Камера: що це таке і як працює?

від kim Оновлено: 26 Червня, 2022.

Вступ

Камера це оптичний інструмент, який використовується для захоплення нерухомих зображень або запису руху в одному кадрі чи послідовності кадрів. Він має лінзу, яка збирає світло та фокусує його на світлочутливій поверхні, наприклад плівка або цифровий датчик зображення. Фотокамери використовуються фотографами, режисерами та іншими професіоналами, щоб знімати зображення навколишнього світу.

У цій статті ми розглянемо що таке камера та Як це працює.

Визначити камеру

Камера це пристрій, який вловлює світло для отримання зображення. Він працює, отримуючи світло від об’єкта чи сцени та зберігаючи його у вигляді цифрового чи фізичного зображення на відповідному носії. Використання камер лінзи щоб сфокусувати це світло на датчики або плівку, щоб записати сцену.

Незважаючи на те, що концепція фотографії проста, технологія, що лежить в основі камер, з часом удосконалилася та значно розвинулася від невеликих кишенькових пристроїв, які використовуються в повсякденному житті, до цифрових камер високого класу, які використовуються в професійній фотографії та радіомовленні. Камери використовуються як для нерухомих кадрів, так і для рухомих зображень, наприклад для створення фільмів.

Основні компоненти будь-якої сучасної цифрової камери працюють разом для запису зображень:

• A система лінз збирає та фокусує світло, відбите від об’єкта, на датчик зображення, який записує світло в цифрові дані.
• An оптичний видошукач дозволяє користувачам бачити, що буде записано.
• Механізми перемістити об'єктив або плівку.
• Кнопки, елементи керування а налаштування багаторазової експозиції дозволяють користувачам контролювати параметри захоплення та експозиції.

Різні типи камер

Фотокамери бувають різноманітних форм і розмірів. Залежно від цільового призначення випускаються камери різних типів, в т.ч цифрові камери, відеокамери, одноразові камери, веб-камери та камери спостереження.

Цифрові камери Цифрова камера фіксує зображення як дані (цифрові файли). Зазвичай він містить пристрій для формування зображення (датчик) і можливість зберігати ці дані на карті пам’яті чи іншому носії інформації. Цифрові камери забезпечують легкий пошук і попередній перегляд зображень, а також можливість надсилати їх в електронному вигляді через комп’ютерну мережу або Інтернет. Моделі типу «наведи і знімай» можуть бути досить малими, щоб поміститися в кишеню, і пропонують можливості автофокусування, залишаючись при цьому відносно недорогими. Для професійного використання також доступні моделі вищого класу з ручним керуванням експозицією.

Відеокамери Також відомий як відеокамери або відеомагнітофони, ці пристрої спеціально розроблені для зйомки фільмів, у яких звук записується разом із зображеннями. Професійне обладнання включає високоефективні лінзи для більш тонкої деталізації, розширені діапазони масштабування та можливості спеціальних ефектів, налаштовані для цілей збору новин або створення фільмів. Менші моделі добре підходять для домашньої зйомки фільмів або загального дозвілля завдяки подовженому терміну служби батареї.

Одноразові камери Ці одноразові камери не потребують жодного джерела живлення – вони працюють без зовнішніх джерел енергії, таких як батареї чи мережеве електроживлення, що робить їх надзвичайно популярними серед споживачів, які шукають недорогий альтернативний спосіб зйомки спогадів без шкоди для якості фотографій. Цей тип камери зазвичай поставляється з попередньо завантаженою плівкою, яку неможливо зняти з корпусу камери; коли всі можливості для фотографій вичерпано, ці пристрої стають одноразовими і використовуються виключно за бажанням власника, що дозволяє йому/їй просто викинути їх, коли вони більше не потрібні/не потрібні.

Веб-камери Також відомі як «веб-камери», ці цифрові системи відеозапису під’єднуються безпосередньо через USB-порти до портативних/настільних комп’ютерів, забезпечуючи типові функції інтерфейсу користувача, такі як потокове відео в реальному часі, а також фотознімки, які надсилаються безпосередньо до служб командної співпраці тощо.

Камери спостереження Широко поширені сьогодні в будинках, громадських діячах, будівельних комплексах, торгових точках тощо завдяки прогресу цифрових технологій, системи відеоспостереження тепер мають вищий рівень продуктивності, надаючи персоналу служби безпеки точні дані про різноманітні події, що дозволяє вживати заходів безпеки, якщо це необхідно. Загалом існує дві основні категорії: аналогове відеоспостереження (замкнуте телебачення), яке використовує в основному фізичну проводку тоді як мережеві IP-рішення, що використовують стандартні протоколи Ethernet, підключені через глобальні мережі. Розміщені всередині приміщень, за винятком застосування на відкритому повітрі, ці високочутливі невидимі робочі установки дозволяють записувати моніторинг як протягом денних періодів часу, так і протягом нічних циклів без обмежень.

