Alexey Kruglov

Из чего состоит радуга

Sat, 28 Nov 2009 00:36:19 GMT

Откопал у себя несколько фоток, сделанных около года назад, на которых видны капли, рассеяние направленного света солнца на которых и даёт радугу.

Справа — участок фотки радуги на каплях от поливалки газона:
Снизу — радуга целиком. Рамкой там помечено место, из которого вырезан участок с каплями.

Фотка сделана с выдержкой 1/250 сек, фокусное расстояние f=85 мм, диафрагма f/8 = 11 мм, ширина всей фотки на матрице 22,78 мм, ширина вырезанного куска 3,78 мм, объектив считает, что сфокусировался на расстоянии 11,91 м (хотя это уже не очень надёжно, по-моему, однако значение правдоподобное, судя по забору). В принципе, из этого, может, можно что-нибудь интересное найти типа скорости капель или ещё чего.

Ещё одна пара фоток (ссылками), где капли расположены более плотно:

Параметры те же, только выдержка 1/320 и ширина вырезанного куска на матрице 4,43 мм.

Ну и ещё есть радуга вместе с самой поливалкой:

Мыть блины

Wed, 18 Nov 2009 00:18:31 GMT

Попробовал недавно помыть блин с мылом. Оказалось, что жирность с блина не смывается. Такое ощущение, что масло находится не только на поверхности блина, но и в его объёме, и после смывания с поверхности выступает снова.

А вот ещё из подобного вспомнил. Примерно с месяц назад пришло в голову поискать в инете понятие "сахарная кислота". Оказалось, есть такое. Первым результатом находятся "слизевые и сахарные кислоты".

Sun, 25 Oct 2009 23:57:52 GMT

Нашёл на винчестере схему советской фотовспышки СЭФ-3м и моего варианта понижателя напряжения для неё. Вспомнил, что хотел это опубликовать, вдруг кому пригодится.

Фотовспышка СЭФ-3м:

Номиналов неонки HL1 (для индикации заряда) и газорязрядной лампы (самой вспышки) HL3 не помню.

Понижатель напряжения на синхроконтактах для фотовспышки СЭФ-3м и фотиков Canon (для других может отличаться полярность на конце с низким напряжением):

Транзистор всунут, чтобы уменьшить ток, который течёт через фотик при открывании тиристора. GB1 — литиевая батарейка на 3 вольта вроде CR2032/CR2025/CR2016.

Keywords: electronic flashlight SEF-3m scmehe, схема вспышки СЭФ-3м, преобразователь напряжения, понижатель напряжения

На ВФОПФ есть конкурс

Fri, 24 Jul 2009 10:15:50 GMT

Зашёл в универ сегодня, посмотрел сколько народа поступает на ВШОПФ ННГУ в этом году. Оказалось, на вчера было 38 человек на 20 мест! Не так давно, если не ошибаюсь, набирали всего 23 человека на 25 мест.

Зато общее число мест сократилось с 25 до 20 в этом году.

PS (30.07.2009 01:57): А теперь число мест увеличилось до 26.

Решение Приемной комиссии ННГУ от 27 июля 2009 года
...
На факультете ВШ ОПФ (специальность "Физика") количество заявлений от победителей и призеров олимпиад школьников превысило количество бюджетных мест, предусмотренных Планом приема.
...
Увеличить план приема по специальности "Физика" ВШ ОПФ на 6 мест за счет неиспользованных целевых мест на специальностях "Физика" (ФзФ, 4 места) и "Фундаментальная радиофизика и физическая электроника" (РФФ, 2 места)

О как. Списки поступающих, кстати, тоже есть на сайте ННГУ. Непонятно только, что за специалисты там имеются в виду — на ВШОПФе же бакалавры и магистры.

Насколько быстро меняются облака?

Sat, 13 Jun 2009 22:39:41 GMT

Одна и та же часть облака, вырезанная из серии фоток:

Размер каждого куска 3°×3° при высоте около 11° над горизонтом. Линейные размеры этого участка облака сказать сложно, хотя есть идея как его померить. Под картинками указано время съёмки от первой картинки.

