«Голь на выдумки хитра»

Широкое распространение получил способ прямой пересъемки: «объектив — в объектив». Суть метода в следующем. Киноплёнка проецируется модифицированным кинопроектором на пониженной скорости через дополнительный объектив в находящийся в непосредственной близости и на одной оптической оси объектив фотокамеры, сигнал с которой захватывается компьютером:

Изображение с кинопленки получают с помощью проекционного аппарата (кинопроектора), который предназначен для получения на экране увеличенного действительного изображения небольшого предмета с кинопленки, расположенной между фокусом (F) и двойным фокусом (2F) объектива проекционного аппарата:

С помощью фотокамеры получают на её матрице действительное изображение предмета.

Предполагается, что предмет находится за двойным фокусом (2F) объектива фотокамеры:

Здесь решается основная задача. Необходимо получить изображение на матрице фотокамеры объекта съемки: кадра с кинопленки 8 мм размером 4,4*3,25 мм или размером 5,36*4,01 мм для пленки Super 8.

Матрица (сенсор, фотодатчик) это устройство фотокамеры, где получается изображение. Собственно, это аналог фотоплёнки, или плёночного кадра. Как и в нём, лучи света, собранные объективом, «рисуют» картинку. Разница в том, что на плёнке эта картинка хранится, а на датчиках матрицы под действием света возникают электрические сигналы, которые обрабатываются процессором камеры, после чего изображение сохраняется в электронной форме в виде файла на карту памяти. Сама матрица фотокамеры представляет собой специальную микросхему с фотодатчиками-пикселями (фотодиодами). Именно они при попадании света генерируют сигнал, тем больший, чем больше света попадает на этот датчик-пиксель.

Наверное, не одну сотню раз вы слышали, что чем больше в матрице мегапикселей, тем качественней и детализированней будут снимки. Это самое большое заблуждение. Не количество мегапикселей в матрице влияет на картинку, а ее физический размер!

Если две матрицы имеют одинаковое количество пикселей, то площадь каждого пикселя у крупной матрицы больше, и соответственно, светочувствительность и цветопередача лучше, а шумов меньше! Увеличить количество пикселей можно двумя способами — увеличить размер матрицы, а можно, наоборот, уменьшить площадь самих «пикселей», чтобы их больше уместилось на прежнем размере матрицы. Первый путь дорогой, второй дешевле, так как не нужно увеличивать саму матрицу. Производители часто идут по второму пути.

Больше мегапикселей для детализации снимка, конечно, хорошо, а вот то, что при этом уменьшилась площадь каждого сенсора — очень плохо. Понятно, что по второй схеме количество мегапикселей наращивают, уменьшая площадь каждого из них. 

Производители почти никогда не указывают размеры матриц в миллиметрах, используя вместо них обозначения в т.н. «видиконовых» дюймах, например 1/2.5", или 1/1.8". Смысл этих обозначений в том, что чем больше число в знаменателе, тем меньше матрица. Матрицы в мыльницах, как правило, имеют размер от 1/3" до 1/2" (самое «ходовое» и минимальное сейчас значение 1/2.3), в более дорогих и продвинутых цифрокомпактах от 1/1.8" и более. Это, конечно, весьма условное деление, но лучше сравнивать фотокамеры по размеру матрицы, нежели по мегапикселям.

Большой прямоугольник показывает самый крупный размер, который бывает в 35-мм формате. Синий прямоугольник поменьше расскажет о кропнутых зеркалках, зёлёный — о формате 4/3, а самые маленькие 3 квадратика — это матрицы разного класса цифрокомпактов и мыльниц. Буква k означает кроп-фактор. Т.е. во сколько раз данная матрица меньше полного кадра.

Меньше всего матрица в фотокамерах мобильных телефонах. Самую большую матрицу имеют, как правило, очень дорогие профессиональные фотокамеры, у них размер матрицы — как у плёночного кадра: 36 х 24 мм. 

Чем больше матрица, тем больше возможностей у камеры, как по цветопередаче, так и по разрешению.

В чём на практике замечается этот повышенный уровень шума при оцифровке 8мм киноплёнок? Здесь оценка идёт конечно субъективная. Дело в том, что киноплёнки бывают разные, и сняты с искажениями как правило. Качество кино-материала мы оцениваем сейчас с точки мер сегодняшних. Тогда в 1980х качество 8мм кино было хотя и плохое, но приемлемое. Теперь мы смотрим на изображение с точки зрения в первую очередь его разрешающей способности. В телевидении это 500 строк по горизонтали, в цифровой камере 400, в аналоговой камере 250, у 8мм киноплёнки только 150 и редко выше. При таком разрешении в 150 мы готовы даже смотреть старые уникальные кадры. Но это уже на грани возможного. И вот если уже к этим всего 150 строкам мы добавляем искажения в виде шума (становится менее 100строк), то грань оказывается пересечённой — мы говорим нам этого не надо, и незачем заниматься оцифровкой 8мм киноплёнок! 

Вывод отсюда — фотоприёмник фотокамеры не должен добавлять шум в изображение, его там и так достаточно. 

Число, получаемое делением размера изображения на матрице камеры на реальный размер объекта съемки, называется увеличением, то есть масштабом съемки, и обычно обозначается десятичным числом. 

Допустим, что мы снимаем кадр с пленки Super 8 длиной 5,36 мм и получаем изображение длиной 24 мм на матрице камеры. В этом случае увеличение будет равно 24/5,36, то есть 4,48. Обычно увеличение обозначают как 4,48х.

Изображение на снимках в макрофотографии может быть получено в масштабе от 1:5 до 10:1.

Фокусное расстояние (ФР) — это одна из важнейших характеристик объектива фотокамеры, которая обычно указывается на объективе и измеряется в миллиметрах. Если быть более точным, то указывается заднее фокусное расстояние — это расстояние от оптического центра объектива до точки фокусировки.  С практической точки зрения фокусное расстояние можно рассматривать в качестве кратности увеличения объектива. Чем больше фокусное расстояние, тем больше объектив увеличивает изображение. При большом фокусном расстоянии изображение, проецируемое на сенсоры, содержит меньшую часть снимаемой сцены.

Эквивале́нтное фокусное расстоя́ние (ЭФР) в фотографии — условная характеристика системы из объектива и светочувствительного элемента, дающая информацию об угле обзора этой системы. Она показывает, какое фокусное расстояние имел бы объектив для широко распространённого размера кадра 24×36 мм (кадр 35-миллиметровой плёнки или «полнокадровая» цифровая матрица с кроп-фактором 1), который создавал бы изображение с такими же углами обзора. Не следует путать эквивалентное фокусное расстояние с эффективным фокусным расстоянием, которое является конкретной величиной и определяет одну из важнейших характеристик системы линз.

Поскольку малоформатная 35-миллиметровая плёнка и созданные для неё системы с кадром 24×36 мм были очень широко распространены во второй половине XX века, фотографы привыкли оценивать угол обзора по величине фокусного расстояния. Например, объектив с фокусным расстоянием 28 мм явлется для таких систем широкоугольным, 50 мм — нормальным, а 200 мм — телеобъективом. Ситуация изменилась с появлением цифровых фотоаппаратов, так как в них могут использоваться матрицы самых разных размеров, и фактическое фокусное расстояние объектива уже не даёт информации об угле обзора.

Угол обзора измеряется при фокусировке на бесконечность и, как правило, по диагонали кадра. Для объективов с переменным фокусным расстоянием указываются два значения: минимальное и максимальное, в таком случае корректнее использовать термин эквивалентный диапазон фокусных расстояний.

Эквивалентное фокусное расстояние fe можно рассчитать по формуле fe = f*d35/d, где

f — фактическое фокусное расстояние объектива,

d — диагональ светочувствительного элемента,

а d35 — диагональ кадра размером 24×36 мм, приблизительно равная 43,27 мм.

Если известен кроп-фактор k светочувствительного элемента, то формула упрощается:

fe = f*k

Объектив состоит из групп линз, но мы условно представим его как одну выпуклую (собирающую) линзу, чтобы уточнить термин «фокусное расстояние». Фокусное расстояние определяется расстоянием между центром этой линзы и точкой фокуса. Фокусное расстояние объектива определяется при фокусировке на «бесконечность».

Количество линз или оптических элементов в конструкции современных объективов может быть разным. При этом они могут быть соединены друг с другом или, наоборот, разделены воздушным пространством. В простейших объективах используется система, состоящая из одной — трех линз. А в высококачественных и дорогих объективах количество оптических элементов, выполненных из различных сортов стекла, может достигать десяти и более.

Чтобы получить масштаб 1:1, объект съемки должен находиться на двойном фокусном расстоянии от объектива с одной стороны, а матрица – на том же двойном фокусном расстоянии от объектива с другой.

По мере увеличения масштаба расстояние от объектива до объекта уменьшается, а до матрицы – увеличивается, иначе говоря, макросъемка требует приближения к объекту почти вплотную при большем отдалении от матрицы.

Увеличение изображения создает определенные технические сложности, которые связаны с качеством картинки (в первую очередь, с резкостью). Чтобы получить на фото большой масштаб изображения, необходимо приблизить объектив к объекту, при этом соответственно теряется резкость. При удалении же объектива от объекта резкость, наоборот, передается хорошо.

В отличие от макросъемки, предусматривающей фотографирование небольших, но все же различимых человеческим глазом объектов, микросъемка предполагает фотографирование объектов в значительно увеличенном виде, которые практически неразличимы глазом. Для микрофотографии обычно применяются оптические микроскопы. Увеличение составляет от 10 до 3500 раз. При большем увеличении используются электронные микроскопы. 

Теория макросъемки — это часть от общей теории изображения в оптике, основным отличием от общей теории является диапазон увеличений (1:5-5:1). Теория ничем не отличается от других диапазонов увеличений, но есть и своя специфика. В макросъемке поле зрение принято определять либо в линейных величинах (а не угловых, как «обычной» фотосъемке), либо в масштабе: размер изображения по отношению к размеру объекта (увеличение).

Для съёмки макро наиболее удобен макрообъектив. Самодельный макрообъектив. Чем же он отличается от обычного? Более близкой дистанцией фокусировки, устранением искажений при съемке с близких дистанций и перевёрнутой оптической схемой. Как правило, макрообъективы имеют фиксированное фокусное расстояние от 35 мм до 150 (бывают и более), а светосилу 2,8. Самые типичные из них: макро 50/2.8 и макро 100/2.8. Объективы легко узнать по названию: Canon 100/2.8 USM macro, Nikon 105 mm f/2.8 Micro Nikkor, Pentax Macro 100 mm f/2.8, Sony 100 мм f2.8 Macro; есть подобные макрообъективы от Sigma, Tamron, Tokina и других производителей фототехники.

Кроме привычных уже макро-объективов, некоторые фирмы также предлагают и нестандартные решения в области оптики для макросъемки. К примеру, Nikon выпускает макро-объектив с переменным фокусным расстоянием AF Micro Nikkor 70-180/4,5-5,6 D ED, обеспечивающий максимальный масштаб съемки 1:1,32 (с насадочной линзой № 6Т возможна съемка в масштабе до 1:1). Canon и Minolta предлагают оптику для съемки в масштабах еще крупнее, чем 1:1. Это объективы Canon MP-E 65 мм f/2,8 1-5x Macro (максимальный масштаб съемки 5:1) и Minolta AF Macro Zoom 3x-1x f/1.7-2.8 (максимальный масштаб съемки 3:1).

Макросъёмка выполняется с коротких расстояний (дистанция зависит от фокусного расстояния объектива).

Объектив для макросъемки отличается от всех других объективов не только минимальным расстоянием фокусировки, но и имеет повышенную разрешащую способность, что проявляется в отличной резкости и контрасности картинки.

 Макро-объективы, как следует из их названия, предназначены для макросъемки, то есть фотографирования в крупном масштабе. Обычно макрообъективы предполагают съемку в масштабе 1:1 (реже – 1:2) и мельче. Термин «масштаб изображения» означает соотношение изображения объекта на пленке с его реальными размерами. К примеру, при масштабе 1:1 (произносится как «один к одному») размеры объекта съемки и его изображения на пленке будут одного размера, а при масштабе 1:4 («один к четырем») – изображение будет иметь размер в четыре раза меньше объекта съемки. При съемке в крупном масштабе у обычных объективов, не предназначенных специально для макросъемки, резкость ухудшается как по центру изображения, так и, особенно, по краям. Поэтому макрообъективы отличаются не только более коротким минимальным расстоянием фокусировки, но и гораздо более сложной оптической конструкцией, а также — меньшей светосилой, чем у обычных объективов такого же фокусного расстояния. В конструкции современных макрообъективов для поддержания высокой резкости (одного из главных параметров макро-объектива!) во всем диапазоне фокусировки очень часто применяются «плавающие» оптические элементы.

Геометрическая оптика на уровне тонкой линзы достаточно хорошо описывает принципы работы идеального макрообъектива. Реальный макрообъектив:

Построение изображения в тонкой линзе. Чтобы построить изображение светящейся точки нужно из всего многообразия лучей, испускаемых ею, выбрать два, ход которых нам известен и найти их пересечение после преломления в линзе. В качестве таких лучей можно использовать любые из трех основных: 

луч 1, параллельный оптической оси;

луч 2, проходящий через оптический центр линзы;

луч 3, проходящий через фокус. Q — светящаяся точка, Q' — ее изображение.

Формула тонкой линзы. На рис. 

построено изображение А'В' предмета АВ, даваемое собирающей линзой. Из подобия треугольников АОВ и ОА'В', ОСF2 и F2А'В' следует, что

АВ/А'В' = d/f;

АВ/А'В' = F/(f — F).

Отсюда получаем выражение, которое называется формулой тонкой линзы:

1/d + 1/f = 1/F.

Размер изображения, создаваемого линзой, зависит от положения предмета относительно линзы.

Отношение размера изображения к размеру предмета называется линейным увеличением линзы:

Г = А'В'/АВ.

Из рис. следует, что Г = f/d.

При оцифровке кинопленки применяется макросъемка. Макросъёмка (от др.-греч. μακρός — большой, крупный) — вид фото-, кино- или видеосъёмки, особенностью которого является получение изображений объекта в масштабе 1:2 — 20:1 (то есть 1 сантиметр изображения на светочувствительном материале фотоаппарата соответствует 2 — 0,05 сантиметрам объекта). 

 Более широко термин макросъёмка употребляется в случаях фотографирования с более близких расстояний, чем расстояния, указанные на шкале дистанций объективов фотокамер (минимальная дистанция фокусировки у большинства объективов зеркальных фотоаппаратов около 0,5 метра, у объективов дальномерных фотокамер — около 1 метра).

Макросъемка — это принцип формирования увеличенного изображения. 

Технические средства для микросъемки

Объектив создаёт действительное увеличенное изображение объекта съёмки на любом светочувствительном материале — фотоплёнка, фотопластинка, фотобумага, киноплёнка или на электронном устройстве (матрица цифрового фотоаппарата или видеокамеры, видикон телевизионной камеры).

Для фотографирования более мелких объектов с помощью оптического микроскопа применяется микрофотография.

Получить приличное увеличение можно абсолютно на любом объективе, если его перевернуть и нацепить на аппарат другой стороной. Технически это просто — выпускаются специальные переходники, которые с одной стороны крепятся к байонету, а с другой — позволяют накрутить объектив с помощью резьбы, которая предназначена для установки светофильтров. С помощью такого нехитрого приспособления в «макрушник» можно превратить почти любой объектив (за исключением очень больших и тяжелых, они на маленькой резьбе не удержатся, да и переходник на них найти почти нереально). «Перевертыш» — весьма дешевый способ получить макро с большим масштабом. Конкретные цифры зависят от используемого объектива, но они больше, чем классическое 1:1. Очень приличное макро можно получить даже с дешевыми китовыми стеклами, не говоря уже о фиксах и более дорогих зумах.

В качестве «перевертыша» можно использовать абсолютно любой объектив, диаметр которого совпадает с переходником, в том числе и других систем. 

В череде приспособлений, которые превращают обычные объективы в макро, макролинзы самые простые и дешевые. Конструктивно они похожи на светофильтры и крепятся так же — на резьбу. Макролинзы работают подобно оптическим очкам, приближая объект съемки к объективу.

Рабочие характеристики макролинз указываются в диоптриях. Наиболее распространенными являются макролинзы +1, +2, +4, +10 диоптрий. 10-диоптрийные макролинзы дают большое приближение. Макролинзы выпускают как производители оптики, так и производители фильтров, поэтому в продаже их очень много. Макролинзы удивительно дешевы, уже за $30 можно купить линзу известного бренда. Широкое распространение линз сдерживает их главный недостаток — они снижают качество изображения. С использованием линз, во-первых, появляются серьезные искажения, во-вторых, существенно падает резкость по краям кадра.

Было подмечено, что масштаб изображения будет больше, если увеличить расстояние от объектива до светочувствительного элемента аппарата (пленка или матрица). Так появились удлинительные или, как их еще называют, макрокольца. Конструктивно очень просты — банальный цилиндр без линз. Они устанавливаются между объективом и аппаратом и смещают диапазон фокусировки: на бесконечность с кольцами уже не наведешься, зато появляются макровозможности. Исторически сложилось, что в комплект обычно входят три кольца с разной длинной. Их можно устанавливать по одному или все вместе, тем самым регулируя величину эффекта. Конечный масштаб изображения зависит от используемого объектива, но обычно три кольца достигают 1:1 или даже выше. Естественно, макрокольца можно использовать в комплекте с макрообъективом. Тогда масштаб будет гораздо выше.

Макрокольца никак не улучшают изображение, а в некоторых случаях даже ухудшают, заставляя объектив работать в нехарактерном для себя фокусном диапазоне, однако они могут превратить любой объектив в макро, а у исконных «макрушников» существенно увеличить масштаб изображения. Вкупе с невысокой ценой удлинительные кольца являются самым популярным макрооборудованием.

Составной объектив – оптическая конструкция из двух объективов, состыкованных «нос к носу» специальным кольцом, у которого с двух сторон резьба под светофильтр стыкуемых объективов:

На фотографии объективы с резьбой под светофильтр 58х0,75. Увеличение такой оптической конструкции тем больше, чем больше отношение фокусных расстояний первого и второго объективов f1:f2. На фотографии составлены объективы сf1 = 100мм и f2 = 50 мм. Первый объектив вставляется в фотоаппарат, им можно грубо настраиваться на резкость, он будет отрабатывать диафрагму, необходимую для правильной экспозиции. Второй объектив устанавливается на бесконечность и открывается полностью. Такой парой можно получать увеличение заметно больше, чем то, что даёт просто макро объектив, но оно фиксировано для данной пары. 

Мы рассмотрели возможные методы перевода изображения с кинопленки на матрицу фотокамеры и возможные способы их осуществления. 

При выборе фотокамеры предпочтение следует отдать камере, у которой есть видео выход изображения с матрицы. Существует три возможных варианта:

1) Если фотоаппарат имеет функцию управления с компьютера ( см. инструкцию к фотоаппарату), то просто используете программу ExtraWebcam http://pctuner.ru/page-al-extrawebcam.html (обсуждение и инструкции) или аналогичную. Если фотоаппарат не имеет функции управления с компьютера, то получить видеосигнал через USB-шнур невозможно, а подобные программы просто «не увидят камеру»

2) Если фотоаппарат не имеет функции управления с компьютера (практически все фотоаппараты 2008 года выпуска и белее новые), но у него есть аналоговый видеовыход (AV)?, то необходимо использовать любую программу видеозахвата. которая умеет в системе эмулировать виртуальную web-камеру (SplitCam http://freesoft.ru/splitcam_30, Active WebCam http://hotdownloads.ru/active_webcam  http://hotdownloads.ru/active_webcam/download) и настроить её на тот видеовход, к которому вы подключили фотоаппарат.

3) Если фотоаппарат не имеет функции управления с компьютера и не имеет аналогового выхода, то использовать его как web-камеру невозможно.

Большим достоинством применения цифрового аппарата в оцифровке 8мм кино является гарантированное не внесение каких либо искажений в изображение. Шумов нет и в помине. Есть широкие возможности предустановок для съёмок.

Для оцифровки можно выбрать цифровую зеркальную камеру EOS 1100D http://www.canon.ru/Support/Consumer_Products/products/cameras/Digital_SLR/EOS_1100D.aspx

Для зеркальных камер из серии EOS Canon была разработана утилита EOS Utility, предоставляющая большие возможности для взаимодействия компьютера и фотоаппарата. EOS Utility— является формой, которая упорядочивает все функции, требуемые для связи с камерой. Функции загрузки и просмотра изображений, удалённой съёмки, и регулирования установок камеры были объединены для согласования электрооптической системы цифровой камеры и связи с компьютером. Весь набор функций, которые нужны для обмена компьютера и камеры информацией, представлен в этой программе. Загружать фотографию на компьютер при помощи EOS Utility очень легко и удобно. Утилита работает быстро и без торможений. Для камер EOS Digital возможна дистанционная съемка, управляемая через компьютер. Такая функция обеспечивается датчиком дистанционного управления, который установлен в камере. Все параметры фотоаппарата в данный момент времени так же отображаются на вашем компьютере. В любой момент вы сможете корректировать выдержку, диафрагму, баланс белого и пр. Делая снимки в формате RAW вы можете загружать их в редактор непосредственно с камеры, экономя своё время. Изображения JPEG так же можно отправлять непосредственно в программу для обработки. Теперь данная утилита работает как на Windows, так и на MAC. Обновления для EOS Utility есть на официальном сайте Canon. Инструкцию по эксплуатации EOS Utility (для Windows) можно скачать по адресу: http://gdlp01.c-wss.com/gds/9/0300014849/01/EOS_Utility_Win_Instruction_Manual_RU.pdf

Для создания качественной установки оцифровки кинопленок можно познакомиться со следующими статьями:

Оцифровка негативов с помощью фотокамеры http://photo-monster.ru/lessons/read/otsifrovka-negativov-s-pomoschyu-fotokameryi.html

Руководство по макрофотографии http://photo-monster.ru/lessons/read/rukovodstvo-po-makrofotografii.html

Супер Макро http://photo-monster.ru/lessons/read/super-makro.html

Макросъемка http://photo-monster.ru/lessons/read/makrosyemka-1.html