Основні компоненти камери

Камера це важливий інструмент для збереження спогадів і моментів, якими ви зможете насолоджуватися протягом багатьох років. Камери бувають різних форм і розмірів, і всі вони складаються з різних компонентів, які працюють разом, щоб зробити ваші фотографії можливими.

Давайте подивимось на основні компоненти камери і як вони працюють разом, щоб створити фотографії, які вам подобаються:

об'єктив

Лінза є одним із найважливіших елементів камери. Об’єктив, по суті, є оком камери – він приймає зображення та фокусує його для формування зображення на плівці або цифровому сенсорі. Лінзи складаються з кількох елементів, зазвичай виготовлених зі скла або пластику, які працюють разом, щоб пропускати світло та формувати чітке зображення на плівці чи цифровому сенсорі.

Об’єктиви камери можна використовувати з фільтрами та ковпачками для контролю умов освітлення, а також мають декілька функцій, як-от автофокус, можливості масштабування та ручні налаштування. Об’єктиви також матимуть різну фокусну відстань, яка визначає, наскільки далеко від об’єкта ви можете бути під час його фотографування. Типові розміри коливаються від 6 мм супер-риб'яче око для напівсферичних зображень до 600 мм телефото для екстремального збільшення. Різні лінзи матимуть різну діафрагму, яка визначає, скільки світла проникає через них і як швидко затвор має рухатися, щоб відповідна кількість світла потрапила на плівку чи цифровий датчик.

Існує багато типів лінз, зокрема:

• Широкий кут лінзи
• Телефото лінзи
• Портрет/стандарт лінзи
• риб'ячий лінзи
• Макро/мікро лінзи
• Shift/tilt-shift лінзи
• І багато іншого спеціальні опції, розроблені для конкретних сценаріїв зйомки.

Затвор

Команда затвор це механізм всередині камери, який контролює, як довго датчик камери піддається впливу світла. Більшість сучасних цифрових камер використовують комбінацію a механічний і електронний затвор. Це пришвидшує час, потрібний вашій камері для зйомки знімка, і допомагає покращити чіткість ваших фотографій, особливо тих, що зроблені в умовах слабкого освітлення.

Команда механічний затвор складається з двох металевих або пластикових лопатей, які працюють разом, щоб контролювати, скільки світла пропускається в будь-який момент часу. Коли ви натискаєте кнопку на камері, ці пластини відкриваються, дозволяючи світлу проникати через об’єктив на датчик зображення. Коли ви відпускаєте кнопку, ці лопаті знову закриваються, щоб більше не потрапляло світло.

Команда електронний затвор працює зовсім по-різному від свого механічного аналога тим, що не використовує жодних фізичних компонентів для роботи – замість цього він покладається на електронні сигнали, які генеруються комп’ютерними алгоритмами. Використовуючи цей тип затвора, камери можуть мати швидшу експозицію, ніж будь-коли раніше, дозволяючи знімати сцени з вищим рівнем деталізації та чіткості, ніж будь-коли раніше!

Окрім контролю часу експозиції, затвори також можна використовувати для інших цілей, наприклад для створення розмиття руху або інших творчі ефекти які неможливі під час зйомки традиційними плівковими камерами.

Апаратура

Команда апертура це отвір у тій частині корпусу камери, яка називається об’єктивом. Діафрагма контролює кількість світла, що проходить, і може регулюватися користувачем, щоб створити зображення з високим або низьким контрастом. Розмір отвору можна виміряти F-зупинки, де менші цифри вказують на більші отвори (що означає більше світла). Взагалі, об'єктив з малим F-стоп число позначається як "швидко”, тому що він може пропускати більше світла швидше, ніж об’єктиви з вищою діафрагмою.

Діафрагма також впливає глибина різкості – наскільки чітке та сфокусоване зображення в будь-який момент часу. Велика діафрагма (менша діафрагма) призведе до невеликої глибини різкості, тоді як мала діафрагма (більша діафрагма) дасть більшу глибину, тобто більша частина кадру буде у фокусі одночасно. Це також можна використовувати з великим ефектом під час створення цікавих композицій – наприклад, виділяючи об’єкти на тлі, виводячи їх із фокусу, або навпаки, забезпечуючи різкість і фокусування елементів переднього плану та фону.

