Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00560 008394 10480220 na godz. na dobę w sumie
Fotografia cyfrowa. Wydanie III - książka
Fotografia cyfrowa. Wydanie III - książka
Autor: Liczba stron: 560
Wydawca: Helion Język publikacji: polski
ISBN: 83-246-0212-7 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> komputery i informatyka >> fotografia cyfrowa >> techniki fotografowania
Porównaj ceny (książka, ebook, audiobook).

Kompendium wiedzy dla miłośników fotografii cyfrowej

Coraz liczniejsze rzesze użytkowników ulegają magii fotografii cyfrowej. Aparaty cyfrowe przestały być jedynie zabawką używaną przez amatorów w trakcie wakacyjnych wycieczek i rodzinnych spotkań; stały się również narzędziem w rękach fotografów i reporterów. Ceny aparatów cyfrowych spadają niemal tak szybko, jak rosną ich możliwości, a komputerowa korekcja fotografii stała się ogromnym atutem tej technologii. Nadal jednak uniwersalne reguły, opracowane dziesiątki lat temu, dotyczące kompozycji, oświetlenia, przysłony i migawki, pozostają aktualne. Trzeba je poznać, aby robić zdjęcia, które zachwycą innych.

W książce 'Fotografia cyfrowa. Wydanie III' znajdziesz informacje, dzięki którym wykonasz wspaniałe zdjęcia. Poznasz budowę aparatu cyfrowego i dowiesz się, do czego służą programy tematyczne, przysłona, migawka i inne elementy sterujące. Wyposażysz cyfrową ciemnię w niezbędny sprzęt i oprogramowanie. Nauczysz się fotografować w różnych warunkach oświetleniowych, dobierać ręcznie parametry ekspozycji i poprawiać nieudane zdjęcia za pomocą aplikacji graficznych.

Dzięki wiadomościom z tej książki staniesz się prawdziwym cyfrowym artystą.



Znajdź podobne książki Ostatnio czytane w tej kategorii

Darmowy fragment publikacji:

IDZ DO IDZ DO PRZYK£ADOWY ROZDZIA£ PRZYK£ADOWY ROZDZIA£ SPIS TREŒCI SPIS TREŒCI KATALOG KSI¥¯EK KATALOG KSI¥¯EK KATALOG ONLINE KATALOG ONLINE ZAMÓW DRUKOWANY KATALOG ZAMÓW DRUKOWANY KATALOG TWÓJ KOSZYK TWÓJ KOSZYK DODAJ DO KOSZYKA DODAJ DO KOSZYKA CENNIK I INFORMACJE CENNIK I INFORMACJE ZAMÓW INFORMACJE ZAMÓW INFORMACJE O NOWOŒCIACH O NOWOŒCIACH ZAMÓW CENNIK ZAMÓW CENNIK CZYTELNIA CZYTELNIA FRAGMENTY KSI¥¯EK ONLINE FRAGMENTY KSI¥¯EK ONLINE Wydawnictwo Helion ul. Chopina 6 44-100 Gliwice tel. (32)230-98-63 e-mail: helion@helion.pl Fotografia cyfrowa. Wydanie III Autor: Ben Long T³umaczenie: Zbigniew Waœko ISBN: 83-246-0212-7 Tytu³ orygina³u: Complete Digital Photography, Third Edition Format: B5, stron: 560 Kompendium wiedzy dla mi³oœników fotografii cyfrowej (cid:127) Poznaj rodzaje aparatów cyfrowych (cid:129) Opanuj regu³y kompozycji i zasady doboru parametrów naœwietlenia (cid:129) Wykorzystaj mo¿liwoœci cyfrowej ciemni Coraz liczniejsze rzesze u¿ytkowników ulegaj¹ magii fotografii cyfrowej. Aparaty cyfrowe przesta³y byæ jedynie zabawk¹ u¿ywan¹ przez amatorów w trakcie wakacyjnych wycieczek i rodzinnych spotkañ; sta³y siê równie¿ narzêdziem w rêkach fotografów i reporterów. Ceny aparatów cyfrowych spadaj¹ niemal tak szybko, jak rosn¹ ich mo¿liwoœci, a komputerowa korekcja fotografii sta³a siê ogromnym atutem tej technologii. Nadal jednak uniwersalne regu³y, opracowane dziesi¹tki lat temu, dotycz¹ce kompozycji, oœwietlenia, przys³ony i migawki, pozostaj¹ aktualne. Trzeba je poznaæ, aby robiæ zdjêcia, które zachwyc¹ innych. W ksi¹¿ce „Fotografia cyfrowa. Wydanie III” znajdziesz informacje, dziêki którym wykonasz wspania³e zdjêcia. Poznasz budowê aparatu cyfrowego i dowiesz siê, do czego s³u¿¹ programy tematyczne, przys³ona, migawka i inne elementy steruj¹ce. Wyposa¿ysz cyfrow¹ ciemniê w niezbêdny sprzêt i oprogramowanie. Nauczysz siê fotografowaæ w ró¿nych warunkach oœwietleniowych, dobieraæ rêcznie parametry ekspozycji i poprawiaæ nieudane zdjêcia za pomoc¹ aplikacji graficznych. (cid:129) Zasada dzia³ania i budowa cyfrowych aparatów fotograficznych (cid:129) Dobór sprzêtu i aplikacji do cyfrowej ciemni (cid:129) Korzystanie z programów tematycznych (cid:129) Rêczne dobieranie parametrów ekspozycji (cid:129) Makrofotografia (cid:129) Korzystanie z filtrów (cid:129) Przenoszenie zdjêæ do komputera (cid:129) Techniki korekcji zdjêæ cyfrowych (cid:129) Przygotowywanie zdjêæ do druku i publikacji w internecie Dziêki wiadomoœciom z tej ksi¹¿ki staniesz siê prawdziwym cyfrowym artyst¹ SpiS treści po d z i ę k o w a n i a r o z d z i a ł 1 w p r o w a d z e n i e Dla kogo przeznaczona jest ta książka? Czym jest fotografia cyfrowa? Cyfrowe ABC: kilka podstawowych faktów r o z d z i a ł 2 J a k d z i a ł a c y f r o w y a p a r a t f o t o g r a f i c z n y Trochę tradycji, trochę nowoczesności Szczypta teorii kolorów Jak działa matryca CCD? Liczenie elektronów Tablice „Jedno CCD i bez interpolacji” Trzeba to poskładać Kompresja i przechowywanie obrazów Powrót do rzeczywistości r o z d z i a ł 3 po d S t a w y f o t o g r a f i i — k r ó t k i e w p r o w a d z e n i e Obiektywy Ogniskowa Obiektywy o stałej i zmiennej ogniskowej Ekspozycja: przysłona, czas otwarcia migawki oraz ISO Wzajemność czasu i przysłony Szybkość obiektywu ISO albo inaczej — „Postaraj się być bardziej czuły” Podsumowanie Prawie to samo 13 15 20 21 21 25 26 27 30 31 33 38 39 41 42 43 44 46 46 48 50 52 53 54 54      Spis treści r o z d z i a ł 4 O c e n i a n i e c y f r o w y c h z d J ę ć Słowo o ilustracjach zamieszczonych w książce Nie wszystko, co widać na ekranie, ma znaczenie Osiem najważniejszych problemów fotografii cyfrowej Szum Problemy z kolorami Szczegóły i ostrość Problemy z ekspozycją Zniekształcenia geometryczne „Powód?! Nie potrzeba nam żadnego powodu!” — złe też może być dobre r o z d z i a ł 5 w y b ó r c y f r o w e g o a p a r a t u f o t o g r a f i c z n e g o Budżet Podstawy anatomii aparatu cyfrowego Rozdzielczość Wybór rozdzielczości Ile zyskujemy dzięki dodatkowemu megapikselowi? Podstawowe elementy sterujące Sterowanie ekspozycją Pomiar światła Budowa aparatu cyfrowego Elementy i funkcje aparatu Obiektyw Zoom cyfrowy Sterowanie ostrością Migawka i przysłona Przetwarzanie obrazu Lampa błyskowa Kształt i konstrukcja korpusu Pomocniczy wyświetlacz LCD Mocowanie aparatu na statywie Buforowanie obrazu Tryb zdjęć seryjnych Tryb filmowy Zdjęcia czarno-białe Samowyzwalacz i pilot zdalnego sterowania Szybkość działania aparatu Przeglądanie zdjęć Nośnik pamięci i złącza wejścia-wyjścia Nośnik pamięci 55 56 56 57 58 59 62 65 67 68 69 70 71 72 74 76 77 78 82 86 102 103 112 113 115 116 122 126 128 129 130 130 131 132 133 134 135 137 138 Co znajdziesz w pudełku? Akumulatory Funkcje dodatkowe Co powinienem kupić? r o z d z i a ł 6 k o m p l e t o w a n i e w y p o S a ż e n i a c y f r o w e J c i e m n i Wybór systemu operacyjnego r o z d z i a ł 7 System Mac OS System Windows Budowanie własnego systemu Pamięć RAM Prędkość procesora Pamięć masowa Monitory Oprogramowanie Programy do edycji obrazów Oprogramowanie do edycji