PV156 – Digitální fotografie
Fotoaparáty
Tomáš Slavíček / Vít Kovalčík
FI MU, podzim 2014
2
(Ne)důležitost techniky
●
Poučka říká:
– „Fotografii tvoří z 50 % světlo, z 40 % fotograf a z 10 %
technické vybavení”
3
(Ne)důležitost techniky
●
Poučka říká:
– „Fotografii tvoří z 50 % světlo, z 40 % fotograf a z 10 %
technické vybavení”
V.K.
4
(Ne)důležitost techniky
●
Poučka říká:
– „Fotografii tvoří z 50 % světlo, z 40 % fotograf a z 10 %
technické vybavení”
T.S.
5
(Ne)důležitost techniky
●
Poučka říká:
– „Fotografii tvoří z 50 % světlo, z 40 % fotograf a z 10 %
technické vybavení”
●
Dodatek:
– „Těch 10 % je někdy docela podstatných.”
●
Proč?
T.S.
6
(Ne)důležitost techniky
7
(Ne)důležitost techniky
foto: Daniel Vojtěch, www.danvojtech.cz
8
Typy přístrojů
●
Camera obscura (dírková komora)
9
Typy přístrojů
●
Camera obscura (dírková komora)
– postupné přidávání soustavy čoček, vytvoření
světlocitlivého materiálu (až film, snímač)
10
SLR
Obrázek: Alumniarena.com
11
Podrobněji: DSLR
●
Proč tak složitě? Ostření, hledáček
12
Odbočka: TLR
●
SLR = Single Lens Reflex
– (DSLR = Digital SLR)
●
TLR = Twin Lens reflex
– průhled jiným objektivem
než fotícím
– kouká se obvykle shora
– jednoduchá konstrukce
13
Zpět k DSLR
●
Klíčové vlastnosti
– optický hledáček
– výměnné objektivy
14
Protiklad: Kompakt (nebo mobil)
●
Objektiv a hned senzor
– Objektiv obvykle nejde vyměnit
●
Na displeji je obraz přímo z hlavního senzoru
15
Rozdíl: Ostření
●
DSLR: Phase detection
●
Kompakt: Contrast detection
16
Ostření: DSLR – Phase detection
●
Jednoduchá myšlenka:
– Porovnat obraz z různých částí objektivu
– Podle vzdálenosti obrazů zaostřit
Obrázek: DigitalCameraWorld.com
17
Ostření: DSLR – Phase detection
●
V praxi se porovnávají jen proužky obrazu
– Detekují jen hrany na ně kolmé
18
Ostření: DSLR – Phase detection
●
Každý ostřící senzor má svoji dvojici (čtveřici, osmici)
proužků
●
Často zaostří „napoprvé“
●
Predikce pohybu
19
Ostření: DSLR
●
Např.: Canon 1D X
20
Ostření: Jednoduchý kompakt
●
Contrast detection
– čte se obraz přímo z hlavního čipu
– pohybuje se s ostřícím mechanismem objektivu
– hledá se místo s největším kontrastem
●
jezdí sem a tam
– algoritmy se zlepšují
●
Vždy pomalejší než Phase detection
●
Pohyblivé objekty jsou problém
21
Byly tu nevýhody
●
Kompakty – pomalé ostření
●
Zrcadlovky – ztráta ostření při točení videa (resp.
přechod na pomalé ostření kompaktů)
●
„Revoluce“
– SLT
– a hlavně Phase detection na hlavním čipu
22
Sony SLT
●
poloprůhledné PEVNÉ zrcátko + LCD hledáček
●
ostření i během focení nebo natáčení videa
●
menší ztráta světla (šum)
23
Phase detection na hlavním senzoru
●
(Od cca 2010?) Výrazně v druhé polovině 2012
●
Proužky na senzoru vyhrazené pro Phase detection
– přijdeme o pár pixelů (barvy se dopočítají z okolí)
– poměrně rychlé ostření je zpět
●
Např.:
– Nikon V1/J1
– Fujifilm (jednoduché zakrytí polovin pixelů)
24
Phase detection na hlavním senzoru
●
Červenec 2013
●
KAŽDÝ pixel na senzoru rozdělený
na levou a pravou polovinu
●
Canon 70D (Dual Pixel AF)
a teď po roce Canon 7D Mark II
●
Ostření kdekoliv, kromě úplných krajů
25
Senzory
●
Milióny světlocitlivých buněk uspořádaných v matici
●
První snímač v roce 1969
– První digitál 1974 (5?)
●
Typy snímačů
– CCD (Charge-Coupled Device)
– CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
– Super CCD (Fujifilm)
– Foveon (Sigma)
– plenoptic field (Lytro)
26
Senzory
●
Nejčastěji Bayerova mřížka RGBG (ale i CYGM)
– Barvy konkrétního pixelu – interpolací (matice, nejbližší
soused, bilineární, bikubická ...)
27
Problém - moiré
●
-> antialiasový filtr -> rozmazává obraz
T.S.
Nikon D70 Nikon D200
28
Moiré
Co s tím?