датчик

Камера датчик зображення є джерелом світла пристрою. Будь-який цифровий або плівковий фотоапарат матиме такий. Вони бувають різних розмірів, від великі повнокадрові датчики які мають такий самий розмір, як кадр 35-міліметрової плівки маленькі датчики розміром з ніготь.

Робота датчика полягає в тому, щоб перетворювати вхідне світло в електричні сигнали для подальшої обробки. На практиці датчик вловлює світло та генерує аналогову напругу, яку потрібно посилити та перетворити на цифровий сигнал для легшого зберігання та обробки.

Двома основними компонентами датчика є його фотосайти (самотній піксель на датчику) і його мікролінзи (перевіряє, скільки світла зосереджено на кожному фотосайті). Поєднання цих двох елементів дозволяє кожному фотосайту вловлювати точну кількість світла перед тим, як відправити його на подальшу обробку. Ця величина змінюється залежно від таких факторів, як витримка, діафрагма, ISO налаштування тощо

Крім того, сучасні цифрові фотоапарати часто йдуть в комплекті з якимись технологія зниження шуму це допомагає видалити випадкові смуги та плями з цифрових зображень, перш ніж їх можна буде зберегти або обробити далі. Ця технологія працює шляхом аналізу вхідних даних зображення та видалення будь-якої нерелевантної інформації, яку було зібрано датчиками камери, лише видно чіткі зображення.

Видошукач

Видошукач є одним із основних компонентів будь-якої камери та є пристроєм, який використовується для кадрування зображення перед фотографуванням. Він може приймати різні форми, від найпростішої оптичної версії з простою збільшувальною лінзою та вікном до складної електронної, яка відображається на рідкокристалічному екрані камери.

Основна функція видошукача полягає в тому, щоб допомогти фотографам утримувати свої знімки у фокусі, особливо під час роботи в умовах слабкого освітлення або з низькою швидкістю затвора. Це також дозволяє фотографам точно скласти їх зображення перед зйомкою, переконавшись, що вони зафіксували те, що хочуть на кадрі.

Найпростіший тип видошукача пропонує оптичне віконце або маленьку лінзу, яка просто кадрує потрібну сцену через основний об’єктив камери. Цей тип видошукача є в камерах типу «наведи і знімай» та інших камерах із фіксованим об’єктивом, а також у професійних однооб’єктивних дзеркальних (SLR) фотоапаратах, і забезпечує базову форму швидкого й точного кадрування об’єкта зйомки.

Електронна форма, відома як an електронний видошукач (EVF), замінює традиційні оптичні версії на ті, які використовують рідкокристалічні дисплеї (РК-дисплеї) для електронного відображення зображень через систему дзеркального ока камери. Електронні видошукачі можуть запропонувати значні переваги порівняно зі своїми традиційними аналогами, наприклад:

• Збільшена роздільна здатність
• Регульовані налаштування діоптрій
• Вбудовані елементи керування компенсацією експозиції
• Допоміжні засоби для тиснення для певних типів фотографії, наприклад для макрозйомки
• Покращені можливості автофокусування для кращої точності відстеження об’єктів
• Можливості розпізнавання обличчя доступні лише на високоякісних цифрових дзеркальних камерах
• Плюс багато інших переваг, які зазвичай не пов’язані з оптичними версіями.

Як працює камера?

Камера це пристрій, який використовується для захоплення та запису зображень, зазвичай у цифровій формі. Але як працює камера? По суті, камера використовує переваги способу відбивання світла від об’єктів. Він фіксує ці відблиски та перетворює їх на зображення за допомогою складного процесу лінз, фільтрів і цифрового датчика.

У цій статті ми розглянемо внутрішня робота камери і як він може створювати красиві візуальні ефекти:

Світло потрапляє в лінзу

Світло потрапляє в камеру через лінзу, яка являє собою шматок скла або пластику, вигнутий спеціально, щоб сфокусувати світлові промені та зробити їх паралельними. Зображення, яке проектується на плівку об’єктивом, залежить від двох факторів – фокусна відстань та розмір діафрагми. Фокусна відстань визначає, наскільки близько чи далеко має стояти об’єкт, щоб бути у фокусі, тоді як розмір діафрагми визначає, скільки світла проходить через лінзу за один раз.

