Главная Случайная страница Полезное: Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным? Категории: АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Съемка портретов в стиле «высокий» и «низкий» ключ ⇐ ПредыдущаяСтр 31 из 49Следующая ⇒ Съемка портретов в «высоком ключе» с точки зрения освещения предполагает бестеневое освещение или освещение с мягкими рассеянными тенями. Фон выбеливается полностью. Такое освещение достигается использованием одного или нескольких софт-боксов и фоновых тубусов, причем фоновые тубусы должны быть мощными настолько, чтобы полностью выбеливать фон. Белый фон, при достаточном его освещении, также дает светлую прорисовку по абрису фигуры, особенно заметную на лице. Примеры съемки в «высоком ключе»     В «низком ключе», напротив, используется минимальное количество освещения, причем предпочтителен светотеневой характер освещения и расположение источника рисующего света в положении, близком к боковому. Для того чтобы отделить объект от фона используется контровой свет, а чтобы придать фотографиям глубину – точечный фоновый свет. Примеры съемки в «низком ключе»

25. работа с фактурой, различными поверхностями и материалом.

Функция отражательной способности. Освещенность в точке пространст-

ва зависит от трех компонент: диффузной, зеркальной и фоновой (рис. 1). Фоно-

вую компоненту для данного метода можно не учитывать, так как при реконст-

рукции определяется относительное расположение элементов поверхности, а не

абсолютное их положение в пространстве. Отражение от гладкой поверхности,

например, зеркала или неподвижной поверхности воды, происходит зеркально,

отражение от шероховатых поверхностей, например, бумаги, ткани, асфальта,

происходит диффузно. Большинство поверхностей не являются идеально диф-

фузными или зеркальными.

РИС. 1. Отражение света поверхностью: а – зеркальное; б – диффузное

На рис. 1 использованы следующие обозначения:

L

r

– единичный вектор, направленный на источник света;

R

r

– вектор, направленный вдоль отраженного луча;

n

r

– нормаль к поверхности;

V

r

– единичный вектор в направлении на приемник;

S – источник света.

Для алгоритмов машинного зрения чаще всего используют диффузную мо-

дель Ламберта. Зеркальное отражение проявляется в виде бликов на изображе-

нии, при этом отраженный луч сохраняет свойства падающего. На практике

аб

S S

n

r

L

r R

r

αβ

V

rО.Я. КОВАЛЬЧУК, Б.П. РУСЫН, П.И. ЧОПЫК

20 Компьютерная математика. 2012, № 1

процесс отражения можно рассматривать как комбинацию диффузной и зеркаль-

ной компонент. При построении таких изображений используют эмпирическую

модель Фонга, но она не учитывает физических свойств поверхности материалов.

Модели отражения, как правило, отличаются в представлении двунаправ-

ленной функции отражающей способности (BRDF). Функция

R = BRDF(n,V,L,

r

r r

λ) или R = BRDF(λ, δ, βS, ϕ, βT)), (1)

где λ – длина волны падающего света; (ϕ, βS) – направление на источник;

(δ, βT) – направление на приемник (βS, βT – азимутальные углы), V,L

r r

– те же,

что и на рис. 1, выражает зависимость энергии света, которая излучается в на-

правлении наблюдения от энергии света, поступающего от источника при отра-

жении (рис. 2).

L V

L V

h r r

r r

r

+

+

= – единичный вектор вдоль биссектрисы угла между

векторами V,L

r r

, α – угол между n

r

и h

r

, θ – угол между L

r

и h

r

или угол между

V

r

и h

r

.