Если оценивать на глаз, заметные изменения происходят за 5 или 4 секунд. На самом деле это может зависеть от каких-нибудь параметров, например, от масштаба видимых особенностей. Каким может быть минимальный масштаб деталей в облаке тоже так сразу не понятно.

Стереофотка облака

Mon, 08 Jun 2009 21:41:56 GMT

Cнял (точнее, сняли) стереофотку облака с большой базой. Справа — анаглифовый вариант, надо смотреть с красно-голубыми очками, тогда будет объёмно.

Технические подробности. Расстояние между фотиками было около 90 м, снималось на 32° правее направления, перпендикулярного расстоянию между фотиками и примерно на 8° выше горизонта, получается расстояние от одного фотика до оси второго фотика около 77 м = 90 м ⋅ √(1-sin² 32° cos² 8°) — можно считать это «эффективной базой». Снималось объективами с ЭФР 135 мм и 146 мм (по ширине кадра), у анаглифа после кадрирования ширина соответствует ЭФР 166 мм, у cross-eye stereopair ЭФР 385 мм.

Устно синхронизоваться на таких расстояниях нельзя, синхронизовались по маху рукой. Тем более, облака меняются не очень быстро, точности в 5 секунд достаточно. На этой паре фоток разница времени 3 секунды. Позже понял, что надо было два раза махать рукой: один машет, чтобы начать снимать, другой — чтобы подтвердить, что начинает.

На этой картинке надо смотреть правым глазом на левую часть, левым на правую. Чтобы такое в первый раз сделать у меня ушло полчаса, потом стало намного быстрее.

Остался неосвещённым вопрос о влиянии съёмки не под прямым углом к базе: кажется, практически c длиннофокусными объективами это сводится к небольшому изменению масштаба одной из фоток и исправляется изменением фокусного расстояния одного из объективов в hugin при сведении фоток. И ещё оказалось, что некоторые мелкие элементы облака могут существенно изменяться уже за 10 секунд. Может, напишу подробнее, если вспомню.

Сравнение зеркалок и мыльниц

Sun, 07 Jun 2009 23:10:46 GMT

Написал когда-то в комментариях текст про различия зеркальных и «компактных» фотиков. Выложу сюда, чтобы проще было ссылаться.

===
Сравнение зеркальных и компактных цифровых фотокамер

1) Отличие: наличие зеркала
Достоинства:
1.1. На зеркалках у видоискателя выше разрешение — без этого неудобно кадрировать, т.к. не видно мелких деталей непонятно, ещё нельзя фокусироваться вручную.
1.2. Меньше лаг (задержка) — при съёмке быстро изменяющихся процессов (спорт), выражения лица, когда просто ждёшь, чтобы всё само выстроилось как надо.
1.3. Отсутствие параллакса, правильные границы кадра (по сравнению с оптическим видоискателем в компактах, которыми можно бороться с 1.1 и 1.2) — параллакс: для макро есть разница, границы кадра: при кадрировании через видоискатель есть разница.
Недостатки:
1.4. Надо подносить глаз к видоискателю при съёмке, плохо при съёмке из необычных положений — над головой, ниже головы, при съёмке макро.
1.5. В оптический видоискатель не видно баланса белого — если фоткать в JPEG, можно далеко не сразу заметить, что баланс белого неправильный.

2) Сменный объектив
Достоинства:
2.1. Можно сменить объектив — а) можно купить/поставить объектив какой надо; б) объективы с более узкой "специализацией" (например, без зума) более качественные.
2.2. Можно привинтить камеру к чему-нибудь другому, например, к телескопу.
Недостатки:
2.3. Пыль на матрице — из-за сменности объектива пыль чаще, чем в компактах, попадает на матрицу и на матовый экран в видоискателе.

