دستگاه و اصل عملکرد دوربین

2024 نویسنده: Sierra Becker | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-26 04:50

عکاسی یکی از مهم ترین اختراعات تاریخ است - واقعاً طرز فکر مردم را در مورد جهان تغییر داد. اکنون هر شخصی می تواند تصاویری از چیزهایی را ببیند که در واقع در فاصله بسیار زیادی قرار دارند یا برای مدت طولانی وجود نداشته اند. هر روز، میلیاردها عکس به صورت آنلاین پست می‌شوند و زندگی را به پیکسل‌های دیجیتالی اطلاعات تبدیل می‌کنند.

ساختار دوربین

عکاسی به شما امکان می دهد لحظات مهم زندگی را ثبت کنید و آنها را برای سالهای آینده ذخیره کنید. دستگاه‌هایی برای ایجاد تصاویر مدت‌هاست که در تلفن‌ها و سایر ابزارها ساخته شده‌اند، اما اصل عملکرد دوربین برای بسیاری یک راز باقی مانده است. عکاسی به همان اندازه که یک هنر است، یک علم است، اما اکثریت قریب به اتفاق از اینکه وقتی دکمه دوربین را فشار می‌دهند یا اپلیکیشن دوربین گوشی‌های هوشمند را باز می‌کنند، بی‌اطلاع هستند. دوربین اول که ساختار و اصل آن بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت، اصلاً دکمه ای نداشت و اصلاً شبیه یک برنامه کاربردی نبود. اما دستگاه او در قلب ابزارهای مدرن است.

برای مثال، یک دوربین فیلمبرداری از سه عنصر اصلی تشکیل شده است: اپتیکال - لنز، شیمیایی - فیلم و مکانیکی - بدنه دوربین. بیایید به طور خلاصه اصل عملکرد دوربین را در نظر بگیریم: فیلم در یک قرقره در سمت راست قرار می گیرد و روی قرقره دیگری در سمت چپ پیچیده می شود و در طول مسیر از جلوی لنز عبور می کند. این یک نوار طولانی از پلاستیک انعطاف پذیر است که با مواد شیمیایی خاص بر پایه ترکیبات نقره حساس به نور پوشیده شده است.

فیلم سیاه و سفید دارای یک لایه است و فیلم رنگی دارای سه لایه است: قسمت بالایی به نور آبی، مرکز آن به سبز و پایین آن به قرمز حساس است. تصویر به دلیل واکنش شیمیایی هر یک از آنها به دست آمده است. برای اینکه نور فیلم را خراب نکند، در یک استوانه پلاستیکی مقاوم و مقاوم در برابر نور پیچیده می شود که داخل دوربین قرار می گیرد. اما چگونه همه اجزا را با هم ترکیب می کند تا تصویری واضح و قابل تشخیص ثبت کنند؟ راه های مختلفی برای کارکرد این قطعات وجود دارد، اما ابتدا باید اصل اساسی نحوه عملکرد دوربین را بدانید. از آنجایی که عکاسی نیازی به برق ندارد، یک دوربین معمولی بدون آینه تک لنز تصویری عالی از فرآیندهای اولیه عکاسی است.

چرا به لنز نیاز دارید

بهتر است به طور خلاصه توضیح دهید که دوربین چگونه با تئوری کار می کند. تصور کنید که در وسط اتاقی ایستاده اید که هیچ پنجره، در و چراغی ندارد. در چنین مکانی چیزی دیده نمی شود زیرا منبع نوری وجود ندارد. با فرض اینکه چراغ قوه خود را درآورده اید و روشن کرده اید، وپرتو از آن در یک خط مستقیم حرکت می کند. هنگامی که این نور به یک جسم برخورد می کند، از آن منعکس می شود و به چشمان شما برخورد می کند و به شما امکان می دهد آنچه را که در داخل اتاق است ببینید.

اصل عملکرد دوربین دیجیتال شبیه به فرآیند ربودن اشیاء از یک اتاق تاریک با پرتو از چراغ قوه است. جزء نوری دوربین، لنز است. وظیفه آن این است که پرتوهای نوری را که از سوژه باز می گردند منعکس کند و آنها را تغییر مسیر دهد تا با هم جمع شوند و تصویری شبیه صحنه جلوی لنز ایجاد کنند. ممکن است کاملاً مشخص نباشد که این فرآیند چگونه رخ می دهد و چرا شیشه معمولی قادر به هدایت نور است. پاسخ بسیار ساده است: وقتی نور از یک محیط به رسانه دیگر حرکت می کند، سرعت آن تغییر می کند.

