Dispozitivul și principiul de funcționare al camerei

2024 Autor: Sierra Becker | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-02-26 06:20

Fotografia este una dintre cele mai importante invenții din istorie - a schimbat cu adevărat modul în care oamenii cred despre lume. Acum fiecare persoană poate vedea imagini cu lucruri care sunt de fapt la mare distanță sau care nu există de mult timp. În fiecare zi, miliarde de fotografii sunt postate online, transformând viața în pixeli digitali de informații.

Structura camerei

Fotografia vă permite să surprindeți momente importante din viață și să le salvați pentru anii următori. Dispozitivele pentru crearea de imagini au fost integrate de mult timp în telefoane și alte gadget-uri, dar principiul de funcționare al camerei rămâne un mister pentru mulți. Fotografia este atât de mult o știință, cât este o artă, dar marea majoritate nu știu ce se întâmplă atunci când apăsă butonul camerei sau deschid aplicația pentru camera pentru smartphone. Prima cameră, a cărei structură și principiu vor fi discutate mai târziu, nu avea deloc butoane și nu semăna deloc cu o aplicație. Dar dispozitivul său se află în centrul gadgeturilor moderne.

De exemplu, o cameră cu film este formată din trei elemente principale: optic - lentilă, chimică - film și mecanic - corpul camerei. Să luăm în considerare pe scurt principiul de funcționare al camerei: filmul este încărcat într-o bobină în dreapta și înfășurat pe o altă bobină în stânga, trecând în fața obiectivului pe parcurs. Este o bandă lungă de plastic flexibil acoperită cu substanțe chimice speciale pe bază de compuși de argint sensibili la lumină.

Filmul alb-negru are un strat, iar filmul color are trei: partea de sus este sensibilă la lumina albastră, centrul este sensibil la verde, iar partea de jos este sensibilă la roșu. Imaginea a fost obtinuta datorita reactiei chimice a fiecaruia dintre ele. Pentru ca lumina să nu strice filmul, acesta este învelit într-un cilindru din plastic durabil, rezistent la lumină, care este plasat în interiorul camerei. Dar cum combină toate componentele astfel încât acestea să înregistreze o imagine clară, de recunoscut? Există multe moduri diferite de a face aceste părți să funcționeze, dar mai întâi trebuie să înțelegeți principiul de bază al modului în care funcționează o cameră. Deoarece fotografia nu necesită electricitate, o cameră convențională fără oglindă cu un singur obiectiv este o ilustrare excelentă a proceselor de bază ale fotografiei.

De ce ai nevoie de un obiectiv

Cel mai bine este să începeți pe scurt să explicați cum funcționează o cameră în teorie. Imaginează-ți că stai în mijlocul unei camere fără ferestre, uși sau lumini. Nimic nu se vede într-un astfel de loc pentru că nu există nicio sursă de lumină. Presupunând că ți-ai scos lanterna și ai aprins-o șifasciculul de la acesta se deplasează în linie dreaptă. Când această lumină lovește un obiect, ea sare din el și îți lovește ochii, permițându-ți să vezi ce se află în cameră.

Principiul de funcționare al unei camere digitale este similar cu procesul de smulgere a obiectelor dintr-o cameră întunecată cu un fascicul de la o lanternă. Componenta optică a camerei este obiectivul. Sarcina sa este de a respinge razele de lumină care se întorc de la subiect și de a le redirecționa astfel încât să vină împreună pentru a forma o imagine care arată ca scena din fața obiectivului. Este posibil să nu fie complet clar cum are loc acest proces și de ce sticla obișnuită este capabilă să redirecționeze lumina. Răspunsul este foarte simplu: atunci când lumina trece de la un mediu la altul, își schimbă viteza.

Cum funcționează un obiectiv

Lumina se deplasează mai repede prin aer decât prin sticlă, așa că obiectivul o încetinește. Când razele îl lovesc într-un unghi, o parte a undei va ajunge la suprafață înaintea celeil alte și astfel încetinește mai întâi. Când lumina intră în sticlă sub un unghi, se îndoaie într-o direcție și apoi din nou când iese din sticlă, deoarece părți ale undei luminoase lovesc aerul și accelerează înaintea altora.

