Peranti dan prinsip operasi kamera

2024 Pengarang: Sierra Becker | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-02-26 06:01

Fotografi ialah salah satu ciptaan paling penting dalam sejarah - ia benar-benar mengubah cara orang berfikir tentang dunia. Kini setiap orang boleh melihat imej benda yang sebenarnya berada pada jarak yang jauh atau sudah lama tidak wujud. Setiap hari, berbilion-bilion foto disiarkan dalam talian, mengubah kehidupan menjadi piksel digital maklumat.

Struktur kamera

Fotografi membolehkan anda merakam detik-detik penting dalam kehidupan dan menyimpannya untuk tahun-tahun akan datang. Peranti untuk mencipta imej telah lama dibina ke dalam telefon dan alat lain, tetapi prinsip operasi kamera masih menjadi misteri kepada ramai. Fotografi adalah sains sama seperti seni, tetapi sebahagian besar tidak menyedari apa yang berlaku apabila mereka menekan butang kamera atau membuka aplikasi kamera telefon pintar. Kamera pertama, struktur dan prinsip yang akan dibincangkan kemudian, tidak mempunyai butang sama sekali dan tidak sama sekali menyerupai aplikasi. Tetapi perantinya adalah nadi kepada alat moden.

Sebagai contoh, kamera filem terdiri daripada tiga elemen utama: optik - kanta, kimia - filem dan mekanikal - badan kamera. Mari kita pertimbangkan secara ringkas prinsip operasi kamera: filem itu dimuatkan ke dalam gelendong di sebelah kanan dan dililitkan ke gelendong lain di sebelah kiri, melepasi di hadapan lensa di sepanjang jalan. Ia adalah jalur panjang plastik fleksibel yang disalut dengan bahan kimia khas berdasarkan sebatian perak sensitif cahaya.

Filem hitam dan putih mempunyai satu lapisan, dan filem berwarna mempunyai tiga: bahagian atas sensitif kepada cahaya biru, bahagian tengah sensitif kepada hijau, dan bahagian bawah sensitif kepada merah. Imej itu diperoleh kerana tindak balas kimia setiap daripada mereka. Supaya cahaya tidak merosakkan filem, ia dibalut dengan silinder plastik tahan lama dan tahan cahaya, yang diletakkan di dalam kamera. Tetapi bagaimana ia menggabungkan semua komponen supaya mereka merekodkan imej yang jelas dan boleh dikenali? Terdapat banyak cara yang berbeza untuk membuat bahagian ini berfungsi, tetapi pertama sekali anda perlu memahami prinsip asas cara kamera berfungsi. Memandangkan fotografi tidak memerlukan elektrik, kamera tanpa cermin kanta tunggal konvensional merupakan ilustrasi yang sangat baik bagi proses asas fotografi.

Mengapa anda memerlukan kanta

Adalah yang terbaik untuk mula menerangkan secara ringkas cara kamera berfungsi dengan teori. Bayangkan anda berdiri di tengah-tengah bilik tanpa tingkap, pintu atau lampu. Tiada apa-apa yang boleh dilihat di tempat sedemikian kerana tiada sumber cahaya. Dengan mengandaikan anda mengeluarkan lampu suluh anda dan menghidupkannya, danrasuk daripadanya bergerak dalam garis lurus. Apabila cahaya ini mengenai objek, ia melantun darinya dan mengenai mata anda, membolehkan anda melihat apa yang ada di dalam bilik.

Prinsip pengendalian kamera digital adalah serupa dengan proses merampas objek dari bilik gelap dengan pancaran dari lampu suluh. Komponen optik kamera ialah lensa. Tugasnya adalah untuk melantunkan sinaran cahaya yang datang semula dari subjek dan mengubah halanya supaya ia bersatu untuk membentuk imej yang kelihatan seperti pemandangan di hadapan kanta. Ia mungkin tidak sepenuhnya jelas bagaimana proses ini berlaku dan mengapa kaca biasa dapat mengubah hala cahaya. Jawapannya sangat mudah: apabila cahaya bergerak dari satu medium ke medium lain, ia menukar kelajuan.

Cara kanta berfungsi

Cahaya bergerak lebih cepat melalui udara berbanding melalui kaca, jadi kanta memperlahankannya. Apabila sinaran mengenainya pada sudut, satu bahagian gelombang akan sampai ke permukaan sebelum yang lain dan dengan itu perlahan terlebih dahulu. Apabila cahaya memasuki kaca secara bersudut, ia membengkok ke satu arah dan sekali lagi apabila ia keluar dari kaca kerana bahagian gelombang cahaya mengenai udara dan memecut sebelum yang lain.