چگونه یک لنز کار می کند

نور در هوا سریعتر از شیشه حرکت می کند، بنابراین عدسی سرعت آن را کاهش می دهد. هنگامی که پرتوها با زاویه به آن برخورد می کنند، یک قسمت از موج قبل از دیگری به سطح می رسد و بنابراین ابتدا سرعت خود را کاهش می دهد. هنگامی که نور با زاویه وارد شیشه می‌شود، در یک جهت خم می‌شود و پس از خروج از شیشه دوباره خم می‌شود، زیرا بخش‌هایی از موج نور به هوا برخورد می‌کند و قبل از بقیه شتاب می‌گیرد.

یک عدسی محدب استاندارد دارای یک یا هر دو طرف شیشه منحنی است. این بدان معنی است که پرتوهای نوری عبوری با ورود به سمت مرکز عدسی منحرف می شوند. در یک عدسی محدب دوتایی، مانند یک ذره بین، نور هنگام ورود به هنگام خروج خم می شود. این به طور موثر مسیر نور از جسم را که مربوط به اصلی است تغییر می دهداصل عملکرد دوربین منبع نور در همه جهات نور ساطع می کند. همه پرتوها از یک نقطه شروع می شوند و سپس دائماً واگرا می شوند. یک عدسی همگرا این پرتوها را می گیرد و آنها را تغییر جهت می دهد تا همه آنها به یک نقطه همگرا شوند. در این مکان تصویر سوژه به دست می آید.

اصل عملکرد دوربین اول

سلول اول اتاقی بود که یک سوراخ کوچک در یک دیوار کناری داشت. نور از آن عبور می کرد و به صورت خطوط مستقیم منعکس می شد و تصویر به صورت وارونه روی دیوار مقابل پخش می شد. این دوربین ابسکرا نامیده می شد و هنرمندان برای نقاشی بوم های هنری از آن استفاده می کردند. این اختراع به لئوناردو داوینچی نسبت داده می شود. اگرچه چنین دستگاه‌هایی مدت‌ها قبل از اولین عکس واقعی وجود داشته‌اند، اما تا زمانی که شخصی تصمیم گرفت مواد حساس به نور را در پشت این اتاق قرار دهد، ایده گرفتن تصویری از این طریق به وجود آمد. اصل کار دوربین اول به این صورت بود: وقتی پرتو به مواد حساس به نور برخورد کرد، مواد شیمیایی واکنش نشان دادند و تصویر را روی سطح حک کردند. از آنجایی که این دوربین نور زیادی را نمی گرفت، هشت ساعت طول کشید تا یک عکس بگیرید. تصویر نیز کاملا تار بود.

تفاوت بین دوربین های SLR

حرفه ای ها اغلب دوربین های SLR را ترجیح می دهند. اعتقاد بر این است که کیفیت تصویر بهتر است زیرا عکاس تصویر واقعی سوژه را در منظره یاب می بیند، نهبا دیجیتالی شدن و فیلترها تحریف شده است. اگر به طور خلاصه اصل عملکرد یک دوربین را با منظره یاب بازتابی توصیف کنیم، معنی آن به این واقعیت خلاصه می شود که در چنین دوربینی عکاس یک تصویر واقعی را می بیند. همچنین می تواند با چرخاندن و فشار دادن دکمه ها، تمام جزئیات را تنظیم کند. این به دلیل آینه دوگانه - پنتاپریسم است. اما در طراحی دوربین یکی دیگر وجود دارد - نیمه شفاف، واقع در جلوی ماتریس، که به آن سنسور یا سنسور نیز می گویند. اصل عملکرد شاتر دوربین به این صورت است که با فشردن یک دکمه، آینه را بالا می برد و زاویه شیب آن را تغییر می دهد. در این لحظه جریانی از نور به سنسور برخورد می کند و پس از آن تصویر پردازش شده و روی صفحه نمایش داده می شود.