29
Volitelný antialiasový filtr
●
Nikon D800 vs D800E
– 36 mpix
●
Pentax
– IS, slidy na konci
30
Snímací prvky – Fujifilm X-Trans
●
náhodnější rozložení -> menší moiré -> antialias
netřeba
obrázek: Fujifilm
Bayer X-Trans
31
Snímací prvky - Foveon
●
Obraz není interpolován
– (ne způsobem jako u Bayerovy mřížky)
●
První verze s malým rozlišením,
současné mnohem lepší
32
Snímací prvky - Foveon
●
Založen na absorbci světla křemíkem
33
Pokračování Foveonu?
●
univerzita Granada (říjen 2014)
●
Transverse Field Detectors
– 36 kanálů namísto 3
●
Zatím prototyp
34
Snímací prvky - Lytro
●
plentoptic light
field camera
●
únor 2012
●
zatím nízké rozlišení
●
ukládá „hloubku“
●
možno zaostřit fotku
později
●
viz web
35
Snímací prvky – Super CCD
●
(HR = High Resolution,
SR = Super dynamic Range)
●
Poslední SuperCCD EXR
v roce 2010
36
Snímače – různé konstrukce
●
antiprachový filtr, IR filtr, (antialiasový filtr,) snímač,
stabilizátor, ...
37
Výrazně různé velikosti snímačů
●
Větší snímač
– zachytí více světla
– menší šum
– menší hloubka ostrosti
(při stejné šířce záběru a cloně)
38
Výrazně různé velikosti snímačů
●
fullframe =
= kinofilmové
pole
= 36 x 24 mm
●
Podle něj
„crop factor“
39
Proč se říká 35 mm formát?
40
Proč se říká 35 mm formát?
41
Palcové velikosti také z historie
●
Katodová trubice, např. 2/3“:
●
Obraz je ve skutečnosti menší (asi o 30 %)
DPreview.com
42
Typy hledáčků
●
žádný (jen displej)
43
Typy hledáčků
●
EVF (Electronic Viewfinder)
44
Typy hledáčků
●
Optický, TTL
45
Typy hledáčků
●
DSLR – pentaprism, pentamirror
46
Typy hledáčků
●
průhledový
– pozor na paralaxu
47
Typy fotoaparátů
●
Různé přístupy a technologie
●
Různě se míchají mezi sebou
– hranice je tenká
●
Ukažme si hlavní typy
48
Zrcadlovky
●
Obvykle
– Výměnné objektivy
– Optický hledáček (klad i zápor)
●
Klady
– Univerzální
– Rychlé ostření (a celková rychlost)
– Větší až velké senzory
●
Zápory
– Mechanické zrcátko
– Někdy těžké
– Cena?
49
Kompaktní fotoaparáty
●
Obvykle
– Zabudovaný objektiv
– Žádný hledáček, jen LCD
●
Klady
– Cena
– Velikost
– Žádný problém s prachem
●
Zápory
– Pomalé
– Málo tlačítek (musíte do menu)
– Často schválně omezené možnosti
– Obrazová kvalita?
50
Pokročilé kompakty
●
Obvykle
– nevýměnný objektiv, EVF
●
Plusy
– Obrazová kvalita
– Více ovládacích prvků na těle
– Lepší fyzické vlastnosti než ultrakompakty
– Obrazová kvalita
– Mají režimy P, A, S, M
– Možnost další příslušenství
●
Minusy
– Provozní rychlost
– Obrazová kvalita
51
„Bezzrcadlovky“
●
= mirrorless
●
Ze začátku navrhovaný název
Electronic Viewfinder, Interchangeable Lens
●
většinou menší senzory
– říjen 2013 první full frame (Sony Alpha 7/7R)
52
Bezzrcadlovky
●
Obvykle
– výměnný objektiv, EVF
●
Plusy
– (Teď už) rozumně rychlé ostření
– skoro na úrovni zrcadlovky
●
ale menší těla a objektivy (většinou)
●
Minusy
– Pořád relativně nové systémy
●
Méně objektivů
●
Horší 3rd-party kompatibilita (blesky)
– Stále pomalejší než zrcadlovka
53
Bezzrcadlovky s pevným objektivem
●
Není to vlastně kompakt?
●
Určené pro mnohem vyšší úrovně fotografů
●
Velký senzor + často pevný objektiv bez zoomu
Fuji X100(S/T/..)
APS-C + objektiv23/2
t
Sigma DP3 Merill
APS-C + objektiv 50/2.8
Sony DSC-RX1
Full frame + 35/2
54
Ricoh GXR
●
Výměnné moduly [objektiv + snímač]
●
Snímač optimalizovaný přímo pro objektiv
55
Rangefinders
●
+/- pohled a ostření mimo
hlavní objektiv
●
Plusy
– menší
– tišší
– pohled za hranice fotky
●
Minusy
– zoomové objektivy
– makro
– (cena)
56
Středoformátové přístroje
●
Plusy
– Práce s hloubkou ostrosti
– Rozlišení snímače
– Ideální pro ateliérovou
a reklamní fotografii
●
Minusy
– Cena (---)
– Šum?
