Советы и лайфхаки

Схема фотоаппарата зеркального – Схема устройства и принцип работы основных частей зеркального фотоаппарата

Содержание

Общая схема устройства и принцип работы фотоаппарата

Каждый момент этой жизни бесценен вне зависимости от того грустный он или весёлый. Потому что это и есть жизнь. И нужно наслаждаться этими самыми моментами. Проблема лишь в том, что мы не настолько знаем свой мозг, чтобы уместить в нем все воспоминания. Но человек и вечный двигатель прогресса — лень, сделали такую чудо-штуку как фотоаппарат. А что же это такое. В моём понимании — это есть некое устройство, позволяющее выбирать и фиксировать на каком-либо носителе выбранное изображение, план местности, проекцию пространства — как угодно называйте.


Итак, носители есть разные, и в зависимости от его типа происходит первое деление в классификации фотоаппаратов.
Итак это плёночные и цифровые (возможно есть еще и другие)

В плёночных фотоаппаратах носителем инф-ции является плёнка. Плёнка — это кусок пластика(полиэстер, нитрат или ацетат целлюлозы) и нанесённая на него фотоэмульсия. Фотоэмульсия — это химический состав, который обладает светочувствитльностью. То есть в зависимости от степени освещения(то бишь от величины потока электро-магнитной волны) изменяет свои свойства, образуя скрытое изображение. Его потом преобразуют в явное. Фотоэмульсия состоит из галогенидов серебра в растворе защитного коллоида.

В цифровых фотоаппаратах изображение попадает на матрицу. Матрица — это интегральная микросхема с фотодиодами. Фотодиоды преобразуют свет в цифровой сигнал.

Одна из основных составляющих частей камеры — видоискатель. Видоискатель позволяет вам «прицеливаться» на объект съёмки. По типу видоискателя фотоаппараты условно делят на зеркальные, псевдозеркальные и «мыльницы „. У мыльниц в качестве видоискателя выступает маленький экран на задней стороне. Псевдозеркальные — те же мыльницы, но с расширенным количеством функций, внешним видом, напоминающим зеркалку и дыркой над экраном — глазком для прицеливания(кстати в глазке тоже экран). В отличии от зеркальных не имеют собственно зеркала и призмы, управление в основном электронное, размер матрицы небольшой, поэтому идет больше шумов. Но по сравнению с мыльницами имеют хорошую оптику, позволяют вручную настраивать параметры съемки.

Устройство зеркального фотоаппарата

Итак, основные элемненты цифровой зеркальной камеры(далее ЦЗК) приведены на следующем рисунке:

Ингридиенты:

1. Объектив. То что ловит и пропускает через систему линз изображение.
2. Собственно зеркало. Здесь оно показано в положении т.н. визирования, т.е. когда мы ловим объект.
3. Затвор. То что закрывает матрицу
4. Матрица. Светочувствительный материал
5. Зеркало(еще одно). Здесь оно в положении фотографирования
6. Линза видоискателя.
7. Пентапризма.
8. Окуляр видоискателя

Точечной линией показано, как идет изображение в положении визирования. Сначала свет проходит через систему линз объектива. Попадая в корпус камеры он отражается от зеркала(2), и идет через матовую линзу в пентапризму(7). Пентапризма(7) делает переворот изображения в его естественное(для нас) положение. Если бы не пентапрзма, то в окуляре видоискателя мы бы видели изображение вверх ногами.
Когда мы прицелились на объект и нажимаем кнопокочку съемки, то происходит следующее: Зеркало(2) убирается, затвор(3) поднимается(сворачивается, телепортируется — нужное подчеркнуть) на время выдержки и свет идет прямёхонько на матрицу, которая в течении времени выдержки облучается светом и формирует изображение.

photomotion.ru

Зачем нужно зеркало в фотоаппарате? Схема работы зеркалки

Есть 3 типа цифровых фотоаппаратов: это обычные мыльницы, а также зеркальные и беззеркальные фотоаппараты, отличающиеся между собой технологией получения снимка. Зеркальные камеры используют зеркало и пентапризму, что сулит определенные преимущества. Но зачем это нужно? Для этого предстоит разобрать схему работы зеркальной камеры.

Технология получения снимка зеркального фотоаппарата

Ниже простая схема:

устройство зеркального фотоаппарата

На рисунке под цифрой (3) находится пентапризма, в которую направляется свет от зеркала (1). Далее свет отражается в видоискатель (2), благодаря чему пользователь видит будущий кадр. Как только он нажмет на кнопку, происходит спуск затвора и зеркало приподнимается (или опускается), и тогда свет мгновенно направляется на поверхность матрицы фотоаппарата. Ну, а далее происходит стандартное преобразование светового сигнала в цифровой. Под номером (5) располагаются датчики фокусировки оптики.

Вот теперь, собственно, становится понятно, зачем нужно зеркало в цифровом фотоаппарате.

Преимущества использования зеркала с пентапризмой

И снова для наглядности представим схему:

устройство обычного цифрового фотоаппарата

В отличие от зеркального фотоаппарата, схема получения кадра в обычных мыльницах или беззекалках иная. Здесь световой поток СРАЗУ попадает на матрицу (1), затем информация считывается с матрицы процессором (2), обрабатывается и выводится на экран (3), который играет роль цифрового видоискателя.

Все бы ничего, но такая технология обладает некоторыми недостатками. Во-первых, процессору требуется время, чтобы считать изображение с матрицы и произвести его обработку, а иногда фокусировку. Поэтому картинка в видоискателе может отражаться с задержкой. Также поиск кадра требует большего расхода энергии, поэтому батарея в обычных мыльницах и беззеркалках садится очень быстро.

При использовании зеркала все эти недостатки исключаются. В зеркальный видоискатель пользователь видит без искажений свой будущий кадр, а матрица и процессор включаются только в момент получения снимка. Отсюда и существенная экономия аккумулятора и более точный «прицел».


tehnika-soveti.ru

Устройство зеркального цифрового фотоаппарата | Фоточайник

    Допустим, что вы уже стали счастливым владельцем зеркальной фотокамеры, прошли все эти муки выбора и желаемый аппарат у вас в руках. Теперь предстоит тяжелый труд по освоению этого «чуда», но об этом мы поговорим в других статьях нашего блога, а сегодня я хочу вкратце рассказать об устройстве сего девайса. Так как без элементарных знаний строения зеркального цифрового фотоаппарата нечего делать в мире фотографии.

     В обычной цифровой зеркалке свет сначала проходит через объектив (оптическое устройство, состоящее из набора линз) и достигает диафрагмы (системы подвижных лепестков), которая отмеряет его количество. Затем свет отражается от небольшого зеркала в задней части камеры (отсюда и название – «зеркальная») и через призму направляется в видоискатель. В видоискателе также отражается информационный экран с параметрами съемки (режим съемки, экспопара, коррекция настроек и др.).
    В момент фотографирования зеркало в фотоаппарате поднимается и открывается затвор, представляющий собой две непрозрачные шторки. И вот в этот момент пучок света попадает на матрицу (специальный светочувствительный элемент), и происходит ее экспонирование. Затем затвор закрывается, зеркало принимает прежнее положение и камера готова к съемке следующего кадра. Весь этот процесс длится доли секунды.
    Почти все фотокамеры оснащены зумом, т.е. возможностью оптического масштабирования кадра. В зеркальных фотокамерах это достигается с помощью фокусировочного кольца, расположенного на корпусе объектива. Сам же объектив представляет собой металлический корпус, в котором расположены линзы.С самого начала производства фотоаппаратов их принцип работы почти не изменился. С развитием высоких технологий только расширяются их возможности и удается добиваться все лучшего качества съемки.

    Отличием цифровых фотокамер от пленочных является то, что экспонируется не фотопленка, а матрица. А зеркальный фотоаппарат отличается от не зеркального тем, что зеркало позволяет увидеть в видоискателе точно такую же картинку, какая попадает на матрицу. В свою очередь матрица, состоящая из мельчайших светочувствительных элементов – пикселей, все более усовершенствуется. Сегодня количество пикселей может достигать 15 миллионов и более (это отражается в характеристиках фотоаппарата), что влияет на качество получаемых фотоснимков. Размер матрицы различается в разных моделях камер, поэтому производители часто в характеристиках фотокамер указывают специальную величину – фокусное расстояние, эквивалентное пленочному, т.е. пересчитанное для привычного всем фотографам размера пленочного кадра 36;24 мм.

Далее по теме:

  • Фикс-объективы      Фикс-объектив – это объектив, с так называемым, постоянным фокусным расстоянием. Их главное преимущество заключается в высоком качестве […]
  • Макросьемка: полезные советы для начинающих     Макросъёмка - не менее увлекательный процесс, чем другие жанры фотографии.     Стоит только попробовать, и возможно, макросъёмка станет вашим […]
  • Покупка объектива    Итак, Вы приняли решение прикупить себе новый объектив, так как китового уже вам не хватает для реализации всех ваших творческих планов, но не […]
  • Tilt-Shift Maker – онлайн сервис     Здравствуйте мои дорогие читатели блога Фоточайник. Недавно, я познакомился с очень интересной технологией tilt-shift, которая позволяет […]

Смотрите так же:

fotochaynik.com

Как работает зеркальный фотоаппарат? › Цифровая фотография

Самая распространённая ошибка начинающих фотографов — гонка за техникой. На форумах, посвящённых цифровой фотографии, можно частенько наткнуться на стёб над новичками. К примеру, человек очень хочет снимать хорошо, но при этом совершенно не собирается разбираться в фотографии. Ошибочно предполагая, что «зеркалка» всё сделает за него. Однако, чудес не существует. В итоге, получается так, что начинающий фотограф или разочаровывается в своём хобби, потратив на него кучу денег, или всё-таки начинает «учить матчасть». Как раз второй, наиболее близкой нам категории новичков, мы и хотим посвятить новый цикл материалов сайта cifoto.ru. Для начала, давайте рассмотрим, как же работает цифровой, зеркальный фотоаппарат, и чем он отличается от обычного «цифровика».

Первое, что бросается в глаза, это то, что цифровая зеркальная камера выглядит как любой нормальный цифровой фотоаппарат. За исключением, разве что, размера. Однако принцип работы «зеркалки» совершенно иной. Начнём хотя бы с того, что зеркальная фотокамера даёт фотографу возможность увидеть изображение, практически таким же, какое оно есть на самом деле. То есть, если в цифровом фотоаппарате картинка обрабатывается, прежде чем попасть в видоискатель, или на экран, то в «зеркалке» такого не происходит. Дело в том, что между фотографом и картинкой, не стоит никаких проводов и дополнительной электронной начинки, которая может как-либо исказить изображение. Зеркалка от того так и называется. Ведь картинка отражается в видоискателе пройдя лишь через линзы и поворотное зеркало, которое установлено внутри фотоаппарата.

Однако, это объяснение может показаться черезчур пространным. Попробуем проследить путь пучка света, который создаёт нашу фотографию. Для начала, картинка попадает на линзы объектива. На них происходит преломление. Физически это выражается в том, что вы можете «приближать» или «отдалять» картинку по вашему желанию (более подробно о работе объектива, читайте в следующих статьях сайта cifoto.ru). После того, как свет прошёл через линзы, он попадает на поворотное зеркало фотокамеры, после чего, отправляется через преломляющую пентапризму прямо в видоискатель. То есть, в этот момент, смотря в видоискатель, вы видите отражение того, что происходит перед объективом.

Как же проходит процесс съемки?
Выстроив нужную композицию, фотограф нажимает на спуск. В это время, качели убирают поворотное зеркало, вверх (именно поэтому, в процессе съемки в видоискателе ничего не видно). Пучок света проходит тот же путь, за исключением того, что теперь он направляется не в видоискатель, а на фоточувствительный элемент. В рассматриваемых нами цифровых фотоаппаратах, это датчик изображения, он же матрица. В пленочных фотокамерах, соответственно плёнка или пластина. Время, на которое открывается затвор фотоаппарата называется выдержкой.

