Камераның құрылғысы және жұмыс істеу принципі

2024 Автор: Sierra Becker | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-02-26 05:47

Фотография тарихтағы ең маңызды өнертабыстардың бірі - ол адамдардың әлем туралы ойлауын шынымен өзгертті. Енді әрбір адам шын мәнінде үлкен қашықтықта жатқан немесе ұзақ уақыт бойы болмаған заттардың кескіндерін көре алады. Күн сайын миллиардтаған фотосуреттер желіде жарияланып, өмірді ақпараттың сандық пикселдеріне айналдырады.

Камераның құрылымы

Фотосурет өмірдің маңызды сәттерін түсіріп, оларды алдағы жылдарға сақтауға мүмкіндік береді. Суреттер жасауға арналған құрылғылар телефондар мен басқа да гаджеттерге әлдеқашан салынған, бірақ камераның жұмыс істеу принципі көпшілік үшін құпия болып қала береді. Фотосурет өнері сияқты ғылым, бірақ олардың басым көпшілігі камера түймесін басқанда немесе смартфонның камера қолданбасын ашқанда не болатынын білмейді. Құрылымы мен принципі кейінірек талқыланатын бірінші камерада түймелер мүлдем болмады және қолданбаға мүлдем ұқсамайды. Бірақ оның құрылғысы заманауи гаджеттердің жүрегінде.

Мысалы, пленкалық камера үш негізгі элементтен тұрады: оптикалық – объектив, химиялық – пленка және механикалық – камера корпусы. Фотоаппараттың жұмыс істеу принципін қысқаша қарастырайық: пленка оң жақтағы катушкаға жүктеледі және сол жақтағы басқа катушкаға оралып, жол бойында линзаның алдынан өтеді. Бұл жарыққа сезімтал күміс қосылыстарына негізделген арнайы химиялық заттармен қапталған икемді пластиктен жасалған ұзын жолақ.

Ақ-қара пленка бір қабаттан тұрады, ал түсті пленка үш қабаттан тұрады: үстіңгі жағы көк жарыққа сезімтал, ортасы жасылға, ал төменгі жағы қызылға сезімтал. Сурет олардың әрқайсысының химиялық реакциясының арқасында алынды. Жарық пленканы бұзбауы үшін ол камераның ішіне орналастырылған берік, жарыққа төзімді пластикалық цилиндрге оралған. Бірақ ол барлық құрамдастарды анық, танылатын кескінді жазу үшін қалай біріктіреді? Бұл бөліктердің жұмыс істеуінің көптеген түрлі жолдары бар, бірақ алдымен камераның жұмыс істеу принципін түсінуіңіз керек. Фотосуретке түсіру электр қуатын қажет етпейтіндіктен, кәдімгі бір линзалы айнасыз камера фотосуреттің негізгі процестерінің тамаша көрінісі болып табылады.

Сізге линза не үшін керек

Камераның теориямен қалай жұмыс істейтінін қысқаша түсіндіре бастаған жөн. Сіз терезелер, есіктер немесе шамдар жоқ бөлменің ортасында тұрсыз деп елестетіңіз. Жарық көзі болмағандықтан мұндай жерде ештеңе көрінбейді. Қол шамыңызды алып, оны қоссаңыз, жәнеодан шыққан сәуле түзу сызықта қозғалады. Бұл жарық нысанға түскенде, ол одан секіріп, көзіңізге тиіп, бөлменің ішінде не бар екенін көруге мүмкіндік береді.

Сандық фотоаппараттың жұмыс істеу принципі фонардың сәулесі бар қараңғы бөлмеден заттарды жұлып алу процесіне ұқсас. Камераның оптикалық құрамдас бөлігі объектив болып табылады. Оның міндеті – объектіден қайтып келе жатқан жарық сәулелерін серпіп жіберу және оларды объектив алдындағы көрініске ұқсайтын кескін жасау үшін біріктіру үшін қайта бағыттау. Бұл процестің қалай жүретіні және қарапайым әйнек неге жарықты қайта бағыттай алатыны толық түсініксіз болуы мүмкін. Жауап өте қарапайым: жарық бір ортадан екіншісіне ауысқанда жылдамдықты өзгертеді.

Линза қалай жұмыс істейді

Жарық әйнекке қарағанда ауада жылдамырақ таралады, сондықтан объектив оны баяулатады. Сәулелер оған бұрышпен түскенде, толқынның бір бөлігі екіншісінен бұрын бетіне жетеді және осылайша алдымен баяулайды. Жарық шыныға бұрышпен енгенде, ол бір бағытта иіліп, содан кейін шыныдан шыққанда қайтадан иіледі, себебі жарық толқынының бөліктері ауаға соғылып, басқалардан бұрын жылдамдайды.

