Фотоаппарат. Введение

Это текст «голосом лектора»: так я бы рассказывал пару студенту, который сидит напротив. Жёлтым выделены формулировки и термины, которые стоит перенести в тетрадь и потом найти в словаре.

0. Рамка курса

Смотрите, прежде чем открывать крышку камеры, нужно понять, куда вы попали. Это не кружок «научимся красиво снимать». Мы готовим человека, который потом будет получать измеряемое изображение Земли — с воздуха, иногда из космоса, иногда с земли, но всегда так, чтобы по снимку можно было что-то посчитать, а не только «понравилось / не понравилось».

Курс стоит на двух семестрах. Запишите это как каркас, не как стихи:

• Семестр 3 — устройство фотоаппарата, построение изображения, техническая фотография, предметное 3D. Контрольная, две РГР, курсовая, зачёт. Здесь мы учимся делать снимок как измерение.
• Семестр 4 — БВС, планирование АФС, качество материалов. Контрольная, курсовая, экзамен за два семестра. Здесь снимок уже стоит в маршруте, с перекрытием, с высотой и с требованиями к точности.

Баллы (сумма 100, зачёт от 61): контрольная 5 · практика 15 · курсовая 40 · экзамен/зачёт 40 · реферат до +10 · минусы за пропуски. Таблица на слайде нужна не для красоты: пока я объясняю правила, вы на неё смотрите. Минимум 61 — это не «троечка натягивается», это порог допуска.

Теперь три слова, без которых дальше курс будет звучать как набор аббревиатур. Их нужно записать целиком, не «ну это про спутники».

Представьте: вы не прикладываете линейку к зданию и не втыкаете рейку в каждую точку поля. Вы смотрите на объект через излучение — отражённое, собственное тепловое, радиолокационный отклик. Это и есть дистанционное зондирование. Первый этап — добыть изображение (или набор каналов). Второй — извлечь из него информацию. На слайде схема цикла: если картинка непонятна, вернитесь к ней после словаря, не наоборот.

АКС шире, чем «фото с дрона». Носитель бывает космический и воздушный. По спектру — видимый, ИК, тепло, радиолокация. По способу — пассивные системы принимают то, что уже идёт от Земли (солнце отразилось, объект сам излучает в тепловом диапазоне), активные подсвечивают сами: лидар, РЛС. Если нужна книжная рамка курса, а не слайд, откройте Савиных В. П., Кучко А. С., Стеценко А. Ф. Аэрокосмическая фотосъемка (М.: Картгеоцентр — Геодезиздат, 1997) и, уже как измерение по снимку, Чибуничев А. Г. Фотограмметрия (М.: МИИГАиК, 2022).

АФС — это как раз видимый диапазон и аэрофотоаппарат. Почему она «не как отпускные фотографии»? Потому что вам нужны мелкие малоконтрастные детали на большой площади, через атмосферу, притом что камера летит и вибрирует в момент, когда затвор ещё открыт. Отсюда смаз, дымка, требования к выдержке и к установке камеры — мы к этому вернёмся в семестре 4, но запомнить разницу нужно уже сейчас.

Зачем всё это на первой паре. На слайдах дальше — не реклама профессии, а ответ на вопрос «к чему прикручен фотоаппарат». Ортофотоплан, ЦМР и ЦММ, 3D-модель квартала, объёмы на складе, тепловизор по трубе, фасад для обмерных чертежей, канал имени Москвы, геоподоснова Чехова, копии картин. Разный продукт, одна логика: сначала корректное изображение, потом измерение.

Отдельно про масштаб — его часто путают с «насколько картинка большая на экране». Запишите рабочую фразу: масштаб — соотношение, показывающее, во сколько раз линия на карте или чертеже меньше (или больше) действительного размера. Именованный, численный, линейный — три записи одной мысли. Два слайда рядом специально поставлены, чтобы вы увидели ловушку: можно иметь разный масштаб при одинаковом разрешении снимка и одинаковый масштаб при разном разрешении. Для плана ещё держат в голове «мерную палку»: погрешность контуров относительно ближайших точек обоснования — порядка 0,5 мм на плане; нормы точности и высоты сечения смотрите в ГКИНП (ОНТА) 02-036-02. Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов. Это пока ориентир, не предмет первой контрольной. Требования уже к самой аэрофотосъёмке — отдельно, в ГОСТ Р 59328-2021. Аэрофотосъемка топографическая. Технические требования.

