Laite ja kameran toimintaperiaate

2024 Kirjoittaja: Sierra Becker | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-02-26 04:51

Valokuvaus on yksi historian tärkeimmistä keksinnöistä - se todella muutti ihmisten tapaa ajatella maailmasta. Nyt jokainen voi nähdä kuvia asioista, jotka ovat todella kaukana tai joita ei ole ollut olemassa pitkään aikaan. Joka päivä miljardeja valokuvia julkaistaan verkossa, mikä muuttaa elämän digitaalisiksi tiedon pikseleiksi.

Kameran rakenne

Valokuvauksen avulla voit vangita tärkeitä elämän hetkiä ja tallentaa ne tuleviksi vuosiksi. Kuvien luomiseen tarkoitettuja laitteita on jo pitkään rakennettu puhelimiin ja muihin vempaimiin, mutta kameran toimintaperiaate on edelleen monille mysteeri. Valokuvaus on yhtä paljon tiedettä kuin taidetta, mutta v altaosa ei tiedä, mitä tapahtuu, kun he painavat kamerapainiketta tai avaavat älypuhelimen kamerasovelluksen. Ensimmäisessä kamerassa, jonka rakennetta ja periaatetta käsitellään myöhemmin, ei ollut lainkaan painikkeita eikä se muistuttanut ollenkaan sovellusta. Mutta hänen laitteensa on nykyaikaisten laitteiden ytimessä.

Esimerkiksi filmikamera koostuu kolmesta pääelementistä: optinen - linssi, kemiallinen - filmi ja mekaaninen - kameran runko. Tarkastellaanpa lyhyesti kameran toimintaperiaatetta: filmi ladataan oikealla olevaan kelaan ja kelataan toiselle vasemmalle kelalle, joka kulkee matkan varrella linssin edestä. Se on pitkä joustava muovinauha, joka on päällystetty valoherkkiin hopeayhdisteisiin perustuvilla erikoiskemikaaleilla.

Mustavalkokalvossa on yksi kerros ja värikalvossa kolme: yläosa on herkkä siniselle valolle, keskiosa on herkkä vihreälle ja alaosa on herkkä punaiselle. Kuva saatiin jokaisen kemiallisen reaktion ansiosta. Jotta valo ei pilaa filmiä, se on kääritty kestävään, valonkestävään muovisylinteriin, joka sijoitetaan kameran sisään. Mutta miten se yhdistää kaikki komponentit niin, että ne tallentavat selkeän, tunnistettavan kuvan? On monia eri tapoja saada nämä osat toimimaan, mutta ensin sinun on ymmärrettävä kameran toiminnan perusperiaate. Koska valokuvaus ei vaadi sähköä, perinteinen yksilinssinen peilitön kamera on erinomainen esimerkki valokuvauksen perusprosesseista.

Miksi tarvitset objektiivin

On parasta aloittaa lyhyesti kameran toiminnan selittäminen teorian kanssa. Kuvittele, että seisot keskellä huonetta, jossa ei ole ikkunoita, ovia tai valoja. Mitään ei voi nähdä sellaisessa paikassa, koska siellä ei ole valonlähdettä. Olettaen, että otit taskulampun esiin ja sytytit sen, jasiitä tuleva säde liikkuu suorassa linjassa. Kun tämä valo osuu esineeseen, se pomppaa siitä pois ja osuu silmiisi, jolloin voit nähdä, mitä huoneessa on.

Digikameran toimintaperiaate on samanlainen kuin prosessi, jossa esineitä siepataan pimeästä huoneesta taskulampun säteellä. Kameran optinen komponentti on linssi. Sen tehtävänä on heijastaa kohteesta palaavat valonsäteet ja suunnata ne uudelleen niin, että ne muodostavat kuvan, joka näyttää linssin edessä olev alta kohtaukselta. Ei ehkä ole täysin selvää, kuinka tämä prosessi tapahtuu ja miksi tavallinen lasi pystyy ohjaamaan valoa. Vastaus on hyvin yksinkertainen: kun valo siirtyy väliaineesta toiseen, se muuttaa nopeutta.

Kuinka objektiivi toimii

Valo kulkee nopeammin ilman läpi kuin lasin läpi, joten linssi hidastaa sitä. Kun säteet osuvat siihen kulmassa, yksi osa aallosta saavuttaa pinnan ennen toista ja siten hidastuu ensin. Kun valo tulee lasiin vinossa, se taipuu yhteen suuntaan ja sitten uudelleen, kun se poistuu lasista, koska osa valoaallosta osuu ilmaan ja kiihtyy ennen muita.