Мы привели стандартную упрощённую схему работы однообъективного зеркального цифрового фотоаппарата. Существуют ещё двухобъективные «зеркалки», но они менее распространены. Принцип их работы заключается в том, что изображение для оценки кадра передаётся через один объектив, а сам процесс съемки происходит через другой, как например на зеркальном фотоаппарате Mamiya C220.

www.cifoto.ru

Устройство и классификация фотоаппаратов - фототехника - Каталог статей

Прообразом фотоаппарата является камера обскура. Первые упоминания о ней встречаются в V в. до н. э. Камера обскура представляет из себя светонепроницаемый ящик, в стенке которого с одной стороны имеется небольшое отверстие. С противоположной стороны ящика находится экран. Лучи света, проходя сквозь отверстие, создают на экране изображение (проекцию) пространства, расположенного перед камерой-обскурой.
Илл. 1.
Камера обскура

Поскольку качество изображения получаемого камерой обскурой, не является достаточно резким, эту систему начали дорабатывать, добиваясь более высокого качества получаемых проекций. В конструкции стали появляться зеркала, в отверстие стали вставлять линзу или объективы. В конечном итоге такое развитие камеры обскуры создало устройства, которые сейчас мы называем фотокамерами. Любую фотокамеру (и видеокамеру) упрощённо можно рассматривать как камеру обскуру.

Но одного лишь просмотра изображения было недостаточно. Необходимо было фиксировать его. Самой простой фиксацией изначально являлось перерисовывание от руки контуров изображения, полученного в камере обскуре. Со временем, новые знания в химических процесах, полученные исследователями позволили найти и использовать чувствительные к свету материалы.

Первое изображение, зафиксированное на носителе химическим способом было получено в 1826 году французским изобретателем Жозефом Нисефором Ньепсом. В дальнейшем развитие различных процессов фиксации изображения дали множество способов, многие из которых используются и в настоящее время фотографами энтузиастами.
 
Илл. 2.
«Вид из окна», Жозеф Нисефор Ньепс

 

В настоящее время, возникла парадоксальная ситуация: из-за широкого распространению цифровой фототехники, многие увлечённые люди, заинтересовались истоками фотографии, её практической стороной в историческом понимании или, если можно так выразиться, "простейшей фотографией”. В результате всё большее распространение получили безобъективные камеры, т.н. пинхол (англ. pinhole camera, фр. Sténopé – камера, в которой роль объектива выполняет маленькое отверстие, т.е. камера обскура). Однако занятие такой "простейшей фотографией” является мощным импульсом к изменению отношения к фотографии, формировании нового взгляда на неё, толчком к изобретению и созданию новых совершенно не простых устройств, прообразов фотокамеры. Большое количество информации по созданию камер без линз собрано на сайте www.pinhole.ru, примеры снимков есть в форуме этого сайта.
Необходимо отметить выдающихся и талантливых современных фотографов, использующих исторические техники получения изображения:
Алексей Алексеев: unrealalex.livejournal.com
Дмитрий Рубенштейн: drubin.livejournal.com
Их фотографии, выполненные с помощью простейших фотокамер и фотохимических процессов, используемых на заре фотографии, доказывают, что для получение художественного изображения достаточно иметь даже самую простую камеру. В буквальном смысле слова создатели сайта www.pinhole.ru доказывают, что фотографировать (и причём фотографировать хорошо) можно даже консервной банкой.

Илл. 3.
Циферблат часов, сфотографированный камерой типа
анаморф.
Фотография Дмитрия Репина.

Но для многих фотографов и людей, применяющих фотографию в своей работе и исследованиях, значительная проблема в получении фотографического изображения состояла в трудоёмкости процесса, в его низкой оперативности. В результате потребности в мгновенном получении фотоизображения появились электронные регистрирующие устройства, сенсоры изображения. Прогресс микроэлектроники позволил создать устройства теоретически не уступающие плёночным фотокамерам, способные получить фотоизображения высокого разрешения в электронной форме и практически мгновенно вывести его на экран для просмотра.
Современные фотокамеры созданы в результате прогресса множества технологий. Вот основные составляющие эволюции фототехники:
Развитие оптических технологий дало возможность получать резкое изображение различных масштабов. Развитие фотохимических процессов породило получение стойких и долговечных фотографических изображений. Развитие электроники позволило снять с фотографа простые, но требующие затраты времени операции (фокусировка, определение количества света или экспозамер). Развитие микроэлектроники и цифровой техники дало возможность мгновенно переводить в цифровую форму получаемое изображение и выводить его на экран.


На данный момент существует множество типов фотоаппаратов, различных по принципу работы. Но наибольшее распространение на данный момент получили два типа камер:

Зеркальные фотокамеры (имеется ввиду полное название класса "Однообъективная зеркальная фотокамера, англ. Single-Lens Reflex camera, сокращённо SLR camera), – это камеры, в которых свет, проходя через объектив, попадает на зеркало и отражается в видоискатель. Во время съёмки зеркало убирается, и поток света попадает на плёнку.

Компактные фотокамеры – не зеркальные камеры, снабжённые оптическим видоискателем и/или ЖК дисплеем для наблюдения за объектом съёмки.

Принципиальная разница в конструкции фотокамер зачастую сильно влияет на область применения и удобство съёмки в различных ситуациях. В частности, в последнее время широкое распространение получили фотокамеры, встроенные в мобильные телефоны. Такие средства регистрации изображения теоретически могут быть использованы как инструмент для создания интересных творческих фотографий, однако большие ограничения, привносимые в конструкцию таких камер требованиями к компактности, небольшому энергопотреблению и т.п. не позволяют использовать их как постоянный и универсальный инструмент фотографа, решающего творческие задачи и практикующего различные техники съёмки.
На курсе «Фотокомпозиция» Школы фотографии требуется наличие у слушателя фотокамеры, позволяющей полностью контролировать съёмочный процесс.

Важно, что и зеркальные, и компактные (не зеркальные) фотокамеры бывают как цифровые, так и плёночные. В таблице ниже представлены наиболее известные модели фотокамер.

 ЗеркальныеКомпактные (не зеркальные)
ЦифровыеCanon, все модели EOS с индексом D (напр. EOS 450D, EOS 40D, EOS 1Ds)
Nikon все модели с индексом D (напр. D40, D80, D300, D3)
Canon, все модели Powershot и IXUS (напр. Powershot A510, IXUS 800 IS)
Nikon, все модели Coolpix (напр. Coolpix L12, Coolpix S3)
Дальномерная Leica M8
ПлёночныеCanon, все модели EOS без индекса D (напр. EOS 300x, EOS 30v, EOS 1v
Nikon все модели без индекса D (напр. F75, F80, F100, F5)
Canon Prima Zoom 85n, Nikon Lite Touch Zoom 120 ED, дальномерные Leica M7, Konika Hexar, Зоркий, ФЭД

Рассмотрим схему зеркального фотоаппарата:
Илл. 4
Схема зеркальной фотокамеры.

 

Илл. 5
Цифровая зеркальная фотокамера
Canon EOS 1000D
Корпус фотоаппарата (6) – светонепроницаемая камера предназначенная для крепления основных узлов и механизмов фотоаппарата. Основное требование к этой камере – минимальные потери светового потока прошедшего через объектив. В эксплуатации важно, чтобы камера была легкой и удобной.
Непосредственно при фотосъёмке световой поток, отраженный от объектов съемки, проходит через объектив (7), формирующий изображение в фокальной плоскости (5), которая совпадает с плоскостью светочувствительного материала (плёнки) или светочувствительного элемента (матрицы, сенсора). В обычном режиме, световой поток, прошедший через объектив отражается зеркалом (4) и проецируется на фокальную плоскость (3).

 

Илл. 6
Объектив
Canon EF-S 18-55 F/3,5-5,6
Объектив – система линз собранных в оправе. Крепление объектива к корпусу фотоаппарата осуществляется через резьбовое или байонетное соединение (8). Каждый производитель имеет уникальную систему крепления объектива к корпусу фотоаппарата. Основными характеристиками объектива являются фокусное расстояние и светосила. Подробно эти характеристики будут рассмотрены ниже.
Для визуального контроля изображения построенного объективом, световой поток с помощью зеркала направляется на матовое стекло (фокусировочный экран (3)), расположенное в горизонтальной плоскости. Однако объектив строит перевёрнутое изображение, поэтому для перевода изображения в «правильную ориентацию» к системе добавляют пентапризму (2).
Через видоискатель (1) зеркального фотоаппарата мы практически всегда наблюдаем полное или почти полное изображение объекта съемки и, что самое главное, это изображение повторяет изображение проецируемое на фокальную плоскость. В момент срабатывания затвора зеркало поднимается, и световой поток проходит к кадровому окну, где и установлен приемник световой энергии (в пленочных фотоаппаратах это пленка, а в цифровых светочувствительная матрица). Камеры с такой системой визирования изображения называются зеркальными.
Илл. 7
Видоискатель дальномерной фотокамеры
с метками поправки параллакса.

В классе дальномерных (компактных) фотоаппаратов оптические оси объектива и видоискателя разнесены и не связаны. Границы кадра двух оптических систем совпадают на некотором расстоянии от фотоаппарата (для каждой модели расстояние свое). В случае если съемка производится на расстоянии ближе этого расстояния, возникает явление, которое называется параллакс изображения. В настоящее время многие фотоаппараты оборудованы устройством, обеспечивающим автоматическую компенсацию параллакса, где линии обозначающие границу кадра, при изменении расстояния до объекта автоматически сдвигаются.

Не зеркальные цифровые фотокамеры на данный момент имеют большое разнообразие форм, но в целом принцип их работы одинаков в своём классе.

Илл. 8
Упрощённая схема цифровой компактной фотокамеры.

В классе не зеркальных цифровых фотокамер действует принцип показанный на илл. 8: Световой поток пройдя через объектив, попадает на светочувствительный сенсор (1), который регистрирует получаемое изображение. Зарегистрированный свет преобразуется в электрический сигнал, который обрабатывается процессором камеры (2). Процессор, произведя необходимые действия по обработке изображения, передаёт его в цифровой форме на ЖК экран (3). При съёмке электрический сигнал с сенсора захватывается процессором в течении определённого промежутка времени и поступает в процессор. Обработанное процессором изображение сохраняется на карту памяти (4). Такая система визирования изображения во время съёмки реализована и в современных зеркальных цифровых фотокамерах. Она получила название "Life-View”.

Некоторые не зеркальные фотокамеры имеют внешний вид сильно похожий на компоновку корпуса зеркальной фотокамеры. Возникновение таких камер, к которым часто применяют название псевдозеркальные (SLR-like), обусловлено не только маркетинговыми ухищрениями производителей фототехники: потребитель иногда покупает фотокамеру, обращая внимание в основном на внешний вид, а зеркальная или "псевдозеркальная” фотокамера выглядит значительно более серьёзно, чем компактная. Компоновка псевдозеркальных камер позволяет не испытывать неудобств фотографам, привыкшим обращаться с зеркальными камерами или планирующим покупать "зеркалку” в будущем.

Для того чтобы изображение, проецируемое на светочувствительный материал или сенсор было четким, необходимо его сфокусировать, навести на резкость. Формирование изображения на носителе, как у же было сказано, выполняет объектив. Фокусировка осуществляется перемещением вдоль оптической оси всего объектива или части линз внутри его. Перемещение может осуществляться вручную, посредством вращения фокусировочного кольца объектива или автоматически, когда группа линз перемещается с помощью моторного привода установленного в корпусе объектива или камеры. В зеркальном фотоаппарате, в отличие от компактных (дальномерных) фотоаппаратов, фотограф имеет возможность визуально контролировать процесс наведения на резкость и в случае необходимости вносить коррективы.

