Enheten og prinsippet for drift av kameraet

2024 Forfatter: Sierra Becker | [email protected]. Sist endret: 2024-02-26 06:09

Fotografi er en av de viktigste oppfinnelsene i historien – den endret virkelig måten folk tenker om verden på. Nå kan hver person se bilder av ting som faktisk er på stor avstand eller som ikke har eksistert på lenge. Hver dag legges milliarder av bilder ut på nettet, noe som gjør livet til digitale piksler med informasjon.

Strukturen til kameraet

Fotografi lar deg fange viktige øyeblikk i livet og lagre dem i årene som kommer. Enheter for å lage bilder har lenge vært innebygd i telefoner og andre dingser, men prinsippet om kameraets drift er fortsatt et mysterium for mange. Fotografering er like mye en vitenskap som det er en kunst, men de aller fleste er uvitende om hva som skjer når de trykker på kameraknappen eller åpner kameraappen for smarttelefonen. Det første kameraet, hvis struktur og prinsipp vil bli diskutert senere, hadde ingen knapper i det hele tatt og lignet ikke i det hele tatt en applikasjon. Men enheten hans er kjernen i moderne gadgets.

For eksempel består et filmkamera av tre hovedelementer: optisk - linse, kjemisk - film og mekanisk - kamerahus. La oss kort vurdere prinsippet for kameraets operasjon: filmen lastes inn i en spole til høyre og vikles på en annen spole til venstre, og passerer foran linsen underveis. Det er en lang stripe av fleksibel plast belagt med spesielle kjemikalier basert på lysfølsomme sølvforbindelser.

Svart-hvitt film har ett lag, og fargefilm har tre: toppen er følsom for blått lys, midten er følsom for grønt og bunnen er følsom for rødt. Bildet ble oppnådd på grunn av den kjemiske reaksjonen til hver av dem. For at lyset ikke skal ødelegge filmen, er den pakket inn i en slitesterk, lysbestandig plastsylinder, som plasseres inne i kameraet. Men hvordan kombinerer den alle komponentene slik at de tar opp et klart, gjenkjennelig bilde? Det er mange forskjellige måter å få disse delene til å fungere, men først må du forstå det grunnleggende prinsippet for hvordan et kamera fungerer. Siden fotografering ikke krever strøm, er et konvensjonelt speilløst kamera med én linse en utmerket illustrasjon av de grunnleggende prosessene ved fotografering.

Hvorfor trenger du et objektiv

Det er best å kort begynne å forklare hvordan et kamera fungerer med teori. Tenk deg at du står midt i et rom uten vinduer, dører eller lys. Ingenting kan sees på et slikt sted fordi det ikke er noen lyskilde. Forutsatt at du tok frem lommelykten og skrudde den på, ogstrålen fra den beveger seg i en rett linje. Når dette lyset treffer et objekt, spretter det av det og treffer øynene dine, slik at du kan se hva som er inne i rommet.

Prinsippet for drift av et digitalkamera ligner på prosessen med å snappe gjenstander fra et mørkt rom med en stråle fra en lommelykt. Den optiske komponenten til kameraet er linsen. Dens jobb er å sprette lysstrålene som kommer tilbake fra motivet og omdirigere dem slik at de kommer sammen for å danne et bilde som ser ut som scenen foran linsen. Det er kanskje ikke helt klart hvordan denne prosessen skjer og hvorfor vanlig glass er i stand til å omdirigere lys. Svaret er veldig enkelt: når lys beveger seg fra ett medium til et annet, endrer det hastighet.

Slik fungerer et objektiv

Lys beveger seg raskere gjennom luft enn gjennom glass, så linsen bremser det. Når strålene treffer den på skrå vil den ene delen av bølgen nå overflaten før den andre og dermed bremse først. Når lys kommer inn i glasset i en vinkel, bøyer det seg i én retning og deretter igjen når det kommer ut av glasset fordi deler av lysbølgen treffer luften og akselererer før andre.