1. Что такое фотография

Теперь к самой паре. Если я спрошу «что такое фотография», вы почти наверняка начнёте с искусства, с Instagram или с «ну это когда свет падает на матрицу». Все три ответа не ложные, но на зачёте нужен четвёртый — технический. Поэтому держите три взгляда рядом, а не смешивайте в одну фразу.

• Философия. Фиксация времени: не интерпретация художника, который мог дорисовать руку, а регистрация светового следа. Вальтер Беньямин в эссе The Work of Art in the Age of Mechanical Reproduction («Произведение искусства в эпоху его технической воспроизводимости», 1935/1936) писал, что фотография разрушает «ауру» уникального произведения и одновременно демократизирует визуальную культуру. Это полезно как рамка, но это не определение для билета.
• Фотограф. Всё о захвате света. Хорошая рабочая интуиция: камера — ящик, который ловит фотоны и как-то их запоминает.
• Техника. Определение ниже — его и спрашивают. Его надо уметь сказать своими словами, не потеряв три вещи: оптическое изображение, регистрацию света, фиксацию на носителе.

Разберём по кускам, как на диктовке. «Получения» — объектив (или отверстие) строит изображение. «Фиксации» — картинка не исчезает, когда вы отошли от ящика; без этого слова определение ломается, и камера-обскура внезапно становится фотоаппаратом, чего быть не должно. «Оптический диапазон, примерно 380–780 нм» — это свет в узком смысле; тепловизор и радар — тоже дистанционное зондирование, но это уже не фотография в этом определении. «Химический или электронный материал» — плёнка и матрица сидят в одном определении, потому что физика одна: фотоэффект. На плёнке фотон запускает химию галогенида серебра. На матрице — рождает заряд в полупроводнике. Разные последствия, одно явление. Это ответ на вопрос «что общее у плёнки и цифры».

ГОСТ здесь не для бюрократии. «Действительное изображение» — значит, его можно поймать на поверхности (плёнка, пластина, матрица), а не только увидеть глазом как мнимое в лупе; буквенные обозначения оптики при этом смотрите в ГОСТ 7427-76. Геометрическая оптика. Термины, определения и буквенные обозначения. Оговорка про кино нужна, чтобы не назвать фотоаппаратом любую камеру, которая пишет 24 кадра в секунду: у фотоаппарата кадры задуманы как отдельные неподвижные изображения.

2. До фиксации: камера-обскура

Больше двух тысяч лет люди умели получать изображение и не умели его сохранить. Это красная нить всей истории, не занимательный факт «на полях».

Работает это просто, и в этом её сила как учебной модели. Свет идёт прямолинейно. Маленькое отверстие в стене тёмной комнаты отбирает узкий пучок от каждой точки сцены. На противоположной стене складывается перевёрнутая картинка: верх оказывается внизу, левое — справа. Чем меньше отверстие, тем резче (до дифракции — это лекция про объектив), чем больше — тем ярче и более размыто. Это ещё не объектив, это дырка. Объектив — способ сделать изображение и ярче, и резче сразу. Короткий обзор явления — Britannica: camera obscura.

Историю не зубрите как список царей, но якоря нужны, чтобы не путать века:

• Аристотель (384–322 до н. э.): серп Солнца при затмении виден через отверстия между листьями. Параллельно — наблюдения в Древнем Китае. Это ещё не «изобретение фотоаппарата», это фиксация явления.
• Альхазен (Ибн аль-Хайсам, ок. 965–1039): затемнённая комната, связь чёткости с диаметром отверстия, линейное распространение света. Здесь уже научное описание, не анекдот. Статья Ibn al-Haytham в Stanford Encyclopedia of Philosophy.
• Роджер Бэкон (XIII в.); Леонардо — описание и зарисовки; Кардано, 1550 — двояковыпуклая линза в отверстии; делла Порта, 1558 — собирательная линза и портативная камера с зеркалом под 45°, чтобы художник мог обводить проекцию, не стоя вниз головой.