zdjęć panoramicznych Kompresja falkowa Oprogramowanie do katalogowania obrazów Oprogramowanie do odzyskiwania plików Akcesoria S e S J a z d J ę c i o w a Ustawienia wstępne aparatu Ustawienia rzadko zmieniane Ustawienia sesyjne Wybór trybu fotografowania Balans bieli Pomiar światła Wyostrzanie, nasycenie i kontrast Czułość (ISO) Kadrowanie i ostrość Długość ogniskowej Ostrość Pomiar światła O czym informuje światłomierz? Wybór metody pomiaru światła Podstawy fotografowania z lampą błyskową Tryby pracy lampy błyskowej Balans bieli a światło lampy błyskowej Spis treści     145 145 148 150 151 152 152 153 153 154 154 155 156 160 160 164 165 165 167 168 169 170 170 174 174 179 183 184 184 187 187 191 201 201 205 210 211 214     Spis treści r o z d z i a ł 8 r o z d z i a ł 9 Zasilanie i pamięć Poczuj moc Nośniki pamięci A to dopiero początek! Rę c z n e u S t a w i a n i e p a r a m e t r ó w e k S p o z y c J i Ruch na fotografiach Głębia ostrości Czas otwarcia migawki a głębia ostrości Kontrola zakresu tonalnego Dla tych, którzy nie znają się na histogramach Szczegóły szczegółów Ustawianie parametrów ekspozycji Kompensacja ekspozycji Tryby priorytetów i tryb manualny Wzajemność czasu i przysłony Kontrola czułości (ISO) Ekspozycja w praktyce Zamierzone niedoświetlenie fotografii Ustawienia manualne O bracketingu i histogramach Unikanie purpurowej otoczki Wszystko pod kontrolą z d J ę c i a S p e c J a l n e Makrofotografia Optymalna długość ogniskowej Ustawianie ostrości Mała głębia ostrości Fotografia czarno-biała Fotografowanie w podczerwieni Zdjęcia panoramiczne Przygotowanie aparatu do zdjęć panoramicznych Ekspozycja zdjęć panoramicznych Fotografuj z uwagą Fotografowanie na potrzeby internetu Rozmiar i jakość obrazu Niech zdjęcie pozostanie czytelne Nareszcie — zastosowanie dla zoomu cyfrowego 218 218 220 223 225 226 229 232 234 236 240 243 244 245 246 246 249 251 253 255 257 258 259 260 261 262 262 264 265 268 271 275 276 280 280 281 281 Fotografowanie na potrzeby wideo Korzystanie z filtrów Rodzaje filtrów Rozszerzenia obiektywu Fotografowanie w warunkach ekstremalnych Brud, kurz i piasek a aparaty cyfrowe Woda a aparaty cyfrowe Aparat, który zmarzł Gorący klimat a aparaty cyfrowe r o z d z i a ł 10 pr z y g o t o w y w a n i e o b r a z ó w d o e d y c J i Przenoszenie i katalogowanie obrazów Transfer danych Porządkowanie plików Przygotowanie środowiska edycyjnego Jeszcze kilka słów o kolorach Systemy zarządzania kolorem Zasada działania systemu zarządzania kolorem Konfigurowanie systemu zarządzania kolorem Podgląd wydruku w Photoshopie CS Otwieranie obrazu Przygotowanie obrazu Nowa rozdzielczość obrazu Zmiana rozmiarów obrazu Ćwiczenie. Zrozumieć, czym jest rozdzielczość Etap 1. Otwórz plik Etap 2. Wywołaj okno dialogowe Image Size (Rozmiar obrazka) Etap 3. Zmiana rozmiarów bez ponownego próbkowania Etap 4. Zmiana rozmiarów i ponowne próbkowanie Ćwiczenie. Kadrowanie i zmiana wielkości obrazu Etap 1. Otwórz plik Etap 2. Oceń zdjęcie Etap 3. Skadruj obraz Etap 4. Edycja obrazu Etap 5. Zapisz kopię Etap 6. Zmień rozmiary obrazu Kiedy powinniśmy zmieniać rozmiary? Do dzieła! Spis treści     281 282 284 287 287 288 288 289 290 293 294 294 297 298 299 301 302 303 313 314 315 315 316 319 319 319 319 321 322 322 322 322 323 323 324 327 327     Spis treści r o z d z i a ł 11 k o r e k c J a t o n a l n a f o t o g r a f i i c y f r o w y c h Powtórka z histogramów Ćwiczenie. Próba korekcji obrazu za pomocą polecenia Brightness/Contrast (Jasność/Kontrast) Etap 1. Otwórz plik Etap 2. Dopasuj jasność obrazu Etap 3. Dopasuj kontrast obrazu Etap 4. Poddaj się Ćwiczenie. Posteryzacja Etap 1. Otwórz plik Etap 2. Dokonaj posteryzacji obrazu Etap 3. Oceń zniszczenia Poziomy Ćwiczenie. Dopasowanie poziomów wejścia Etap 1. Otwórz plik Etap 2. Dopasuj punkt czerni Etap 3. Dopasuj punkt bieli Etap 4. Poeksperymentuj z suwakiem gamma Czy należy martwić się utratą danych? Ćwiczenie. Korekcja poziomów w praktyce Etap 1. Otwórz plik Etap 2. Dopasuj punkt czerni Etap 3. Dopasuj punkt bieli Etap 4. Dopasuj wartość współczynnika gamma Etap 5. Ponownie dopasuj punkt bieli Etap 6. Zapisz plik Krzywe Ćwiczenie. Korekcja tonalna za pomocą krzywych Etap 1. Otwórz plik Etap 2. Dopasuj punkt czerni Etap 3. Dopasuj punkt bieli Etap 4. Dopasuj wartość współczynnika gamma Poziomy i krzywe a kolory w obrazie Ćwiczenie. Korekcja barwna za pomocą krzywych Etap 1. Otwórz plik Etap 2. Sprawdź histogram Etap 3. Dopasuj punkt bieli Etap 4. Dodaj punkt środkowy Etap 5. Zmień kolorystykę kwiatu na cieplejszą 329 330 332 332 333 335 336 336 336 336 337 338 339 339 339 341 343 345 346 347 348 349 349 349 351 352 356 356 357 357 359 360 362 362 363 363 364 364 Ćwiczenie. Korekcja barwy i nasycenia Etap 1. Otwórz plik Etap 2. Dopasuj poziomy Etap 3. Dopasuj nasycenie Co wiemy do tej pory? r o z d z i a ł 12 tw ó J w ł a S n y a r S e n a ł Pędzle i stemple Pędzle Aerografy Stemple i narzędzia do klonowania Rozjaśnianie i ściemnianie Maski Narzędzia do tworzenia i edycji masek Narzędzia zaznaczania Malowanie maski Narzędzia do zaznaczania kolorów Narzędzia specjalne Zapisywanie masek Zamaskowany czy coś w tym rodzaju Ćwiczenie. Tworzenie złożonych masek Etap 1. Otwórz plik Etap 2. Utwórz maskę Etap 3. Wczytaj utworzoną maskę Etap 4. Zmiękcz tło Etap 5. Oszacuj rezultaty dotychczasowej pracy Etap 6. Utwórz maskę gradientową Etap 7. Wypróbuj nową maskę Etap 8. Utwórz jeszcze jedną maskę Etap 9. Zmiękcz tło Warstwy Podstawy Warstwy dopasowania (korekcyjne) Maski warstw Pozostałe narzędzia edycyjne Polecenie Selective Color (Kolor selektywny) Unikalne narzędzia Twojego programu Spis treści     367 369 369 369 371 373 374 374 375 376 379 379 381 382 383 384 385 386 387 388 388 389 390 391 393 393 394 395 396 396 397 401 403 404 404 404 10    Spis treści r o z d z i a ł 13 po d S t a w o w e t e c h n i k i e d y c y J n e Maskowanie zaawansowane Ćwiczenie. Maskowanie za pomocą maski warstwy Etap 1. Otwórz plik Etap 2. Utwórz warstwę dopasowania Etap 3. Przygotuj maskę warstwy Etap 4. Zamaluj sylwetki Etap 5. Zamaluj pierwszy plan Ćwiczenie. Maski bazujące na zawartości obrazu Etap 1. Otwórz plik i przygotuj obraz Etap 2. Utwórz maskę Etap 3. Zmodyfikuj maskę Etap 4. Udoskonal maskę Etap 5. Wczytaj i zastosuj maskę Etap 6. Skoryguj wygląd nieba Tok pracy Wstępne porządki Prostowanie obrazu Usuwanie szumów Usuwanie kurzu i plam Usuwanie efektu czerwonych oczu Korekcja zniekształceń beczkowych i poduszkowych Usuwanie aberracji chromatycznych Ćwiczenie. Zmniejszanie nasycenia kolorów w przebarwionych obszarach Etap 1. Zaznacz pierwszy z przebarwionych obszarów Etap 2. Utwórz warstwę dopasowania Hue/Saturation (Barwa/Nasycenie) Etap 3. Określ zakres kolorów stanowiących przebarwienie Etap 4. Zmniejsz nasycenie wyselekcjonowanego zakresu kolorów Etap 5. Rozszerz zakres