogniskowy lub zmiennoogniskowy. W kompaktach klasycznych celownik umieszczony był nad obiektywem, co powodowało występowanie zjawiska paralaksy. Segment kompaktów z czasem wypełniły kompakty cyfrowe, pozbawione wizjera, wyposażone w duży, czytelny ekran LCD, na który przekazywany jest obraz wprost z obiektywu, i zapisujące zdjęcia na kartach pamięci. Współcześnie aparaty kompaktowe są stopniowo wypierane z rynku zarówno przez konstrukcje prostsze, jak i bardziej rozwinięte. Większość użytkowników do codziennego fotografowania korzysta ze smartfonów, ze względu na ich uniwersalność i powszechność oraz rosnące możliwości fotograficzne. Bardziej zaawansowani użytkownicy z kolei coraz częściej rezygnują z kompaktów na rzecz tańszych modeli cyfrowych lustrzanek
oraz bezlusterkowców.

Metoda realizacji

Zachowanie wybranego kadru w aparatach cyfrowych odbywa się, w uproszczeniu, poprzez pomiar natężenia światła (zob. efekt fotoelektryczny) dla poszczególnych pikseli (punktów) matrycy, na którą pada światło poprzez obiektyw. Różnica pomiędzy fotografią cyfrową a tradycyjną sprowadza się zasadniczo tylko do metody tego zachowania, gdyż cała optyka właściwie nie uległa znacznym modyfikacjom w stosunku do fotografii tradycyjnej. Charakterystyczne w technice cyfrowej jest to, że każde zdjęcie posiada dokładnie określoną rozdzielczość obrazu wyrażoną w pikselach (jednostką rozdzielczości aparatu jest megapiksel – Mpx lub Mpix – trwają prace nad aparatami o rozdzielczości gigapikselowej), podczas gdy w fotografii tradycyjnej rozdzielczość jest cechą charakterystyczną błony światłoczułej, a dokładniej jest zależna od wielkości kryształów halogenków srebra. W obu przypadkach rozdzielczość fotografii limitowana jest dodatkowo zdolnością rozdzielczą obiektywu.
W obu technologiach występuje efekt ziarna (szumów) rosnącego wraz ze zwiększaniem czułości sensora lub filmu. W przypadku matrycy, wynika to z większego wzmocnienia sygnału, które to wzmocnienie wpływa także na wzrost szumów. W przypadku błon fotograficznych o wysokiej czułości używa się większych, i co za tym idzie, bardziej widocznych ziaren bromku srebra.

Porównanie z fotografią tradycyjną

Zalety fotografii cyfrowej

• Natychmiastowy podgląd zdjęcia bez oczekiwania na wywołanie filmu.
• Większe możliwości retuszu.
• Małe koszty przechowywania dużej ilości zdjęć (jeśli pozostają w formacie cyfrowym, a nie jako odbitki).
• Zdjęcia mogą być kopiowane bez utraty jakości.
• Nie ma potrzeby skanowania zdjęć przed użyciem ich w komputerze.
• Możliwość wydruku własnych zdjęć na drukarce, czasami nawet bezpośrednio z aparatu (bez użycia komputera).
• Mniejszy rozmiar, niż w fotografii tradycyjnej
• Możliwość dołączania do zdjęć dodatkowych danych (EXIF), takich jak data i czas wykonania zdjęcia, model aparatu, czas naświetlania, użycie lampy błyskowej itp. W nagłówku EXIF można zapisać również współrzędne geograficzne miejsca wykonania zdjęcia (dzięki zastosowaniu przystawek do aparatów z odbiornikiem GPS – dostępnych głównie w lustrzankach klasy średniej i wyższej – lub odbiorników wbudowanych bezpośrednio w aparaty kompaktowe).

Zalety fotografii tradycyjnej

• Większa rozpiętość tonalna.
• Przy rejestrowaniu obszarów o dużej jasności, tzw. „wypalonych”, film ze względu na dużą rozpiętość tonalną zachowuje pewną dozę detali nawet w tych obszarach. Aparaty cyfrowe zaś „wypalają do bieli”, tj. zamieniają obszar jasny na jednolitą biel, w związku z czym informacja jest bezpowrotnie tracona.
• Klisze filmowe oferują znacznie niższy niż matryce CCD poziom szumu przy dużych czułościach ISO. Dotyczy to zwłaszcza klisz o wysokiej jakości, np. Ilford 3200.

