Uređaj i princip rada kamere

2024 Autor: Sierra Becker | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-02-26 04:33

Fotografija je jedan od najvažnijih izuma u istoriji - zaista je promijenila način na koji ljudi razmišljaju o svijetu. Sada svaka osoba može vidjeti slike stvari koje su zapravo na velikoj udaljenosti ili koje odavno ne postoje. Svakog dana se milijarde fotografija objavljuju na mreži, pretvarajući život u digitalne piksele informacija.

Struktura kamere

Fotografija vam omogućava da snimite važne trenutke života i sačuvate ih u godinama koje dolaze. Uređaji za kreiranje slika odavno su ugrađeni u telefone i druge gadžete, ali princip rada kamere za mnoge ostaje misterija. Fotografija je koliko nauka toliko i umjetnost, ali velika većina nije svjesna šta se dešava kada pritisne dugme kamere ili otvori aplikaciju za kameru na pametnom telefonu. Prva kamera, o čijoj strukturi i principu će biti riječi kasnije, uopće nije imala dugmad i uopće nije ličila na aplikaciju. Ali njegov uređaj je u srcu modernih naprava.

Na primjer, filmska kamera se sastoji od tri glavna elementa: optički - sočivo, hemijski - film i mehaničko - tijelo kamere. Razmotrimo ukratko princip rada kamere: film se ubacuje u kalem s desne strane i namotava na drugi kalem s lijeve strane, prolazeći usput ispred objektiva. To je duga traka od fleksibilne plastike presvučena posebnim hemikalijama na bazi jedinjenja srebra osetljivih na svetlost.

Crno-bijeli film ima jedan sloj, a film u boji ima tri: gornji je osjetljiv na plavo svjetlo, centar je osjetljiv na zeleno, a donji na crvenu. Slika je dobijena zbog hemijske reakcije svakog od njih. Kako svjetlo ne bi pokvarilo film, umotan je u izdržljiv plastični cilindar otporan na svjetlost, koji se nalazi unutar kamere. Ali kako kombinuje sve komponente tako da snimaju jasnu, prepoznatljivu sliku? Postoji mnogo različitih načina da ovi dijelovi rade, ali prvo morate razumjeti osnovni princip rada kamere. Budući da fotografija ne zahtijeva električnu energiju, konvencionalni fotoaparat bez ogledala s jednim objektivom je odlična ilustracija osnovnih procesa fotografiranja.

Zašto vam je potreban objektiv

Najbolje je ukratko početi objašnjavati kako kamera radi s teorijom. Zamislite da stojite usred sobe bez prozora, vrata ili svjetla. Na takvom mjestu se ništa ne vidi jer nema izvora svjetlosti. Pod pretpostavkom da ste izvadili baterijsku lampu i upalili je, isnop od njega kreće se pravolinijski. Kada ovo svjetlo udari u predmet, odbija se od njega i udara u vaše oči, omogućavajući vam da vidite šta je u prostoriji.

Princip rada digitalne kamere je sličan procesu otimanja predmeta iz mračne sobe snopom baterijske lampe. Optička komponenta kamere je sočivo. Njegov zadatak je da odbije zrake svjetlosti koje se vraćaju od subjekta i preusmjeri ih tako da se spoje i formiraju sliku koja izgleda kao scena ispred objektiva. Možda nije sasvim jasno kako se ovaj proces odvija i zašto obično staklo može preusmjeriti svjetlost. Odgovor je vrlo jednostavan: kada se svjetlost kreće iz jednog medija u drugi, mijenja brzinu.

Kako radi objektiv

Svjetlost putuje brže kroz zrak nego kroz staklo, pa ga sočivo usporava. Kada ga zraci udare pod uglom, jedan dio vala će doći do površine prije drugog i tako se prvi usporiti. Kada svjetlost uđe u staklo pod uglom, ona se savija u jednom smjeru, a zatim ponovo kada izađe iz stakla jer dijelovi svjetlosnog vala udaraju u zrak i ubrzavaju prije drugih.

