Il dispositivo e il principio di funzionamento della fotocamera

2024 Autore: Sierra Becker | [email protected]. Ultima modifica: 2024-02-26 05:30

La fotografia è una delle invenzioni più importanti della storia: ha davvero cambiato il modo in cui le persone pensano al mondo. Ora ogni persona può vedere immagini di cose che sono effettivamente a grande distanza o che non esistono da molto tempo. Ogni giorno miliardi di foto vengono pubblicate online, trasformando la vita in pixel digitali di informazioni.

La struttura della telecamera

La fotografia ti consente di catturare momenti importanti della vita e salvarli per gli anni a venire. I dispositivi per la creazione di immagini sono stati a lungo integrati nei telefoni e in altri gadget, ma il principio di funzionamento della fotocamera rimane un mistero per molti. La fotografia è tanto una scienza quanto un'arte, ma la stragrande maggioranza non sa cosa succede quando preme il pulsante della fotocamera o apre l'app della fotocamera dello smartphone. La prima fotocamera, la cui struttura e il cui principio verranno discussi in seguito, non aveva alcun pulsante e non assomigliava affatto a un'applicazione. Ma il suo dispositivo è al centro dei gadget moderni.

Ad esempio, una cinepresa è composta da tre elementi principali: ottica - lente, chimica - pellicola e meccanica - corpo macchina. Consideriamo brevemente il principio di funzionamento della fotocamera: la pellicola viene caricata in una bobina a destra e avvolta su un' altra bobina a sinistra, passando davanti all'obiettivo lungo il percorso. È una lunga striscia di plastica flessibile rivestita con sostanze chimiche speciali a base di composti d'argento fotosensibili.

La pellicola in bianco e nero ha uno strato e la pellicola a colori ne ha tre: la parte superiore è sensibile alla luce blu, la parte centrale è sensibile al verde e la parte inferiore è sensibile al rosso. L'immagine è stata ottenuta grazie alla reazione chimica di ciascuno di essi. In modo che la luce non rovini la pellicola, è avvolta in un cilindro di plastica durevole e resistente alla luce, che è posizionato all'interno della fotocamera. Ma come combina tutti i componenti in modo che registrino un'immagine chiara e riconoscibile? Esistono molti modi diversi per far funzionare queste parti, ma prima è necessario comprendere il principio di base di come funziona una fotocamera. Poiché la fotografia non richiede elettricità, una fotocamera mirrorless a obiettivo singolo convenzionale è un'eccellente illustrazione dei processi di base della fotografia.

Perché hai bisogno di una lente

È meglio iniziare a spiegare brevemente come funziona una fotocamera con la teoria. Immagina di trovarti nel mezzo di una stanza senza finestre, porte o luci. Nulla può essere visto in un posto del genere perché non c'è una fonte di luce. Supponendo che tu abbia tirato fuori la torcia e l'abbia accesa, eil raggio da esso si muove in linea retta. Quando questa luce colpisce un oggetto, rimbalza su di esso e colpisce i tuoi occhi, permettendoti di vedere cosa c'è all'interno della stanza.

Il principio di funzionamento di una fotocamera digitale è simile al processo di strappare oggetti da una stanza buia con il raggio di una torcia. Il componente ottico della fotocamera è l'obiettivo. Il suo compito è far rimbalzare i raggi di luce che ritornano dal soggetto e reindirizzarli in modo che si uniscano per formare un'immagine che assomigli alla scena davanti all'obiettivo. Potrebbe non essere del tutto chiaro come si verifica questo processo e perché il vetro ordinario è in grado di reindirizzare la luce. La risposta è molto semplice: quando la luce si sposta da un mezzo all' altro, cambia velocità.

Come funziona un obiettivo

La luce viaggia più velocemente nell'aria che nel vetro, quindi l'obiettivo la rallenta. Quando i raggi la colpiscono ad angolo, una parte dell'onda raggiungerà la superficie prima dell' altra e quindi rallenterà prima. Quando la luce entra nel vetro ad angolo, si piega in una direzione e poi di nuovo quando esce dal vetro perché parti dell'onda luminosa colpiscono l'aria e accelerano prima delle altre.