Fotografia analogowa

Fotografia analogowa

  Fotografia analogowa polega na nanoszeniu  obrazu na chemiczne materiały światłoczułe, takie jak papiery, filmy, błony czy płyty. Ten typ fotografii opiera się głównie na korzystaniu ze światłoczułych właściwości halogenków srebra (fotografia srebrowa), czasem wykorzystuje się także światłoczułe właściwości chromianów lub też inne związki światłoczułe jak np. guma, pigment, bromolej.

Fotografia tradycyjna dzieli się na fotografię:
-Monochromatyczną – polegającą na utrwalaniu obrazu za pomocą jednego koloru substancji barwiącej (np. fotografia nieprzetworzona: czarno-biała lub barwiona – sepia).
-Barwną – opierająca się na rejestracji obrazów wraz z ich kolorem.
polega na procesie reprodukcji obrazu przy pomocy urządzeń elektronicznych analogowych, jak np. fotopowielacza. W wyniku działania światła na analogowy element światłoczuły powstaje sygnał analogowy, a nie zaś fotochemiczny jak na np. błonie filmowej.
  Budowa aparatu
 Aparat analogowy to rodzaj aparatu fotograficznego, który rejestruje obraz za pomocą nośników analogowych, takich jak Np. błona pokryta światłoczułą emulsją. Obecnie wypierany przez aparaty cyfrowe, rejestrujące zdjęcia w postaci ciągu zer i jedynek. 
Aparaty analogowe charakteryzują się tym, że obraz rejestrują w postaci innej niż zerojedynkowy zapis cyfrowy. Najczęściej oznacza to użycie, jako medium rejestrującego srebrowej błony fotograficznej, którą jeszcze nie tak dawno można było kupić praktycznie na każdym rogu w kioskach i sklepach, możliwe jednak są również inne formy zapisu analogowego.
U początków fotografii zdjęcia wykonywano na metalowych płytach pokrytych substancją światłoczułą. Z czasem wyparły je płyty szklane, których zaletą była możliwość wykonywania wielu odbitek z jednej naświetlonej płyty. Pierwsze płyty szklane, wynalezione w 1848 roku przez G. Le Graya i F.S. Archera, wykonywane były w tzw. mokrej technice. Płytę tego rodzaju należało przygotować na krótko przed założeniem do aparatu. W 1871 roku Richard Lee Maddox opracował technikę suchych płyt światłoczułych, które były o wiele praktyczniejsze w użyciu i przetrwały niemalże do czasów współczesnych w niektórych zastosowaniach specjalnych.

  Aberracja sferyczna i chromatyczna.

Aberracja sferyczna

Aberracja chromatyczna

Aberracja chromatyczna, 

 chromatyzm – cecha soczewki lub układu optycznego wynikająca z różnych odległości ogniskowania (ze względu na różną wartość współczynnika załamania) dla poszczególnych barw widmowych światła (różnych długości fali światła). W rezultacie występuje rozszczepienie światła, które widoczne jest na granicach kontrastowych obszarów pod postacią kolorowej obwódki.Aberracja sferyczna – cecha soczewki, układu optycznego lub zwierciadła sferycznego polegająca na odmiennych długościach ogniskowania promieni świetlnych ze względu na ich położenie pomiędzy środkiem a brzegiem urządzenia optycznego – im bardziej punkt przejścia światła zbliża się ku brzegowi urządzenia (czyli oddala od jego osi optycznej), tym bardziej załamują się promienie świetlne.
Materiały światłoczułe.
-błona fotograficzna
-klisza
-papier fotograficzny
-taśma filmowa
-matryca światłoczuła – cyfrowy sensor wykorzystywany w fotografii cyfrowej.

