A készülék és a kamera működési elve

2024 Szerző: Sierra Becker | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-02-26 05:18

A fényképezés a történelem egyik legfontosabb találmánya – valóban megváltoztatta az emberek világról alkotott képét. Most már mindenki láthat képeket olyan dolgokról, amelyek valójában nagy távolságra vannak, vagy már régóta nem léteznek. Naponta több milliárd fotó kerül fel az internetre, amelyek az életet digitális információs pixelekké változtatják.

A kamera szerkezete

A fényképezés lehetővé teszi az élet fontos pillanatainak megörökítését és megmentését az elkövetkező években. A telefonokba és egyéb kütyükbe már régóta beépítették a képeket készítő eszközöket, de a kamera működési elve sokak számára rejtély marad. A fényképezés éppúgy tudomány, mint művészet, de a túlnyomó többség nincs tisztában azzal, mi történik, ha megnyomja a kamera gombot vagy megnyitja az okostelefon kameraalkalmazását. Az első kamerán, amelynek felépítéséről és elvét később még szó lesz, egyáltalán nem voltak gombok, és egyáltalán nem hasonlított egy alkalmazásra. De az ő készüléke a modern kütyük középpontjában áll.

Például egy filmes fényképezőgép három fő elemből áll: optikai – lencse, vegyi – film és mechanikus – kameratest. Tekintsük röviden a kamera működési elvét: a filmet a jobb oldalon egy orsóba töltjük, és a bal oldalon egy másik orsóra tekerjük, és az út során az objektív előtt halad el. Ez egy hosszú, rugalmas műanyag csík, amely speciális, fényérzékeny ezüstvegyületeken alapuló vegyszerekkel van bevonva.

A fekete-fehér filmnek egy rétege van, a színes filmnek pedig három: a teteje érzékeny a kék fényre, a közepe a zöldre, az alsó pedig a pirosra. A kép mindegyikük kémiai reakciója miatt keletkezett. Annak érdekében, hogy a fény ne rontsa el a filmet, egy tartós, fényálló műanyag hengerbe van csomagolva, amelyet a fényképezőgép belsejében helyeznek el. De hogyan egyesíti az összes összetevőt, hogy tiszta, felismerhető képet rögzítsen? Ezeknek az alkatrészeknek a működésére számos különböző módszer létezik, de először meg kell értened a fényképezőgép működésének alapelvét. Mivel a fényképezés nem igényel áramot, a hagyományos egylencsés tükör nélküli fényképezőgép kiválóan szemlélteti a fotózás alapvető folyamatait.

Miért van szüksége objektívre

A legjobb, ha röviden elkezdi elmagyarázni a kamera működését az elmélettel. Képzelje el, hogy egy szoba közepén áll, ahol nincsenek ablakok, ajtók vagy lámpák. Ilyen helyen nem látszik semmi, mert nincs fényforrás. Feltéve, hogy elővetted a zseblámpádat és bekapcsoltad, ésa belőle származó sugár egyenes vonalban mozog. Amikor ez a lámpa eltalál egy tárgyat, visszaverődik róla, és a szemébe ütközik, így láthatja, mi van a szobában.

A digitális fényképezőgép működési elve hasonló ahhoz a folyamathoz, amikor egy zseblámpa fényével tárgyakat ragad ki egy sötét szobából. A fényképezőgép optikai alkatrésze az objektív. Feladata az, hogy visszaverje a témáról érkező fénysugarakat, és átirányítsa azokat, így azok összeérve olyan képet alkotnak, amely úgy néz ki, mint az objektív előtti jelenet. Lehet, hogy nem teljesen világos, hogyan megy végbe ez a folyamat, és miért képes a közönséges üveg átirányítani a fényt. A válasz nagyon egyszerű: amikor a fény egyik közegből a másikba kerül, megváltoztatja a sebességét.

Hogyan működik az objektív

A fény gyorsabban terjed a levegőben, mint az üvegen, ezért a lencse lelassítja. Amikor a sugarak szögben érik, a hullám egyik része előbb éri el a felszínt, mint a másik, és így először lelassul. Amikor a fény ferdén lép be az üvegbe, egy irányba hajlik, majd ismét, amikor kilép az üvegből, mert a fényhullám egyes részei a levegőt érik, és a többiek előtt felgyorsulnak.

A szabványos konvex lencsék üvegének egyik vagy mindkét oldala ívelt. Ez azt jelenti, hogy az áthaladó fénysugarak a belépéskor a lencse közepe felé eltérülnek. A kettős domború lencsékben, például egy nagyítóban, a fény meghajlik, amikor belép, és kilép. Ez hatékonyan megváltoztatja a fény útját az objektumból, amely a főhöz kapcsolódika kamera működési elve. A fényforrás minden irányba fényt bocsát ki. Minden sugár egy ponton kezdődik, majd folyamatosan eltávolodik. Egy konvergáló lencse veszi ezeket a sugarakat, és úgy irányítja át őket, hogy mind ugyanabba a pontba konvergáljanak. Ezen a helyen az alany képe keletkezik.

Az első kamera működési elve

Az első cella egy szoba volt, amelynek egyik oldalfalában egy kis lyuk volt. A fény áthaladt rajta, és egyenes vonalakban verődött vissza, a kép pedig fejjel lefelé vetült a szemközti falra. Camera obscurának hívták, és a művészek művészi vásznak festésére használták. A találmányt Leonardo da Vincinek tulajdonítják. Bár már jóval az első valódi fénykép előtt is léteztek ilyen eszközök, csak akkor született meg az ötlet, hogy ilyen módon készítsünk képet. Az első kamera működési elve a következő volt: amikor a sugár a fényérzékeny anyaghoz ért, a vegyszerek reakcióba lépve a képet a felületre marták. Mivel ez a fényképezőgép nem rögzített túl sok fényt, nyolc órát vett igénybe egy fénykép elkészítése. A kép is elég homályos lett.

A különbség a tükörreflexes fényképezőgépek között

A szakemberek gyakran előnyben részesítik a tükörreflexes fényképezőgépeket. Úgy gondolják, hogy a kép minősége jobb, mert a fotós a tárgy valódi képét látja a keresőben, nema digitalizálás és a szűrők torzítják. Ha röviden leírjuk a reflexes keresővel ellátott fényképezőgép működési elvét, akkor a jelentés abban rejlik, hogy egy ilyen fényképezőgépben a fotós valódi képet lát. A gombok elforgatásával és megnyomásával minden részletet beállíthat. Ennek oka a kettős tükör - pentaprizma. De a kamera kialakításában van még egy - áttetsző, a mátrix előtt található, amelyet érzékelőnek vagy érzékelőnek is neveznek. A fényképezőgép zárjának működési elve, hogy egy gomb megnyomására felemeli a tükröt és megváltoztatja a dőlésszögét. Ebben a pillanatban egy fénysugár éri az érzékelőt, ami után a kép feldolgozásra kerül és megjelenik a képernyőn.

A tükörreflexes fényképezőgép működési elve a membránhoz kapcsolódik, amely fokozatosan kinyílik, hogy átengedje a sugarakat. Szirmokból áll, amelyek helyzete határozza meg a központi kör átmérőjét és az áteresztett fény mennyiségét. A sugár eléri a lencséket, majd a tükört, a fókuszképernyőt és a pentaprizmát, ahol a kép megfordul, majd a keresőbe. A fotós itt látja a valódi képet. A tükör nélküli fényképezőgép működési elve annyiban különbözik, hogy nincs ilyen keresője. Ezt gyakran képernyővel vagy elektronikus változattal helyettesítik. A fázisos autofókusz is csak tükörreflexes fényképezőgépeken érhető el. Egy másik különbség az, hogy az exponáló gomb lenyomásakor a fény azonnal eléri a fényképezőgép mátrixát.

Fókuszban az objektumra

A képminőség a fény áthaladásának függvényében változika kamera lencséjén keresztül. Ez összefügg azzal a szöggel, amelyben a fénysugár behatol, és milyen a szerkezete. Ez az út két fő tényezőtől függ. Az első az a szög, amelyben a fénysugár belép a lencsébe. A második az objektív szerkezete. A fény belépési szöge változik, ahogy a tárgy közelebb vagy távolabb kerül tőle. Az élesebb szögben belépő sugarak tompa szögben távoznak, és fordítva. A kamera lencséje rögzíti az összes visszavert fénysugarat, és üveg segítségével egyetlen pontra irányítja át őket, így éles képet hoz létre. A teljes "hajlítási szög" bármely adott pontban állandó marad.

Ha a fény nem éles, a kép homályosnak vagy életlennek tűnik. Lényegében egy lencse hajlítása növeli a távolságot a különböző pontjai között. A közelebbi pontból érkező sugarak a lencsétől távolabb konvergálnak, mint a távolabbiakból. Vagyis egy közelebbi tárgy valódi képe távolabb jön létre a lencsétől, mint egy távolabbitól. Az általános "íjszöget" a lencse szerkezete határozza meg. A kamera lencséje a film vagy az érzékelő felületéhez közelebb vagy távolabb kerülve elforgatja az élességet. A kerekebb formájú lencse élesebb görbületi szöggel rendelkezik. Ez megnöveli azt az időt, ameddig a fényhullám egyik része gyorsabban halad, mint a másik része, így a fény élesebben fordul. Ennek eredményeként a fókuszban lévő valós kép az objektívtől távolabb jön létre, ha az objektív felülete laposabb.

Méretobjektív és fényképméret

Ahogy a lencse és a valós kép közötti távolság növekszik, a fénysugarak kitágulnak, és nagyobb képet alkotnak. A lapos lencse nagy képet vetít, de a film csak a kép közepén exponálódik. Lényegében az objektív a képkocka közepére van állítva, kis területet kinagyítva a néző előtt. Ahogy az üveg eleje távolodik a kamera érzékelőjétől, a tárgyak közelebb kerülnek. A gyújtótávolság a távolság mérése aközött, ahol a fénysugarak először érik az objektívet, és hol érik el a kamera érzékelőjét. A professzionális kamerák lehetővé teszik különböző objektívek felszerelését, különböző nagyításokkal. A nagyítás mértékét a gyújtótávolság írja le. A fényképezőgépeknél ez az objektív és a távoli tárgy valós képe közötti távolság.

Az objektívek közötti különbségek

A nagyobb gyújtótávolságok nagyobb képnagyítást jeleznek. A különböző objektívek különböző helyzetekre alkalmasak. Ha hegyvonulatot fényképez, akkor különösen nagy gyújtótávolságú objektívet használhat. Lehetővé teszik, hogy bizonyos távoli elemekre összpontosítson. Ha közeli portrét kell készítenie, akkor egy nagy látószögű objektív megteszi. Sokkal rövidebb a gyújtótávolsága, így a fotós előtt tömöríti a jelenetet.

Kromatikus aberráció

A fényképezőgép objektívje valójában több objektív egy blokkba kombinálva. Egy konvergáló lencse képződhetvalós kép a filmen, de azt számos eltérés torzítja. Az egyik legjelentősebb torzító tényező az, hogy a spektrum különböző színei eltérően hajlanak meg, amikor áthaladnak a lencsén. Ez a kromatikus aberráció lényegében olyan képet hoz létre, ahol a tónusok nincsenek megfelelően igazítva. A kamerák ezt kompenzálják több különböző anyagból készült objektív használatával. Minden objektív másként dolgozza fel a színeket, és ha ezeket bizonyos módon kombinálják, a színek átrendeződnek. A zoom objektív képes mozgatni az objektív különböző elemeit előre-hátra. Az egyes objektívek közötti távolság megváltoztatásával beállíthatja az objektív egészének nagyítási teljesítményét.

Film- és képérzékelők

Az eszköz és a kamera működési elve az adathordozóra való rögzítéshez is kapcsolódik. Történelmileg a fotósok egyfajta vegyészek is voltak. A film fényérzékeny anyagokból áll. Amikor ezeket az anyagokat egy lencse fénye éri, rögzítik a tárgyak és a részletek alakját, például azt, hogy mennyi fény érkezik belőlük. A filmet egy sötét szobában előhívták, és egy sor vegyi fürdőnek vetették alá, hogy képet alkossanak. Az érzékelővel ellátott kamera működési elve némileg eltér a filmes fényképezőgépétől. Bár a lencsék, a módszerek és a feltételek megegyeznek, a digitális fényképezőgép érzékelője inkább napelemre hasonlít, mint filmcsíkra. Minden érzékelő több millió piros, zöld és kék pixelre vagy megapixelre van osztva. Amikor a fény elér egy pixelt, egy érzékelő energiává alakítja azt, a kamerába épített számítógép pedig leolvassa, mennyi energiaelőállítás alatt.

