Фото - и киноаппараты

Визуально-оптическое наблюдение, использующее такой совершенный оптический прибор, как глаз, является одним из наиболее эффективных способов добывания, прежде всего, информации о видовых признаках. Однако оно не позволяет регистрировать изображение для последующего излучения или документирования результатов наблюдения. Для этих целей применяют фотографирование и киносъемку с помощью фото – и киноаппаратов.

Традиционный фотографический аппарат представляет собой оптико-механический прибор для получения оптического изображения фотографируемого объекта на светочувствительном слое фотоматериала.

Все фотоаппараты состоят из светонепроницаемого корпуса с закрепленным на его стенке объективом, устройства для размещения или фиксации (транспортировки) светочувствительного материала, расположенного у задней стенки корпуса, и затвора.

Так как светочувствительный материал обеспечивает получение качественной фотографии при строго дозированной световой энергии, проецируемой на светочувствительный материал, то затвор пропускает в течении определенного времени (времени экспозиции, или выдержки) световой поток от фотографируемого объекта.

Указанные части аппарата являются основными. По мере конструктивного развития фотоаппарат «обрастал» различными узлами и механизмами, которые облегчали и автоматизировали процесс съемки, позволяли расширить возможности применения фотоаппарата, улучшить его технические параметры. Эти узлы и механизмы называют вспомогательными. К ним относятся:

a) видоискатель для определения границ поля изображения;

b) фокусировочный механизм для совмещения фокальной плоскости объектива с плоскостью расположения светочувствительного материала;

c) механизм, транспортирующий фотопленку на один кадр и устанавливающий ее точно против кадрового окна фотоаппарата;

d) экспонометрический узел, предназначенный для определения экспозиционных параметров (выдержки и диафрагмы) в соответствии со светочувствительностью используемого фотоматериала и яркостью объекта;

e) устройство искусственного освещения объекта съемки (фотовспышка).

Профессиональные аппараты известных фирм (Nicon, Canon, Kodak, Зенит и др.) представляют собой сложнейшие оптико-электромеханические устройства, автоматически наводящиеся на «резкость» и учитывающие все изменения в освещенности объекта во время фотосъемки.

Размер используемого в них светочувствительных материалов положен в основу условного деления всех фотоаппаратов на несколько групп.По этому признаку (по размерам получаемых негативов) выделяют пять групп: микроформатные, полуформатные (мелкоформатные), мало -, средне - крупноформатные. Фотоаппараты применяют различные типы светочувствительных материалов: фотопластинки, плоские и рулонные фотопленки.

Другим важным признаком классификации является назначение фотоаппарата. По этому признаку они делятся наобщие и специальные.

С начала 90-х годов на основе достижений микроэлектроники развивается принципиально новое направление – цифровое фотографирование. Цифровой фотоаппарат представляет собой малогабаритную камеру на ПЗС-матрице, электрические сигналы с выхода которой записываются не на магнитную ленту. Как в видеокамере, а преобразуются в цифровой вид и запоминаются полупроводниковой памятью фотоаппарата в виде специальных карт. Цифровой электронный фотоаппарат, обладая возможностями классического электромеханического фотоаппарата, предоставляет пользователю дополнительные функции, которые существенно повышают оперативность фотографии. К ним относятся: возможность съемки в непрерывном режиме с частотой 5-15 кадров/с, запись текстовых и звуковых комментариев, даты и времени фотосъемки. Просмотр изображений в процессе и после съемки на поворачивающемся экране (LCD-панели размером 4-5 см), отображение текущих параметров съемки (числа отснятых кадров, объем свободной памяти, текущий режим компрессии) и др. Предусмотрены различные режимы просмотра кадров и стирание не понравившихся, печатание выбранных на фотопринтере. Цифровой фотоаппарат может иметь стандартный интерфейс для просмотра изображения на экране телевизора, записи на видеомагнитофон или печати на принтере.

Цифровой фотоаппарат также сопрягается с ПЭВМ. Отснятое изображение может отображаться на экране монитора, редактироваться с помощью графических редакторов, выводится на печать, передаваться по сети.

Разрешение изображения цифрового фотоаппарата определяется разрешением его светоэлектрического преобразователя и составляет миллионы пикселей. Но с увеличением разрешения уменьшается при ограниченном объеме памяти количество кадров фотосъемки. Компромисс между разрешением и количеством кадров достигается введением возможности изменения оператором показателей разрешения запоминаемого кадра. С дополнительной памятью количество отснятых кадров может быть очень большим – сотни и в будущем тысячи.

Разрешение цифровых фотоаппаратов приближается к разрешению фотоаппаратов широкого применения, но уступает разрешению специальных фотопленок. Легко рассчитать, что кадр фотопленки стандартного размера 24*36 мм и разрешением 100 лин/мм содержит более 8,5 млн пикселей. Но для фотопленки с разрешением 500 лин/мм количество пикселей кадра возрастает до чрезвычайно большой величины – более 200 млн. однако отсутствие у цифровых фотоаппаратов необходимости в химической обработке светочувствительных материалов, большая оперативность просмотра изображений в ходе фотосъемки и гибкость редактирования изображений на ПЭВМ делают их привлекательными не только для бытовой фотосъемки, но и для разведки. Учитывая перспективы миниатюризации радиоэлектронных элементов, прежде всего «памяти», и повышения разрешения ПЗС, у цифровых фотоаппаратов большое будущее.

Основными техническими характеристиками фотоаппаратов, влияющими на их возможности по скрытому фотографированию, являются:

a) диапазон длин волн, формирующих видимое изображение;

b) чувствительность;

c) разрешающая способность;

d) масса и размеры;

e) бесшумность в работе.

Если диапазон длин волн определяется спектральной характеристикой светочувствительного элемента, то разрешение фотоприемника зависит как от разрешения светочувствительного элемента так и разрешения объектива . Из-за многочисленных погрешностей (аберраций) линзы обеспечить высокое разрешение объектива сложнее, чем светочувствительного элемента. Разрешающая способность типовых объективов любительских фотоаппаратов составляет около 50 лин/мм. Объективы профессиональных фотоаппаратов с более высоким разрешением представляют собой сложные оптические системы, стоимость которых выше, чем стоимость остальной части фотоаппарата. Разрешающая способность пары «объектив-фотопленка» определяется по простой формуле: ).

Информация о движущихся объектах добывается путем кино – и видеосъемки с помощью киноаппаратов и видеокамер. При киносъемке изображение фиксируется на светочувствительной кинопленке, при видеозаписи – на магнитной пленке или в полупроводниковой памяти.

Под киносъемкой понимают процесс фиксации серии последовательных изображений (кадров) объекта наблюдения через заданные промежутки времени, определяемые частотой кадров в секунду. Каждый кадр кинофильма содержит изображение объекта в момент съемки. Число кадров колеблется от единиц кадров в минуту и даже часов для съемки медленно текущих процессов до сотен тысяч в секунду – для сверхскоростной специальной съемки, например для наблюдения электрического разряда или полета пули.

Устройство кинокамеры близко к устройству фотоаппарата с той принципиальной разницей, что в процесс киносъемки пленка скачкообразно продвигается с помощью грейферного механизма перед кинообъективом на один кадр. Закрытие объектива на время продвижения кинопленки осуществляется заслонкой (обтюратором), вращение которой перед объективом синхронизировано с работой грейфера. Киносъемка движущихся людей производится на 8 – и 16-мм пленку с частотой 16-32 кадра в секунду.