Стандартты дөңес линзаның бір немесе екі жағы иілген. Бұл өтіп бара жатқан жарық сәулелері кірген кезде линзаның ортасына қарай ауытқиды дегенді білдіреді. Қос дөңес линзада, мысалы, үлкейткіш әйнек, жарық кірген кезде иіліп, шығып кетеді. Бұл негізгіге қатысты объектіден жарықтың жолын тиімді түрде өзгертедікамераның жұмыс істеу принципі. Жарық көзі барлық бағытта жарық шығарады. Барлық сәулелер бір нүктеден басталады, содан кейін үнемі алшақтайды. Жинақтаушы линза бұл сәулелерді қабылдайды және олардың барлығы бір нүктеге жиналатындай етіп қайта бағыттайды. Бұл жерде нысанның суреті алынады.

Бірінші камераның жұмыс принципі

Бірінші ұяшық бір бүйір қабырғасында кішкене тесігі бар бөлме болды. Ол арқылы жарық өтіп, түзу сызықтармен шағылысып, бейне қарама-қарсы қабырғаға төңкеріліп түсірілді. Ол камера обскура деп аталды және оны суретшілер көркем кенептерді салу үшін пайдаланды. Өнертабыс Леонардо да Винчиге тиесілі. Мұндай құрылғылар алғашқы шынайы фотосуреттен көп бұрын болғанымен, біреу осы бөлменің артына жарық сезгіш материалды орналастыруды шешкеннен кейін ғана суретті осылайша алу идеясы пайда болды. Бірінші камераның жұмыс істеу принципі келесідей болды: сәуле фотосезімтал материалға түскенде, химиялық заттар реакцияға түсіп, суретті бетке түсірді. Бұл камера тым көп жарық түсірмегендіктен, бір фотосуретті түсіру үшін сегіз сағат қажет болды. Кескін де бұлыңғыр болып шықты.

SLR камераларының айырмашылығы

Кәсіби мамандар көбінесе SLR камераларын ұнатады. Суреттің сапасы жақсырақ деп есептеледі, өйткені фотограф объектінің нақты бейнесін көріністапқышта емес, көреді.цифрландыру және сүзгілер арқылы бұрмаланған. Егер біз рефлекторлы көріністапқышы бар камераның жұмыс істеу принципін қысқаша сипаттайтын болсақ, онда мұндай камерада фотографтың нақты кескінді көретіндігіне мән беріледі. Ол сондай-ақ түймелерді бұрап, басу арқылы барлық мәліметтерді реттей алады. Бұл қос айна – пентапризмге байланысты. Бірақ камераның дизайнында тағы біреуі бар - мөлдір, матрицаның алдында орналасқан, оны сенсор немесе сенсор деп те атайды. Камера ысырмасының жұмыс істеу принципі мынада: түйме басылғанда ол айнаны көтеріп, оның көлбеу бұрышын өзгертеді. Осы сәтте сенсорға жарық ағыны түседі, содан кейін кескін өңделеді және экранда көрсетіледі.

SLR камерасының жұмыс принципі диафрагмамен байланысты, ол бірте-бірте сәулелерді өткізу үшін ашылады. Ол жапырақшалардан тұрады, олардың орналасуы орталық шеңбердің диаметрін және өтетін жарық мөлшерін анықтайды. Сәуле линзаларға, содан кейін айнаға, фокустау экранына және пентапризмаға түседі, онда кескін аударылады, содан кейін көріністапқышқа түседі. Бұл жерде фотограф шынайы бейнені көреді. Айнасыз камераның жұмыс істеу принципі ондай көріністапқыштың болмауымен ерекшеленеді. Көбінесе ол экранмен немесе электронды нұсқамен ауыстырылады. Фазалық автофокус тек SLR камераларында да бар. Тағы бір ерекшелік - ысырма түймесін басқан кезде жарық бірден камера матрицасына түседі.

Нысанға назар аударыңыз

Сурет сапасы жарықтың өтуіне байланысты өзгередікамера объективі арқылы. Ол жарық сәулесінің оған түсу бұрышына және оның құрылымы қандай болатынына байланысты. Бұл жол екі негізгі факторға байланысты. Біріншісі - жарық сәулесінің линзаға түсетін бұрышы. Екіншісі - линзаның құрылымы. Жарықтың түсу бұрышы объект оған жақындаған сайын немесе алыстаған сайын өзгереді. Өткір бұрышпен енген сәулелер доғал бұрышта шығады және керісінше. Камера объективі барлық шағылысқан жарық сәулелерін түсіреді және оларды бір нүктеге қайта бағыттау үшін шыны пайдаланады, осылайша айқын кескін жасайды. Кез келген берілген нүктедегі жалпы "иілу бұрышы" тұрақты болып қалады.

Жарық фокустан тыс болса, кескін бұлыңғыр немесе фокусталмаған болып көрінеді. Негізінде, линзаны бүгу ондағы әртүрлі нүктелер арасындағы қашықтықты арттырады. Жақынырақ нүктеден келген сәулелер линзадан алысырақ жерге жиналады. Яғни, жақынырақ объектінің шынайы бейнесі алыстағыдан гөрі линзадан алысырақ қалыптасады. Жалпы «садақ бұрышы» линзаның құрылымымен анықталады. Фотокамераның объективі фокустау үшін пленка немесе сенсор бетінен жақынырақ немесе алысырақ жылжыту арқылы айналады. Дөңгелек пішіні бар линзаның қисықтық бұрышы өткір болады. Бұл жарық толқынының бір бөлігі екінші бөлігіне қарағанда жылдамырақ өтетін уақытты арттырады, сондықтан жарық күрт бұрылыс жасайды. Нәтижесінде объектив беті тегіс болған кезде фокустағы нақты кескін линзадан алысырақ жасалады.

Өлшемобъектив және фотосурет өлшемі

Объектив пен нақты кескін арасындағы қашықтық ұлғайған сайын, жарық сәулелері үлкенірек кескінді қалыптастыру үшін кеңейеді. Жазық линза үлкен кескінді көрсетеді, бірақ пленка тек кескіннің ортасында ғана ашылады. Негізінде, объектив кадрдың ортасында орналасып, көрерменнің алдындағы шағын аумақты үлкейтеді. Әйнектің алдыңғы жағы камера сенсорынан алыстаған сайын нысандар жақындай түседі. Фокус қашықтығы – жарық сәулелерінің объективке алғаш түскен жері мен камера сенсорына жеткен жері арасындағы қашықтықты өлшеу. Кәсіби камералар әртүрлі үлкейтулері бар әртүрлі линзаларды орнатуға мүмкіндік береді. Үлкейту дәрежесі фокус аралығымен сипатталады. Камераларда ол объектив пен алыс қашықтықтағы объектінің нақты кескіні арасындағы қашықтық ретінде анықталады.

Линзалар арасындағы айырмашылықтар

Фокус ұзындығының жоғарырақ саны кескіннің үлкейтуін көрсетеді. Әртүрлі жағдайларға әртүрлі линзалар қолайлы. Егер сіз тау сілемдерін түсірсеңіз, ерекше үлкен фокустық қашықтығы бар объективті пайдалануға болады. Олар қашықтықта белгілі бір элементтерге назар аударуға мүмкіндік береді. Егер сізге жақыннан портретті түсіру қажет болса, онда кең бұрышты объектив орындалады. Оның фокус аралығы әлдеқайда қысқа, сондықтан ол фотографтың алдындағы көріністі қысады.

Хроматикалық аберрация

Камера объективі – бір блокқа біріктірілген бірнеше линзалар. Бір жинақтаушы линза пайда болуы мүмкінпленкадағы нақты бейне, бірақ ол бірқатар аберрациялармен бұрмаланады. Ең маңызды бұрмалау факторларының бірі - спектрдің әртүрлі түстері линза арқылы қозғалған кезде әртүрлі иіледі. Бұл хроматикалық аберрация негізінен тондар дұрыс тураланбаған кескінді жасайды. Камералар мұны әртүрлі материалдардан жасалған бірнеше линзаларды пайдалану арқылы өтейді. Әрбір линза түстерді әртүрлі өңдейді және олар белгілі бір жолмен біріктірілгенде түстер қайта реттеледі. Масштабтау объективінде объективтің әртүрлі элементтерін алға және артқа жылжыту мүмкіндігі бар. Жеке линзалар арасындағы қашықтықты өзгерту арқылы жалпы линзаның үлкейту күшін реттеуге болады.

Фильм және кескін сенсорлары

Камераның құрылғысы мен жұмыс принципі ақпарат тасушыға жазумен де байланысты. Тарихта фотографтар да химиктің бір түрі болған. Фильм фотосезімтал материалдардан тұрады. Бұл материалдар линзадан түскен жарықпен соқтығысқанда, олар заттардың пішіні мен бөлшектерді, мысалы, олардан қанша жарық түсетінін түсіреді. Қараңғы бөлмеде кескінді жасау үшін химиялық ванналар сериясына ұшыраған фильм әзірленді. Сенсоры бар камераның жұмыс істеу принципі пленкалық камераның жұмысынан біршама ерекшеленеді. Линзалар, әдістер және терминдер бірдей болғанымен, сандық камера сенсоры пленка жолағынан гөрі күн панеліне көбірек ұқсайды. Әрбір сенсор миллиондаған қызыл, жасыл және көк пикселдерге немесе мегапиксельдерге бөлінеді. Жарық пиксельге түскенде, сенсор оны энергияға айналдырады, ал камераға орнатылған компьютер қанша энергияны оқидыөндірілуде.

Мегапиксель неге маңызды

Камера сенсорының жұмыс істеу тәсілі - әрбір пикселдің қанша энергиясы бар екенін өлшеу және кескіннің қай аймақтары ашық және қараңғы екенін анықтауға мүмкіндік береді. Әр пиксельдің түс мәні болғандықтан, камераның компьютері басқа қандай жақын пикселдердің тіркелгеніне қарап, көріністегі түстерді бағалай алады. Барлық пикселдерден алынған ақпаратты біріктіру арқылы компьютер суретке түсірілетін нысанның пішіндері мен түстерін жақындата алады. Әрбір пиксел жарық туралы ақпаратты жинаса, мегапиксельдері көбірек камера сенсорлары қосымша мәліметтерді түсіре алады.

Сондықтан өндірушілер камераның қалай жұмыс істейтіні туралы қысқаша түсініктеме қосу арқылы жиі мегапиксельді камераларды жарнамалайды. Бұл белгілі бір дәрежеде дұрыс болғанымен, сенсордың өлшемі де маңызды. Үлкенірек сенсорлар көбірек жарық жинайды, бұл аз жарықта сурет сапасын жақсартуға көмектеседі. Кішкентай сенсорға көп мегапиксельді жинақтау кескін сапасын нашарлатады, себебі жеке пикселдер тым кішкентай. 50 мм линзаның стандартты объективі үлкен масштабтауға немесе кішірейтуге мүмкіндік бермейді, бұл оны тым жақын немесе тым алыс емес нысандар үшін тамаша етеді.

Polaroid қалай жұмыс істейді

Лездік дерлік кескіндерді түсіретін портативті фотостудия көптен бері арман болған. Басып шығаруды апталап күтпеуге мүмкіндік беретін ерекше камера болғанға дейінсуреттер. Эдвин Лэнд алғашқы полароид камерасын жасады. Оның лезде суретке түсу идеясы болды және Kodak-тан қаржы сұрады. Бірақ компания мұны әзіл ретінде қабылдап, оған күлді. Эдвин Лэнд үйіне барып, ақша жинау үшін басқа жобалармен жұмыс істей бастады. Ол Polaroid Lens жасап, содан кейін өзінің әйгілі портативті фотостудиясын ойлап тапты.

Polaroid камерасының жұмыс істеу принципі кәдімгі пленкалық камераның жұмыс механизміне ұқсас, оның ішінде жарыққа сезімтал күміс қосынды бөлшектерімен қапталған пластикалық негіз болған. Фотосуретке арналған әрбір бланкіде пластик парақта орналасқан бірдей жарыққа сезімтал қабаттар бар. Олардың құрамында фотосуретті әзірлеуге қажетті барлық химиялық заттар бар. Әрбір түсті қабаттың астында бояуы бар басқа қабат бар. Карточкада барлығы 10-нан астам әртүрлі қабаттар бар, оның ішінде мөлдір емес негізгі қабат, бұл химиялық реакцияға арналған бос орын. Процесті бастайтын компонент - реагент, деактиваторлар қоспасы, сілті, ақ пигмент және басқа элементтер. Ол фотосезімтал қабаттардың үстінде және кескін қабатының дәл астында орналасқан.

Полароид камерасының жұмыс істеу принципі мынада: суретке түсірер алдында барлық реагент материалы фотосезімтал материалдан алыс, пластик парақтың шекарасында шар түрінде жиналады. Түймені басқаннан кейін пленка шеті реагент материалын ортасына тарататын жұп роликтер арқылы камерадан шығады.жақтау. Реагент кескін қабаты мен фотосезімтал қабаттар арасында бөлінгенде, ол басқа химиялық элементтермен әрекеттеседі. Мөлдір емес материал жарықтың астыңғы қабаттарға сүзілуіне жол бермейді, сондықтан пленка әзірленбес бұрын толық экспозицияға ұшырамайды.

Химиялық заттар қабаттар арқылы төмен қарай жылжып, әр қабаттың ашық бөлшектерін металл күміске айналдырады. Содан кейін химиялық заттар әзірлеуші бояғышты ерітеді, сондықтан ол кескін қабатына сіңе бастайды. Әр қабаттағы металл күмістің жарыққа ұшыраған аймақтары бояғыштарды ұстап қалады, осылайша олар жоғары қозғалмайды. Кескін қабатына экспозициясыз қабаттардағы бояулар ғана жылжиды. Реагенттегі ақ пигментті шағылыстыратын жарық осы түсті қабаттар арқылы өтеді. Пленкадағы қышқыл қабат реагенттегі сілтімен және деактиваторлармен әрекеттеседі, нәтижесінде кескін біртіндеп дамиды. Оның толық дамуы үшін жарық қажет, әдетте фотограф картаны шығарып, фильмді әзірлеуге қатысты соңғы химияны көреді.