En standard konveks linse har en eller begge sider av glasset buet. Dette betyr at passerende lysstråler vil avledes mot midten av linsen når de kommer inn. I en dobbel konveks linse, for eksempel et forstørrelsesglass, vil lyset bøye seg når det kommer inn når det kommer ut. Dette endrer effektivt lysbanen fra objektet, som er relatert til hoveddelenprinsippet om kameraets operasjon. Lyskilden sender ut lys i alle retninger. Alle stråler begynner på ett punkt og divergerer deretter hele tiden. En konvergerende linse tar disse strålene og omdirigerer dem slik at de alle konvergerer tilbake til samme punkt. På dette stedet oppnås bildet av motivet.

Operasjonsprinsippet til det første kameraet

Den første cellen var et rom med et lite hull i den ene sideveggen. Lys passerte gjennom den og ble reflektert i rette linjer, og bildet ble projisert opp ned på motsatt vegg. Den ble k alt camera obscura og ble brukt av kunstnere til å male kunstneriske lerreter. Oppfinnelsen tilskrives Leonardo da Vinci. Selv om slike enheter hadde eksistert lenge før det første virkelige fotografiet, var det ikke før noen bestemte seg for å plassere lysfølsomt materiale på baksiden av dette rommet at ideen om å få et bilde på denne måten ble født. Prinsippet for operasjonen til det første kameraet var som følger: når strålen traff det lysfølsomme materialet, reagerte kjemikaliene og etset bildet på overflaten. Siden dette kameraet ikke fanget for mye lys, tok det åtte timer å ta ett bilde. Bildet ble også ganske uskarpt.

Forskjellen mellom speilreflekskameraer

Profesjonelle foretrekker ofte speilreflekskameraer. Det antas at kvaliteten på bildet er bedre fordi fotografen ser det virkelige bildet av motivet i søkeren, ikkeforvrengt av digitalisering og filtre. Hvis vi kort beskriver prinsippet for drift av et kamera med en reflekssøker, så koker meningen ned til det faktum at i et slikt kamera ser fotografen et ekte bilde. Den kan også justere alle detaljene ved å vri og trykke på knappene. Dette skyldes det doble speilet - pentaprisme. Men i utformingen av kameraet er det en til - gjennomskinnelig, plassert foran matrisen, som også kalles en sensor eller sensor. Prinsippet for kamerautløserens virkemåte er at når en knapp trykkes inn, hever den speilet og endrer helningsvinkelen. I dette øyeblikket treffer en lysstrøm sensoren, hvoretter bildet behandles og vises på skjermen.

Operasjonsprinsippet til et speilreflekskamera er koblet sammen med membranen, som gradvis åpner seg for å slippe gjennom strålene. Den består av kronblader, hvis posisjon bestemmer diameteren til den sentrale sirkelen og mengden lys som overføres. Strålen treffer linsene, og deretter på speilet, fokusskjerm og pentaprisme, hvor bildet snus, og så videre til søkeren. Det er her fotografen ser det virkelige bildet. Driftsprinsippet til et speilløst kamera er annerledes ved at det ikke har en slik søker. Ofte erstattes den av en skjerm eller elektronisk versjon. Faseautofokus er også kun tilgjengelig på speilreflekskameraer. En annen forskjell er at når du trykker på utløserknappen, treffer lyset umiddelbart kameramatrisen.

Fokus på objektet

Bildekvaliteten endres avhengig av hvordan lyset passerergjennom kameralinsen. Det er relatert til vinkelen som lysstrålen kommer inn i den og hva dens struktur er. Denne veien avhenger av to hovedfaktorer. Den første er vinkelen som lysstrålen kommer inn i linsen med. Den andre er strukturen til linsen. Lysinngangsvinkelen endres når objektet beveger seg nærmere eller lenger bort fra det. Stråler som kommer inn i en skarpere vinkel vil gå ut i en mer stump vinkel, og omvendt. Kameralinsen fanger opp alle reflekterte lysstråler og bruker glass til å omdirigere dem til et enkelt punkt, og skaper et skarpt bilde. Den totale "bøyevinkelen" på et gitt punkt forblir konstant.