– Rozměry a hmotnost
57
Speciální zařízení
58
Vysokorychlostní kamery
●
Phantom v1211
– 1280 x 800 pixelů při 12 600 fps
– až 128 x 16 pixelů při 820 000 fps
●
Casio EX-FH100BK
– 1280 x 720 pixelů při 1000 fps
●
Jaké jsou problémy?
59
(Zubní) rentgen
●
Expozice 0,02 až 2 s
●
Jiné ovládání
ProgenyDental.com
60
Cílová fotografie
●
Bližší scanu než fotce
●
Např. Qualisys Photo Finish (viz foto)
– až 2048 px, 4000 fps
61
Formáty / standardy
●
Kinofilmový standard 3:2
●
36 × 24 mm, přejali D-SLR
T.S.
62
Formáty / standardy
●
Dynamický poměr 16:9
●
Panasonic řady LX
T.S.
63
Formáty / standardy
●
Kompakty často 4:3
T.S.
64
Formáty / standardy
●
Středoformát - 6 × 4,5, 6 × 6, 6 × 7...
– často se ořezává
●
Panorama
T.S.
65
Crop factor
●
APS-C zrcadlovky
– Přepočet ohnisek na ekv. kinofilmu (FF)
– Relativní prodloužení ohniskové vzdálenosti
– ...a co to znamená?
T.S.
66
Charakteristiky – přenos rozlišení
●
Rozlišení + lokální kontrast = ostrost
●
Vazba na objektiv, ale rozlišení, design senzoru a
antialiasový filtr hodně přispívá
67
Charakteristiky – dynamický rozsah
●
Mají digitální fotoaparáty skutečně malý dynamický
rozsah?
68
Charakteristiky – dynamický rozsah
●
D.R. není ovlivněn jen technickými možnostmi a
firmware.
●
Ale také volbou ISO citlivosti, zapnutím některé další
funkce kontroly obrazu jako D-lighting (prosvětlení
stínů), Picture Control.
69
Charakteristiky - šum
●
na filmu zrno (estetické třeba u čb fotografie)
●
obvykle zhoršuje kvalitu obrazu (a nebo jsme si na něj
ještě nezvykli)
T.S.
70
Charakteristiky - šum
●
roste s citlivostí snímače (ISO)
– ale často je to nutné pro zkrácení doby expozice
ISO 100 ISO 800
T.S.
71
Charakteristiky - šum
●
DSLR vs. DSLR
Sony Alfa A100 Nikon D80
T.S.
72
Charakteristiky - šum
●
=> Míra šumu
●
Kompakt / DSLR
●
Nejhorší (obvykle)
modrý kanál
●
Proč křivka
ke konci
klesá?
73
Charakteristiky - šum
●
Míra šumu
●
Odšumovací alg.
●
Něco za něco
– šum vs.
●
rozlišení
●
dynamický
rozsah
●
ostrost
74
●
Šum roste
– zmenšením snímače
– (+ CMOS lepší než CCD)
– zvýšením ISO
– časem expozice
– teplotou
– zesvětlením
tmavých míst
na PC
Charakteristiky - šum
75
Charakteristiky - šum
●
roste s délkou expozice
76
Charakteristiky - šum
●
roste s teplotou
77
Charakteristiky - šum
●
roste při zesvětlení tmavých oblastí na PC
T.S.
78
●
Back-illuminated,
gap-less micro lenses, ...
Charakteristiky - šum
79
Senzor zblízka
●
ifixit.net, Nikon D600, 3500x zvětšeno
80
Vadné pixely
●
trvale svítící (barevné, bílé)
●
odumřelé
●
všechny digitály
●
jak zjistím jejich přítomnost?
●
mapování pixelů ve fotoaparátu
81
Prach na snímači
●
přístroje s výměnnými objektivy
●
jak zjistím jeho přítomnost?
●
co s ním?
82
Stabilizace – IS, OIS, VR, ...
●
Bez stabilizace: Člověk je schopen „z ruky” udržet časy
odpovídající 1/ohnisková vzdálenost s. Tedy s 200mm
objektivem bych neměl používat časy delší 1/200 s.
●
Pohybová neostrost
●
Co stabilizace umí a neumí?
●
Stabilizace ve fotoaparátu
– pohybem snímače (nevidím účinek v hledáčku)
– elektronicky (pouze navýšení ISO citlivosti)
83
Stabilizace
T.S.
OS vypnuta OS zapnuta
84
Stabilizace
85
Stabilizace
●
Canon 70-200/2.8 IS
86
Stabilizace
●
Canon 55-250/4-5,6 IS
87
Stabilizace
88
Stabilizace
●
panning – vypínání jedné osy
●
stativ + stabilizace
●
Pentax K-3 (říjen 2013): Antialias on/off
89
Zdroje
●
Zdroje obrázků
– archiv Tomáše Slavíčka (T.S.)
– en.wikipedia.org
– dpreview.com
– Tvůrčí fotografie : praktická ilustrovaná příručka
– Mistrovství práce s DLSR
– Fotografujeme v noci a za slabého osvětlení
– výukové materiály prof. Ing. Ivo Serby
– archiv Víta Kovalčíka (V.K.)