Механизм фокусировки. На сегодняшний день наибольшее распространение получили фотоаппараты с автоматической фокусировкой (AF). Автофокус бывает двух типов: активный и пассивный. В компактных фотоаппаратах высокого класса, зеркальных пленочных и цифровых фотоаппаратах используется пассивный автофокус, как обладающий наибольшей скоростью и точностью. Компактные плёночные фотоаппараты, чаще всего, снабжены активной системой автофокуса, а в дешевых моделях объектив установлен таким образом, чтобы обеспечить относительную резкость в диапазоне от 1,5 м до бесконечности; такие фотоаппараты легко узнать по надписи "Focus Free” на корпусе. Отечественные фотоаппараты («Зенит») и некоторые импортные зеркальные фотоаппараты (Nikon FM 3А, Leica) имеют ручную систему наводки на резкость с контролем по матовому стеклу и другими приспособлениями, расположенными на фокусировочном экране.
При пассивном методе фотокамера определяет зону резкости при помощи датчика, на который попадает свет, прошедший через объектив. Все современные цифровые компактные а так же автофокусные зеркальные фотокамеры имеют этот тип фокусировки.
При активном методе фотокамера излучает инфракрасный (в некоторых случаях ультразвуковой) импульс, который улавливает специальным датчиком. В зависимости от параметров пойманного импульса, даются те или иные команды для фокусировки. В современных фотокамерах данный тип фокусировки практически не применяется.
В отличии от зеркальных фотокамер, которые имеют отдельный специальный датчик фокусировки, зона резкости в компактных цифровых фотокамерах определяется с помощью сенсора, который выполняет и основную функцию камеры - регистрирует фотографическое изображение. Поскольку сенсор регистрации фотографического изображения менее чувствителен и имеет меньшую скорость реагирования, фокусировка компактных цифровых фотокамер в отличии от зеркальных, занимает значительно большее время, что делает их менее подходящими для съёмки, требующей быстрой реакции (например репортажной).

Все автофокусные (т.е. имеющие автоматический режим фокусировки) зеркальные фотоаппараты, а также цифровые фотоаппараты высокого класса имеют возможность ручной фокусировки с контролем по фокусировочному экрану или ЖК-дисплею. В относительно недорогих цифровых фотокамерах часто предусмотрена возможность ручной фокусировки, которая осуществляется посредством выбора на ЖК-дисплее камеры численного значения расстояния до объекта съемки.

Автофокус бывает однократный и следящий. Однократный автофокус обычно используется для статичных объектов, а следящий для объектов, которые находятся в движении. Так же, в некоторых камерах используется режим, автоматически определяющий необходимость в однократной или следящей фокусировке. Многие цифровые не зеркальные фотокамеры не имеют следящего режима фокусировки.

Изначально автофокусные фотокамеры были оборудованы датчиком фокуса, чувствительным только к центральной зоне кадра. Но требования к эффективности работы в некоторых видах съёмки заставили производителей фототехники расшить зону, по которой производится фокусировка. Большинство пленочных зеркальных и цифровых фотоаппаратов начального и среднего класса оборудованы системой многозонной фокусировки. Многозонная (многоточечная) система осуществляет фокусировку по нескольким зонам (точкам) расположенным в поле кадра. Выбор точки может происходить, как автоматически (система ориентируется на максимальный контраст и минимальное расстояние до объекта), так и вручную.

 
Илл. 9
Фокусировочные точки.

Существует техническое ограничение в системе фокусировки, заключающееся в сильной потере информации о контрасте в зонах, удалённых от центра кадра. Другими словами, датчики фотокамер наиболее чувствительны к зонам, близким к центру кадра. Такое техническое ограничение часто влияет на построение снимка.

Илл. 10
Илл. 11
Илл. 12
Обратите внимание на построение снимка. Представьте, если бы главный объект (находящийся в зоне резкости) находился бы по центру кадра. Тогда снимок выглядел бы совершенно иначе и, определённо, менее интересно.

Помимо резкости - очевидной характеристики съёмки – существует ещё и такой важный параметр как экспозиция. Экспозиция – это количество света, попадающего на фотоплёнку или сенсор. Важно, что бы экспозиция была в пределах нормы, иначе фотоснимок может получиться чрезмерно светлым или чрезмерно тёмным. Фотоэкспозиции будет отдельно посвящён целый урок.
С целью определения количества света, необходимого для получения качественного изображения, в фотокамеры встраивают датчики экспозамера. В зависимости от конструкции фотокамеры, датчик может быть как внешним, так и внутренним. Практически все современные фотокамеры имеют внутренний датчик экспозамера. Свет, проходя через объектив, тем или иным образом попадает на датчик экспозамера (а в незеркальных цифровых фотокамерах роль датчика экспозамера, как и датчика фокусировки, выполняет всё тот же сенсор регистрации фотографического изображения). Такая система измерения экспозиции называется системой TTL (англ. абр. Thrue The Lens – через объектив).

Устройство измерения экспозиции (встроенный экспонометр). Правильная экспозиция, это половина технического качества кадра (вторая половина – правильно наведенная резкость) и ее точное определение одна из основополагающих задач фотосъемки. Любой современный фотоаппарат имеет встроенный экспонометр, и он тем сложнее и соответственно точнее, чем выше класс камеры. Цифровые, зеркальные плёночные и некоторые компактные фотоаппараты имеют систему измерения освещения через объектив (TTL), эта система наиболее точна и удобна в работе, так как автоматически учитывает коэффициент пропускания светофильтров или других оптических приспособлений, установленных на объектив. Простые компактные фотоаппараты имеют датчик на корпусе, который определяют величину экспозиции.
Для пленочных зеркальных и цифровых фотоаппаратов стало стандартом наличие, как минимум, трех режимов измерения экспозиции: интегральный многозонный, центральновзвешенный и точечный (частичный).

 

Рис. 13
Зоны экспозамера.

Интегральный многозонный режим измерения экспозиции осуществляется по всему полю кадра, которое поделено на некоторое количество зон. Каждая зона измеряет экспозицию на своем участке, причем приоритет имеют те зоны, которые совпадают с точками фокусировки. Результат измерений с каждой зоны поступает в процессор фотоаппарата, который после обработки выдает обобщенный результат для настройки экспопараметров (выдержки и диафрагмы). Центральновзвешенный замер осуществляется по всему полю кадра, но приоритет имеют центральные участки изображения. Частичный (точечный) замер определяется по центру кадра, причем зона измерения составляет 6-9% (частичный) и 1-3% (точечный) поля кадра. В зеркальных фотоаппаратах высокого класса точечный замер может быть согласован с точкой фокусировки.

Затвор – механизм, дозирующий количество световой энергии в процессе экспонирования светочувствительного материала или светочувствительного элемента. Время, на которое открывается затвор, называется выдержкой.

По конструкции затворы могут быть центральные, шторно-щелевые и электронные. Центральный затвор расположен между линзами объектива или в непосредственной близости от них. Центральный затвор имеет лепестки, которые расходятся в стороны при открытии затвора и смыкающиеся вместе при его закрытии. Данный тип затвора используется в различных типах камер от простых до профессиональных, однако почти не применяется в современных зеркальных и компактных фотокамерах.
В шторно-щелевом затворе действуют две шторки, одна из которых закрывает кадровое окно в обычном состоянии. При срабатывании затвора одна из шторок (первая) открывается, позволяя свету проходить в кадровое окно, а после определённого промежутка времени начинает движение вторая шторка, закрывая затвор. Таким типом затвор снабжены все современные зеркальные фотокамеры.
Электронный затвор применяется только в цифровых фотокамерах, поскольку принцип его работы основан на действии сенсора, регистрирующего фотографическое изображение. В устройствах с электронным затвором свет на сенсор попадает постоянно (пока открыты заслонки, закрывающие сенсор). Это позволяет постоянно транслировать изображение с сенсора на ЖК дисплей фотокамеры. При срабатывании электронного затвора изображение с сенсора считывается в течении определённого времени. Время этого считывания составляет время выдержки. Наибольшее распространение этот затвор получил в не зеркальных цифровых фотокамерах, однако применяется и в некоторых цифровых зеркальных, имеющих функцию "Life-View”.

Для фотографа важны следующие характеристики затвора:
• Точность срабатывания.
• Надежность эксплуатации в различных температурных условиях.
• Широта диапазона выдержек, которые могут колебаться от 1/12000 сек. до нескольких часов.
Для различных типов фотоаппаратов реализуется как механическое, так и электронное управление затвором. Механическое управление затвором предполагает ручной взвод затвора и отработку времени экспозиции с помощью пружинного механизма. В случае электронного управления, затвор взводится автоматически после экспонирования каждого кадра, а управление временем экспонирования осуществляет электромагнит.
Если выдержка меньше секунды, на ЖКД или диске выдержек обычно указывается знаменатель дроби, обозначающий долю секунды: 60 (1/60 секунды), 125 (1/125 секунды), 250 (1/250 секунды), 500 (1/500 секунды), 1000 (1/1000 секунды) и так далее. Следовательно, чем меньше это число, тем большее количество света попадает на пленку. Например, при указанном значении «125» на пленку попадает в два раза больше света, чем при значении «250».

Видоискатели современных фотоаппаратов можно условно поделить на две категории: TTL (через объектив) и несвязанные с оптической системой объектива. К первому типу можно отнести видоискатели зеркальных и некоторых цифровых не зеркальных фотоаппаратов. Особенностью видоискателей, работающих через объектив, является то, что фотограф видит именно то изображение, которое будет запечатлено на пленке или светочувствительном сенсоре. Для того, чтобы в момент съемки свет попал на светочувствительный материал, изображение в видоискателе перекрывается зеркалом (зеркало в момент съёмки поднимается вверх; см. схему зеркального фотоаппарата).

Информация в видоискателе.

На фокусировочном экране:
1. Зона точечной фокусировки.
2. Зона точечного измерения экспозиции.
3. Фокусировочные точки.
4. Широкая зона фокусировки.
На ЖКД видоискателя:
5. Индикатор готовности вспышки.
6. Режим фокусировки.
7. Сюжетный режим.
8. Значение выдержки.
9. Значение диафрагмы.
10. Индикатор фокусировки/формат файла.
11. Индикатор коррекции экспозиции/блокировки автоматической экспозиции.
12. Счётчик оставшихся снимков/значение светочувствительности/значение коррекции экспозиции.
13. Индикатор режима подавления вибраций.
Рис. 14
Информация в видоискателе цифровой
зеркальной фотокамеры Pentax.K200D.

Подобные обозначения отображаются на ЖК-экране цифровых не зеркальных фотокамер.

Фотопленка располагается в светонепроницаемом кожухе (кассете) и устанавливают в камере таким образом, чтобы пленка была строго перпендикулярна оптической оси объектива. Помимо своих основных функций устройство для светочувствительного материала должно обеспечивать сохранность пленки от царапин и потертостей. Выполнение этой задачи становится весьма актуальной в связи с тем, что кадр пленки шириной 35мм может быть увеличен в сотни раз. Фотоплёнки имеет различную чувствительность к свету, выражаемую в единицах ISO/ Более подробная информация о фотопленке будет изложена в следующих уроках.

 

Илл. 15
Упрощённая схема датчика регистрации фотографического изображения.

Датчик регистрации фотографического изображения (а так же сенсор или матрица) цифрового фотоаппарата представляет собой массив ячеек (светодиодов), который в отличие от микрокристаллов серебра пленки имеет регулярную упорядоченную структуру. Ячейки чувствительны исключительно к интенсивности света, то есть фактически датчик формирует черно-белое изображение. Чтобы сделать изображение цветным, на монохромный массив накладывают фильтры основных цветов (красный, зеленый и синий). Таким образом, каждый пиксель (pixel, picture element – элемент изображения) воспринимает излучение только одной длины волны, а многообразие цветов получается путем смешивания красного, зеленого и синего. Особенность конструкции таких фильтров такова, что на зеленые фильтры приходится 50% ячеек и по 25% на красный и синий. Этот дисбаланс устраняется в процессе дальнейшей обработке сигнала.
Датчик Foveon X3, встроенный в зеркальные цифровые фотокамеры Sigma, так же цифровую фотокамеру Sigma DP1, имеют три слоя светочувствительных сенсоров, что напоминает схему светочувствительных слоёв традиционной фотопленки.
Различают несколько типов светочувствительных датчиков: CMOS - Сomplementary Мetal Оxide Semiconductor (КМОП — комплементарная структура «металл-оксид-полупроводник»), CCD - Charge-Coupled Device (ПЗС – прибор с зарядовой связью).

Световая энергия зафиксированная датчиком преобразуется в электрическую посредством АЦП (аналого-цифровой преобразователь). В дальнейшем обрабатывается с помощью встроенного программного обеспечения и записывается на сменную карту памяти или встроенную память фотоаппарата.

Большое значение для творческой фотографии имеет размер светочувствительного материала или сенсора фотокамеры. При проекции изображения на небольшую площадь, и при последующем увеличении готовой фотографии глубина изображения (глубина резкости) будет очень большой. Большая глубина резко изображаемого пространства хороша для любительской съёмки, когда все объекты в кадре должны быть резкими. В творческой фотографии одним из важных композиционных приёмов является выделение объекта резкостью. Так как камеры с небольшим размером сенсора дают большую глубину резкости, выделение главного объекта cъёмки является затруднительной задачей.

fotomasternn.my1.ru

Устройство цифрового фотоаппарата и принцип работы

Цифровой фотоаппарат это современный инструмент дающий хороший способ создавать яркие и интересные фотографии, способные производить на человека сильные впечатления от цифровых фотографий. Но чтобы раскрыть творческий потенциал, нужно знать устройство цифрового фотоаппарата и уметь пользоваться цифровой зеркальной фотокамерой.



На фото: Цифровой зеркальный фотоаппарат и его узлы в разрезе


Устройство цифрового зеркального фотоаппарата (азы)



Фотографировать цифровой зеркальной фотокамерой, на сегодняшний день — это здорово. Но чтобы получать превосходный результат, нужно быть у «руля», а значит знать устройство цифрового фотоаппарата и контролировать все его возможности и работу его узлов.

Наверное хватит лирики, давайте начнем. Так что же в черном корпусе цифровой фотокамеры? Какое оно устройство цифрового фотоаппарата?


На фото: разрез - схема с описанием основных узлов, элементов и механизмов цифровой зеркальной фотокамеры


Как я рассказывал раньше на странице Устройство камеры - Пленочный фотоаппарат об элементах и узлах пленочных фотокамер и принципиальных отличий цифрового фотоаппарата от пленочного — нет. Вот все главные узлы цифровой камеры:
  1. Объектив;

  2. Затвор;

  3. Диафрагма;

  4. Выдержка;

  5. Фотовспышка;

  6. Зеркала;

  7. и т.д.


Все основные элементы и узлы в цифровом фотоаппарате остались неизменными, всего лишь чуть-чуть подверглись конструктивным изменениям. Да и сама форма корпуса фотоаппарата остается неизменной более 150 лет. Да, в цифровом фотоаппарате добавилось много современных узлов - примочек позволяющих делать снимки красивее.

- Принцип работы цифрового фотоаппарата -



Цифровая зеркальная фотокамера — это фотоаппарат, созданный на всех основных принципах работы одно объективной, зеркальной фотокамеры, которые использовались раньше в пленочной фотографии.



Цифровые камеры в основном работают совершенно идентично пленочным, но в отличие от пленки в них используют светочувствительный элемент - цифровое запоминающее устройство матрицу и процессор управления элементами диафрагма, выдержка, вспышка, другие узлы и т.д.


Эти фотоаппараты оснащены множеством дополнительных функций (обеспечиваемых микроэлектроникой), которые невозможно было раньше использовать в пленочных камерах.
Таково влияние времени!

Процесс съемки цифровым зеркальным фотоаппаратом


Перед тем как нажать на кнопку спуска затвора, вы обязательно смотрите на объект съемки в видоискатель или на жидко кристаллический дисплей и то что вы там видите (куда навели объектив), то и сфотографирует (зафиксирует) ваша цифровая фотокамера, а именно:

  • Когда вы нажали на кнопку спуска затвора, определенное количество светового пучка проходя через объектив попадает на матрицу (светочувствительный элемент) фотоаппарата.
  • Матрица «захватив» свет, формирует цифровое изображение, одновременно обрабатывая и синтезируя информацию о яркости, пропорциях и количестве цветов передаваемых световым потоком.
  • Количество света попавшего на матрицу определяет степень открытия или прикрытия диафрагмы, а время, за которое свет освещает матрицу определяет скорость затвора — выдержка

Ну вот и весь принцип работы цифрового фотоаппарата вкратце.


- Матрица цифрового фотоаппарата -


Цифровые камеры выпускают различные производители, но все они используют два распространенных типа матриц:

  1. Полнокадровые;
  2. Усеченные;


Фотоаппарат с полнокадровой матрицей


Фотоаппарат с усеченной матрицей

Как мы видим на фотографиях полнокадровая матрица визуально больше усеченной рсположенной в фотоаппарате.
В фотоаппаратах высокого класса используются так называемые полно кадровые матрицы. По размерам эти сенсоры совпадают с одним кадром 35 мм пленки пленочного фотоаппарата.

В остальных фотоаппаратах, так называемых «мыльницах» используют сенсоры других размеров и называются они усеченными матрицами.

Матрица цифрового фотоаппарата различается форматами:


FF Матрица
(35х24 мм.)


APS-H Матрица
(29х19 - 24х16 мм.)


APS-C Матрица
(23х15 - 18х12 мм.)


Как видно из фотографий сенсоры с индексами C и H размером меньше чем полнокадровые.
Эта аббревиатура расшифровывается так:
FF - Full Frame переводится как полный кадр

APS - Advanced Photo System и переводится как «усовершенствованная фото система».
Символ Н — High Definition (усеченная матрица Высокого определения с кроп фактором К = 1,3 - 1,5).

Символ С — Classic (классическая усеченная матрица с кроп фактором К = 1,6 - 2,0).

Как расчитывается кроп фактор матрицы вашего фотоаппарата?


Очень просто, нужно разделить длинну каждой из сторон полнокадровой матрицы на кроп фактор матрицы вашего фотоаппарата и вы получите реальный размер матрицы вашего фотоаппарата.

Для того чтобы понять разницу этих матриц относительно друг к другу, а также увидеть, как видят эти матрицы один и тотже кадр с одного расстояния через одинаковый объектив фотоаппарата можно на фотографии ниже.


Одним словом из фотографии расположенной выше можно понять что, полнокадровая матрица видит "широкий" кадр, а "кропнутые" матрицы видят кадр уже.

По качеству изображения усеченные матрицы совершенно не уступают полно кадровым матрицам. А в практике применения — фотоаппаратами с усеченной матрицей пользуются многие фотографы профессионалы. Камеры с усеченной матрицей позволяют делать больший наезд (приближать объект съемки увеличивая его), чем полно кадровые — это положительное качество при портретной съемке.

Достоинства и недостатки полнокадровых матриц



  1. Высокая детализация кадра за счет большего количества светочувствительных элементов на матрице большого размера. На таких матрицах мельчайшие детали объекта съемки видны значительно лучше чем на «кропнутой» матрице.
  2. Большой размер окна видоискателя, за счет зеркала размером больше чем размера самой матрицы.
  3. Большой размер одного пикселя размещенного на матрице (это позволяет сделать матрицу более чувствительной к световому потоку).
  4. Высокая глубина резкости (это обеспечивается фактическим большим размером одного пикселя расположенного на матрице).
  5. Сохранность большого процентного отношения изображения к кадру (это касается портретной фотосъемки).
  6. Минимальное количество цифрового шума на фотографии (это касается прежде всего высоких значений ISO).

  1. Стоимость фотоаппарата (полнокадровые фотоаппараты значительно дороже).
  2. Трудность съемки на удаленных дистанциях (здесь выигрывают фотоаппараты с «кропнутыми» матрицами).
  3. Большой вес фотоаппарата (это в основном из-за большого размера и веса объективов к полноформатным фотоаппаратам).
  4. Узконаправленная специализация съемки (это относится к тому что, полнокадровые фотоаппараты рассчитаны в основном на съемку с близкого расстояния, а например фотоаппараты с «кропнутыми» матрицами имеющие кроп фактор К= 1,5 являются универсальными для съемки с близкого и дальнего расстояния).
  5. Большое количество разнообразных узлов этих фотокамер (По статистике большое количество механических и электронных узлов требует более внимательного отношения к технике).

Заключение


Из этого короткого обзора можно сделать такой вывод:

  1. Принцип работы цифровых и пленочных камер одинаков, разница лишь в том что, светочувствительным элементом у старых камер являлась фотопленка, а у цифровых камер — электронный сенсор матрица и большее количество дополнительных узлов.
  2. Остальные узлы участвующие в фотосъемке у обоих типов камер работают совершенно одинаково.
Цифровые фотоаппараты подразделяются, как и пленочные на:
  • Профессиональные камеры.
  • Любительские камеры.
У обоих типов фотоаппаратов есть возможность смены объективов (кроме «мыльниц»), но из-за размеров установленной матрицы (у профессиональных — полно кадровая, а у классики (любительских) — усеченная) объективы не являются обратно заменяемыми, а именно:
  • объективы для полно кадровой матрицы подходят для съемки на фотоаппаратах с усеченной матрицей.
  • объективы разработанные для фотоаппаратов с усеченной матрицей не подходят для съемки на камерах с полно кадровой матрицей.

Добиться идеального качества снимка можно как с профессиональной, так и с классической (любительской) цифровой фотокамерой. Как говориться самое главное желание хорошо снимать и немного труда.

Какую камеру лучше выбрать (полнокадровую или с кроп фактором) решать вам, в зависимости от ваших задач в фотографии. Подсказать можно только лишь одно — если вы планируете использовать камеру как источник дохода, то конечно полнокадровую. Если вы просто любитель занимающийся семейным фото, то конечно фотоаппарат с кроп фактором матрицы и без дополнительных элементных узлов.

На этом короткий обзор Устройство цифрового фотоаппарата - Основные элементы наверное закончим. Более досконально и подробно о Конструкции и узлах цифрового зеркального фотоаппарата (продолжение) можно будет прочитать в ближайших публикациях.



P.S. Все фотографии этой статьи прошли предварительную цифровую обработку и оформлены в объемные багетные фоторамки АРТ Студии Вектор. Если Вас интересуют услуги по цифровой обработке и улучшение качества ваших снимков, со всем перечнем наших услуг выполняемых со снимками вы можете ознакомиться в разделе наши услги перейдя в него нажав на кнопку ниже. С каталогом наших онлайн багетных фоторамок студии, можно ознакомиться в разделе сайта фоторамки нажав на соответствующую кнопочку ниже.

Посмотреть фотографии различных жанров оформленных в нашей студии, Вы можете в разделе сайта наши работы перейдя в галерею работ нажав тоже на нужную кнопочку ниже.

Вернуться назад к выбору статей этого раздела или всей рубрики вы можете нажав одну из кнопкочек ниже

ПОИСК ИНФОРМАЦИИ ПО САЙТУ

Например: Конструкция цифровой фотокамеры - Узлы и Матрица фотоаппарата

Эти статьи раздела Уроки фотографии - азы Вам тоже будут интересны:




Друзья если Вам была интересна данная статья не забудьте рассказать о ней в любиных социальных сетях

Ниже вы можете перейти к новым статьям других разделов сайта

artsvektor.ru

Строение цифрового фотоаппарата - PhotoDzen.com

23 Февраля 2015

Фотография – это техника рисования светом, получение и сохранение изображения при помощи светочувствительного материала (светочувствительной матрицы, пленки) в фотокамере. Чтобы делать хорошие снимки необходимо понимание, какие процессы происходят при фотографировании и как можно на них повлиять. А для этого нам немного знать о свете, об устройстве фотоаппарата, а также как это работает.

Разобраться нам поможет следующая схема (на примере цифрового зеркального фотоаппарата):

Отражение света от предмета, проходя через объектив проектируется на светочувствительный сенсор – матрицу.

Фотоаппарат снимает не сами объекты, а свет, который отражается от них. Свет и умение работать с источниками света – одна из ключевых основ получения хороших кадров.

Матрица - это множество светочувствительных элементов, которые улавливают отражение света от предмета и передают эту информацию уже в электронном виде в процессор фотокамеры. Процессор сохраняет полученные данные в виде файла, предварительно обработав их. Файл уже записывается на карте памяти.

Такой принцип работы используется во всех современных цифровых фотокамерах с небольшими отличиями.

Но не все так просто в устройстве цифрового фотоаппарата — прежде чем дойти до матрицы, свету необходимо пройти через диафрагму и затвор, створки которого открываются и тут же закрываются. Время, на которое этот затвор открывается, называется выдержка. А выдержка – это один из трех китов фотографии, трех основных настроек, которые регулируют количество света, попадающее на матрицу. Выдержка, диафрагма и ISO (светочувствительность) и составляют экспозицию в фотографии. Наша задача  при помощи этих настроек сделать правильный, нужный нам, выбор экспозиции в каждой фотографии, и как следствие, получить хорошую фотографию.

Посмотрите видео про устройство цифрового аппарата от Discovery, в котором показано, что происходит во время сьемки:

photodzen.com

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о