Standardno konveksno sočivo ima jednu ili obje strane stakla zakrivljene. To znači da će prolazne svjetlosne zrake biti odbijene prema centru sočiva kada uđu. U dvostrukom konveksnom sočivu, kao što je lupa, svjetlost će se savijati dok ulazi i izlazi. Ovo efektivno menja putanju svetlosti od objekta, koja je povezana sa glavnimprincip rada kamere. Izvor svjetlosti emituje svjetlost u svim smjerovima. Svi zraci počinju u jednoj tački, a zatim se stalno razilaze. Konvergentno sočivo uzima ove zrake i preusmjerava ih tako da se sve skupljaju natrag u istu tačku. Na ovom mjestu se dobija slika subjekta.

Princip rada prve kamere

Prva ćelija je bila soba sa malom rupom u jednom bočnom zidu. Svjetlost je prolazila kroz njega i reflektirala se u ravnim linijama, a slika je projektovana naopako na suprotni zid. Zvala se camera obscura i umjetnici su je koristili za slikanje umjetničkih platna. Izum se pripisuje Leonardu da Vinčiju. Iako su takvi uređaji postojali mnogo prije prve prave fotografije, tek kada je neko odlučio da u stražnji dio ove prostorije smjesti materijal osjetljiv na svjetlost, rodila se ideja da se dobije slika na ovaj način. Princip rada prve kamere bio je sljedeći: kada je snop udario u fotoosjetljivi materijal, kemikalije su reagirale i urezale sliku na površinu. Pošto ova kamera nije uhvatila previše svjetla, za snimanje jedne fotografije bilo je potrebno osam sati. Slika je također ispala prilično mutna.

Razlika između SLR fotoaparata

Profesionalci često preferiraju SLR fotoaparate. Smatra se da je kvalitet slike bolji jer fotograf vidi pravu sliku subjekta u tražilu, a neiskrivljeno digitalizacijom i filterima. Ako ukratko opišemo princip rada fotoaparata s refleksnim tražilom, onda se značenje svodi na činjenicu da u takvoj kameri fotograf vidi stvarnu sliku. Također može podesiti sve detalje okretanjem i pritiskom na dugmad. To je zbog dvostrukog ogledala - pentaprizme. Ali u dizajnu kamere postoji još jedan - proziran, smješten ispred matrice, koji se naziva i senzor ili senzor. Princip rada zatvarača kamere je da kada se pritisne dugme, on podiže ogledalo i menja njegov ugao nagiba. U ovom trenutku, mlaz svjetlosti pogađa senzor, nakon čega se slika obrađuje i prikazuje na ekranu.

Princip rada SLR kamere je povezan sa dijafragmom, koja se postepeno otvara da propušta zrake. Sastoji se od latica, čiji položaj određuje promjer središnjeg kruga i količinu svjetlosti koja se prenosi. Zraka udara u sočiva, a zatim na ogledalo, ekran za fokusiranje i pentaprizmu, gdje se slika okreće, a zatim na tražilo. Ovdje fotograf vidi pravu sliku. Princip rada kamere bez ogledala je drugačiji po tome što nema takvo tražilo. Često se zamjenjuje ekranskom ili elektronskom verzijom. Fazni autofokus je takođe dostupan samo na SLR fotoaparatima. Druga razlika je u tome što kada pritisnete dugme zatvarača, svetlo odmah pada na matricu kamere.

Fokusirajte se na objekt

Kvalitet slike se mijenja ovisno o tome kako svjetlost prolazikroz objektiv kamere. Vezano je za ugao pod kojim svjetlosni snop ulazi u njega i kakva je njegova struktura. Ovaj put zavisi od dva glavna faktora. Prvi je ugao pod kojim svetlosni snop ulazi u sočivo. Druga je struktura sočiva. Ugao ulaska svjetlosti se mijenja kako se objekt približava ili udaljava od njega. Zrake koje ulaze pod oštrijim uglom će izaći pod tupijim uglom, i obrnuto. Objektiv kamere hvata sve reflektirane svjetlosne zrake i koristi staklo da ih preusmjeri na jednu tačku, stvarajući oštru sliku. Ukupni "ugao savijanja" u bilo kojoj tački ostaje konstantan.

