Enheden og kameraets funktionsprincip

2024 Forfatter: Sierra Becker | [email protected]. Sidst ændret: 2024-02-26 04:40

Fotografi er en af de vigtigste opfindelser i historien - den ændrede virkelig den måde, folk tænker om verden på. Nu kan enhver person se billeder af ting, der faktisk er på stor afstand eller ikke har eksisteret i lang tid. Hver dag bliver milliarder af billeder lagt online, hvilket gør livet til digitale pixels med information.

Kameraets struktur

Fotografi giver dig mulighed for at fange vigtige øjeblikke i livet og gemme dem i mange år fremover. Enheder til at skabe billeder har længe været indbygget i telefoner og andre gadgets, men princippet om kameraets drift forbliver et mysterium for mange. Fotografering er lige så meget en videnskab, som det er en kunst, men langt de fleste er uvidende om, hvad der sker, når de trykker på kameraknappen eller åbner smartphone-kamera-appen. Det første kamera, hvis struktur og princip vil blive diskuteret senere, havde slet ingen knapper og lignede slet ikke en applikation. Men hans enhed er kernen i moderne gadgets.

F.eks. består et filmkamera af tre hovedelementer: optisk - linse, kemisk - film og mekanisk - kamerahus. Lad os kort overveje princippet om kameraets funktion: filmen lægges i en spole til højre og vikles op på en anden spole til venstre og passerer foran linsen undervejs. Det er en lang strimmel af fleksibel plast belagt med specielle kemikalier baseret på lysfølsomme sølvforbindelser.

Sort-hvid film har et lag, og farvefilm har tre: toppen er følsom over for blåt lys, midten er følsom over for grønt, og bunden er følsom over for rødt. Billedet blev opnået på grund af den kemiske reaktion af hver af dem. For at lyset ikke skal ødelægge filmen, er den pakket ind i en slidstærk, lysbestandig plastcylinder, som placeres inde i kameraet. Men hvordan kombinerer det alle komponenterne, så de optager et klart, genkendeligt billede? Der er mange forskellige måder at få disse dele til at fungere på, men først skal du forstå det grundlæggende princip for, hvordan et kamera fungerer. Da fotografering ikke kræver elektricitet, er et konventionelt spejlløst kamera med en enkelt linse en glimrende illustration af fotografiets grundlæggende processer.

Hvorfor har du brug for et objektiv

Det er bedst kort at begynde at forklare, hvordan et kamera fungerer med teori. Forestil dig, at du står midt i et rum uden vinduer, døre eller lys. Intet kan ses sådan et sted, fordi der ikke er nogen lyskilde. Forudsat at du tog din lommelygte frem og tændte den, ogstrålen fra den bevæger sig i en lige linje. Når dette lys rammer et objekt, hopper det af det og rammer dine øjne, så du kan se, hvad der er inde i rummet.

Princippet for betjening af et digitalkamera ligner processen med at snuppe genstande fra et mørkt rum med en stråle fra en lommelygte. Kameraets optiske komponent er objektivet. Dens opgave er at kaste lysstrålerne tilbage fra motivet og omdirigere dem, så de samles og danner et billede, der ligner scenen foran linsen. Det er måske ikke helt klart, hvordan denne proces foregår, og hvorfor almindeligt glas er i stand til at omdirigere lys. Svaret er meget enkelt: Når lys bevæger sig fra et medie til et andet, ændrer det hastighed.

Sådan fungerer et objektiv

Lys bevæger sig hurtigere gennem luft end gennem glas, så linsen sænker det. Når strålerne rammer den i en vinkel, vil den ene del af bølgen nå overfladen før den anden og dermed bremse først. Når lys kommer ind i glasset i en vinkel, bøjer det i én retning og derefter igen, når det kommer ud af glasset, fordi dele af lysbølgen rammer luften og accelererer før andre.

