Шрифт
Source Sans Pro
Размер шрифта
18
Цвет фона
Глаза видеокамеры (объектив)
Объектив – система из линз, формирующая изображение снимаемого объекта на плоскости матрицы цифровой видеокамеры (рис. 2.4).
Рис. 2.4. Объектив видеокамеры
Одним из важнейших параметров объектива является фокусное расстояние. При изменении фокусного расстояния меняется сектор обзора – объектив становится длиннофокусным (телеобъективом) или короткофокусным (широкоугольным). Объективы с малыми фокусными расстояниями уцобны для панорамных съемок, а с большими – для работы с удаленными объектами. Стандартным (нормальным, штатным) объективом обычно называют объектив с фокусным расстоянием, равным диагонали кадра. Нормальные объективы позволяют получать изображения с перспективой, близкой к восприятию человека, и имеют фокусное расстояние около 50 мм.
Новый термин
Фокусное расстояние объектива это расстояние от оптического центра объектива до плоскости светочувствительного сенсора (в миллиметрах). Именно фокусное расстояние определяет угол обзора камеры: чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора.
В камкодерах наиболее популярными являются оптические системы с переменным фокусным расстоянием (ZOOM-объективы или трансфокаторы), состоящие из объектива и расположенной перед ним афокальной насадки. Плавное изменение фокусного расстояния обеспечивается путем перемещения оптических компонентов насадки.
Новый термин
Если фокусное расстояние объектива можно изменять в определенном диапазоне значений, то отношение наибольшего фокусного расстояния к наименьшему является коэффициентом оптического увеличения объектива или его кратностью зума.
Следует различать оптическое и цифровое увеличение. Оптическое увеличение более важный и дорогостоящий параметр по сравнению с цифровым (интерполяционным) увеличением. Режим оптического увеличения (приближения) использует механическое перемещение линз объектива и практически не ухудшает качество изображения. Цифровое увеличение (приближение) дешевле оптического, но оно связано с потерей четкости изображения. Принцип цифрового зума таков: в центральной части ПЗС-матрицы выделяется определенное количество активных элементов, а полученное с них изображение программно растягивается (интерполируется) на весь экран.
Зум-объектив (трансфокатор) хорош тем, что позволяет снимать из одного и того же положения как нормальные сюжеты, так макро– и телесъемку. Однако платой за такую универсальность являются неизбежные потери в светосиле объектива и в качестве изображения за счет аберраций (см. ниже).
Современные видеокамеры используют систему AF (AutoFocus), в которой применяются компактные быстродействующие электромеханические устройства для автоматического наведения резкости. В большинстве случаев автофокусировка производится на ближайший объект, находящийся в центральной зоне съемки. Но иногда необходимо сосредоточить внимание на детали заднего плана. Для этого различными компаниями были разработаны дополнительные способы автоматической фокусировки, например, FlexiZone (Canon), где главный объект выбирается с помощью прицельной рамки.
Система автофокуса в цифровых камерах бывает активной, пассивной и комбинированной. В активном режиме камера вьиисляет расстояние до снимаемого объекта и фокусирует объектив на это расстояние. В режиме пассивной автофокусировки электроника исследует изображение в поисках контрастных линий и границ объектов. Затем камера фокусируется таким образом, чтобы эти линии стали максимально резкими.
Иначе говоря, в режиме активного автофокуса камера испускает инфракрасный луч, отражающийся от объектов съемки. Затем камера вычислит расстояние до объектов съемки и перефокусирует объектив. У такого способа съемки есть свои проблемы. Камера тратит определенное время на то, чтобы определить расстояние, поэтому при съемке быстродвижущихся объектов у вас могут возникнуть проблемы, связанные с задержкой фокусировки. Камера будет пытаться настроить фокус движущегося объекта, но при этом она будет запаздывать. Решением проблемы будет ручная фокусировка.
Хорошая видеокамера должна иметь кнопку, выключающую автоматическую фокусировку. Затем вы можете фокусировать камеру вручную. Ручная регулировка фокуса имеется сейчас в профессиональных моделях цифровых камер, поскольку существует множество ситуаций, когда без нее невозможно добиться резкости изображения. Например, когда объект занимает лишь малую площадь кадра, или находится за стеклом, или когда в кадре находится предмет, значительно лучше освещенный, чем объект съемки, или при съемке в сумерках.
Важной характеристикой объектива является апертура (от лат. apertura — отверстие). Она определяется размерами линз и диафрагм, ограничивающих световой пучок, проходящий через оптическую систему. С увеличением апертуры повышаются светосила объектива и его разрешение.
Новый термин
Апертура – величина отверстия оптической системы (объектива), используемая в момент съемки. Апертура объектива определяет количество света, которое проходит через объектив, и разрешающую способность объектива.
Новый термин
Светосила объектива характеризует его способность создавать освещенность изображения. Чем выше светосила объектива, тем меньшая выдержка (продолжительность освещения матрицы) требуется при съемке. Большая светосила означает лучшее качество объектива, и наоборот.
Светосила объектива зависит от двух величин: от размера максимального отверстия диафрагмы объектива и от его фокусного расстояния. Объектив тем светосильнее, чем больше его отверстие и чем короче его фокусное расстояние.
Из-за несовершенства реальных оптических приборов световые лучи, при прохождении через линзы, не сходятся в одной точке (в фокусе), что приводит к различным паразитным эффектам (окрашиванию контуров изображения, искажению геометрии картинки, нерезкости и т. д.). При этом говорят об аберрации – искажении изображения, вызванном тем, что в реальных объективах невозможно обеспечить теоретически обоснованные условия прохождения лучей, характерные для идеальных оптических систем.
Новый термин
Аберрация (от лат. aberratio – уклонение). Аберрация – это искажения, которые создает оптика из-за несовершенства отражающих и преломляющих поверхностей оптической системы. Аберрация выражается в том, что изображение получается нечетким, с неправильной передачей геометрии объекта съемки или окрашенным, например, по контуру.
Для компенсации аберраций на практике используют тот факт, что разные виды линз, выполненные из разных сортов стекла, обладают разными оптическими свойствами. Поэтому, если собрать несколько разных оптических элементов в одну систему, то они способны во многом компенсировать аберрации друг друга. Эта особенность широко используется в проектировании объективов, количество разных линз в которых может быть 10 и более.
Отношение диаметра входного зрачка объектива к его фокусному расстоянию называют относительным отверстием, а обратную величину – диафрагмой объектива. Обычно значения фокусного расстояния и диафрагменное число приведены на оправе объектива.
Новый термин
Диафрагма (от греч. diaphragma – «перегородка») позволяет изменить диаметр отверстия, ограничивающего сечение светового потока, который проходит через объектив. От диафрагмы зависит глубина резко изображаемого пространства. Диафрагма может управляться как вручную, так и автоматикой камеры.
Обычно при съемке пейзажей для хорошей фокусировки используются большие значения диафрагменных чисел (малый диаметр отверстия диафрагмы), а при съемке портретов для смягчения изображения часто используются маленькие значения диафрагменных чисел (большой диаметр отверстия диафрагмы).
Замечание
Теперь некоторые технические характеристики видеокамер из примеров 2.1 и 2.2 становятся понятными. Так, если в спецификации видеокамеры мы встречаемся с обозначениями 7,2—50,8 мм и 1:2,8–3,5, то это означает, что объектив имеет переменное фокусное расстояние в диапазоне от 7,2 до 50,8 мм. Максимальное диафрагменное число (светосила) на расстоянии 7,2 мм составляет 2,8, а на расстоянии 50,8 мм – 3,5. Поделив 50,8 на 7,2, получаем кратность зума равной 7.
Глубина резко изображаемого пространства – это расстояние, в пределах которого предметы изображаются на матрице цифровой видеокамеры достаточно четко. Глубина резкости при полном отверстии объектива и небольшом расстоянии до точки наводки особенно мала у очень светосильных объективов.
Новый термин
Глубина резко изображаемого пространства это расстояние вдоль оптической оси объектива между двумя плоскостями в пространстве объектов, в пределах которого в кадре они передаются достаточно резко. При фокусировке объектива на предмет, расположенный на гиперфокальном расстоянии, задняя граница резко изображаемого пространства находится в бесконечности. Гиперфокальное расстояние это расстояние от плоскости матрицы до предмета, при фокусировке на который задняя граница резко изображаемого пространства находится в бесконечности. Зависит от фокусного расстояния, установленной диафрагмы и физических размеров сенсора.
Глубина резко изображаемого пространства тем больше:
• чем больше диафрагменное число (чем меньше диаметр отверстия диафрагмы);
• чем дальше от объектива находится объект съемки;
• чем меньше фокусное расстояние объектива (чем больше угол зрения объектива);
• чем меньше матрица.