Линза в обскуре — важный шаг: изображение становится достаточно ярким, чтобы с ним работать. Но это всё ещё проекция. Художник обводит, уходит — на стене пусто.

Ключевая оговорка для билета, запишите отдельной строкой: камера-обскура — не фотоаппарат, а проекционное устройство. Изображение есть только пока смотришь. Химия и матрица появляются позже; без фиксации нет фотографии. Ту же красную нить ведёт Редько А. В. Основы фотографических процессов (СПб.: Лань, 1999): фотографический процесс начинается там, где след света можно сохранить и проявить.

3. Химическая фотография

Соли серебра темнеют на свету — это знали давно, ещё до того, как кто-то догадался, что потемнение можно остановить. Весь XIX век — это гонка не «кто первый увидел картинку», а «кто первый научился её не терять и потом размножить».

Идите по шагам. Каждый шаг закрывает одну дыру предыдущего.

1. Веджвуд и Дэви, начало 1800-х. Бумага с азотнокислым серебром; силуэты листьев, проекции. Изображения исчезали, едва их выносили на свет: не было фиксирования. Запомните слово: фиксаж — это химия, которая убирает неэкспонированные соли, иначе снимок продолжает «сниматься» сам собой.
2. Ньепс, гелиография. Другая химия: битум иудейский затвердевает на свету, незасвеченные места потом смывают. 1826/27 — «Вид из окна в Ле Гра», экспозиция около восьми часов. Это первое сохранившееся фотографическое изображение. Не первое «красивое», не первое «известное публике» — первое, которое дожило до нас как фотография, а не как рассказ о ней. Пластина хранится в Harry Ransom Center (Техас); описание объекта — The Niépce Heliograph. Восемь часов — поэтому на снимке окна свет с двух сторон: солнце успело обойти дом.
3. Дагер, 1837 / публично 19 августа 1839. Официальный день рождения фотографии, «подарок миру» в формулировке Араго. Цепочка, которую стоит уметь пересказать: посеребрённая медная пластина → пары йода (светлочувствительный йодид серебра) → экспозиция 15–30 минут → проявление парами ртути → фиксаж. Результат — дагерротипия: единственный экземпляр, зеркальный, тиражировать нельзя. Отсюда хмурые лица на портретах: полчаса нельзя улыбаться, подголовник держит череп. Комплект мог весить порядка 120 кг — это не «мыльница в карман», это лаборатория в чемоданах. Эссе Met: Daguerre and the Invention of Photography.
4. Тальбот, калотипия, 1841. Негатив на бумаге → сколько угодно позитивов. Запишите противопоставление в одну строку: у Дагера уникальный объект, у Тальбота — печать с негатива. Это фундамент негативно-позитивного процесса до цифры. Пока есть негатив, снимок можно размножить, увеличить, архивировать. Пока негатива нет — есть реликвия. Эссе Met: William Henry Fox Talbot (1800–1877) and the Invention of Photography.
5. Россия: 23 мая 1839 — Юрий Фрицше докладывает в Петербургской академии наук, ещё до парижского «подарка миру» в августе, по европейским публикациям. Греков работает с калотипией и тем же подголовником при выдержке до 23 минут. Левицкий называет это «светописью». Нам важно не состязание «кто первый в империи», а то, что технология едет быстро, как только появляется фиксация.
6. Эмульсионные пластины 1850-х: секунды, а не минуты. Мокрый коллодий — ещё ад для полевой съёмки (пластину надо поливать, экспонировать и проявлять, пока сырая), но люди на портретах уже могут моргнуть. Желатина: снимок можно хранить неэкспонированным и проявлять позже. Это шаг к плёнке и к тому, что камера отделяется от лаборатории.

