Проблема выбора ЦФК для судебно-медицинских целей

Судебно-медицинская фотография, как составная часть судебной фотографии, представляет собой определенную правилами систему способов и приемов получения изображений, которые обеспечивают точность и объективность запечатления фиксируемых объектов и дают возможность проверки соответствия отображенной информации реальным фактам (С.В. Душен и соавт. 2005). По своей сути судебная фотография является фотографией научной и, следовательно, ограничена соответствующими требованиями, основное из которых – максимальная беспристрастность. Основная цель применения фотографии в экспертизе в целом и судебно-медицинской экспертизе в частности, представление суду и (или) следствию наглядного доказательного материала (Тахо-Годи 65). Задачами судебно-медицинской фотографии является ряд взаимосвязанных направлений:

1. Иллюстрация - отображение исследуемых объектов с целью наглядности и увеличения информативности;
2. Фиксация - запечатление выявленных при осмотре или в процессе экспертизы материальных признаков определяющих экспертное мнение;
3. Исследование - выявление и запечатление материальных признаков, скрытых при иных методах исследования (макро - и микро-фотография, фотография в невидимых лучах спектра и др.).

В соответствии с различными задачами фотографии имеется разница и в требованиях к фотокамерам (ФК). Для иллюстрации процесса вскрытия трупа с целью информативности о патологических изменениях, какие-либо особые приемы фотосъемки вряд ли потребуются - отсюда и соответствующие требования к фотокамере. Однако при выявлении повреждений или наложений на одежде и (или) трупе, несущих совсем иную, юридическую нагрузку, требования к фотографическому процессу в целом и к ФК в частности существенно возрастают. Еще более жесткие требования к ФК в исследовательской фотографии. С каждым годом для выполнения целей и задач судебно-медицинской фотографии разрабатываются собственные и приспосабливаются методы и приемы из других отраслей научной фотографии, что требует применения современных материалов и технических средств.

Применение к каждой задаче отельного фототехнического комплекса не только нецелесообразно, но и бессмысленно.

В настоящее время рынок перенасыщен фотографической техникой и различными рекламными приемами пытается навязать потребителям (в нашем случае экспертным учреждениям) фотографическую технику зачастую не совсем пригодную для экспертных задач.

Наша работа имеет цель сформулировать основные требования к главному звену составляющей фотографической техники – фотокамерам (ФК), а с учетом того, что переход к цифровым технологиям надо признать свершившимся фактом, то к цифровым фотографическим камерам (ЦФК) для целей исследования и фиксации объектов судебно-медицинской экспертизы.

Учитывая то, что требования к ЦФК напрямую зависимы от требований к результатам фотосъемки (фотоизображений), трудозатратам на достижение надлежащих результатов и экономической целесообразности, нам представляется, что при выборе фототехники следует обратить внимание на следующие параметры:

1. Качество фиксации изображения. Качество изображения формируется из многих слагаемых. Основные из них:

   1. Широкий выбор, доступность и качество оптики (объективов) в том числе специальной. Приведем пример объективов для камер с байонетным креплением типа «NAj» («Киев», «Nikon», «Kodak» и др.) – это объективы специально выполненной для медицинских целей серии «Medical Nikkor» - обладающей исключительными макровозможностями и встроенными фильтрами, объектив «UF Nikkor» - для фотосъемки в ультрафиолетовых лучах. Надо отметить, ввиду очень низкой чувствительности матриц цифровых фотокамер в отличие от фотопленки к UF лучам, съемка в UF лучах ЦФК становится значительной проблемой, практически неразрешимой без специальной оптики и фильтров. Предлагаемые в комплекте с фотокамерой, так называемые Kit –вые объективы далеко не всегда обладают требуемыми для судебной медицины параметрами. Основное назначение данных объективов – пригодность для бытовой (жанровой, портретной) фотографии, поэтому большинство из них трансфокаторы с большой кратностью зуммирования, значительным минимальным расстоянием фокусировки, и не слишком большим относительным отверстием. Общеизвестно, что наиболее высоким качеством, как по величине относительного отверстия, резкости, так и по разрешению обладают объективы с фиксированным фокусным расстоянием, однако для полноценной работы их необходимо как минимум два. Один широкоугольный - для съемок в тесных помещениях и второй макро, обладающий фокусным расстоянием «портретника» - для пропорциональной передачи лица и макрофотографии. Объективы с переменным фокусным расстоянием высокого качества (лишенные аберраций и других нежелательных особенностей) очень дороги и целесообразность их приобретения весьма сомнительна. Тем более, специфика работы эксперта вполне позволяет «зуммировать» ногами. Важным является и наличие в объективе встроенной системы стабилизации, что позволит получать более резкие фотоснимки (без «шевеленки») в условиях слабого освещения. Надо признать обязательными наличие удобного устройства (кольца) ручной фокусировки и функции автофокусировки с режимом приоритета ручной настройки для макро- фотографических работ и съемки малоконтрастных объектов. Довольно удачная, с точки зрения практического применения при отсутствии штатива и вспышек, функция стабилизации изображения. Последняя имеется в камерах некоторых производителей, и позволяет в некоторой степени удешевлять производство объективов. Объективных сравнительных сведений об эффективности встроенных стабилизаторов в камеру и в объектив, нами не найдено, однако ведущие производители фототехники используют стабилизаторы в объективах.

