3. Голография (способы записи и восстановления изображения). Особенности голографического изображения.
В фотографии регистрируется распределение интенсивности световых волн в двумерной проекции изображения объекта на плоскости фотоснимка. Однако, информация об объемности объекта заложена не только в амплитуде, но и в фазе световых волн, распространяющихся от точек регистрируемого объекта. Поэтому, под каким углом мы ни рассматривали бы фотографию, мы не видим новых ракурсов. Не можем увидеть также предметы, расположенные на заднем плане и скрытые впереди стоящими. Перспектива на фотографии видна лишь по изменению относительных размеров предметов и четкости их изображения. Итак, фотография, на первый взгляд являющаяся объективным способом регистрации изображений, при детальном рассмотрении дает весьма субъективную информацию, рассчитанную на восприятие человеческим глазом. Недостатки фотографии в полной мере компенсируются принципиально новым методом регистрации изображений, получившим название голография.
Голография основывается на двух физических явлениях - дифракции и интереференции световых волн. Физическая идея состоит в том, что при наложении двух световых пучков, при определенных условиях возникает интерференционная картина, то есть, в пространстве возникают максимумы и минимумы интенсивности света (это подобно тому, как две системы волн на воде при пересечении образуют чередующиеся максимумы и минимумы амплитуды волн). Для того, чтобы эта интерференционная картина была устойчивой в течение времени, необходимого для наблюдения, и ее можно было записать, эти две световых волны должны быть согласованы в пространстве и во времени.Такие согласованные волны называются когерентными. Если волны встречаются в фазе, то они складываются друг с другом и дают результирующую волну с амплитудой, равной сумме их амплитуд. Если же они встречаются в противофазе, то будут гасить одна другую. Между двумя этими крайними положениями наблюдаются различные ситуации сложения волн. Результирующая сложения двух когерентных волн будет всегда стоячей волной. То есть интерференционная картина будет устойчива во времени. Это явление лежит в основе получения и восстановления голограмм. Обычные источники света не обладают достаточной степенью когерентности для использования в голографии. Поэтому решающее значение для ее развития имело изобретение в 1960 г. оптического квантового генератора или лазера - удивительного источника излучения, обладающего необходимой степенью когерентности и могущего излучать строго одну длину волны. Деннис Габор, изучая проблему записи изображения, выдвинул замечательную идею. Сущность ее реализации заключается в следующем. Если пучок когерентного света разделить на два и осветить регистрируемый объект только одной частью пучка, направив вторую часть на фотографическую пластинку, то лучи, отраженные от объекта, будут интерферировать с лучами, попадающими непосредственно на пластину от источника света. Пучок света, падающий на пластину, назвали опорным, а пучок, отраженный или прошедший через объект, предметным. Учитывая, что эти пучки получены из одного источника излучения, можно быть уверенным в том, что они когерентны. В данном случае интерференционная картина, образующаяся на пластинке, будет устойчива во времени, т.е. образуется изображение стоячей волны.--> Голограмма формирует реальное объемное изображение, в отличие от фотографии и даже от таких подделок под объемность, как стереограммы. Реальность состоит в том, что голограмму можно наблюдать с разных точек, наблюдая части объекта или сцены, которые были скрыты при наблюдении с другой точки зрения. В этом смысле голографическое изображение ведет себя полностью как реальный объект. Особенно хорошо это иллюстрируют голографические изображения прозрачных объектов, например, голограмма линзы полностью сохраняет все свойства реальной линзы, и поэтому через изображение линзы можно просматривать увеличенное изображение расположенных за ней объектов. Правда, на голограмме не могут быть отображены самосветящиеся объекты, например, электрическая лампа. Это следует из самой технологии голографии - снимаемый объект должен быть освещен лазерным светом, и только этот свет фиксируется на голограмме.
1-й этап - Запись пропускающей голограммы
Пучок лазера 1 делится на два полупрозрачным зеркалом 2. Первый пучок, называемый сигнальным, направляется зеркалом 3, расширяется линзой 4 и освещает объект 7. Второй пучок, называемый опорным, так же направляется зеркалом 3, расширяется линзой 4 и падает непосредственно на фотопластинку 8. Фотопластинка регистрирует картину интерференции между опорным пучком света и светом, отраженным от объекта. Картина интерференции – это мельчайшие перепады интенсивности света с периодом менее 1 микрона.