3) Фокальный затвор у зеркалок и центральный у компактов
Достоинства:
нет
Недостатки:
3.1. Менее долговечный, я думаю, т.к. крупнее и тяжелее.
3.4. У зеркалок длиннее выдержка синхронизации [со вспышкой], т.е. минимальная выдержка, при которой затвор полностью открывается хоть в какой-то момент, на более коротких по кадру ползёт щель, и (одиночной) вспышкой кадр не проэкспонируется (чтобы фоткать на более коротких выдержках во вспышках есть режим, когда она растягивает свой пых на время синхронизации, но это а) стоит дополнительных денег и б) я думаю, должно уменьшать ведущее число (~=энергию) вспышки).
3.2. По той же причине, что и 3.1, затвор громче хлопает.
3.3. Возможно, может дёргать камеру при съёмке со штатива с длиннофокусными объективами (я не встречал сам такого).

4) БОльшая матрица (меньший кроп-фактор) у зеркалок
Достоинства:
4.1. Меньше шум (=больше чувствительность) — можно снимать при меньших уровнях освещённости (и/или без шумодава).
4.2. Больше размытие — можно получить размытие фона или переднего плана, полезно почти везде, кроме, м.б., пейзажа.
4.3. Дольше дифракционный предел разрешения — мелкие матрицы уже упёрлись в него, чтобы с этим бороться задирают резкость -> возрастают шумы.
Недостатки:
4.4. Маленькая ГРИП (то же самое, что и 4.2, но с другой стороны) — для съёмки макро у зеркалок маленькая ГРИП мешает, т.к. приходится закрывать затвор и не хватает света (даже с поправкой на бОльшую чувствительность, по-моему).

5) Потребление энергии.
Достоинства:
5.1. Зеркалки потребляют меньше энергии, аккумуляторов хватает на большее время.
Недостатки:
нет

6) Ручные настройки, RAW, ручная фокусировка, разъём для внешней вспышки.
Достоинства:
6.1. У зеркалок обычно есть ручные режимы (Av,Tv,M), у компактов, вроде, нет или неудобные — без M сложно снимать ночью, с Av/Tv можно делать эффекты типа смаза движения и лучей у источников света из-за рассеяния на диафрагме.
6.2. У зеркалок обычно есть RAW, у компактов сейчас обычно нет — при съёмке в RAW можно побороть не слишком сильные пересветы, исправлять баланс белого (в JPEG это сложнее), вытягивать тени (в JPEG будет куча артефактов), и, если надо, проводить какие-нибудь измерения (т.к. в RAW линейное цветовое пространство, а в JPEG — нелинейное, и неизвестно точно как именно нелинейное).
6.3. У объективов зеркалок обычно есть ручная фокусировка, на компактах чаще нет — бывает полезно при съёмке ночью и при макро, ещё чтобы не тратилось время на фокусировку для скорости.
6.4. На зеркалках фокусировочное кольцо механически связано с процессом фокусировки, на компактах фокусировка, если есть, управляется кнопками — понятно, что первый вариант быстрее.
6.5. У зеркалок можно подключать внешнюю вспышку — и направлять её в потолок, чтобы не было плоского света.
Недостатки:
нет

7) "Фазовые" датчики фокусировки у зеркалок и фокусировка по контрасту на матрице у компактов
Первые — это две ПЗС-линейки, которые получают изображение с разных частей апертуры объектива. Когда объект в фокусе, его изображения на линейках не сдвинуты, когда не в фокусе — сдвинуто пропорционально отклонению от фокуса.
Достоинства:
7.1. Фокусировка обычно быстрее, работает при меньших уровнях освещённости.
Недостатки:
7.2. Говорят (я не встречал), бывает, что датчик смещён, из-за этого всё время фокусируется дальше или ближе, чем надо.

8) Матричный замер экспозиции у зеркалок, замер через матрицу у компактов
У зеркалок экспозамер производится матрицей из небольшого числа элементов (3×5 у Canon 10D, вроде), у компактов — матрицей с гораздо бОльшим разрешением.
Достоинства:
8.1. Экспозамер работает при меньших уровнях освещённости.
Недостатки:
8.2. Менее точный экспозамер, по-моему. По моемУ опыту у компакта Canon S50 экспозамер точнее, чем у зеркалки Canon 10D.

