Slajd 1

Klaudia GarczyskaDominik GarczyskiPiotr FlisPodstawy teoretyczne wykorzystania technik fotograficznych w dokumentacji muzealnej

2.1 Formowanie si obrazu na siatkwce oka i detektorze, rozkad spektralny detektorw - Robert SitnikNa proces formowania si obrazu na matrycy aparatu wpywa: zastosowane rdo bd rda wiata, parametry obrazowanej powierzchni, ukad optyczny obrazujcy scen na matryc detektora, parametry matrycy detektora.

Przy doborze rda wiata naley pamita o jego trzech gwnych parametrachwymiarach, jasnoci charakterystyce spektralnej.

Naley tak dobra rdo: aby owietlao badany obiekt z odpowiedniego kierunku, miao odpowiednie wymiary i jasno oraz charakterystyk spektraln (rdo powinno emitowa fotony dla kadej dugoci fali, dla ktrej chcemy zarejestrowa odpowied obiektu, czyli obraz).

Obrazowana powierzchnia wchodzi w interakcj z owietleniem poprzez nierwnomierne rozpraszanie lub/i odbicie padajcego wiata i dziki temu widzimy kolor

Parametry obrazowanej powierzchni naley rozwaa w funkcji dwch czynnikw: jej refleksyjnoci/rozpraszania tumienia/odbijania poszczeglnych dugoci fal.

Biorc pod uwag obrazowan powierzchni naley: odpowiednio dobra rdo pod ktem charakterystyki spektralnej tak ustawi wzajemnie detektor i owietlenie, aby efekt odbicia nie by widoczny na zdjciuUkad optyczny obrazujcy obserwowan scen na matrycy powinien by:dopasowany do wymiaru matrycy oraz do wielkoci piksela. Warto si upewni, e stosowane obiektywy i matryce s odpowiednie.

Ostatnim elementem wpywajcym na formowanie si obrazu cyfrowego jest sama matryca. Matryca skada si z pikseli (elementw wiatoczuych), ktre pozwalaj na rejestracj iloci padajcego owietlenia i jej zamian na wartoci dyskretne (liczby).Dziki zastosowaniu filtrw trjchromatycznych (czerwonego Red, zielonego Green i niebieskiego Blue) moliwe jest te rejestrowanie barwy w sposb zbliony do oka ludzkiego. Wanym elementem przy rejestracji obrazu jest znajomo charakterystyki spektralnej przepuszczalnoci poszczeglnych filtrw RGB.

Warto zwrci uwag, e im szersze charakterystyki, tym detektor jest janiejszy, jednak odbywa si to kosztem separacji poszczeglnych barw skadowych (przykadowo jeli wykorzystamy rdo zielone, moemy uzyska znaczc odpowied w kanale czerwonym).

Naley pamita o tym, aby: rdo (lub rda) wiata zawsze byo dostosowane spektralnie do detektora i filtrw w nim zastosowanychaby geometria akwizycji, uwzgldniajca pooenie detektora, rde wiata oraz obiektu i jego charakteru odbiciowo-rozpraszajcego, bya ustawiona w sposb niwelujcy lub minimalizujcy odbicia rda wiata do detektora.

2.2 Podstawy teoretyczne dziaania i budowy obiektyww - Wojciech StaszkiewiczPole wietlne dochodzce do obiektywu zawiera informacj optyczn o otaczajcej przestrzeni. Pierwotnie przy konstruowaniu obiektyww kierowano si jedynie uproszczonymi prawami optyki geometrycznej, jednak dalszy rozwj fizyki pozwoli na opisanie i uwzgldnienie zjawiska interferencji i dyfrakcji wiata. W projektowaniu pierwszych obiektyww brali udzia tak wybitni uczeni, jak Ernst Abbe, Ludwig von Seidel, Augustin Jean Fresnel czy sam Carl Friedrich Gauss, zwany Ksiciem Matematykw. W dzisiejszych czasach do tworzenia optyki fotograficznej wykorzystuje si najnowsze technologie i materiay, m.in. nanomateriay, mikroelektronik oraz inne narzdzia wspczesnej inynierii optycznej.

Obiektyw fotograficzny Obiektyw fotograficzny stanowi zesp soczewek o ksztacie sferycznym lub asferycznym, wykonanych z rnych gatunkw szka, krysztaw lub tworzyw sztucznych. W nielicznych rozwizaniach stosuje si ukady lustrzane, lustrzano-soczewkowe (katadioptryczne) lub elementy dyfrakcyjne. Zjawiska optyczne wystpujce w obiektywach mona w uproszczeniu podzieli na dwie grupy.

1.Odbicie powierzchniowe wiataOdbicie powierzchniowe wiata, ktre pojawia si na granicy orodkw o rnej gstoci optycznej (rnym wspczynniku zaamania).

2.Zaamanie wiata Zaamanie wiata (refrakcja) na granicy orodkw o rnej gstoci optycznej. Podstawowe zjawisko, dziki ktremu soczewka (pryzmat) zmienia kierunek wizki wiata, wytwarzajc obraz na powierzchni matrycy. Obraz wytworzony przez pojedyncze soczewki lub ich ukad (obiektyw) obarczony jest wadami optycznymi zwanymi rwnie aberracjami.