Tavallisen kuperan linssin lasin toinen tai molemmat puolet ovat kaarevia. Tämä tarkoittaa, että ohimenevät valonsäteet taivutuvat linssin keskustaa kohti, kun ne tulevat sisään. Kaksoiskuperassa linssissä, kuten suurennuslasissa, valo taipuu sisään tullessaan ja poistuessaan. Tämä muuttaa tehokkaasti valopolun kohteesta, joka liittyy pääasialliseenkameran toimintaperiaate. Valonlähde lähettää valoa kaikkiin suuntiin. Kaikki säteet alkavat yhdestä pisteestä ja eroavat sitten jatkuvasti. Suppeneva linssi ottaa nämä säteet ja ohjaa ne uudelleen niin, että ne kaikki suppenevat takaisin samaan pisteeseen. Tästä paikasta saadaan kuva kohteesta.

Ensimmäisen kameran toimintaperiaate

Ensimmäinen selli oli huone, jonka toisessa sivuseinässä oli pieni reikä. Valo kulki sen läpi ja heijastui suorina linjoina, ja kuva projisoitiin ylösalaisin vastakkaiselle seinälle. Sitä kutsuttiin camera obscuraksi, ja taiteilijat käyttivät sitä taiteellisten kankaiden maalaamiseen. Keksintö johtuu Leonardo da Vincistä. Vaikka tällaisia laitteita oli olemassa jo kauan ennen ensimmäistä oikeaa valokuvaa, ajatus kuvan saamiseksi tällä tavalla syntyi vasta, kun joku päätti sijoittaa valoherkkää materiaalia tämän huoneen takaosaan. Ensimmäisen kameran toimintaperiaate oli seuraava: kun säde osui valoherkkää materiaalia vastaan, kemikaalit reagoivat ja syövyttivät kuvan pintaan. Koska tämä kamera ei ottanut liikaa valoa, yhden valokuvan ottaminen kesti kahdeksan tuntia. Kuvasta tuli myös melko sumea.

SLR-kameroiden ero

Ammattilaiset suosivat usein järjestelmäkameroita. Uskotaan, että kuvan laatu on parempi, koska valokuvaaja näkee etsimessä kohteen todellisen kuvan, eidigitoinnin ja suodattimien vääristämänä. Jos kuvaamme lyhyesti heijastusetsimellä varustetun kameran toimintaperiaatetta, niin merkitys tiivistyy siihen tosiasiaan, että valokuvaaja näkee tällaisessa kamerassa todellisen kuvan. Se voi myös säätää kaikkia yksityiskohtia kääntämällä ja painamalla painikkeita. Tämä johtuu kaksoispeilistä - pentaprismasta. Mutta kameran suunnittelussa on vielä yksi - läpikuultava, joka sijaitsee matriisin edessä, jota kutsutaan myös anturiksi tai anturiksi. Kameran sulkimen toimintaperiaate on, että kun nappia painetaan, se nostaa peiliä ja muuttaa sen k altevuuskulmaa. Tällä hetkellä valovirta osuu sensoriin, jonka jälkeen kuva käsitellään ja näytetään näytöllä.

SLR-kameran toimintaperiaate liittyy kalvoon, joka avautuu vähitellen päästäen säteet läpi. Se koostuu terälehdistä, joiden sijainti määrittää keskiympyrän halkaisijan ja läpäisevän valon määrän. Säde osuu linsseihin ja sitten peiliin, tarkennusnäyttöön ja pentaprismaan, jossa kuva käännetään, ja sitten etsimeen. Tässä valokuvaaja näkee todellisen kuvan. Peilittömän kameran toimintaperiaate on erilainen, koska siinä ei ole tällaista etsintä. Usein se korvataan näytöllä tai sähköisellä versiolla. Vaiheen automaattitarkennus on myös saatavilla vain SLR-kameroissa. Toinen ero on, että kun painat laukaisinta, valo osuu välittömästi kameran matriisiin.

Keskity kohteeseen

Kuvan laatu vaihtelee sen mukaan, miten valo kulkeekameran linssin läpi. Se liittyy kulmaan, jossa valonsäde tulee siihen ja mikä sen rakenne on. Tämä tie riippuu kahdesta päätekijästä. Ensimmäinen on kulma, jossa valonsäde tulee linssiin. Toinen on linssin rakenne. Valon sisääntulokulma muuttuu kohteen liikkuessa lähemmäs tai kauempana siitä. Terävämmässä kulmassa sisään tulevat säteet poistuvat tylppämmässä kulmassa ja päinvastoin. Kameran linssi vangitsee kaikki heijastuneet valonsäteet ja ohjaa ne lasin avulla yhteen pisteeseen luoden terävän kuvan. Yleinen "taivutuskulma" missä tahansa pisteessä pysyy vakiona.