En standard konveks linse har en eller begge sider af glasset buet. Det betyder, at passerende lysstråler vil blive afbøjet mod midten af linsen, når de kommer ind. I en dobbelt konveks linse, såsom et forstørrelsesglas, vil lyset bøje sig, når det kommer ind, når det kommer ud. Dette ændrer effektivt lysets vej fra objektet, som er relateret til hovedetprincippet om kameraets funktion. Lyskilden udsender lys i alle retninger. Alle stråler begynder på et tidspunkt og divergerer derefter konstant. En konvergerende linse tager disse stråler og omdirigerer dem, så de alle konvergerer tilbage til det samme punkt. På dette sted opnås billedet af motivet.

Betjeningsprincippet for det første kamera

Den første celle var et rum med et lille hul i den ene sidevæg. Lys passerede gennem det og blev reflekteret i lige linjer, og billedet blev projiceret på hovedet på den modsatte væg. Det blev kaldt camera obscura og blev brugt af kunstnere til at male kunstneriske lærreder. Opfindelsen tilskrives Leonardo da Vinci. Selvom sådanne enheder havde eksisteret længe før det første rigtige fotografi, var det ikke før nogen besluttede at placere lysfølsomt materiale bag i dette rum, at ideen om at opnå et billede på denne måde blev født. Funktionsprincippet for det første kamera var som følger: Når strålen ramte det lysfølsomme materiale, reagerede kemikalierne og ætsede billedet på overfladen. Da dette kamera ikke fangede for meget lys, tog det otte timer at tage ét billede. Billedet blev også ret sløret.

Forskellen mellem spejlreflekskameraer

Professionelle foretrækker ofte spejlreflekskameraer. Det menes, at kvaliteten af billedet er bedre, fordi fotografen ser det rigtige billede af motivet i søgeren, ikkeforvrænget af digitalisering og filtre. Hvis vi kort beskriver princippet om drift af et kamera med en reflekssøger, så koger betydningen ned til det faktum, at fotografen i et sådant kamera ser et rigtigt billede. Den kan også justere alle detaljer ved at dreje og trykke på knapperne. Dette skyldes det dobbelte spejl - pentaprisme. Men i designet af kameraet er der en mere - gennemskinnelig, placeret foran matrixen, som også kaldes en sensor eller sensor. Funktionsprincippet for kameraudløseren er, at når der trykkes på en knap, hæver den spejlet og ændrer dets hældningsvinkel. I dette øjeblik rammer en lysstrøm sensoren, hvorefter billedet behandles og vises på skærmen.

Betjeningsprincippet for et spejlreflekskamera er forbundet med membranen, som gradvist åbner sig for at slippe strålerne igennem. Den består af kronblade, hvis position bestemmer diameteren af den centrale cirkel og mængden af transmitteret lys. Strålen rammer linserne, og så på spejlet, fokusskærm og pentaprisme, hvor billedet vendes, og så videre til søgeren. Det er her, fotografen ser det rigtige billede. Funktionsprincippet for et spejlløst kamera er anderledes, fordi det ikke har en sådan søger. Ofte erstattes det af en skærm eller elektronisk version. Fase autofokus er også kun tilgængelig på spejlreflekskameraer. En anden forskel er, at når du trykker på udløserknappen, rammer lyset straks kameraets matrix.

Fokus på objektet

Billedkvaliteten ændrer sig afhængigt af, hvordan lyset passerergennem kameralinsen. Det er relateret til den vinkel, hvormed lysstrålen kommer ind i den, og hvad dens struktur er. Denne vej afhænger af to hovedfaktorer. Den første er den vinkel, hvormed lysstrålen kommer ind i linsen. Den anden er linsens struktur. Lysindgangsvinklen ændres, når objektet bevæger sig tættere på eller længere væk fra det. Stråler, der kommer ind i en skarpere vinkel, vil gå ud i en mere stump vinkel og omvendt. Kameralinsen fanger alle reflekterede lysstråler og bruger glas til at omdirigere dem til et enkelt punkt, hvilket skaber et skarpt billede. Den overordnede "bøjningsvinkel" på ethvert givet punkt forbliver konstant.