Teoria aberracjicis teori aberracji opracowa w 1856 r. matematyk i astronom Ludwig von Seidel. Okreli pi podstawowych aberracji, ktre do dzi umoliwiaj klasyfikacj wad obiektyww, pomimo wprowadzenia do budowy obiektyww soczewek asferycznych.

1.Aberracja sferyczna powstaje na skutek rnic w skupianiu osiowych wizek wiata przechodzcych przez soczewk (obiektyw). Wizki dalsze od osi optycznej skupiaj si bliej za obiektywem, a wizki przyosiowe dalej.

2.Aberracja komatyczna (koma) ma podobne rdo jak aberracja sferyczna, dotyczy jednak wizek skonych. Sprawia problemy w optyce szerokoktnej.

Teoria aberracji3.Astygmatyzm pojawia si w przypadku wizek promieni biegncych ukonie w stosunku do osi optycznej. Polega na ogniskowaniu si w rnych miejscach promieni przechodzcych przez soczewk po promieniu i po obwodzie. Obrazem punktu staje si rozmyta eliptycznie plamka pooona pomidzy ogniskami

4. Krzywizna pola jest wad optyczn, w wyniku ktrej obraz paskiej powierzchni jest transformowany na wygit powierzchni. Ma podobny przebieg do astygmatyzmu, ale nie zmienia si z odlegoci przedmiotow i daje si dobrze korygowa.

Teoria aberracji5. Dystorsja obrazu powstaje w wyniku innych wad pierwotnych. Charakteryzuje si zalenoci poprzecznego powikszenia od odlegoci obrazu od osi optycznej. W przypadku monotonicznych zmian powikszenia obraz kwadratu staje si poduszkowaty lub beczkowaty.

Absorpcja wiata i Wady chromatyczne obrazuAbsorpcja wiata w materiaach, z jakich wykonane s soczewki, oraz powokach przeciwodblaskowych prowadzi do niewielkich zmian w kolorystyce obrazu.

Wady chromatyczne obrazu wynikajce z zalenoci absorpcji oraz refrakcji od dugoci fali wiata (). Zarwno absorpcja (pochanianie wiata) jest zalena od [A = A()], jak i refrakcja (zaamywanie si wiata na granicy orodkw o rnej gstoci optycznej) [R = R(, ); to kt padania promienia]. Dyspersja to funkcja opisujca zaleno refrakcji od [D = D(R, )].

Wady chromatyczne obrazu1.Aberracja chromatyczna poduna charakteryzuje si rn odlegoci ogniska od soczewki (obiektywu) w zalenoci od dugoci fali (). Ognisko promieni czerwonych znajduje si dalej ni ognisko niebieskich. W efekcie obrazem punktu jest rozmyta plamka o kolorach zalenych od odlegoci od obiektywu.

2. Aberracja chromatyczna poprzeczna wynika rwnie z silniejszego zaamania promieni o krtszej dugoci fali, ale dotyczy obszaru pozaosiowego i ronie ze wzrostem odlegoci od osi optycznej. Korekcja optyczna jest skomplikowana i wymaga stosowania rozbudowanych ukadw optycznych.

Wady chromatyczne obrazu c.d3. Aberracje we wsppracy matrycy i obiektywu. Matryce z mikrosoczewkami na pikselach obrazu wsppracuj optymalnie z promieniami wiata rwnolegymi do osi optycznej. Wizki skone mog powodowa wystpowanie bdw w zapisie kolorw o obszarach brzegowych obrazu. Optymalne jest uycie obiektyww przeznaczonych do fotografii cyfrowej, gdzie wizka wiata wychodzca z obiektywu jest telecentryczna (rwnolega do osi).

Wady winietowaniaWady winietowania polegaj na nierwnym poziomie owietlenia powierzchni pola obrazowania (pola krycia) obiektywu. Im mniejsza cz pola obrazowania bdzie wykorzystana w wyniku np. zastosowania mniejszej matrycy, tym mniej widoczne bdzie zjawisko.

1.Winietowanie fizyczne wystpuje w wikszoci obiektyww i wynika z geometrii promieni, biegncych w rnej odlegoci ktowej od osi optycznej. Dla rozwartoci kta wizki 100 jasno obrazu na brzegach spada do 15 proc. wartoci jasnoci w centrum obrazu.

2.Winietowanie optyczne wystpuje przy mocno otwartych przysonach, brzegi obiektywu czciowo zachowuj si jak dodatkowa przysona, co skutkuje dodatkowym przyciemnieniem brzegw obrazu.

3.Winietowanie przez zasonicie obrazu wystpuje przy le dobranych filtrach z wysok opraw, bdnie uytych przysonach przeciwsonecznych lub w podobnych sytuacjach.