Jos valo on epätarkka, kuva näyttää sume alta tai epätark alta. Pohjimmiltaan linssin taivuttaminen lisää sen eri pisteiden välistä etäisyyttä. Lähemmäsestä pisteestä tulevat säteet lähentyvät kauemmaksi linssistä kuin kauempaa. Toisin sanoen todellinen kuva lähemmäsestä kohteesta muodostuu kauemmaksi linssistä kuin etäisemmästä. Koko "keulakulma" määräytyy linssin rakenteen mukaan. Kameran linssi pyörii tarkentaakseen siirtymällä lähemmäs tai kauemmaksi filmin tai anturin pintaa. Pyöreämmällä linssillä on terävämpi kaarevuuskulma. Tämä lisää aikaa, jonka yksi valoaallon osa kulkee nopeammin kuin toinen osa, joten valo tekee terävämmän käännöksen. Tämän seurauksena tarkennettu todellinen kuva muodostuu kauemmaksi objektiivista, kun objektiivin pinta on tasaisempi.

Kokoobjektiivin ja valokuvan koko

Kun linssin ja todellisen kuvan välinen etäisyys kasvaa, valonsäteet laajenevat muodostaen suuremman kuvan. Litteä linssi heijastaa suuren kuvan, mutta filmi valotetaan vain kuvan keskeltä. Pohjimmiltaan objektiivi on keskitetty kehyksen keskelle, mikä suurentaa pienen alueen katsojan edessä. Kun lasin etuosa siirtyy pois kameran anturista, esineet lähestyvät. Polttoväli mittaa etäisyyttä sen välillä, missä valonsäteet ensimmäisen kerran osuvat linssiin ja mihin ne saavuttavat kameran anturin. Ammattikäyttöön tarkoitettujen kameroiden avulla voit asentaa erilaisia linssejä eri suurennoksilla. Suurennuksen astetta kuvaa polttoväli. Kameroissa se määritellään objektiivin ja kaukana olevan kohteen todellisen kuvan väliseksi etäisyydeksi.

Linssien väliset erot

Suurempi polttovälien lukumäärä tarkoittaa suurempaa kuvan suurennusta. Eri linssit sopivat erilaisiin tilanteisiin. Jos kuvaat vuoristoa, voit käyttää objektiivia, jonka polttoväli on erityisen suuri. Niiden avulla voit keskittyä tiettyihin elementteihin etäisyydellä. Jos haluat ottaa lähikuvan, laajakulmaobjektiivi riittää. Sen polttoväli on paljon lyhyempi, joten se tiivistää kohtauksen valokuvaajan edessä.

Kromaattinen aberraatio

Kameran linssi on itse asiassa useita linssejä, jotka on yhdistetty yhdeksi lohkoksi. Yksi suppeneva linssi voi muodostuatodellinen kuva filmillä, mutta se vääristyy useiden poikkeamien vuoksi. Yksi merkittävimmistä vääristymistekijöistä on, että spektrin eri värit taipuvat eri tavalla liikkuessaan linssin läpi. Tämä kromaattinen aberraatio luo olennaisesti kuvan, jossa sävyt eivät ole kohdistettu oikein. Kamerat kompensoivat tämän käyttämällä useita eri materiaaleista valmistettuja linssejä. Jokainen linssi käsittelee värejä eri tavalla, ja kun niitä yhdistetään tietyllä tavalla, värit järjestyvät uudelleen. Zoom-objektiivilla on mahdollisuus liikuttaa objektiivin eri osia edestakaisin. Muuttamalla yksittäisten linssien välistä etäisyyttä voit säätää koko objektiivin suurennustehoa.

Filmi- ja kuvakennot

Laite ja kameran toimintaperiaate liittyvät myös tiedon tallentamiseen medialle. Valokuvaajat ovat historiallisesti olleet myös eräänlaisia kemistejä. Kalvo koostuu valoherkistä materiaaleista. Kun näihin materiaaleihin osuu linssin valo, ne tallentavat esineiden ja yksityiskohtien muodon, kuten kuinka paljon valoa niistä tulee. Pimeässä huoneessa elokuva kehitettiin, alistettiin sarjalle kemiallisia kylpyjä kuvan tuottamiseksi. Anturilla varustetun kameran toimintaperiaate eroaa jonkin verran filmikameran toiminnasta. Vaikka linssit, menetelmät ja ehdot ovat samat, digitaalikameran anturi näyttää enemmän aurinkopaneelilta kuin filminauh alta. Jokainen anturi on jaettu miljooniin punaisiin, vihreisiin ja sinisiin pikseleihin tai megapikseleihin. Kun valo osuu pikseliin, anturi muuttaa sen energiaksi ja kameraan sisäänrakennettu tietokone lukee kuinka paljon energiaatuotetaan.