РИС. 2. Геометрия функции отражательной способности

Для определения отражающих свойств поверхности материалом функцию

отражающей способности можно определить экспериментально с помощью го-

ниорефлектометра. Такие приборы используют прецизионные источники света и

откалиброванные сенсоры для измерения отражения при всех возможных ком-

бинациях их расположения. Они дают возможность с высокой точностью опре-

делить функцию отражательной способности, заданную в табличной форме. Оп-

ределением BRDF некоторых поверхностей с помощью гонирефлектометра за-

нимаются несколько лабораторий (например, Центр графики и визуализации

университета Корноела). Эта информация находится в открытом доступе. Но

для метода восстановления формы объекта по полутонам использование функ-

ции отражательной способности, заданной в табличной форме, затруднено,

поэтому применяют другие модели (Блина, Кука – Торенса, Орена – Наяра –

обобщенную модель Ламберта и другие).

A

S

h

n

L

δ

V

ur

T

Приемник

x

y

Источник

h

r

α θМОДЕЛЬ ОТРАЖЕНИЯ СВЕТА ПОВЕРХНОСТЬЮ…

Компьютерная математика. 2012, № 1 21

Модель шероховатой поверхности. Для задания функции отражающей

способности аналогично [6, 7] воспользуемся представлением шероховатой по-

верхности в виде совокупности симметрических микровпадин, грани которых

абсолютно ровные (рис. 3). Будем считать, что размеры микровпадин намного

меньше, чем размеры области поверхности, которая отвечает одному пикселю

изображения, но намного больше длины волны светового излучения. Для упро-

щения предположим, что все микровпадины одинакового размера.

РИС. 3. Моделирование поверхности с помощью микровпадин

Функция отражающей способности задается уравнением

I

R

E

=, (2)

где I – интенсивность отраженного света, которую можно определить по изо-

бражению; E – энергия падающего света. В большинстве случаев источник света

точечный и удален на значительное расстояние от поверхности, поэтому будем

считать, что свет падает на поверхность параллельным пучком. Тогда E = const

возле поверхности.

Функцию отражательной способности можно представить в виде суммы

зеркальной и диффузной компонент:

R sR dR = +з д, где s + d = 1. (3)

Интенсивность отраженного падающего света возле поверхности

() з д I cI sR dR = +,

где c – коэффициент пропорциональности (альбедо), 0

I – интенсивность света,

падающего на поверхность. Диффузный компонент не зависит от расположения

приемника, в то же время зеркальная компонента ярко выражена только в одном

направлении.

Чтобы учесть физическую природу отражения света, воспользуемся форму-

лами Френеля для непрозрачной среды [8], которые подходят как для металлов,

так и для диэлектриков. Коэффициенты отражения падающей волны по интен-

сивности для двух поляризаций равны:

2 2

2 2

(cos)

(cos)

a b F

a b ⊥

− ϕ +

=

+ ϕ +

,

2 2

II 2 2

(sin tg)

(sin tg)

a b F F

a b ⊥

− ϕϕ +

=

+ ϕϕ +

, (4)

где

2 2 2 2 2 2

2 2 + +4 + +4

=, =,

2 2

p p n k p p n k a b −

2 2 2 p n k = sin − − ϕ, n – коэф-

фициент преломления, k – коэффициент экстинкции для данного материала О.Я. КОВАЛЬЧУК, Б.П. РУСЫН, П.И. ЧОПЫК

22 Компьютерная математика. 2012, № 1

поверхности. Будем считать, что свет падает на поверхность нормально (φ = 0),

тогда параметры a и b упрощаются: a = n, b = k. Для малых углов φ<12° поляри-

зацию падающего излучения можно не различать, тогда

2 2 2

2 2 2

(1) (1)

(1) (1)

n k n F

n k n

− + −

= ≈

+ + +

. (5)

Формула Френеля (5) применима только для отдельных впадин. Вся по-

верхность описывается с помощью статистического распределения Гаусса:

tg

2 3

2 cos

D e

ϕ

−

σ =

πσ ϕ

,

кв

к

l

σ

σ =, (6)

где

кв

σ – среднеквадратическое отклонение высоты поверхности,

к

l – корре-

ляционная длина. Функция распределения вероятности (6) является хорошей

аппроксимацией реальных поверхностей. Учитывая (5) и (6), двунаправленную

функцию отражающей способности для зеркальной компоненты можем записать

в следующем виде:

(n L)(n V) з

F DG R =

π ⋅⋅

r r r r. (7)

В формулу (7) входит функция G – геометрический ослабляющий фактор,

которая описывает затенение и маскировку микровпадин, а также множествен-

ное отражение света от границ впадин:

2(n h)(n V) 2(n h)(n L) min 1,max 0,,

(V h) (V h)

G

⋅⋅⋅⋅

= 

⋅⋅

r r r r r r

r r. (8)

Заключение. Рассмотренная модель отражения света поверхностью осно-

вана на микровпадинах и учитывает как геометрические, так и физические зако-

ны. При формировании изображения для метода реконструкции формы поверх-

ности по полутонам учтены свойства материала поверхности объекта и выбрано

необходимое положение источника света, что позволило упростить модель и

увеличить точность реконструкции без уменьшения скорости обработки изо-

бражений.

О.Я. Ковальчук, Б.П. Русин, П.І. Чопик

МОДЕЛЬ ВІДБИВАННЯ СВІТЛА ПОВЕРХНЕЮ ДЛЯ ЗАДАЧІ

РЕКОНСТРУКЦІЇ ФОРМИ ОБ’ЄКТА ЗА НАПІВТОНАМИ

Розглянуто модель функції відбивальної здатності світла для методу відновл

26. свет и движение.

ВЫДЕРЖКА

Длительность выдержки влияет на экспозицию, но помимо того является также одним из наиболее мощных творческих инструментов в фотографии. Она может передать движение, заморозив его или отследив, выделить предметы и сгладить воду, помимо прочего. Данная статья описывает способы получения этих эффектов, а также имеет целью стимулировать творческое применение выдержки в повседневных снимках. Основы влияния выдержки на экспозицию изложены в статье «Экспозиция: диафрагма, светочувствительность ISO и выдержка».

Длинная выдержка	Короткая выдержка

Снимки слева и справа сделаны creativity103 (крутящийся волчок) и kyle may (лампочка), соответственно.

Основы

Затвор камеры похож на шторку*, которая открывается и позволяет начать экспозицию света, а потом закрывается, чтобы завершить её. Как следствие, снимок отображает не момент, а некоторый интервал времени. Для описания этого интервала используется термин «выдержка» (длительность выдержки).

Всякий раз, когда в кадре появляются движущиеся предметы, выбор длительности выдержки определяет, будет движение заморожено или вызовет размытие. Однако невозможно изменить выдержку саму по себе, не затронув экспозицию или качество изображения:

**только если f-ступень повышается настолько, что вызывает заметную дифракцию

Манипуляции светочувствительностью ISO и f-ступенью (диафрагмой) позволяют использовать изумительно широкий диапазон длительностей выдержки. Вне зависимости от выбранных параметров, чем меньше освещённость, тем длиннее должна быть выдержка.

Для заданной экспозиции зеркальные камеры обычно имеют гораздо больший диапазон возможных длительностей выдержки, чем компактные. Например, для большинства зеркальных камер диапазон обычно составляет 13-14 ступеней (т.е. порядка 10000 раз), тогда как компактные камеры обычно позволяют всего 8-9 ступеней (т.е. 500 раз). Подробнее эта тема обсуждается в статье о компактных и зеркальных камерах.

*Техническое примечание: при очень коротких выдержках (обычно 1/500 секунды и менее) работа затвора более похожа на бегущую щель, чем на шторку. В этом случае выдержка отражает длительность засветки каждого из участков сенсора, а не сенсора в целом.

Передача движения

Кому-то неподвижность фотографии может показаться ограничением, однако многие, наоборот, находят в ней преимущество, поскольку моментальность снимка обеспечивает практически полный контроль над передачей движения. Скажем, должен движущийся предмет превратиться в неопознаваемую полосу или просто размыться? А может быть, предмет должен быть резким, а всё остальное размытым? Всем этим можно управлять.

Выдержка: 3 секунды	Выдержка: 30 секунд

Снимки слева и справа сделали alan cleaver и tyler durden, соответственно.