Una lente convessa standard ha uno o entrambi i lati del vetro curvi. Ciò significa che i raggi di luce che passano saranno deviati verso il centro dell'obiettivo quando entrano. In una doppia lente convessa, come una lente d'ingrandimento, la luce si piega quando entra mentre esce. Questo cambia efficacemente il percorso della luce dall'oggetto, che è correlato al principaleil principio di funzionamento della fotocamera. La sorgente luminosa emette luce in tutte le direzioni. Tutti i raggi iniziano in un punto e poi divergono costantemente. Una lente convergente prende questi raggi e li reindirizza in modo che convergano tutti nello stesso punto. In questo punto si ottiene l'immagine del soggetto.

Il principio di funzionamento della prima fotocamera

La prima cella era una stanza con un piccolo foro in una parete laterale. La luce lo attraversava e veniva riflessa in linee rette, e l'immagine veniva proiettata capovolta sulla parete opposta. Si chiamava camera oscura ed era usata dagli artisti per dipingere tele artistiche. L'invenzione è attribuita a Leonardo da Vinci. Sebbene tali dispositivi esistessero molto prima della prima vera fotografia, fu solo quando qualcuno decise di posizionare del materiale fotosensibile nel retro di questa stanza che nacque l'idea di ottenere un'immagine in questo modo. Il principio di funzionamento della prima fotocamera era il seguente: quando il raggio colpiva il materiale fotosensibile, le sostanze chimiche reagivano e incidevano l'immagine sulla superficie. Poiché questa fotocamera non catturava troppa luce, ci sono volute otto ore per scattare una fotografia. L'immagine è risultata anche piuttosto sfocata.

La differenza tra le fotocamere SLR

I professionisti spesso preferiscono le fotocamere reflex. Si ritiene che la qualità dell'immagine sia migliore perché il fotografo vede l'immagine reale del soggetto nel mirino, nondistorto da digitalizzazione e filtri. Se descriviamo brevemente il principio di funzionamento di una fotocamera con mirino reflex, il significato si riduce al fatto che in una tale fotocamera il fotografo vede un'immagine reale. Può anche regolare tutti i dettagli ruotando e premendo i pulsanti. Ciò è dovuto al doppio specchio: il pentaprisma. Ma nel design della fotocamera ce n'è un altro: traslucido, situato davanti alla matrice, che è anche chiamato sensore o sensore. Il principio di funzionamento dell'otturatore della fotocamera è che quando viene premuto un pulsante, esso solleva lo specchio e ne cambia l'angolo di inclinazione. In questo momento, un flusso di luce colpisce il sensore, dopodiché l'immagine viene elaborata e visualizzata sullo schermo.

Il principio di funzionamento di una fotocamera SLR è collegato al diaframma, che si apre gradualmente per far passare i raggi. È costituito da petali, la cui posizione determina il diametro del cerchio centrale e la quantità di luce trasmessa. Il raggio colpisce le lenti, quindi sullo specchio, mettendo a fuoco lo schermo e il pentaprisma, dove l'immagine viene capovolta, e quindi sul mirino. È qui che il fotografo vede l'immagine reale. Il principio di funzionamento di una fotocamera mirrorless è diverso in quanto non dispone di un tale mirino. Spesso viene sostituito da uno schermo o da una versione elettronica. L'autofocus di fase è disponibile anche solo sulle fotocamere SLR. Un' altra differenza è che quando si preme il pulsante dell'otturatore, la luce colpisce immediatamente la matrice della fotocamera.

Concentrati sull'oggetto

La qualità dell'immagine cambia a seconda di come passa la luceattraverso l'obiettivo della fotocamera. È correlato all'angolo con cui il raggio di luce lo penetra e alla sua struttura. Questo percorso dipende da due fattori principali. Il primo è l'angolo con cui il raggio di luce entra nell'obiettivo. Il secondo è la struttura della lente. L'angolo di ingresso della luce cambia man mano che l'oggetto si avvicina o si allontana da esso. I raggi che entrano con un angolo più acuto usciranno con un angolo più ottuso e viceversa. L'obiettivo della fotocamera cattura tutti i raggi di luce riflessi e utilizza il vetro per reindirizzarli in un unico punto, creando un'immagine nitida. L'"angolo di piegatura" complessivo in un dato punto rimane costante.