      И, наконец, один из важных показателей, разрешающая способность объектива, которая наряду с аналогичной способностью светочувствительного элемента (матрицы) позволяет передавать мельчайшие детали изображения. Разрешающая способность объектива выражается в линиях на миллиметр (линеатура). К сожалению, производители зачастую упускают данный показатель в параметрах изделия. Однако необходимость такой информации велика, так как эффективность количества пикселей ЦФК напрямую зависит от разрешения объектива, при линеатуре объектива менее 10 линий на мм, вряд ли его стоит применять с камерой, матрица которой содержит более 10 млн. пикселей.

      Следует оговориться, что вышеперечисленные свойства хороши только для оптики производства собственно изготовителей камер или оптических фирм, рекомендованных производителями камер. Только в этом случае вы получите тандем (камера+объектив), адекватно выполняющий свою непосредственную функцию. Заменять фирменную оптику линзами посторонних производителей далеко не всегда целесообразно, хотя заманчиво в силу значительно меньшей цены. Практика показывает, что оптика сторонних производителей страдает существенными недостатками как в качестве собственно оптики (линеарность, наличие аберраций, дисторсии и др.), так и адекватной работе (проблемы с автофокусировкой, взаимосвязи с импульсными источниками света (вспышками) и др.). Долговечность работы такой оптики также не на уровне.

   2. Качество экспозиционной автоматики. В цифровых камерах оно более востребовано, чем в аналоговых, ввиду меньшей фотографической широты фоторегистрирующих устройств и избежать потерь в светах и тенях может только точное определение экспозиции. При оценке экспозиционной автоматики следует обращать внимание на три основных параметра:

      • а) особенности матричного замера. Матричные замеры камер разных классов и производителей различаются по количеству зон и особенностям оценки.
        Можно утверждать, что чем больше зон анализируются, тем более качественная оценка освещения. На протяжении многих лет и до настоящего времени наиболее совершенной системой экспозиционного замера оснащаются камеры фирмой NIKON с 3D цифровым матричным замером, определяющим параметры экспозиции на всей области кадра по 1005-пиксельному RGB- датчику с учетом цвета (Scene Recognition).
      • б) наличие и размер точечного замера. При выборе точечного замера целесообразно остановиться на 1-2% от всей площади кадра с размещением замера в центре текущей зоны фокусировки. При макрофотосъемке точечный замер практически незаменим.
      • в) диапазон освещенности в котором работоспособна экспонометрическая автоматика камеры. Данные параметры указываются производителями фототехники в величинах экспозиции ЕV (Exposure Value). Чем шире диапазон – тем больше возможностей точной экспонометрии.

   3. Особенности световоспринимающего сенсора (матрицы), слагаемые из:

      • а) разрешение сенсора выражается в количестве полезных пикселей. Человек на расстоянии около 25 см от глаз, в лучшем случае, различает 10 точек на миллиметр или около 250 точек на дюйм (издательства иногда требуют разрешение снимков предназначенных для публикаций 300 точек на дюйм, что довольно безосновательно). Максимальный размер снимка который может быть применен для иллюстрации заключения или акта исследования составляет размер формата А4 или 200х300 мм. Таким образом, для указанного формата, нам потребуется (200х10)х(300х10) = 6000000 точек (пиксел) в целом. Нам представляется, что с учетом выкадровки в процессе печати и обрезки снимков – 6-10 миллионов пикселей более чем достаточно для задач, которые могут возникнуть в практике судебно-медицинской экспертизы. Стоит оговориться, что по некоторым, весьма авторитетным, данным (М.Стоун, Р.Гладис, 2005) разрешения в 6 точек на миллиметр (200 dpi) для печати достаточно. Последнее можем подтвердить собственными наблюдениями.
      • б) размер сенсора. Чем больше физический размер сенсора при равном количестве пикселей, тем качественнее изображение (больше фотографическая широта и меньше шума). Основные типы применяемых в ЦФК сенсоров приводим в таблице 1.