kolorów do modyfikacji Etap 6. Oceń rezultaty Korekcja barwna i tonalna Korekcja kolorów za pomocą warstw Korekcja balansu bieli Korekcja efektu winietowania Edycja Stosowanie efektów poprzez malowanie Skalowanie Skalowanie w dół Skalowanie w górę 405 406 406 407 407 408 409 409 411 412 413 413 415 415 416 417 422 422 424 435 436 437 437 438 439 439 439 440 440 441 442 443 447 448 450 450 451 452 452 r o z d z i a ł 14 Wyostrzanie Jak działa wyostrzanie? Ostrość — nie zawsze znaczy to samo Ćwiczenie. Wyostrzanie przez malowanie Etap 1. Otwórz plik Etap 2. Przygotuj warstwy Etap 3. Określ maksymalną wartość wyostrzania Etap 4. Zamaskuj cały obraz Etap 5. Wyostrz obszar oczu Etap 6. Zamaskuj kontury twarzy Etap 7. Zamaskuj włosy i skórę e f e k t y S p e c J a l n e Symulowanie głębi ostrości Ćwiczenie. Zmniejszanie głębi ostrości obrazu Etap 1. Otwórz plik Etap 2. Przygotuj gradient Etap 3. Utwórz maskę na podstawie gradientu Etap 4. Zastosuj rozmycie Etap 5. Dopasuj kształt maski Etap 6. Ostatecznie rozmyj obraz Rozmycie soczewkowe w programie Photoshop Tworzenie płaszczyzn głębokości Łączenie zdjęć panoramicznych Konwersja obrazów kolorowych na obrazy w skali szarości Metody konwersji Tworzenie obrazów z ręcznie malowaną tintą Malowanie pędzlem z niską wartością krycia Malowanie obrazów pozbawionych kolorów Malowanie narzędziem History Brush (Pędzel historii) Dodawanie tekstury, ziarna i „tradycyjnego” wyglądu Dodawanie ziarna Ćwiczenie. Dodawania ziarna do obrazu Etap 1. Utwórz warstwę zawierającą wzór szumu Etap 2. Zmień tryb mieszania warstwy Etap 3. Zmniejsz krycie warstwy z szumem Dodawanie tekstury i rys Retuszowanie portretów Kompozycje Przygotowanie do druku Spis treści    11 454 454 458 458 459 459 460 461 461 462 462 465 466 466 467 468 469 469 470 471 471 473 475 479 480 482 483 483 484 485 486 488 488 489 489 490 490 492 494 12    Spis treści r o z d z i a ł 15 pu b l i k o w a n i e f o t o g r a f i i c y f r o w y c h Wybór drukarki Drukarki atramentowe Drukarki laserowe Drukarki termosublimacyjne Wybór papieru Wybór atramentu Drukowanie Wybór rozdzielczości Wybór rozdzielczości drukowania na drukarce atramentowej Wybór rozdzielczości drukowania na drukarce laserowej Drukowanie a system zarządzania kolorem Korekcja obrazu przed wydrukiem Ćwiczenie. Przygotowywanie obrazu do druku na maszynie offsetowej Etap 1. Otwórz plik Etap 2. Porozmawiaj z drukarzem Etap 3. Ustal zakres tonalny obrazu Etap 4. Oszacuj obraz Drukowanie za pośrednictwem internetu Publikowanie fotografii cyfrowych w internecie Podsumowanie d o d a t e k a wa r t o p r z e c z y t a ć d o d a t e k b z a w a r t o ś ć cd-rom- u S ł o w n i c z e k S k o r o w i d z 495 496 497 501 501 502 503 504 504 505 507 508 509 512 512 512 512 513 513 515 517 519 521 523 541 R o z d z i a ł 2 Jak działa cyfRowy apaRat fotogRaficzny ? w rozdziale: Ÿ Trochę tradycji, trochę nowoczesności Ÿ Szczypta teorii kolorów Ÿ Jak działa matryca CCD Ÿ Kompresja i przechowywanie obrazów Ÿ Powrót do rzeczywistości Matryca CCD czuła na kolor niebieski Obiektyw Światło Matryca CCD czuła na kolor czerwony Matryca CCD czuła na kolor zielony r o s e c o r P 25 26 Fotografia cyfrowa. Wydanie III Dzisiaj każdy, kto dysponuje współczesnym, „w pełni zautomatyzo- wanym” aparatem fotograficznym, może wykonać zdjęcie o zadzi- wiająco dobrej jakości. Jednak fotografia poważna — zarówno na poziomie profesjonalnym, jak i hobbystycznym — wciąż wymaga dużego doświadczenia, umiejętności i wiedzy. Jakość odbitki tworzonej w klasycz- nej ciemni zależała od takich czynników jak: rodzaj i gatunek papieru foto- graficznego, jakość stosowanych chemikaliów oraz sposób ich przygotowa- nia. Wykwalifikowany fotograf musiał posiadać dogłębną wiedzę na temat stosowanych papierów, odczynników chemicznych i sprzętu. W fotografii cyfrowej jest podobnie. Aby móc w pełni wykorzystać moż- liwości aparatu i oprogramowania do obróbki obrazów cyfrowych, musimy znać i rozumieć pewne podstawowe zasady tworzenia obrazów w techno- logii cyfrowej. Jak już o tym mówiliśmy w rozdziale 1., tak naprawdę jedyną różnicą po- między cyfrowym i tradycyjnym aparatem fotograficznym jest to, że aparaty cyfrowe nie rejestrują zdjęć na błonie filmowej. Ta jedyna (ale fundamental- na!) różnica określa jednak sposób funkcjonowania wszystkich pozostałych mechanizmów urządzenia — od obiektywu po światłomierz. Znajomość za- sad działania aparatu umożliwi Ci wybór modelu odpowiedniego do Twoich potrzeb, a w przyszłości pomoże zrobić z niego jak najlepszy użytek. Trochę Tradycji, Trochę nowoczesności Podobnie jak to się dzieje w przypadku aparatów służących do wykony- wania fotografii tradycyjnych, również aparat cyfrowy zapisuje obrazy, wykorzystując w tym celu obiektyw skupiający światło na płaszczyźnie ogniskowej. W aparacie tradycyjnym obiektyw skupia światło i kieruje je za pomocą przesłony oraz migawki na fragment błony filmowej umiesz- czonej na płaszczyźnie ogniskowej. Zmieniając wartość przesłony oraz czas otwarcia migawki, fotograf jest w stanie kontrolować sposób naświetlenia filmu. Jak się jeszcze przekonamy, odpowiednia kontrola ekspozycji umoż- liwia wykonującemu zdjęcie zmianę sposobu, w jaki aparat „zatrzymuje” ruch, regulację kontrastu i nasycenia kolorów oraz określenie tego, na któ- re partie obrazu powinna być ustawiona ostrość. W aparacie cyfrowym zamiast błony filmowej na płaszczyźnie ognisko- wej umieszczony jest przetwornik obrazu. Jest to specjalny światłoczuły układ scalony. Obecnie stosowane są dwa rodzaje takich przetworników: CCD (ang. Charge-Coupled Device) i CMOS (ang. Complementary Metal Oxi- de Semiconductor). Oba spełniają taką samą rolę, ale częściej stosowane są przetworniki CCD. Kiedy robisz zdjęcie aparatem cyfrowym, przetwornik próbkuje światło docierające przez obiektyw i przetwarza je na sygna- ły elektryczne. Sygnały te są następnie wzmacniane i przesyłane do prze- twornika analogowo-cyfrowego (A/C), który nadaje im postać cyfr. Na końcu zaimplementowany w aparacie komputer przetwarza zgromadzone w ten sposób dane cyfrowe, które potem są zapisywane w pamięci jako nowy obraz (rysunek 2.1). Rozdział 2 Jak działa cyfrowy aparat fotograficzny? 