Если на экзамене спросят «почему дагерротипия не стала массовой», не говорите «потому что ртуть ядовита» — это правда, но не главная. Главное: нельзя тиражировать. Калотипия могла стать основой индустрии, потому что один негатив кормит много позитивов. Яд и вес комплекта — про то, почему это было мучительно, а не про то, почему модель не масштабируется.

4. Цвет

Чёрно-белая фотография регистрирует количество света. Цвет — это ещё и какой свет, по длинам волн. Теория появилась раньше удобной технологии, и это нормально.

Максвелл, 17 мая 1861, Кингз-колледж: три съёмки одной сцены через красный, зелёный и синий фильтры, три чёрно-белых негатива, потом аддитивное наложение трёх проекций. На слайде вы видите следствие аддитивной модели и теории Юнга — Гельмгольца: глаз складывает три стимула, камера может сделать то же по трём раздельным записям. Это ещё не «цветная плёнка в один клик», это доказательство принципа. Хроника снимка — у National Science and Media Museum: The very first photographs. Химия цвета и аддитивный синтез разобраны у Редько А. В. Основы фотографических процессов; если захотите цветовую практику фотографа, а не теорию сенсора, — Петерсон Б. В поисках цвета.

Первая коммерчески успешная система — Автохром братьев Люмьер, патент 1903: крахмальные зёрна как мозаика фильтров на одной пластине. Разбор пластины — The Lumière Autochrome (Met). Прокудин-Горский (1910-е) — другая линия: он снимает через три фильтра на раздельные пластины, чтобы документировать империю, и потом совмещает. Архив — Prokudin-Gorskii Collection в Библиотеке Конгресса США: тройные стеклянные негативы и современные цветовые сборки. На слайде Прокудин-Горский оставлен как визуальный якорь, в тетради не путайте его с Автохромом. Один патент — мозаика в кадре, другая практика — три кадра и сборка. Обе опираются на ту же тройку RGB.

Для курса нам достаточно запомнить: цвет в фотографии — не «раскраска», а разделение спектра на каналы. Позже, когда дойдём до матрицы, тот же принцип встретится в фильтре Байера: над пикселями лежит мозаика R, G, G, B, и цвет собирает уже процессор.

5. Цифровая эпоха

Цифра не «началась с Сассуна», как иногда пишут в научно-популярных слайдах. Есть длинная электрическая предыстория, и её полезно видеть хотя бы пунктиром, чтобы не думать, будто матрица упала с неба в 1975 году.

• 1839 — Беккерель: свет создаёт ток в электролитах. То есть уже в год дагерротипии кто-то замечает электрический след света, просто его ещё нельзя сложить в картинку.
• 1873 — Уиллоуби Смит: селен меняет сопротивление на свету. 1883 — Фритс, селеновый фотоэлемент. Есть датчик яркости, нет двумерного кадра.
• 1902 — Артур Корн, фототелеграф: барабан + фотоэлемент, построчное считывание яркости. По принципу это близко к барабанному сканеру и к будущей линейке ПЗС: кадр собирается не весь сразу, а строка за строкой во времени.
• p–n-переход и фотодиод: 1940–50-е, Bell Labs. 1960-е — лавинные фотодиоды. Теперь есть компактный полупроводниковый приёмник фотона.
• ПЗС, 1969 — Бойл и Смит, Bell Labs. Нобелевская премия по физике 2009 — за изобретение ПЗС, не за «первую цифровую камеру»: формулировка комитета — The Nobel Prize in Physics 2009 («for the invention of an imaging semiconductor circuit — the CCD sensor»). Русский разбор той же истории — О «цифре» и Нобелевской премии (Prophotos). 1973 — Fairchild, коммерческая матрица 100×100 пикселей.

Здесь остановитесь и запишите разницу ПЗС (CCD) и КМОП (CMOS), даже если детали будут в лекции про матрицу. КМОП как технология тогда уже существовала, но по чувствительности и качеству уступала ПЗС; позже соотношение перевернулось, и почти все современные фотоаппараты и телефоны — КМОП. Практическое отличие для билета: в ПЗС заряд с пикселей едет к общему выходу и только там становится напряжением; в КМОП преобразование заряд→напряжение происходит в каждом пикселе. Отсюда разные шумы, разное энергопотребление, разная скорость считывания. Сравнительный разбор — CCD vs CMOS.

Сассун, Kodak, 1975. Это прототип «бесплёночной» фотокамеры, не серийный продукт. Параметры, которые путают даже в учебниках, держите точно: матрица Fairchild 100×100, то есть 0,01 Мп — не 0,38; вес около 3,6 кг; 16 элементов AA; объектив от Super 8; выдержка 1/20 с; кассета Philips примерно на 30 кадров; запись одного кадра около 23 секунд. Первый снимок — 9 декабря 1975. Запись в National Inventors Hall of Fame: Steven Sasson; хронология от ПЗС до бытовых камер — в Эволюция цифровой фотографии (ЛАНИТ, Хабр). Kodak презентацию не оценил: компания жила продажей плёнки. Это не мораль «корпорации глупые», это урок, что носитель и бизнес-модель могут быть важнее инженерии.

Sony: Ивама после визита в Bell Labs тянет ПЗС как корпоративный проект. XC-1 (1980) — первая цветная ПЗС-видеокамера; CCD-V8 (1985) — бытовой камкордер. Sony Mavica (1981) — серийный «цифровой» образец на мини-диск, около 0,3 Мп, по сути стоп-кадр видеокамеры. То есть путь к цифре шёл через видео так же, как путь к плёнке шёл через негатив.

Массовый быт: 1995 — Apple QuickTake 150, Kodak DC40, Casio QV-11 (экран и поворотный объектив — впервые можно сразу увидеть, что снял, не проявляя). Профессиональный перелом 2000-х — Canon EOS 300D и поколение цифровых зеркалок: сменный объектив, матрица приличного размера, файл, который уже не стыдно нести в печать и в стереопару.

Цифра 0,38 Мп и Sony MVC-FD5 на старом слайде — бытовой ориентир 1997 года, не параметры прототипа Сассуна. В конспекте держите оба факта раздельно, иначе на контрольной получится каша.

6. Сегодня и завтра

Ориентиры, не каталог, чтобы вы не удивились цифрам в рекламе. Средний формат до примерно 150 Мп; полнокадровые беззеркалки 45–61 Мп и десятки кадров в секунду; в смартфонах главное уже не оптика в классическом смысле, а вычислительная фотография: HDR, многокадровое наложение, карта глубины из нескольких камер.

Куда смотреть, если любопытно за пределами программы: SPAD (счёт отдельных фотонов), глобальный затвор против роллинг-шаттера, нейросети в обработке, перовскитные и многослойные сенсоры. Для АФС и фотограмметрии из текста лекции: крупные аэрокамеры (UltraCam Merlin, VO305), TimeSync/RTK, адаптивная компенсация смаза, TPP под GSD. Это иллюстрация «куда уехала техника», не материал первой пары на зубрёжку. Слово GSD (проекция пикселя на местности) вам встретится в словаре сразу — запомните расшифровку, подробности будут в планировании съёмки.

7. Классификация камер

Классификаций несколько, и они не заменяют друг друга. Одна камера одновременно «по назначению АФА», «по приёмнику матричная», «по спектру панхроматическая» и «по формату малоформатная». Не ищите одну таблицу на все случаи — ищите, какой вопрос задали.

По назначению

АФА в этой таблице — не «просто хорошая камера на самолёте». Это камера, у которой известна геометрия, стабилизирована установка, часто есть компенсация сноса и смаза. Бытовая камера на БВС может решать часть тех же задач, но тогда калибровку и ограничения вы берёте на себя.

По конструкции (бытовой ряд, который все узнают в магазине)

• DSLR, зеркалка. Оптический видоискатель, зеркало, пентапризма. Плюс: энергия (экран можно не жечь), фазовый автофокус. Минус: вес, механика, шум зеркала — для аэросъёмки механика ещё и источник вибрации.
• Беззеркалка. Электронный видоискатель, смотрите уже картинку с матрицы. Плюс: компакт, серия, экспозамер и автофокус по всей площади кадра. Минус: энергия, нагрев.
• Компакт. Несменный объектив, маленькая матрица, упор на автомат.
• Камерофон. Вычислительная фотография компенсирует крошечный сенсор. Для измерения геометрии это часто ловушка: сильная программная «красивость» ломает метрику кадра.

По приёмнику

Плёночный (галогениды серебра) · пластиночный · матричный CMOS · линейка ПЗС (сканеры, астрофотография, часть аэрокамер). Линейка важна не как экзотика: по ГОСТ Р 51833-2001. Фотограмметрия. Термины и определения кадровый снимок — все элементы изображения формируются одномоментно в пределах заданной выдержки. Линейка ПЗС даёт уже сканерный снимок: строки записаны в разные моменты времени. Если носитель движется, геометрия сканерного кадра — другая задача, не «просто фотография».

По спектру

Классификация — по числу каналов, не по «цветности картинки». Одноканальные (часто панхром): один широкий канал яркости, примерно 380–780 нм; геометрия обычно острее, потому что вся энергия в один приёмник. Мультиспектральные — несколько каналов, типично 3–10: RGB, RGB плюс ближний ИК и другие узкие окна. Гиперспектральные — сотни узких непрерывных каналов (ориентир > 100), спектральная сигнатура вещества, не «ещё один RGB». Для картографии чаще одноканальный панхром или классический RGB; для растительности и материалов — мульти и гипер.

По формату кадра

Это про размер кадра на носителе, не про «цифровой гаджет» и не про дюймовую маркетинговую маркировку 1/2,3″. Классы ниже — из ГОСТ 25205-82. Фотоаппараты и съёмочные фотографические объективы. Термины и определения. Цифровые размеры сенсоров — отдельная таблица ниже. Для зачёта держать ГОСТ; в магазине и на съёмке вас поймут и на сантиметрах 6×6 / 4×5.

В эпоху плёнки кадр тоже был разный: 24×36 мм (малоформат / «полный кадр»), 6×6 см и 6×9 (средний формат), 9×12 см и больше (крупный). В аэрофотосъёмке держат в голове ещё два формата: 18×18 см и 23×23 см.

В бытовой литературе средний формат часто пишут как 4,5×6…6×9 см, крупный как 8×10″. Кадр 24×36 мм — это тот самый «полный кадр» / малоформатный 35-мм, от которого потом считают кроп.

По размеру сенсора

Теперь язык витрин. Цифры приблизительные, запоминать до десятой миллиметра не нужно — запомнить порядок и кроп-фактор. Современные дюймовые обозначения матриц (1″, 1/2,3″) не связаны напрямую с дюймами: смотрите миллиметры в спецификации, не делите дюйм на 2,3.

Это место, где студенты стабильно ошибаются, поэтому медленно. Объектив с фокусным 50 мм остаётся 50 мм на любой камере: это свойство оптики, не матрицы. Маленькая матрица просто «вырезает» центр того изображения, которое объектив построил бы на полном кадре. Угол поля зрения становится уже, картинка кажется «приближенной». Говорить «получилось 80 мм» можно только как бытовую метафору эквивалентного поля зрения. В расчётах АФС, в калибровке и в ГОСТ вы пишете истинное фокусное и размер кадра, не «эквивалент 35-мм».

Зачем тогда кроп удобен? Чтобы быстро прикинуть: поставлю этот объектив на APS-C — поле будет как у более длиннофокусного на полном кадре. Для выбора объектива в путешествие — да. Для масштаба аэроснимка — нет, там формула через f и высоту, и f берётся настоящее.

8. Элементы и режимы

Любую камеру, от обскуры с линзой до UltraCam, можно разобрать на одни и те же роли. Запишите список и к каждому — зачем, не только название. Разборная модель — в симуляторе камеры.

