Вопрос 8. Недостатки простых линз, их влияние на качество изображения и способы исправления.

Простая положительная линза дает действительное изображение предметов, находящихся перед ней. Но использовать ее в качестве фотографического объектива нецелесообразно, так как получаемое изображение имеет ряд недостатков: оно не одинаково резко в центре и по краям, прямые линии предметов у краев искривляются, вокруг изображения предметов появляется цветная кайма и т. д. Все это вызывается недостатками простой линзы, называемыми аберрациями. К ним относятся сферическая аберрация, кома, хроматическая аберрация, дисторсия, астигматизм, кривизна поля изображения.

Сферическая аберрация заключается в том, что параллельные лучи, проходящие через края линзы (краевые параллельные лучи),пересекаются в точке, расположенной ближе к линзе, чем лучи, проходящие ближе к оптической оси линзы (центральные параллельные лучи). В результате вместо изображения точки получается нерезкое светлое круглое пятно.
Явление сферической аберрации можно устранить присоединением к собирательной линзе рассеивающей, т. е. совмещением положительной и отрицательной линз, имеющих противоположный характер аберрации.

Кома - это сферическая аберрация для параллельного пучка лучей падающего на линзу наклонно к оптической оси. В этом случае лучи собираются не в одной точке, а дают пятно в виде запятой (. Устраняется она одновременно со сферической аберрацией подбором линз. Объективы, у которых отсутствует кома и сферическая аберрация, называются апланатами.

Хроматическая аберрация. Вследствие того, что лучи с различной длиной волны имеют различный угол преломления (а любой участок линзы можно рассматривать как призму), то при выходе из линзы пучок параллельных лучей разложится на отдельные цветные лучи, которые соберутся в различных точках . Вместо изображения точки получится пятно с радужной каймой.
Для устранения этого недостатка применяют линзы из оптического стекла с разными показателями преломления.. Если устранена хроматическая аберрация в двух основных участках спектра, то объективы называются ахроматами. Объективы, у которых устранена хроматическая аберрация для трех основных участков спектра, называются апохроматами.
Дисторсия. Если перед простой линзой поместить диафрагму, ограничивающую пучок света, проходящего через нее, то изображение квадратной рамки, расположенной перед линзой, будет иметь бочкообразный вид. При установке диафрагмы за линзой изображение квадратной рамки примет подушкообразный вид .Устраняется этот недостаток при помощи двух линз и размещением диафрагмы между ними.

Астигматизм заключается в том, что изображение вертикальных и горизонтальных линий получается неодинаково резким. При фокусировке на горизонтальные линии вертикальные получаются нерезкими и наоборот. Этот вид аберрации наиболее трудно устраним. Для устранения астигматизма линзы подбираются соответствующим образом по кривизне, толщине, коэффициенту преломления. Величина воздушных промежутков между отдельными линзами должна быть также определенной. Объективы с устраненным астигматизмом называются анастигматами.
Кривизна поля изображения выражается в том, что изображение предметов получается не плоским, а вогнутым, т. е. точки пересечения лучей, параллельных оптической оси и наклонных к ней, располагаются не на плоскости, а на некоторой вогнутой поверхности (рис. 10).

В результате при наводке объектива на резкость по центральной части предмета изображение его будет нерезким по краям, а при наводке на резкость по краевым участкам - нерезким в центре.
Для того чтобы с помощью фотографического объектива получить изображение хорошего качества, необходимо устранить все перечисленные недостатки. Поэтому фотографические объективы состоят из системы линз, подобранных специальным образом.

Вопрос 9. Цвет, объективные и субъективные характеристики цвета. Сущность трехцветной теории цвета (аддитивный и субтрактивный синтезы цвета).

Цвет –это волны определенного рода электромагнитной энергии, которые после восприятия глазом и мозгом человека преобразуются в цветовые ощущения.

Свойства цвета можно разделить на объективные и субъективные. Объективные свойства проистекают из понимания цвета как физического явления, пучка электромагнитных волн определённой длины/потока частиц определённой плотности. Субъективные факторы - это особенности человеческого зрения и восприятия, влияние цвета на психику человека, иллюзии цветового зрения.
Другими словами, есть световые волны разной длины, взаимодействующие друг с другом, поглощаемые поверхностями предметов и отражающиеся от них – и есть наблюдатель, глаз которого улавливает эти волны и предает сигнал мозгу, который преображает полученный сигнал в цветовое ощущение. Световые волны существуют сами по себе, помимо человека, они обладают свойствами, которые могут быть измерены при помощи колориметрических приборов, а затем могут быть выражены количественно. Эти свойства цвета называют основными (=объективными).
Но человек – не прибор, он не измеряет цвета, а реагирует на них эмоционально, присваивает оттенкам качества, которыми они на самом деле не обладают (например, холод, тяжесть и т.д.). Так появляются свойства цвета, обусловленные восприятием (=субъективные)

