Back to the topics list

камери

Введення в камери та оптику

У цьому уроці ми досліджуватимемо захоплюючий світ камер та їхній зв’язок з оптикою, розділом фізики, який займається вивченням світла. Камери, як цифрові, так і аналогові, вловлюють світло для створення зображень, і розуміння принципів оптики може покращити наше розуміння того, як працюють камери.

Основні поняття оптики

Оптика — це розділ фізики, який вивчає поведінку та властивості світла, зокрема його взаємодію з матерією. Перш ніж заглибитися в те, як камери використовують оптику для захоплення зображень, давайте розглянемо деякі ключові концепції оптики:

• Світло : світло — це форма електромагнітного випромінювання, видима людським оком. Він поширюється хвилями, і його можна описати довжиною хвилі та частотою.
• Відображення : це коли світло відбивається від об’єкта. Дзеркала є типовими прикладами поверхонь, що відбивають.
• Заломлення : заломлення - це зміна напрямку світлової хвилі внаслідок зміни її швидкості. Це відбувається, коли світло переходить з одного середовища в інше, як повітря у воду.
• Лінза : Лінза — це шматок прозорого матеріалу, зазвичай скла або пластику, щонайменше з однією вигнутою поверхнею, який використовується для заломлення світла та формування зображень.

Камера: огляд

За своєю суттю камера — це оптичний інструмент, який вловлює світло для формування зображення. До основних компонентів камери належать корпус, об’єктив, затвор, діафрагма та датчик зображення (або плівка в традиційних камерах).

Лінзи та фокусна відстань

Об’єктив, мабуть, є найважливішою частиною камери. Він збирає та фокусує світло на датчик зображення або плівку для створення зображення. Фокусна відстань об’єктива, яка зазвичай вимірюється в міліметрах (мм), визначає його кут огляду (яку частину сцени буде захоплено) і збільшення зображення. Лінзи можна класифікувати як:

• Ширококутний : вони мають коротку фокусну відстань і забезпечують широкий огляд сцени. Ідеально підходить для пейзажів.
• Телефото : об’єктиви з великою фокусною відстанню, які забезпечують вузький огляд. Вони використовуються для наближення віддалених предметів.
• Prime : Лінзи з фіксованою фокусною відстанню. Відомі своєю різкістю та продуктивністю при слабкому освітленні.
• Масштабування : об’єктиви зі змінною фокусною відстанню, які пропонують гнучкість кадрування знімків без зміни об’єктива.

Діафрагма та глибина різкості

Діафрагма — це отвір всередині лінзи, через який проходить світло. Він кількісно визначається за допомогою f-чисел (наприклад, f/2,8, f/8), причому менші числа вказують на ширшу діафрагму. Ширша діафрагма дозволяє більше світла досягати датчика зображення, що робить його корисним в умовах слабкого освітлення. Діафрагма також впливає на глибину різкості , яка є масштабом сцени у фокусі. Широка діафрагма (наприклад, f/2,8) створює невелику глибину різкості, фокусуючись на об’єкті, розмиваючи фон.

Швидкість затвора

Затвор контролює тривалість впливу світла на сенсор камери або плівку. Витримка вимірюється в секундах або частках секунди. Короткі витримки (наприклад, 1/1000 секунди) фіксують рух, тоді як довгі витримки (наприклад, 1 секунда) можуть створити ефект розмиття, ілюструючи рух об’єктів.

Розпізнавання зображення: плівкові та цифрові датчики

У традиційних плівкових камерах світлочутлива плівка фіксує зображення. У цифрових камерах цю роль відіграє датчик зображення, зазвичай ПЗС (пристрій із зарядовим зв’язком) або КМОП (комплементарний металооксид-напівпровідник). Датчик перетворює світло в електричні сигнали для створення цифрових зображень.

Експерименти зі світлом і лінзами

Щоб краще зрозуміти, як лінзи впливають на те, як ми знімаємо зображення, розглянемо цей простий експеримент:

1. Візьміть лупу і аркуш паперу.
2. У сонячний день тримайте збільшувальне скло над папером, регулюючи відстань, поки не знайдете точку, де сонячне світло фокусується в найменшу можливу точку. Ця точка відома як фокусна точка.
3. Спостерігайте за інтенсивністю світла в точці фокусу. Це демонструє, як лінзи можуть концентрувати світло, принцип, який використовують камери для формування яскравих, чітких зображень.

Висновок

Розуміння принципів оптики є важливим для розуміння того, як працюють камери. Від того, як об’єктиви фокусують світло для створення зображень, до використання діафрагми та витримки для керування експозицією, оптика відіграє вирішальну роль у фотографії. Застосовуючи ці концепції, фотографи можуть маніпулювати світлом і перспективою для досягнення бажаних результатів, фіксуючи моменти часу через об’єктив камери.