27 Aby jednak naprawdę zrozumieć sposób funkcjonowania cyfrowego aparatu fotograficznego, musisz najpierw zaznajomić się choć trochę z te- orią kolorów. Rysunek 2.1. Początkowo światło dociera do cyfrowego aparatu fotograficznego, tak samo jak to się dzieje w przypadku aparatu do fotografii tradycyjnej. Nie jest ono jednak ogniskowane na błonie filmowej, tylko zostaje przetworzone przez specjalny układ elektroniczny; na podstawie danych pochodzących z tego układu wewnętrzny komputer tworzy obraz szczypTa Teorii kolorów W 1861 roku James Clerk Maxwell poprosił fotografa Thomasa Suttona (wynalazcę lustrzanki jednoobiektywowej) o pomoc w wykonaniu trzech czarno-białych fotografii kokardy zrobionej ze wstążki w szkocką kratę. Maxwell chciał sprawdzić w praktyce swoją teorię na temat możliwości tworzenia kolorowych zdjęć. Sutton miał za każdym razem stawiać przed obiektywem filtr w innym kolorze — najpierw czerwonym, potem zielonym i na końcu niebieskim. Po wywołaniu filmu Maxwell wykonał rzut wszyst- kich trzech fotografii na ekran z zastosowaniem trzech rzutników wypo- sażonych w te same filtry1, którymi fotograf operował w trakcie robienia zdjęć. Kiedy obrazy zostały nałożone na siebie, z ich połączenia powstało coś, co można by nazwać pierwszą na świecie fotografią kolorową! Nie trzeba jednak dodawać, że rezultat nie był zbyt przekonujący. Tak się nieszczęśliwie złożyło, że potrzeba było kolejnych trzydziestu lat, zanim pomysł Maxwella wykorzystano w komercyjnym produkcie. Stało się to 1 Tak naprawdę chodziło o podświetlenie szklanych klisz — przyp. red. 28 Fotografia cyfrowa. Wydanie III w 1903 roku2, kiedy to bracia Lumiére zastosowali czerwoną, zieloną i nie- bieską farbę do pokolorowania ziarna krochmalu, które potem można było nałożyć na szklane płyty i użyć do wytworzenia kolorowych obrazów. Bra- cia nazwali ten proces „autochromatyzacją”. Była to pierwsza prawdziwa fotografia kolorowa. W szkole podstawowej uczyłeś się zapewne o tym, że w wyniku zmie- szania kolorów podstawowych można uzyskać inne. Malarze korzystają z tej możliwości od wieków, dlatego tak naprawdę doświadczenie Max- wella było demonstracją twierdzenia, że farby zmieszane ze sobą tworzą ciemniejsze kolory, podczas gdy mieszanie świateł powoduje powstawa- nie kolorów jaśniejszych. Ubierając to w bardziej fachowy żargon, można też powiedzieć, że farby łączą się ze sobą w procesie subtraktywnego mieszania kolorów (odejmowanie składowych koloru w celu wytworzenia czerni), a światła — w procesie addytywnego mieszania kolorów (doda- wanie składowych koloru w celu wytworzenia bieli). Pamiętaj jednak, że to nie Maxwell odkrył addytywne właściwości światła — Newton wykonywał podobne eksperymenty na długo przed nim. Maxwell był po prostu pierw- szym, który wykorzystał owe właściwości w fotografii. Przyjrzyj się ilustracji na rysunku 2.2. Znajdziesz tam prosty przykład tego, w jaki sposób trzy kolory podstawowe mieszają się ze sobą w procesie addytywnego łączenia kolorów i tworzą w efekcie inne kolory. Rysunek 2.2. Czerwony, zielony i niebieski to trzy podstawowe barwy światła. W wyniku ich połączenia uzyskujemy nowe, jaśniejsze kolory, a w szczególnym przypadku kolor biały. Tam, gdzie się one nakładają, powstają podstawowe kolory farby (dla mieszania subtraktywnego): cyjan, magenta i żółty 2 Niezależnie od dokonania Maxwella — przyp. red. Rozdział 2 Jak działa cyfrowy aparat fotograficzny? 29 Twój cyfrowy aparat fotograficzny tworzy pełnokolorowe fotografie z wykorzystaniem podobnego procesu, jakiego używał Maxwell w roku 1861 — trzy różne obrazy czarno-białe łączone są ze sobą w celu wytwo- rzenia jednego obrazu kolorowego. Na rysunku 2.3 przedstawiono obraz, który nazywamy obrazem RGB. Nazwa ta wynika z połączenia trzech kanałów koloru — czerwonego, zie- lonego i niebieskiego (ang. red, green, blue) — w celu wytworzenia obrazu kolorowego. Jak się wkrótce przekonamy — operując na poszczególnych kanałach koloru, można wykonywać zaawansowane manipulacje obra- zem i różne czynności edycyjne. kanał koloru czerwonego kanał koloru zielonego Kanał koloru niebieskiego obraz RgB Rysunek 2.3. W obrazach cyfrowych trzy oddzielne kanały koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego łączone są ze sobą w celu wytworzenia obrazu kolorowego 30 Fotografia cyfrowa. Wydanie III Ty mówisz: „czarno-biały”, ja mówię: „w skali szarości” Chociaż fotografowie zwykle nazywają zdjęcia pozbawione kolorów fotografiami czar- no-białymi, w świecie cyfrowym lepiej jest mówić o nich jako o obrazach przedstawio- nych w skali szarości. Jak wynika z omawianego wcześniej rysunku 1.2, na kompute- rze można utworzyć obraz, w którym rzeczywiście występują tylko kolory czarny i biały. Dlatego czasem ważne jest odróżnienie obrazu składającego się z pikseli w kolorze czar- nym i białym od takiego, w którym występują różne odcienie szarości. Półtora wieku po odkryciu Maxwella możemy mówić już o kilku spo- sobach odwzorowywania kolorów. Na przykład kolejny z modeli kolorów — nazywany Lab (lub inaczej: L A B) — wykorzystuje jeden kanał do określenia jasności, kolejny kanał do określenia stopnia nasycenia ziele- ni oraz czerwieni i jeszcze jeden do określenia stopnia nasycenia kolorów niebieskiego oraz żółtego. Bardzo znany jest także model kolorów CMYK (mieszanka kolorów cyjanu, magenty, żółtego i czarnego), który jest wyko- rzystywany w urządzeniach drukujących. Wymienione powyżej systemy odwzorowania kolorów nazywa się mo- delami kolorów lub przestrzeniami kolorów. Każdy z systemów po- siada określoną gamę, czyli zakres kolorów, które można za jego pomocą odwzorować. Określone modele kolorów sprawdzają się lepiej w pewnych zadaniach, jednak praktycznie wszystkie oferują zakres kolorów mniejszy niż ten, który postrzega ludzkie oko. W kolejnych rozdziałach powrócimy jeszcze do zagadnień związanych z modelami kolorów. Tymczasem najważniejsze dla Ciebie jest to, aby za- pamiętać, że kolorowe fotografie cyfrowe powstają w wyniku wzajemnego połączenia kanałów koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego. jak działa maTryca ccd? George Smith i Willard Boyle byli dwoma inżynierami zatrudnionymi w la- boratoriach korporacji Bell. Znana anegdota opowiada o tym, jak pewnego październikowego dnia dwóch panów spędziło prawie godzinę na wymy- ślaniu formuły nowego typu półprzewodnika, który można byłoby wyko- rzystać do produkcji zwartej, bezlampowej kamery wideo. W przeciągu owej godziny dwóch wynalazców opracowało technologię elementu CCD. Był to rok 1969. Niecały rok później firma Bell wyprodukowała więc kamerę wideo wyko- rzystującą nowy układ scalony opracowany przez Smitha i Boyle’a. Pierwot- nym zamierzeniem wynalazców było skonstruowanie prostej kamery, którą można będzie wykorzystać w wideofonach, ale wkrótce okazało się, że było to rozwiązanie mogące sprostać równie dobrze potrzebom telewizji. Od tego momentu matryce CCD wykorzystywane były w wielu róż- nych urządzeniach — od kamer po faksy. Jako że kamery rejestrują obraz w niskiej rozdzielczości (około pół miliona pikseli), matryce CCD okazały się znakomitym rozwiązaniem w technologii tworzenia obrazków o jako- ści wideo. Jednak w przypadku druku wymagana jest znacznie większa Rozdział 2 Jak działa cyfrowy aparat fotograficzny? 