Устройството и принципът на работа на камерата

2024 Автор: Sierra Becker | [email protected]. Последно модифициран: 2024-02-26 04:24

Фотографията е едно от най-важните изобретения в историята - тя наистина промени начина, по който хората мислят за света. Сега всеки човек може да види изображения на неща, които всъщност са на голямо разстояние или не са съществували от дълго време. Всеки ден милиарди снимки се публикуват онлайн, превръщайки живота в цифрови пиксели информация.

Структурата на камерата

Фотографията ви позволява да улавяте важни моменти от живота и да ги запазвате за години напред. Устройствата за създаване на изображения отдавна са вградени в телефони и други джаджи, но принципът на работа на камерата остава загадка за мнозина. Фотографията е колкото наука, толкова и изкуство, но огромното мнозинство не са наясно какво се случва, когато натиснат бутона на камерата или отворят приложението за камера на смартфона. Първата камера, чиято структура и принцип ще бъдат обсъдени по-късно, изобщо нямаше бутони и изобщо не приличаше на приложение. Но неговото устройство е в основата на съвременните джаджи.

Например, филмовата камера се състои от три основни елемента: оптичен - обектив, химически - филм и механичен - тяло на камерата. Нека разгледаме накратко принципа на работа на камерата: филмът се зарежда в макара отдясно и се навива на друга макара отляво, минавайки по пътя пред обектива. Това е дълга лента от гъвкава пластмаса, покрита със специални химикали на базата на светлочувствителни сребърни съединения.

Черно-белият филм има един слой, а цветният филм има три: горният е чувствителен към синя светлина, центърът е чувствителен към зелено, а долният е чувствителен към червено. Изображението е получено благодарение на химическата реакция на всеки от тях. За да не разваля филма светлината, той е увит в издръжлив, устойчив на светлина пластмасов цилиндър, който се поставя вътре в камерата. Но как комбинира всички компоненти, така че да записват ясен, разпознаваем образ? Има много различни начини да накарате тези части да работят, но първо трябва да разберете основния принцип на работа на камерата. Тъй като фотографията не изисква електричество, конвенционалната безогледална камера с един обектив е отлична илюстрация на основните процеси на фотографията.

Защо имате нужда от обектив

Най-добре е да започнете накратко да обяснявате как камерата работи с теорията. Представете си, че стоите в средата на стая без прозорци, врати или светлини. На такова място не се вижда нищо, защото няма източник на светлина. Ако приемем, че сте извадили фенерчето си и го включили, илъчът от него се движи по права линия. Когато тази светлина удари обект, тя отскача от него и удря очите ви, което ви позволява да видите какво има вътре в стаята.

Принципът на работа на цифров фотоапарат е подобен на процеса на извличане на предмети от тъмна стая с лъч от фенерче. Оптичният компонент на фотоапарата е обективът. Неговата задача е да отрази лъчите светлина, които се връщат от обекта, и да ги пренасочи, така че да се съберат, за да образуват изображение, което прилича на сцената пред обектива. Може да не е съвсем ясно как протича този процес и защо обикновеното стъкло е в състояние да пренасочва светлината. Отговорът е много прост: когато светлината се движи от една среда в друга, тя променя скоростта.

Как работи обектив

Светлината се движи по-бързо във въздуха, отколкото през стъклото, така че обективът го забавя. Когато лъчите я ударят под ъгъл, една част от вълната ще достигне повърхността преди другата и по този начин ще се забави първа. Когато светлината навлезе в стъклото под ъгъл, тя се огъва в една посока и след това отново, когато излезе от стъклото, защото части от светлинната вълна удрят въздуха и се ускоряват преди другите.

Стандартна изпъкнала леща има една или двете страни на стъклото извита. Това означава, че преминаващите светлинни лъчи ще се отклоняват към центъра на лещата, когато влизат. В двойна изпъкнала леща, като лупа, светлината ще се огъне, когато влиза, докато излиза. Това ефективно променя пътя на светлината от обекта, който е свързан с главнияпринципа на работа на камерата. Източникът на светлина излъчва светлина във всички посоки. Всички лъчи започват в една точка и след това постоянно се разминават. Сборната леща взема тези лъчи и ги пренасочва, така че всички те да се събират обратно в една и съща точка. На това място се получава изображението на обекта.

Принципът на действие на първата камера

Първата килия беше стая с малка дупка в едната странична стена. Светлината минаваше през него и се отразяваше в прави линии, а изображението се проектираше с главата надолу върху отсрещната стена. Наричано е камера обскура и е използвано от художниците за рисуване на художествени платна. Изобретението се приписва на Леонардо да Винчи. Въпреки че подобни устройства са съществували много преди първата истинска снимка, едва когато някой реши да постави светлочувствителен материал в задната част на тази стая, се роди идеята за получаване на изображение по този начин. Принципът на действие на първата камера беше следният: когато лъчът удари фоточувствителния материал, химикалите реагираха и гравираха изображението на повърхността. Тъй като тази камера не улавя твърде много светлина, отне осем часа, за да се направи една снимка. Изображението също излезе доста замъглено.

Разликата между SLR фотоапаратите

Професионалистите често предпочитат огледално-рефлексни фотоапарати. Смята се, че качеството на картината е по-добро, защото фотографът вижда реалното изображение на обекта във визьора, а неизкривени от дигитализация и филтри. Ако опишем накратко принципа на работа на камера с рефлексен визьор, тогава смисълът се свежда до факта, че в такъв фотоапарат фотографът вижда реално изображение. Може също да регулира всички детайли чрез завъртане и натискане на бутоните. Това се дължи на двойното огледало - пентапризма. Но в дизайна на камерата има още един - полупрозрачен, разположен пред матрицата, който също се нарича сензор или сензор. Принципът на действие на затвора на камерата е, че при натискане на бутон той повдига огледалото и променя ъгъла си на наклон. В този момент светлинен поток удря сензора, след което изображението се обработва и се показва на екрана.

Принципът на действие на SLR камерата е свързан с диафрагмата, която постепенно се отваря, за да пропусне лъчите. Състои се от венчелистчета, чието положение определя диаметъра на централния кръг и количеството предавана светлина. Лъчът удря лещите, а след това и огледалото, фокусиращия екран и пентапризма, където изображението се обръща и след това към визьора. Това е мястото, където фотографът вижда истинското изображение. Принципът на работа на безогледалната камера е различен по това, че няма такъв визьор. Често се заменя с екранна или електронна версия. Фазовият автофокус също е наличен само при SLR камери. Друга разлика е, че когато натиснете бутона на затвора, светлината веднага удря матрицата на камерата.

Фокусирайте се върху обекта

Качеството на изображението се променя в зависимост от това как преминава светлинатапрез обектива на камерата. Той е свързан с ъгъла, под който светлинният лъч влиза в него и каква е неговата структура. Този път зависи от два основни фактора. Първият е ъгълът, под който светлинният лъч влиза в лещата. Втората е структурата на лещата. Ъгълът на влизане на светлината се променя, когато обектът се приближава или отдалечава от него. Лъчите, които влизат под по-остър ъгъл, ще излизат под по-тъп ъгъл и обратно. Обективът на камерата улавя всички отразени светлинни лъчи и използва стъкло, за да ги пренасочи към една точка, създавайки рязко изображение. Общият "ъгъл на огъване" във всяка дадена точка остава постоянен.

Ако светлината не е на фокус, изображението ще изглежда замъглено или без фокус. По същество огъването на обектив увеличава разстоянието между различните точки върху него. Лъчите от по-близка точка се събират по-далеч от лещата, отколкото от по-далечна точка. Тоест, реалното изображение на по-близък обект се формира по-далеч от обектива, отколкото от по-отдалечен. Общият "ъгъл на лъка" се определя от структурата на лещата. Обективът на камерата се върти, за да фокусира, като се приближава или отдалечава от повърхността на филма или сензора. Леща с по-кръгла форма ще има по-остър ъгъл на кривина. Това увеличава времето, през което една част от светлинната вълна пътува по-бързо от другата, така че светлината прави по-рязък завой. В резултат на това реалното изображение на фокус се формира по-далеч от обектива, когато обективът има по-плоска повърхност.

Размерразмер на обектива и снимката

С увеличаване на разстоянието между обектива и реалното изображение, светлинните лъчи се разширяват, за да образуват по-голямо изображение. Плосък обектив прожектира голямо изображение, но филмът е експониран само в средата на изображението. По същество обективът е центриран в средата на кадъра, увеличавайки малка площ пред зрителя. Тъй като предната част на стъклото се отдалечава от сензора на камерата, обектите се приближават. Фокусното разстояние е измерване на разстоянието между мястото, където светлинните лъчи за първи път попадат в обектива и къде достигат сензора на камерата. Професионалните камери ви позволяват да инсталирате различни обективи, с различни увеличения. Степента на увеличение се описва от фокусното разстояние. При фотоапаратите се определя като разстоянието между обектива и реалното изображение на обект на далечно разстояние.

Разлики между лещите

По-голям брой фокусни разстояния показва по-голямо увеличение на изображението. Различните лещи са подходящи за различни ситуации. Ако снимате планинска верига, можете да използвате обектив с особено голямо фокусно разстояние. Те ви позволяват да се съсредоточите върху определени елементи в далечината. Ако трябва да направите портрет в близък план, широкоъгълен обектив ще ви свърши работа. Той има много по-късо фокусно разстояние, така че компресира сцената пред фотографа.

Хроматична аберация

Обективът на камерата всъщност е няколко лещи, комбинирани в един блок. Може да се образува една събирателна лещареално изображение на филм, но то ще бъде изкривено от редица аберации. Един от най-значимите фактори на изкривяване е, че различните цветове на спектъра се огъват по различен начин, докато се движат през лещата. Тази хроматична аберация по същество създава изображение, където тоновете не са подравнени правилно. Камерите компенсират това, като използват множество обективи, изработени от различни материали. Всяка леща обработва цветовете по различен начин и когато се комбинират по определен начин, цветовете се пренареждат. Обективът с увеличение има способността да премества различни елементи на обектива напред-назад. Чрез промяна на разстоянието между отделните лещи можете да регулирате силата на увеличение на обектива като цяло.

Сензори за филми и изображения

Устройството и принципът на работа на камерата също са свързани със запис на информация на носителя. В исторически план фотографите също са били един вид химици. Филмът се състои от фоточувствителни материали. Когато тези материали са ударени от светлина от леща, те улавят формата на обектите и детайлите, като например колко светлина идва от тях. В тъмна стая филмът е разработен, подложен на серия от химически бани, за да се получи изображение. Принципът на работа на камера със сензор е малко по-различен от работата на филмова камера. Въпреки че обективите, методите и термините са едни и същи, сензорът за цифров фотоапарат прилича повече на слънчев панел, отколкото на лента от филм. Всеки сензор е разделен на милиони червени, зелени и сини пиксели или мегапиксели. Когато светлината удари пиксел, сензорът го преобразува в енергия, а компютър, вграден в камерата, отчита колко енергиясе произвежда.

Защо мегапикселите имат значение

Начинът, по който работи сензорът на камерата, е да измерва колко енергия има всеки пиксел и му позволява да определи кои области на изображението са ярки и тъмни. И тъй като всеки пиксел има цветова стойност, компютърът на камерата може да прецени цветовете в сцената, като гледа какви други пиксели наблизо са регистрирани. Чрез събиране на информация от всички пиксели компютърът е в състояние да приближи формите и цветовете на обекта, който се снима. Ако всеки пиксел събира светлинна информация, сензорите на камерата с повече мегапиксели могат да уловят повече детайли.

Ето защо производителите често рекламират мегапикселови камери, като добавят кратко обяснение как работи камерата. Въпреки че това е вярно до известна степен, размерът на сензора също е важен. По-големите сензори ще събират повече светлина, което ще ви помогне да получите по-добро качество на изображението при слаба светлина. Опаковането на много мегапиксели в малък сензор всъщност влошава качеството на изображението, тъй като отделните пиксели са твърде малки. Стандартният обектив на 50-милиметровия обектив не позволява много приближаване или намаляване, което го прави идеален за обекти, които не са твърде близо или твърде далеч.

Как работи Polaroid

Преносимо фотостудио, което заснема почти мигновени изображения, е мечта от дълго време. Докато не се появи необичайна камера, която ви позволява да не чакате седмици за разпечаткиизображения. Едуин Ланд създава първия фотоапарат на Polaroid. Той имаше идея за незабавна фотография и помоли Kodak за финансиране. Но компанията го прие като шега и само му се присмя. Едуин Ланд се прибра вкъщи и започна да работи по други проекти, за да събере пари. Той създава Polaroid Lens и след това изобретява своето известно преносимо фотостудио.

Принципът на работа на Polaroid камерата е подобен на механизма на действие на конвенционалната филмова камера, вътре в която имаше пластмасова основа, покрита със светлочувствителни сребърни съединения. Всяка заготовка за снимка има същите светлочувствителни слоеве, разположени върху пластмасов лист. Те съдържат всички необходими химикали за проявяване на снимка. Под всеки цветен слой има още един, с боя. Общо има повече от 10 различни слоя върху картата, включително непрозрачен основен слой, който е заготовка за химическа реакция. Компонентът, който стартира процеса, е реагент, смес от дезактиватори, алкали, бял пигмент и други елементи. Той е в слой точно над фоточувствителните слоеве и точно под слоя с изображение.

Принципът на работа на Polaroid камерата е, че преди да се направи снимка, целият реагентен материал се събира под формата на топка върху границата на пластмасовия лист, далеч от фоточувствителния материал. След натискане на бутона ръбът на филма излиза от камерата през двойка ролки, които разпределят реагентния материал в центъракадър. Когато реагентът се разпредели между слоя на изображението и фоточувствителните слоеве, той реагира с други химични елементи. Непрозрачният материал предотвратява филтрирането на светлината в долните слоеве, така че филмът не е напълно изложен, преди да бъде проявен.

Химикалите се движат надолу през слоевете, превръщайки откритите частици на всеки слой в метално сребро. След това химикалите разтварят проявителя, така че той започва да се просмуква в слоя на изображението. Зоните от метално сребро във всеки слой, които са били изложени на светлината, улавят багрилата, така че те спират да се движат нагоре. Само бои от неекспонирани слоеве ще се придвижат нагоре към слоя с изображение. Светлината, отразяваща се от белия пигмент в реагента, преминава през тези цветни слоеве. Киселинният слой във филма реагира с алкалите и дезактиваторите в реагента, което води до постепенно развитие на изображението. Има нужда от светлина, за да се развие напълно и обикновено фотографът изважда картата и вижда крайната химия, включена в развитието на филма.