Структура и работа на камерата

Фотографията е едно от най-важните изобретения в историята: тя наистина е променила начина, по който хората виждат света. Сега всеки може да вижда изображения на неща, които всъщност са далеч или отдавна са престанали да съществуват. Всеки ден в интернет се публикуват милиарди снимки, които превръщат живота в дигитални пиксели с информация.

Как работи камерата

Фотографията дава възможност да се уловят важните моменти от живота и да се запазят за много години напред. Устройствата за обработка на изображения отдавна са вградени в телефони и други джаджи, но принципът на камерата остава загадка за мнозина. Фотографията е колкото наука, толкова и изкуство, но мнозинството от хората не осъзнават какво се случва, когато натиснат бутона на камерата или отворят приложението за камера на смартфона. Първият фотоапарат, чиято структура и действие ще бъдат описани по-късно, нямаше никакви бутони и не приличаше на приложение. Но структурата му е в основата на съвременните джаджи.

Например филмовият фотоапарат има три основни елемента: оптичен елемент - обектив, химичен елемент - филм и механичен елемент - тяло на фотоапарата. Нека разгледаме накратко как работи фотоапаратът: филмът се зарежда на макарата вдясно и се навива на друга макара вляво, като преминава пред обектива по следния път. Представлява дълга ивица от гъвкава пластмаса, покрита със специални светлочувствителни сребърни съединения.

Черно-белият филм има един слой, а цветният - три: горният слой е чувствителен към синя светлина, средният - към зелена, а долният - към червена. Изображението се получава от химическата реакция на всяка от тях. За да се предотврати развалянето на филма от светлината, той е обвит в здрав, светлоустойчив пластмасов цилиндър, който се поставя във фотоапарата. Как обаче всички компоненти се обединяват, за да запишат ясно и разпознаваемо изображение?? Има много Съществуват различни начини да накарате тези части да работят, но първо трябва да разберете основния принцип на работа на фотоапарата. Тъй като не е необходимо електричество, за да направите снимка, обикновеният огледално-рефлексен фотоапарат с един обектив е идеалната илюстрация основни процеси производство на фотография.

Защо ви е необходим обектив

Започваме с обяснение за това как работи камерата накратко е най-доброто С теория. Представете си, че стоите в средата на стая без прозорци, врати или осветление. На това място не можете да видите нищо, защото няма източник на светлина. Предполагаме, че сте извадили и включили фенерче и лъчът от него се движи по права линия. Когато тази светлина попадне върху обект, тя се отразява от него и попада в очите ви, което ви позволява да виждате, какво представлява в стаята.

Работата на цифровия фотоапарат е подобна на тази, при която лъч на фенерче улавя обекти в тъмна стая. Оптичният компонент на фотоапарата е обективът. Задачата му е да отразява светлинните лъчи, които се връщат от даден обект, и да ги пренасочва така, че да се обединят и да образуват изображение, което прилича на сцената пред обектива. Може би не е съвсем ясно, как се случва това този процес и защо обикновеното стъкло може да пренасочи светлината. Отговорът е много прост: когато светлината преминава от една среда в друга, тя променя скоростта си.

Как работи обективът?

Светлината се разпространява по-бързо през въздуха, отколкото през стъклото, така че лещата я забавя. Когато лъчите попаднат под ъгъл, едната част от вълната ще достигне повърхността преди другата и така ще забави първата. Когато светлината навлиза под ъгъл в стъклото, тя се огъва в една посока, а след това отново се огъва, когато напуска стъклото, защото части от светлинната вълна попадат във въздуха и се ускоряват преди другите.

При стандартните изпъкнали лещи едната или двете страни на стъклото са извити. Това означава, че лъчите, които преминават през светлинни лъчи ще се отклони към центъра на лещата на входа. В двойно изпъкнала леща, като например лупа, светлината се огъва и от двете страни на изхода. Това ефективно променя пътя на светлината от обекта, което е свързано с основния принцип на работа на фотоапарата. Източникът на светлина излъчва светлина във всички посоки. Всички лъчи започват от една и съща точка и след това се разминават постоянно. Събирателната леща приема тези лъчи и ги пренасочва така, че всички те се събират в една и съща точка. Оттук се получава образът на обекта.

Как работи първата камера

Първата камера беше стая с малък отвор на едната стена. Светлината преминава и се отразява в прави линии, а изображението се прожектира с главата надолу върху отсрещната стена. Нарича се камера обскура и се използва от художници за рисуване на. Изобретението се приписва на Леонардо да Винчи. Въпреки че подобни устройства са съществували много преди първата истинска снимка, идеята за заснемане на изображение по този начин се заражда едва когато някой решава да постави светлочувствителен материал в задната част на тази стая. Принципът на работа на първия фотоапарат се състои в това, че когато лъчът попада върху светлочувствителния материал, химикалите реагират и гравират изображението върху повърхността. Тъй като не улавяше толкова много светлина, правенето на една снимка отнемаше осем часа. Изображението беше и доста размазано.