اصل عملکرد یک دوربین SLR با دیافراگم متصل است که به تدریج باز می شود تا اشعه ها از آن عبور کنند. از گلبرگ هایی تشکیل شده است که موقعیت آنها قطر دایره مرکزی و میزان نور عبوری را تعیین می کند. پرتو به لنزها، و سپس به آینه، فوکوس صفحه و پنتاپریسم، جایی که تصویر برگردانده می‌شود، و سپس به منظره یاب می‌رسد. اینجاست که عکاس تصویر واقعی را می بیند. اصل کار یک دوربین بدون آینه از این جهت متفاوت است که چنین منظره یاب ندارد. اغلب با یک صفحه نمایش یا نسخه الکترونیکی جایگزین می شود. فوکوس خودکار فاز نیز فقط در دوربین های SLR موجود است. تفاوت دیگر این است که وقتی دکمه شاتر را فشار می دهید، نور بلافاصله به ماتریس دوربین برخورد می کند.

روی شیء تمرکز کنید

کیفیت تصویر بسته به نحوه عبور نور تغییر می کنداز طریق لنز دوربین مربوط به زاویه ای است که پرتو نور به آن وارد می شود و ساختار آن چیست. این مسیر به دو عامل اصلی بستگی دارد. اولی زاویه ای است که پرتو نور وارد عدسی می شود. دوم ساختار لنز است. با نزدیک شدن یا دور شدن جسم از آن، زاویه ورود نور تغییر می کند. پرتوهایی که با زاویه تندتر وارد می شوند با زاویه مبهم تر خارج می شوند و بالعکس. لنز دوربین تمام پرتوهای نور منعکس شده را می گیرد و از شیشه برای هدایت آنها به یک نقطه استفاده می کند و تصویری واضح ایجاد می کند. "زاویه خمشی" کلی در هر نقطه مشخص ثابت می ماند.

اگر نور خارج از فوکوس باشد، تصویر تار یا خارج از فوکوس به نظر می رسد. اساساً خم کردن یک لنز فاصله بین نقاط مختلف روی آن را افزایش می دهد. پرتوهای یک نقطه نزدیکتر دورتر از عدسی نسبت به نقطه دورتر همگرا می شوند. به این معنا که تصویر واقعی یک جسم نزدیکتر از عدسی دورتر از یک شیء دورتر تشکیل می شود. "زاویه کمان" کلی توسط ساختار لنز تعیین می شود. لنز دوربین با نزدیک شدن یا دورتر شدن از سطح فیلم یا سنسور برای فوکوس می چرخد. عدسی با شکل گردتر زاویه انحنای تندتری خواهد داشت. این مقدار زمانی را افزایش می دهد که یک قسمت از موج نور سریعتر از قسمت دیگر حرکت می کند، بنابراین نور چرخش تندتری ایجاد می کند. در نتیجه، زمانی که لنز سطح صاف تری داشته باشد، تصویر واقعی در فوکوس دورتر از لنز تشکیل می‌شود.

سایزاندازه لنز و عکس

با افزایش فاصله بین لنز و تصویر واقعی، پرتوهای نور منبسط می شوند و تصویر بزرگتری را تشکیل می دهند. یک لنز تخت تصویر بزرگی را پخش می کند، اما فیلم فقط در وسط تصویر قرار می گیرد. اساساً، لنز در وسط کادر قرار دارد و ناحیه کوچکی را در مقابل بیننده بزرگ‌نمایی می‌کند. با دور شدن قسمت جلویی شیشه از سنسور دوربین، اجسام نزدیکتر می شوند. فاصله کانونی اندازه گیری فاصله بین جایی که پرتوهای نور برای اولین بار به لنز برخورد می کند و جایی که به سنسور دوربین می رسد است. دوربین های حرفه ای به شما امکان نصب لنزهای مختلف با بزرگنمایی های متفاوت را می دهند. درجه بزرگنمایی با فاصله کانونی توصیف می شود. در دوربین ها به عنوان فاصله بین لنز و تصویر واقعی یک جسم در فاصله دور تعریف می شود.

تفاوت بین لنزها

تعداد بیشتر فاصله کانونی نشان دهنده بزرگنمایی تصویر بیشتر است. لنزهای مختلف برای شرایط مختلف مناسب هستند. اگر از یک رشته کوه عکاسی می کنید، می توانید از لنزهایی با فاصله کانونی بسیار زیاد استفاده کنید. آنها به شما این امکان را می دهند که روی عناصر خاصی در دوردست تمرکز کنید. اگر نیاز به گرفتن یک پرتره از نمای نزدیک دارید، لنزهای زاویه باز این کار را انجام خواهند داد. فاصله کانونی بسیار کوتاه‌تری دارد، بنابراین صحنه را در مقابل عکاس فشرده می‌کند.

انحراف رنگی

لنز دوربین در واقع چندین لنز است که در یک بلوک ترکیب شده اند. یک عدسی همگرا می تواند تشکیل شودتصویر واقعی روی فیلم، اما با تعدادی از انحرافات مخدوش خواهد شد. یکی از مهم‌ترین عوامل اعوجاج این است که رنگ‌های مختلف طیف در حین حرکت در لنز خم می‌شوند. این انحراف رنگی اساساً تصویری را ایجاد می کند که در آن تن ها به درستی تراز نیستند. دوربین ها با استفاده از چندین لنز ساخته شده از مواد مختلف این مشکل را جبران می کنند. هر لنز رنگ‌ها را متفاوت پردازش می‌کند و زمانی که آنها به روشی خاص ترکیب شوند، رنگ‌ها مرتب می‌شوند. یک لنز زوم این قابلیت را دارد که عناصر مختلف لنز را به جلو و عقب حرکت دهد. با تغییر فاصله بین لنزهای جداگانه، می توانید قدرت بزرگنمایی لنز را به طور کلی تنظیم کنید.

سنسورهای فیلم و تصویر

دستگاه و اصل عملکرد دوربین نیز با ضبط اطلاعات روی رسانه مرتبط است. از لحاظ تاریخی، عکاسان نیز نوعی شیمیدان بوده اند. این فیلم از مواد حساس به نور تشکیل شده است. وقتی این مواد با نور عدسی برخورد می‌کنند، شکل اجسام و جزئیات را می‌گیرند، مانند میزان نوری که از آنها می‌آید. در یک اتاق تاریک، فیلم ساخته شد و تحت یک سری حمام های شیمیایی قرار گرفت تا تصویری تولید شود. اصل عملکرد دوربین با سنسور تا حدودی با عملکرد دوربین فیلمبرداری متفاوت است. اگرچه لنزها، روش ها و اصطلاحات یکسان هستند، سنسور دوربین دیجیتال بیشتر شبیه یک صفحه خورشیدی است تا یک نوار فیلم. هر سنسور به میلیون ها پیکسل یا مگاپیکسل قرمز، سبز و آبی تقسیم می شود. وقتی نور به یک پیکسل برخورد می کند، یک حسگر آن را به انرژی تبدیل می کند و یک کامپیوتر تعبیه شده در دوربین میزان انرژی را می خواند.در حال تولید.

چرا مگاپیکسل مهم است

روشی که حسگر دوربین کار می کند این است که میزان انرژی هر پیکسل را اندازه گیری می کند و به آن اجازه می دهد تعیین کند که کدام قسمت از تصویر روشن و تاریک است. و از آنجایی که هر پیکسل یک مقدار رنگ دارد، کامپیوتر دوربین می‌تواند رنگ‌های صحنه را با مشاهده سایر پیکسل‌های نزدیک ثبت‌شده قضاوت کند. با گردآوری اطلاعات از تمام پیکسل ها، کامپیوتر قادر است شکل ها و رنگ های جسم مورد عکس را تقریب بیندازد. اگر هر پیکسل اطلاعات نور را جمع‌آوری کند، حسگرهای دوربین با مگاپیکسل بیشتر می‌توانند جزئیات بیشتری را ثبت کنند.

