Устройство и принцип работы фотоаппарата
Категория: Разные непродовольственные товары
За время своего существования фотография проникла буквально во все области человеческой деятельности. Для одних людей — это профессия, для других — просто развлечение, для третьих — верный помощник в работе. Фотография оказала огромное влияние на развитие современной культуры, науки и техники. В настоящее время фотография — одна из бурно развивающихся современных информационных технологий.
К фототоварам относят фотоаппараты, светочувствительные материалы, фотопринадлежности.
Современный фотоаппарат представляет собой электронный оптико-механический прибор для создания оптического (светового) изображения объекта на поверхности светочувствительного материала (фотопленки или электронно-оптического преобразователя).
Основными конструктивными узлами фотоаппарата являются корпус, объектив, диафрагма, затвор, видоискатель, фокусировочное и экспонометрическое устройство, электронная лампа-вспышка, индикаторное устройство, счетчик кадров.
Для регистрации и хранения светового изображения в пленочных фотоаппаратах используется фотопленка. В цифровых фотоаппаратах для регистрации изображения используется электронно-оптический преобразователь (матрица, состоящая из большого количества светочувствительных элементов-пикселей), а для хранения информации об изображении — флэш-память (энергонезависимое устройство хранения оцифрованных изображений).
Пиксель является наименьшим элементом цифрового изображения. Миллион пикселей называют мегапикселем. Пиксели реагируют на свет и создают электрический заряд, величина которого пропорциональна количеству попавшего света. Для формирования сигналов о цветном изображении, микроскопические элементы (пиксели) светочувствительной матрицы покрыты микросветофильтрами красного, зеленого и синего цветов и объединены в группы, что позволяет получить электронную копию цветного изображения.
Электрические сигналы считываются с пикселей, преобразуются в аналого-цифровом преобразователе в двоичные цифровые данные и записываются во флэш-память.
Электронно-оптический преобразователь (ЭОП) характеризуется разрешающей способностью (в мегапикселях) и размером по диагонали (в дюймах). Разрешающая способность определяется произведением количества пикселей по горизонтали и вертикали. Например, обозначение 2048 х 1536 пикселей соответствует разрешению в 3,2 мегапикселя. Наиболее распространены матрицы с диагональю 1/2; 1/3; 1/4 дюйма.
Корпус является несущей частью фотоаппарата, в которой монтируются все узлы и механизмы фотоаппарата и размещается светочувствительный материал.
На передней панели корпуса находится объектив. Объектив может крепиться к корпусу жестко или быть съемным. В последнем случае крепление объектива может быть резьбовым или байонетным. За объективом пленочного фотоаппарата, со стороны задней панели корпуса, имеется кадровая рамка, просвет в которой называется кадровым окном. Кадровое окно определяет размеры поля изображения (формат кадра) на светочувствительном материале.
Объектив представляет собой систему оптических линз, заключенных в общую оправу и предназначенную для формирования светового изображения объекта съемки и проецирования его на поверхность светочувствительного материала.
От свойств объектива, а также светочувствительного материала, в значительной степени зависит качество получаемого изображения. В оправу объектива вводятся диафрагма, механизмы фокусировки и изменения фокусного расстояния.
Диафрагма (рис.) предназначена для изменения величины светового отверстия объектива.
Рис. Устройство и принцип действия диафрагмы
С помощью диафрагмы регулируют освещенность светочувствительного материала и изменяют глубину резкости изображаемого пространства. Отверстие диафрагмы образуется несколькими серповидными лепестками (ламелями), расположенными симметрично вокруг оптической оси объектива.
В фотоаппаратах может применяться ручное и автоматическое управление диафрагмой.
Ручное управление диафрагмой осуществляется кольцом, расположенным на внешней поверхности оправы объектива, на котором нанесена шкала диафрагменных чисел. Ряд значений диафрагм нормирован числами: 1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22. Переход от одного значения диафрагменного числа к соседнему изменяет количество проходящего через объектив света вдвое — пропорционально изменению площади светового отверстия.
Автоматическое управление диафрагмой осуществляется экспонометрическим устройством фотоаппарата в зависимости от условий съемки (яркости снимаемого объекта, светочувствительности фотопленки) и выдержки.
Фокусировочное устройство объектива предназначено для совмещения создаваемого объективом оптического изображения с плоскостью светочувствительного материала при различных расстояниях до объекта съемки.
Фокусировка объектива (наводка на резкость) осуществляется путем перемещения объектива или какой-либо его части вдоль его оптической оси. В современных фотоаппаратах фокусировка объектива возможна в пределах от фотографической бесконечности до некоторого минимального расстояния, называемого ближним пределом фокусировки. Ближний предел фокусировки зависит от величины максимального выдвижения объектива.
В фотоаппаратах может использоваться ручная и автоматизированная система фокусировки. В некоторых простейших компактных фотоаппаратах объективы не имеют механизма фокусировки.
Такие объективы, получившие название фикс-фокус, имеют большую глубину резкости и сфокусированы на некоторое постоянное расстояние.
Механизм изменения фокусного расстояния объектива позволяет изменять угол поля зрения объектива и масштаб изображения на светочувствительном материале посредством изменения фокусного расстояния объектива. Механизмом изменения фокусного расстояния оснащаются объективы дорогих фотоаппаратов среднего и высокого класса.
