Seade ja kaamera tööpõhimõte

2024 Autor: Sierra Becker | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-02-26 04:48

Fotograafia on ajaloo üks olulisemaid leiutisi – see muutis tõesti inimeste suhtumist maailmast. Nüüd näeb iga inimene pilte asjadest, mis on tegelikult väga kaugel või mida pole pikka aega eksisteerinud. Iga päev postitatakse võrku miljardeid fotosid, mis muudavad elu digitaalseteks teabepiksliteks.

Kaamera struktuur

Fotograafia võimaldab jäädvustada olulisi hetki elust ja salvestada need aastateks. Piltide loomiseks mõeldud seadmed on telefonidesse ja muudesse vidinatesse juba ammu sisse ehitatud, kuid kaamera tööpõhimõte jääb paljudele mõistatuseks. Fotograafia on nii teadus kui ka kunst, kuid valdav enamus ei tea, mis juhtub, kui nad vajutavad kaameranuppu või avavad nutitelefoni kaamerarakenduse. Esimesel kaameral, mille ülesehitusest ja tööpõhimõttest tuleb juttu hiljem, polnud üldse nuppe ja see ei meenutanud üldse rakendust. Kuid tema seade on tänapäevaste vidinate keskmes.

Näiteks filmikaamera koosneb kolmest põhielemendist: optiline – objektiiv, keemiline – film ja mehaaniline – kaamera korpus. Vaatleme lühid alt kaamera tööpõhimõtet: film laaditakse paremal pool asuvasse pooli ja keritakse vasakule teisele poolile, möödudes teel objektiivi eest. See on pikk painduvast plastikust riba, mis on kaetud spetsiaalsete kemikaalidega, mis põhinevad valgustundlikel hõbedaühenditel.

Mustvalgel filmil on üks kiht ja värvikil kolmel: ülemine osa on tundlik sinise valguse suhtes, keskosa on tundlik rohelise ja alumine punase valguse suhtes tundlik. Pilt saadi tänu igaühe keemilisele reaktsioonile. Et valgus filmi ei rikuks, on see pakitud vastupidavasse valguskindlasse plastikust silindrisse, mis asetatakse kaamera sisse. Aga kuidas see ühendab kõik komponendid nii, et need jäädvustavad selge ja äratuntava pildi? Nende osade toimimiseks on palju erinevaid viise, kuid kõigepe alt peate mõistma kaamera tööpõhimõtteid. Kuna fotograafia ei vaja elektrit, on tavaline ühe objektiiviga peeglita kaamera suurepärane näide fotograafia põhiprotsessidest.

Miks vajate objektiivi

Kõige parem on hakata lühid alt selgitama, kuidas kaamera töötab teooriaga. Kujutage ette, et seisate keset tuba, kus pole aknaid, uksi ega tulesid. Sellises kohas pole midagi näha, sest puudub valgusallikas. Eeldades, et võtsite taskulambi välja ja lülitasite selle sisse, jasellest tulev kiir liigub sirgjooneliselt. Kui see tuli tabab objekti, põrkab see sellelt tagasi ja tabab teie silmi, võimaldades teil näha, mis ruumis on.

Digikaamera tööpõhimõte sarnaneb taskulambi kiirega pimedast ruumist esemete ära rebimise protsessiga. Kaamera optiline komponent on objektiiv. Selle ülesanne on põrgatada objektilt tagasi tulevaid valguskiiri ja suunata need nii, et need kokku saaksid, moodustades pildi, mis näeb välja nagu stseen objektiivi ees. Ei pruugi olla täiesti selge, kuidas see protsess toimub ja miks tavaline klaas suudab valgust ümber suunata. Vastus on väga lihtne: kui valgus liigub ühest keskkonnast teise, muudab see kiirust.

Kuidas objektiiv töötab

Valgus liigub läbi õhu kiiremini kui läbi klaasi, seega lääts aeglustab seda. Kui kiired tabavad seda nurga all, jõuab üks osa lainest pinnale enne teist ja seega aeglustub kõigepe alt. Kui valgus siseneb klaasi nurga all, paindub see ühes suunas ja siis uuesti, kui see klaasist väljub, kuna osa valguslainest tabab õhku ja kiireneb enne teisi.