به همین دلیل است که سازندگان اغلب دوربین های مگاپیکسلی را با اضافه کردن توضیح مختصری درباره نحوه عملکرد دوربین تبلیغ می کنند. در حالی که این تا حدی درست است، اندازه سنسور نیز مهم است. سنسورهای بزرگتر نور بیشتری را جمع آوری می کنند که به شما کمک می کند در نور کم کیفیت تصویر بهتری داشته باشید. قرار دادن تعداد زیادی مگاپیکسل در یک سنسور کوچک در واقع کیفیت تصویر را کاهش می دهد زیرا پیکسل های جداگانه بسیار کوچک هستند. لنز استاندارد لنز 50 میلی‌متری اجازه بزرگ‌نمایی یا بزرگنمایی زیادی را نمی‌دهد، و آن را برای سوژه‌هایی که خیلی نزدیک یا خیلی دور نیستند ایده‌آل می‌کند.

Polaroid چگونه کار می کند

آتلیه عکاسی قابل حمل که تصاویر تقریباً آنی را ثبت می کند، برای مدت طولانی یک رویا بوده است. تا اینکه یک دوربین غیرمعمول وجود داشت که به شما اجازه می‌دهد هفته‌ها برای چاپ منتظر نمانیدتصاویر. ادوین لند اولین دوربین پولاروید را ساخت. او ایده ای برای عکاسی فوری داشت و از کداک درخواست کمک مالی کرد. اما شرکت آن را به شوخی گرفت و فقط به او خندید. ادوین لند به خانه رفت و شروع به کار روی پروژه های دیگر برای جمع آوری پول کرد. او لنز پولاروید را ساخت و سپس استودیوی عکس قابل حمل معروف خود را اختراع کرد.

اصل عملکرد دوربین پولاروید مشابه مکانیسم عملکرد دوربین فیلمبرداری معمولی است که در داخل آن یک پایه پلاستیکی پوشیده شده با ذرات ترکیبی نقره حساس به نور وجود داشت. هر قسمت خالی برای عکس دارای همان لایه های حساس به نور است که روی یک ورق پلاستیکی قرار دارند. آنها حاوی تمام مواد شیمیایی لازم برای ایجاد یک عکس هستند. زیر هر لایه رنگی یک لایه دیگر با رنگ وجود دارد. در مجموع، بیش از 10 لایه مختلف روی کارت وجود دارد، از جمله یک لایه پایه مات، که برای یک واکنش شیمیایی خالی است. مؤلفه ای که فرآیند را شروع می کند یک معرف، مخلوطی از غیرفعال کننده ها، قلیایی، رنگدانه سفید و عناصر دیگر است. این در یک لایه درست بالای لایه های حساس به نور و درست در زیر لایه تصویر است.

اصل عملکرد دوربین پولاروید به این صورت است که قبل از گرفتن عکس، تمام مواد معرف به دور از مواد حساس به نور به شکل یک توپ در حاشیه ورق پلاستیکی جمع آوری می شود. پس از فشار دادن دکمه، لبه فیلم از طریق یک جفت غلتک از محفظه خارج می شود که مواد معرف را در مرکز پخش می کند.قاب هنگامی که معرف بین لایه تصویر و لایه های حساس به نور توزیع می شود، با عناصر شیمیایی دیگر واکنش نشان می دهد. مواد مات از فیلتر شدن نور به لایه‌های زیرین جلوگیری می‌کند، بنابراین فیلم قبل از توسعه کاملاً در معرض دید قرار نمی‌گیرد.

مواد شیمیایی از میان لایه ها به سمت پایین حرکت می کنند و ذرات در معرض هر لایه را به نقره فلزی تبدیل می کنند. سپس مواد شیمیایی رنگ توسعه دهنده را حل می کنند، بنابراین شروع به نفوذ به لایه تصویر می کند. نواحی نقره فلزی در هر لایه که در معرض نور قرار گرفته بودند، رنگ ها را به دام می اندازند تا به سمت بالا حرکت نکنند. فقط رنگ های لایه های بدون نور به لایه تصویر منتقل می شوند. نور منعکس شده از رنگدانه سفید موجود در معرف از این لایه های رنگی عبور می کند. لایه اسیدی در فیلم با مواد قلیایی و غیرفعال کننده های موجود در معرف واکنش می دهد و در نتیجه تصویر به تدریج توسعه می یابد. برای رشد کامل به نور نیاز دارد، و معمولاً عکاس کارت را بیرون می‌آورد و شیمی نهایی را در توسعه فیلم می‌بیند.