Ako je svjetlo van fokusa, slika će izgledati mutno ili van fokusa. U suštini, savijanje sočiva povećava udaljenost između različitih tačaka na njemu. Zraci iz bliže tačke konvergiraju dalje od sočiva nego iz one dalje. Odnosno, stvarna slika bližeg objekta se formira dalje od sočiva nego od udaljenijeg. Ukupni "ugao pramca" određen je strukturom sočiva. Objektiv kamere se rotira kako bi se fokusirao približavanjem ili udaljavanjem od površine filma ili senzora. Sočivo okruglog oblika imat će oštriji ugao zakrivljenosti. Ovo povećava vrijeme u kojem jedan dio svjetlosnog vala putuje brže od drugog, pa se svjetlost oštrije okreće. Kao rezultat toga, stvarna slika u fokusu se formira dalje od sočiva kada sočivo ima ravniju površinu.

Veličinaveličina sočiva i fotografije

Kako se rastojanje između sočiva i stvarne slike povećava, svjetlosni zraci se šire i formiraju veću sliku. Ravno sočivo projektuje veliku sliku, ali film je eksponiran samo u sredini slike. U suštini, objektiv je centriran u sredini kadra, povećavajući malu površinu ispred posmatrača. Kako se prednja strana stakla udaljava od senzora kamere, objekti se približavaju. Žižna daljina je mjerenje udaljenosti između mjesta gdje svjetlosni zraci prvi put udare u sočivo i mjesta gdje stižu do senzora kamere. Profesionalne kamere vam omogućavaju da instalirate različite objektive, sa različitim uvećanjima. Stepen povećanja je opisan žižnom daljinom. U kamerama se definiše kao rastojanje između sočiva i stvarne slike objekta na velikoj udaljenosti.

Razlike između sočiva

Veći broj žižnih daljina ukazuje na veće uvećanje slike. Različita sočiva su pogodna za različite situacije. Ako snimate planinski lanac, možete koristiti objektiv sa posebno velikom žižnom daljinom. Omogućuju vam da se fokusirate na određene elemente u daljini. Ako trebate snimiti portret izbliza, onda će vam dobro doći širokokutni objektiv. Ima mnogo kraću žižnu daljinu, tako da komprimuje scenu ispred fotografa.

Hromatska aberacija

Objektiv kamere je zapravo nekoliko sočiva spojenih u jedan blok. Može se formirati jedno konvergentno sočivostvarna slika na filmu, ali će biti iskrivljena brojnim aberacijama. Jedan od najznačajnijih faktora izobličenja je da se različite boje spektra različito savijaju dok se kreću kroz sočivo. Ova kromatska aberacija u suštini stvara sliku na kojoj tonovi nisu ispravno usklađeni. Kamere to kompenziraju korištenjem više objektiva napravljenih od različitih materijala. Svako sočivo drugačije obrađuje boje, a kada se kombinuju na određeni način, boje se preuređuju. Zoom objektiv ima mogućnost pomicanja različitih elemenata objektiva naprijed-nazad. Promjenom udaljenosti između pojedinačnih sočiva, možete podesiti snagu uvećanja objektiva kao cjeline.

Senzori za film i sliku

Uređaj i princip rada kamere su takođe povezani sa snimanjem informacija na medij. Istorijski gledano, fotografi su takođe bili neka vrsta hemičara. Film se sastoji od fotoosjetljivih materijala. Kada ove materijale pogodi svjetlost iz sočiva, oni hvataju oblik objekata i detalja, kao što je koliko svjetlosti dolazi iz njih. U mračnoj prostoriji, film je razvijen, podvrgnut nizu hemijskih kupki, kako bi se proizvela slika. Princip rada kamere sa senzorom donekle se razlikuje od rada filmske kamere. Iako su objektivi, metode i termini isti, senzor digitalne kamere više liči na solarnu ploču nego na traku filma. Svaki senzor je podijeljen na milione crvenih, zelenih i plavih piksela ili megapiksela. Kada svjetlost udari u piksel, senzor ga pretvara u energiju, a kompjuter ugrađen u kameru očitava koliko energijese proizvodi.