        Таблица 1.

        Основные типы сенсоров, применяемых в цифровых фотокамерах

        Формат сенсора	Размер сенсора	Кроп-фактор
        Формат сенсора	Длинная сторона	Короткая сторона	Кроп-фактор
        1/3,6»	4 mm	3 mm	8,6
        1/3,2»	4,54 mm	3,42 mm	7,6
        1/3»	4,8 mm	3,6 mm	7,2
        1/2,7»	5,37 mm	4,04 mm	6,4
        1/2,5»	5,76 mm	4,29 mm	6
        1/2»	6,4 mm	4,8 mm	5,4
        1/1,8»	7,18 mm	5,32 mm	4,8
        2/3»	8,8 mm	6,6 mm	3,9
        1»	12,8 mm	9,6 mm	2,7
        4/3»	18 mm	13,5 mm	1,9
        Foveon X3	20,7 mm	13,8 mm	1,7
        APS-C Canon	22,7 mm	15,6 mm	1,6
        DX Nikon и др.	23.7 mm	15.8 mm	1,5
        APS-H Canon	28,7 mm	19,1 mm	1,25
        35 mm (DSC Kodak, FX Nikon и др.)	36 mm	24 mm	1

        Прим. Указанный в таблице кроп-фактор – относительная величина размера сенсора цифровой камеры к 35 мм формату (24х36 мм).

        Размеры сенсоров более 35 мм нами не приведен сознательно, так как камеры, оснащенные такими сенсорами настолько дороги, что приобретение их учреждениями здравоохранения становится невозможным.

      • в) тип сенсора. Наиболее распространенные типы сенсорных приемников: ПЗС (прибор с зарядовой связью) и КМОП (комплементарные металлооксидные полупроводниковые приборы). Последние заметно меньше потребляют энергии и значительно дешевле в производстве, что и позволяет им вытеснять с рынка приборы с зарядовой связью (К.Айсман, Ш.Дугган, Т.Грей 2005). Однако по нашему субъективному мнению 6-10 мегапиксельные камеры с матрицами ПЗС (Nikon D200) телесные тона передавали заметно естественнее, чем камеры с КМОП матрицами с разрешением 8-12 миллионов пикселей (Nikon D300, Canon D30 и др.).
      • г) глубина цвета, объем и разрядность RAW файлов. В настоящем наиболее популярными являются 12-16 разрядные изображения (бит на канал), хотя некоторые камеры давно перешагнули 22 разрядный рубеж. В любом случае, больше информации позволит в некотором роде частично компенсировать потери деталей ввиду высокой контрастности или неточной экспозиции. По некоторым данным (Д. Башков, 2008) 14-битный NEF оптимален, с точки зрения реальной глубины цвета и объема файла.
      • д) формат регистрации. Практически все камеры позволяют выбрать формат записи изображения, как минимум в JPEG с несколькими степенями сжатия, в TIF и, далеко не все, в так называемом сыром формате RAW. Последний надо признать обязательным, так как именно он позволяет несколько исправить ошибки в экспозиции, допущенные при фотосъемке.
      • е) количество шумов. Шум – естественный спутник цифровой информации и чем выше установлена чувствительность (принудительно усилен сигнал) тем больше шума. Все производители цифровой фототехники теми или иными способами ведут борьбу с шумами, однако чрезмерно агрессивное подавление шумов ведет к негативным последствиям в виде потери информации в полутенях и нюансировка цвета. Таким образом, целесообразно иметь в ассортименте функций камеры возможность отключения подавления шумов.

   4. Фокусировочная система (точность работы, способность фокусировать при низкой освещенности). Менее всего в данном вопросе важна скорость автофокусировки, ибо динамические сюжеты снимать практически не приходится, и количество точек фокусировки которые являются удобной функцией, без которой можно вполне обойтись при наличии удобной кнопки «AF-Loc», позволяющей фиксировать фокусировку в любом удобном положении (на любом объекте) и кадрировать по желанию. Точность фокусировки в моделях известных производителей довольно высока, а со способностью фокусировки при различной освещенности можно ознакомиться в руководстве к фотокамере, так как за данную функцию отвечает именно она. Выражается данный показатель в единицах EV. Следует заметить, что для качественной фокусировки немаловажна роль величины видоискателя, поля зрения (последнее в идеале 100%) и увеличения.

