Носитель
- Космическая съёмка
- Аэросъёмка (самолёт, БВС)
ДЗЗ
Совокупность методов получения информации по результатам измерений без прямого контакта с объектом.
- Получение изображений
- Обработка изображений
АФС
Основной вид АКС: аэрофотосъёмка аэрофотоаппаратами и спецоборудованием в видимом диапазоне.
Видимый диапазон — то, что видит глаз: примерно 380–780 нм, от фиолетового к красному. Короче — УФ, длиннее — ближний ИК и тепло.
Зачем?
Тепловизионная съёмка
- Мониторинг утечек тепла
- Теплотрассы, ЛЭП, трубопроводы
- Диагностика промышленных объектов
- Экологический мониторинг
- Поисково-спасательные операции
Фасадная съёмка
Наземная фотограмметрия · аэрофотосъёмка · обмерные чертежи
Съёмка канала им. Москвы
Топографическая съёмка · аэрофотосъёмка
Геоподоснова г. Чехов
Аэрофотосъёмка → ортофотоплан → оцифровка
Трёхмерная модель квартала, Евпатория
Аэрофотосъёмка · создание 3D-моделей
Бетонный завод ООО «ПСК Обрэй»
АФС · 3D · DEM и горизонтали · объёмы
Трёхмерные копии картин
Фотосъёмка · 3D-модель · ортофотоплан и карта высот
Фотореалистичная 3D-модель района Зюзино
Масштаб
Соотношение, показывающее, во сколько раз линия на карте или чертеже меньше или больше действительного размера. («Мерная палка»)
- именованный
- численный
- линейный
Полнота (генерализация)
Точность
Погрешность контуров на плане ≤ 0,5 мм относительно ближайших точек обоснования.
Погрешность съёмки рельефа — не более 1/4 принятой высоты сечения.
| Рельеф | 1:5000 | 1:2000 | 1:1000 / 1:500 |
|---|---|---|---|
| Равнинный, до 2° | 1,0 м | 0,5 м | 0,5 м |
| Всхолмлённый, до 4° | 2,0 м | 1,0 м | 0,5 м |
| Пересечённый, до 6° | 2,0 м | 2,0 м | 0,5 м |
| Горный, более 6° | 5,0 м | 2,0 м | 1,0 м |
Разный масштаб · одинаковое разрешение
Одинаковый масштаб · разное разрешение
Фотография
Фиксация оптического изображения регистрацией света (≈ 380–780 нм) на химическом или электронном светочувствительном материале.
Основа — фотоэффект. Три взгляда: философия (след времени) · фотограф (захват света) · техника (это определение).
Это всё о захвате света
«Фотография — это прекрасное изобретение, посредством которого каждый из нас может передавать другим в верной копии всё, чем было заинтересовано его зрение» Н. Г. Чернышевский. Критика // Отечественные записки. 1854
Камера-обскура: кто и что
Аристотель
IV в. до н. э. Описал проекцию через малое отверстие: при затмении на земле виден серп Солнца.
Ибн аль-Хайсам
X–XI в. В «Книге оптики» дал научное описание камеры-обскуры и прямолинейность лучей.
Роджер Бэкон
XIII в. Предложил наблюдать солнечные затмения через отверстие, не глядя на диск.
Леонардо да Винчи
XV–XVI в. Чертежи обскуры в Кодексе Атлантикус: изображение на стенке перевёрнуто.
Дж. Б. делла Порта · Дж. Кардано
XVI в. Кардано — линза в отверстии (1550). Делла Порта — обскура с линзой в «Magia Naturalis»: можно рисовать с натуры.
Камера-обскура
Проекционное устройство: тёмный ящик, отверстие (позже — линза), изображение на противоположной стенке.
Две тысячи лет умели получать картинку и не умели её фиксировать. Обскура — не фотоаппарат.
Как устроена обскура
Гелиография
Слева — гелиогравюра 1825 (копия гравюры). Справа — первое сохранившееся фотографическое изображение с натуры, экспозиция ~8 ч. Harry Ransom Center.
Дагерротипия · примеры
19 августа 1839 — официальный день рождения фотографии. Один экземпляр, тиражировать нельзя. Экспозиция 15–30 минут.
Слева — натюрморт в ателье, 1837. Справа — «Бульвар дю Тампль»: улица пустая, потому что выдержка длинная; виден только человек, который стоял достаточно долго (чистка обуви).
Дагерротипия
Так выглядела камера. Это не карманный аппарат — ящик с линзой плюс химия в чемоданах.
- Кто: Луи Дагер
- Когда: 19 августа 1839, Париж — день рождения фотографии
- Что на выходе: одна металлическая пластина. Копии нет
- Выдержка: 15–30 минут
- Как: серебро → пары йода → снимок → пары ртути → фиксаж
- Вес комплекта: порядка 120 кг
Калотипия
Изобрёл Уильям Генри Фокс Тальбот, патент 1841 (№ 8842). Бумага в камере даёт негатив — с него печатаешь сколько угодно позитивов.
Слева направо: автор · текст процесса 1841 · камера. Пока есть негатив — снимок можно размножить. У Дагера негатива нет, поэтому дагерротипия не стала массовой.
Один экземпляр vs печать
Вам должно быть жаль этих ребят
Хмурые лица — следствие выдержки 15–30 минут.
Оборудование
Комплект мог весить около 120 кг.
Мокрый коллодий · Ф. С. Арчер, 1851
Что: эмульсия на стекле, пластину поливают, экспонируют и проявляют, пока сырая.
Что даёт: экспозиция секунды, а не минуты. На портрете уже можно моргнуть. Резкость выше, чем у бумаги Тальбота.
Полевая съёмка — ад: нужна походная лаборатория. Камера ещё не отделена от химии.
Желатина · Р. Мэддокс, 1871
Что: сухие броможелатиновые пластины. Свет чувствителен заранее, проявлять можно позже.
Что даёт: камера отделяется от лаборатории. Можно снять в поле и проявить дома. Шаг к плёнке (Истмен, 1880-е) и к массовой фотографии.
Первый цвет · Максвелл, 1861
Три съёмки через красный, зелёный и синий фильтры → три ч/б негатива → аддитивное наложение проекций.
Это доказательство принципа Юнга — Гельмгольца, ещё не «цветная плёнка в один клик».
Прокудин-Горский (1910-е) — та же тройка RGB, но три раздельные пластины для печати, не Автохром.
Автохром · братья Люмьер
Слева — растр пластины (то, как устроен цвет). Минус процесса: темно, медленно (~ISO 1–4), почти нельзя тиражировать. Поэтому Прокудин-Горский Автохром не взял.
Что заменило Автохром
Kodachrome, 1935 и хромогенные трёхслойные плёнки: три эмульсии друг над другом, каждая чувствительна к своему диапазону, красители проявляются в слоях.
Почему победили: выше светочувствительность, нет крахмального растра, удобнее печать и кино, один кадр без аддитивной проекции.
Дальше — цветной негатив (Kodacolor и аналоги) и уже привычная «цветная плёнка из магазина».
ПЗС
В 1969 году Уиллард Бойл и Джордж Смит, работая в компании Bell Labs, изобрели ПЗС — прибор с зарядовой связью (CCD, charge-coupled device).
Это была ещё не камера, а только способ считать заряд с сетки фоточувствительных ячеек: фотон рождает заряд, заряд сдвигается по цепочке к общему выходу и там становится напряжением.
Нобелевскую премию по физике 2009 года они получили именно за ПЗС, не за «первую цифровую камеру».
Матрица
Первая коммерческая матрица была выпущена компанией Fairchild в 1973 году. Она имела разрешение 100×100 пикселей — десять тысяч элементов, 0,01 мегапикселя.
Это уже двумерный кадр, а не одиночный фотоэлемент и не линейка. Без такой сетки нет цифрового снимка.
Прототип · Стивен Сассун, Kodak, 1975
Не серийный продукт: «бесплёночная» камера на матрице Fairchild 100×100.
- ≈ 3,6 кг, 16 элементов AA
- объектив от Super 8, выдержка 1/20 с
- запись кадра ~23 с на кассету
- первый снимок — 9 декабря 1975
Kodak жил продажей плёнки — прототип не запустили в серию.
Первая серийная · Sony Mavica, 1981
Серийный стоп-кадр на мини-диск, ≈ 0,3 Мп. По сути — кадр с видеокамеры, не «цифровая зеркалка».
Путь к цифре шёл через видео так же, как путь к плёнке шёл через негатив.
1995 — QuickTake, Kodak DC40, Casio QV-11: уже можно сразу увидеть, что снял.
Классификация фотоаппаратов
По назначению
Общего назначения
Бытовые, любительские, творческие. Геометрию кадра калибруете сами.
Специального назначения
АФА — известная геометрия, стабилизация, компенсация сноса. Также медицинские, панорамные, стереоскопические.
По типу приёмника излучения
Плёночный
Галогениды серебра. Кадровый снимок целиком за одну выдержку.
Пластиночный
Стеклянная пластина. Исторический носитель, в т. ч. в АФА.
Матричный
ПЗС или КМОП. Кадровый цифровой снимок.
Линейка ПЗС
Сканерный снимок: строки в разные моменты времени.
По спектральному диапазону
Классификация цифровых фотоаппаратов
Фотофоны
Компактные
Беззеркальные
Зеркальные
Среднеформатные
Размеры сенсоров
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 — 18×18 см и 23×23 см.
Современные дюймовые обозначения матриц (1″, 1/2,3″) не связаны напрямую с дюймами: смотрите миллиметры в спецификации, не делите дюйм на 2,3.
| Формат | Размер | Кроп |
|---|---|---|
| 1/2,3″ | ~6,2 × 4,6 мм | ~5,6 |
| 1″ | 13,2 × 8,8 мм | 2,7 |
| M4/3 | 17,3 × 13,0 мм | 2,0 |
| APS-C | ~22 × 15 мм | 1,5–1,6 |
| Полный кадр | 36 × 24 мм | 1,0 |
| Средний формат | 44 × 33 мм и больше | < 0,8 |
Kf = lx36 / lx = ly24 / ly = d36×24 / d
Кроп-фактор
Отношение стороны (или диагонали) кадра 36×24 мм к той же величине используемой матрицы. Отражает сужение поля зрения объектива.
Основные элементы фотоаппарата
- Объектив
- Диафрагма
- Затвор
- Матрица / плёнка
- Процессор (АЦП, демозаика, сжатие)
- Видоискатель · автофокус · корпус · байонет
Общая схема фотосъёмочной системы
Режимы экспозиции
| Режим | Другие обозначения | Кто чем управляет |
|---|---|---|
| P — Program | программный | камера выбирает диафрагму и выдержку |
| A — Aperture | Av (Aperture value) | вы — диафрагму, камера — выдержку |
| S — Shutter / Time | Tv (Time value) | вы — выдержку, камера — диафрагму |
| M — Manual | ручной | полный ручной контроль экспозиции |
Как выбрать камеру
- Байонет и оптика важнее корпуса
- Размер сенсора задаёт потолок качества
- Носить важнее, чем «лучше на бумаге»
- Мегапиксели — не главный критерий
iPhone 11 — 12 Мп · Xiaomi Mi 10 — 108 Мп. Больше пикселей на той же площади ≠ лучше снимок.