Miért számítanak a megapixelek

A kamera érzékelője úgy működik, hogy méri, mennyi energiát tartalmaz az egyes képpontok, és lehetővé teszi annak meghatározását, hogy a kép mely részei világosak és sötétek. És mivel minden képpontnak van színértéke, a fényképezőgép számítógépe meg tudja ítélni a színeket a jelenetben azáltal, hogy megnézi, milyen más közeli képpontok vannak regisztrálva. Az összes képpont információinak összegyűjtésével a számítógép képes megközelíteni a fényképezett tárgy alakját és színét. Ha minden pixel fényinformációt gyűjt, akkor a több megapixeles kameraérzékelők több részletet rögzíthetnek.

Ez az oka annak, hogy a gyártók gyakran reklámozzák a megapixeles kamerákat a kamera működésének rövid magyarázatával. Bár ez bizonyos mértékig igaz, az érzékelő mérete is fontos. A nagyobb érzékelők több fényt gyűjtenek, ami segít jobb képminőséget elérni gyenge fényviszonyok mellett. Ha sok megapixelt helyezünk egy kis érzékelőbe, az valójában rontja a képminőséget, mivel az egyes pixelek túl kicsik. Az 50 mm-es objektív standard objektívje nem tesz lehetővé nagy nagyítást vagy kicsinyítést, így ideális olyan témákhoz, amelyek nincsenek túl közel vagy túl távol.

A Polaroid működése

A szinte azonnali képeket készítő hordozható fotóstúdió már régóta álma. Egészen addig, amíg nem volt egy szokatlan kamera, amely lehetővé teszi, hogy ne várjon heteket a kinyomtatásraképeket. Edwin Land megalkotta az első Polaroid kamerát. Ötlete támadt az azonnali fotózásra, és finanszírozást kért a Kodaktól. De a társaság viccnek vette, és csak nevetett rajta. Edwin Land hazament, és más projekteken kezdett dolgozni, hogy pénzt gyűjtsön. Megalkotta a Polaroid objektívet, majd feltalálta híres hordozható fotóstúdióját.

A Polaroid kamera működési elve hasonló a hagyományos filmes fényképezőgépek működési mechanizmusához, amelynek belsejében fényérzékeny ezüstvegyület részecskékkel bevont műanyag alap volt. Minden fényképhez készült üres műanyag lapon ugyanazok a fényérzékeny rétegek vannak. Minden szükséges vegyszert tartalmaznak a fotó előhívásához. Minden színes réteg alatt van egy másik, festékkel. Összesen több mint 10 különböző réteg található a kártyán, beleértve az átlátszatlan alapréteget, amely egy kémiai reakció üressége. A folyamatot elindító komponens egy reagens, dezaktivátorok keveréke, lúg, fehér pigment és egyéb elemek. Közvetlenül a fényérzékeny rétegek felett és közvetlenül a képréteg alatt található.

A Polaroid kamera működési elve az, hogy a kép készítése előtt az összes reagens anyagot golyó formájában összegyűjtik a műanyag lap szélén, távol a fényérzékeny anyagtól. A gomb megnyomása után a film széle egy pár görgőn keresztül kilép a kamrából, amelyek a reagens anyagot a közepén osztják el.keret. Amikor a reagens eloszlik a képréteg és a fényérzékeny rétegek között, reakcióba lép más kémiai elemekkel. Az átlátszatlan anyag megakadályozza, hogy a fény beszűrődjön az alatta lévő rétegekbe, így a film nem exponálódik ki teljesen az előhívás előtt.

A vegyszerek lefelé haladnak a rétegeken keresztül, és az egyes rétegek szabadon lévő részecskéit fémes ezüstté változtatják. A vegyszerek ezután feloldják az előhívó festéket, így az elkezd felszivárogni a képrétegbe. Az egyes rétegekben a fénynek kitett fémezüst részek felfogják a festékeket, így azok megállnak felfelé. Csak a nem exponált rétegek festékei kerülnek fel a képrétegre. A reagensben lévő fehér pigmentről visszaverődő fény áthalad ezeken a színes rétegeken. A filmben lévő savas réteg reakcióba lép a reagensben lévő lúgokkal és deaktivátorokkal, ami a kép fokozatos fejlődését eredményezi. A teljes előhíváshoz fényre van szüksége, és általában a fotós előveszi a kártyát, és látja a film előhívásának végső kémiáját.