DyfrakcjaDyfrakcja, optyczna bariera ostateczna Pod koniec XIX w. wybitny fizyk brytyjski Lord Rayleigh zaproponowa kryterium rozdzielczoci optycznej. W przypadku idealnego obiektywu fotograficznego pozbawionego wad optycznych (aberracji) obraz punktu wietlnego nadal jest rozmyty na skutek ugicia si wiata (dyfrakcji) na otworze przesony. Obraz przypomina nieostr jasn plamk z otaczajcymi j sabo widocznymi okrgami.Jeli dwa obrazy punktw znajduj si blisko siebie, pojawia si problem z ich rozrnieniem. Jeeli jestemy w stanie zobaczy ciemniejszy obszar pomidzy maksimami jasnoci obrazw obu punktw, uwaamy, e obrazy s rozdzielone. Zanim pojawia si fotografia zjawisko to zaobserwowano podczas obserwacji astronomicznych.Lord Rayleigh przyj jako kryterium, e rozdzielenie obrazw punktw jest moliwe o ile rodkowy, obszar bdzie ciemniejszy od czci centralnych obrazw o minimum 20%. Tak okrelona rozdzielczo daje si atwo obliczy: R = 1/1,22 x F x (R rozdzielczo par linii na milimetr, F warto przysony roboczej, dugo fali wiata).

2.3 Obiektywy w procesie cyfryzacji obiektw muzealnych Wojciech StaszkiewiczW procesie digitalizacji obrazu wykorzystujemy prosty schemat urzdzenia zoony na og z trzech elementw: obiektywu, detektora obrazu oraz pamici. Detektor i pami zmieniy si w ostatnich kilkunastu latach radykalne, konstrukcja obiektywu natomiast ewoluuje powoli.Sam obiektyw powsta na dugo przed narodzinami fotografii jako cz lunet i mikroskopw5, ale do dzisiaj jego wpyw na jako zapisywanego obrazu jest decydujcy. Optymalny dobr obiektywu, ktry bierze udzia w obrazowaniu, pozwala na pene wykorzystanie moliwoci matrycy. Dla fotografii cyfrowej jest to tym trudniejsze, e obiektyw musi poprawnie wsppracowa z mikrooptyk pikseli matrycy.

Dobr obiektyww dla pracowni digitalizacjiWybr sprztu do pracowni digitalizacji musi odpowiada charakterowi digitalizowanych obiektw oraz oczekiwanej jakoci wizerunkw. Wybrawszy aparat cyfrowy, naley wytypowa jeden lub kilka obiektyww, ktre pomog w optymalnej realizacji zaoe. Majc na wzgldzie znaczn awaryjnoci aparatw fotograficznych, warto jednak w zestawie nabywanego sprztu uwzgldni dwa korpusy aparatw cyfrowych. Pozwoli to take na prac dwoma rnymi obiektywami, bez koniecznoci ich czstej wymiany, co np. zmniejsza osiadanie brudu na powierzchni matrycy. Z uwagi na wpyw optyki na jako rejestrowanego obrazu regu powinno by stosowanie profesjonalnego sprztu, i w wikszym stopniu dotyczy to obiektyww ni aparatw cyfrowych.

Kryteria doboru obiektywuFormat obrazuWybr obiektywu musi uwzgldnia charakter planowanych prac i z reguy niezbdne jest dysponowanie wicej ni jednym. Pierwszym warunkiem jest jednak wybr obiektyww o odpowiednim dla posiadanego aparatu tzw. polu obrazowym.Pole widzeniaPrzy fotografii dokumentacyjnej istotne jest, aby perspektywa rejestrowanego planu zdjciowego odpowiadaa fizjologicznemu odbiorowi perspektywy obrazu. Warunki takie mona uzyska, fotografujc tzw. obiektywami standardowymi.

Fotografia z bliskich odlegociW praktyce muzealnej czsto pojawia si potrzeba sfotografowania maych, a nawet bardzo maych przedmiotw, takich jak biuteria, monety, pieczcie, detale obiektw itp. Do tego typu fotografii konieczne jest stosowanie obiektyww makroskopowych.

Inne funkcje, parametry i elementy opisu obiektywuRozdzielczo, chyba najwaniejszy parametr obrazu, jest bardzo zoonym zjawiskiem, na ktre wpyw maj wady obrazowania przez obiektyw, budowa i wielko matrycy, jako wsppracy obiektywu z mikrooptyk matrycy oraz algorytmy przetwarzania plikw surowych. Jasno obiektywu okrela maksymalna warto otwarcia przysony. W fotografii dokumentacyjnej ma znaczenie jedynie wwczas, gdy jest zwizana z wysok rozdzielczoci. Autofokus (oznaczenie AF), czyli automatyczne ustawianie ostroci, pozwala na przyspieszenie pracy i wspomaga wzrok przy ustawianiu ostroci na matwce. Obecnie rzadko spotyka si obiektywy bez funkcji AF. Stabilizacja obrazu umoliwia prac w warunkach drga przy duszych czasach ekspozycji. Na og jest stosowana w obiektywach o duszej ogniskowej. Pozwala na zmniejszenie typowych drga 4-, a nawet 10-krotnie redni format matrycy, obiektywy nie maj charakterystycznych oznacze. Matryce o rozmiarach wikszych ni klasyczny format maoobrazkowy.

Dzikujemy za uwag!