Максвеллом предложена трехцветнаятеория зрения, которая лежит в основе современной цветной фотографии. Согласно ей, все цветовые оттенки, существующие в природе, получают смешивая в различных пропорциях излучения трех спектральных зон видимого спектра: синей (400-500 нм), зе-леной (500-600 нм) и красной (600-700 нм). Эти цвета называются первич-ными или основными. Так, желтый цвет получают, смешивая красные и зе-леные лучи, голубой – зеленые и синие, а фиолетовый (пурпурный) – крас-ные и синие. Излучения синей, зеленой и красной спектральных зон получи-ли название основныхцветов, а желтые, пурпурные и голубые излучения – дополнительныхк основным

Различают два основных вида синтеза цвета – аддитивный (смешение излучений, световых лучей) и субтрактивный синтез цвета (смешение вещественных сред, красок, растворов).

Аддитивный синтез цвета - воспроизведение цвета в результате оптического смешения излучений базовых цветов (красного, зелёного и синего - R, G, B). Используется при создании цветных изображений на экране в телевидении, в мониторах компьютеров издательских систем, возникает на отдельных участках растровых изображений оттиска (в светах изображения, где наложения разноцветных растровых элементов вследствие малых размеров менее вероятно) при автотипном синтезе цвета в полиграфии.

Субтрактивный синтез цвета - получение цвета в результате вычитания отдельных спектральных составляющих из белого света. Такой синтез наблюдается при освещении белым светом, цветного оттиска. Свет падает на цветной участок; при этом часть его поглощается (вычитается) красочным слоем, а остальная часть отражаясь, в виде окрашенного потока попадает в глаз наблюдателя.

Вопрос 10. Применение цифровой фотографии в правоохранительной деятельности. Технические средства, необходимые для получения цифрового изображения, особенности их конструкции и основные характеристики, влияющие на качество получаемого изображения.

Цифровая фотография (электронная, компьютерная) – одна из технологий фотографии, основанная на использовании оптоэлектронных светоприемников и цифровой обработки изображений.

Применение цифровой фотографии в криминалистике. Цифровая фото-графия, как и традиционная, совмещает в себе две функции: запечатлевающую и исследовательскую. Она активно используется при производстве следственных действий, позволяя уже в ходе их проведения оперативно изготавливать изображения фиксируемых процессов, обстановки, предметов – вещественных доказательств, следов и оформлять их вместе с протоколом. Широки ее возможности и при проведении экспертных исследований.

Основным отличием цифровой фотографии от традиционной является ис-пользование иных «цифровых» средств съемки и обработки изображений. Для реализации цифровых технологий в фотографии необходим комплекс цифровых средств– обязательный набор инструментальных средств, включающий: устройство ввода, графическую станцию (для преобразования в цифровой вид, обработки и хранения изображений) и устройство вывода информации. В качестве устройства ввода изображениямогут выступать: видеокамеры, телекамеры, сканирующие устройства (проекционный или планшетный сканер), цифровые фотокамеры.

Существует два класса цифровых фотокамер – профессиональные и люби-тельские. Профессиональные камеры, в свою очередь, подразделяются на студийные (стационарные) и репортерские (переносные).

Профессиональные студийные камеры пригодны для съемки различных криминалистических объектов и следов в условиях лаборатории. Профессиональные репортерские камеры используются автономно от ком-пьютера. Такие цифровые камеры конструктивно выполнены, как правило, на ба-зе популярных профессиональных традиционных камер таких известных фирм: Kodak, Nikon, Canon и др. Отличие состоит в том, что вместо пленки в кадровом окне устанавливается оптоэлектронный светоприемник. При этом сохраняется возможность пользоваться традиционными фотовспышками, светофильтрами и другими приспособлениями.

Любительские цифровые фотокамеры.Наиболее распространенным является класс любительских цифровых фотокамер. Условно любительские цифровые фотокамеры подразделяются еще на три подкласса: начального уровня, среднего уровня и полупрофессиональные фотокамеры.

Цифровые любительские фотокамеры начального уровня отличаются малыми размерами, использованием жестко-встроенных объективов с переменным фокусным расстоянием (не более 3-кратного оптического зума), возможностью съемки только в автоматическом режиме экспонирования. Тем не менее, в некоторых камерах предусмотрены полуавтоматические и даже полностью ручные настройки для светочувствительности, выдержки, диафрагмы и фокусирования, отсутствует режим проведения макросъемки. Многие из фотокамер рассматриваемого подкласса позволяют записывать звук и видео.