O lentilă convexă standard are una sau ambele părți ale sticlei curbate. Aceasta înseamnă că razele de lumină care trec vor fi deviate către centrul lentilei pe măsură ce intră. Într-o lentilă dublă convexă, cum ar fi o lupă, lumina se va îndoi când intră și iese. Acest lucru schimbă efectiv calea luminii de la obiect, care este legată de principalprincipiul de funcționare al camerei. Sursa de lumină emite lumină în toate direcțiile. Toate razele încep la un moment dat și apoi diverg în mod constant. O lentilă convergentă preia aceste raze și le redirecționează astfel încât toate să convergă înapoi în același punct. În acest loc se obține imaginea subiectului.

Principiul de funcționare al primei camere

Prima celulă era o cameră cu o mică gaură într-un perete lateral. Lumina trecea prin el și se reflecta în linii drepte, iar imaginea era proiectată cu susul în jos pe peretele opus. A fost numită camera obscura și a fost folosită de artiști pentru a picta pânze artistice. Invenția este atribuită lui Leonardo da Vinci. Deși astfel de dispozitive existau cu mult înainte de prima fotografie reală, abia după ce cineva a decis să plaseze material sensibil la lumină în spatele acestei încăperi s-a născut ideea de a obține o imagine în acest fel. Principiul de funcționare al primei camere a fost următorul: atunci când fasciculul a lovit materialul fotosensibil, substanțele chimice au reacționat și au gravat imaginea pe suprafață. Deoarece această cameră nu a captat prea multă lumină, a durat opt ore pentru a face o fotografie. De asemenea, imaginea a ieșit destul de neclară.

Diferenta dintre camerele SLR

Profesioniștii preferă adesea camerele SLR. Se crede că calitatea imaginii este mai bună deoarece fotograful vede imaginea reală a subiectului în vizor, nudistorsionate de digitizare și filtre. Dacă descriem pe scurt principiul de funcționare al unei camere cu vizor reflex, atunci sensul se rezumă la faptul că într-o astfel de cameră fotograful vede o imagine reală. De asemenea, poate regla toate detaliile rotind și apăsând butoanele. Acest lucru se datorează oglinzii duble - pentaprismă. Dar în designul camerei mai există unul - translucid, situat în fața matricei, care se mai numește și senzor sau senzor. Principiul de funcționare al obturatorului camerei este că atunci când este apăsat un buton, acesta ridică oglinda și își schimbă unghiul de înclinare. În acest moment, un flux de lumină lovește senzorul, după care imaginea este procesată și afișată pe ecran.

Principiul de funcționare al unei camere SLR este conectat cu diafragma, care se deschide treptat pentru a lăsa razele să treacă. Este format din petale, a căror poziție determină diametrul cercului central și cantitatea de lumină transmisă. Fasciculul lovește lentilele, apoi pe oglindă, ecranul de focalizare și pentaprismă, unde imaginea este răsturnată, apoi pe vizor. Aici fotograful vede imaginea reală. Principiul de funcționare al unei camere fără oglindă este diferit prin faptul că nu are un astfel de vizor. Adesea este înlocuit cu un ecran sau o versiune electronică. Focalizarea automată pe fază este disponibilă doar pentru camerele SLR. O altă diferență este că atunci când apăsați butonul declanșator, lumina lovește imediat matricea camerei.

Concentrați-vă pe obiect

Calitatea imaginii se modifică în funcție de modul în care trece luminaprin obiectivul camerei. Este legat de unghiul la care intră fasciculul de lumină în el și care este structura lui. Această cale depinde de doi factori principali. Primul este unghiul la care fasciculul luminos intră în lentilă. Al doilea este structura lentilei. Unghiul de intrare a luminii se modifică pe măsură ce obiectul se deplasează mai aproape sau mai departe de el. Razele care intră într-un unghi mai ascuțit vor ieși într-un unghi mai obtuz și invers. Lentila camerei captează toate razele de lumină reflectate și folosește sticlă pentru a le redirecționa către un singur punct, creând o imagine clară. „Unghiul de îndoire” general în orice punct rămâne constant.