Kanta cembung standard mempunyai satu atau kedua-dua belah kaca melengkung. Ini bermakna sinar cahaya yang melalui akan terpesong ke arah tengah kanta apabila ia masuk. Dalam kanta cembung berganda, seperti kaca pembesar, cahaya akan bengkok apabila ia masuk apabila ia keluar. Ini secara berkesan mengubah laluan cahaya dari objek, yang berkaitan dengan utamaprinsip operasi kamera. Sumber cahaya memancarkan cahaya ke semua arah. Semua sinar bermula pada satu titik dan kemudian sentiasa menyimpang. Kanta penumpu mengambil sinar ini dan mengubah halanya supaya kesemuanya menumpu kembali ke titik yang sama. Di tempat ini, imej subjek diperolehi.

Prinsip pengendalian kamera pertama

Sel pertama ialah sebuah bilik dengan lubang kecil pada satu dinding sisi. Cahaya melaluinya dan dipantulkan dalam garis lurus, dan imej itu dipancarkan terbalik pada dinding bertentangan. Ia dipanggil kamera obscura dan digunakan oleh artis untuk melukis kanvas artistik. Ciptaan itu dikaitkan dengan Leonardo da Vinci. Walaupun peranti sedemikian telah wujud lama sebelum gambar sebenar pertama, sehinggalah seseorang memutuskan untuk meletakkan bahan sensitif cahaya di belakang bilik ini barulah idea untuk mendapatkan imej dengan cara ini dilahirkan. Prinsip operasi kamera pertama adalah seperti berikut: apabila pancaran terkena bahan fotosensitif, bahan kimia bertindak balas dan terukir imej pada permukaan. Memandangkan kamera ini tidak menangkap terlalu banyak cahaya, ia mengambil masa lapan jam untuk mengambil satu gambar. Imej itu juga agak kabur.

Perbezaan antara kamera SLR

Profesional selalunya lebih suka kamera SLR. Dipercayai bahawa kualiti gambar lebih baik kerana jurugambar melihat imej sebenar subjek dalam pemidang tilik, bukandiherotkan oleh pendigitalan dan penapis. Jika kita menerangkan secara ringkas prinsip operasi kamera dengan pemidang tilik refleks, maka maknanya bermuara pada fakta bahawa dalam kamera sedemikian jurugambar melihat imej sebenar. Ia juga boleh melaraskan semua butiran dengan memusing dan menekan butang. Ini disebabkan oleh cermin berganda - pentaprism. Tetapi dalam reka bentuk kamera terdapat satu lagi - lut sinar, terletak di hadapan matriks, yang juga dipanggil sensor atau sensor. Prinsip operasi pengatup kamera ialah apabila butang ditekan, ia menaikkan cermin dan mengubah sudut kecondongannya. Pada masa ini, aliran cahaya mengenai penderia, selepas itu imej diproses dan dipaparkan pada skrin.

Prinsip pengendalian kamera SLR disambungkan dengan diafragma, yang terbuka secara beransur-ansur untuk membiarkan sinaran masuk. Ia terdiri daripada kelopak, kedudukannya menentukan diameter bulatan tengah dan jumlah cahaya yang dihantar. Rasuk terkena kanta, dan kemudian pada cermin, memfokuskan skrin dan pentaprisme, tempat imej diterbalikkan, dan kemudian ke pemidang tilik. Di sinilah jurugambar melihat imej sebenar. Prinsip pengendalian kamera tanpa cermin adalah berbeza kerana ia tidak mempunyai pemidang tilik sedemikian. Selalunya ia digantikan dengan skrin atau versi elektronik. Autofokus fasa juga hanya tersedia pada kamera SLR. Perbezaan lain ialah apabila anda menekan butang pengatup, cahaya serta-merta mencecah matriks kamera.

Fokus pada objek

Kualiti imej berubah bergantung pada cara cahaya berlalumelalui lensa kamera. Ia berkaitan dengan sudut di mana pancaran cahaya memasukinya dan apakah strukturnya. Laluan ini bergantung kepada dua faktor utama. Yang pertama ialah sudut di mana pancaran cahaya memasuki kanta. Yang kedua ialah struktur kanta. Sudut kemasukan cahaya berubah apabila objek bergerak lebih dekat atau lebih jauh daripadanya. Sinar yang masuk pada sudut yang lebih tajam akan keluar pada sudut yang lebih tumpul, dan begitu juga sebaliknya. Kanta kamera menangkap semua sinar cahaya yang dipantulkan dan menggunakan kaca untuk mengubah halanya ke satu titik, menghasilkan imej yang tajam. Keseluruhan "sudut lentur" pada mana-mana titik tetap malar.