Tavalise kumera läätse üks või mõlemad pooled on kumerad. See tähendab, et mööduvad valguskiired kalduvad sisenemisel objektiivi keskpunkti poole. Topeltkumeras läätses, näiteks suurendusklaasis, paindub valgus sisenedes ja väljudes. See muudab tõhus alt valguse teed objektist, mis on seotud peamisegakaamera tööpõhimõte. Valgusallikas kiirgab valgust igas suunas. Kõik kiired algavad ühest punktist ja seejärel lahknevad pidev alt. Lähenev lääts võtab need kiired ja suunab need ümber nii, et nad kõik koonduvad tagasi samasse punkti. Selles kohas saadakse subjekti pilt.

Esimese kaamera tööpõhimõte

Esimene kamber oli ruum, mille ühes külgseinas oli väike auk. Valgus läbis seda ja peegeldus sirgjoontena ning pilt projitseeriti tagurpidi vastasseinale. Seda kutsuti camera obscuraks ja kunstnikud kasutasid seda kunstiliste lõuendite maalimiseks. Leiutis omistatakse Leonardo da Vincile. Kuigi sellised seadmed olid olemas juba ammu enne esimest päris fotot, sündis idee sellisel viisil kujutist saada alles siis, kui keegi otsustas valgustundliku materjali selle ruumi taha paigutada. Esimese kaamera tööpõhimõte oli järgmine: kui kiir tabas valgustundlikku materjali, reageerisid kemikaalid ja söövitasid kujutise pinnale. Kuna see kaamera liiga palju valgust ei püüdnud, kulus ühe pildi tegemiseks kaheksa tundi. Pilt tuli ka üsna udune.

Erinevus peegelkaamerate vahel

Professionaalid eelistavad sageli peegelkaameraid. Arvatakse, et pildi kvaliteet on parem, kuna fotograaf näeb pildiotsijas pildistatava tegelikku pilti, mittedigiteerimise ja filtrite tõttu moonutatud. Kui kirjeldada lühid alt peegelpildiotsijaga kaamera tööpõhimõtet, siis tähendus taandub sellele, et sellises kaameras näeb fotograaf reaalset pilti. Samuti saab kõiki detaile reguleerida, keerates ja vajutades nuppe. See on tingitud topeltpeeglist - pentaprismast. Kuid kaamera kujunduses on veel üks - poolläbipaistev, mis asub maatriksi ees, mida nimetatakse ka anduriks või anduriks. Kaamera katiku tööpõhimõte seisneb selles, et nupule vajutades tõstab see peegli üles ja muudab selle kaldenurka. Sel hetkel tabab sensorit valgusvoog, misjärel pilti töödeldakse ja kuvatakse ekraanile.

Peegelkaamera tööpõhimõte on seotud diafragmaga, mis avaneb järk-järgult kiirte läbilaskmiseks. See koosneb kroonlehtedest, mille asukoht määrab keskringi läbimõõdu ja läbiva valguse hulga. Kiir tabab objektiive ja seejärel peegli, teravustamisekraani ja pentaprisma, kus pilti pööratakse, ja seejärel pildiotsijasse. Siin näeb fotograaf tegelikku pilti. Peeglita kaamera tööpõhimõte erineb selle poolest, et sellel puudub selline pildiotsija. Sageli asendatakse see ekraani või elektroonilise versiooniga. Ka faasiline autofookus on saadaval ainult peegelkaameratel. Teine erinevus on see, et päästiku vajutamisel tabab valgus kohe kaamera maatriksit.

Keskenduge objektile

Pildi kvaliteet muutub sõltuv alt sellest, kuidas valgus läbibläbi kaamera objektiivi. See on seotud nurgaga, mille all valguskiir sinna siseneb ja milline on selle struktuur. See tee sõltub kahest peamisest tegurist. Esimene on nurk, mille all valguskiir läätsesse siseneb. Teine on objektiivi struktuur. Valguse sisenemise nurk muutub, kui objekt liigub sellele lähemale või kaugemale. Teravama nurga all sisenevad kiired väljuvad nürima nurga all ja vastupidi. Kaamera objektiiv jäädvustab kõik peegeldunud valguskiired ja suunab need klaasi abil ühte punkti, luues terava pildi. Üldine "paindenurk" mis tahes punktis jääb konstantseks.