Разликата между DSLR фотоапаратите

Професионалистите често предпочитат SLR фотоапарати. Казва се, че качеството на снимките е по-добро, тъй като фотографът вижда във визьора реалното изображение на обекта, което не е изкривено от цифровизацията и филтрите. За да опишем накратко как работи фотоапаратът с огледален визьор, се свеждаме до факта, че с него фотографът вижда действителното изображение. Той може да регулира всички части чрез завъртане и натискане на бутоните. Това става благодарение на двойно огледало - пентапризма. Но пред сензора на фотоапарата има още едно полупрозрачно огледало, наричано още сензор. Принципът на работа на затвора на фотоапарата е, че при натискане на бутона той повдига огледалото и променя ъгъла му. В този момент светлината попада върху сензора, а изображението се обработва и показва на екрана.

Принцип на работа SLR фотоапарат е свързана с диафрагмата, която постепенно се отваря, за да пропусне лъчите. Той е съставен от лобове, чието положение определя диаметъра на централния кръг и количеството светлина, което преминава през него. Лъчът попада в обектива, след това в огледалото, екрана за фокусиране и пентапризмата, където изображението се обръща, и след това във визьора. Това е мястото, където фотографът вижда действителното изображение. Разликата с фотоапарата без огледало е, че няма визьор. Често се заменя с екран или електронна версия. Фазовият автофокус се предлага само при SLR фотоапаратите. Друга разлика е, че когато натиснете бутона на затвора, светлината попада веднага върху сензора на фотоапарата.

Фокусиране върху обекта

В зависимост от начина, по който светлината преминава през обектива, качеството на картината се променя. Това е свързано с ъгъла, под който светлината навлиза в него, и със структурата му. Този път зависи от два основни фактора. Първият е ъгълът на навлизане на светлинния лъч в лещата. Втората е структурата на обектива. Ъгълът на постъпващата светлина се променя с приближаването или отдалечаването на обекта. Лъчите, които влизат под по-остър ъгъл, ще излизат под по-тъп ъгъл и обратно. Обективът на фотоапарата улавя всички отразени светлинни лъчи и използва стъкло, за да ги пренасочи към една точка, създавайки ясно изображение. Общият "ъгъл на огъване" във всяка конкретна точка остава постоянен.

Ако светлината не попадне в правилната точка, изображението ще изглежда размазано или разфокусирано. На практика огъването на лещата увеличава разстоянието между различните точки на лещата. Лъчите от най-близката точка се събират по-далеч от лещата, отколкото от най-отдалечената точка. Така действителният образ на по-близкия обект се формира по-далеч от обектива, отколкото на по-далечния обект. Общият "ъгъл на кривина" се определя от структурата на лещата. Обективът на фотоапарата се върти, за да фокусира, като се приближава или отдалечава от повърхността на филма или сензора. Обектив с по-кръгла форма ще има по-остър ъгъл на завой. Това увеличава времето, през което едната част на светлинната вълна се движи по-бързо от другата, така че светлината прави по-остър завой. В резултат на това фокусираното реално изображение се формира по-далеч от лещата, когато лещата има по-плоска повърхност.

Размер на обектива и размер на снимката

С увеличаването на разстоянието между обектива и действителното изображение светлинните лъчи се разширяват, за да образуват по-голяма картина. Плоският обектив прожектира голямо изображение, но филмът е експониран само в средната му част. На практика обективът се фокусира върху средата на кадъра, като увеличава малката област пред зрителя. Когато предната част на стъклото се отдалечава от сензора на камерата, обектите се приближават. Фокусното разстояние е мярка за разстоянието между мястото, където светлината попада върху обектива, и мястото, където тя достига до сензора на фотоапарата. Професионалните фотоапарати позволяват монтиране на различни обективи с различно увеличение. Увеличението се описва с фокусното разстояние. При фотоапаратите тя се определя като разстоянието между обектива и действителния образ на обекта на разстояние.

Разликите между лещите

По-големият брой фокусни разстояния означава по-голямо увеличение. Различните обективи са подходящи за различни ситуации. Ако искате да снимате планина, може да използвате обектив с особено дълго фокусно разстояние. Те ви позволяват да се фокусирате върху определени елементи в далечината. Ако искате да направите портрет в близък план, широкоъгълният обектив е подходящ. Той има много по-късо фокусно разстояние, така че компресира сцената пред фотографа.

Хроматична аберация

Обективът на фотоапарата всъщност представлява няколко обектива, обединени в едно цяло. Една конвергираща леща може да създаде реалистично изображение на филма, но то ще бъде изкривено от редица аберации. Един от най-значимите фактори за деформация е, че различните цветове от спектъра се огъват по различен начин, докато преминават през лещата. Тази хроматична аберация по същество създава изображение, в което цветовете не са подредени правилно. Фотоапаратите компенсират това чрез използване на множество лещи от различни материали. Всяка леща обработва цветовете по различен начин и когато те се комбинират по определен начин, цветовете се пренареждат. При обектива с мащабиране е възможно да се преместват различни елементи на обектива напред и назад. Чрез промяна на разстоянието между отделните лещи можете да регулирате силата на увеличение на лещата като цяло.