1. Объектив — строит действительное изображение на плоскости приёмника. Без него (или без отверстия) нет картинки, есть засветка.
2. Диафрагма — регулируемое отверстие. Держит сразу два эффекта: сколько света проходит и какая глубина резкости. Закрыли — темнее и «всё резко»; открыли — светлее и фон размыт. Число вроде f/8 — это диафрагменное число, величина обратная относительному отверстию.
3. Затвор — сколько времени свет действует на приёмник. Это время называется выдержкой; термины затвора нормирует ГОСТ 19821-83. Затворы для фотоаппаратов. Короткая выдержка замораживает движение и спасает от смаза; длинная копит свет и ловит смаз, если камера или объект едут.
4. Матрица или плёнка — приёмник. Здесь свет становится зарядом или скрытым химическим изображением.
5. Процессор — АЦП, борьба с шумом, демозаика (сборка цвета из байеровской мозаики), сжатие в JPEG или запись RAW.
6. Видоискатель, автофокус, корпус и байонет — как вы целитесь, как держите резкость и как меняете оптику. Байонет в современной технике ещё и электронный разъём: камера говорит объективу, какую диафрагму поставить.

Цепочка, которую хорошо нарисовать в тетради одной стрелкой: объектив → матрица → АЦП → процессор → карта / дисплей. На слайде «общая схема» — это она же словами. Если звено выпадает, вы либо не получаете файл, либо получаете не то, что видели глазом.

Экспозиция — количество актиничного излучения на приёмнике, грубо освещённость × выдержка. Три ручки, которыми вы на неё влияете: диафрагма, выдержка, светочувствительность (ISO). Автоматический контроль экспозиции в фокальной плоскости описан в ГОСТ Р 50679-94 (ИСО 2721). Фотография. Камера. Автоматический контроль экспозиции; режимы PASM — это практика камеры, не термины ГОСТ. Треугольник экспозиции подробно будет в лекции про матрицу и затвор; сегодня достаточно понимать, что автомат камеры крутит эти ручки за вас, а в режиме M крутите вы.

PASM

Диск режимов пугает пиктограммами. Для курса канон — четыре буквы PASM. Auto и B (от руки, выдержка пока держите кнопку) встречаются, но с них мы не начинаем объяснение.

Как выбирать на практике, ещё до теории ГРИП. Нужна глубина резкости на фасаде или на предмете — ставьте A и зажимайте диафрагму. Нужно заморозить движение или убрать смаз с БВС — ставьте S и короткую выдержку. Нужно повторяемое техническое условие (лаборатория, одинаковые кадры для фотограмметрии) — M, и не трогайте настройки между кадрами. P — когда думаете о композиции, а не о числах, но всё равно понимаете, что камера что-то выбрала за вас.

9. Как выбрать камеру

Это не консультация «купите марку X». Это набор правил, которые спасают от рекламы мегапикселей.

• Система объективов (байонет) важнее корпуса: оптика переживает камеру на поколения. Корпус устаревает, стёкла остаются.
• Размер сенсора задаёт потолок качества: больше площадь — больше фотонов на пиксель при том же угле зрения, лучше шум и динамический диапазон. Больше — значит дороже, тяжелее, злее к объективам.
• Лучшая камера — та, которую готовы носить. Камера в шкафу не снимает ни фасад, ни маршрут.
• Мегапиксели не главный критерий. Важнее динамический диапазон и шумы. При том же размере матрицы рост мегапикселей уменьшает пиксель: на него падает меньше света, чаще лезет шум, раньше начинается дифракция. Поэтому вопрос «почему 108 Мп не всегда лучше 12 Мп» имеет физический ответ, а не маркетинговый.
• Автономность: зеркалка обычно экономичнее беззеркалки, потому что оптический видоискатель не жрёт батарею так, как электронный.

Контрпример на слайде (iPhone 12 Мп против Xiaomi 108 Мп) иллюстрирует предпоследний пункт, а не «кто лучше снимает закат». Телефон с маленькой матрицей и агрессивной обработкой может выиграть в Instagram и проиграть в фотограмметрии: края «дорисованы», дисторсия спрятана, глубина выдумана из двух камер. Для курса критерий простой: можно ли доверять геометрии кадра.

10. Вопросы на закрепление

Закройте слайд и попробуйте ответить вслух, как студенту через парту. Если формулировка плывёт — вернитесь к жёлтым местам выше, не к картинке.