Затвор представляет собой механизм фотоаппарата, автоматически обеспечивающий пропускание световых лучей к светочувствительному материалу в течение заданного промежутка времени (выдержки) при нажатии на кнопку затвора. Ряд числовых значений выдержек, автоматически устанавливаемых затвором, нормирован следующими числами (в секундах): 1/4000; 1/2000; 1/1000; 1/500; 1/250; 1/125; 1/60; 1/30; 1/15; 1/8; 1/4; 1/2; 1; 2; 3; 4. Различают модели фотоаппаратов с постоянной, ручной и автоматической установкой выдержки. По принципу действия затворы, применяемые в современных фотоаппаратах, подразделяются на электронно-механические, электронные и электронно-оптические.
Электронно-механический затвор состоит из световых заслонок, перекрывающих световой поток, электронного реле времени, отрабатывающего установленное время экспонирования, и электромагнитного привода, обеспечивающего перемещение световых заслонок. К электронно-механическим затворам относят центральные и щелевые затворы. В центральных затворах световые заслонки в виде тонких металлических лепестков открывают световое отверстие объектива от центра (от оптической оси) к краям, а закрывают в обратном направлении, подобно диафрагме (рис.)
Рис. Схема устройства и действия центрального затвора
Центральные затворы располагаются, как правило, между линзами объектива или непосредственно за объективом и применяются в компактных пленочных и цифровых фотоаппаратах, имеющих жестко встроенный несъемный объектив.
Особую группу центральных затворов представляют затворы-диафрагмы, у которых функции затвора и диафрагмы объединены в одном механизме с регулированием величины и длительности открытия светового отверстия.
Они способны отрабатывать выдержки до 1/500 с.
Щелевые затворы (рис.) пропускают световой поток к светочувствительному материалу через щель, образованную двумя световыми заслонками в виде тканевых шторок или металлических ламелей. При срабатывании затвора, шторки (или две группы ламелей) перемещаются одна за другой, с определенным интервалом времени, вдоль или поперек кадрового окна. Одна из световых заслонок открывает кадровое окно, а другая — закрывает его.
Выдержка зависит от ширины щели. Щелевые затворы способны отрабатывать более короткие выдержки (в 1/1000 с и короче) и применяются в фотоаппаратах, имеющих съемный объектив.
Рис. Схема устройства щелевого затвора
Электронный затвор применяется в цифровых фотоаппаратах. Он представляет собой электронный переключатель, который включает (или выключает) ЭОП в определенный момент времени с одновременным считыванием зафиксированной электронной информации. Электронный затвор способен отработать выдержку в 1/4000 и даже 1/8000 с.
Электронный затвор срабатывает бесшумно и без вибраций.
В некоторых цифровых фотоаппаратах наряду с электронным применяется электронно-механический или электронно-оптический затвор.
Электронно-оптический (жидкокристаллический) затвор представляет собой жидкий кристалл, расположенный между двумя параллельными стеклянными поляризованными пластинами, через который свет проходит на электронно-оптический преобразователь (ЭОП). При подаче напряжения через тонкое прозрачное электропроводное напыление к внутренней поверхности стеклянных пластин возникает электрическое поле, изменяющее на 90° плоскость поляризации жидкого кристалла и соответственно обеспечивающее его максимальную непрозрачность. Таким образом, путем подачи напряжения жидкокристаллический затвор закрывается, а при отсутствии напряжения (выключении) — открывается. Электронно-оптический затвор отличается простотой и надежностью, так как отсутствуют механические компоненты.
Видоискатель служит для визуальной компоновки кадра.
Для правильного определения границ кадра необходимо, чтобы угловое поле зрения видоискателя соответствовало угловому полю зрения съемочного объектива, а оптическая ось видоискателя совпадала с оптической осью съемочного объектива.
При несовпадении оптической оси видоискателя с оптической осью съемочного объектива границы изображения, наблюдаемого в видоискателе, не совпадают с границами кадра на светочувствительном материале (явление параллакса). При фотографировании удаленных объектов параллакс незаметен, но возрастает по мере уменьшения дистанции съемки.
Современные фотоаппараты могут иметь телескопический, зеркальный (перископический) видоискатель или жидкокристаллическую панель.
Компактные фотоаппараты оснащаются телескопическим видоискателем, который располагается в корпусе фотоаппарата рядом с объективом.
Идентификационным признаком фотоаппаратов с телескопическим видоискателем является наличие на передней панели корпуса фотоаппарата окна видоискателя.
В зеркальных видоискателях (рис.
) съемочный объектив является одновременно и объективом видоискателя. Такая схема видоискателя обеспечивает беспараллаксное визирование. Оптическое изображение объекта съемки, видимое в окуляре видоискателя и получаемое на светочувствительном материале, идентичны друг другу.
Рис. Схема устройства фотоаппарата с зеркальным видоискателем: а — с убирающимся зеркалом; б — с призмой-делителем
Фотоаппараты, имеющие зеркальный видоискатель, получили название зеркальных (SLR — Single Lens Reflex). Идентификационным признаком однообъективного зеркального фотоаппарата (видоискателя) является отсутствие на передней панели корпуса фотоаппарата окна видоискателя и призматическая форма верхней панели корпуса.
Экспонометрическое устройство в современных фотоаппаратах обеспечивает автоматическое или полуавтоматическое определение и установку экспозиционных параметров — выдержки и диафрагменного числа в зависимости от светочувствительности фотопленки и освещенности (яркости) объекта съемки.
Экспонометрическое устройство состоит из светоприемника, электронной системы управления, индикатора, а также исполнительных органов, управляющих работой затвора, диафрагмы объектива и согласующих работу затвора и лампы-вспышки. В качестве светоприемника в большинстве современных фотоаппаратов используют кремниевые фото-диоды. В компактных фотоаппаратах, светоприемник экспонометрического устройства располагается на передней панели корпуса, рядом с объективом.
В зеркальных фотоаппаратах высокого класса светоприемник размещают внутри корпуса фотоаппарата, за объективом, что позволяет автоматически учитывать реальное светопропускание объектива (реальную освещенность светочувствительного материала). Фотоаппараты с замером освещенности внутри корпуса за съемочным объективом имеют международное обозначение TTL или TEE.
Механизм транспортировки пленки служит для перемещения пленки на один кадр, точной ее установки перед объективом и обратной перемотки пленки в кассету после экспонирования.
Механизм транспортировки пленки связан со счетчиком кадров, который предназначен для отсчета экспонированных или неэкспонированных кадров.
Фотовспышка предназначена для кратковременного освещения объекта съемки при фотографировании в условиях недостаточной естественной освещенности, съемке объекта против света, а также подсветки теневых участков объекта при ярком солнце.
Индикаторное устройство служит для индикации режимов съемки и контроля за работой фотоаппарата. В качестве индикаторных устройств в фотоаппаратах используются жидкокристаллические дисплеи (LCD — индикаторы), светодиоды и стрелочные индикаторы.
Фотоаппарат | Физика
Фотоаппаратом называется устройство для получения оптических изображений различных объектов на светочувствительном слое фотопленки или какого-либо другого фотоматериала.
Первым аппаратом, с помощью которого удалось получить изображения различных объектов, была камера-обскура (от лат. obscurus — темный). Она представляла собой темный ящик с небольшим отверстием в одной из стенок и позволяла получать действительные и перевернутые изображения предметов, помещенных перед ним, без использования каких-либо линз (рис.
92). Для наблюдения этого изображения заднюю стенку камеры (экран) изготавливали из матового стекла или промасленной бумаги.
Камера-обскура была изобретена арабским ученым Ибн-аль-Хайсамом (965—1039), известным в Европе под именем Альхазена. Более или менее широкое распространение она получила в XVI—XVII вв. Проецируя изображение, даваемое камерой, на бумагу или холст и обводя его контуры, можно было получить рисунок, изображающий человека или какой-либо предмет. Немецкий астроном И. Кеплер использовал камеру-обскуру для наблюдения солнечного затмения 1600 г.
В 30-х гг. XIX в. французский художник и изобретатель Луи Дагер поместил в отверстие камеры линзу, а туда, где ранее находился экран, светочувствительную пластинку, покрытую иодистым серебром. Под воздействием света в светочувствительном слое пластинки создалось скрытое изображение. Проявив пластинку путем специальной химической обработки, Дагер получил первую в мире фотографию. Сообщение об этом открытии было опубликовано в 1839 г.
С тех пор этот год считается годом изобретения фотографии (или дагеротипии, как назвал ее в честь себя сам Дагер, постаравшись затемнить тем самым роль своего компаньона Ж. Н. Ньепса в ее изобретении).
В том же году во Франции началось серийное производство фотографических камер. Эти первые (деревянные) камеры были громоздкими и неудобными в обращении. Однако уже через три года был сконструирован первый металлический фотоаппарат небольшого размера. В результате последующего совершенствования аппарата, его механизмов и объектива, а также используемого в нем светочувствительного материала фотоаппарат принял современный вид.
Одной из основных частей фотоаппарата является объектив, состоящий из нескольких линз и помещаемый в передней части светонепроницаемой камеры. Внутри камеры находится фотопленка. Объектив можно плавно перемещать относительно пленки для получения на ней четких изображений предметов, расположенных на разных расстояниях от фотоаппарата.
При фотографировании объектив открывается при помощи специального затвора, и лучи света от фотографируемого предмета попадают на фотопленку (рис.
93). Под действием света в светочувствительном слое пленки происходит разложение микроскопических кристалликов бромистого серебра. На тех участках, где это произошло, получается скрытое изображение. Оно остается невидимым до тех пор, пока пленку не опустят в специальный раствор — проявитель. Под действием проявителя пленка начинает чернеть, причем раньше всего на тех участках, которые были освещены сильнее. Вынув пленку из проявителя, ее следует ополоснуть и перенести в раствор закрепителя (фиксаж). Закрепитель растворяет и удаляет из пленки оставшееся бромистое серебро и тем самым прекращает процесс ее почернения. На пленке остается негатив — изображение, в котором светлые места сфотографированного предмета выглядят темными, а темные, наоборот, светлыми (более прозрачными). Затем пленку промывают и сушат.
С негатива получают позитив, т. е. изображение, на котором темные места расположены так же, как и на фотографируемом предмете. Для этого негатив помещают между источником света и фотобумагой.
Темные участки пленки пропустят меньше света, чем более светлые (т. е. более прозрачные), и поэтому после проявления и закрепления мы увидим на фотобумаге реальную картину распределения темных и светлых областей фотографируемого объекта.
Современная жизнь уже немыслима без фотографии. Она находит широкое применение в науке, технике, искусстве. Фотографии стали цветными, а многие фотоаппараты — автоматическими. Использование фотографии в астрономии позволило открыть Плутон и другие небесные тела. А фотографии, переданные с космических станций посредством радиоволн, дали возможность увидеть обратную (невидимую с Земли) сторону Луны, а также пейзажи Марса и Венеры.
??? 1. Что представляет собой камера-обскура? Почему она так называется? 2. Кто и когда получил первую фотографию? 3. Опишите принцип действия фотоаппарата. 4. Охарактеризуйте изображение, даваемое объективом фотоаппарата, изображенного на рисунке 93. Где должен располагаться предмет, чтобы это изображение было именно таким? 5.
Можно ли сфотографировать предмет, расположенный между объективом и его фокусом? Почему?
Экспериментальное задание. Изготовьте камеру-обскуру. Для этого воспользуйтесь банкой от чипсов или картонной коробкой, обклеенной изнутри черной бумагой. Получите с помощью сделанной вами камеры изображение хорошо освещенного предмета (например, нити лампы накаливания). Охарактеризуйте полученное изображение. Имейте в виду, что наиболее резкое изображение в камере-обскуре возникает тогда, когда диаметр d отверстия в ней (в миллиметрах) составляет примерно 0,04√l, где l — расстояние от отверстия до экрана, также выраженное в миллиметрах.
Как работают камеры. Части камеры
Изучение основ работы камеры и знание функций ее основных частей может быть очень полезным при изучении фотографии. Это поможет вам принимать решения относительно правильной экспозиции при съемке. Это также может помочь вам решить, какие функции камеры наиболее важны для вас при покупке камеры или объектива камеры.
Цифровая зеркальная фотокамера Canon T7i
Обзор: Цифровые камеры создают изображения, «захватывая» или записывая характеристики света от сцены или объекта. Основными частями камеры, которые участвуют в этом процессе, являются корпус камеры, затвор камеры, объектив камеры, апертура объектива и датчик изображения камеры. ЖК-экран камеры предназначен для предварительного просмотра и последующего просмотра захваченного изображения.
Корпус камеры представляет собой светонепроницаемый ящик. Элементы управления настройками экспозиции и другими эффектами расположены на корпусе камеры. (камеры с сенсорным ЖК-экраном также могут иметь множество элементов управления, доступных прямо на ЖК-экране) Затвор камеры и датчик изображения расположены внутри корпуса камеры.
В зависимости от типа камеры объектив камеры может быть постоянно прикреплен к камере (неподвижный объектив) или сниматься.
(сменный объектив)
При нажатии кнопки спуска затвора затвор камеры открывается (или активируется датчик изображения на камерах с электронным затвором), и любой свет, попадающий в объектив камеры, направляется через апертуру объектива и открытый затвор (для камер с механическими затворами) к датчику изображения камеры.
Количество света, попадающего на датчик изображения, определяется установленным размером отверстия апертуры объектива камеры. Количество времени, в течение которого свет воздействует на датчик изображения, определяется используемой выдержкой.
Когда вы делаете снимок, цвета и характеристики света, попадающего на датчик изображения, записываются датчиком изображения, а затем сохраняются на карту памяти камеры. (все объекты отражают свет и цвета в разной степени. Именно из этого отраженного света и состоят ваши фотографии или изображения)
Карты памяти цифровых фотокамер: Хотя карта памяти не является постоянным приспособлением к фотокамере, она необходима если вы хотите сохранить свои изображения и перенести их на свой компьютер или поделиться ими в социальных сетях и других местах.
Карты памяти с более низкой ценой и меньшим объемом памяти подойдут для обычных фотографов.
Фотографам, которые будут снимать много фотографий и видео, вероятно, понадобится карта памяти с большим объемом памяти и возможностью быстрого копирования цифровых изображений на карту памяти.
Обратите внимание на карту памяти SanDisk Extreme Pro емкостью 64 ГБ, доступную через Amazon .
На этой карте памяти достаточно места для фотографий, а также для видео 4K.
Свет, улавливаемый датчиком изображения камеры и сохраняемый на карту памяти, затем можно воспроизвести на ЖК-экране вашей камеры, на экране компьютера или распечатать на фотобумаге. Далее некоторые части камеры и их функции поясняются по отдельности.
Объектив цифровой зеркальной фотокамеры
T Объектив камеры: Целью объектива камеры является фокусировка и направление входящего света.
Объектив камеры является чрезвычайно важной частью камеры. Это связано с тем, что тип объектива и качество используемого объектива в значительной степени влияют на резкость и общий вид изображения.
Доступны различные типы объективов для камер. Наиболее распространенными типами объективов являются широкоугольные, стандартные, телеобъективы и зум-объективы. Пожалуйста, обратитесь к руководству по основным объективам или руководству по зум-объективам, чтобы узнать о различных способах использования и функциях каждого из этих типов объективов.
Важно отметить, что объективы на базовых компактных камерах фиксированы и не могут быть заменены. Объективы для цифровых зеркальных камер и компактных системных камер можно снимать и заменять для лучшего соответствия конкретной ситуации фотосъемки.
Апертура объектива камеры: Апертура объектива фактически является частью объектива камеры. Апертура объектива камеры определяет количество света, попадающего на датчик изображения камеры. (в отличие от затвора камеры, который контролирует время, в течение которого свет воздействует на датчик изображения) Диафрагма объектива имеет отверстия разного размера, которые называются стопами F. Взгляните на диаграмму диафрагмы справа для некоторых примеров. Большое отверстие диафрагмы соответствует настройке диафрагмы, такой как F2,8 или F4, а маленькое отверстие — F16 или F11. | Таблица диафрагмы объектива камеры |
Размер отверстия диафрагмы также помогает определить, насколько определенные области изображения будут в фокусе или не в фокусе.
(называется Глубина резкости)
Прочитайте руководство об апертуре объектива камеры для получения дополнительной информации об этой части камеры и ее функциях
Затвор камеры: Как упоминалось ранее, свет попадает в камеру через объектив. Однако свет, проходящий через объектив, не может достичь датчика изображения до тех пор, пока не будет нажата спусковая кнопка затвора и не откроется затвор камеры.
Когда затвор камеры открывается, внутрь попадает свет, и датчик изображения камеры подвергается воздействию света. Время, в течение которого затвор остается открытым, называется выдержкой. Скорость затвора обычно выражается в секундах или долях секунды.
Выдержка 1/30 означает, что затвор будет открыт на одну тридцатую секунды. Выдержка 1/250 будет держать затвор открытым в течение одной двухсот пятидесятой секунды. Ознакомьтесь с учебным пособием по выдержке камеры и скорости затвора, чтобы узнать, почему скорость затвора важна.
Датчик изображения APS-C CMOS
Датчики изображения и пиксели камеры: Сфокусированный свет, проходящий через объектив, направляется на датчик изображения цифровой камеры. Этот сфокусированный свет «захватывается» или считывается датчиком перед сохранением на карте памяти камеры. Датчик изображения имеет сетку с миллионами микроскопических световых элементов, собирающих информацию, называемых «фотосайтами».
Каждый из этих фотосайтов более известен как пиксели. В мегапикселе один миллион пикселей. Каждое фотографическое изображение состоит из миллионов пикселей. Как правило, чем больше пикселей на изображении, тем выше качество изображения.
Размер матрицы камеры также влияет на качество изображения. Датчики большего размера имеют более крупные пиксели и способны более точно воспроизводить цвета, а также области теней. Датчики изображения в цифровых зеркальных камерах намного больше, чем в обычных компактных камерах.
Однако технология цифровых камер продвинулась до такой степени, что компактные камеры и даже камеры сотовых телефонов с их меньшими сенсорами могут создавать превосходные изображения по обычным стандартам. Камеры с большими датчиками изображения больше ориентированы на любителей фотографии и профессионалов.
Чтобы узнать больше о датчиках, пожалуйста, прочитайте Датчики цифровых камер.
Экраны: Почти все камеры, выпускаемые в настоящее время, оснащены ЖК-дисплеями (жидкокристаллическими дисплеями). ЖК-экран — это часть камеры, которая позволяет вам просматривать объект или сцену перед тем, как сделать снимок. ЖК-экран также позволяет просматривать изображения сразу после того, как вы сделаете снимок.
При просмотре сцены на ЖК-экране (перед съемкой) вы используете так называемый режим «Live View».
После того как вы нажмете кнопку спуска затвора камеры и затвор откроется, свет, проходящий через объектив камеры, направляется прямо на датчик изображения камеры, записывается и затем отображается на ЖК-экране.
Кроме того, информация об установке экспозиции такие как скорость затвора, настройка диафрагмы, настройка ISO и гистограммы, можно увидеть на ЖК-экране.
Зачем оставлять свои лучшие семейные и отпускные фотографии в камере, компьютере или телефоне? Красиво отображайте или делитесь ими с помощью умной цифровой рамки Nixplay !!
Оптические видоискатели на уровне глаз: Все цифровые зеркальные камеры оснащены видоискателями на уровне глаз, и большинство из них также имеют ЖК-экраны. Многие камеры Compact System и камеры Bridge также оснащены видоискателями на уровне глаз.
При использовании оптического видоискателя на уровне глаз вы должны держать камеру прямо перед глазами, чтобы увидеть объект съемки. Хотя некоторым людям это может показаться немного неудобным, камера работает более стабильно, и вероятность дрожания камеры при использовании видоискателя на уровне глаз меньше.
Основное различие между простыми компактными камерами и цифровыми зеркальными камерами заключается в том, что в цифровых зеркальных камерах используется система зеркал и пентапризм для отражения света, проходящего через объектив, непосредственно в видоискатель на уровне глаз. При нажатии кнопки спуска затвора зеркало поднимается, чтобы свет попадал на датчик изображения.
Зеркальная система цифровых зеркальных камер является основной причиной их большего размера. Это также способствует более высокой цене камеры.
Конечно, в камере больше рабочих частей, которые участвуют в создании изображения. Однако функции других частей камеры вращаются вокруг обеспечения правильной совместной работы вышеупомянутых частей.
Типы камер: Теперь, когда вы понимаете основы работы камеры, неплохо было бы взглянуть на различные типы цифровых камер, доступных для потребителей. Основными типами камер на рынке сегодня являются базовые компактные камеры, усовершенствованные или мостовые камеры, цифровые зеркальные камеры и компактные системные камеры.
Базовые компактные камеры, такие как Canon Powershot ELPH 190S, на сегодняшний день наиболее часто используются обычными фотографами. Почти все настройки являются автоматическими, и их также обычно называют камерами типа «наведи и снимай». Датчики изображения несколько малы, но создают изображения, более чем приемлемые для среднего фотографа. Объективы на базовых компактных камерах фиксированы и не могут быть заменены.
Усовершенствованные камеры или камеры мостового типа можно отнести к базовым компактным камерам, но они имеют функции, которые дают фотографу больший контроль над определенными настройками экспозиции, чем обычные компактные камеры. Многие мостовые камеры, подобные Canon SX530HS, также имеют объективы с очень большим диапазоном масштабирования и иногда называются камерами с суперзумом.
Цифровые зеркальные фотоаппараты с одним объективом, такие как Nikon D5600, являются наиболее универсальными из цифровых фотоаппаратов. Камеры этого типа также называются цифровыми зеркальными камерами или цифровыми зеркальными камерами.
Цифровые зеркальные фотокамеры дают фотографу возможность полного ручного или полуавтоматического управления экспозицией и другими настройками. У них также есть полностью автоматический режим, как и у других камер. Объективы цифровых зеркальных камер можно менять, и существует широкий спектр доступных фокусных расстояний объективов, которые можно использовать с ними. Цифровые зеркальные камеры также имеют датчики изображения самого большого размера среди непрофессиональных потребительских камер.
Компактные системные камеры (также известные как беззеркальные камеры), такие как Sony Alpha a6100, как правило, имеют те же возможности, что и цифровые зеркальные камеры, но меньше по размеру, поскольку не имеют зеркальной системы, которая есть в цифровых зеркальных камерах. Компактные системные камеры обычно лишь немного больше обычных компактных камер. Многие из них также имеют такие же датчики изображения размера APS-C, как и непрофессиональные цифровые зеркальные камеры. Кроме того, объектив камеры Compact System можно изменить в соответствии с любым фокусным расстоянием, которое лучше всего подходит фотографу.
Хотя существуют различия в качестве снимков, а также различия в размерах и формах вышеупомянутых типов камер, в основном они производят снимки или изображения одинаково. Ознакомьтесь с учебным пособием «Типы цифровых камер», чтобы узнать больше о различиях между различными типами камер.
Как работает камера? (Объяснение основ фотографии)
Задумывались ли вы когда-нибудь, что такое камера и как она работает? Как работает этот тонкий механизм, когда вы фотографируете? Ты не одинок.
Камеры сильно изменились за последние полтора века. Фотография сильно изменилась. Сегодняшние современные камеры являются результатом бесчисленных лет разработок, но основные принципы остаются прежними.
Итак, как работает камера? Вот наш гид.
[ Примечание: ExpertPhotography поддерживается читателями. Ссылки на продукты на ExpertPhotography являются реферальными ссылками. Если вы воспользуетесь одним из них и купите что-нибудь, мы немного заработаем. Нужна дополнительная информация? Посмотрите, как все это работает здесь. ]
Какова роль света?
Если мы хотим понять, как работает камера, нам нужно знать, как работает свет. Фотография не существовала бы без нашего понимания света.
Не углубляясь в дикие области физики, давайте проясним основы.
Свет движется по прямой. Он не требует кривых (по крайней мере, практически для нас, фотографов). Он отражается и поглощается.
Для наших глаз и камер свет — это волна. Он имеет почти те же свойства, что и звук — он различается по длине волны, частоте и амплитуде. Отличается энергетическим уровнем.
Задача фотографа собрать и запечатлеть свет в своем вкусе и форме.
Основная концепция камер
Помимо самых первых камер-обскуры (у которых нет стекла), двумя основными частями камер являются объектив и светоприемник.
Объектив камеры собирает свет и проецирует его на поверхность фотодетектора – пленочный или цифровой датчик.
Затем, с помощью различных способов обработки, вы получаете окончательное изображение, форма которого соответствует вашему вкусу.
Фотография — это все, что происходит между этими шагами и даже до них.
И вы, фотограф, имеете над ним контроль.
Объектив
Объектив — это первое столкновение света с камерой.
Свет проходит через линзу. Благодаря различным оптическим формулам он создает то, как проецируется изображение. Это один из ваших самых мощных инструментов самовыражения, поэтому очень важно, чтобы вы понимали, как он работает.
Оптическая структура
Объектив вашей камеры на самом деле не один объектив. Он состоит из множества одиночных линз и групп линз.
Конструкция является результатом тщательного проектирования и испытаний. Есть несколько стандартных формул, таких как 50mm f/1.8 или f/1.4. Они очень похожи у разных производителей и давно разработаны.
Формулы некоторых передовых и экстремальных объективов для камер были невозможны до недавнего времени.
Оптическая формула линзы определяет изображение, которое она может спроецировать на матрицу.
Фокусное расстояние
Проще говоря, фокусное расстояние определяет степень увеличения. Меньшее фокусное расстояние дает более широкий угол обзора. Более высокое — «длинное» — фокусное расстояние дает более узкий кадр сцены.
С технической точки зрения, фокусное расстояние — это расстояние между точкой схождения объектива и датчиком или пленкой.
Практически невозможно сконструировать линзу с точкой схождения перед передним элементом, но она может быть за ним. Это означает, что телеобъективы на самом деле должны быть длиннее (за исключением зеркальных линз). Тем не менее, широкоугольные объективы могут быть удивительно длинными.
Зум-объективы меняют свою точку вперед и назад. Объективы с фиксированным фокусным расстоянием фиксированы, а элементы двигаются только для фокусировки.
Диафрагма
Диаметр линзы определяет максимальное количество света, которое может пройти.
В большинстве объективов имеется диафрагма .
Радужная оболочка используется для сужения диаметра. Он работает как зрачок в вашем глазу: чем он уже, тем меньше света пропускает.
Кроме того, с более узкой диафрагмой достигается более глубина резкости и меньшее разделение фона.
Величина диафрагмы указывается в диафрагменных числах. F-стоп — это соотношение. Вычислить его можно, разделив фокусное расстояние на диаметр объектива (по диафрагме).
Например, диафрагма объектива 50 мм с диаметром диафрагмы 25 мм составляет f/2.
Конечно, при увеличении фокусное расстояние меняется. В объективах с постоянным минимальным значением диафрагмы — например, 24–70 мм f/2,8 — диафрагма постепенно открывается по мере увеличения. Таким образом, соотношение остается неизменным на всем протяжении.
Фокусировка
Как и ваш глаз, объектив камеры видит мир в фокальных плоскостях . Эти плоскости параллельны переднему элементу объектива камеры и (в большинстве случаев) сенсору.
Исключение составляют объективы с наклоном и сдвигом, а также чрезвычайно широкоугольные объективы.
Чтобы сфокусироваться на определенной плоскости, элемент объектива должен перемещаться внутри объектива. Управлять этим элементом можно с помощью автофокуса или вручную, поворачивая кольцо фокусировки.
Существует диапазон фокусировки, на который способен каждый объектив. Чем ближе фокусирующий элемент подходит к датчику, тем дальше он фокусируется.
За исключением объективов, предназначенных только для макросъемки, большинство из них используют фокусировку на бесконечность. Бесконечность — это плоскость, за которой практически все находится в идеальном фокусе. Физически можно пойти дальше — но это не имеет смысла, так как после этого изображение снова становится размытым.
При съемке крупным планом фокусирующий элемент отдаляется от сенсора. Следовательно, любой немакрообъектив можно сделать способным к макросъемке, добавив удлинительные трубки между корпусом и объективом.
Обычно кольцо фокусировки физически связано с механизмом фокусировки внутри объектива. В этом случае ручная фокусировка дает вам прямой контроль. В некоторых объективах есть только электронное управление.
Это происходит с тяжелыми объективами (такими как Canon 85mm f/1.2 II). В крошечных конструкциях, где обычное кольцо фокусировки в любом случае было бы непрактичным (например, объектив-блин Canon 40mm f/2.8), оно также часто используется.
Стабилизация
В некоторых современных объективах вы найдете элемент, активно стабилизирующий движение камеры. Эта часть обычно представляет собой конструктивно отдельный блок сзади с одной линзой.
С помощью гироскопа измеряет и противодействует вашим рукопожатиям и другим движениям.
Названия систем стабилизации различаются от марки к марке. Canon называет их IS (стабилизатор изображения), Nikon — VR (подавление вибраций), Sony — OSS (Optical SteadyShot) и так далее. Все они по большей части делают одно и то же.
Вес и эргономика
Размер и вес линз зависят от множества факторов.
Обычно более высокая диафрагма означает большие линзы. Широкий диапазон увеличения также приводит к увеличению длины линз при увеличении, но они часто убираются.
Кроме того, чем больше предполагаемый размер сенсора, тем крупнее должен быть объектив.
Стабилизация также связана с большим весом.
Чаще всего производители разрабатывают свои объективы так, чтобы они идеально сочетались с камерами. Но в некоторых случаях это невозможно. Светосильные телеобъективы и супертелеобъективы (например, Canon 200mm f/2), а также светосильные сверхширокоугольные объективы (например, Sigma 14mm f/1.8) должны иметь огромные передние элементы, поэтому они могут ощущаться несбалансированными.
Соединение с корпусом камеры
В этом смысле существует два типа объективов камеры: сменные и крепящиеся к телу.
Фиксированные объективы в основном используются в компактных и бридж-камерах потребительского уровня.
Некоторые бренды, например Leica, производят камеры с фиксированным объективом высшего уровня.
Вариантов с фиксированными объективами не так много — вы получаете то, что получаете.
Однако на цифровых зеркальных камерах (цифровых однообъективных зеркальных камерах) и MILC (беззеркальных камерах со сменными объективами) объективы камеры можно менять независимо от корпуса камеры.
Для крепления объективов к корпусам камер каждый производитель камер (или альянс) имеет стандартные крепления объектива .
Помимо безопасного и устойчивого удержания линз, каждое крепление также имеет электронный протокол. Это необходимо для обеспечения питания автофокуса и стабилизации. Каналы передачи данных также передают информацию об диафрагме, фокусном расстоянии, масштабировании и общую информацию об объективе.
К наиболее известным типам крепления камеры относятся Canon EF/EF-S (цифровые зеркальные камеры), EF-M (беззеркальные камеры с кадрированной матрицей) и RF (полнокадровые беззеркальные камеры), а также Nikon F (цифровые зеркальные камеры) и Z (беззеркальные камеры).
), Sony A (цифровые зеркальные фотокамеры) и E (беззеркальные камеры) и многое другое.
Камеры
Пройдя через объектив, свет попадает в камеру, где он регистрируется датчиком или пленкой.
Видоискатель
Все цифровые зеркальные камеры и многие беззеркальные камеры имеют видоискатели. Он может быть оптическим или электронным.
В цифровой зеркальной фотокамере с оптическим видоискателем , как только свет поступает от объектива, он отражается на полупроницаемом зеркале. Затем большая часть света отражается до пентапризмы, а затем в видоискатель.
Часть света отражается вниз через вторичное зеркало в датчик автофокусировки.
В беззеркальной камере нет оптической связи между объективом и вашим глазом. Свет всегда попадает прямо на датчик.
С датчика изображение в реальном времени передается в цифровом виде на электронный видоискатель (EVF) или на задний экран.
Затвор
Затвор — это механизм, пропускающий свет на пленку или сенсор в течение заданного времени (выдержки).
До эпохи цифровых камер единственным вариантом был механический затвор . Они физически перемещают препятствие на пути света.
Роллинговый механический затвор, который используется в большинстве камер, имеет две шторки. Когда вы нажимаете кнопку спуска затвора, первая шторка поднимается и пропускает свет на датчик камеры. Затем, по истечении установленного времени выдержки, закрывается вторая шторка. Датчик снова заблокирован.
Одним из недостатков рольставней является то, что вы не можете использовать стандартную вспышку ниже определенной выдержки. Обычно это около 1/200 секунды. Ниже этого они не экспонируют весь кадр одновременно.
Между занавесками, передвигающимися с одной стороны на другую, есть окно.
В свою очередь, вспышка мгновенная, поэтому если вы упадете ниже этой скорости, будет светиться только полоса кадра. Вы можете избежать этой проблемы, используя высокоскоростную синхронизацию.
Электронные затворы — продукт эпохи цифровых камер.
Они используются для быстрого непрерывного считывания изображения.
Роллинговый электронный затвор можно найти почти в каждой цифровой камере. Он работает, собирая данные с датчика блоками (обычно рядами пикселей), продвигаясь вниз.
Позволяет вести бесшумную съемку и использовать очень короткие выдержки, в некоторых случаях 1/32000 секунды. Недостатком является то, что быстро движущиеся объекты кажутся искаженными из-за асинхронного считывания.
Live View и видеозапись используют электронные затворы в камерах потребительского уровня.
В некоторых продвинутых камерах вы найдете глобальный электронный затвор . Он одновременно считывает данные со всего кадра, решая проблему искажения полос. В основном используется для профессиональной видеозаписи.
Датчик
Цифровые датчики состоят из пикселей . Пиксели — это крошечные солнечные элементы, которые преобразуют свет в электричество.
Большинство цифровых камер оснащены стандартным однослойным датчиком CMOS или CCD.
CMOS — это более новая технология, которая обеспечивает считывание отдельных пикселей и низкое энергопотребление.
Пиксели располагаются в расположении, называемом мозаикой Байера , с использованием цветных фильтров. Мозаика Байера состоит из блоков по четыре пикселя, двух зеленых, одного красного и одного синего.
Поскольку каждый пиксель чувствителен только к своему цвету, конечным результатом является изображение с разбросанными красными, зелеными и синими точками.
Чтобы получить плавные тона и плавную фотографию, процессор или ваше программное обеспечение для редактирования должны выполнить дебайеризацию .
Чувствительность ISO
В пленочных камерах вы меняете пленку на пленку с другой чувствительностью. В цифровых камерах это другой процесс.
Когда вы (или ваша камера) устанавливаете значение ISO, может произойти несколько вещей в зависимости от вашей камеры и точного значения ISO.
Камеры с датчиками CMOS (большинство цифровых камер) имеют крошечный усилитель для каждого отдельного пикселя.
После экспонирования кадра он усиливает пиксели до более высокого уровня в соответствии с ISO.
До определенного значения, обычно ISO 1600, это единственное усиление.
Кроме того, ISO — это цифровая метка, встроенная в необработанный файл или цифровое усиление для файлов jpg.
Цифровое преобразование и обработка
После считывания с датчика цифровой камеры и прохождения через усилитель данные преобразуются в цифровые данные. Это задача аналого-цифровой преобразователь .
Большинство современных камер преобразуются в 16-битные, но используют только 14-битные. Дополнительные 2 бита обеспечивают большую гибкость при постобработке и фильтрации.
14 бит означает, что для каждого пикселя существует 16 384 возможных значения. Это приводит к огромному цветовому и тоновому диапазону современных цифровых камер.
Затем пиксельные данные передаются процессору изображений . Процессор выполняет несколько алгоритмов, фильтрацию, дебайеризацию и сжатие, если вы выбираете вывод в формате jpg.