Fotoaparát

Dôležitým prvkom fotoaparátu je uzávierka, ktorej hlavnou úlohou je brániť dopadu svetla na citlivú vrstvu vo chvíli, keď sa nefotografuje. Doba otvorenia uzávierky pri expozicii má tiež vplyv na snímku. Čím dlhšie je uzávierka otvorená (táto doba sa nazývá expozičný čas), tým viac svetla dopadne na citlivú vrstvu. Súčasne, ale dlhšie časy expozície spôsobujú pohybovú neostrosť, ktorá vyzerá ako rozmazanie objektov v smere ich zdanlivého pohybu voči fotoaparátu. Krátka expozičná doba naopak dokáže zachytiť i veľmi rýchle deje alebo iba jeden krátky okamih. Za najdlhší expozičný čas umožňujúci odfotografovať nepohnuté snímky z ruky sa považuje recipročná hodnota ohniskovej vzdialenosti použitého objektívu. Pri bežnom objektíve s ohniskom 50 mm je tento čas 1/50 sekundy, no tento čas je už kritický pretože pri ňom môže dôjsť k viditeľnej neostrosti i v dôsledku nepatrného pohybu fotografa.

Clona a ohnisková vzdialenosť

Otvor pre vstup svetla do tmavej komory fotoaparátu je v dnes bežne vyrábaných fotoaparátoch vybavený irisovou clonou, umožňujúcou meniť jeho priemer a tým ovplyvňovať množstvo vnikajúceho svetla. Následkom týchto zmien je možné manipulovať s výslednou svetlosťou fotografovanej scény.

Medzi dôležité parametre fotoaparátov patrí tiež ohnisková vzdialenosť a svetelnosť. Od ohniskovej vzdialenosti závisí, aký veľký sa z určitej vzdialenosti premietne výsledný obraz na matnicu, a teda aj to, aký veľký bude na výslednej fotografii. Svetelnosť objektívu informuje o množstve sveta, ktoré je prepustené na matnicu pri plnom otvorení clony.

Expozícia

Základný princíp fotoaparátu, ktorý ho odlišuje od camery obscury je, že obraz je určitým spôsobom zaznamenaný. Presné množstvo svetla, ktoré je potrebné na zachytenie obrazu je závislé od veľkosti otvoru clony a expozičného času. Aby bol výsledný obraz optimálne osvetlený, je potrebné presné množstvo svetla. Čím je viac clona uzavretá, tým cez otvor preniká menej svetla a svetlocitlivú vrstvu je následne potrebné osvetľovať dlhšie. Naopak zväčšenie tohto otvoru skracuje potrebný čas osvetlenia. Súčasné fotoaparáty buď vyhodnocujú mieru osvetlenia a sami nastavujú optimálnu hodnotu parametrov clony a expozičného času, alebo majú pevnú clonu a korigujú iba čas expozície. Zariadenie, ktoré meria a vyhodnocuje množstvo svetla na fotografovanej scéne sa nazýva expozimeter. Moderné fotoaparáty majú expozimeter zväčša priamo zabudovaný vo vnútri.
Teoreticky je výsledný obraz závislý od vhodnej kombinácie veľkosti clony a expozičného času. To znamená, že tento výsledok má byť konštantný za akýchkoľvek svetelných podmienok, ak je vzhľadom na množstvo dopadajúceho svetla zvolený správny expozičný čas. To však platí v širokom rozmedzí expozičných časov iba pri čiernobielej fotografii. Pri svetlocitlivom materiáli, ktorý reaguje na široké spektrum farieb, spôsobuje dlhá expozícia farebný posun. To je do určitej miery možné kompenzovať použitím vhodných fotografických filtrov alebo vhodného fotgrafického materiálu. Pri digitálnej fotografii je možné farebný posun dodatočne ošetriť pomocou softveru.

Citlivosť, rozlišovacia schopnosť a šum

Jedným z technických predpokladov dobrej fotografie je správna expozicia. Tá je v praxi podmienená správnym nastavením clony a expozičného času, ktoré však musia zopovedať citlivosti svetlocitlivej vrstvy, na ktorú sa fotografuje. Citlivosť je vo všeobecnosti nepriamo úmerná expozícii, teda čím je citlivosť fotografického materálu väčšia, tým menší čas a väčšiu clonu je potrebné použiť. Citlivý fotografický materiál je potrebný pre fotografovanie za zlých svetelných podmienok a najmä v noci.

Citlivosť sa vyjadruje v štandardizovaných jednotkách, zväčša stupňoch, ktoré rastú logaritmicky. Medzi najčastejšie používané jednotky vyjadrujúce mieru citlivosti fotografického materiálu patrila československá stupnica ČSN, ktorá bola zhodná s DIN. Alebo sovietska GOST zhodná s medzinárodnou ASA, ktorá je dnes známa ako štandard ISO.