1. Как классифицируют аэрокосмические съёмки?
2. Как классифицируют фотоаппараты?
3. В чём принципиальное отличие камеры-обскуры от фотоаппарата?
4. Почему дагерротипия не могла стать основой массовой фотографии, а калотипия — могла?
5. Какое физическое явление лежит в основе и плёночных, и цифровых фотоматериалов?
6. Почему рост мегапикселей при том же размере матрицы не всегда улучшает снимок?
7. Назовите три ключевых изобретения, без которых нет современной цифровой фотографии.

Ориентиры ответа: (1) носитель (космос / воздух), спектр (видимый, ИК, тепло, РЛС), метод (пассивные / активные); (2) назначение, приёмник, спектральный диапазон, конструкция цифрового аппарата — не одна таблица на все случаи; (3) фиксация и сохранение изображения, не проекция «пока смотришь»; (4) уникальный экземпляр против негатива, с которого печатают; (5) фотоэффект; (6) размер пикселя, шум, дифракция; (7) например полупроводниковый сенсор (ПЗС/фотодиод), АЦП, байеровская мозаика — или, шире, негативно-позитивный принцип плюс матрица. Требуйте осмысленную фразу, не список из трёх брендов.

11. Задание

Смысл задания — пощупать ручной режим, пока теория ещё не завалила. Не «сделать красиво», а сделать пять разных ситуаций и потом суметь сказать, что вы крутили.

Неделя 1. Найти цифровую камеру (телефон с полностью ручным приложением годится только если выключаете «улучшайзеры»; лучше любой фотоаппарат с M). Серия в режиме M: скульптура на улице, фасад, предмет 5–20 см в помещении, предмет до 3 см, объект в движении. На каждом кадре запишите выдержку, диафрагму, ISO — иначе это не техническая съёмка, а альбом.

Неделя 2. Макро, ГРИП малый и большой, шум высокий и низкий, разные баланс белого и точка фокуса, отчёт. К той неделе вы уже будете знать, зачем диафрагма связана с резкостью по глубине, а ISO — с зерном.

Литература

Полный каталог курса — страница Литература. Ниже — то, что относится к этой паре: сначала то, по чему сверяем определения, потом то, что можно читать «вдоль» истории и цифры.

Основная

• ГОСТ 25205-82. Фотоаппараты и съёмочные фотографические объективы. Термины и определения
• ГОСТ Р 51833-2001. Фотограмметрия. Термины и определения
• ГОСТ 7427-76. Геометрическая оптика. Термины, определения и буквенные обозначения
• Редько А. В. Основы фотографических процессов. СПб.: Лань, 1999
• Савиных В. П., Кучко А. С., Стеценко А. Ф. Аэрокосмическая фотосъемка. М.: Картгеоцентр — Геодезиздат, 1997
• Чибуничев А. Г. Фотограмметрия. М.: МИИГАиК, 2022

Дополнительная

• ГОСТ 19821-83. Затворы для фотоаппаратов
• ГОСТ Р 50679-94 (ИСО 2721). Фотография. Камера. Автоматический контроль экспозиции
• ГКИНП (ОНТА) 02-036-02. Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов
• ГОСТ Р 59328-2021. Аэрофотосъемка топографическая. Технические требования
• CCD vs CMOS
• Петерсон Б. В поисках цвета
• The Niépce Heliograph. Harry Ransom Center, University of Texas at Austin
• Camera obscura. Encyclopaedia Britannica
• Ibn al-Haytham. Stanford Encyclopedia of Philosophy
• Daguerre and the Invention of Photography. The Met
• William Henry Fox Talbot (1800–1877) and the Invention of Photography. The Met
• The Lumière Autochrome. The Met
• The very first photographs. National Science and Media Museum
• Prokudin-Gorskii Collection. Library of Congress
• The Nobel Prize in Physics 2009. Nobel Prize Outreach
• Steven Sasson. National Inventors Hall of Fame
• О «цифре» и Нобелевской премии. Prophotos
• Эволюция цифровой фотографии. ЛАНИТ, Хабр
• ПЗС-матрицы. Дзен
• Benjamin W. The Work of Art in the Age of Mechanical Reproduction