Miksi megapikselillä on väliä

Kameran tunnistimen toimintatapa on mitata kunkin pikselin energiaa ja määrittää, mitkä kuvan alueet ovat kirkkaita ja tummia. Ja koska jokaisella pikselillä on väriarvo, kameran tietokone voi arvioida näkymän värit katsomalla, mitä muita lähellä olevia pikseleitä on rekisteröity. Kokoamalla tiedot kaikista pikseleistä tietokone pystyy arvioimaan kuvattavan kohteen muotoja ja värejä. Jos jokainen pikseli kerää valotietoja, kameran anturit, joissa on enemmän megapikseleitä, voivat tallentaa enemmän yksityiskohtia.

Tästä syystä valmistajat mainostavat usein megapikselikameroita lisäämällä lyhyen selityksen kameran toiminnasta. Vaikka tämä on jossain määrin totta, myös anturin koko on tärkeä. Suuremmat anturit keräävät enemmän valoa, mikä auttaa sinua saamaan paremman kuvanlaadun heikossa valaistuksessa. Suuren megapikselin pakkaaminen pieneen anturiin itse asiassa heikentää kuvanlaatua, koska yksittäiset pikselit ovat liian pieniä. 50 mm:n objektiivin vakioobjektiivi ei salli paljon lähentää tai loitontaa, joten se on ihanteellinen kohteille, jotka eivät ole liian lähellä tai liian kaukana.

Miten Polaroid toimii

Kannettava valokuvastudio, joka ottaa lähes hetkellisiä kuvia, on ollut unelma pitkään. Kunnes oli epätavallinen kamera, jonka avulla et odota viikkoja tulosteitakuvia. Edwin Land loi ensimmäisen Polaroid-kameran. Hänellä oli idea pikakuvauksesta ja hän pyysi Kodakilta rahoitusta. Mutta yhtiö otti sen vitsinä ja vain nauroi hänelle. Edwin Land meni kotiin ja alkoi työskennellä muiden hankkeiden parissa kerätäkseen rahaa. Hän loi Polaroid-objektiivin ja sitten kuuluisan kannettavan valokuvastudion.

Polaroid-kameran toimintaperiaate on samanlainen kuin perinteisen filmikameran toimintamekanismi, jonka sisällä oli muovinen alusta, joka oli päällystetty valoherkillä hopeayhdistehiukkasilla. Jokaisessa valokuvan aihiossa on samat valoherkät kerrokset muovilevyllä. Ne sisältävät kaikki valokuvan kehittämiseen tarvittavat kemikaalit. Jokaisen värillisen kerroksen alla on toinen, jossa on väriaine. Kortissa on yhteensä yli 10 eri kerrosta, mukaan lukien läpinäkymätön pohjakerros, joka on kemiallisen reaktion aihio. Prosessin käynnistävä komponentti on reagenssi, deaktivaattorien, alkalin, valkoisen pigmentin ja muiden alkuaineiden seos. Se on kerroksessa juuri valoherkkien kerrosten yläpuolella ja kuvakerroksen alapuolella.

Polaroid-kameran toimintaperiaate on, että ennen kuvan ottamista kaikki reagenssimateriaali kerätään pallon muodossa muovilevyn reunalle, pois valoherkästä materiaalista. Painikkeen painamisen jälkeen kalvon reuna poistuu kammiosta telaparin kautta, jotka jakavat reagenssimateriaalin keskellekehys. Kun reagenssi jakautuu kuvakerroksen ja valoherkkien kerrosten välillä, se reagoi muiden kemiallisten alkuaineiden kanssa. Läpinäkymätön materiaali estää valoa suodattumasta alla oleviin kerroksiin, joten filmi ei ole täysin valotettu ennen kehittymistä.

Kemikaalit liikkuvat alas kerrosten läpi ja muuttavat kunkin kerroksen paljaat hiukkaset metallihopeaksi. Kemikaalit liuottavat sitten kehitevärin, jolloin se alkaa imeytyä kuvakerrokseen. Kunkin kerroksen metallisen hopean alueet, jotka olivat alttiina valolle, vangitsevat väriaineet, joten ne lakkaavat liikkumasta ylöspäin. Vain valottamattomien kerrosten maalit siirtyvät kuvatasolle. Reagenssin valkoisesta pigmentistä heijastuva valo kulkee näiden värillisten kerrosten läpi. Kalvon hapan kerros reagoi reagenssin alkalin ja deaktivointiaineiden kanssa, mikä johtaa kuvan asteittaiseen kehittymiseen. Se tarvitsee valoa kehittyäkseen täydellisesti, ja yleensä valokuvaaja ottaa kortin esiin ja näkee lopullisen kemian, joka liittyy elokuvan kehittämiseen.