Розмір датчика камери також впливає на те, скільки світла він може вловити – більші датчики можуть уловлювати більше світла, ніж менші датчики. Великий сенсор також важливий, якщо ви хочете, щоб ваші зображення мали невелику глибину різкості, оскільки це означає, що лише об’єкти у фокусі будуть чіткими, тоді як усе, що знаходиться поза цією зоною, буде розмитим, щоб ви могли краще підкреслити об’єкт.

Після того, як світло пройшло через об’єктив і було сфокусовано на датчик зображення або плівку, це світло перетворюється на інформацію про колір, яскравість і контраст. Потім цю інформацію можна використати для створення зображення, що складається з мільйонів пікселів (елементи малюнка), які разом утворюють загальну картину того, що ми бачимо.

Світло проходить через отвір

Світло проходить через апертура, який є отвором, зробленим у лінзі. Це дозволяє світлу проникати туди, де знаходиться датчик зображення. The діафрагми діафрагми допомагає регулювати кількість світла. Він гарантує наявність достатньої кількості світла, щоб його можна було обробити датчиком зображення, а також діє як спосіб підказати, наскільки розмитими або у фокусі будуть найбільш розмиті об’єкти на знімку.

Більшість фотоапаратів мають диск для зміни цього значення діафрагми, зменшення або збільшення його залежно від того, який результат ви шукаєте. Очевидно, якщо ви хочете, щоб у ваш знімок потрапляло більше світла, відкрийте значення діафрагми під час створення боке на все, що не входить у вашу зону фокусування, потрібно більше закрити діафрагму.

Світло проходить, а потім проходить над тим, що відомо як фільтр для запобігання відблисків і на датчик зображення. Коли світло досягає цієї частини камери, воно перетворюється на електричну енергію та записує цифрову інформацію, надаючи ваше зображення налаштування колірної температури та ISO точно залежно від умов зйомки разом з іншими розширеними функціями залежно від моделі камери.

Світло фокусується на сенсорі

Коли світло проходить через об’єктив камери, воно відбивається від об’єкта зйомки та фокусується на датчику цифрової камери. Це відомо як «захоплення». Датчик складається з мільйонів мікроскопічних світлочутливих пікселів (або фотосайтів), які складаються з кремнієвих фотодіодів, розташованих у місці кожного пікселя. Коли на піксель (або фотосайт) потрапляє достатня кількість світла, утворюється заряд, який потім перетворюється на електричний сигнал, який може обробити комп’ютер. Залежно від моделі, цей сигнал потім буде перетворено у візуальну або звукову інформацію для перегляду або відтворення.

Кожен фотосайт у датчику зображення містить власний підсилювач, який збільшує динамічний діапазон будь-якого окремого пікселя, таким чином покращуючи загальну якість зображення. Деякі камери також включають алгоритми зменшення шуму як частину своєї конструкції, щоб зменшити сигнали помилок і підвищити точність захоплення даних.

Кількість пікселів на датчику зображення відіграє велику роль у визначенні якості зображення; більше пікселів означає зображення з вищою роздільною здатністю, тоді як менша кількість пікселів зазвичай призводить до зображення нижчої роздільної здатності з більшою зернистістю та шумом. Більші датчики, як правило, кращі ніж малі, і пропонує покращений динамічний діапазон, кращу продуктивність при слабкому освітленні та меншу глибину різкості для професійних ефектів керування дрібним фокусуванням, коли це потрібно.

Стулка відкривається і закривається

Команда затвор це невелика тонка шторка, яка відкривається і закривається, дозволяючи камері зафіксувати світло в оголошений момент. Затвор контролює як довго, так і коли світло проходитиме до датчика зображення. У цифрових камерах є два типи затворів: фізичні та цифрові.

Фізичні жалюзі: Фізичні затвори відкриваються або закриваються механічно, часто за частки секунди, створюючи експозицію, яка триває стільки ж. Це зазвичай зустрічається в DSLR камери і нагадує дві лопаті, які можна відкривати або закривати вручну або за допомогою електроніки, щоб контролювати, скільки світла досягає чіпа зображення камери.

Цифрові жалюзі: Цифрові віконниці працюють інакше, ніж механічні, оскільки вони не використовують фізичні бар’єри для пропускання світла – натомість вони впливають на те, як електронне визначення вхідного світла шляхом швидкого вимкнення після виявлення протягом обмеженого часу. Цей процес створює експозицію з a довша тривалість, ніж те, що було б можливо за допомогою лише фізичного затвора. Цифрові жалюзі також можуть покращити якість зображення, оскільки вони не мають рухомих частин, схильних до вібрації, яка може розмити зображення, якщо використовується надто довго.

Зображення обробляється та зберігається

Після того, як зображення отримано корпусом камери, воно обробляється бортовою електронікою для підготовки до зйомки та зберігання. Це може включати різні операції, наприклад демозаїка, шумозаглушення, корекція кольору та налаштування параметрів динамічного діапазону. Потім зображення зберігається в пам’яті відеопроцесора камери або всередині нього.

Далі залежно від типу використовуваної камери (аналоговий або цифровий), фотографії зберігаються як будь-який негативи або цифрові файли. В аналогових камерах фотографії записуються як негативна кольорова фотографія на рулон плівки, розміщений у корпусі камери. Цифрові камери зберігають фотографії у вигляді цифрових файлів, як-от JPEG або RAW, які можна миттєво передавати на комп’ютери та інші пристрої без обробки.

Деякі камери пропонують такі додаткові функції, як ручне налаштування чутливості ISO (світлочутливість), можливості автофокусування, ручне керування експозицією та навіть екрани відображення в реальному часі, які дозволяють миттєво переглядати налаштування фотокомпозиції та експозиції до натискання кнопки затвора. Багато сучасних цифрових фотоапаратів також використовують вбудовані Технологія Wi-Fi тому зображеннями можна легко ділитися онлайн через соціальні мережі.

Висновок

Підсумовуючи, камери є чудовим інструментом для збереження спогадів і розповідання історій. Їх складна технологія дозволяє нам знімати та зберігати зображення, які інакше були б втрачені часом. Незалежно від того, чи ви професійний фотограф, чи просто використовуєте камеру як хобі, розуміння того, як працює ваша камера, є життєво важливою частиною створення чудових фотографій. Знайдіть час, щоб ознайомтеся з функціями та можливостями вашої камери щоб переконатися, що ви отримаєте від нього максимальну користь.

Короткий опис компонентів камери та їх спільної роботи

Фотографія існує вже багато століть, але сучасні фотоапарати працюють так, як це було неможливо до недавніх досягнень технологій. Ключовим компонентом будь-якої цифрової камери є a лінза, яка фокусує світло від об’єкта на датчик зображення. Датчик зображення — це, по суті, масив із мільйонів крихітних фотодетектори (пікселі) які перетворюють світло в електричні сигнали, щоб зображення можна було захопити та зберегти як дані. Після запису сигнал може бути додатково оброблений процесором камери для покращення кольорів і різкості, перш ніж він буде збережений як цифровий файл.

Більшість сучасних споживчих камер мають кілька інших компонентів, які покращують якість фотографій і роблять їх більш реалістичними. До них належать:

• Механізми автофокусування
• Електронні ролети
• Експонометри
• Датчики балансу білого
• Спалахи
• Покращення чутливості за слабкого освітлення
• Системи стабілізації зображення
• Екрани дисплея для попереднього перегляду фотографій.

Усі ці важливі компоненти працюють разом для створення високоякісних зображень відповідно до ваших налаштувань і уподобань, коли ви натискаєте кнопку спуску затвора.

Переваги використання камери

Використання камери має численні переваги, зокрема зйомку пам’ятних моментів, зйомку рухомих зображень, щоб розповісти історію, створення творів мистецтва тощо. Зйомка фотографій за допомогою цифрової камери може зберегти спогади так, як традиційні плівкові камери не можуть. Рухомі зображення, такі як відео, також здатні зафіксувати історії, події чи ситуації так, як це неможливо на фотографіях. Це можна використовувати для оповідання історій або для художнє вираження та творчість.

Відео також дозволяє творцям експериментувати з різними ракурсами та знімками, щоб надати твору більшої глибини та візуального інтересу. Крім того, камери забезпечують свободу творчого вираження завдяки використанню різних об’єктивів і таких функцій, як налаштування експозиції та балансу білого. Більш досвідчені фотографи мають ще більше можливостей щодо керування своїми зображеннями, наприклад налаштування діафрагми або сповільненої зйомки які дозволяють їм зафіксувати унікальні деталі, які неможливо зробити вручну.

Нарешті, фотоапарати забезпечують художнику можливість самовираження через композицію та техніку фотографування об’єктів, будь то портрети чи пейзажі чи будь-що інше на вибір. Усі ці переваги об’єднуються, створюючи мистецтво, здатне викликати емоції вічні спогади з цифровими камерами.

Привіт, я Кім, мама та ентузіаст стоп-моушну з досвідом створення медіа та веб-розробки. Я маю величезну пристрасть до малювання та анімації, і тепер я з головою занурююся у світ стоп-моушну. У своєму блозі я ділюся з вами своїми знаннями.