 Negatyw, pozytyw

Negatyw – odwrotność pozytywu, czyli oryginału. W fotografii monochromatycznej jest przeciwieństwem jasności tonów z uwzględnieniem pełnej skali dynamiki nośnika (np. dla jasnego obrazu negatyw będzie ciemny, a nie tylko „odwrócony”). W fotografii kolorowej jest tym samym, co w monochromatycznej, lecz dodatkowo barwy są zamienione na barwy dopełniające.
Pozytyw- w fotografii, pozytyw jest obrazem fotograficznym odwzorowującym prawidłowo (zgodnie z rzeczywistością) obraz istniejący w naturze, a mówiąc dokładniej: odzwierciedla wprost proporcjonalnie różnice pomiędzy jasnością i barwą poszczególnych miejsc w fotografowanym obrazie. Fotograficzne materiały pozytywowe dzieli się na:
-pod względem podłoża:
   *przezroczyste (diapozytywy),
   *nieprzezroczyste (odbitki, najczęściej na podłożu papierowym lub plastikowym),
-pod względem kolorystyki:
   *czaro-białe,
   *kolorowe.
 


A-kolorowy pozytyw.
 B- jego negatyw.
 C-pozytyw monochromatyczny.
 D-jego negatyw.

Camera obscura

 Camera obscura – prosty przyrząd optyczny pozwalający uzyskać rzeczywisty obraz. Pierwowzór aparatu fotograficznego.
Camera obscura bywa nazywana również ciemnią optyczną lub kamerą otworkową.

Budowa i zasada działania

Urządzenie to zbudowane jest z poczernionego wewnątrz pudełka (dla zredukowania odbić światła). Na jednej ściance znajduje się niewielki otwór (średnicy 0,3–1 milimetra zależnie od wielkości kamery) spełniający rolę obiektywu, a na drugiej matowa szyba (matówka) lub kalka techniczna. Promienie światła wpadające przez otwór tworzą na matówce odwrócony i pomniejszony (lub powiększony) obraz. Wstawiając w miejsce matówki kliszę fotograficzną można otrzymać zdjęcie.
Obraz otrzymany za pomocą camera obscura posiada następujące cechy: miękkość, łagodne kontrasty, rozmycie, nieskończoną głębię ostrości oraz zupełny brak dystorsji, a wykonany na materiale barwnym – pastelową kolorystykę. Z uwagi na te cechy obrazu camera obscura bywa do dzisiaj wykorzystywana w fotografii artystycznej.

Historia

Schemat działania camera obscura

Części mechanizmu

Początków tego urządzenia można się doszukiwać w starożytnej Grecji. Arystoteles, podczas częściowego zaćmienia Słońca, zaobserwował obraz tworzony na ziemi przez promienie przechodzące między liśćmi drzewa. Euklides w swojej Optyce opisywał prostoliniowe rozchodzenie się światła i możliwość powstawania obrazu po przejściu promieni słonecznych przez niewielki otwór. Obserwacje prowadzone z użyciem tego prostego instrumentu optycznego były prowadzone przez starożytnych Chińczyków, Greków i Arabów. Jednak pierwszy znany nam naukowy opis ciemni optycznej znajduje się w rękopisach (pochodzących najprawdopodobniej z 1020 roku) arabskiego matematyka Alhazena (Hasana) z Basry. Najsłynniejszą pracą z około stu, jakie po nim pozostały, był traktat o optyce Kitab-al-Manadhirn. Księga wydana po łacinie w Średniowieczu wywarła wielki wpływ na naukę, szczególnie na prace Rogera Bacona i Johannesa Keplera.
Ciemnia optyczna służyła astronomom do obserwacji rocznych torów, po jakich porusza się słońce, plam słonecznych i księżyca. Służyła też jako pomoc przy wykonywaniu rysunków. Była wykorzystywana przez artystów malarzy, między innymi Leonardo da Vinci i Bernardo Bellotto, jako narzędzie pomocne przy określaniu np. perspektywy.
Przez analogię z powstawaniem obrazu w kamerze otworkowej Roger Bacon wyjaśnił sposób powstawania obrazu w oku.
W 2007 roku Jarosław Włodarczyk opublikował w czasopiśmie Journal for the History of Astronomy hipotezę stosowania ciemni optycznej do obserwacji zaćmień słońca przez Mikołaja Kopernika. Włodarczyk porównał wyniki uzyskane przez Kopernika z wyliczonymi współcześnie maksymalnymi fazami zaćmień słońca we Fromborku. Różnice pomiędzy nimi mogły wynikać z błędów powodowanych przez camera obscura.
W 1550 roku Girolamo Cardano zastąpił otwór pojedynczą soczewką skupiającą. W 1569 roku wenecjanin Daniello Barbaro opisał w swoim dziele La practica della perspectiva zasadę działania przesłony.
Johann Wolfgang Goethe przy pomocy camera obscura utrwalał widoki ze swoich podróży.

Budowa Komputera PC

Komputer - urządzenie elektroniczne służące do przetwarzania wszelkich informacji, które da się zapisać w formie ciągu cyfr albo sygnału ciągłego. Najpopularniejszym obecnie rodzajem komputera jest stacjonarny komputer określany mianem PC (Personal Computer), czyli osobisty, zdobył największą popularność, zarówno w różnych dziedzinach działalności zawodowej, jak i w domach. Określenie PC spotyka cię w literaturze fachowej, reklamach i mowie potocznej od 1981 roku. Komputery stacjonarne często są zastępowane przez komputery przenośne, np.laptop czy notebook.

 Płyta główna
  (ang. mainboard) jest jednym z najważniejszych elementów komputera. To na niej znajduje się gniazdo procesora, układy sterujące, sloty i porty. Bezpośrednio na płycie instalowane są również karty rozszerzeń oraz niektóre urządzenia peryferyjne. Od stabilności i jakości wykonania płyty głównej zależy wydajność całego systemu.

 Procesor - jest to główny element komputera, którego zadaniem jest wykonywanie rozkazów i sterowanie pracą wszystkich pozostałych bloków systemu (m.in. pamięci i układów wejścia-wyjścia).Podstawowymi blokami funkcjonalnymi, z których zbudowany jest procesor, są: jednostka arytmetyczno-logiczna, układ sterowania z zegarem procesora oraz zespół rejestrów jednostki centralnej. Zadania procesora: kopiowanie danych, działania arytmetyczne, działania na bitach.

Pamięć RAM  to -  podstawowy rodzaj pamięci o dostępie swobodnym, nieodzowny w każdym komputerze, przechowujący całość lub część bieżąco wykonywanego programu. Pamięć operacyjna pozostaje w stałym kontakcie z procesorem, dla którego logicznie przedstawia uporządkowany ciąg komórek zaadresowanych od 0 do 2n, przy czym n oznacza liczbę bitów rejestru adresowego procesora. Pamięć operacyjna może być zrealizowana jako pamięć stała lub pamięć zapisywana.

 

 Karta graficzna -  jest elementem komputera, który odpowiada za wyświetlany przez monitor obraz. Podstawowym jej zadaniem jest przechowywanie danych o wyglądzie ekranu monitora i sterowaniu nim. Pierwsze karty umiały jedynie wyświetlać piksele o odpowiedniej barwie. Różnią się szybkością, ilością pamięci RAM, rozdzielczością obrazu, głębią kolorów oraz częstotliwością odświeżania obrazu. Najnowsze karty są wyposażone w akceleratory 3D.

 Twardy dysk (hard drive) - to jeden z magnetycznych nośników danych.Pojemność twardych dysków wynosi do kilkudziesięciu gigabajtów. Dla HDD najważniejsze parametry to pojemność, szybkość transmisji danych, czas dostępu, prędkość obrotowa talerzy oraz MTBF. Jest możliwość połączenia kilku dysków twardych w celu zwiększenia niezawodności przechowywania danych, zwiększenia pojemności i zmniejszenia czasu dostępu.

Urządzenia zewnętrzne komputera

nie wchodza w skład podstawowej jednostki centralnej, lecz są przez nią sterowane i uaktualniane. Do podstawowych urządzeń peryferyjnych zalicza się na przykład klawiatura, skaner, mysz, kamera,mikrofon, czujniki zbierające dane. Urządzenia wyjściowe na przykład monitor ekranowy, drukarka, ploter, głośniki. Urządzenia komunikacyjne na przykład modem oraz urządzenia pamięci zewnętrznej na przykład dyski i taśmy.