Однако достичь нужного размытия может стать непростой задачей. При заданной выдержке характер размытия определяют три* фактора:

· Скорость. Предметы, которые движутся быстрее, будут выглядеть более размытыми. Это, пожалуй, самый очевидный фактор из всех трёх, но не менее важный.

· Направление движения. Предметы, которые приближаются к камере или удаляются от неё, обычно будут выглядеть менее размыто, чем предметы, которые движутся поперечно — даже если скорость движения одинакова.

· Увеличение. Предмет будет выглядеть более размыто, если занимает большую часть кадра. Это, вероятно, наименее очевидный фактор, зато он полностью находится под контролем, поскольку увеличение предмета является следствием используемого фокусного расстояния и расстояния до предмета. Чем больше фокусное расстояние, тем больше увеличение при заданном расстоянии, однако тем самым повышается вероятность размытия вследствие сотрясения камеры.

*Хотя видимый размер не является характеристикой собственно предмета, он тоже может быть важен. Например, размытие, которое выглядит приемлемо в небольшом размере на экране, может стать чрезмерным в большом отпечатке.

Выдержка:	1/2	1/10	1/30	1/400

В любом случае выработка интуиции в отношении требуемой в разных случаях выдержки является непростой задачей, но в процессе экспериментов вы её нащупаете.

Отдельным и в то же время распространённым применением управления выдержкой является съёмка движущейся воды. Выдержки длительностью полсекунды и более могут сделать водопады шёлковыми, а волны превратить в сюрреалистический стелющийся туман.

Наведите курсор на различные выдержки справа, чтобы оценить этот эффект. Поскольку это широкоугольный снимок, при съёмке телеобъективом для получения аналогичного размытия будет достаточно более коротких выдержек. Заметьте, что для заморозки движения водяных брызг потребовалась выдержка в 1/400 долю секунды.

Длинную выдержку можно также использовать для выделения неподвижного объекта на фоне движения, как например человека, стоящего среди суетящейся толпы. Аналогично, уникальные портреты можно получить, используя в качестве фона движущиеся поезда и установив выдержку порядка 1/10 или 1/2 секунды:

1.3 секунды	1/3 секунды

Авторами снимков слева и справа являются nathanhayag и moriza, соответственно.

Движение параллельно предмету и проводка

Вместо того чтобы размывать предмет, можно сделать размытым фон. Это потребует либо разместить камеру на самом движущемся предмете, либо управлять ею так, чтобы она следовала за предметом (это называется «проводка»).

выдержка: 15 секунд; автор снимка: dande chiaro

Попробуйте сделать снимок из движущейся машины, в парке аттракционов (только не забывайте про безопасность!) или из другого движущегося объекта, и вы получите интересный эффект. Как и в предыдущих случаях, требуемая длительность выдержки будет зависеть от скорости, а также от стабильности движения. В любом случае неплохо начинать с выдержки порядка 1/30 секунды и корректировать её впоследствии, оценив результаты на экране камеры.

съёмка с проводкой при 1/45 и 110 мм

Съёмка с проводкой необязательно подразумевает перемещение камеры со скоростью снимаемого предмета — достаточно, чтобы с выбранной скоростью перемещался кадр. К счастью, даже быстродвижущиеся объекты могут быть сняты с помощью медленного поворота камеры, особенно если объект находится далеко, и вы используете телеобъектив.

Вам нужно обеспечить плавное перемещение кадра следом за объектом, нажимая при этом кнопку спуска — всё в одном непрерывном движении.

Съёмка с проводкой требует такой длительности выдержки, которая достаточно велика, чтобы смазать фон в полосы, и при этом достаточно мала, чтобы сохранить резкость предмета. Достичь этого может оказаться непростой задачей, так что остаётся экспериментировать и делать намного больше снимков, чем потребовалось бы в ином случае. В любом случае более длинные полосы создают более драматический эффект; в их получении могут помочь объективы со стабилизатором, который можно переключить в режим одноосевой* стабилизации, или штатив с панорамной головкой.

Вдобавок, проводка требует наличия на фоне текстуры, которая не окажется вне зоны фокуса. Фон, который расположен ближе, создаст более выраженные полосы при заданной длительности выдержки и скорости проводки.

* Режим проводки объектива. Объективы Canon IS позволят стабилизировать проводку, если снабжены переключателем режимов (для проводки нужен режим 2); объективы Nikon с редуктором вибрации (VR) автоматически переключаются в режим проводки, если обнаруживают движение объектива в одном направлении.

Дополнительным преимуществом является то, что проводка позволяет использовать более длинные выдержки, чем потребовалось бы в ином случае для получения резкого снимка. Например, освещённость может позволять выдержку не короче 1/50 секунды, что было бы недостаточно для получения резкого снимка движущегося предмета, но с использованием проводки эта выдержка позволит добиться резкого снимка.

Заморозка момента и быстрого движения

Скоростная съёмка позволяет создать новые и захватывающие отображения предметов в движении, которые мы в силу ограниченности скорости реакции неспособны отследить. В пример можно привести капли воды, птиц в полёте и спортивные моменты, помимо многих других.

Автор снимка: laszlo

Однако съёмка быстродвижущихся объектов может стать серьёзным испытанием. Ключевым умением является предвидение момента, в который предмет окажется в нужном положении, поскольку выдержки короче 1/5 секунды превышают скорость нашей реакции. Просто нажав на кнопку спуска, можно упустить момент.

Чтобы затруднить нас ещё сильнее, многие камеры к тому же вносят задержку между нажатием кнопки спуска и началом экспозиции, называемую запаздыванием (лагом) затвора (shutter lag). Для зеркальных камер характерна задержка в пределах 1/10 – 1/20 секунды, а компактные камеры могут запаздывать на целых полсекунды. Кроме того, могут потребоваться ещё полсекунды-секунда (а то и больше), чтобы отработал автофокус камеры. Как следствие, предварительная фокусировка в точке ожидаемого появления объекта или поблизости от неё может значительно снизить запаздывание съёмки.

Резкие высокоскоростные снимки потребуют также от вас внимания к вариациям в движении объекта, а также потенциально выбора момента съёмки, совпадающего с относительной паузой в движении. Например, при съёмке прыжков или гонок выбирайте для снимка моменты прохода наивысшей точки или смены направления (в которых скорость движения наименьшая). Даже при правильно подобранном времени имеет смысл перевести камеру в режим непрерывной съёмки (или аналогично названный режим). Камера сделает серию снимков, пока вы держите кнопку спуска — и есть надежда, что один из снимков запечатлеет нужный момент.

В любом случае, понимание необходимой длительности выдержки также вырабатывается на практике. Следующий калькулятор позволит оценить предельную выдержку, требуемую для получения резкого снимка движущегося предмета на отпечатке размером 20x25 см:

Начало формы

Примечания: кроп-фактор является множителем фокусного расстояния
Калькулятор использует критерии, принятые для определения глубины резкости;
вы можете использовать расчёт для просмотра на экране при полном увеличении.

Конец формы

Результаты работы калькулятора являются всего лишь грубой оценкой. В целом, выдержки порядка 1/250 — 1/500 достаточно для фиксации движения человека, но для близко расположенных или исключительно быстрых объектов съёмки может потребоваться и 1/1000, и 1/4000 секунды.

Примечания по скорости объекта. Сам факт движения объекта с заданной скоростью не означает, что отдельные его части не будут двигаться ещё быстрее. Например, руки и ноги бегуна могут двигаться намного быстрее его туловища. Далее, параметр скорости движения в калькуляторе учитывает движение поперёк кадра; для предметов, которые приближаются или удаляются, длину выдержки обычно можно увеличить вчетверо, а для объектов, которые движутся под углом, — вдвое.

Не забывайте, что для большинства камер невозможны выдержки короче 1/2000 — 1/8000 секунды. Если расчёт показывает, что потребуется выдержка, превышающая возможности вашей камеры, остаётся попытаться снимать с проводкой, чтобы частично скомпенсировать движение объекта, или использовать вспышку.

Размытие приближением

Автор снимка: jeremy vandel.

Ещё одним интересным приёмом является изменение фокусного расстояния в процессе экспозиции, часто называемое зум-рывком (zoom burst). Получить такой вид можно, установив камеру на штатив (1), выбрав выдержку порядка 1/15 — 1/2 секунды (2) и повернув кольцо зума объектива (3), стараясь избежать при этом смещения камеры. Можно также попробовать уместить смену фокусного расстояния в часть времени экспозиции, чтобы уменьшить эффект.

Этот приём вызывает возрастающее радиальное размытие по краям кадра, оставляя центр экспозиции более или менее резким. Этот эффект можно использовать для привлечения внимания к центральному предмету или для создания у зрителя ощущения быстрого движения.

Техника зум-рывка доступна обычно только для зеркальных камер, однако потенциально возможна и для компактных камер, на которых возможна ручная трансфокация (изменение фокусного расстояния). С другой стороны, этот эффект зачастую можно великолепно воспроизвести с помощью пост-обработки обычных снимков, например, с помощью фильтра радиального размывания (Photoshop).

Абстрактные и артистические эффекты

Порой фотографы специально вносят в снимок размытие, вызванное движением камеры, с целью получения уникальных артистических эффектов:

Эффект абстракции из размытых огней	Эффект рисунка кистью

Авторами левого и правого снимков являются kevindooley и unukorno, соответственно.

Обычно требуется выдержка порядка 1/30 – 1/2 секунды (или более), поскольку это несколько дольше, чем можно удержать при съёмке с рук, но не настолько долго, чтобы предмет оказался полностью размыт. Предсказать конечный результат может быть затруднительно, так что подобная съёмка потребует множества попыток (вероятно, при различных выдержках), прежде чем вы сможете добиться желаемого вида. Имейте также в виду, что эффект рисунка кистью зачастую проще получить программно в процессе пост-обработки.

Выводы и дополнительная информация

Мы рассмотрели несколько творческих подходов к использованию выдержки, но что если освещение не позволяет использовать требуемую выдержку — даже после того как все сочетания светочувствительности ISO и диафрагмы были перепробованы?

Для получения более короткой выдержки можно попробовать использовать объектив с более открытой максимальной диафрагмой или же добавить освещённости сцене, сменив местоположение или использовав вспышку. Если же требуется удлинить выдержку, можно частично блокировать свет, используя нейтральный или поляризующий фильтр, или же использовать усреднение изображений, чтобы получить более долгую итоговуюэкспозицию. В любом случае стоит убедиться, что снимок не был случайно пере- или недоэкспонирован — тем самым потенциально сместив доступный диапазон выдержки.

Прочие важные замечания и пояснения перечислены ниже.

· Режим приоритета выдержки может оказаться полезным инструментом, когда передача движения важнее глубины резкости, или же поможет понять, возможно ли достичь нужной выдержки при имеющейся освещённости. Он также позволит выбрать требуемую выдержку, после чего система экспозамера камеры попытается подобрать сооветствующую диафрагму (и, возможно, светочувствительность ISO), чтобы достичь корректной экспозиции.

· Сотрясение камеры. Вышеприведенный анализ подразумевает, что основной причиной размытия является движение объекта, но во многих случаях сотрясение камеры может повлиять сильнее — особенно при использовании телеобъектива в нетвёрдых руках.

Смежные темы обсуждаются в следующих статьях:

· Экспозиция камеры: диафрагма, число ISO и выдержка
Рассматривает влияние выдержки на экспозицию в целом.

· Снижение сотрясения камеры при съёмке с рук
Советы по минимизацию сотрясения камеры при длинных выдержках.

27. пластика изображения свето – обьективность субьективность и художественность. Чувство света.