Филми и сензори за изображения

Конструкцията и функционирането на фотоапарата са свързани и със записването на информация върху носител. Исторически погледнато, фотографите са били и един вид химици. Филмът е съставен от светлочувствителни материали. Когато светлината от обектива попадне върху тези материали, те записват формата на обектите и детайлите, например колко светлина идва от тях. В тъмна стая филмът се проявява чрез експониране и серия от химически бани, за да изглежда изображението. Начинът, по който работи фотоапарат със сензор, е малко по-различен от този на филмов фотоапарат. Въпреки че лещите, методите и термините са същите, сензорът на цифровия 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 попадне върху пиксел, сензорът я преобразува в енергия, а компютърът във фотоапарата отчита колко енергия е произведена.

Защо мегапикселите имат значение

Начинът, по който работи сензорът на камерата, е да измерва колко енергия има всеки пиксел, което му позволява да определи кои области на изображението са светли и тъмни. И тъй като всеки пиксел има стойност на цвета, компютърът на камерата може да прецени цветовете в сцената, като погледне кои други съседни пиксели са регистрирани. Като обединява информацията от всички пиксели, компютърът може да определи приблизително формите и цветовете на обекта. Въпреки че всеки пиксел събира светлинна информация, сензорите на камерата с повече мегапиксели могат да улавят повече детайли.

Ето защо производителите често рекламират мегапикселовите фотоапарати с кратко обяснение за това как работи фотоапаратът. Макар това да е вярно до известна степен, размерът на сензора също е важен. По-големият сензор ще събира повече светлина, което ще помогне за заснемане на по-качествени изображения при слаба светлина. Натрупването на много мегапиксели в малък сензор всъщност влошава качеството на изображението, тъй като отделните пиксели са твърде малки. Стандартният обектив с фокусно разстояние 50 mm не увеличава или намалява значително изображението, което го прави идеален за фотоапарат, който прави снимки на обекти, които не са нито твърде близо, нито твърде далеч.

Как работи "Polaroid"

Преносимо фотостудио, което може да заснема изображения почти мигновено - дълго време това беше просто мечта. Докато не се появи необичаен фотоапарат, който ви позволява да не чакате със седмици за разпечатване на снимките. Едуин Ланд създава първия фотоапарат "Polaroid". Той има идея за моментална фотография и иска финансиране от Kodak. Но фирмата го прие като шега и просто му се изсмя. Едуин Ланд се прибира вкъщи и започва да работи по други проекти за събиране на пари. Създава обектива Polaroid, а след това изобретява известното си преносимо фотостудио.

Как работи камерата "Polaroid" подобен на механизма на обикновен филмов фотоапарат, в който има пластмасов субстрат, покрит с чувствителни на светлина частици сребърно съединение. Всяка фотозаготовка има едни и същи светлочувствителни слоеве върху пластмасовия лист. Те съдържат всички химикали, необходими за проявяване на снимка. Под всеки цветен слой има друг, с багрило. Общо на картата има повече от 10 различни слоя, включително непрозрачен основен слой, който е подготовка за химическа реакция. Компонентът, който стартира процеса, е реагентът - смес от дезактиватори, алкали, бял пигмент и други елементи. Той се намира в слой точно над светлочувствителните слоеве и точно под слоя с изображения.

Как работи камерата "Polaroid" в това, че преди заснемането на снимката целият реактивен материал се събира на топка на ръба на пластмасовия лист, далеч от светлочувствителния материал. Когато се натисне бутонът, ръбът на филма излиза от камерата през двойка ролки, които разпределят реактивния материал в центъра на кадъра. Когато реагентът се разпредели между слоя на изображението и светлочувствителните слоеве, той реагира с други химични елементи. Непрозрачният материал не позволява на светлината да проникне върху слоевете под него, така че филмът не е напълно експониран преди проявяването му.

Химическите реагенти се движат надолу през слоевете, превръщайки откритите частици на всеки слой в метално сребро. След това химикалите разтварят боята на проявителя, така че тя започва да прониква в слоя на изображението. Металните сребърни зони във всеки слой, които са били изложени на светлина, ще задържат багрилата, така че те да спрат да се движат нагоре. Само мастилото от неекспонираните слоеве ще се премести нагоре към слоя с изображения. Светлината, отразена от белия пигмент в реактива, преминава през тези цветни слоеве. Киселинният слой във филма реагира с алкалните вещества и дезактиваторите в реактива, като постепенно проявява изображението. Той се нуждае от светлина, за да се развие напълно, и обикновено фотографът, когато изважда картата, вижда последния химически процес, свързан с развиването на филма.