Se la luce non è a fuoco, l'immagine apparirà sfocata o sfocata. In sostanza, piegare una lente aumenta la distanza tra diversi punti su di essa. I raggi provenienti da un punto più vicino convergono più lontano dall'obiettivo che da uno più lontano. Cioè, l'immagine reale di un oggetto più vicino si forma più lontano dall'obiettivo che da uno più distante. L'"angolo di arco" complessivo è determinato dalla struttura dell'obiettivo. L'obiettivo della fotocamera ruota per mettere a fuoco avvicinandosi o allontanandosi dalla superficie della pellicola o del sensore. Una lente con una forma più rotonda avrà un angolo di curvatura più nitido. Ciò aumenta la quantità di tempo in cui una parte dell'onda luminosa viaggia più velocemente dell' altra parte, quindi la luce fa una svolta più netta. Di conseguenza, l'immagine reale a fuoco si forma più lontano dall'obiettivo quando l'obiettivo ha una superficie più piatta.

Tagliadimensione dell'obiettivo e della foto

All'aumentare della distanza tra l'obiettivo e l'immagine reale, i raggi di luce si espandono per formare un'immagine più grande. Una lente piatta proietta un'immagine grande, ma la pellicola è esposta solo al centro dell'immagine. In sostanza, l'obiettivo è centrato al centro dell'inquadratura, ingrandendo una piccola area davanti allo spettatore. Quando la parte anteriore del vetro si allontana dal sensore della fotocamera, gli oggetti si avvicinano. La lunghezza focale è una misura della distanza tra il punto in cui i raggi luminosi colpiscono per la prima volta l'obiettivo e il punto in cui raggiungono il sensore della fotocamera. Le fotocamere professionali consentono di installare diversi obiettivi, con diversi ingrandimenti. Il grado di ingrandimento è descritto dalla lunghezza focale. Nelle fotocamere, è definita come la distanza tra l'obiettivo e l'immagine reale di un oggetto a grande distanza.

Differenze tra le lenti

Un numero maggiore di lunghezze focali indica un ingrandimento dell'immagine maggiore. Lenti diverse sono adatte a situazioni diverse. Se scatti una catena montuosa, puoi utilizzare un obiettivo con una lunghezza focale particolarmente ampia. Ti permettono di concentrarti su determinati elementi in lontananza. Se hai bisogno di scattare un ritratto in primo piano, allora un obiettivo grandangolare andrà bene. Ha una lunghezza focale molto più corta, quindi comprime la scena davanti al fotografo.

Aberrazione cromatica

Un obiettivo per fotocamera è in re altà più obiettivi combinati in un blocco. Si può formare una lente convergenteimmagine reale su pellicola, ma sarà distorta da una serie di aberrazioni. Uno dei fattori di distorsione più significativi è che i diversi colori dello spettro si piegano in modo diverso mentre si muovono attraverso l'obiettivo. Questa aberrazione cromatica crea essenzialmente un'immagine in cui i toni non sono allineati correttamente. Le fotocamere compensano questo problema utilizzando più obiettivi realizzati con materiali diversi. Ciascun obiettivo elabora i colori in modo diverso e, quando vengono combinati in un determinato modo, i colori vengono riorganizzati. Un obiettivo zoom ha la capacità di spostare i vari elementi dell'obiettivo avanti e indietro. Modificando la distanza tra i singoli obiettivi, è possibile regolare la potenza di ingrandimento dell'obiettivo nel suo insieme.

Sensori di pellicola e immagini

Il dispositivo e il principio di funzionamento della fotocamera sono anche associati alla registrazione di informazioni sul supporto. Storicamente, i fotografi sono stati anche una specie di chimico. Il film è costituito da materiali fotosensibili. Quando questi materiali vengono colpiti dalla luce di una lente, catturano la forma di oggetti e dettagli, come la quantità di luce che proviene da essi. In una stanza buia, il film è stato sviluppato, sottoposto a una serie di bagni chimici, per produrre un'immagine. Il principio di funzionamento di una fotocamera con sensore è in qualche modo diverso dal funzionamento di una fotocamera a pellicola. Sebbene gli obiettivi, i metodi e i termini siano gli stessi, il sensore di una fotocamera digitale sembra più un pannello solare che una striscia di pellicola. Ogni sensore è suddiviso in milioni di pixel o megapixel rossi, verdi e blu. Quando la luce colpisce un pixel, un sensore lo converte in energia e un computer integrato nella fotocamera legge quanta energiain corso di produzione.