Цифровые любительские фотокамеры среднего уровня используют более качественные объективы, снабжены оптическим стабилизатором изображения, используют в качестве источника питания аккумулятор, имеют более богатый набор функциональных возможностей по сравнению с предыдущим подклассом. Так, рассматриваемые цифровые фотокамеры имеют функции: экспозиционной коррекции, возможность использования внешней лампы вспышки, работы автоматической вспышки в режиме с обычной и медленной синхронизацией, многозонной экспозиционной авто-матики, ручной фокусировки, позволяют проводить макросъемку с расстояния 1-2 см. и другие. Фотокамеры рассматриваемого подкласса позволяют записывать качественное видеоизображение с высокой частотой смены кадров (до 30 кадров в секунду).

Цифровые полупрофессиональные фотокамеры по своему конструктивному исполнению относятся к зеркальным камерам. Они имеют полный набор автоматических, полуавтоматических и ручных режимов съемки, множество настроек, объективы с большим диапазоном изменения фокусного расстояния, возможность использования различных дополнительных принадлежностей (ламп-вспышек, оптических конвертеров и пр.). При съемке такие камеры позволяют использовать длительные выдержки, а также скоростную серийную съемку. Цифровые любительские фотокамеры среднего уровня и полупрофессиональные позволяют производить съемку в лаборатории и в полевых условиях, характеризуются несколько меньшим разрешением, чем профессиональные камеры, но вполне пригодны для фиксации и исследования всех криминалистических объектов.

В качестве устройств ввода используют также видеокамеры (телекамеры), снабженные высококачественными объективами с переменным фокусным расстоянием. Практически любая видеокамера позволяет проводить как обычную съемку, так и макросъемку объектов. Бытовые видеокамеры аналоговых и цифровых форматов, имеющиеся в экспертных подразделениях МВД, могут размещаться на штативе распространенных макрофотографических установок типа «Уларус» и использоваться для съѐмки различных объектов и следов

Вопрос 11. Подготовка к съемке цифрового фотоаппарата: определение требуемых режимов и настроек в зависимости от целей и условий съемки, характеристик объекта.

В современных фотокамерах есть множество режимов съемки. Все они делятся на два типа: сюжетные режимы, такие как Портрет, Пейзаж, Спорт и творческие режимы, такие как: Приоритет выдержки, Приоритет диафрагмы и Ручной режим. В каком бы режиме не снимали, экспозиция (яркость) фотографии определяется тремя параметрами: выдержкой, диафрагмой и чувствительностью (ISO).

При съемке в автоматическом режиме камера самостоятельно выставляет эти параметры для получения стандартной экспозиции. При этом камера замеряет освещенность сцены, другими словами она «знает» сколько падает света, и, опираясь на эти знания, выставляет нужные значения ISO, диафрагмы и выдержки. Все, что вам остается – это навести камеру на объект и нажать кнопку спуска.

Приоритет диафрагмы. В зависимости от марки камеры этот режим может обозначаться как Av (Canon) или A (Nikon).

В режиме Приоритет диафрагмы мы устанавливаем значение диафрагмы, а камера самостоятельно подбирает значение выдержки для получения стандартной экспозиции. Таким образом, съемка происходит не намного сложнее, чем в автоматическом режиме, но при этом мы получаем полный контроль над глубиной резкости. Это позволяет нам управлять размытием (или резкостью) заднего и переднего планов, тех областей, что находятся ближе или дальше дистанции фокусировки.

Когда нужно выбирать режим приоритета диафрагмы? Делать это надо в том случае, если вы планируете при съемке контролировать глубину резко изображаемого пространства. Например, мы снимаем снимаете портрет на фоне природы и хотите получить при этом эффектное боке. Для получения такой картинки вам нужно как можно шире открыть отверстие диафрагмы. Например, до значения f 2,8 или f 1,8. И четко наводить резкость на лицо модели.

Режим приоритета диафрагмы хорошо подходит не только для того, чтобы размыть на фотографии фон. Он может потребоваться и для решения как раз полностью противоположной задачи: тогда, когда необходимо создать четкий и резкий снимок с хорошей резкостью на всей глубине изображенного пространства. Например, при съемке пейзажей или интерьеров, чтобы хорошо были видны все детали. Для этого фотографировать вам придется с диафрагмой f11 или даже f16.

Приоритет выдержки.Режим обозначается как Tv или S. По своему принципу он подобен предыдущему режиму, но здесь все наоборот.

В режиме Приоритет выдержки мы устанавливаем выдержку, а камера самостоятельно подбирает диафрагму для получения стандартной экспозиции.Например, при съемке спортивных соревнований, чтобы «заморозить» движение, требуются короткие выдержки 1/500 – 1/1000 секунды. Для этого лучше всего подходит режим приоритет выдержки. Выбираем этот режим, устанавливаем выдержку 1/500 секунды и минимальное ISO – 100.

Ручной режимРучной режим у всех камер обозначается буквой М. В этом режиме мы самостоятельно устанавливаем все параметры экспозиции: выдержку, диафрагму и чувствительность. Этот режим необходим при съемке в специфических условиях, когда замер освещенности камеры может ошибаться. Например, при съемке со вспышками, при ночной съемке и других сложных случаях.