Kui valgus on fookusest väljas, tundub pilt udune või fookusest väljas. Põhimõtteliselt suurendab objektiivi painutamine selle erinevate punktide vahelist kaugust. Lähemast punktist lähtuvad kiired koonduvad objektiivist kaugemale kui kaugemal asuvast. See tähendab, et tegelik pilt lähemast objektist moodustub objektiivist kaugemal kui kaugemast. Üldise "vibu nurga" määrab objektiivi struktuur. Kaamera objektiiv pöördub teravustamise eesmärgil, liikudes filmi või sensori pinnale lähemale või kaugemale. Ümara kujuga objektiivil on teravam kõverusnurk. See suurendab aega, mille jooksul üks valguslaine osa liigub kiiremini kui teine osa, mistõttu valgus teeb järsema pöörde. Selle tulemusel moodustub fookuses olev tegelik pilt objektiivist kaugemal, kui objektiivil on lamedam pind.

Suurusobjektiivi ja foto suurus

Läätse ja tegeliku kujutise vahelise kauguse suurenedes valguskiired laienevad, moodustades suurema pildi. Lameobjektiiv projitseerib suure pildi, kuid film säritatakse ainult pildi keskel. Põhimõtteliselt on objektiiv keskendunud kaadri keskele, suurendades vaataja ees väikest ala. Kui klaasi esiosa eemaldub kaamera andurist, lähenevad objektid. Fookuskaugus on kauguse mõõt selle vahel, kus valguskiired esm alt objektiivi tabavad ja kaamera andurini jõuavad. Professionaalsed kaamerad võimaldavad paigaldada erinevaid objektiive, erineva suurendusega. Suurendusastet kirjeldab fookuskaugus. Kaamerates määratletakse seda kui kaugust objektiivi ja kaugel asuva objekti tegeliku kujutise vahel.

Läätsede erinevused

Suurem fookuskauguste arv näitab suuremat pildi suurendust. Erinevate olukordade jaoks sobivad erinevad objektiivid. Kui pildistate mäeahelikku, saate kasutada eriti suure fookuskaugusega objektiivi. Need võimaldavad teil keskenduda teatud kauguses olevatele elementidele. Kui teil on vaja teha lähiportree, sobib lainurkobjektiiv. Sellel on palju lühem fookuskaugus, nii et see tihendab stseeni fotograafi ees.

Kromaatiline aberratsioon

Kaamera objektiiv on tegelikult mitu objektiivi, mis on ühendatud üheks plokiks. Võib tekkida üks koonduv läätsreaalne pilt filmil, kuid seda moonutavad mitmed kõrvalekalded. Üks olulisemaid moonutustegureid on see, et spektri erinevad värvid painduvad läbi objektiivi liikudes erinev alt. See kromaatiline aberratsioon loob sisuliselt pildi, kus toonid ei ole õigesti joondatud. Kaamerad kompenseerivad seda, kasutades mitut erinevatest materjalidest valmistatud objektiive. Iga objektiiv töötleb värve erinev alt ja kui neid teatud viisil kombineerida, paigutatakse värvid ümber. Suumobjektiivil on võimalus erinevaid objektiivi elemente edasi-tagasi liigutada. Üksikute objektiivide kaugust muutes saate reguleerida objektiivi kui terviku suurendusvõimsust.

Filmi- ja pildisensorid

Seade ja kaamera tööpõhimõte on samuti seotud teabe salvestamisega andmekandjale. Ajalooliselt on fotograafid olnud ka omamoodi keemikud. Kile koosneb valgustundlikest materjalidest. Kui neid materjale tabab objektiivi valgus, jäädvustavad need objektide ja detailide kuju, näiteks kui palju valgust neist tuleb. Film ilmutati pimedas ruumis, allutati sellele pildi saamiseks keemiliste vannidega. Anduriga kaamera tööpõhimõte erineb mõnevõrra filmikaamera tööst. Kuigi objektiivid, meetodid ja terminid on samad, näeb digikaamera sensor rohkem välja nagu päikesepaneel kui filmiriba. Iga andur on jagatud miljoniteks punasteks, rohelisteks ja sinisteks piksliteks või megapiksliteks. Kui valgus tabab pikslit, muundab andur selle energiaks ja kaamerasse ehitatud arvuti loeb, kui palju energiattoodetakse.