Rozlišovacia schopnosť fotografického materiálu, je schopnosť zachytiť čo najmenšie podrobnosti a detaily za optimálnych podmienok. Kým v ére počítačov a digitálnej fotografie sa zvykne označovať počtom pixelov, čiže najmenších obrazových bodov, pri klasickej fotografii vyjadruje množstvo čiar viditeľných na 1 mm² diapozitívu alebo negatívu pomocou mikroskopu.
Zatiaľ čo sa zrnitosť pri klasickej fotografii bežne prejavovala iba pri veľkých zväčšeninách alebo nekvalitnom fotografickom materiáli, moderná digitálna fotografia s kremikovimi snímacími senzormi CCD, CMOS či Foveon X3 je podstatne menej dokonalá. Táto nedokonalosť sa prejavuje ako digitálny šum- drobné odchýlky nameraných hodnôt v jednotlivých snímacích prvkoch oproti skutočnosti. Šum rastie so zníženou mierou osvetlenia. Má naň však vplyv aj rastúca teplota snímacích elementov ale aj ich fyzická veľkosť. Vyššia teplota ovplyvňuje štruktúru kremíkových snímacích elementov a tým aj nimi namerané hodnoty, v ktoré sa rastúcou teplotou vyskytujú častejšie chyby tvoriace šum. Fyzická veľkosť jednotlivých najmenších snímacích prvkov polovodičových svetlocitlivých snímačov má vplyv na celkový šum pri prepočítavaní ich signálu a utváraní celkového obrazu. Preto snímacie čipy, ktorých „pixely“ sú fyzicky väčšie podávajú menej zašumený obraz ako snímacie čipy ktorých snímacie elementy sú menšie. Súčasný vývoj digitálnych fotoaparátov speje však ku zmenšovaniu snímacích elementov, ktoré podávajú obraz z vyššou mierou digitálneho šumu ale na druhú stranu sú zdokonalované algoritmy na jeho odstránenie.

Dynamický rozsah

Každá fotografovaná scéna má svoje najtmavšie a najjasnejšie miesto. Ak rozdiel jasu ktorýchkoľvek dvoch rôzne jasných bodov naývame kontrast, potom rozdiel jasu najjasnejšieho a najtmavšieho bodu na scéne sa nazýva dynamický rozsah. Fotoaparát však nemožno pri nastavovaní správnej expozície scény, ktorá zahŕňa jasne osvetlené i tmavé miesta nastaviť tak, aby exponoval správne tmavé i jasné miesta. V takom prípade je dôležitá schopnosť svetlocitlivej vrstvy zaznamenať čo najväčší dynamicky rozsah v čo najväčšej miere. V tom zatiaľ stále vedú pred digitálnymi aparátmi klasické fotoaparáty.

História

Camera obscura

Prvé základy fotografie možno hľadať už v dielach Aristotela, ktorý okolo roku 350 pred Kr. opísal princíp camery obscury. Po ňom sa optickými princípmi ako aj ich pratickým použitím zaoberal v 11. storočí napríklad Abu Ali Alhazen či v15. storočí Leonardo da Vinci. Veľký krok k prvým fotografiam boli tiež optické pokusy Isaaca Newtona a zistenia G.B. Beccaria, ktorý roku 1757 objvil citlivosť chloridu strieborneho na svetlo.

Jozef Nicephore Niepce so svojim bratom Claudiom, v roku 1793 boli prví, kto skombinovali použitie optického zariadenia - camery obscury a látok citlivých na svetlo. V roku 1816 spolu skonštruovali prvý jednoduchý fotoaparát so šošovkou a pokúšali sa o prvé fotografie. Medzitým vypracoval T.V. Grotthuss teóriu chemických reakcií na svetlo. Nicéphore Niépce 16.9. 1924 vytvoril prvú fotografiu. O dva roky neskôr sa mu už podarilo vytvoriť stálejšiu fotografiu na bázi cínovej doštičky pokrytej vrstvou asfaltu. Tomuto procesu v tej dobe vravel heliografia. V ďalších rokoch Niépce uzavrel dohodu o spolupráci s ďalším priekopníkom fotografie Louisom Daguerreom. Daguerre v roku 1835 objavil spôsob ako možno vyvolať obraz zachytený na postriebrenej doštičke pomocou ortuťových pár. O ďalšie dva roky sa Doguerreovi podarilo tento obraz ustáliť pomocou roztoku kuchynskej soli, to bol záverečný objav, ktorý konečne umožnil vtedajšiu fotografiu prezentovať verejne. Trvalo však ešte ďalšie dva roky zdokonaľovania a poznávania, kým Doguerre a Niépceho syn svoj objav zverejnili. Podobne ako Niépce a Grotthuss sa problematikou v tej istej dobe zaoberal nezávisle na nich William Henry Fox Talbot. Ich objavmi sa rýchlo začali zaoberať ďalší nadšenci.