Perché i megapixel sono importanti

Il modo in cui funziona il sensore di una fotocamera è misurare quanta energia ha ciascun pixel e gli consente di determinare quali aree di un'immagine sono chiare e scure. E poiché ogni pixel ha un valore di colore, il computer della fotocamera può giudicare i colori nella scena osservando quali altri pixel vicini sono registrati. Riunendo le informazioni di tutti i pixel, il computer è in grado di approssimare le forme ei colori dell'oggetto fotografato. Se ogni pixel raccoglie informazioni sulla luce, i sensori della fotocamera con più megapixel possono acquisire più dettagli.

Questo è il motivo per cui i produttori pubblicizzano spesso le fotocamere megapixel aggiungendo una breve spiegazione di come funziona la fotocamera. Anche se questo è vero in una certa misura, anche la dimensione del sensore è importante. Sensori più grandi raccoglieranno più luce, il che ti aiuterà a ottenere una migliore qualità dell'immagine in condizioni di scarsa illuminazione. Imballare molti megapixel in un piccolo sensore degrada effettivamente la qualità dell'immagine perché i singoli pixel sono troppo piccoli. L'obiettivo standard dell'obiettivo da 50 mm non consente molto zoom avanti o indietro, rendendolo ideale per soggetti che non sono troppo vicini o troppo lontani.

Come funziona Polaroid

Uno studio fotografico portatile che cattura immagini quasi istantanee è stato un sogno per molto tempo. Fino a quando non c'è stata una fotocamera insolita che ti permette di non aspettare settimane per le stampeimmagini. Edwin Land ha creato la prima fotocamera Polaroid. Ha avuto un'idea per la fotografia istantanea e ha chiesto un finanziamento a Kodak. Ma la compagnia l'ha preso come uno scherzo e si è limitato a ridere di lui. Edwin Land tornò a casa e iniziò a lavorare su altri progetti per raccogliere fondi. Ha creato la Polaroid Lens e poi ha inventato il suo famoso studio fotografico portatile.

Il principio di funzionamento della fotocamera Polaroid è simile al meccanismo di funzionamento di una fotocamera a pellicola convenzionale, all'interno della quale c'era una base di plastica rivestita con particelle di composto d'argento fotosensibili. Ogni bianco per una fotografia ha gli stessi strati fotosensibili posizionati su un foglio di plastica. Contengono tutte le sostanze chimiche necessarie per lo sviluppo di una foto. Sotto ogni strato colorato ce n'è un altro, con una tintura. In totale, ci sono più di 10 diversi strati sulla scheda, incluso uno strato di base opaco, che è uno spazio vuoto per una reazione chimica. Il componente che avvia il processo è un reagente, una miscela di disattivatori, alcali, pigmento bianco e altri elementi. È in uno strato appena sopra gli strati fotosensibili e appena sotto il livello dell'immagine.

Il principio di funzionamento della fotocamera Polaroid è che prima di scattare una foto, tutto il materiale reagente viene raccolto sotto forma di una palla sul bordo del foglio di plastica, lontano dal materiale fotosensibile. Dopo aver premuto il pulsante, il bordo del film esce dalla camera tramite una coppia di rulli che distribuiscono al centro il materiale reagenteportafoto. Quando il reagente è distribuito tra lo strato dell'immagine e gli strati fotosensibili, reagisce con altri elementi chimici. Il materiale opaco impedisce alla luce di filtrare negli strati sottostanti, quindi la pellicola non è completamente esposta prima di essere sviluppata.

Le sostanze chimiche scendono attraverso gli strati, trasformando le particelle esposte di ogni strato in argento metallico. Le sostanze chimiche quindi dissolvono il colorante sviluppatore, quindi inizia a filtrare nello strato dell'immagine. Le aree di argento metallico in ogni strato che sono state esposte alla luce intrappolano i coloranti in modo che smettano di salire. Solo le pitture dei livelli non esposti si sposteranno al livello dell'immagine. La luce che si riflette sul pigmento bianco nel reagente passa attraverso questi strati colorati. Lo strato acido nel film reagisce con gli alcali e i disattivatori nel reagente, determinando uno sviluppo graduale dell'immagine. Ha bisogno di luce per svilupparsi completamente e di solito il fotografo tira fuori la scheda e vede la chimica finale coinvolta nello sviluppo del film.