Enheten och principen för kamerans funktion

2024 Författare: Sierra Becker | [email protected]. Senast ändrad: 2024-02-26 06:35

Fotografi är en av de viktigaste uppfinningarna i historien – den förändrade verkligen hur människor tänker om världen. Nu kan varje person se bilder av saker som faktiskt är på långt avstånd eller som inte har funnits på länge. Varje dag läggs miljarder foton upp online, vilket gör livet till digitala pixlar med information.

Kamerans struktur

Med fotografi kan du fånga viktiga ögonblick i livet och spara dem i många år framöver. Enheter för att skapa bilder har länge byggts in i telefoner och andra prylar, men principen för kamerans funktion förblir ett mysterium för många. Fotografering är lika mycket en vetenskap som det är en konst, men de allra flesta är omedvetna om vad som händer när de trycker på kameraknappen eller öppnar kameraappen för smartphones. Den första kameran, vars struktur och princip kommer att diskuteras senare, hade inga knappar alls och liknade inte alls en applikation. Men hans enhet är kärnan i moderna prylar.

En filmkamera består till exempel av tre huvudelement: optisk - lins, kemisk - film och mekanisk - kamerahus. Låt oss kort överväga principen för kamerans funktion: filmen laddas i en spole till höger och lindas på en annan spole till vänster och passerar framför linsen längs vägen. Det är en lång remsa av flexibel plast belagd med speciella kemikalier baserade på ljuskänsliga silverföreningar.

Svartvit film har ett lager och färgfilm har tre: toppen är känslig för blått ljus, mitten är känslig för grönt och botten är känslig för rött. Bilden erhölls på grund av den kemiska reaktionen hos var och en av dem. För att ljuset inte ska förstöra filmen är den inlindad i en tålig, ljusbeständig plastcylinder, som placeras inuti kameran. Men hur kombinerar det alla komponenter så att de spelar in en tydlig, igenkännbar bild? Det finns många olika sätt att få dessa delar att fungera, men först måste du förstå grundprincipen för hur en kamera fungerar. Eftersom fotografering inte kräver elektricitet är en konventionell spegellös kamera med en lins en utmärkt illustration av fotografins grundläggande processer.

Varför behöver du ett objektiv

Det är bäst att kort börja förklara hur en kamera fungerar med teori. Föreställ dig att du står mitt i ett rum utan fönster, dörrar eller lampor. Ingenting kan ses på en sådan plats eftersom det inte finns någon ljuskälla. Förutsatt att du tog fram ficklampan och tände den, ochstrålen från den rör sig i en rak linje. När detta ljus träffar ett föremål studsar det av det och träffar dina ögon, så att du kan se vad som finns inne i rummet.

Principen för en digitalkameras funktion liknar processen att rycka föremål från ett mörkt rum med en stråle från en ficklampa. Den optiska komponenten i kameran är linsen. Dess uppgift är att studsa ljusstrålarna som kommer tillbaka från motivet och omdirigera dem så att de samlas för att bilda en bild som ser ut som scenen framför linsen. Det kanske inte är helt klart hur denna process sker och varför vanligt glas kan omdirigera ljus. Svaret är mycket enkelt: när ljus rör sig från ett medium till ett annat ändrar det hastighet.

Så fungerar ett objektiv

Ljus färdas snabbare genom luft än genom glas, så linsen saktar ner det. När strålarna träffar den i vinkel kommer den ena delen av vågen att nå ytan före den andra och därmed sakta ner först. När ljus kommer in i glaset i en vinkel böjs det i en riktning och sedan igen när det lämnar glaset eftersom delar av ljusvågen träffar luften och accelererar före andra.

En standard konvex lins har en eller båda sidorna av glaset böjda. Detta innebär att passerande ljusstrålar kommer att avledas mot linsens mitt när de kommer in. I en dubbel konvex lins, till exempel ett förstoringsglas, kommer ljuset att böjas när det kommer in när det kommer ut. Detta ändrar effektivt ljusets väg från objektet, vilket är relaterat till huvudetprincipen för kamerans funktion. Ljuskällan avger ljus i alla riktningar. Alla strålar börjar vid en punkt och divergerar sedan hela tiden. En konvergerande lins tar dessa strålar och omdirigerar dem så att de alla konvergerar tillbaka till samma punkt. På denna plats erhålls bilden av motivet.

Funktionsprincipen för den första kameran

Den första cellen var ett rum med ett litet hål i ena sidoväggen. Ljus passerade genom den och reflekterades i raka linjer, och bilden projicerades upp och ner på den motsatta väggen. Den kallades camera obscura och användes av konstnärer för att måla konstnärliga dukar. Uppfinningen tillskrivs Leonardo da Vinci. Även om sådana enheter hade funnits långt före det första riktiga fotografiet, var det inte förrän någon bestämde sig för att placera ljuskänsligt material på baksidan av det här rummet som idén att få en bild på detta sätt föddes. Funktionsprincipen för den första kameran var följande: när strålen träffade det ljuskänsliga materialet reagerade kemikalierna och etsade bilden på ytan. Eftersom den här kameran inte fångade för mycket ljus tog det åtta timmar att ta ett foto. Bilden blev också ganska suddig.