Miks megapikslid on olulised

Kaamera andur mõõdab iga piksli energiat ja võimaldab määrata, millised pildi alad on heledad ja tumedad. Ja kuna igal pikslil on värviväärtus, saab kaamera arvuti stseeni värve hinnata, vaadates, millised teised läheduses olevad pikslid on registreeritud. Tuues kokku kõigi pikslite info, suudab arvuti ligikaudselt hinnata pildistatava objekti kujusid ja värve. Kui iga piksel kogub valgusteavet, suudavad rohkema megapikslitega kaameraandurid jäädvustada rohkem detaile.

Seetõttu reklaamivad tootjad sageli megapiksliseid kaameraid, lisades kaamera tööpõhimõtte lühid alt. Kuigi see on teatud määral tõsi, on oluline ka anduri suurus. Suuremad andurid koguvad rohkem valgust, mis aitab teil hämaras parema pildikvaliteedi saavutada. Suure hulga megapikslite pakkimine väikesesse sensorisse halvendab tegelikult pildikvaliteeti, kuna üksikud pikslid on liiga väikesed. 50 mm objektiivi standardobjektiiv ei võimalda palju sisse ega välja suumida, mistõttu on see ideaalne objektide jaoks, mis pole liiga lähedal ega liiga kaugel.

Kuidas Polaroid töötab

Kaasaskantav fotostuudio, mis jäädvustab peaaegu hetkepilte, on olnud unistus juba pikka aega. Kuni oli ebatavaline kaamera, mis võimaldab mitte oodata nädalaid väljatrükkepilte. Edwin Land lõi esimese Polaroid kaamera. Tal oli idee kiirpildistamiseks ja ta küsis Kodakilt raha. Kuid seltskond võttis seda naljana ja ainult naeris tema üle. Edwin Land läks koju ja hakkas raha kogumiseks tegelema teiste projektidega. Ta lõi polaroidobjektiivi ja seejärel leiutas oma kuulsa kaasaskantava fotostuudio.

Polaroidkaamera tööpõhimõte on sarnane tavalise filmikaamera töömehhanismiga, mille sees oli valgustundlike hõbedaühendiosakestega kaetud plastikust alus. Igal fototoorikul on samad valgustundlikud kihid, mis paiknevad plastlehel. Need sisaldavad kõiki foto arendamiseks vajalikke kemikaale. Iga värvilise kihi all on veel üks värvainega. Kokku on kaardil üle 10 erineva kihi, sealhulgas läbipaistmatu aluskiht, mis on keemilise reaktsiooni toorik. Protsessi käivitav komponent on reaktiiv, deaktivaatorite, leelise, valge pigmendi ja muude elementide segu. See asub kihis vahetult valgustundlike kihtide kohal ja pildikihi all.

Polaroid kaamera tööpõhimõte seisneb selles, et enne pildistamist kogutakse kogu reaktiivmaterjal palli kujul plastlehe servale, valgustundlikust materjalist eemale. Pärast nupu vajutamist väljub kile serv kambrist läbi rullide paari, mis jaotavad reaktiivi materjali keskele.raami. Kui reaktiiv jaotatakse kujutise kihi ja valgustundlike kihtide vahel, reageerib see teiste keemiliste elementidega. Läbipaistmatu materjal takistab valguse filtreerimist aluskihtidesse, mistõttu film ei ole enne ilmutamist täielikult säritatud.

Kemikaalid liiguvad läbi kihtide allapoole, muutes iga kihi paljastatud osakesed metalliliseks hõbedaks. Seejärel lahustavad kemikaalid ilmutusvärvi, nii et see hakkab imbuma pildikihti. Metallhõbeda osad igas kihis, mis valgusega kokku puutusid, püüavad värvained kinni, nii et need ei liigu ülespoole. Pildikihile liiguvad ainult säritamata kihtide värvid. Reagendi valgelt pigmendilt peegelduv valgus läbib neid värvilisi kihte. Kile happeline kiht reageerib reagendis sisalduva leelise ja deaktivaatoritega, mille tulemuseks on kujutise järkjärguline areng. Täielikuks arendamiseks vajab see valgust ja tavaliselt tõmbab fotograaf kaardi välja ja näeb filmi arendamise lõplikku keemiat.