Hvis lyset er ute av fokus, vil bildet se uskarpt eller ufokusert ut. I hovedsak øker det å bøye en linse avstanden mellom forskjellige punkter på den. Stråler fra et nærmere punkt konvergerer lenger bort fra linsen enn fra en lenger unna. Det vil si at det virkelige bildet av et objekt som er nærmere, dannes lenger fra linsen enn fra en mer fjerntliggende. Den generelle "buevinkelen" bestemmes av linsens struktur. Kameralinsen roterer for å fokusere ved å bevege seg nærmere eller lenger bort fra overflaten av filmen eller sensoren. En linse med en mer rund form vil ha en skarpere krumningsvinkel. Dette øker tiden som en del av lysbølgen beveger seg raskere enn den andre delen, slik at lyset gjør en skarpere sving. Som et resultat dannes det virkelige bildet i fokus lenger fra linsen når linsen har en flatere overflate.

Størrelseobjektiv og bildestørrelse

Når avstanden mellom linsen og det virkelige bildet øker, utvider lysstrålene seg til et større bilde. En flat linse projiserer et stort bilde, men filmen eksponeres kun i midten av bildet. I hovedsak er linsen sentrert i midten av rammen, og forstørrer et lite område foran betrakteren. Når fronten av glasset beveger seg bort fra kamerasensoren, kommer objekter nærmere. Brennvidde er et mål på avstanden mellom der lysstrålene først treffer linsen og der de når kameraets sensor. Profesjonelle kameraer lar deg installere forskjellige objektiver, med forskjellige forstørrelser. Graden av forstørrelse beskrives av brennvidden. I kameraer er det definert som avstanden mellom linsen og det virkelige bildet av et objekt på lang avstand.

Forskjeller mellom linser

Et høyere antall brennvidder indikerer en større bildeforstørrelse. Ulike linser passer for ulike situasjoner. Hvis du fotograferer en fjellkjede, kan du bruke et objektiv med spesielt stor brennvidde. De lar deg fokusere på visse elementer i det fjerne. Hvis du trenger å ta et nærbildeportrett, vil et vidvinkelobjektiv duge. Den har mye kortere brennvidde, så den komprimerer scenen foran fotografen.

kromatisk aberrasjon

Et kameraobjektiv er faktisk flere objektiver kombinert i én blokk. En konvergerende linse kan dannesekte bilde på film, men det vil bli forvrengt av en rekke aberrasjoner. En av de viktigste forvrengningsfaktorene er at forskjellige farger i spekteret bøyer seg forskjellig når de beveger seg gjennom linsen. Denne kromatiske aberrasjonen skaper i hovedsak et bilde der tonene ikke er riktig justert. Kameraer kompenserer for dette ved å bruke flere linser laget av forskjellige materialer. Hver linse behandler farger forskjellig, og når de kombineres på en bestemt måte, omorganiseres fargene. Et zoomobjektiv har muligheten til å flytte ulike elementer i objektivet frem og tilbake. Ved å endre avstanden mellom individuelle linser kan du justere forstørrelsesstyrken til objektivet som helhet.

Film- og bildesensorer

Enheten og prinsippet for drift av kameraet er også knyttet til opptak av informasjon på media. Historisk sett har fotografer også vært en slags kjemiker. Filmen består av lysfølsomme materialer. Når disse materialene blir truffet av lys fra en linse, fanger de formen på objekter og detaljer, for eksempel hvor mye lys som kommer fra dem. I et mørkt rom ble filmen fremk alt, utsatt for en rekke kjemiske bad, for å produsere et bilde. Prinsippet for drift av et kamera med en sensor er noe forskjellig fra driften av et filmkamera. Selv om linsene, metodene og begrepene er de samme, ser en digitalkamerasensor mer ut som et solcellepanel enn en filmstripe. Hver sensor er delt inn i millioner av røde, grønne og blå piksler eller megapiksler. Når lys treffer en piksel, konverterer en sensor den til energi, og en datamaskin innebygd i kameraet leser hvor mye energiblir produsert.