Hvis lyset er ude af fokus, vil billedet se sløret ud eller ude af fokus. Grundlæggende øger bøjning af en linse afstanden mellem forskellige punkter på den. Stråler fra et nærmere punkt konvergerer længere væk fra linsen end fra et længere væk. Det vil sige, at det virkelige billede af et tættere objekt dannes længere fra linsen end fra et mere fjernt. Den overordnede "buevinkel" bestemmes af linsens struktur. Kameralinsen roterer for at fokusere ved at bevæge sig tættere på eller længere væk fra filmens eller sensorens overflade. En linse med en mere rund form vil have en skarpere krumningsvinkel. Dette øger den tid, den ene del af lysbølgen bevæger sig hurtigere end den anden del, så lyset foretager et skarpere sving. Som et resultat dannes det virkelige billede i fokus længere væk fra objektivet, når objektivet har en fladere overflade.

Størrelseobjektiv og fotostørrelse

Når afstanden mellem linsen og det virkelige billede øges, udvider lysstrålerne sig til et større billede. En flad linse projicerer et stort billede, men filmen eksponeres kun i midten af billedet. I det væsentlige er objektivet centreret i midten af billedet, hvilket forstørrer et lille område foran seeren. Når fronten af glasset bevæger sig væk fra kamerasensoren, kommer genstande tættere på. Brændvidde er et mål for afstanden mellem det sted, hvor lysstrålerne først rammer objektivet, og hvor de når kameraets sensor. Professionelle kameraer giver dig mulighed for at installere forskellige objektiver med forskellige forstørrelser. Graden af forstørrelse beskrives af brændvidden. I kameraer er det defineret som afstanden mellem objektivet og det virkelige billede af et objekt på lang afstand.

Forskelle mellem linser

Et højere antal brændvidder indikerer en større billedforstørrelse. Forskellige linser er velegnede til forskellige situationer. Hvis du optager en bjergkæde, kan du bruge et objektiv med en særlig stor brændvidde. De giver dig mulighed for at fokusere på visse elementer i det fjerne. Hvis du skal tage et nærbillede, så vil et vidvinkelobjektiv duge. Den har en meget kortere brændvidde, så den komprimerer scenen foran fotografen.

Kromatisk aberration

Et kameraobjektiv er faktisk flere objektiver kombineret i én blok. Der kan dannes én konvergerende linseægte billede på film, men det vil blive forvrænget af en række aberrationer. En af de vigtigste forvrængningsfaktorer er, at forskellige farver i spektret bøjes forskelligt, når de bevæger sig gennem linsen. Denne kromatiske aberration skaber i det væsentlige et billede, hvor tonerne ikke er justeret korrekt. Kameraer kompenserer for dette ved at bruge flere linser lavet af forskellige materialer. Hver linse behandler farver forskelligt, og når de kombineres på en bestemt måde, omarrangeres farverne. Et zoomobjektiv har mulighed for at flytte forskellige elementer i objektivet frem og tilbage. Ved at ændre afstanden mellem individuelle linser kan du justere forstørrelsesstyrken for objektivet som helhed.

Film- og billedsensorer

Enheden og kameraets funktionsprincip er også forbundet med optagelse af information på mediet. Historisk set har fotografer også været en slags kemiker. Filmen består af lysfølsomme materialer. Når disse materialer rammes af lys fra en linse, fanger de formen på genstande og detaljer, såsom hvor meget lys der kommer fra dem. I et mørkt rum blev filmen fremkaldt, udsat for en række kemiske bade, for at producere et billede. Princippet for betjening af et kamera med en sensor er noget anderledes end betjeningen af et filmkamera. Selvom linserne, metoderne og vilkårene er de samme, ligner en digitalkamerasensor mere et solpanel end en filmstrimmel. Hver sensor er opdelt i millioner af røde, grønne og blå pixels eller megapixels. Når lys rammer en pixel, omdanner en sensor den til energi, og en computer indbygget i kameraet aflæser, hvor meget energibliver produceret.