   5. Наличие фирменного ПО (программного обеспечения) для обработки изображений и конвертации сырых (RAW) файлов. По мнению Д. Башкова (2008) именно возможность съемки камер Nikon в формате NEF и конвертирование в прилагающемся к камерам программном обеспечении «Capture NX» позволяет получать качество снимков намного лучшее, чем в камерах Sony, даже с учетом включенного стабилизатора.

2. Эргономика и дизайн. Если дизайн камер для фотографических работ в судебной медицине несущественен, то с эргономикой дело обстоит иначе. Последняя отвечает за удобство работы оператора с камерой. Важно наличие удобной рукоятки и возможности не предпринимать никаких действий во время съемки, связанных с погружением в меню. Наличие отдельных органов управления для переключения между программными режимами, замером экспозиции, экспокоррекции и предпросмотра глубины резкости. Некоторые производители дают возможность перепрограммировать на камере одну или несколько кнопок, что позволяет доверить им какую-либо настройку из меню, что немаловажно для подстройки управления под конкретного оператора. Не менее значим вес камеры с объективом, так как в случае очень легкой камеры существенно уменьшается устойчивость, а при существенном весе – усталость оператора. Здесь нужна золотая середина. Нам представляется, что оптимален вес камеры 800-1200 гр.
3. Системность. Наличие и возможность применения широкого ассортимента дополнительных приспособлений, как то: осветительное оборудование (вспышек, в том числе – макро), бустеров, штативов, фильтров и т.д. В значительной степени важна преемственность технических средств и аксессуаров на протяжении производства не только одной модели или поколения камер. Указанное позволит со временем накапливать те или иные принадлежности с уверенностью, что они будут адаптированы к приобретенным в будущем камерам. Так, к примеру, авторы с успехом используют с камерой «Nikon D200» макрообъектив «NAj Nikkor 55mmf2,8» и фотовспышку «Nikon Speedlight SB 16» выпущенные 2-3 десятилетия тому назад.
4. Надежность и долговечность. Нам представляется, что именно эти параметры определяют экономическую обоснованность вложенных средств, целесообразность и уверенность в работоспособности камеры в любых условиях. По устоявшемуся мнению в профессиональной фотографической среде - наиболее качественными являются фотокамеры «Leica», по расхожему мнению массовых потребителей камеры «Canon», однако в литературе объективного подтверждения этому мы не нашли. Напротив, по данным А.Шеклеина (СФ, 1989), Фото БN (№18, 2003г) и др., наиболее качественной признана фототехника производства Nikon. Поэтому в любом случае камера устоявшегося производителя фототехники (Фуджи, Мамия, Олимпас, Пентакс и др.) будет более надежной и долговечной, чем камеры производителей с малым опытом в фотопроизводстве (Самсунг, Сони, Панасоник и др.).
5. Вспомогательные функции. Иногда производители фотокамер снабжают видоискатели функцией включаемой сетки, что на практике нами оценено очень высоко с точки зрения элементарной возможности выставлять параллельность светочувствительного датчика и плоскости объекта фотосъемки. Большинство фотокамер снабжаются отдельно приобретаемыми экранами для замены штатных, а в некоторых возможность вообще отсутствует. Второй, по нашему убеждению, очень полезной, в частности при макрофотографии, функцией некоторых камер является функция так называемого визирования по дисплею (Live View). Для получения изображения служит основная матрица. Изображение в видоискателе отсутствует, так как зеркало в это время поднимается, но можно пользоваться автофокусом. В дополнение данные камеры снабжаются портами HDMI позволяющими выводить изображения с цветного дисплея на внешний дисплей. Посредством переходника можно без проблем подключить к нему и обычный монитор, что очень эффективно при трасологических исследованиях. И в меньшей степени полезны функции автоматической очистки матрицы от пыли, или ранее привычная для фотокамер Nikon - функция «снимок пыли». Таким образом, нами кратко изложены основные требования к выбору цифровых фотокамер для судебно-медицинских целей с учетом современных требований и развития цифровых технологий.