Dacă lumina nu este focalizată, imaginea va părea neclară sau defocalizată. În esență, îndoirea unui obiectiv crește distanța dintre diferitele puncte de pe acesta. Razele dintr-un punct mai apropiat converg mai departe de lentilă decât dintr-un punct mai îndepărtat. Adică, imaginea reală a unui obiect mai apropiat se formează mai departe de lentilă decât de unul mai îndepărtat. „Unghiul de arc” general este determinat de structura lentilei. Obiectivul camerei se rotește pentru a focaliza prin deplasarea mai aproape sau mai departe de suprafața filmului sau a senzorului. O lentilă cu o formă mai rotundă va avea un unghi de curbură mai ascuțit. Acest lucru crește timpul în care o parte a undei luminoase se deplasează mai repede decât ceal altă parte, astfel încât lumina face o viraj mai ascuțită. Ca rezultat, imaginea reală focalizată este formată mai departe de obiectiv atunci când obiectivul are o suprafață mai plană.

Mărimelentile și dimensiunea fotografiei

Pe măsură ce distanța dintre obiectiv și imaginea reală crește, razele de lumină se extind pentru a forma o imagine mai mare. Un obiectiv plat proiectează o imagine mare, dar filmul este expus doar în mijlocul imaginii. În esență, obiectivul este centrat în mijlocul cadrului, mărind o zonă mică în fața privitorului. Pe măsură ce partea din față a sticlei se îndepărtează de senzorul camerei, obiectele se apropie. Distanța focală este o măsurare a distanței dintre locul unde razele de lumină lovesc pentru prima dată obiectivul și locul unde ajung la senzorul camerei. Camerele profesionale vă permit să instalați diferite obiective, cu măriri diferite. Gradul de mărire este descris de distanța focală. În camere, este definită ca distanța dintre obiectiv și imaginea reală a unui obiect aflat la distanță mare.

Diferențe între lentile

Un număr mai mare de distanțe focale indică o mărire mai mare a imaginii. Diferitele lentile sunt potrivite pentru diferite situații. Dacă fotografiați un lanț de munți, puteți utiliza un obiectiv cu o distanță focală deosebit de mare. Ele vă permit să vă concentrați asupra anumitor elemente din depărtare. Dacă trebuie să faceți un portret de aproape, atunci un obiectiv cu unghi larg va fi potrivit. Are o distanță focală mult mai mică, așa că comprimă scena din fața fotografului.

Aberație cromatică

Un obiectiv de cameră este de fapt mai multe obiective combinate într-un singur bloc. Se poate forma o lentilă convergentăimagine reală pe film, dar va fi distorsionată de o serie de aberații. Unul dintre cei mai semnificativi factori de distorsiune este faptul că diferitele culori ale spectrului se îndoaie diferit pe măsură ce se deplasează prin lentilă. Această aberație cromatică creează în esență o imagine în care tonurile nu sunt aliniate corect. Camerele compensează acest lucru prin utilizarea mai multor lentile din materiale diferite. Fiecare lentilă prelucrează culorile în mod diferit, iar atunci când acestea sunt combinate într-un anumit fel, culorile sunt rearanjate. Un obiectiv cu zoom are capacitatea de a muta diferite elemente ale obiectivului înainte și înapoi. Schimbând distanța dintre lentile individuale, puteți regla puterea de mărire a obiectivului în ansamblu.

Senzori de film și imagine

Dispozitivul și principiul de funcționare al camerei sunt, de asemenea, asociate cu înregistrarea informațiilor pe suport. Din punct de vedere istoric, fotografi au fost, de asemenea, un fel de chimist. Filmul este format din materiale fotosensibile. Atunci când aceste materiale sunt lovite de lumina dintr-o lentilă, ele captează forma obiectelor și detaliile, cum ar fi cât de multă lumină provine din ele. Într-o cameră întunecată, filmul a fost dezvoltat, supus unei serii de băi chimice, pentru a produce o imagine. Principiul de funcționare al unei camere cu senzor este oarecum diferit de funcționarea unei camere cu film. Deși lentilele, metodele și termenii sunt aceleași, un senzor de cameră digitală arată mai mult ca un panou solar decât o bandă de film. Fiecare senzor este împărțit în milioane de pixeli sau megapixeli roșii, verzi și albaștri. Când lumina lovește un pixel, un senzor îl transformă în energie, iar un computer încorporat în cameră citește câtă energieîn curs de producere.

De ce contează megapixelii

Modul în care funcționează senzorul unei camere este de a măsura câtă energie are fiecare pixel și îi permite să determine care zone ale unei imagini sunt luminoase și întunecate. Și pentru că fiecare pixel are o valoare de culoare, computerul camerei poate judeca culorile din scenă uitându-se la ce alți pixeli din apropiere sunt înregistrați. Prin reunirea informațiilor din toți pixelii, computerul este capabil să aproximeze formele și culorile obiectului fotografiat. Dacă fiecare pixel colectează informații despre lumină, atunci senzorii camerei cu mai mulți megapixeli pot capta mai multe detalii.

De aceea, producătorii fac deseori reclamă pentru camerele megapixeli adăugând o scurtă explicație a modului în care funcționează camera. Deși acest lucru este adevărat într-o oarecare măsură, dimensiunea senzorului este, de asemenea, importantă. Senzorii mai mari vor colecta mai multă lumină, ceea ce vă va ajuta să obțineți o calitate mai bună a imaginii în condiții de lumină slabă. Împachetarea multor megapixeli într-un senzor mic degradează de fapt calitatea imaginii, deoarece pixelii individuali sunt prea mici. Obiectivul standard al obiectivului de 50 mm nu permite mărirea prea mare sau micșorare, ceea ce îl face ideal pentru subiecții care nu sunt prea aproape sau prea departe.

Cum funcționează Polaroid

Un studio foto portabil care surprinde imagini aproape instantanee a fost un vis de mult timp. Până când a existat o cameră neobișnuită care vă permite să nu așteptați săptămâni pentru imprimăriimagini. Edwin Land a creat primul aparat foto Polaroid. A avut o idee pentru fotografie instant și a cerut finanțare lui Kodak. Dar compania a luat-o ca pe o glumă și a râs doar de el. Edwin Land a plecat acasă și a început să lucreze la alte proiecte pentru a strânge bani. A creat obiectivul Polaroid și apoi a inventat faimosul său studio foto portabil.

Principiul de funcționare al camerei Polaroid este similar cu mecanismul de funcționare al unei camere de film convenționale, în interiorul căreia se afla o bază din plastic acoperită cu particule compuse de argint sensibile la lumină. Fiecare alb pentru o fotografie are aceleași straturi sensibile la lumină situate pe o foaie de plastic. Acestea conțin toate substanțele chimice necesare pentru dezvoltarea unei fotografii. Sub fiecare strat colorat este altul, cu un colorant. În total, pe card există mai mult de 10 straturi diferite, inclusiv un strat de bază opac, care este un semifabricat pentru o reacție chimică. Componenta care începe procesul este un reactiv, un amestec de dezactivatori, alcali, pigment alb și alte elemente. Este într-un strat chiar deasupra straturilor fotosensibile și chiar sub stratul imaginii.

Principiul de functionare al camerei Polaroid este ca inainte de a face o poza, tot materialul reactiv este colectat sub forma unei mingi pe marginea foliei de plastic, departe de materialul fotosensibil. După apăsarea butonului, marginea filmului iese din cameră printr-o pereche de role care distribuie materialul reactiv în centrucadru. Când reactivul este distribuit între stratul de imagine și straturile fotosensibile, reacţionează cu alte elemente chimice. Materialul opac împiedică filtrarea luminii în straturile de dedesubt, astfel încât filmul nu este complet expus înainte de a fi dezvoltat.

Sustanțele chimice se deplasează în jos prin straturi, transformând particulele expuse ale fiecărui strat în argint metalic. Substanțele chimice dizolvă apoi colorantul de dezvoltare, astfel încât acesta începe să se infiltreze în stratul de imagine. Zonele de argint metalic din fiecare strat care au fost expuse luminii captează coloranții, astfel încât aceștia încetează să se miște în sus. Numai vopselele din straturi neexpuse se vor muta în stratul de imagine. Lumina reflectată de pigmentul alb din reactiv trece prin aceste straturi colorate. Stratul acid din film reacționează cu alcalii și dezactivatorii din reactiv, rezultând o dezvoltare treptată a imaginii. Are nevoie de lumină pentru a se dezvolta pe deplin și, de obicei, fotograful scoate cardul și vede chimia finală implicată în dezvoltarea filmului.