Jika cahaya tidak fokus, imej akan kelihatan kabur atau tidak fokus. Pada asasnya, lenturan kanta meningkatkan jarak antara titik yang berbeza di atasnya. Sinar dari titik yang lebih dekat menumpu lebih jauh dari kanta daripada dari satu lebih jauh. Iaitu, imej sebenar objek yang lebih dekat terbentuk lebih jauh dari kanta berbanding dengan yang lebih jauh. Keseluruhan "sudut tunduk" ditentukan oleh struktur kanta. Kanta kamera berputar untuk memfokus dengan bergerak lebih dekat atau jauh dari permukaan filem atau penderia. Kanta dengan bentuk yang lebih bulat akan mempunyai sudut kelengkungan yang lebih tajam. Ini meningkatkan jumlah masa yang satu bahagian gelombang cahaya bergerak lebih cepat daripada bahagian yang lain, jadi cahaya membuat pusingan yang lebih tajam. Akibatnya, imej sebenar dalam fokus terbentuk lebih jauh daripada kanta apabila kanta mempunyai permukaan yang lebih rata.

Saizsaiz kanta dan foto

Apabila jarak antara kanta dan imej sebenar bertambah, sinaran cahaya mengembang untuk membentuk imej yang lebih besar. Kanta rata menayangkan imej yang besar, tetapi filem itu hanya terdedah di tengah-tengah imej. Pada asasnya, kanta dipusatkan di tengah-tengah bingkai, membesarkan kawasan kecil di hadapan penonton. Apabila bahagian hadapan kaca bergerak menjauhi penderia kamera, objek semakin dekat. Panjang fokus ialah ukuran jarak antara tempat sinar cahaya mula-mula terkena lensa dan tempat ia sampai ke penderia kamera. Kamera profesional membolehkan anda memasang kanta berbeza, dengan pembesaran berbeza. Tahap pembesaran diterangkan oleh jarak fokus. Dalam kamera, ia ditakrifkan sebagai jarak antara kanta dan imej sebenar objek pada jarak jauh.

Perbezaan antara kanta

Bilangan panjang fokus yang lebih tinggi menunjukkan pembesaran imej yang lebih besar. Kanta yang berbeza sesuai untuk situasi yang berbeza. Jika anda merakam banjaran gunung, anda boleh menggunakan kanta dengan jarak fokus yang sangat besar. Mereka membolehkan anda memberi tumpuan kepada elemen tertentu di kejauhan. Jika anda perlu mengambil potret jarak dekat, maka kanta sudut lebar boleh digunakan. Ia mempunyai jarak fokus yang lebih pendek, jadi ia memampatkan pemandangan di hadapan jurugambar.

Penyimpangan kromatik

Kanta kamera sebenarnya ialah beberapa kanta yang digabungkan menjadi satu blok. Satu kanta menumpu boleh terbentukimej sebenar pada filem, tetapi ia akan diherotkan oleh beberapa penyimpangan. Salah satu faktor herotan yang paling ketara ialah warna spektrum yang berbeza membengkok secara berbeza semasa ia bergerak melalui kanta. Penyimpangan kromatik ini pada asasnya mencipta imej yang ton tidak diselaraskan dengan betul. Kamera mengimbangi ini dengan menggunakan berbilang kanta yang diperbuat daripada bahan yang berbeza. Setiap kanta memproses warna secara berbeza, dan apabila ia digabungkan dengan cara tertentu, warna itu disusun semula. Kanta zum mempunyai keupayaan untuk menggerakkan pelbagai elemen kanta ke belakang dan ke belakang. Dengan menukar jarak antara kanta individu, anda boleh melaraskan kuasa pembesaran kanta secara keseluruhan.

Penderia filem dan imej

Peranti dan prinsip pengendalian kamera juga dikaitkan dengan maklumat rakaman pada media. Dari segi sejarah, jurugambar juga merupakan sejenis ahli kimia. Filem ini terdiri daripada bahan fotosensitif. Apabila bahan ini terkena cahaya daripada kanta, mereka menangkap bentuk objek dan butiran, seperti berapa banyak cahaya yang datang daripadanya. Di dalam bilik gelap, filem itu dibangunkan, tertakluk kepada satu siri mandian kimia, untuk menghasilkan imej. Prinsip pengendalian kamera dengan sensor agak berbeza daripada pengendalian kamera filem. Walaupun kanta, kaedah dan istilah adalah sama, penderia kamera digital kelihatan lebih seperti panel solar daripada jalur filem. Setiap sensor dibahagikan kepada berjuta-juta piksel atau megapiksel merah, hijau dan biru. Apabila cahaya mencecah piksel, sensor menukarnya kepada tenaga, dan komputer yang terbina dalam kamera membaca jumlah tenagasedang dihasilkan.