Импульсный лазер позволяет записывать на голограмму любые объекты, например, делать портреты людей, снимать домашних животных и т. д. После обычной фотохимической обработки фотопластинки получается пропускающая голограмма (голограмма Лейта-Упатниекса). Если осветить такую голограмму лазерным пучком света, можно увидеть объемное изображение объекта. В обычном белом свете пропускающая голограмма изображение не восстанавливает и поэтому требуется ее копирование на отражающую голограмму.
2-й этап - Запись отражающей голограммы
На второй стадии пропускающую голограмму 9 освещают восстанавли-вающим пучком 6, направленным противоположно опорному пучку при записи голограммы. В этом случае голограмма восстанавливает так называемое «действительное» изображение 7, которое располагается в пространстве перед голограммой на том же месте, где находился объект. В этом месте помещают фотопластинку 8, которая регистрирует интерференционную картину двух пучков света – опорного 5 и пучка, создающего действительное изображение объекта. Так как пучки приходят с разных сторон фотопластинки, на ней регистрируется отражающая голограмма (голограмма Денисюка), которая может восстанавливать объемное изображение в обычном, белом свете. Регулируя расстояние между пропускающей голограммой и фотопластинкой, можно менять положение изображения, располагая его за плоскостью голограммы и даже перед ней!
Согласно закону невзаимозаместимости [3], при очень короткой экспозиции чувствительность фотопластинок заметно падает. Это непосредственно касается записи голограмм импульсным лазером на неодиме, длительность импульса которого составляет порядка 20 нсек. В результате приходится либо увеличивать энергию импульса, либо использовать неоптимальное проявление, приводящее к повышенным шумам в изображении. Для устранения этого нежелательного явления можно использовать известный в фотографии эффект латенсификации [3,4]. Эффект заключается в усилении скрытого изображения слабой и длительной засветкой фотопластинки некогерентным светом сразу после записи При этом голограммы. происходит увеличение центров скрытого изображения до размеров, характерных для нормальной экспозиции. Примечательно, что воздействие такой слабой засветки на неэкспонированную фотопластинку не приводит к появлению какой-либо заметной плотности почернения при проявлении.
Формат DV Cam. Достоинства. Недостатки. Применение.
Высокие темпы внедрения цифровой техники в нашу жизнь в значительной степени предопределило появление несколько лет назад устройств, созданных на базе компрессии DV. Высокое качество изображения, взаимная совместимость оборудования разных производителей, доступность по цене - вот те главные обстоятельства, которые послужили причиной выбора миллионов людей в пользу нового стандарта.
Формат DVCAM, впервые представленный фирмой Sony в 1996 году, является профессиональным вариантом стандартного формата DV. В формате DVCAM используется 8-битная цифровая компонентная запись со сжатием 5:1 и соотношением частот дискретизации 4:1:1 (для сигнала 525/60) или 4:2:0 (для сигнала 625/50). Уникальный алгоритм сжатия изображения обеспечивает высокое качество изображения и возможность многократной перезаписи без ухудшения качества. При записи яркостного и цветоразностных сигналов используются 8-бит квантование и частоты дискретизации 13,5 и 6,75 МГц соответственно. Записываемый поток видеоданных 24,948 Мбит/с, общий записываемый поток 41,85 Мбит/с. Минимальная длина волны записи 0,488 мкм, что соответствует продольной плотности записи 4098 бит/мм.
DVCAM фирмы Sony имеет по существу те же параметры записи на ленту, что и DV, но шаг и ширина дорожек увеличены до 15 микрон (вместо 10 микрон у DV). Шаг дорожки зависит от скорости, с которой лента движется относительно головок, и с углом, под которым дорожка записывается поперек ленты. Ширина дорожки - это реальная ширина записи дорожки на ленте. У DVCAM нет предохранительной полосы между дорожками, поэтому ширина дорожки совпадает с шагом. С увеличением ширины дорожки сокращается продолжительность записи на лентах равной длины, но и снижается влияние пропусков, поскольку каждый кадр записывается на большей площади ленты. Большинство устройств DVCAM могут воспроизводить только DV и DVCAM, однако новая дека Sony DSR-2000 будет воспроизводить и DVCPRO.
Звук сигнал 48 кГц/16 бит.
Своим высоким качественным и эксплуатационным показателям аппараты DVCAM во многом обязаны замечательным свойствам металлизированной ленты AME (Advanced Metal Evaporated – «улучшенная металлонапыленная»), разработанной Sony.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №7