Как работает зеркальный фотоаппарат? Устройство зеркалки
Понимание устройства и принципа работы фотоаппаратов является неотъемлемой частью знаний профессионального фотографа. Он-то, в отличии от начинающих, прекрасно осознаёт, что для того, чтобы сделать хороший снимок, совсем не обязательно гнаться за технической составляющей и покупать навороченные устройства за бешеные деньги.
Понадеявшись на то, что устройство зеркалки сделает всё за него, новичок очень скоро осознаёт, что почему-то всё происходит не так, как задумано, и чаще всего разочаровывается в приобретенном фотоаппарате. Чтобы этого не произошло, необходимо обладать минимальными познаниями в сфере фотографии. Начать можно с устройства самой фотокамеры.
Устройство зеркального аппарата сильно отличается от устройства всех остальных видов фототехники – ключевым элементом является расположенное под углом в 45° зеркало (собственно от него и произошло само название).
Проходя расположенные в объективе линзы, свет попадает на вышеупомянутое зеркало, изначально закрывающее собой матрицу и затвор (напомню, что матрица – это составляющая фотоаппарата, отвечающая за связь микросхемы ЦАП и площадку пикселей, очень чувствительную по отношению к свету, а затвор препятствует попаданию света через объектив). Следующей преградой на пути лучей становится матовое стекло, отвечающее за фокусировку. Пройдя его, свет оказывается в специальной оптической установке (в профессиональной фотографии она называется пентипризма), которая переворачивает изображение на 90°. В результате всего этого, устройство зеркалки даёт фотографу возможность видеть картинку практически такой, какая она на самом деле, в отличии от камер с электронным видоискателем.
Теперь посмотрим, что же происходит когда мы нажимаем кнопку «Пуск». Зеркало изменяет свое положение и встает параллельно ходу лучей (именно поэтому в это время в видоискателе невозможно что-то увидеть), затвор уходит в сторону и уже ничто не мешает изображению попасть на матрицу устройства.
Вот и все хитрости работы фотоаппарата. Самое главное, что весь описанный процесс происходит за считанные секунды. Почему предпочтение профессиональных фотографов отдаётся именно этому (зеркальному) типу камер? Все просто. Благодаря такой конструкции данный аппарат отличается от остальных рядом преимуществ:
- Отсутствие явления параллакса (напомню, что это зависимость картинки от положения фотографа по отношению к дальнему фону)
- Меньше шумов, насыщенней цвета, намного лучше детализация объектов
- Быстрый автофокус
И это ещё далеко не весь список. Всё вышеперечисленное обусловлено самым главным отличием зеркального фотоаппарата – наличие системы зеркального оптического видоискателя.
Материалы по теме:
Что такое фокусное расстояние?
Что такое диафрагма, выдержка и ISO?
Как фотографировать зеркальным фотоаппаратом?
Как устроен объектив цифрового фотоаппарата
Зачем фотографу знать, как устроен объектив фотоаппарата? Казалось бы, бери и снимай прекрасные снимки и не думай о технической части. На практике дело обстоит совершенно по-другому.
Объектив в фотоаппарате очень важная деталь. Именно он создает световое изображение, которое максимально точно передает образ фотографируемого предмета.
Производители фототехники и продавцы уже приучили потребителей обращать внимание на разрешение матрицы. Бытует миф, что чем больше пресловутых мегапикселей содержит матрица, тем лучше качество изображения.
С таким подходом конечно, впаривать очередную новинку фототехники ни чего не понимающему покупателю гораздо проще. Да и сами продавцы не особо хотят вникать в суть проблемы.
А мы с вами постараемся более детально разобраться в этом вопросе. Мы уже выяснили, что объектив формирует изображение, а следовательно чем качественнее он будет, тем более четким будет изображение и оно не будет иметь искажений.
Ни какая матрица, даже самая супер навороченная, не способна исправить искажения (аберрации), которые дает объектив. Все грешки оптики будут прекрасно видны на снимках. Поэтому, покупая фотокамеру особое внимание уделяем объективу.
Продолжаем рассматривать вопрос, как устроен объектив фотоаппарата. Если сравнивать объективы обычной пленочной и цифровой фотокамер, то можно заметить, что объектив цировика имеет гораздо меньшие размеры.
У объектива цифровой фотокамеры также меньше фокусное расстояние. В чем тут дело? Оказывается, производители идут на хитрость. Чтобы уменьшить стоимость техники они делают матрицу гораздо меньших размеров в сравнении с кадром стандартной любительской пленочной камеры.
Рисунок 1. Объектив фотокамеры в разрезе.
Если мы установим такую матрицу на место фотопленки, то возникнет впечатление, что снимок сделан с использованием объектива у которого очень большое фокусное расстояние. Работать с такой фотокамерой в условиях помещения будет крайне неудобно, так как фотограф будет вынужден отходить от объекта съемки на значительные расстояния.
Именно по этой причине фокусное расстояние объективов цифровых камер значительно меньше фокусного расстояния объективов пленочных камер. При этом угол охвата остается неизменным.
Кроме системы линз объектив содержит в своем устройстве еще два необходимых элемента – это диафрагма и затвор. Диафрагма объектива состоит из нескольких лепестков, которые могут сдвигаться, уменьшая отверстие, сквозь которое проходит световой поток, тем самым становится возможным управление количеством света, который проходит к матрице.
Затвор фотокамеры необходим для управления временем засветки матрицы. Он дозирует количество света попадающего на матрицу. Но его работа отличается от работы затвора пленочного фотоаппарата.
У пленочной фотокамеры затвор постоянно закрыт, чтобы не допустить засветки пленки и открывается только на короткий миг в момент съемки. В цифровых фотокамерах затвор открыт постоянно. Это делается для того, чтобы фотограф мог видеть на встроенном экране изображение снимаемого объекта.
Если затвор будет закрыт, то матрица не получит засветки и на экране не будет видно ни чего. Возникает вполне резонный вопрос, зачем тогда нужен затвор, если он постоянно открыт?
Все дело в том, что затвор закрывается после нажатия кнопки только для того, чтобы перенести информацию с матрицы в память фотокамеры.
Следующим элементом, входящим в устройство объектива фотокамеры является инфракрасный фильтр. Его назначение – задерживать инфракрасное излучение. Делается это для того, чтобы снимки соответствовали реальности, так как матрица очень восприимчива к инфракрасным лучам в отличие от человеческого глаза, который эти лучи не видит.
В следующей статье мы рассмотрим основные характеристики объектива, которые зависят от того, как устроен объектив фотоаппарата.
Понимание DSLR: как это работает?
Лично я считаю науку искусством. Искусство открывать и создавать вещи с помощью ресурсов, которые может предложить эта вселенная. Все является тайной, пока вы не откроете науку, стоящую за этим.
Цифровые зеркальные фотокамеры — результат науки. Фотография – это идеальное сочетание науки и искусства. Поэтому для всех, кто стремится стать фотографом, крайне важно понимать, как работает зеркальная фотокамера.
Детали
С того момента, как вы наполовину нажмете кнопку спуска затвора, чтобы сфокусироваться на объекте, в вашей камере и объективе появятся тысячи крошечных компонентов, которые помогут вам создать изображение. Однако работу камеры можно разбить на три простых компонента.
- Диафрагма (линза)
- Затвор (камера)
- Датчик освещенности (внутри камеры)
Обучение фотографии
Изучите основы фотографии, от основ до продвинутых методов, и станьте профессиональным фотографом.
Старт Твой Бесплатный курс
Этими тремя компонентами вы управляете с помощью различных кнопок и камер, имеющихся на вашей цифровой зеркальной фотокамере. Теперь давайте разберемся в них подробно.
Диафрагма
Объектив — это устройство, через которое камера видит. В зависимости от типа объектива, который вы к ней прикрепили (телеобъектив, макросъемка, фикс-объектив, сдвиг наклона), камера меняет то, как она видит. В линзе находится диафрагма. Диафрагма — это отверстие в объективе, через которое проходит свет. Диафрагма регулируется по размеру. Это означает, что мы можем увеличивать и уменьшать количество пропускаемого света. Диафрагма также контролирует глубину резкости. Количество света и глубина резкости обратно пропорциональны. Это означает:
- Больше диафрагма, больше света, но меньше глубина резкости (в фокусе только объект, фон и передний план не в фокусе.)
- Чем меньше диафрагма, тем меньше количество света, но больше глубина резкости (объект, фон и передний план — все в фокусе).
Затвор
Время активности! Возьмите источник света, открытое окно, пропускающее дневной свет, лампу в вашей комнате или любой другой источник света. Встаньте перед ним и закройте глаза. Теперь откройте глаза и посмотрите прямо на него, скажем, в течение 5-10 секунд, а затем снова закройте глаза. Вы все еще видите свет как яркое пятно во тьме? Да?
Хорошо, теперь давайте повторим это снова, но на этот раз мы немедленно закроем глаза. Итак, снова встаньте перед источником света с закрытыми глазами. Готовый? Теперь быстро откройте глаза, посмотрите на него и сразу же закройте глаза. Видишь яркое пятно? Точно нет.
Когда свет падает на светочувствительную пленку внутри камеры, он начинает ее сжигать. Чем дольше на него падает свет, тем больше он прожигает пленку, создавая яркие пятна. Однако, если этот поток света контролировать, он будет сжигать пленку в самый раз для создания изображения. Здесь в дело вступает затвор.
Когда вы нажимаете кнопку спуска затвора, затвор открывается и закрывается со скоростью, превышающей мгновение ока, всего за крошечную долю секунды.
Это в значительной степени отсекает поток света, попадающий в камеру через объектив, таким образом пропуская ровно столько света, сколько необходимо для захвата вашего изображения.
Датчик освещенности
Если вы когда-нибудь настроите цифровую зеркальную фотокамеру на очистку датчика (что можно легко сделать с помощью параметра в меню камеры), затвор заблокируется в открытом положении, и вы сможете его увидеть. Это в значительной степени действует как сетчатка человеческого глаза. Он открывается электронным способом, чтобы усилить интенсивность входящего света.
Как работает цифровая зеркальная камера?
Здесь мы попытаемся применить базовый научный подход к пониманию того, как работает цифровая зеркальная камера с точки зрения фотографа.
- В тот момент, когда вы поднимаете камеру и начинаете фокусироваться, камера начинает считывать входящий свет. Окружающий свет падает на объектив и проходит через диафрагму. В зависимости от размера апертуры затвор пропускает определенное количество света.
- Теперь затвор позволит вам решить, как долго это количество света должно попадать на датчик. Как только вы нажмете кнопку спуска затвора, он откроется и закроется с заданной скоростью и рассечет входящий свет.
- Этот падающий нарезанный свет будет падать на датчик света, а затем на цифровую пленку; тем самым сжигая изображение на нем.
Что такое ISO?
Если вы уже знакомы с вашей цифровой зеркальной фотокамерой, вам должно быть интересно, почему я еще не обсудил термин ISO. Что ж, ISO — это последнее средство, на которое полагаются фотографы. Большую часть времени мы сталкиваемся с ситуациями, когда мы не хотим менять размер диафрагмы и выдержку, которые мы настроили, но видим, что получаем изображения, которые недоэкспонированы или просто слишком темные. Здесь на помощь приходит ISO.
Еще одно занятие! Ну, на самом деле вам не обязательно это делать, но в любом случае это весело. Когда вы выключите весь свет в своей комнате или пробудете в темном месте в течение значительного времени, вы заметите, что постепенно вы в некоторой степени начинаете видеть в темноте.
Это связано с тем, что сетчатка в вашем глазу максимально открывается, чтобы впустить в ваш глаз как можно больше окружающего света, что позволяет вам видеть в темноте.
То же самое, с датчиком освещенности камеры. Светочувствительность измеряется в единицах ISO. В большинстве случаев мы оставляем светочувствительность между ISO100 и 400, что является средним допустимым диапазоном для нормальных условий дневного освещения. При слабом освещении ISO800 все еще в порядке. Однако при значении ISO выше 800 вы заметите, что на изображении присутствует шум в виде зернистости. Увеличение ISO усилит интенсивность окружающего света, но это только электронное вмешательство.
Правильные настройки
Ключом к съемке изображений является понимание взаимосвязи между размером диафрагмы, выдержкой и ISO. В зависимости от того, какую фотографию вы хотите сделать, и в зависимости от интенсивности падающего света вам придется соответствующим образом настраивать параметры.
Допустим, ваш малыш бегает по парку, играет с друзьями.
- Выдержку желательно больше 1/500 й секунды, потому что вы хотите заморозить движение.
- Размер диафрагмы, скажем, от f/2,5 до 2,8, потому что вам нужен фокус только на вашем ребенке.
Теперь предположим, что они все позируют перед тренажерным залом в джунглях в тени дерева, и вы хотите получить хороший групповой снимок всех их вместе с тренажерным залом в джунглях на заднем плане и манящим ясным голубым небом. вся сцена. Для этого вам нужно:
- Уменьшите размер апертуры, скажем, от 4 до 5,6, чтобы вы могли получить в фокусе каждый объект сцены и
- Поскольку размер апертуры мал, что означает меньше света, вам придется уменьшить скорость затвора, возможно, до 1/100 th , что не является проблемой, потому что все и все в сцене стоят на месте.
Практика, практика и еще раз практика…
Теперь, когда вы понимаете, как работает ваша цифровая зеркальная камера, вы должны хорошо приступить к съемке на нее в ручном режиме.
Как я уже говорил, управление выдержкой, размером диафрагмы и ISO является ключевым моментом. Это потребует практики, но в конечном итоге вы добьетесь своего.
Хотите улучшить свои навыки фотографии? Присоединяйтесь к нашему высокорейтинговому профессиональному диплому в области фотографии уже сегодня!
Присоединяйтесь к 12+ миллионам студентов, у которых уже есть фора
Зарегистрируйтесь сегодня и получите 4 недели бесплатно!
Начните сейчас бесплатно
Никаких обязательств. Отменить в любое время.
Как работает ваша цифровая камера
Тодд Воренкамп | Пн, 03.08.2015Поделиться
Задумывались ли вы когда-нибудь, что происходит внутри этой коробки для фотосъемки, которую вы только что поднесли к глазам или на расстоянии вытянутой руки, чтобы сделать снимок?
Основы
В самом упрощенном виде камера представляет собой коробку, которая позволяет свету проникать и отражаться на светочувствительной поверхности.
Эта поверхность представляет собой либо кадр пленки, либо цифровой датчик. Камеры могут выполнить эту задачу самым простым способом — например, с помощью камеры-обскуры. Камеры-обскуры могут иметь только одну движущуюся часть или вообще не иметь ее. Или камера может иметь десятки движущихся частей, как современная пленочная или цифровая однообъективная зеркальная камера (SLR или DSLR).
В этом материале мы обсудим современные камеры, популярные у современных фотографов. Мы собираемся говорить о камерах в общих чертах, поэтому, пожалуйста, знайте, что я знаю десятки различных способов, которыми разные камеры создают изображения. Для простоты, мы будем делать это просто!
Общий Путь
Современные камеры, более или менее, работают аналогично для создания фотографии. Очевидно, что некоторые из них более сложны, чем другие, но, как правило, свет проходит один и тот же путь, когда попадает в камеру.
- Линза
- Диафрагма
- Затвор
- Плоскость изображения
То, как изображение просматривается на камере, через оптический или электронный видоискатель или электронный экран, — это то, что отличает разные типы камер.
Линза
Сначала свет попадает в линзу. Это оптическое устройство, изготовленное из пластика, стекла или кристалла, которое преломляет свет, попадающий в объектив, по направлению к плоскости изображения. Объектив имеет определенное количество оптических элементов. Они расположены вместе в группах. Если вы посмотрите на характеристики объектива, вы увидите упоминание о количестве элементов и групп в данном объективе. Некоторые группы имеют только один элемент.
Некоторые объективы имеют фиксированный фокус; у других есть подвижные элементы, которые позволяют фотографу управлять фокусом. В этих линзах один или несколько элементов могут менять положение, чтобы сфокусировать свет точно в плоскости изображения.
Поле зрения объектива определяется его фокусным расстоянием. Это длина в миллиметрах от задней узловой точки объектива до плоскости изображения. Некоторые объективы имеют фиксированное фокусное расстояние, а другие имеют регулируемое фокусное расстояние.
Диафрагма
Диафрагма создается набором лепестков внутри объектива.
Технически часть объектива, апертура представляет собой размер отверстия объектива. Многие конструкции имеют переменную диафрагму, которая контролирует количество света, проходящего через линзу, и мало чем отличается от зрачка глаза. Диафрагма будет иметь определенное количество лепестков, которые уменьшают или расширяют размер апертуры по мере необходимости. Некоторые объективы имеют фиксированную диафрагму, размер которой нельзя регулировать.
Затвор
Многие камеры имеют устройство, которое открывается и закрывается, позволяя свету воздействовать на плоскость изображения в течение заданного времени. Это затвор, и он работает так же, как вы открываете и закрываете веки — если бы ваши глаза были закрыты, а не открыты!
Затвор представляет собой сложную механическую (или электрическую) систему.
Механические камеры могут иметь листовые или фокальные затворы. Листовой затвор открывается и закрывается, как апертурная диафрагма, а затвор в фокальной плоскости использует «занавески», которые работают как гаражные ворота.
Больше связано с плоскостью изображения, чем с затвором. Сегодня в некоторых цифровых камерах используются
« электронные затворы» , которые могут быстро включать и выключать цифровой датчик169,
или активировать по одному ряду пикселей в кадре.
Для получения дополнительной информации о ставнях нажмите здесь.
Плоскость изображения
После того, как свет проходит через апертуру объектива и получает возможность пройти через открытый затвор, он падает на плоскость изображения. На плоскости изображения находится светочувствительная пленка на химической основе или цифровой датчик, на который записывается проецируемое изображение.
Положение этой плоскости внутри камеры часто обозначается этим символом: буква «Φ», нарисованная или выгравированная где-то на корпусе камеры, часто на верхней пластине.
Камеры типа «наведи и снимай»
Камеры типа «наведи и снимай» (PAS) обычно являются самыми простыми из современных камер. Самые простые камеры PAS имеют объективы с фиксированным фокусным расстоянием, нерегулируемую диафрагму и базовую конструкцию затвора. Более продвинутые камеры PAS могут включать зум-объективы, переменную апертуру и комбинацию механических затворов в фокальной плоскости и электронных затворов.
Основные компоненты типичной компактной камеры
Таким образом, путь света через камеру PAS очень прост. Чтобы увидеть свет, проходящий через объектив, цифровая камера PAS будет иметь электронный экран, который показывает истинное изображение, воздействующее на плоскость изображения. Или на некоторых цифровых и пленочных камерах PAS есть отдельный оптический видоискатель, который, когда вы смотрите через него, отображает представление поля зрения объектива.
Сегодня существует несколько типов камер PAS: карманные, с суперзумом, а также есть более новые камеры PAS с «полнокадровыми» цифровыми датчиками того же размера, что и кадры 35-мм пленки в компактной камере. Некоторые камеры PAS защищены от воды, замерзания, пыли и ударов. Камеры смартфонов и мобильных телефонов на самом деле очень маленькие PAS-камеры.
Беззеркальные камеры или камеры со сменными объективами (ILC)
Современные цифровые беззеркальные камеры, также известные как камеры со сменными объективами (ILC), имеют такие же оптические пути, что и камеры PAS, за исключением наличия объективов, которые можно снимать. и заменены другими объективами с другим фокусным расстоянием.
Термин «беззеркальный» происходит от того факта, что камеры имеют функции, аналогичные цифровым зеркальным камерам, в том смысле, что они могут менять объективы, но не содержат зеркального зеркала и оптического видоискателя, характерных для зеркальных камер.
Основные компоненты беззеркальных камер или камер со сменными объективами
Беззеркальные камеры также могут иметь электронные видоискатели (EVF) и ЖК-экраны, а некоторые из них также имеют оптические видоискатели. Однако, в отличие от зеркальных камер, оптические видоискатели беззеркальных камер не смотрят прямо через объектив камеры.
Дальномер
Пленочные и цифровые дальномерные камеры имеют световой путь, аналогичный PAS-камерам. Определяющей характеристикой дальномера является то, как он использует оптический видоискатель вне оси объектива для компоновки и фокусировки изображения. Цифровой видоискатель в реальном времени и видоискатели SLR совмещены с оптической осью объектива, но внеосевой видоискатель вносит в изображение параллакс. Параллакс возникает при просмотре одного и того же объекта под двумя разными углами.
Для фокусировки дальномерной камеры вторичное изображение собирается через отдельное окно, и часть этого изображения отражается через зеркало на изображение в видоискателе.
Регулировка фокуса объектива объединяет два изображения, чтобы указать, правильно ли сфокусирован объектив.
SLR и DSLR
Последнее, но не менее важное, это однообъективная зеркальная камера. Несмотря на его популярность, я решил обсудить его здесь последним, потому что это самая сложная из систем камер.
Одним из основных преимуществ зеркальных камер является возможность смотреть через объектив камеры, чтобы точно увидеть то, что будет видно на пленке или сенсоре при открытии затвора. Как SLR «прерывает» свет и перенаправляет его в видоискатель?
Путь света к плоскости изображения такой же, как и у других камер, но между объективом и затвором находится зеркало, которое блокирует попадание света на затвор. Это рефлекторное зеркало («R» в SLR). Свет попадает в объектив, а затем попадает на посеребренное зеркало внутри корпуса камеры. Затем он отражается вверх к призме в верхней части камеры, а затем отклоняется к задней части камеры через оптический видоискатель.