Tentamen i kurs DM1574, Medieteknik, gk, , kl. 8-13, sal E Uppgifter i kursdelen Fotografi och bild.

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Tentamen i kurs DM1574, Medieteknik, gk, 2007-10-26, kl. 8-13, sal E33-36. Uppgifter i kursdelen Fotografi och bild."

Olof Gustav Dahlberg
för 8 år sedan
Visningar:

1 Tentamen i kurs DM1574, Medieteknik, gk, , kl. 8-13, sal E Uppgifter i kursdelen Fotografi och bild. Varje uppgift kan ge maximalt 10 poäng Hjälpmedel: Miniräknare. Formelblad Radiometriska och fotometriska storheter (bifogat på sista tentamenssidan). Observera: Såvida inte annat sägs, motivera alla svar och förklara alla införda beteckningar (rita gärna förklarande figurer). Det kan hända att data ges som du inte behöver använda för problemets lösande. Det kan också hända att du behöver göra uppskattningar för att få data som behövs till uppgiften. Uppgift 1. Vid närbildsfotografering med en spegelreflexkamera kan man använda en så kallad mellanring, dvs en tom hylsa som monteras mellan objektivet och kamerahuset, se figuren. Detta innebär att objektivet flyttas sträckan d längre bort från sensorplanet än utan mellanring. d Objektiv Mellanring Kamerahus I samband med närbildsfoto talar man ofta om vilken förstoringsfaktor man får. Den anges som t.ex. 0.35, vilket innebär att den optiska bilden på sensorn är 35% av motivets verkliga storlek. Ju högre förstoringsfaktor desto mer extrema närbilder får man alltså. Antag att du har en mellanring med längden d = 65 mm, och två objektiv märkta 35 mm/2.0 och 90 mm/2.8 (brännvidd/ljusstyrka). Vilka förstoringsfaktorer kommer dessa objektiv att ge tillsammans med mellanringen? Antag att objektivens manuella avståndsinställning är inställd på oändligheten, och att man vid fotograferingen går så nära motivet att man får en skarp bild i sökaren.

Observera: Såvida inte annat sägs, motivera alla svar och förklara alla införda beteckningar (rita gärna förklarande figurer).

2 2 Uppgift 2. Vid racerbiltävlingar (t.ex. formel-1) sänds ofta TV-bilder direkt från små kameror som sitter monterade i bilarna. Dessa visar vad föraren ser när han/hon (det är nästan alltid en han) sitter och kör sin bil. Frågan är emellertid om den upplevelse av fart som man får när man tittar på TV motsvarar hur det ser ut när man sitter i bilen och tittar ut genom vindrutan. Betrakta följande exempel: Videokameran har en sensor med 800 x 600 pixlar som upptar en yta av 8.0 mm x 6.0 mm. Objektivet har brännvidden 8.0 mm. TV-tittaren sitter i sin favoritsoffa på 2.0 m avstånd från TV-rutan, som har dimensionerna 60 cm x 45 cm. Kommer detta att ge ett korrekt fartintryck, dvs som föraren i bilen upplever det? (Med andra ord, blir det perspektivistiskt korrekt?) Uppgift 3. Du vill fotografera en bild som visar hur en gevärskula krossar en glödlampa. Exponeringstiden ska vara så kort att kulan (som har en hastighet av ca. 500 m/s) blir fryst i sin bana på bilden, dvs suddigheten på grund av rörelseoskärpa ska inte vara störande när man betraktar den slutliga pappersbilden. Kameran du ska använda är en gammal klassisk Hasselblad som använder film med negativstorlek 55 mm x 55 mm, och som är utrustad med ett 90 mm objektiv. Fotograferingen sker på ett sådant avstånd att förstoringsfaktorn (se uppgift 1) blir ca. 0.10, och kulan färdas vinkelrätt mot kamerans optiska axel. Efter framkallning ska filmrutan kopieras på fotopapper med storleken 150 mm x 150 mm, som ska betraktas på ca. 25 cm avstånd. En möjlighet är att göra fotograferingen genom att belysa motivet med starka glödlampor och utnyttja kamerans egen slutare för att reglera exponeringstiden (valbara tider 1 1/500 s). Ett annat alternativ är att göra fotograferingen i ett mörkt rum med kameraslutaren öppen och bränna av en fotoblixt i rätt ögonblick (blixttider ca. 1/500 1/ s). Ytterligare ett alternativ är att du hyr en (dyr!) specialblixt som kan ge blixttider ner till 0.5 μs. Slutligen kan du hyra en (ännu dyrare!) pulsad laser som kan ge ljuspulser som bara är runt en nanosekund långa. Utred genom att göra en uppskattning vilket/vilka av ovanstående alternativ som kan förväntas ge tillfredsställande resultat.