31 rozdzielczość, dlatego dopiero niedawno możliwe stało się opracowanie matryc CCD oferujących obraz o rozdzielczości porównywalnej z filmami fotograficznymi. Liczenie elektronów Błona fotograficzna pokryta jest emulsją złożoną ze światłoczułych halo- genków srebra. Kiedy światło pada na film, atomy srebra łączą się ze sobą. Im więcej dociera doń światła, tym większe powstają skupiska atomów. W ten sposób na kawałku błony filmowej zapisywany jest obraz ilości światła padającego na jej powierzchnię. Film kolorowy złożony jest z trzech warstw, przy czym każda z nich jest wrażliwa na światło o innym kolorze (czerwonym, zielonym lub niebieskim). Istnienie cyfrowych aparatów fotograficznych zawdzięczamy w pew- nym stopniu Albertowi Einsteinowi — to on pierwszy zbadał i opisał zjawisko fotoelektryczne, polegające na uwalnianiu elektronów z po- wierzchni niektórych metali pod wpływem światła. Za odkrycie tego zja- wiska (nie za pracę nad teorią względności i grawitacji) w 1921 roku otrzy- mał Nagrodę Nobla. Matryca CCD w cyfrowym aparacie fotograficznym jest krzemowym układem scalonym, pokrytym siatką niewielkich elektrod nazywanych fo- tokomórkami (rysunek 2.4), po jednej dla każdego piksela obrazu. Rysunek 2.4. Matryca CCD firmy Kodak pochodząca z aparatu Olympus E1 zawiera światłoczuły obszar o rozmiarach 18×13,5 mm Zanim będziesz mógł wykonać zdjęcie, powierzchnia matrycy CCD w Twoim aparacie będzie musiała zostać naładowana elektronami. Kiedy światło dociera do fotokomórki, powoduje uwolnienie z niej pewnej liczby elektronów. Ponieważ każda komórka otoczona jest izolatorem, elektro- 32 Fotografia cyfrowa. Wydanie III ny pozostają uwięzione. Fotokomórka jest jak mała studnia gromadząca tym więcej elektronów, im więcej fotonów do niej dociera. Po naświetleniu matrycy CCD następuje pomiar napięcia wykonywany dla każdej komórki z osobna. W jego wyniku otrzymuje się informację o ilości elektronów zgro- madzonych w danej komórce, a tym samym o ilości światła docierającego w to miejsce (jak już wspominaliśmy w poprzednim rozdziale, proces ten nosi nazwę próbkowania). Wynik pomiaru jest następnie przetwarzany w przetworniku analogowo-cyfrowym na postać cyfrową. Większość aparatów cyfrowych korzysta z 12- lub 14-bitowych prze- tworników analogowo-cyfrowych. W praktyce oznacza to, że ładunek elek- tryczny z każdej komórki przetwarzany jest na postać 12- lub 14-bitowej liczby. To z kolei oznacza, że przetwornik 12-bitowy tworzy liczby z zakresu 0 – 4096, a 14-bitowy z zakresu 0 – 16 384. Zastosowanie przetwornika ano- logowo-cyfrowego o większej głębi bitowej nie oznacza jednak poszerzenia zakresu dynamiki matrycy CCD. Kolory najjaśniejsze i najciemniejsze, jakie może ona zarejestrować, pozostają takie same, ale większa głębia bitowa pozwala na uzyskanie subtelniejszych przejść tonalnych w ramach danego zakresu dynamiki. Jak zobaczymy później, głębia bitowa obrazu wytworzo- nego przez aparat zależy od formatu, w jakim jest on zapisywany. Nazwa elementu CCD (ang. charge-coupled device, czyli „układ ładunków sprzężonych”) pochodzi od sposobu, w jaki odczytywana jest wartość ła- dunku elektrycznego poszczególnych fotokomórek. Po naświetleniu matry- cy CCD ładunki elektryczne znajdujące się w pierwszym rzędzie komórek przesyłane są do rejestru odczytującego, gdzie są wzmacniane i prze- syłane dalej, czyli do przetwornika analogowo-cyfrowego. Każdy rząd ła- dunków jest elektrycznie sprzężony z następnym rzędem, dzięki czemu po odczytaniu wartości jednego rzędu i usunięciu go wszystkie pozostałe rzędy ładunków przesuwają się w dół i wypełniają puste miejsce (rysunek 2.5). Przesunięcie w dół połączonych obiektów Przetwornik A/C Do procesora Bieżący rząd przesyłany jest do rejestru odczytującego Wzmacniacz Rysunek 2.5. Kolejne rzędy ładunków elektrycznych zgromadzonych na powierzchni komórek matrycy CCD są ze sobą sprzężone. Po odczytaniu wartości ładunków z dolnego rzędu komórek pozostałe rzędy są przesuwane w dół Rozdział 2 Jak działa cyfrowy aparat fotograficzny? 33 Po odczytaniu wartości ładunków elektrycznych ze wszystkich komó- rek matryca CCD zostaje ponownie naładowana elektronami i jest gotowa do zarejestrowania kolejnego zdjęcia. Fotokomórki są elementami wrażliwymi wyłącznie na ilość światła, które pada na ich powierzchnię, i nie rozpoznają one, na przykład, koloru. Zapewne domyślasz się już, że aby zarejestrować obraz kolorowy, cyfrowy aparat fotograficzny musi wykonać pewien rodzaj operacji filtrowania RGB (podobny do tego, który wykonał James Maxwell). Istnieje kilka sposobów na wykonanie takiego filtrowania, ale najpowszechniej stosowany opiera się na wykorzystaniu systemu jednomatrycowego (ang. single array; cza- sami spotyka się również określenie striped array). tablice Przyjrzyj się ilustracjom na rysunku 2.6. a b Rysunek 2.6. Patrząc na rysunek a), trudno by było powiedzieć cokolwiek o wchodzących w jego skład pikselach, ale już w przypadku rysunku b) można pokusić się o odgadnięcie tego, w jaki sposób uzupełnić obrazek Gdybyś został poproszony o uzupełnienie „brakujących” pikseli na ry- sunku 2.6a), to zapytałbyś pewnie: „O czym ty mówisz?”. Jednak patrząc na rysunek 2.6b), nie miałbyś absolutnie żadnych wątpliwości w kwestii sposo- bu, w jaki powinieneś uzupełnić „niedokończony” obrazek i doprowadzić do takiej postaci, jaką przedstawia ilustracja na rysunku 2.7. Na podstawie pikseli tworzących obrazek mógłbyś ocenić, gdzie powin- no się umiejscowić brakujące piksele. Innymi słowy — potrafiłbyś dokonać interpolacji nowych pikseli na podstawie istniejących informacji o obraz- ku. Jeśli kiedykolwiek zmieniałeś wymiary obrazów w programie takim jak na przykład Photoshop, to spotkałeś się już na pewno z interpolacją. Aby powiększyć obrazek o wielkości 4×6 cali do rozmiarów 8×10 cali, program musi wykonać dużą ilość obliczeń, które pozwolą określić kolor wszystkich nowo utworzonych pikseli. W powyższym przykładzie Twoja 34 Fotografia cyfrowa. Wydanie III zdolność do interpolowania wynika ze zdolności do rozpoznawania całego obrazu — w tym przypadku ikony symbolizującej uśmiech. Takich zdolno- ści nie posiada jednak żaden program do obróbki obrazów. Aby dokonać interpolacji, musi on dokładnie zbadać wszystkie piksele w obrazie i na ich podstawie określić kolory nowych pikseli. Rysunek 2.7. Gdybyś został poproszony o uzupełnienie „brakujących” pikseli obrazka na rysunku 2.6b), to w efekcie otrzymałbyś prawdopodobnie obrazek podobny do tego Typowy aparat cyfrowy wykorzystuje pewien rodzaj takiej właśnie inter- polacji, w wyniku której powstaje obraz kolorowy. Wiemy już, że przetwornik fotoelektryczny w aparacie potrafi zarejestrować obraz w skali szarości w wy- niku pomiaru ilości światła padającego na każdy fragment jego powierzchni. Aby zarejestrować obraz kolorowy, mechanizmy aparatu muszą wykonać ten sam rodzaj filtrowania RGB, jakim posłużył się Maxwell w 1861 roku. Każda z komórek wchodzących w skład przetwornika pokryta jest odpowiednim fil- trem — czerwonym, zielonym lub niebieskim. Taka kombinacja filtrów nazy- wana jest tablicą filtrów koloru. Większość przetworników wyposażana jest w filtry o wzorze pokazanym na rysunku 2.8 (wzór Bayera). Dzięki filtrom koloru matryca CCD jest w stanie wytworzyć oddzielne obrazy stanowiące reprezentacje składowych koloru: czerwonego, zielone- go i niebieskiego. Obrazy te są niekompletne, bowiem na przykład obraz koloru czerwonego nie zawiera żadnego z pikseli przykrytych filtrem nie- bieskim, a z drugiej strony obraz koloru niebieskiego nie zawiera pikseli przykrytych filtrem czerwonym. Ponadto obydwa te obrazy nie zawierają informacji o pikselach w kolorze zielonym. Aby na podstawie tych informacji zbudować pełnokolorowy obraz, me- chanizmy aparatu muszą wykonać bardzo zaawansowaną formę interpolacji obrazu. Podobnie do tego, jak na podstawie częściowych informacji umiesz- czonych na rysunku 2.6b byłeś w stanie odtworzyć obraz całości, tak aparat określa kolor danego piksela na podstawie analizy wszystkich przylegających Rozdział 2 Jak działa cyfrowy aparat fotograficzny? 