Světlo a fotografie 2006 doc. Otruba Definice světla ■ Podle definice je světlo pásmem elektromagnetického vlnění, které je lidské oko schopné vnímat. Tomuto pásmu vlnových délek se říká viditelná část spektra. Jestliže světlo o určité vlnové délce z této části spektra zasáhne lidské oko, dostaví se zrakový vjem, jehož barva závisí na vlnové délce světla. Nejdelší vlnovou délku má červená barva (kolem 740 nanometrů), nejkratší barva fialová (asi 390 nanometrů). Barvy viditelné části spektra přecházejí plynule jedna v druhou, ale v zásadě se dělí na sedm takzvaných spektrálních barev nebo také barev duhy - červenou, oranžovou, žlutou, zelenou, modrou, indigově modrou a fialovou. Smícháním nejméně třech barev spektra (například červené, zelené a modré) ve vhodném poměru vzniká bílé světlo, v jiném poměru jiná barva. Na světelné spektrum navazují infračervené a ultrafialové pásmo. Lidské oko je schopno vnímat jen velmi malou část elektromagnetického spektra, ale zato dokáže rozlišit nečekaně obrovské množství barevných odstínů. Podle některých expertů až několik milionů. ■ Norma ČSN 01 1701 - definice světla, názvů, značek a definice fotometrických a energetických veličin 2006 doc. Otruba 2 Fotometrické veličiny ■ Fotometrie se zabývá pouze světlem, tj. viditelným zářením, a posuzuje je z hlediska vnímání světla lidským okem. ■ Vlastním receptorem světla v lidském oku je sítnice, která se skládá z čípků a tyčinek. Čípky rozeznávají barvy, reagují jen na vyšší intenzity světla {fotopické vidění). Tyčinky nemají schopnost rozeznávat barvy, vnímají ale světlo i při velmi malých intenzitách (skotopické vidění, až jednotky fotonů). 2006 doc. Otruba 3 Citlivost lidského oka Světelný tok 0 je charakteristická veličina zářivého toku, vyjadřující jeho schopnost způsobit zrakový vjem, určená pomocí přijatých hodnot poměrné světelné účinnosti. Světelný tok je udáván v lumenech, zářivý ve wattech, koeficient úměrnosti Km (Im-W): d<ř = KmV2 dP = K„V>P2 dX mr A mr Xx A 100 i _ 1 1 t 0,90 -K» KÁ ŕ \J | \ \ X [ \ \ \ 0,80 / , 070 / / \l \ i / \; \ 0,60 i / s \ t i t\ \ 0,50 ' í 1 \* v 0/i0 — ŕ \ \ 0,30 1 h V \ 1 / \ \ 0,20 t / i í x \ / / ; \ \ 0,10 ■ / y \ \ \ 1 N \ / y v. \ 000 __«j£—< í i 0,400 0,450 0,500 0,550 0,600 0,650 0/00 —*■ -A [pm] 2006 a - fotopické, b - skotopické vidění doc. Otruba 4 Světelný tok ■ Světelný tok celého spektra zdroje je pak dán pro čípkové vidění integrálem foo <ř = = Km VkPk dÁ « 0 ■ Jednotkou světelného toku je 1 lumen. Je to světelný tok, který vysílá černé těleso při teplotě tuhnoucí platiny s plochou o velikosti S.|= 5,305.107 m2. Převodní číslo K = 680 Im/W, K '= 1746 Im/W 2006 doc. Otruba 5 35 35 Svítivost zdroje ■ Svítivostí I zdroje v daném směru rozumíme podíl světelného toku vyzářeného zdrojem (nebo elementem zdroje) v tomto směru do nekonečně malého prostorového úhlu a tohoto úhlu: I = d0/dQ. ■ Je-li světelný tok v prostoru rovnoměrně rozložen, je možné nahradit podíl elementárních veličin nahradit podílem světelného toku a prostorového úhlu I = ct>/Q. ■ Jednotkou svítivosti je kandela (cd), definovaná jako kolmá svítivost 1/600 000 m2 plochy černého tělesa při teplotě tuhnoucí platiny. 2006 doc. Otruba 6 Fotometrické těleso ■ Směrové rozložení svítivosti znázorňujeme tak, že hodnoty svítivosti vyneseme jako úsečky v příslušných směrech z jednoho bodu. Koncové body těchto úseček omezují fotometrické těleso. Osový řez fotometrickým tělesem je fotometrický diagram. V grafech je příklad fotometrického diagramu žárovky a obloukové lampy. 210 1ÖO ISO 2Í0 fSO fSQ O 30 330 O 30 2006 doc. Otruba 7 Jas plošného zdroje Jas L v daném bodě plochy zdroje a v daném směruje podíl svítivosti plošného elementu zdroje v daném směru a průmětu plošného elementu do roviny kolmé k danému směru: L = dl/(dS cos a), příp. L = l/(S cosa) Jednotkou jasu je 1 nit, 1 nt = 1 cd/m2. Je to jas světelného zdroje, jehož svítivost na 1 m2 zdánlivé plochy je 1 cd. Jas je měřítkem účinku svítící plochy na zrakový orgán, tedy udává jak jasnou se jeví plocha zdroje pozorovateli v daném směru. U Lambertovských zářičů (difúzních) jas nezávisí na směru pozorování. 