Характеристики, определяющие геометрические искажения изображения

Эффект искривления прямых линий и контуров при видеосъемке может быть обусловлен дисторсией объектива. Дисторсия – это погрешность изображений оптических систем, при которой нарушено геометрическое подобие между объектом и его изображением [10]. Она является следствием неодинаковости линейного увеличения объектива в различных точках поля изображения, так как периферийные зоны положительной линзы более сильно отклоняют луч по сравнению с центральной частью линзы [9].

Если линза расположена за апертурной диафрагмой, то масштаб изображения уменьшается при удалении от оптической оси к периферии кадра, и диагональ в изображении квадрата становится короче истинного значения (левое изображение на рис. 2.6.1), а изображение всего квадрата выпуклое и меньше своего истинного размера с учетом масштаба съёмки. Такой «выпуклый» вид дисторсии называют бочкообразным или отрицательным.

Линзы, расположенные перед диафрагмой, вызывают появление обратного эффекта: увеличение масштаба от центра к периферии, и являются «виновниками» подушкообразной или положительной дисторсии (правое изображение на рис. 2.6.1). При этом диагональ изображения квадрата больше истинного значения, изображение квадрата вогнутое и больше истинного значения. Если оптическая схема объектива симметрична относительно диафрагмы, то происходит взаимная компенсация двух видов дисторсии [9]. Компенсировать дисторсию возможно и другими способами.

Рисунок 2.6.1. Изображение при отрицательной (бочкообразной) дисторсии (слева) и при положительной (подушкоообразной) дисторсии (справа), l₀' – размер изображения диагонали квадрата без дисторсии, l' – с дисторсией [9].

Количественно дисторсию оценивают зависимостью абсолютного или относительного отклонения от прямолинейности в функции угла поля зрения σ'. На рис.2.6.2 представлены зависимости относительной дисторсии Δy' объектива от угла поля зрения σ'.

Рисунок 2.6.2. Зависимости относительной дисторсии Δy' объектива 70 ОПФ 5-1 от угла поля зрения σ' для минимального (40 мм) и максимального (240 мм) фокусных расстояний [9].

Как было отмечено в разделе 2.3, отношение фокусного расстояния к диагонали кадра определяет угол поля зрения объектива. Чем больше этот угол, тем сложнее устранять в объективе дисторсию, тем сложнее конструкция объектива и больше его стоимость. Поэтому короткофокусные (широкоугольные) объективы могут иметь большую дисторсию, чем длиннофокусные, которая иногда намеренно не устраняется для создания специальных художественных эффектов (объективы типа «рыбий глаз»).

Приложение

Технические характеристики, режимы работы и функции цифровой видеокамеры Sony DSR-PD170 [21]

· Тип видеокамеры DVCAM, цифровая

· Тип носителя кассета DV/miniDV

· Режим ночной съемки

· Широкоформатный режим видео

· Объектив Фокусное расстояние объектива 6 - 72 мм Zoom оптический / цифровой 12x / 48x

· Выдержка 1/10000 - 1/4 сек

· Диафрагма F1.6 - F2.4

· Диаметр фильтра 58 мм

· Ручная установка экспозиции

· Ручная фокусировка

· Фоторежим

· Максимальное разрешение фотосъемки 640x480 пикселей

· Дополнительная информация

· Минимальная освещенность 1 люкс

· Размеры 456x136x180 мм

· Вес 1500 г

· Матрица Тип матрицы CCD

· Количество матриц 3

· Разрешение матрицы 0.38 Мпикс

· Физический размер (диагональ) матрицы 1/3"

· Стабилизатор изображения оптический

· Откидной 2,5" цветной ЖК-монитор (TFT Active Matrix) высокого разрешения (211 200 точек, 960x220)

· Видоискатель черно-белый, 180000 пикселей

· Продублированные на рукоятке камкордера рычаг управления трансфокатором и кнопка Rec Start/Stop.

· Встроенный громкоговоритель Sony DSR-PD170

· Интерфейсы: AV-вход, AV-выход, S-Video вход, S-Video выход, DV-вход, DV-выход, выход на наушники, монтажный разъем (LANC), DV In/Out (интерфейс i.LINK на основе стандарта IEEE 1394).

Режимы работы и функции

· Баланс белого: авто, предустановки, ручная установка

· Автоэкспозиция

· Монтаж звука

· Запись на карту памяти

· Поддержка карт памяти MS

· Режим Audio Lock позволяет синхронизировать звук и изображение и производить профессиональный монтаж. Два входных соединителя XLR для подключения дополнительных профессиональных микрофонов. Сигнал, подаваемый на вход INPUT 1, можно записывать на звуковые дорожки каналов CH1 или CH1 и CH2. При съемке осуществляется запись двух каналов звука 48 кГц / 16 бит или 32 кГц / 12 бит.
Если на ленте имеется фонограмма в режиме DVCAM 32 кГц / 12 бит, то, используя внешний микрофонный вход, можно записать два дополнительных канала (через соединители XLR или RCA).
Возможность ручной регулировки уровня записи звука в каналах CH1 и CH2 (раздельная или общая).

· Режим Memory Photo (прогрессивная развертка для регистрации неподвижных изображений).

· Запись неподвижных изображений на карточку памяти Memory Stick. Карточка Memory Stick вставляется непосредственно в Sony DSR-PD170P, на нее записываются JPEG-файлы размера VGA (640 x 480) в одном из трех режимов: Super Fine (Высокая четкость, коэффициент сжатия 1/3), Fine (Повышенная четкость, коэффициент сжатия 1/6), Standard (Стандартная четкость, коэффициент сжатия 1/10). При необходимости можно приобрести карточки Memory Stick различной емкости (до 64 Мб и 988 изображений в режиме Standard), а также адаптеры Memory Stick / PC card или Memory Stick / Floppy Disc для записи/считывания неподвижных изображений на персональном PC.

· Функции Memory Mix позволяют различным образом объединять изображения, хранящиеся на Memory Stick, с изображениями камеры: - M. CHROM (Цветовая рир-проекция изображения в памяти): Синяя область неподвижного изображения в Memory Stick удаляется и заменяется изображением, поступающим с камеры; - M. LUMI (Яркостная рир-проекция изображения в памяти): Яркая область неподвижного изображения в Memory Stick удаляется и заменяется изображением, поступающим с камеры; - C. CHROM (Цветовая рир-проекция изображения камеры): На движущееся изображение камеры накладывается неподвижное изображение Memory Stick. При съемке изображения с синим задним планом синяя область движущегося изображения удаляется и заменяется неподвижным изображением; - M. Overlap (Наложение изображения из памяти): Неподвижное изображение, записанное в "Memory Stick", плавно выводится и переходит в движущееся изображение.

· Расширенный набор профессиональных функций для ускорения последующего монтажа отснятого материала. Ввод индексных меток при записи сигнала с камеры или от внешнего источника.

· В режиме DVCAM, Sony DSR-PD170, возможны несколько установок временного кода. Можно выбирать предустановленный или регенерируемый временной код. Предустановку временного кода можно осуществлять путем ввода любых значений H (Часы) / M (Минуты / S (Секунды) / F (Кадры).

· Также для временного кода можно выбирать режим Rec-run (изменение при записи) или Free-run (непрерывное изменение). Режим Free-run полезен, когда он одновременно устанавливается в другом оборудовании, и позднее можно ориентироваться в записанном материале, поскольку значения временного кода будут приблизительно совпадать. Возможна предустановка битов пользователя. В биты пользователя можно вводить также и астрономическое время.

· Функции титрования Sony DSR-PD170 (Title и Tape Title). Title - при использовании кассеты с IC Memory можно вводить титры, которые сохраняются в памяти кассеты. Эта информация не записывается с наложением на видеосигнал, но выводится при воспроизведении. Ее можно использовать как индексную информацию. Tape Title (Титры на ленте) - титры записываются на ленту во время первых пяти секунд записи.

· Пять режимов плавного ввода-вывода сигналов Sony DSR-PD170: Black Fade (Вывод в черное / Ввод с уровня черного), Monotone Fade (Перевод цветного изображения в черно-белое и наоборот), Overlap (Наложение - последнее изображение становится неподвижным и накладывается на новую сцену), Wipe (Шторка - последнее изображение разделяется и расходится в две стороны), Dot (Точка - последнее изображение превращается в хаотичные точки и исчезает).

· Цифровой монтаж программ. Sony DSR-PD170P позволяет производить монтаж в режиме "сборки" через интерфейс i.LINK (DV In/Out) на записывающем рекордере Sony. После подсоединения камкордера к рекордеру Sony с помощью кабеля i.LINK, задания входных и выходных точек, а также соответствующей установки в меню, может быть произведен автоматический монтаж до 20 фрагментов (с точностью до 5 кадров). Камкордер осуществляет управление рекордером с помощью команды AVC (Audio/Video Control) через интерфейс i.LINK. Временные коды входных и выходных точек не могут быть выведены на дисплей в виде списка.

· Функция Date Stamping - наложение даты на изображение, выбор в меню.

· Функция Interval Recording - запись через определенный интервал.

· Функция AV to DV Out - Преобразование аналоговых входных сигналов в сигналы DV.

· Гибридный ЖК-монитор может работать одновременно с видоискателем и при практически прямых падающих солнечных лучах.

Изменение установок меню

Чтобы изменить установки режимов в меню, необходимо выбрать соответствующие пункты меню (рис. 1П) с помощью дисковой ручки SEL/PUSH EXEC (Выбор/Нажать для исполнения). Установки по умолчанию можно изменять лишь час­тично. Вначале надо выбрать иконку, затем пункт меню, а после этого - режим.

Изменение настроек осуществляется в следующей последовательности:

1.Нажать на кнопку MENU, когда камкордер работает в дежурном режиме, VCR (Видеомагнитофон) или
MEMORY (Память).

2.Повернуть дисковую ручку SEL/PUSH EXEC (Выбор/Нажать для исполнения) для выбора желаемой икон­.
ки, а затем нажмите на ручку для выполнения этой установки.

3.Повернуть ручку SEL/PUSH EXEC для выбора желаемого параметра, а затем нажать на ручку для выпол­нения этой установки.

4.Повернуть ручку SEL/PUSH EXEC для выбора желаемого режима, а затем нажать на ручку для выполне­ния этой установки.

5.Если необходимо изменить другие параметры, надо выбрать RETURN (Возврат) и нажать на дисковую ручку, а затем повторить пункты 2... 4.

Дальнейшей инициацией соответствующих строк в иконках меню осуществляются установки режима для каждого параметра.

Рисунок 1.П. К изменению установок меню.

Для выхода из меню необходимо нажать на кнопку MENU.

Литература

1. Проворнов С.М. Введение в кинотехнику. - Л.: ЛИКИ, 1983. - 74 с.

2. Фотокинотехника. Энциклопедия. / Гл. ред. Е.А. Иофис. – М.: Советская энциклопедия, 1981. – 447 с.

3. Кириллов В.И. Ткаченко А.П. Телевидение и передача изображений. - Мн.: Выш. шк., 1988. - 319 с.

4. Колин К.Т. и др. Телевидение: учебник для техникумов / К.Т.Колин, Ю.В.Аксентов, Е.Ю.Колпенская. – М.; Радио и связь, 1987. - 248 с.

5. КМОП-матрица. [Электронный pecypc] / Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/КМОП-матрица– Загл. с экрана.

6. Бушерон. Мастер-класс. Электронный pecypc] / Режим доступа: http://busheron.ru/master/word/ – Загл. с экрана.

7. Дудников Ю.А., Рожков Б.К. Растровые системы для получения объемных изображений. – Л.: Машиностроение, Ленинградское отд., 1986. – 216 с.

8. dumpz.ru. [Электронный pecypc] / Режим доступа: http://s51.radikal.ru/i131/0811/e9/489f2e94a1b4.jpg – Загл. с экрана.

9. Ершов К.Г. Киносъемочная техника. Л.:Машиностроение,1988. - 272 с.

10. ZENIT. Красногорский завод им.С.А.Зверева. Научно-технический центр. Фотографические термины и понятия. [Электронный pecypc] / Режим доступа: http://www.zenit.istra.ru/qa/qa-terms.html – Загл. с экрана.

11. Зайцева Е.Г., Никитин В.В.. Анализ отличий в восприятии объектов в трехмерном пространстве и результатов видео- и киносъемки. - В кн.: Инженерия поверхности. Сборник научных статей международной научно-технической конференции. – Брест: изд-во БрГТУ, 2007, с.44 -56.

12. Оптическая схема объектива МС Зенитар-М. [Электронный pecypc] / Режим доступа: http://www.fototest.ru/images/art/20040507141858.gif – Загл. с экрана.

13. Справочник кинооператора / И.Б.Гордийчук, В.Г.Пелль. – М.: Искусство, 1979. - 440 с.

14. Гордийчук И.Б., Снятиновская Л.Ф. Техника киносъёмки в искусстве кинооператора. – М.: искусство, 1983. - 303 с.

15. Оптическая схема объектива. [Электронный pecypc] / Режим доступа: http://www.panasonic.ru/images/technologies/hs300/03_hd_300.jpg – Загл. с экрана.

16. Film 35-mm Sybjective Bewertung der Oualitat Kinematographisce Schwarzeissbilder Begriffe Bedingungen Kriterien. - Bild und Ton, 1972, № 5, s. 159-160.

17. Гребенников О.Ф. Основы записи воспроизведения изображений (в кинематографе): Учебное пособие для вузов кинематографии. – М.: Искусство,1982. – 239 с.

18. Основы теории преобразования информации. Учебно-методическое пособие / Е.Г.Зайцева, Г.Б.Метельский, А.Л.Савченко, И.В.Соколова. – Мн.: БНТУ, 2007. - 84 с.

19. Измеряем MTF самостоятельно. [Электронный pecypc] / Режим доступа: http://www.afanas.ru/video/mtf.htm – Загл. с экрана.

20. Девойно Е.Г. Квалиметрия изображений. Методическое пособие по курсу «Физико-математические основы получения изображений и моделей». – Минск, БПИ, 1985. – 49 с.

21 .Профессиональные видеокамеры и аксессуары. Sony DSR-PD170P/ PD170. [Электронный pecypc] / Режим доступа: http://www.vdnh-video.ru/?id=47– Загл. с экрана.