Skillnaden mellan SLR-kameror

Professionella föredrar ofta SLR-kameror. Man tror att kvaliteten på bilden är bättre eftersom fotografen ser den verkliga bilden av motivet i sökaren, inteförvrängd av digitalisering och filter. Om vi kort beskriver funktionsprincipen för en kamera med en reflexsökare, så kokar innebörden ner till det faktum att i en sådan kamera ser fotografen en riktig bild. Den kan också justera alla detaljer genom att vrida och trycka på knapparna. Detta beror på den dubbla spegeln - pentaprism. Men i designen av kameran finns det en till - genomskinlig, placerad framför matrisen, som också kallas en sensor eller sensor. Funktionsprincipen för kamerans slutare är att när en knapp trycks in höjer den spegeln och ändrar sin lutningsvinkel. I detta ögonblick träffar en ljusström sensorn, varefter bilden bearbetas och visas på skärmen.

Funktionsprincipen för en SLR-kamera är kopplad till diafragman, som gradvis öppnar upp för att släppa igenom strålarna. Den består av kronblad, vars position bestämmer diametern på den centrala cirkeln och mängden ljus som överförs. Strålen träffar linserna och sedan mot spegeln, fokusskärmen och pentaprisma, där bilden vänds, och sedan vidare till sökaren. Det är här fotografen ser den verkliga bilden. Funktionsprincipen för en spegellös kamera är annorlunda genom att den inte har en sådan sökare. Ofta ersätts den av en skärm eller elektronisk version. Fasautofokus är också endast tillgänglig på SLR-kameror. En annan skillnad är att när du trycker på avtryckaren träffar ljuset direkt kameramatrisen.

Fokusera på objektet

Bildkvaliteten ändras beroende på hur ljuset passerargenom kameralinsen. Det är relaterat till vinkeln med vilken ljusstrålen kommer in i den och vad dess struktur är. Denna väg beror på två huvudfaktorer. Den första är vinkeln med vilken ljusstrålen kommer in i linsen. Den andra är linsens struktur. Ljusingångsvinkeln ändras när objektet rör sig närmare eller längre bort från det. Strålar som kommer in i en skarpare vinkel kommer ut i en mer trubbig vinkel och vice versa. Kameralinsen fångar alla reflekterade ljusstrålar och använder glas för att omdirigera dem till en enda punkt, vilket skapar en skarp bild. Den totala "böjningsvinkeln" vid varje given punkt förblir konstant.

Om ljuset är oskarpt kommer bilden att se suddig eller oskarp ut. Böjning av en lins ökar i huvudsak avståndet mellan olika punkter på den. Strålar från en närmare punkt konvergerar längre bort från linsen än från en längre bort. Det vill säga, den verkliga bilden av ett närmare föremål bildas längre från linsen än från ett mer avlägset. Den övergripande "bågvinkeln" bestäms av linsens struktur. Kameralinsen roterar för att fokusera genom att flytta sig närmare eller längre bort från filmens eller sensorns yta. En lins med en mer rund form kommer att ha en skarpare krökningsvinkel. Detta ökar den tid som en del av ljusvågen färdas snabbare än den andra, så ljuset gör en skarpare sväng. Som ett resultat av detta bildas den verkliga bilden i fokus längre bort från linsen när linsen har en plattare yta.

Storlekobjektiv och fotostorlek

När avståndet mellan linsen och den verkliga bilden ökar expanderar ljusstrålarna till en större bild. En platt lins projicerar en stor bild, men filmen exponeras bara i mitten av bilden. I huvudsak är linsen centrerad i mitten av ramen, vilket förstorar ett litet område framför betraktaren. När framsidan av glaset rör sig bort från kamerasensorn kommer föremål närmare. Brännvidd är ett mått på avståndet mellan där ljusstrålar först träffar linsen och där de når kamerans sensor. Professionella kameror låter dig installera olika objektiv, med olika förstoringar. Graden av förstoring beskrivs av brännvidden. I kameror definieras det som avståndet mellan linsen och den verkliga bilden av ett objekt på långt avstånd.

Skillnader mellan linser

Ett högre antal brännvidder indikerar en större bildförstoring. Olika linser är lämpliga för olika situationer. Om du fotograferar en bergskedja kan du använda ett objektiv med särskilt stor brännvidd. De låter dig fokusera på vissa element på avstånd. Om du behöver ta ett närbildsporträtt duger ett vidvinkelobjektiv. Den har mycket kortare brännvidd, så den komprimerar scenen framför fotografen.

Kromatisk aberration

En kameralins är faktiskt flera objektiv kombinerade till ett block. En konvergerande lins kan bildasverklig bild på film, men den kommer att förvrängas av ett antal aberrationer. En av de mest betydande distorsionsfaktorerna är att olika färger i spektrumet böjs olika när de rör sig genom linsen. Denna kromatiska aberration skapar i huvudsak en bild där tonerna inte är korrekt justerade. Kameror kompenserar för detta genom att använda flera linser gjorda av olika material. Varje lins bearbetar färger på olika sätt, och när de kombineras på ett visst sätt omarrangeras färgerna. Ett zoomobjektiv har förmågan att flytta olika delar av objektivet fram och tillbaka. Genom att ändra avståndet mellan enskilda linser kan du justera förstoringseffekten för linsen som helhet.

