НИР "Мир цифровой фотографии"

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №1»

Города Заводоуковска

«Мир цифровой фотографии»

научно-исследовательская работа

Автор: Шпакович Дмитрий Алексеевич

Ученик 10«Б» класса
МАОУ «СОШ №1» г. Заводоуковска

Руководитель: Рафейкова Любовь
Степановна, учитель физики высшей

Категории

2013 год

Содержание

1. Введение…………………………………………………….….5

2. Цифровая фотография…………………………………......3

   1. Что такое цифровая фотография?............................6

   2. История развития фотоаппаратов……………………7

   3. Процесс фотографирования …………………………..9

   4. Анализ цифровых фотоаппаратов и фотографий 12

   5. Практическое применение …………………………… 13

   6. Методы фотографирования…………………………… 16

3. Источники информации ……………………………………. 17

4. Приложение………………………………………………..…... 18

Краткая аннотация

Работа посвящена актуальной проблеме – изучение окружающего мира с помощью фотографии. В работе охвачен значимый материал, посвященный теме. Начиная с истории фотографии, первых фотоаппаратов и до сегодняшнего времени: современные цифровые фотоаппараты и камеры, вместе с цифровыми фотографиями. Для того чтобы вспоминать прошлое, достаточно открыть альбом или открыть диск. Интересные фотографии прошлого, прикосновение к биографии знаменитых в этом направлении людей, все это имеется в работе. Снимки, представленные в работе, сделаны самим автором. Практическое значение фотографии представлено в разных сферах жизни.

Аннотация

Цифровые фотоаппараты очень популярны в наше время. У каждого в семье есть цифровой фотоаппарат. И у всех есть свои цифровые фотографии на компьютере. Без цифровых фотоаппаратов не обойтись в путешествиях, на отдыхе или праздничном мероприятии, а также использование фотоаппарата при изучении природы, исторических объектов, в криминалистике. Возникает вопрос: «Как ?» и «Каким образом можно получать цифровое изображение?» , «Что представляет собой с физической точки зрения устройство, называемое цифровым фотоаппаратом?», «Какова история развития фотографии?». В ходе исследования был изучен огромный по содержанию материал и найдены ответы на поставленные вопросы.

Ни одно столетие многие именитые специалисты в области фотографии пытались запечатлеть происходящие в жизни события. История фотографии интересна и увлекательна. В работе изучена история развития фотографии с самых ее истоков, первых фотографических аппаратов, их строение, принцип фотографирования, а также проявления пленки и печатания фотографии. Исследован поэтапно процесс развития фотографирования. Предметом исследования является цифровая фотография и цифровой фотоаппарат. Цель работы вытекает из предмета исследования: изучить историю развития фотографии от истоков до сегодняшнего времени. Методами исследования стало изучение и анализ информации и литературы, эксперимент, наблюдение, синтез, анализ, сравнение. В работе изучена история появления фотографии и фотоаппаратов, биографии людей, которые создавали историю развития фотографии. Представлены некоторые уникальные снимки, сохранившие до сих пор, которые вызывают уважение к тем людям, благодаря которым, мы сегодня имеем современную аппаратуру, с помощью которой можно запечатлить уникальные моменты в жизни людей, в природе, науке и так далее. В работе представлено новое направление в искусстве фризлайт — рисование светом. Уникальный художественный язык, способный объединить фотографию и живопись. В работе все снимки сделаны автором работы, показана практическая направленность изученной темы.

Мир цифровой фотографии

Шпакович Дмитрий Алексеевич

Россия, Тюменская область, г. Заводоуковск, МАОУ «СОШ №1», 10 «Б» класс.

«Фотография не является отражением реальности.

Она есть реальность этого отражения»

Жан - Люк Годар

Введение.

Актуальность: Цифровые фотоаппараты очень популярны в наше время. У каждого в семье есть цифровой фотоаппарат. И у всех есть свои цифровые фотографии на компьютере. Без цифровых фотоаппаратов не обойтись в путешествиях, на отдыхе или праздничном мероприятии, а так же, можно использовать фотоаппарат при изучении природы, исторических объектов и криминалистике. Сразу же возникает вопрос: «Как?» и «Каким образом можно получить цифровую фотографию?», « Что представляет собой с физической точки зрения цифровой фотоаппарат?», «Какова история развития фотографии?». В ходе исследования я постараюсь найти на них ответы.

Предмет исследования: цифровая фотография и цифровой фотоаппарат.

Цель работы: изучить цифровой фотоаппарат и рассмотреть цифровую фотографию.

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:

1. изучить литературу, где найти ответы на поставленные задачи;

2. узнать, какими были раньше фотографии и фотоаппараты;

3. получить сведения о цифровой фотографии

4. Провести ряд экспериментов, доказывающих уникальность снимков, сделанных при помощи цифрового фотоаппарата.

5. Синтезировать полученный материал и сделать вывод.
   
   

Методы исследования:

1. Изучение научно-технической и исторической информации, анализ и вычленение главного материала.

2. Практические эксперименты по исследованию фотографии.

3. Анализ, сравнение, выводы.

Мир цифровой фотографии

Шпакович Дмитрий Алексеевич

Россия, Тюменская область, г. Заводоуковск, МАОУ «СОШ №1», 10 «Б» класс.

Глава 1. Что такое цифровая фотография?

Цифровая фотография — технология фотографии, использующая преобразование света светочувствительной матрицей и получение цифрового файла, используемого для дальнейшей обработки или печати.

В цифровом фотоаппарате фотографии сохраняются не на пленке, а электронным путем в цифровой форме. Объектив фокусирует световые лучи на специальной микросхеме, которая называется прибором с зарядовой связью (ПЗС). ПЗС- матрица, состоящая из светочувствительных фотодиодов, выполнена на основе кремния, разделяет изображение на пиксели, измеряет резкость и цвет каждого из них и преобразует данные в цифровую форму. Оцифрованное изображение хранится на запоминающих микросхемах (флеш-картах). Фотографии переносятся на компьютер.

Изображения на дисплее называется графикой. Она создается из пикселей (от английских слов «picture elements» - «элементы изображения»). ( См. опыт №1) Пиксели образуют на экране рисунок в виде сетки. Концентрация пикселей называется разрешением. При высоком разрешении точечная структура изображения не видна. ( См. опыт №2) От разрешения зависит качество изображения. Графика может иметь разный диапазон цветов. Цветное изображение складывается из трех базовых цветов (red- красного, green – зеленого, blue – синего).

Цифровое изображение подразумевает, что оно должно состоять из цифр. Действительно каждый пиксель имеет определенное расположение, цвет и яркость, которые записываются в виде бинарных кодов. ( См. опыт №3).

Глава 2. История развития фотоаппаратов.

В шестнадцатом веке итальянец Джероламо Кардано смог получить самые первые фотоснимки, которые были незавидного качества. Джероламо поместил линзу в камеру-обскуру, и так были сделаны самые первые фотографии.

Через многие годы, в 1727-ом Иоганн Шульц смог сделать фотографии более высокого качества при помощи внедрения в процесс фотографирования солей серебра, реагирующих на свет.

Через одно столетия была сделана фотография, которая сохранилось и до наших времен. Это был снимок, созданный Ньепсом в 1820 году на устройство, в котором камера-обскура была соединена со светочувствительным битумом. Для съемки одного кадра нужна была восьмичасовая выдержка, именно это не позволило пустить фотоаппарат в производство.

Более быстрый фотоаппарат, который пошел в массовое производство был создан в 1839 году в тандеме Ньепса и Дагера. Фотоаппарат делал снимки с выдержкой до двадцати минут, что значительно быстрее фотокамеры Ньепса. Позже в процесс был добавлен бромид серебра, и снимки стало возможным делать за секунды.

1975 Инженер Стив Сассон, работавший в компании Kodak сделал первую работающую камеру на ПЗС-матрице производства Fairchild. Камера весила почти три килограмма и позволяла записывать снимки размером 100x100 пикселей на магнитную кассету (один кадр записывался 23 секунды).

1981 Sony выпускает камеру Mavica, с которой и принято отсчитывать историю современной цифровой фотографии. Mavica была полноценной зеркальной камерой со сменными объективами и имела разрешение 570×490 пикселей (0,28 Мп). Она записывала отдельные кадры в формате NTSC и поэтому официально она называлась «статической видеокамерой». Полученные на ПЗС-матрице изображения сохранялись на специальном гибком магнитном диске в аналоговом видеоформате NTSC. Диск был похож на современную дискету, но имел размер 2 дюйма. На него можно было записать до 50 кадров, а также звуковые комментарии. Диск был перезаписываемый и назывался Video Floppy и Mavipak.

1

На сегодняшний день выпущено множество различных цифровых фотоаппаратов от производителей: Sony, Canon, Nikon и др. Предметами моего исследования стал фотоаппарат Nikon coolpix l 120 с разрешением 14 Мп.

Глава 3. Процесс фотографирования.

Цифровой фотоаппарат — это фотоаппарат, в котором для получения изображения используется массив полупроводниковых светочувствительных элементов, называемых матрицей, на которую изображение фокусируется с помощью системы линз объектива. Полученное изображение, в электронном виде сохраняется в виде файлов в памяти самого фотоаппарата или же дополнительном носителе, вставляемом фотоаппарат.

цифровые фотоаппараты состоят из:

1. Матрица, представляющая собой полупроводниковую пластину, содержащую большое количество светочувствительных элементов.

2. Объектив — оптическое устройство, предназначенное для создания действительного оптического изображения.

3. Затвор — устройство, используемое для перекрытия светового потока, проецируемого объективом на фотоматериал или фотоматрицу.

4. Видоискатель— элемент фотоаппарата, показывающий границы будущего снимка, иногда резкость и параметры съёмки.

5. Микроконтроллер— микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами.

6. Жидкокристаллический дисплей — плоский дисплей на основе жидких кристаллов.

7. Зеркало, призма- отражающие объекты.

8. Фотовспышка — устройство, с помощью которого осуществляется мгновенное освещение объекта съёмки при фотографировании.

Рассмотрим работу фотоаппарата:

1) Отражаясь от предмета, свет попадает в объектив фотоаппарата.

2) До нажатия клавиши затвора в зеркальных фотоаппаратах между объективом и матрицей расположено зеркало, отражаясь от которого, свет попадает в видоискатель. В незеркальных и зеркальных фотоаппаратах свет из объектива падает на матрицу, при этом на ЖК экран выводится изображение, сформированное на матрице. В некоторых фотоаппаратах при этом может происходить автоматическая фокусировка.

3) При неполном нажатии клавиши затвора (если такой режим предусмотрен) происходит выбор всех автоматически выбираемых параметров съёмки.

4) При полном нажатии происходит съёмка кадра, и считывание информации с матрицы во встроенную память фотоаппарата (буфер). Далее производится обработка полученных данных процессором, после чего данные сохраняются на флэш-карту или встроенную память.

Глава 4. Анализ цифровых фотографий и фотоаппаратов.

Плюсы:

1. Во всех цифровых фотоаппаратах есть дисплей. Есть возможность оценить фотографию до спуска затвора.

2. Встроенная или внешняя память позволяет делать огромное количество снимков.

3. В цифровых фотоаппаратах есть возможность передачи файлов на компьютер, телевизор и так далее. Цифровую фотографию легко выложить в сеть Интернет. Можно обмениваться фотографиями в социальных сетях.

4. Не каждый, кто пользуется фотоаппаратом, сможет с первого раза получить удачный снимок. Цифровой фотоаппарат позволяет удалять не получившиеся кадры

5. Цифровые фотоаппараты имеют множество функций, позволяющих настроить фотоаппарат под условия съемки.

Минусы:

1. У пленочных фотоаппаратов намного лучше разрешающая способность. Но это заметно лишь профессиональным фотографам.

Глава 5. Практическое применение.
В начале 20 века в Дании впервые в мире для опознания преступника была применена дактилоскопия – метод идентификации человека по отпечаткам пальцев, основанный на уникальности рисунка кожи. Этот метод используется и по сегодняшний день. Но если сравнить снимки, которые сделаны в то время, со снимками, которые сделал я, можно увидеть значительную разницу в качестве изображения. Я провёл исследование отпечатков пальцев по фотографиям, сделанных с помощью цифрового фотоаппарата и убедился в том, что рисунок кожи пальцев рук у всех моих друзей различный. Это хорошо видно на фотографии.


Мой отпечаток пальца

Отпечатки пальцев, сделанные в 1902 году.

Отпечатки пальцев моих друзей

Документы, денежные знаки изготовляют из особого вида бумаги, содержащего водяные знаки, которые образуются при отливе бумаги за счет различной толщины слоя волокна А так же, на страницах паспорта есть напечатанные строки, которые не видны вооружённым глазом. Но, если сделать фотографию высокого разрешения, то мы видим, что эти полосы содержат определённый, читаемый текст. При рассмотрении страницы паспорта по фотографии, можно сделать вывод, что страница паспорта не такая гладкая, как кажется. Толщина различных участков страницы неодинаковая.

Глава 6. Методы фотографирования.

Иметь дорогой фотоаппарат мало, нужно ещё и уметь им пользоваться. Рассмотрим самый популярный метод – ФРИЗЛАЙТ.

Фризлайт — рисование светом. Цель — создание полноценного направления в современном искусстве и уникального художественного языка, способного объединить фотографию и живопись. Полотном, в его классическом понимании, становится  весь окружающий мир, а роль изобразительных средств отводится источникам света. Название арт-проекта уже в первый год его существования стало нарицательным и активно используется в России и странах ближнего зарубежья в качестве термина, обозначающего рисование светом.

(см. опыт №4)

Из проделанной мною работы можно сделать вывод: История фотографии обширна, как и происхождение фотоаппаратов, их уникальность в наше время. Я унал что такое цифровая фотография, её происхождение, изучил цифровой фотоаппарат. Цифровые фотоаппараты стали популярными из-за простоты использования. Фотографии легко обрабатываются в домашних условиях. А в наше время ещё и возможность обмениваться фотографиями в социальных сетях. А перенеся все фотографии на флеш карту, вся ваша жизнь, запечатленная на фотографиях, будет всегда у вас в кармане.

Источники информации:

1. « Иллюстрированная энциклопедии для мальчиков». Перевод с английского языка Павловой И.В. , Парфеновой Т.Н. , Дородницына В.Н.. ООО «Издательство Астрель» , 2006

2. « Хочу все знать! Большая иллюстрированная энциклопедия интеллекта». Перевод с английского языка Анны Зыковой, Константина Молькова, Ольги Озеровой ООО «Издательство «Эксмо» 2007

3. Физика. 11 класс. Профильный уровень.  Касьянов В.А.

4. www.wikipedia.ru

5. http://jecollection.com

6. http://time-of-pictures.net

7. http://prophotos.ru

8. http://canon-eos.ru/

9. http://www.photoline.ru

Приложение

Опыт №1.

Цель: узнать, действительно ли изображение состоит из пикселей.

Ход работы: Увеличить цифровое изображение на максимум.

до увеличения

после увеличения

Вывод: цифровое изображение состоит из пикселей.

Опыт №2.

Цель: узнать, действительно ли разрешение влияет на качество изображения.

Ход работы: Сравнить цифровое изображение с разным разрешением.

фото с разрешением 4320х3240 пикселей (14Мп)

фото с разрешением 640х480 пикселей ( VGA)

Вывод: При увеличении изображения с высоким разрешением пиксели не видны, а при увеличении изображения с низким разрешением можно четко разглядеть пиксели. Качество изображения зависит от разрешения.

Опыт №3.

Цель: закодировать черно-белое изображение.

Ход работы: взять любое черно-белое изображение и закодировать его.

( 0-черный, 1 – белый). Вычислить размер файла.

Пиксель в черно- белом изображении может находиться в одном из двух состояний (белый и черный) и занимает 1 бит памяти. В изображении 10х10 пикселей 100 пикселей, то есть 100бит.

Вывод: любое цифровое изображение кодируется в двоичной системе счисления и занимает определенное место в памяти.

Опыт №4
Цель: закодировать цветное изображение.

Ход работы: взять любое цветное изображение и закодировать его.

Опыт №5.

Цель: научиться делать фотографии по методу: ФРИЗЛАЙТ.

Ход работы:

1)Настроить фотоаппарат: в моем случае это поставить выдержку 5^.

1. Найти темное помещение.

2. Нажать кнопку затвора

3. Рисовать можно обычным фонариком в течении 5 секунд.

Вывод: Фризлайт - необычная техника фотографирования. Снимки получаются кр красивыми и необыкновенными.

28