Mengapa megapiksel penting

Cara penderia kamera berfungsi adalah untuk mengukur jumlah tenaga setiap piksel dan membolehkannya menentukan kawasan imej yang cerah dan gelap. Dan kerana setiap piksel mempunyai nilai warna, komputer kamera boleh menilai warna dalam pemandangan dengan melihat piksel lain yang berdekatan yang didaftarkan. Dengan mengumpulkan maklumat daripada semua piksel, komputer dapat menganggarkan bentuk dan warna objek yang difoto. Jika setiap piksel mengumpul maklumat cahaya, maka penderia kamera dengan lebih megapiksel boleh menangkap lebih terperinci.

Inilah sebabnya pengeluar sering mengiklankan kamera megapiksel dengan menambahkan penjelasan ringkas tentang cara kamera berfungsi. Walaupun ini benar pada tahap tertentu, saiz sensor juga penting. Penderia yang lebih besar akan mengumpul lebih banyak cahaya, yang akan membantu anda mendapatkan kualiti imej yang lebih baik dalam cahaya malap. Membungkus banyak megapiksel ke dalam penderia kecil sebenarnya merendahkan kualiti imej kerana piksel individu terlalu kecil. Kanta standard kanta 50mm tidak membenarkan banyak zum masuk atau keluar, menjadikannya sesuai untuk subjek yang tidak terlalu dekat atau terlalu jauh.

Cara Polaroid berfungsi

Studio foto mudah alih yang merakam imej hampir serta-merta telah menjadi impian sejak sekian lama. Sehingga terdapat kamera luar biasa yang membolehkan anda tidak menunggu berminggu-minggu untuk cetakanimej. Edwin Land mencipta kamera Polaroid pertama. Dia mempunyai idea untuk fotografi segera dan meminta pembiayaan Kodak. Tetapi syarikat itu menganggapnya sebagai jenaka dan hanya mentertawakannya. Edwin Land pulang ke rumah dan mula mengerjakan projek lain untuk mengumpul wang. Dia mencipta Kanta Polaroid dan kemudian mencipta studio foto mudah alihnya yang terkenal.

Prinsip pengendalian kamera Polaroid adalah serupa dengan mekanisme pengendalian kamera filem konvensional, di dalamnya terdapat tapak plastik yang disalut dengan zarah kompaun perak peka cahaya. Setiap kosong untuk gambar mempunyai lapisan sensitif cahaya yang sama yang terletak pada helaian plastik. Ia mengandungi semua bahan kimia yang diperlukan untuk membangunkan foto. Di bawah setiap lapisan berwarna adalah satu lagi, dengan pewarna. Secara keseluruhan, terdapat lebih daripada 10 lapisan berbeza pada kad, termasuk lapisan asas legap, yang merupakan kosong untuk tindak balas kimia. Komponen yang memulakan proses ialah reagen, campuran penyahaktif, alkali, pigmen putih dan unsur-unsur lain. Ia berada dalam lapisan tepat di atas lapisan fotosensitif dan betul-betul di bawah lapisan imej.

Prinsip pengendalian kamera Polaroid ialah sebelum mengambil gambar, semua bahan reagen dikumpul dalam bentuk bola pada sempadan kepingan plastik, jauh dari bahan fotosensitif. Selepas menekan butang, pinggir filem keluar dari ruang melalui sepasang penggelek yang mengedarkan bahan reagen di tengah.bingkai. Apabila reagen diedarkan di antara lapisan imej dan lapisan fotosensitif, ia bertindak balas dengan unsur kimia lain. Bahan legap menghalang cahaya daripada menapis ke lapisan asas, jadi filem tidak terdedah sepenuhnya sebelum dibangunkan.

Bahan kimia bergerak ke bawah melalui lapisan, menukar zarah terdedah setiap lapisan menjadi perak logam. Bahan kimia kemudian melarutkan pewarna pembangun, jadi ia mula meresap ke dalam lapisan imej. Kawasan perak logam dalam setiap lapisan yang terdedah kepada cahaya memerangkap pewarna supaya ia berhenti bergerak ke atas. Hanya cat daripada lapisan yang tidak terdedah akan naik ke lapisan imej. Cahaya yang memantulkan pigmen putih dalam reagen melalui lapisan berwarna ini. Lapisan berasid dalam filem bertindak balas dengan alkali dan penyahaktif dalam reagen, menghasilkan perkembangan imej secara beransur-ansur. Ia memerlukan cahaya untuk berkembang sepenuhnya, dan biasanya jurugambar mengeluarkan kad itu dan melihat kimia terakhir yang terlibat dalam membangunkan filem itu.