9) Зеркалки не снимают видео
Достоинства:
нет (ну, матрица меньше греется, меньше шумов при съёмке)
Недостатки
9.1. Зеркалки не снимают видео.

10) Размер, масса
Достоинства:
нет
Недостатки:
10.1. Большой размер и масса у зеркалок — сложно носить с собой постоянно, сложно возить в поездки, более заметен.
10.2. Объективы тоже большие и тяжёлые — если их много, их тоже таскать надо.
10.3. Штатив должен выдерживать более тяжёлую камеру, так что и сам штатив больше, тяжелее и дороже.

11) Цена
Достоинства:
нет
Недостатки:
11.1. Зеркалки дорогие.
11.2. Объективы к зеркалкам очень дорогие. Есть, правда, советские неавтофокусные объективы — они дешевле.
11.3. Вспышки дорогие, штативы дорогие.
11.4. Из-за заметности и цены как-то не очень удобно доставать фотик, когда можно быть ограбленным.
===

Стереофотография

Thu, 28 May 2009 09:45:56 GMT

Попробовал поснимать стереофотки. Справа — одна из пар фоток, обработанная для просмотра с красно-голубыми (точнее, циановыми) очками (см. en:Anaglyph image или ru:Анаглиф в Википедии).

Cподвигло то, что я научисля смотреть crosseye-view stereograms — это когда правым глазом смотрим на левую картинку из пары, а левым на правую.

Ну и до кучи ещё одна картинка, где надо смотреть правым глазом на правую, левым на левую.

В результате стереокартинки, где надо скрещивать глаза, не очень понравились — из-за того, что лучи зрения пересекаются ближе к глазам, картинка (в объёмном варианте) выглядит мелкой. При этом чем больше картинка на экране, тем ближе к глазам пересекутся лучи зрения. Если посчитать, получится, что видимый размер (ширина) картинки будет w' = 6 см ⋅ w / (6 см + w), где w — расстояние между картинками на экране, 6 см — расстояние между глазами. Видно, что видимый размер w' больше 6 см никак не сделаешь. Из-за этого почему-то картинки выглядят намного менее детализованными, чем они же просто на экране.

Со стереокартинками, которые надо смотреть насквозь, похожая проблема: негуманно как-то заставлять разводить глаза больше, чем на 6 см, поэтому тут ужЕ сами картинки шире 6 см не сделать.

С анаглифными картинками в смысле делализации дела обстоят лучше. Более того, их можно просматривать с увеличением с обычных прогах для просмотра фоток, глубина при увеличении только возрастает. Главный недостаток у них — надо иметь специальные очки. (Дальше про анаглифы, потом будет про процесс съёмки.)

Ещё недостаток — проблемы с отображением цвета. В анаглифах красный канал идёт в левый глаз, зелёный и синий в правый. Если на картинке надо отобразить, скажем, красный, то в одном глазу полычится светло в этом месте, в другом темно — возникает ощущение блестящести вместо цвета. Для борьбы с этим перед объединением картинок они обрабатывались для уменьшения блестящести — в каждой точке точке уменьшалась до 0,17—0,3 (выбиралось вручную) от исходного значения разность яркостей (Y в CIE XYZ, сами картинки в sRGB) этой точки в левом и правом глазу с сохранением общей (т.е. без очков) яркости и разности G−B (последнее довольно произвольно, просто надо было что-то выбрать, а думать много не хотелось). Эксперименты потом показали, что блестючесть, похоже, появляется примерно когда возникает "инверсия" между глазами, в смысле, в одном глазу область светлее окружения, а в другом темнее. В основном такая проблема возникала с красными предметами.

Другая сторона этой проблемы: если жёлтый, синий, зелёный более-менее воспринимаются на объёмных фотках, мне показалось, что с красным тут хуже. В правый глаз поступает два канала, наверно, из-за этого синий легко отличается от зелёного. Красный должен воспринималься дригим глазом — наверно, где-то там проблема.