35 do niego pikseli. Jeśli na przykład, szacując kolor piksela, widzisz, że inny pik- sel znajdujący się po jego lewej stronie ma kolor jasnoczerwony, a piksele znaj- dujące się po stronie prawej oraz u góry mają kolory, odpowiednio, jasnonie- bieski i jasnozielony, to prawdopodobnie analizowany piksel będzie miał kolor biały. Skąd takie przypuszczenie? Otóż, jak to wykazał Maxwell, jeśli połączysz razem światła o kolorach czerwonym, niebieskim i zielonym, to w efekcie otrzymasz światło białe (przy okazji — jeśli zastanawiasz się, dlaczego więk- szość pikseli ma kolor zielony, to wiedz, że wynika to z faktu, iż oko ludzkie jest najbardziej wyczulone właśnie na kolor zielony; zatem układy światłoczułe w aparatach powinny być również najbardziej wrażliwe na ten kolor). Rysunek 2.8. Aby możliwe było zarejestrowanie obrazu kolorowego, kolejne piksele znajdujące się na matrycy CCD pokrywane są różnokolorowymi filtrami. Przedstawiona na rysunku tablica filtrów koloru wykorzystuje tzw. wzór Bayera Opisywany tutaj proces interpolacji nazywa się demozaikacją. Każ- dy z producentów aparatów wprowadza na tym polu własne rozwiązania. Na przykład większość aparatów porównuje wyłącznie piksele sąsiadujące bezpośrednio z analizowanym pikselem, jednak urządzenia firmy Hewlett- Packard rozpatrują już rejon o wielkości sięgającej 9×9 pikseli. Z drugiej strony — firma Fuji produkuje element o nazwie SuperCCD, który zamiast tradycyjnej siatki fotokomórek kwadratowych wykorzystuje komórki oś- miokątne w układzie przypominającym plaster miodu. Taka konstrukcja wymaga bardziej zaawansowanego procesu demozaikacji w celu wytworze- nia prostokątnych pikseli obrazu, ale Fuji twierdzi, że w zamian uzyskuje się wyższą rozdzielczość. Zastosowany algorytm demozaikacji jest jednym z czynników mających wpływ na jakość kolorów tworzonych przez aparat Niektóre firmy wykorzystują inne typy tablic filtracji kolorów. Na przy- kład w układach firmy Canon stosuje się filtry w kolorze cyjanu, żółtego, zielonego i magenty (CYGM). Ponieważ wytworzenie tych kolorów wy- maga wykorzystania mniejszej liczby warstw barwnika niż w przypadku koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego, to za pośrednictwem filtrów 36 Fotografia cyfrowa. Wydanie III CYGM do matrycy CCD dociera większa ilość światła. (Cyjan, żółty i ma- genta to podstawowe kolory farb, dlatego nie trzeba ich ze sobą mieszać w celu utworzenia filtru koloru). Ta zwiększona ilość światła przekłada się natomiast na bardziej korzystny stosunek sygnału do szumu i w rezultacie otrzymuje się obraz o lepszej luminancji i mniejszych szumach. Inny przykład to firma Sony, która ostatnio wprowadziła filtry w kolo- rach czerwonym, zielonym, niebieskim i szmaragdowym, twierdząc, że po- szerzają one zakres dostępnych kolorów. Przeciwnicy tych filtrów twierdzą z kolei, że powodują one zabarwianie cyjanem jasnych obszarów fotografii. jeszcze więcej inTerpolacji Oprócz interpolacji mającej na celu oszacowanie koloru piksela, niektóre aparaty wy- konują jeszcze inną jej formę, która ma tym razem na celu podwyższenie rozdzielczości obrazu. Na przykład aparat Fuji FinePix s602 posiada matrycę CCD 3,1-megapikselo- wą, ale w wyniku interpolacji potrafi wytworzyć obraz odpowiadający takiemu, który rejestruje się za pomocą matrycy 6-megapikselowej. W rozdziale 5., „Wybór cyfrowego aparatu fotograficznego”, podamy więcej informacji na temat tego typu interpolacji Przetworniki obrazu same w sobie są zazwyczaj bardzo małe, gdyż ich przekątna to zaledwie 1/4 lub 1/2 cala (odpowiednio 6 lub 12 mm). Dla po- równania — wielkość pojedynczej klatki filmu 35 mm wynosi 36×23,3 mm (rysunek 2.9). To właśnie z racji niewielkich rozmiarów przetworników cy- frowe aparaty fotograficzne mogą być takie małe. Film 35 mm – 36 mm x 23,3 mm Film APS – 30,2 mm x 16,7 mm EOS D30 CMOS – 22,7 mm x 15,1 mm 1/8” CCD – 5,52 mm x 4,14 mm Rysunek 2.9. Większość matryc CCD osiąga bardzo niewielkie rozmiary, co szczególnie widoczne jest wtedy, gdy porównamy je z rozmiarami pojedynczej klatki filmu 35 mm Rozdział 2 Jak działa cyfrowy aparat fotograficzny? 37 Producenci przetworników obrazu mogą zwiększać ich rozdzielczość przez umieszczanie większej liczby fotokomórek, ale niestety nie pozostaje to bez wpływu na jakość uzyskiwanych obrazów. Wraz ze wzrostem liczby fotokomórek maleją ich rozmiary, a to oznacza zmniejszenie powierzchni czynnej pojedynczej komórki, czyli przechwytywanie mniejszej liczby foto- nów. Prowadzi to do pogorszenia stosunku sygnału do szumu. Użytecz- ne dane (sygnał) zebrane przez przetwornik są zanieczyszczone określoną ilością danych niepożądanych (szum). Źródłem szumu jest elektronika aparatu, zewnętrzne pola elektryczne, a nawet promieniowanie kosmicz- ne, które przetwornik też rejestruje. Zakłócenia spowodowane zbyt dużym poziomem szumu w stosunku do sygnału przejawiają się ziarnistym wzorkiem widocznym na fotografii (podobny efekt występuje przy odbiorze słabego sygnału telewizyjnego) lub innymi niepożądanymi artefaktami. Aby poprawić zdolność przechwytywania fotonów miniaturowej foto- komórki, niektórzy producenci umieszczają nad nią mikrosoczewkę. Za- daniem takiej soczewki jest skupienie szerszej wiązki światła dokładnie na aktywnej powierzchni komórki. Niestety, obecność tych soczewek może być również przyczyną powstawania niepożądanych efektów. Przetworniki obrazu wykazują jeszcze jedną wadę, której nie posiada tradycyjna klisza fotograficzna. Jeśli na przykład na określoną komórkę padnie zbyt duża ilość światła, to w efekcie mogą zostać oświetlone tak- że sąsiadujące z nią komórki. Jeśli oprogramowanie aparatu nie umożli- wia wykonania odpowiedniej korekcji takiego zdarzenia, to na końcowym obrazie pojawią się rozbłyski kolorów (rodzaj artefaktu). Takie niepożą- dane efekty są charakterystyczne szczególnie dla aparatów wykorzystu- jących