Hvorfor megapixels betyder noget

Måden et kameras sensor fungerer på er at måle, hvor meget energi hver pixel har, og lader den bestemme, hvilke områder af et billede der er lyse og mørke. Og fordi hver pixel har en farveværdi, kan kameraets computer bedømme farverne i scenen ved at se på, hvilke andre pixels i nærheden, der er registreret. Ved at samle information fra alle pixels, er computeren i stand til at tilnærme formerne og farverne på det objekt, der fotograferes. Hvis hver pixel indsamler lysinformation, kan kamerasensorer med flere megapixel fange flere detaljer.

Det er grunden til, at producenter ofte annoncerer for megapixelkameraer ved at tilføje en kort forklaring af, hvordan kameraet fungerer. Selvom dette til en vis grad er sandt, er sensorstørrelsen også vigtig. Større sensorer vil opsamle mere lys, hvilket vil hjælpe dig med at få bedre billedkvalitet i svagt lys. At pakke mange megapixels ind i en lille sensor forringer faktisk billedkvaliteten, fordi de enkelte pixels er for små. Standardobjektivet på 50 mm objektivet tillader ikke meget zoom ind eller ud, hvilket gør det ideelt til motiver, der ikke er for tæt på eller for langt væk.

Sådan fungerer Polaroid

Et bærbart fotostudie, der optager næsten øjeblikkelige billeder, har været en drøm i lang tid. Indtil der var et usædvanligt kamera, der giver dig mulighed for ikke at vente uger på udskrifterbilleder. Edwin Land skabte det første Polaroid-kamera. Han havde en idé til øjeblikkelig fotografering og bad Kodak om finansiering. Men virksomheden tog det som en joke og grinede kun af ham. Edwin Land gik hjem og begyndte at arbejde på andre projekter for at rejse penge. Han skabte Polaroid-objektivet og opfandt derefter sit berømte bærbare fotostudie.

Princippet for Polaroid-kameraets funktion svarer til funktionsmekanismen for et konventionelt filmkamera, inden i hvilket der var en plastikbund belagt med lysfølsomme sølvforbindelsespartikler. Hvert emne til et fotografi har de samme lysfølsomme lag placeret på et plastikark. De indeholder alle de nødvendige kemikalier til fremkaldelse af et foto. Under hvert farvet lag er et andet med et farvestof. I alt er der mere end 10 forskellige lag på kortet, inklusive et uigennemsigtigt basislag, som er et blankt til en kemisk reaktion. Komponenten, der starter processen, er et reagens, en blanding af deaktivatorer, alkali, hvidt pigment og andre elementer. Det er i et lag lige over de lysfølsomme lag og lige under billedlaget.

Princippet for Polaroid-kameraets funktion er, at før du tager et billede, samles alt reagensmaterialet i form af en kugle på kanten af plastikpladen, væk fra det lysfølsomme materiale. Efter at have trykket på knappen forlader filmens kant kammeret gennem et par ruller, der fordeler reagensmaterialet i midtenramme. Når reagenset er fordelt mellem billedlaget og de lysfølsomme lag, reagerer det med andre kemiske elementer. Det uigennemsigtige materiale forhindrer lys i at filtrere ind i underliggende lag, så filmen ikke er helt eksponeret, før den fremkaldes.

Kemikalier bevæger sig ned gennem lagene og forvandler de blottede partikler i hvert lag til metallisk sølv. Kemikalierne opløser derefter fremkalderfarvestoffet, så det begynder at sive op i billedlaget. De områder af metallisk sølv i hvert lag, der blev udsat for lyset, fanger farvestofferne, så de holder op med at bevæge sig opad. Kun malinger fra ueksponerede lag flyttes op til billedlaget. Lys, der reflekteres fra det hvide pigment i reagenset, passerer gennem disse farvede lag. Det sure lag i filmen reagerer med alkali og deaktivatorer i reagenset, hvilket resulterer i en gradvis udvikling af billedet. Den har brug for lys for at fremkalde fuldt ud, og norm alt trækker fotografen kortet ud og ser den endelige kemi involveret i fremkaldelsen af filmen.