Ну и вся картинка так сдвинута в красный из-за того, что я подумал, что надо, чтобы в обоих глазах яркость была примерно равной, а красный цвет даёт не очень большую яркость, поэтому его тут больше. Если смотреть картинку на чёрном фоне (как я в основном и делал), действительно, это уменьшает блестящесть в первый момент. Если смотреть на белом фоне, глаза ещё до просмотра катринки адаптируются к разности яркостей по фону, так что картинка наоборот блестит больше. Так что это, наверно, была не очень удачная мысль.

Про съёмку. На улице фотки снимались в RAW двумя фотиками (Canon 10D и Canon A610) двумя людьми. Синхронизовались по устной команде, хотя получалось не очень точно — ноги у прохожих в разных положениях, иногда ветки сдвинуты. Конвертилось моей модификацией dcraw, совмещалось hugin. Хороший способ совмещения: совмещаем точку на бесконечности плюс совмещаем горизонтали кучи точек в разных местах кадра, всё в линейной проекции. Оптимизируем положение второго кадра (все 3 параметра), одно из фокусных расстояний (v), обе дисторсии (b). Вертикаль выставлял вручную, хотя это тоже можно делать автоматически. Оказалось, что дисторсии неплохо исправляются и таким способом.

Про выбор базы (расстояния между камерами) уж потом напишу.

PS (= UPD). Про выбор базы (в основном пока теория). Можно выделить два подхода. Вариант 1. Например, в википедии где-то встречается совет выбирать расстояние между камерами так, чтобы оси камер были под таким же углом (если они пересекаются на объекте съёмки), что и оси глаз при просмотре. Т.е. (расстояния между глазами)/(расстояние до экрана) = (расстояние между камерами)/(расстояние до объекта). Вариант 2. Выбирать базу примерно так же, как выбирается диафрагма в обычной фотографии (см. у Афанаса), т.е. исходя из того, что хотим получить плоским, а что объёмным (с диафрагмой — размытым или чётким).

По-моему, первый вариант необоснован — никто не различит, на самом деле объект попал на бесконечность или он где-то ближе, например. К тому же это зависит от масштаба при просмотре.

Измерения показали, что объект отделяется от фона, когда их сдвиги различаются больше, чем на 1/1250 радиана для наблюдателя (было два эксперимента, в одном получилось 7,2×10⁻⁴, в другом 8,4×10⁻⁴ радиана, взял в результате значение 8×10⁻⁴ = 1/1250 рад = 2,8'). У меня экран монитора шириной 37,6 см расположен на расстоянии около 70 см от глаз. Если катринка занимает примерно полэкрана, получается ширина картинки 1/4 от расстояния, т.е. глубина появляется начиная со сдвига примерно 1/300 от ширины картинки. Чтобы наверняка отделилось, можно сделать ещё запас.

Введём по аналогии с ГРИП (глубина резко изображаемого пространства) понятие МРГ (минимально различимая глубина) и будем пытаться его найти. Пусть L — расстояние до объекта, A — база (расстояние между камерами), f_б = ЭФР/36 мм — фокусное расстояние, обезразмеренное на ширину кадра, α = 1/300 — доля ширины кадра, сдвиг на которую соответствует МРГ. Тогда в аналоге портретной зоны (A, МРГ ≪ L) будет МРГ = αL²/f_бA. Соответствующая военная формула

МРГ = L²/(8 ЭФР A),

где L, A, МРГ в метрах, ЭФР в миллиметрах.

Для облака на расстоянии 3 км с МРГ = L/10 (т.е. детализация по глубине соответствует деталям на облаке в 10 диаметров Солнца) получаем A = (4000/ЭФР) метров. При обычном на длинном конце у мыльниц ЭФР = 100 мм получаем базу A ~= 40 м (числа тут, наверно, слишком оптимистичные). За счёт кадрирования фотки её можно уменьшить.

Ещё одна удобная формула

МРГ = αPL / A = PL / 300A,

где P = L/f_б — ширина кадра в плоскости объекта.