Hvorfor megapiksler betyr noe

Måten kameraets sensor fungerer på er å måle hvor mye energi hver piksel har og lar den bestemme hvilke områder av et bilde som er lyse og mørke. Og fordi hver piksel har en fargeverdi, kan kameraets datamaskin bedømme fargene i scenen ved å se på hvilke andre nærliggende piksler som er registrert. Ved å samle informasjon fra alle pikslene, er datamaskinen i stand til å tilnærme formene og fargene til objektet som fotograferes. Hvis hver piksel samler lysinformasjon, kan kamerasensorer med flere megapiksler fange opp flere detaljer.

Dette er grunnen til at produsenter ofte annonserer megapikselkameraer ved å legge til en kort forklaring på hvordan kameraet fungerer. Selv om dette til en viss grad er sant, er sensorstørrelse også viktig. Større sensorer vil samle mer lys, noe som vil hjelpe deg å få bedre bildekvalitet i dårlig lys. Å pakke inn mange megapiksler i en liten sensor forringer faktisk bildekvaliteten fordi de enkelte pikslene er for små. Standardobjektivet til 50 mm-objektivet tillater ikke mye zooming inn eller ut, noe som gjør det ideelt for motiver som ikke er for nærme eller for langt unna.

Hvordan Polaroid fungerer

Et bærbart fotostudio som tar nesten øyeblikkelige bilder har vært en drøm lenge. Helt til det var et uvanlig kamera som lar deg ikke vente uker på utskrifterBilder. Edwin Land laget det første Polaroid-kameraet. Han hadde en idé for øyeblikkelig fotografering og ba Kodak om finansiering. Men selskapet tok det som en spøk og lo bare av ham. Edwin Land dro hjem og begynte å jobbe med andre prosjekter for å samle inn penger. Han skapte Polaroid-objektivet og oppfant deretter sitt berømte bærbare fotostudio.

Operasjonsprinsippet til Polaroid-kameraet ligner på operasjonsmekanismen til et konvensjonelt filmkamera, på innsiden av hvilket det var en plastbase belagt med lysfølsomme sølvforbindelsespartikler. Hvert emne for et fotografi har de samme lysfølsomme lagene plassert på et plastark. De inneholder alle nødvendige kjemikalier for å fremkalle et bilde. Under hvert farget lag er et annet, med et fargestoff. Tot alt er det mer enn 10 forskjellige lag på kortet, inkludert et ugjennomsiktig basislag, som er et blankt for en kjemisk reaksjon. Komponenten som starter prosessen er et reagens, en blanding av deaktiveringsmidler, alkali, hvitt pigment og andre elementer. Den er i et lag like over de lysfølsomme lagene og like under bildelaget.

Prinsippet for bruk av Polaroid-kameraet er at før du tar et bilde, samles alt reagensmaterialet i form av en kule på kanten av plastplaten, vekk fra det lysfølsomme materialet. Etter å ha trykket på knappen, går kanten av filmen ut av kammeret gjennom et par ruller som fordeler reagensmaterialet i midtenramme. Når reagenset er fordelt mellom bildelaget og de lysfølsomme lagene, reagerer det med andre kjemiske elementer. Det ugjennomsiktige materialet hindrer lys i å filtrere inn i underliggende lag, så filmen er ikke helt eksponert før den fremkalles.

Kjemikalier beveger seg ned gjennom lagene, og gjør de eksponerte partiklene i hvert lag til metallisk sølv. Kjemikaliene løser deretter opp fremkallerfargestoffet, så det begynner å sive opp i bildelaget. Områdene med metallisk sølv i hvert lag som ble utsatt for lyset fanger fargestoffene slik at de slutter å bevege seg oppover. Bare malinger fra ueksponerte lag vil flytte opp til bildelaget. Lys som reflekteres av det hvite pigmentet i reagenset passerer gjennom disse fargede lagene. Det sure laget i filmen reagerer med alkaliet og deaktivatorene i reagenset, noe som resulterer i en gradvis utvikling av bildet. Den trenger lys for å utvikle seg fullt ut, og vanligvis trekker fotografen ut kortet og ser den endelige kjemien som er involvert i fremkallingen av filmen.