2006 doc. Otruba 8 Jas některých plošných zdrojů Zdroj Jas (nt) Slunce 2.109 Oblouková lampa 2.108 Vlákno žárovky (2700 K) 107 Bílý papír osvětlený sluncem 2.104 Plamen svíčky 5.103 LCD monitor 500 Bílý papír osvětlený úplňkem 3.10-2 2006 doc. Otruba 9 Osvětlení ■ Osvětlení E v daném bodě plochy je určeno podílem světelného toku dopadajícího na elemnt plochy a velikosti tohoto plošného elementu: E = 0/dS ■ Při rovnoměrném rozdělení světelného toku je osvětlení udáno podílem světelného toku a plochy: E = O/S ■ Jednotkou osvětlení je 1 lux (Ix), tj. osvětlení, při kterém na plochu 1 m2 dopadá rovnoměrně rozprostřený tok jednoho lumenu. 2006 doc. Otruba 10 Některá osvětlení Druh osvětlení Osvětlení (Ix) Přímé sluneční světlo 100 000 Rozptýlené denní světlo 1 000 Osvětlení v místnosti za jasného dne 500 Dobré umělé osvětlení místnosti 200 Měsíční světlo za úplňku 0,2 2006 doc. Otruba 11 Doporučená osvětlení pracovišť Práce Osvětlení (lux) Pro všeobecnou orientaci (chodby, schody...) 20-40 Pro hrubou práci (sklady, balení, umývárny) 40-100 Pro střední práci (čtení a psaní, obchody, šití světlých látek, zámečnické práce) 100-300 Pro jemnou práci (rýsování, šití z tmavých látek, jemná mechanika) 400 - 1 000 Pro velmi jemnou práci (rozeznávání barev, operace, hodinářství, rytectví) 1 000-10 000 2006 doc. Otruba 12 Osvit ■ Osvit H neboli expozice je určen součinem osvětlení a doby, po kterou osvětlení trvalo: H = \Edt resp. H = Et o Měří se v luxsekundách. Název osvit (expozice) se nesprávně používá pro dobu, po kterou osvětlení trvalo. Zde je správný termín „doba osvitu". Fotografická emulze má jinou spektrální citlivost než oko, takže osvit v luxsekundách nevyjadřuje správně účinek dopadajícího záření na emulzi 2006 doc. Otruba 13 Měření expozice je metodika, jíž se na základě měřených světelných podmínek určí hodnota kombinace clonového čísla a doby osvitu, příp. hodnota EV. Většina expozimetru měří střední jas záběru, některé expozimetry mohou měřit bodově jas záběru (úhel od 1°). Osvětlení záběru se měří luxmetry s rovinnou nebo půlkulovou rozptylnou destičkou. Expozice elektronickým bleskem se měří tzv. flashmetrem. Profesionální expozimetry jsou uzpůsobeny pro měření všemi uvedenými metodami. Profesionální kamery mohou měřit bodovou sondou jas v obraze. 2006 doc. Otruba r ~\ součtové Osvětlení obrazu Jas záběru Osvětlení záběru 14 Co je to EV Zkratka EV pochází z anglického Exposure Value, čili hodnota expozice. Má se zde na mysli expozici ve smyslu kombinace času a clony. Vzhledem k tomu, že při dané citlivosti filmu odpovídá určité hladině osvětlení jistá správná expozice, tak se EV používá také pro vyjádření úrovně osvětlení. Standardně se uvažuje citlivost filmu 100 ASA. V tomto smyslu EV 0 je taková úroveň osvětlení scény, při které by s filmem o citlivosti 100 ASA vyšel pro správnou expozici při cloně 1,0 čas 1s. Hladina osvětlení EV n je tam, kde je světla 2n krát více. Vzhledem k tomu, že EV 0 představuje úroveň osvětlení o hodnotě 2,69 luxu, pro převod na hodnotu v luxech platí vzorec E [lux] = 2,69 . 2EV Zde EV je EV při 100 ASA. Naměříme-li pro film o citlivosti ISO (ASA) pro clonu N čas t (v sekundách), znamená to, že osvětlení je E [lux] = 2,69 (100/ISO) W/t (N = clonové číslo, t = doba expozice) A konečně, pokud je známá hladina osvětlení v EV, pak víme, že pro správnou expozici s filmem o citlivosti ISO (ASA) je zapotřebí čas (v sekundách) r=(100/ISO) A/2/2EV je-li ve specifikacích u expozimetru uvedeno, že jeho rozsah je EV 0 až 20, znamená to, že s ním lze úspěšně měřit, pokud se osvětlení scény pohybuje v rozsahu 2,69 až 2,69 . 220 = 2 820 669 luxů 2006 doc. Otruba 15 Základní postupy při měření expozice 1 - měření součtového jasu 2 - měření dílčího jasu 3 - měření osvětlení 4,5 - měření osvětlení z různých směrů (měření kontrastu osvětlení) 2006 doc. Otruba 16 Multifunkční expozimeter Sekonic Dualmaster L-558 2006 Technická specifikace systémy měření dopadající a odražené bleskové i přirozené, bodové přirozené s úhlem záběru 1° fotobuňky křemíkové fotodiódy rozsah měření (ISO 100): přirozené dopadající: -2 až 22,9 EV přirozené odražené: 1 až 24,4 EV zábleskové dopadající 0,5 až 161,2 EV rozsah časů pro dopadající světlo: 30 m až 1/8 000 s (po 1, 1/2 nebo 1/3) kompenzace expozice -9,9 až +9,9 EV kalibrace-1,0 až+1,0 EV kompenzace filtru -5,0 až +5,0 EV uživatelská nastavení L-558: 6 položek příslušenství bezdrátový radio trigger systém, modul radiového přenašeče RT-32, rádio reciever RR-32/RR-4, synchronizační kabel, 2x konvertor úhlu, 18% šedá tabulka doc. Otruba 17