mniejsze (i oferujące większą rozdzielczość obrazu) matryce CCD, w których komórki są gęściej upakowane. Na szczęście nie jest to problem nie do przezwyciężenia, a nawet jeśli od czasu do czasu taki rozbłysk się zdarzy, to niekoniecznie będzie widoczny na zdjęciu. Jak można się łatwo domyślić, interpolacja koloru w aparacie wyposa- żonym w przetwornik obrazu zawierający miliony pikseli wymaga nie lada mocy obliczeniowej. Między innymi z uwagi na tę moc (oraz odpowiednio dużą pamięć) cyfrowe aparaty fotograficzne są tak drogimi urządzeniami. Do ich budowy niezbędne są naprawdę wyszukane układy elektroniczne. DoDaTkowe piksele Nie wszystkie fotokomórki wchodzące w skład przetwornika używane są do rejestro- wania obrazów. Niektóre z nich wykorzystywane są na przykład do szacowania pozio- mów czerni w obrazie. Jeszcze inne służą do określania balansu bieli, a część pikseli może podlegać maskowaniu. Jeśli na przykład przetwornik ma kształt kwadratu, a producent zdecydował, że aparat powinien robić zdjęcia prostokątne, to niektóre piksele znajdujące się blisko krawędzi matrycy zostaną zamaskowane. 38 Fotografia cyfrowa. Wydanie III „Jedno ccd i bez interpolacji” Opisany powyżej system, z którego korzysta dzisiaj większość producentów cyfrowych aparatów fotograficznych, nazywany jest jednomatrycowym, bowiem do rejestrowania kolorowych obrazów wykorzystywany jest tyl- ko jeden przetwornik. Jednak chociaż jest to układ najczęściej spotykany, to stosuje się także inne rozwiązania. Systemy opisane poniżej stosowane są wyłącznie w aparatach wysokiej klasy, najczęściej średniego formatu, i w aparatach studyjnych służących do wykonywania fotografii o bardzo dużej rozdzielczości. W systemie z potrójną ekspozycją (ang. three-shot array) dla każdego z kolorów tworzona jest oddzielna ekspozycja. Te trzy obrazy łączy się póź- niej w jeden pełnokolorowy obraz RGB. W rozwiązaniach tego typu nie stosuje się demozaikacji, dzięki czemu obrazy są wolne od artefaktów typowych dla zwykłych systemów jedno- matrycowych. Niestety, konieczność wykonania trzech zdjęć (jednego po drugim) wymaga zachowania tego samego ustawienia fotografowanego obiektu oraz niezmiennych warunków oświetleniowych. W efekcie apa- raty tego typu użyteczne są tylko w sytuacjach studyjnych, gdzie robi się zdjęcia obiektom statycznym. System matrycy liniowej (ang. linear array) wykorzystuje konstruk- cję pojedynczego rzędu elementów światłoczułych, który przesuwany jest w płaszczyźnie obrazu trzykrotnie (za każdym razem z innym filtrem). Po- nieważ mamy tutaj do czynienia tylko z jednym rzędem elementów świat- łoczułych, producenci mogą pozwolić sobie na dość znaczne zwiększenie rozdzielczości układu bez wyraźnego wzrostu ceny aparatu. Podobnie jak w przypadku systemów z potrójną ekspozycją, także i ta konstrukcja nie wymaga interpolacji i sprawdza się tylko w studio. Matryce 3-liniowe są prostą odmianą systemu liniowego. Składają się z trzech matryc liniowych ułożonych jedna nad drugą. Ponieważ każda z nich filtrowana jest oddzielnie, do zarejestrowania obrazu wystarcza wy- konanie jednego przebiegu. Z tego względu niektórzy producenci aparatów rozwinęli ten system do tego stopnia, że możliwe stało się wykonywanie za jego pomocą zdjęć poruszających się obiektów. Niektóre z aparatów wykorzystują układ wielomatrycowy (rysu- nek 2.10). W tym przypadku światło docierające do układów aparatu roz- dzielane jest za pomocą pryzmatu na trzy wiązki. Każda z tych wiązek kie- rowana jest na osobną matrycę czułą na inny kolor. Rozwiązanie tego typu posiada wszystkie zalety systemów jednomatrycowych, a przy tym nie za- chodzi konieczność wykonywania interpolacji. Niestety, konieczność zasto- sowania aż trzech matryc sprawia, że aparaty zbudowane na podstawie tej technologii są zazwyczaj trzykrotnie droższe niż aparaty jednomatrycowe. Jeśli więc nie masz zamiaru wydać kilkudziesięciu tysięcy złotych na aparat, to najlepiej rozejrzyj się raczej za urządzeniem jednomatrycowym. Rozdział 2 Jak działa cyfrowy aparat fotograficzny? 39 trzeba to poskładać Być może dotychczasowe wywody wydały Ci się skomplikowane. Jednak w rzeczywistości proces przechwytywania obrazu za pomocą układu CCD jest jeszcze bardziej złożony. Matryca CCD czuła na kolor niebieski Obiektyw Światło r o s e c o r P Matryca CCD czuła na kolor czerwony Matryca CCD czuła na kolor zielony Rysunek 2.10. W aparatach wielomatrycowych stosuje się oddzielne matryce CCD do rejestrowania każdej ze składowych koloru. Dzięki temu nie zachodzi potrzeba wykonywania interpolacji obrazu jak w przypadku systemów jednomatrycowych Najpierw światło docierające do obiektywu przepuszczane jest przez zespół filtrów, w tym filtr podczerwieni (niektóre aparaty wykorzystują bardzo proste filtry podczerwieni, co czyni je idealnymi wprost narzędzia- mi wykorzystywanymi w przypadku fotografii podczerwonej, jak się o tym przekonamy w trakcie lektury rozdziału 7., „Sesja zdjęciowa”) oraz filtr dolnoprzepustowy. Zadaniem tych filtrów jest poprawienie jakości kolorów i ograniczenie widocznych artefaktów. Po przetworzeniu i interpolowaniu przez matrycę CCD dane o obrazie (już pełnokolorowym) przesyłane są do wewnętrznego komputera aparatu, który dokonuje określonych korekcji. Jedną z nich może być na przykład dopasowanie wyglądu obrazu do bie- żących ustawień balansu bieli i kompensacji ekspozycji (więcej infor- macji na ten temat pojawi się już wkrótce). Jeżeli na fotokomórkę padnie dwa razy więcej światła, wytworzy ona dwa razy wyższe napięcie. Innymi słowy, zależność napięcia wytworzonego przez fotokomórkę od zaabsorbowanego światła jest liniowa. Niestety, za- leżność między jasnością a ilością światła jest logarytmiczna. Aby zatem uzyskać prawidłowe wartości jasności, aparat musi zastosować odpowied- nie ich przekształcenie. Następnie aparat może wykonać korekcję kontrastu i jasności obrazu. Obecnie większość aparatów cyfrowych pozwala użytkownikowi na samo- dzielne decydowanie o tym, jakie wstępne manipulacje jasnością i kontra- 40 Fotografia cyfrowa. Wydanie III stem zastosować. Dopasowanie nasycenia kolorów do ustawień użytkow- nika również może być wykonane na tym etapie. Wiele aparatów potrafi wykonać jakiś rodzaj redukcji szumów, a prawie wszystkie urządzenia dostępne na rynku wyposażone są w funkcję wyostrza- nia. Wszystkie te operacje wykonywane są przez mechanizmy aparatu i jest to jeden z powodów, dla których zapisanie zdjęcia wymaga nieco czasu. „surowe” obrazy Wiele współczesnych aparatów — od „w pełni zautomatyzowanych” po najbardziej zaawansowane — pozwala na zachowywanie zdjęć nieprzetworzonych przez ich we- wnętrzne mechanizmy. Są to zatem informacje pochodzące bezpośrednio z przetwor- nika obrazu. Jeśli do zapisu obrazu zostanie wybrany wewnętrzny format aparatu, to wszystkie wymienione do tej pory operacje — demozaikacja, konwersja