Frågan är emellertid om den upplevelse av fart som man får när man tittar på TV motsvarar hur det ser ut när man sitter i bilen och tittar ut genom vindrutan.

3 3 Uppgift 4. Sensorer i digitalkameror har typiskt en MTF som ser ut ungefär som i figuren nedan. Eftersom sensorstorleken kan skilja sig mycket mellan olika kameror, så anges ortsfrekvensen ofta i enheten perioder per pixel i stället för perioder per millimeter. Antalet perioder per pixel anger helt enkelt hur många perioder av mönstret som får plats över pixelbredden. MTF Ortsfrekvens (perioder/pixel) a) MTF-värden kan variera mellan 0 och 1. Förklara kortfattat vad MTF-värdet betyder. Om t.ex. MTF = 0.50, vad är det som är 0.50? (3p) b) Kan vi förvänta oss att ett kontrastrikt mönster med ortsfrekvensen 50 mm -1, som optiskt projiceras på en sensor med pixelstorleken 5.5 μm, kommer att återges med hög kontrast (dvs tydligt) i bilden? (7p)

Antalet perioder per pixel anger helt enkelt hur många perioder av mönstret som får plats över pixelbredden. MTF Ortsfrekvens (perioder/pixel) a) MTF-värden kan variera mellan 0 och 1.

4 4 Uppgift 5. En fotomodell med välkammad svart lugg och blek hy (se figuren nedan) ska fotograferas. En digitalkamera utrustad med ett 60 mm objektiv används. Sensorstorleken är 14.4 mm x 21.5 mm, och centrum-till-centrum avståndet mellan pixlarna är 5.5 μm. På vilket fotograferingsavstånd börjar det bli risk att få moiré-effekter (aliasing) i bilderna av håret? Du får anta att motivavståndet >> brännvidden. 60 μm 60 μm Svarta hårstrån Blek hud Lycka till! Kjell Carlsson

5 mm, och centrum-till-centrum avståndet mellan pixlarna är 5.5 μm.

5 5 Radiometriska och fotometriska storheter Nedanstående lilla sammanställning innehåller endast de absolut mest grundläggande och viktiga begreppen som behövs i samband med fotografi. De är uppdelade på radiometriska storheter och fotometriska storheter. Radiometriska storheter används för att beskriva strålande energi, effekt, effekttäthet mm. De grundläggande fysikaliska enheterna joule, watt etc. används. Vi ska i detta sammanhang enbart erinra om de tre olika storheter som anges i tabellen nedan. Storhet Enhet Strålningsflöde (-effekt) W Radians W m -2 sr -1 Irradians W m -2 Storheten strålningsflöde talar om hur mycket energi som per tidsenhet förmedlas via strålning. Radians handlar om utstrålning (från t.ex. en glödtråd). Denna storhet talar om (vilket syns av enheten) hur mycket effekt som per yt- och rymdvinkelenhet strålar ut. Irradians handlar om instrålning. Det talar om hur mycket effekt som strålar in per ytenhet (mot t.ex. en yta). Fotometriska storheter motsvarar de radiometriska. Enda skillnaden är att de fotometriska storheterna är viktade med avseende på det mänskliga ögats spektrala känslighetskurva. Sålunda kommer våglängder runt 550 nm att ha den högsta viktfaktorn, medan kortare och längre våglängder får en lägre faktor (ju längre bort från 550 nm desto lägre). Våglängder utanför det synliga området får viktfaktorn noll. De fotometriska storheter som svarar mot de tre radiometriska ovan ges av nedanstående tabell. Storhet Enhet Ljusflöde lm (lumen) Luminans lm m -2 sr -1 Belysning lm m -2 (lux) Inom fotografin använder man som regel fotometriska storheter.

De grundläggande fysikaliska enheterna joule, watt etc. används. Vi ska i detta sammanhang enbart erinra om de tre olika storheter som anges i tabellen nedan.

Relevanta dokument

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i. SK1140, Fotografi för medieteknik. SK2380, Teknisk fotografi 2015-08-18, 8-13, FA32

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i. SK1140, Fotografi för medieteknik. SK2380, Teknisk fotografi 2015-08-18, 8-13, FA32 KTH Tillämpad Fysik Tentamen i SK1140, Fotografi för medieteknik SK2380, Teknisk fotografi 2015-08-18, 8-13, FA32 Uppgifterna är lika mycket värda poängmässigt. För godkänt krävs 50 % av max. poängtalet.