Film- och bildsensorer

Enheten och principen för kamerans funktion är också förknippade med inspelning av information på media. Historiskt sett har fotografer också varit ett slags kemist. Filmen består av ljuskänsliga material. När dessa material träffas av ljus från en lins, fångar de formen på föremål och detaljer, till exempel hur mycket ljus som kommer från dem. I ett mörkt rum framkallades filmen, utsattes för en serie kemiska bad, för att producera en bild. Funktionsprincipen för en kamera med en sensor skiljer sig något från driften av en filmkamera. Även om linserna, metoderna och termerna är desamma ser en digitalkamerasensor mer ut som en solpanel än en filmremsa. Varje sensor är uppdelad i miljontals röda, gröna och blå pixlar eller megapixlar. När ljus träffar en pixel omvandlar en sensor den till energi och en dator inbyggd i kameran läser av hur mycket energiproduceras.

Varför megapixlar betyder något

Sättet som en kamerans sensor fungerar är att mäta hur mycket energi varje pixel har och låter den avgöra vilka områden i en bild som är ljusa och mörka. Och eftersom varje pixel har ett färgvärde kan kamerans dator bedöma färgerna i scenen genom att titta på vilka andra närliggande pixlar som registreras. Genom att samla information från alla pixlar kan datorn approximera formerna och färgerna på objektet som fotograferas. Om varje pixel samlar in ljusinformation kan kamerasensorer med fler megapixlar fånga fler detaljer.

Det är därför tillverkare ofta annonserar megapixelkameror genom att lägga till en kort förklaring av hur kameran fungerar. Även om detta är sant till viss del, är sensorstorleken också viktig. Större sensorer samlar in mer ljus, vilket hjälper dig att få bättre bildkvalitet i svagt ljus. Att packa in många megapixlar i en liten sensor försämrar faktiskt bildkvaliteten eftersom de enskilda pixlarna är för små. Standardobjektivet för 50 mm-objektivet tillåter inte mycket zoomning in eller ut, vilket gör det idealiskt för motiv som inte är för nära eller för långt borta.

Hur Polaroid fungerar

En bärbar fotostudio som tar nästan ögonblickliga bilder har varit en dröm länge. Tills det fanns en ovanlig kamera som gör att man inte kan vänta veckor på utskrifterbilder. Edwin Land skapade den första polaroidkameran. Han hade en idé för omedelbar fotografering och bad Kodak om finansiering. Men företaget tog det som ett skämt och skrattade bara åt honom. Edwin Land gick hem och började arbeta med andra projekt för att samla in pengar. Han skapade Polaroid-objektivet och uppfann sedan sin berömda portabla fotostudio.

Funktionsprincipen för Polaroid-kameran liknar funktionsmekanismen för en konventionell filmkamera, inuti vilken det fanns en plastbas belagd med ljuskänsliga silverföreningspartiklar. Varje ämne för ett fotografi har samma ljuskänsliga lager placerade på ett plastark. De innehåller alla nödvändiga kemikalier för att framkalla ett foto. Under varje färgat lager finns ett annat, med ett färgämne. Tot alt finns det mer än 10 olika lager på kortet, inklusive ett ogenomskinligt baslager, som är ett blankett för en kemisk reaktion. Komponenten som startar processen är ett reagens, en blandning av deaktivatorer, alkali, vitt pigment och andra element. Den ligger i ett lager precis ovanför de ljuskänsliga lagren och strax under bildlagret.

Principen för polaroidkamerans funktion är att innan du tar en bild samlas allt reagensmaterial i form av en boll på kanten av plastarket, bort från det ljuskänsliga materialet. Efter att ha tryckt på knappen lämnar filmens kant kammaren genom ett par rullar som fördelar reagensmaterialet i mittenram. När reagenset är fördelat mellan bildskiktet och de ljuskänsliga skikten, reagerar det med andra kemiska element. Det ogenomskinliga materialet förhindrar ljus från att filtrera in i underliggande lager, så filmen är inte helt exponerad innan den framkallas.

Kemikalier rör sig ner genom lagren och förvandlar de exponerade partiklarna i varje lager till metalliskt silver. Kemikalierna löser sedan upp framkallningsfärgen, så det börjar sippra upp i bildlagret. De områden av metalliskt silver i varje lager som exponerades för ljuset fångar färgämnena så att de slutar röra sig uppåt. Endast färger från oexponerade lager flyttas upp till bildlagret. Ljus som reflekteras från det vita pigmentet i reagenset passerar genom dessa färgade skikt. Det sura skiktet i filmen reagerar med alkali och deaktivatorer i reagenset, vilket resulterar i en gradvis utveckling av bilden. Den behöver ljus för att framkallas fullt ut, och vanligtvis tar fotografen fram kortet och ser den slutliga kemin som är involverad i framkallningen av filmen.