Zašto su megapikseli važni

Način na koji senzor kamere radi je da mjeri koliko energije svaki piksel ima i omogućava mu da odredi koje su oblasti slike svijetle i tamne. A budući da svaki piksel ima vrijednost boje, kompjuter kamere može ocijeniti boje u sceni gledajući koji su drugi pikseli u blizini registrovani. Objedinjavanjem informacija iz svih piksela, kompjuter je u stanju da aproksimira oblike i boje objekta koji se fotografiše. Ako svaki piksel prikuplja informacije o svjetlosti, senzori kamere s više megapiksela mogu snimiti više detalja.

To je razlog zašto proizvođači često reklamiraju megapikselne kamere dodajući kratko objašnjenje kako kamera radi. Iako je to donekle tačno, veličina senzora je takođe važna. Veći senzori će prikupiti više svjetla, što će vam pomoći da dobijete bolji kvalitet slike pri slabom svjetlu. Pakovanje puno megapiksela u mali senzor zapravo degradira kvalitet slike jer su pojedinačni pikseli premali. Standardni objektiv objektiva od 50 mm ne dozvoljava puno zumiranje ili udaljavanje, što ga čini idealnim za subjekte koji nisu preblizu ili predaleko.

Kako Polaroid radi

Prenosivi foto studio koji snima gotovo trenutne slike bio je san već dugo vremena. Sve dok nije postojala neobična kamera koja vam omogućava da ne čekate nedeljama na ispiseslike. Edwin Land kreirao je prvu polaroid kameru. Imao je ideju za instant fotografiju i zatražio je od Kodaka sredstva. Ali društvo je to shvatilo kao šalu i samo mu se smijalo. Edwin Land je otišao kući i počeo raditi na drugim projektima kako bi prikupio novac. Stvorio je Polaroid objektiv, a zatim izmislio svoj poznati prijenosni foto studio.

Princip rada Polaroid kamere je sličan mehanizmu rada konvencionalne filmske kamere, unutar koje se nalazila plastična podloga presvučena česticama srebra osjetljivih na svjetlost. Svaki blank za fotografiju ima iste slojeve osjetljive na svjetlost smještene na plastičnom listu. Sadrže sve potrebne hemikalije za razvijanje fotografije. Ispod svakog obojenog sloja je još jedan, sa bojom. Ukupno, na kartici se nalazi više od 10 različitih slojeva, uključujući i neprozirni osnovni sloj, koji je prazan za hemijsku reakciju. Komponenta koja pokreće proces je reagens, mješavina deaktivatora, lužine, bijelog pigmenta i drugih elemenata. Nalazi se u sloju neposredno iznad fotoosjetljivih slojeva i odmah ispod sloja slike.

Princip rada Polaroid kamere je da se prije snimanja slike sav materijal reagensa prikupi u obliku kuglice na ivici plastične folije, dalje od fotoosjetljivog materijala. Nakon pritiska na dugme, rub filma izlazi iz komore kroz par valjaka koji distribuiraju materijal reagensa u srediniokvir. Kada se reagens rasporedi između sloja slike i fotoosetljivih slojeva, on reaguje sa drugim hemijskim elementima. Prozirni materijal sprečava filtriranje svjetlosti u slojeve ispod, tako da film nije u potpunosti izložen prije nego što se razvije.

Hemikalije se kreću niz slojeve, pretvarajući izložene čestice svakog sloja u metalno srebro. Hemikalije zatim otapaju boju za razvijanje, tako da ona počinje prodirati u sloj slike. Područja metalnog srebra u svakom sloju koja su bila izložena svjetlosti zarobljavaju boje tako da prestaju da se kreću prema gore. Samo boje iz neeksponiranih slojeva će se pomaknuti do sloja slike. Svjetlost koja se odbija od bijelog pigmenta u reagensu prolazi kroz ove obojene slojeve. Kiseli sloj u filmu reaguje sa alkalijama i deaktivatorima u reagensu, što rezultira postepenim razvojem slike. Potrebno mu je svjetlo da bi se u potpunosti razvio, i obično fotograf izvlači karticu i vidi konačnu hemiju uključenu u razvoj filma.