liniowa, korek- cja balansu bieli, kontrastu i nasycenia oraz wyostrzanie i kompresja — zostaną po- minięte. Za pomocą specjalnego oprogramowania można potem określić sposób prze- tworzenia obrazu z wykorzystaniem funkcji balansu bieli, wyostrzania i uwydatniania kontrastu. Jest to znakomita funkcja dla tych użytkowników, którzy chcą zachować całkowitą kontrolę nad „poprawianiem” zdjęć. Co więcej, istnieje możliwość zwiększe- nia głębi bitowej takich obrazów do 16 bitów i uzyskanie w ten sposób bardzo dużego zakresu wartości tonalnych. Takie „surowe” obrazy zapisywane są w postaci nieskom- presowanej (format RAW), dlatego pozbawione są artefaktów charakterystycznych na przykład dla kompresji JPEG. Pliki RAW zostaną szerzej opisane w rozdziale 13. ccd czy cMos? Od 90 do 95 procent aparatów cyfrowych zawiera przetworniki obrazu w postaci matryc CCD. Reszta używa układów CMOS. Na czym polega różnica? Matryce CCD są bardziej rozpowszechnione, bo w badania tej technologii zaangażowano większe środki. Układy CMOS są znacznie tańsze niż skomplikowane technolo- gicznie elementy CCD. Pobierają znacznie mniej energii elektrycznej, co z kolei wpływa dodatnio na żywotność baterii i ogranicza problemy związane z wydzie- laniem ciepła przez mechanizm aparatu. Z racji większej zdolności do integracji różnych funkcji w obrębie jednego układu elementy CMOS pozwalają również na redukcję całkowitej liczby układów stosowanych w aparacie (na przykład funkcje przechwytywania obrazu i jego przetwarzania mogą być realizowane przez jeden układ), dzięki czemu możliwe staje się obniżenie ceny urządzenia. Układy CMOS cierpiały swego czasu z powodu dość niepochlebnej opinii wy- nikającej z braku możliwości rejestrowania zdjęć z dokładnym odwzorowaniem kolorów. Niemniej jednak pojawiły się już aparaty, m. in. doskonała seria EOS Canona: D30, D60, 10D, 20D oraz Digital Rebel, zrywające z tą złą reputacją technologii CMOS. Podsumowując, wybór przetwornika obrazu jest nieistotny, jeśli tylko uzysku- jemy jakość zdjęć odpowiadającą naszym wymaganiom. Rozdział 2 Jak działa cyfrowy aparat fotograficzny? 41 kompresja i przechowywanie obrazów Po przetworzeniu obraz jest gotowy do zapisania na nośniku pamięci, w który wyposażony jest aparat. Obecnie spotyka się kilka sposobów przechowywania zdjęć i wszystkie przeanalizujemy w rozdziale 5. W każdym razie — wszystkie nośniki pamięci obrazu łączy jedna wspólna cecha: ich pojemność ma swoje granice. Z tego względu, aby maksymalnie wykorzystać dostępną pamięć, apa- raty dokonują kompresji obrazu — najczęściej w oparciu o algorytm JPEG. Algorytm JPEG (opracowany przez stowarzyszenie Joint Photo- graphic Experts Group) ma duże możliwości i potrafi znacznie zmniej- szyć objętość pliku, ale dzieje się to kosztem jakości obrazu. Z tego względu mówi się, że kompresja JPEG jest kompresją stratną. Podczas zapisywania obrazu w formacie JPEG najpierw zostaje zredu- kowana głębia bitowa z 12 lub 14 bitów na kanał do 8 bitów na kanał, czyli następuje ograniczenie liczby poziomów jasności z 4096 lub 16 384 do 256. Dopiero dane 8-bitowe zostają poddane właściwej kompresji. Zazwyczaj w cyfrowych aparatach fotograficznych implementuje się dwa rodzaje kompresji JPEG — opcję niskiej jakości, w której współczynnik kom- presji zawiera się w zakresie od 10 do 20:1, oraz opcję wysokiej jakości, w której współczynnik kompresji oscyluje wokół wartości 4:1 (bez znacznego pogorsze- nia pierwotnej jakości obrazu). Niektóre aparaty udostępniają jeszcze słabszą kompresję, której wpływ na jakość obrazu jest praktycznie niedostrzegalny. Zazwyczaj artefakty powstałe w wyniku kompresji z zachowaniem wysokiej jakości da się usunąć w procesie drukowania zdjęć. Dla użytkowników, którzy są bardzo wyczuleni na jakość obrazu, wiele aparatów udostępnia metodę prze- chowywania nieskompresowanych obrazów pod postacią dużych plików TIFF. Kompresja JPEG opiera się na wykorzystaniu tego, że ludzkie oko jest bardziej wrażliwe na zmiany jasności oglądanego obrazu niż na zmiany jego kolorów. Podczas wykonywania kompresji JPEG obraz konwertowany jest najpierw do takiej przestrzeni kolorów, w której każdy piksel opisywa- ny jest za pomocą wartości określających jego chrominancję (kolor) oraz luminancję (jasność). Następnie wartości chrominancji analizowane są w blokach o wymia- rach 8×8 pikseli. Kolory w każdym z takich 64-pikselowych obszarów są uśredniane, w wyniku czego wszystkie drobne (i, miejmy nadzieję, nie- dostrzegalne) zmiany barwy są usuwane. Proces ten nazywa się kwan- tyzacją. Zwróć uwagę na to, że uśrednianie wartości odbywa się tylko na poziomie chrominancji, dzięki czemu informacje dotyczące luminancji po- szczególnych pikseli obrazu (czyli tego, na co oko ludzkie jest szczególnie wrażliwe) są zachowywane. Po zakończeniu procesu kwantyzacji cały obraz poddawany jest kom- presji bezstratnej. W bardzo dużym uproszczeniu można powiedzieć, że kompresja bezstratna przebiega w następujący sposób: zamiast pisać AAAAAABBBBBCCC, można napisać po prostu 6A5B3C. Po wykonaniu kwantyzacji informacje zapisane w kanale chrominancji obrazu będą bar- dziej jednolite, dzięki czemu powstaną większe grupy podobnych danych i w efekcie otrzymamy bardziej efektywną kompresję pliku. 42 Fotografia cyfrowa. Wydanie III Co to jednak oznacza dla Twojego zdjęcia? Na rysunku 2.11 zaprezento- wano obraz, który poddano zbyt silnej kompresji. Jak widać, obszary o jedno- litym kolorze i płynnych przejściach tonalnych zamieniły się w prostokątne pasma, a kontrast w obszarach pełnych detali został zbyt mocno uwypuklo- ny. Na szczęście większość aparatów umożliwia przeprowadzenie kompresji o znacznie lepszej jakości niż to, co możemy zaobserwować na tym zdjęciu. Rysunek 2.11. Ten obraz został poddany zbyt silnej kompresji, na co wskazuje obecność artefaktów typowych dla kompresji JPEG powróT do rzeczywisTości Jeśli informacje zgromadzone w niniejszym rozdziale wydają Ci się nie- potrzebne, to zapewne dlatego, że kupując wcześniej tradycyjny aparat fotograficzny, nie musiałeś znać technologii obrazowania, która zawarta była w stosowanym filmie. Jeśli jednak traktujesz fotografię poważnie, to na pewno poświęciłeś trochę czasu na poznanie różnic między poszcze- gólnymi rodzajami filmów. Skoro do wykorzystania potencjału tkwiącego w określonym typie filmu konieczna jest odrobina wiedzy o jego właści- wościach chemicznych, to tak samo do zrobienia dobrego użytku z posia- danego aparatu cyfrowego przyda się teoria opisana w tym rozdziale. Cyfrowy aparat fotograficzny to nie tylko przetwornik obrazu, dlatego w trakcie lektury rozdziału 5. poznasz jeszcze inne jego komponenty i ce- chy, które trzeba brać pod uwagę w momencie zakupu.
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Fotografia cyfrowa. Wydanie III
Autor:

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: