El dispositiu i el principi de funcionament de la càmera

2024 Autora: Sierra Becker | [email protected]. Última modificació: 2024-02-26 04:35

La fotografia és un dels invents més importants de la història: va canviar realment la manera com la gent pensa sobre el món. Ara cada persona pot veure imatges de coses que en realitat es troben a una gran distància o que fa temps que no existeixen. Cada dia es publiquen milers de milions de fotos en línia, convertint la vida en píxels digitals d'informació.

L'estructura de la càmera

La fotografia et permet capturar moments importants de la vida i guardar-los per als propers anys. Els dispositius per crear imatges s'han incorporat durant molt de temps als telèfons i altres aparells, però el principi de funcionament de la càmera segueix sent un misteri per a molts. La fotografia és tant una ciència com un art, però la gran majoria desconeix què passa quan prem el botó de la càmera o obren l'aplicació de la càmera del telèfon intel·ligent. La primera càmera, l'estructura i el principi de la qual es parlaran més endavant, no tenia cap botó i no s'assemblava gens a una aplicació. Però el seu dispositiu està al cor dels gadgets moderns.

Per exemple, una càmera de pel·lícula consta de tres elements principals: òptica - lent, química - pel·lícula i mecànica - cos de la càmera. Considerem breument el principi de funcionament de la càmera: la pel·lícula es carrega en una bobina a la dreta i s'enrotlla en una altra bobina a l'esquerra, passant per davant de la lent pel camí. És una tira llarga de plàstic flexible recoberta amb productes químics especials basats en compostos de plata sensibles a la llum.

La pel·lícula en blanc i negre té una capa i la pel·lícula en color en té tres: la part superior és sensible a la llum blava, el centre és sensible al verd i la part inferior és sensible al vermell. La imatge es va obtenir gràcies a la reacció química de cadascun d'ells. Perquè la llum no faci malbé la pel·lícula, s'embolica en un cilindre de plàstic durador i resistent a la llum, que es col·loca dins de la càmera. Però, com combina tots els components perquè enregistrin una imatge clara i reconeixible? Hi ha moltes maneres diferents de fer que aquestes parts funcionin, però primer cal entendre el principi bàsic de com funciona una càmera. Com que la fotografia no requereix electricitat, una càmera sense mirall convencional d'una sola lent és una excel·lent il·lustració dels processos bàsics de la fotografia.

Per què necessites una lent

El millor és començar a explicar breument com funciona una càmera amb la teoria. Imagineu-vos que esteu al mig d'una habitació sense finestres, portes o llums. En un lloc així no es veu res perquè no hi ha font de llum. Suposant que hagis tret la llanterna i l'has encès, iel feix d'aquest es mou en línia recta. Quan aquesta llum colpeja un objecte, rebota en ell i colpeja els teus ulls, cosa que et permet veure què hi ha dins de l'habitació.

El principi de funcionament d'una càmera digital és similar al procés d'arrabassar objectes d'una habitació fosca amb un raig d'una llanterna. El component òptic de la càmera és la lent. La seva funció és fer rebotar els raigs de llum que tornen del subjecte i redirigir-los perquè s'uneixin per formar una imatge que sembli l'escena davant de la lent. Pot ser que no estigui del tot clar com es produeix aquest procés i per què el vidre normal és capaç de redirigir la llum. La resposta és molt senzilla: quan la llum es mou d'un mitjà a un altre, canvia de velocitat.

Com funciona una lent

La llum viatja més ràpidament a través de l'aire que a través del vidre, de manera que la lent la frena. Quan els raigs l'incideixen amb un angle, una part de l'ona arribarà a la superfície abans que l' altra i, per tant, s'alenteix primer. Quan la llum entra al vidre amb un angle, es doblega en una direcció i després torna a sortir del vidre perquè parts de l'ona de llum impacten l'aire i s'acceleren abans que altres.

Una lent convexa estàndard té un o ambdós costats del vidre corbats. Això significa que els raigs de llum que passen es desviaran cap al centre de la lent a mesura que entren. En una lent doble convexa, com una lupa, la llum es doblegarà quan entra quan surt. Això canvia efectivament el camí de la llum de l'objecte, que està relacionat amb el principalprincipi de funcionament de la càmera. La font de llum emet llum en totes direccions. Tots els raigs comencen en un punt i després divergeixen constantment. Una lent convergent pren aquests raigs i els redirigeix perquè tots tornin al mateix punt. En aquest lloc s'obté la imatge del subjecte.

El principi de funcionament de la primera càmera

La primera cel·la era una habitació amb un petit forat a una paret lateral. La llum hi passava i es reflectia en línies rectes, i la imatge es projectava cap per avall a la paret oposada. S'anomenava camera obscura i era utilitzat pels artistes per pintar llenços artístics. La invenció s'atribueix a Leonardo da Vinci. Tot i que aquests dispositius havien existit molt abans de la primera fotografia real, no va ser fins que algú va decidir col·locar material sensible a la llum al fons d'aquesta habitació que va néixer la idea d'obtenir una imatge d'aquesta manera. El principi de funcionament de la primera càmera era el següent: quan el feix va colpejar el material fotosensible, els productes químics van reaccionar i van gravar la imatge a la superfície. Com que aquesta càmera no captava massa llum, va trigar vuit hores a fer una fotografia. La imatge també va sortir força borrosa.

La diferència entre les càmeres SLR

Els professionals sovint prefereixen les càmeres SLR. Es creu que la qualitat de la imatge és millor perquè el fotògraf veu la imatge real del subjecte al visor, nodistorsionats per la digitalització i els filtres. Si descrivim breument el principi de funcionament d'una càmera amb un visor reflex, el significat es redueix al fet que en aquesta càmera el fotògraf veu una imatge real. També pot ajustar tots els detalls girant i prement els botons. Això es deu al doble mirall - pentaprisma. Però en el disseny de la càmera n'hi ha un més: translúcid, situat davant de la matriu, que també s'anomena sensor o sensor. El principi de funcionament de l'obturador de la càmera és que quan es prem un botó, aixeca el mirall i canvia el seu angle d'inclinació. En aquest moment, un corrent de llum arriba al sensor, després del qual la imatge es processa i es mostra a la pantalla.

El principi de funcionament d'una càmera SLR està connectat amb el diafragma, que s'obre gradualment per deixar passar els raigs. Està format per pètals, la posició dels quals determina el diàmetre del cercle central i la quantitat de llum transmesa. El feix colpeja les lents, i després al mirall, la pantalla d'enfocament i el pentaprisma, on es gira la imatge, i després al visor. Aquí és on el fotògraf veu la imatge real. El principi de funcionament d'una càmera sense mirall és diferent perquè no té aquest visor. Sovint se substitueix per una pantalla o versió electrònica. L'enfocament automàtic de fase també només està disponible a les càmeres SLR. Una altra diferència és que quan premeu el botó de l'obturador, la llum colpeja immediatament la matriu de la càmera.

Centrar en l'objecte

La qualitat de la imatge canvia en funció de com passa la lluma través de la lent de la càmera. Està relacionat amb l'angle amb què hi entra el feix de llum i quina és la seva estructura. Aquest camí depèn de dos factors principals. El primer és l'angle en què el feix de llum entra a la lent. El segon és l'estructura de la lent. L'angle d'entrada de la llum canvia a mesura que l'objecte s'apropa o s'allunya d'ell. Els raigs que entren amb un angle més agut sortiran amb un angle més obtús, i viceversa. La lent de la càmera captura tots els raigs de llum reflectits i utilitza vidre per redirigir-los a un únic punt, creant una imatge nítida. L'"angle de flexió" general en qualsevol punt es manté constant.

Si la llum està desenfocada, la imatge es veurà borrosa o desenfocada. Essencialment, doblegar una lent augmenta la distància entre diferents punts. Els raigs d'un punt més proper convergeixen més lluny de la lent que d'un punt més llunyà. És a dir, la imatge real d'un objecte més proper es forma més lluny de la lent que d'un de més llunyà. L'"angle d'arc" global està determinat per l'estructura de la lent. La lent de la càmera gira per enfocar apropant-se o allunyant-se de la superfície de la pel·lícula o del sensor. Una lent amb una forma més rodona tindrà un angle de curvatura més agut. Això augmenta la quantitat de temps que una part de l'ona de llum viatja més ràpid que l' altra part, de manera que la llum fa un gir més pronunciat. Com a resultat, la imatge real enfocada es forma més lluny de la lent quan la lent té una superfície més plana.

Tallaobjectiu i mida de la foto

A mesura que augmenta la distància entre la lent i la imatge real, els raigs de llum s'expandeixen per formar una imatge més gran. Una lent plana projecta una imatge gran, però la pel·lícula només s'exposa al centre de la imatge. Essencialment, la lent es centra al centre del marc, augmentant una petita àrea davant de l'espectador. A mesura que la part frontal del vidre s'allunya del sensor de la càmera, els objectes s'acosten. La distància focal és una mesura de la distància entre el lloc on els raigs de llum arriben per primera vegada a la lent i el lloc on arriben al sensor de la càmera. Les càmeres professionals permeten instal·lar diferents lents, amb diferents augments. El grau d'ampliació es descriu per la distància focal. A les càmeres, es defineix com la distància entre la lent i la imatge real d'un objecte a una distància llunyana.

Diferències entre lents

Un nombre més elevat de distàncies focals indica un augment de la imatge més gran. Les diferents lents són adequades per a diferents situacions. Si filmeu una serralada, podeu utilitzar un objectiu amb una distància focal especialment gran. Et permeten centrar-te en determinats elements a la distància. Si necessiteu fer un retrat de primer pla, us servirà un objectiu gran angular. Té una distància focal molt més curta, de manera que comprimeix l'escena davant del fotògraf.

Aberració cromàtica

Una lent de càmera és en realitat diverses lents combinades en un sol bloc. Es pot formar una lent convergentimatge real a la pel·lícula, però es veurà distorsionada per una sèrie d'aberracions. Un dels factors de distorsió més significatius és que els diferents colors de l'espectre es dobleguen de manera diferent a mesura que es mouen per la lent. Aquesta aberració cromàtica crea essencialment una imatge on els tons no estan alineats correctament. Les càmeres ho compensen utilitzant diverses lents fetes de diferents materials. Cada lent processa els colors de manera diferent i, quan es combinen d'una manera determinada, els colors es reorganitzen. Una lent zoom té la capacitat de moure diversos elements de la lent cap endavant i cap enrere. Si canvieu la distància entre les lents individuals, podeu ajustar la potència d'ampliació de la lent en conjunt.

Sensors de pel·lícules i imatges

El dispositiu i el principi de funcionament de la càmera també estan associats a la gravació d'informació al suport. Històricament, els fotògrafs també han estat una mena de químic. La pel·lícula consta de materials fotosensibles. Quan aquests materials reben la llum d'una lent, capturen la forma dels objectes i els detalls, com ara la quantitat de llum que en prové. En una habitació fosca, la pel·lícula es va desenvolupar, sotmesa a una sèrie de banys químics, per produir una imatge. El principi de funcionament d'una càmera amb un sensor és una mica diferent del funcionament d'una càmera de pel·lícula. Tot i que les lents, els mètodes i els termes són els mateixos, un sensor de càmera digital s'assembla més a un panell solar que a una tira de pel·lícula. Cada sensor es divideix en milions de píxels vermells, verds i blaus o megapíxels. Quan la llum arriba a un píxel, un sensor el converteix en energia i un ordinador integrat a la càmera llegeix quanta energias'està produint.

Per què importen els megapíxels

La manera com funciona el sensor d'una càmera és mesurar quanta energia té cada píxel i li permet determinar quines àrees d'una imatge són brillants i fosques. I com que cada píxel té un valor de color, l'ordinador de la càmera pot jutjar els colors de l'escena mirant quins altres píxels propers estan registrats. En reunir la informació de tots els píxels, l'ordinador és capaç d'aproximar les formes i els colors de l'objecte que es fotografia. Si cada píxel recull informació sobre la llum, els sensors de la càmera amb més megapíxels poden capturar més detalls.

És per això que els fabricants sovint anuncien càmeres de megapíxels afegint una breu explicació de com funciona la càmera. Tot i que això és cert fins a cert punt, la mida del sensor també és important. Els sensors més grans recolliran més llum, cosa que us ajudarà a obtenir una millor qualitat d'imatge amb poca llum. Empaquetar molts megapíxels en un sensor petit en realitat degrada la qualitat de la imatge perquè els píxels individuals són massa petits. La lent estàndard de la lent de 50 mm no permet fer ni allunyar gaire, la qual cosa la fa ideal per a subjectes que no estan massa a prop ni massa lluny.

Com funciona Polaroid

Un estudi fotogràfic portàtil que captura imatges gairebé instantànies ha estat un somni durant molt de temps. Fins que hi va haver una càmera inusual que permet no esperar setmanes per a les impressionsimatges. Edwin Land va crear la primera càmera Polaroid. Va tenir una idea per a la fotografia instantània i va demanar finançament a Kodak. Però l'empresa ho va prendre com una broma i només es va riure d'ell. Edwin Land se'n va anar a casa i va començar a treballar en altres projectes per recaptar diners. Va crear la lent Polaroid i després va inventar el seu famós estudi fotogràfic portàtil.

El principi de funcionament de la càmera Polaroid és similar al mecanisme de funcionament d'una càmera de pel·lícula convencional, dins de la qual hi havia una base de plàstic recoberta de partícules compostes de plata sensibles a la llum. Cada espai en blanc d'una fotografia té les mateixes capes sensibles a la llum situades en una làmina de plàstic. Contenen tots els productes químics necessaris per desenvolupar una foto. Sota cada capa de colors hi ha una altra, amb un colorant. En total, hi ha més de 10 capes diferents a la targeta, inclosa una capa base opaca, que és un blanc per a una reacció química. El component que inicia el procés és un reactiu, una barreja de desactivadors, àlcali, pigment blanc i altres elements. Es troba en una capa just a sobre de les capes fotosensibles i just a sota de la capa d'imatge.

El principi de funcionament de la càmera Polaroid és que abans de fer una fotografia, tot el material reactiu es recull en forma de bola a la vora de la làmina de plàstic, lluny del material fotosensible. Després de prémer el botó, la vora de la pel·lícula surt de la cambra a través d'un parell de corrons que distribueixen el material reactiu al centre.marc. Quan el reactiu es distribueix entre la capa d'imatge i les capes fotosensibles, reacciona amb altres elements químics. El material opac impedeix que la llum es filtri a les capes subjacents, de manera que la pel·lícula no queda totalment exposada abans de ser desenvolupada.

Els productes químics es mouen cap avall a través de les capes, convertint les partícules exposades de cada capa en plata metàl·lica. Aleshores, els productes químics dissolen el colorant revelador, de manera que comença a filtrar-se a la capa d'imatge. Les zones de plata metàl·lica de cada capa que van estar exposades a la llum atrapen els colorants perquè deixin de moure's cap amunt. Només les pintures de capes no exposades pujaran a la capa d'imatge. La llum que es reflecteix pel pigment blanc del reactiu passa per aquestes capes de colors. La capa àcida de la pel·lícula reacciona amb l'àlcali i els desactivadors del reactiu, donant lloc a un desenvolupament gradual de la imatge. Necessita llum per desenvolupar-se completament, i normalment el fotògraf treu la targeta i veu la química final implicada en el desenvolupament de la pel·lícula.