Het apparaat en het werkingsprincipe van de camera

2024 Auteur: Sierra Becker | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-02-26 06:03

Fotografie is een van de belangrijkste uitvindingen in de geschiedenis - het heeft echt de manier veranderd waarop mensen over de wereld denken. Nu kan iedereen beelden zien van dingen die zich daadwerkelijk op grote afstand bevinden of al lang niet meer bestaan. Elke dag worden miljarden foto's online geplaatst, waardoor het leven verandert in digitale informatiepixels.

De structuur van de camera

Fotografie stelt je in staat om belangrijke momenten van het leven vast te leggen en ze voor de komende jaren te bewaren. Apparaten voor het maken van afbeeldingen zijn al lang ingebouwd in telefoons en andere gadgets, maar het werkingsprincipe van de camera blijft voor velen een mysterie. Fotografie is evenzeer een wetenschap als een kunst, maar de overgrote meerderheid weet niet wat er gebeurt als ze op de cameraknop drukken of de camera-app van de smartphone openen. De eerste camera, waarvan de opbouw en het principe later worden besproken, had helemaal geen knoppen en leek totaal niet op een applicatie. Maar zijn apparaat vormt het hart van moderne gadgets.

Een filmcamera bestaat bijvoorbeeld uit drie hoofdelementen: optisch - lens, chemisch - film en mechanisch - camerabehuizing. Laten we even stilstaan bij het werkingsprincipe van de camera: de film wordt rechts op een spoel geladen en links op een andere spoel gewikkeld, die onderweg langs de lens loopt. Het is een lange strook flexibel plastic bedekt met speciale chemicaliën op basis van lichtgevoelige zilververbindingen.

Zwart-witfilm heeft één laag en kleurenfilm heeft er drie: de bovenkant is gevoelig voor blauw licht, het midden is gevoelig voor groen en de onderkant is gevoelig voor rood. Het beeld werd verkregen door de chemische reactie van elk van hen. Om ervoor te zorgen dat het licht de film niet bederft, is deze verpakt in een duurzame, lichtbestendige plastic cilinder, die in de camera wordt geplaatst. Maar hoe combineert het alle componenten zodat ze een duidelijk, herkenbaar beeld vastleggen? Er zijn veel verschillende manieren om deze onderdelen te laten werken, maar eerst moet je het basisprincipe begrijpen van hoe een camera werkt. Omdat fotografie geen elektriciteit nodig heeft, is een conventionele spiegelloze camera met één lens een uitstekende illustratie van de basisprocessen van fotografie.

Waarom je een lens nodig hebt

Het is het beste om kort te beginnen met uitleggen hoe een camera werkt met theorie. Stel je voor dat je midden in een kamer staat zonder ramen, deuren of lichten. Op zo'n plek is niets te zien omdat er geen lichtbron is. Ervan uitgaande dat je je zaklamp hebt gepakt en aan hebt gezet, ende balk ervan beweegt in een rechte lijn. Wanneer dit licht een object raakt, kaatst het erop terug en raakt het je ogen, zodat je kunt zien wat er in de kamer is.

Het werkingsprincipe van een digitale camera is vergelijkbaar met het proces waarbij objecten uit een donkere kamer worden weggerukt met een straal van een zaklamp. Het optische onderdeel van de camera is de lens. Het is zijn taak om de lichtstralen die van het onderwerp terugkomen te weerkaatsen en om te leiden zodat ze samenkomen om een beeld te vormen dat eruitziet als de scène voor de lens. Het is misschien niet helemaal duidelijk hoe dit proces verloopt en waarom gewoon glas licht kan omleiden. Het antwoord is heel eenvoudig: wanneer licht van het ene medium naar het andere gaat, verandert het van snelheid.

Hoe een lens werkt

Licht reist sneller door lucht dan door glas, dus de lens vertraagt het. Wanneer de stralen het onder een hoek raken, zal het ene deel van de golf het oppervlak eerder bereiken dan het andere en dus eerst vertragen. Wanneer licht onder een hoek het glas binnenkomt, buigt het in één richting en dan weer wanneer het het glas verlaat, omdat delen van de lichtgolf de lucht raken en versnellen voordat andere.

Een standaard bolle lens heeft een of beide zijden van het glas gebogen. Dit betekent dat passerende lichtstralen naar het midden van de lens worden afgebogen wanneer ze binnenkomen. In een dubbel bolle lens, zoals een vergrootglas, zal licht buigen als het binnenkomt en naar buiten gaat. Dit verandert effectief het pad van het licht van het object, dat gerelateerd is aan het hoofdhet werkingsprincipe van de camera. De lichtbron stra alt licht uit in alle richtingen. Alle stralen beginnen op één punt en divergeren dan constant. Een convergerende lens neemt deze stralen op en leidt ze om zodat ze allemaal terug naar hetzelfde punt convergeren. Op deze plaats wordt het beeld van het onderwerp verkregen.

Het werkingsprincipe van de eerste camera

De eerste cel was een kamer met een klein gaatje in een zijmuur. Het licht viel er doorheen en werd in rechte lijnen gereflecteerd, en het beeld werd ondersteboven op de tegenoverliggende muur geprojecteerd. Het heette de camera obscura en werd door kunstenaars gebruikt om artistieke doeken te schilderen. De uitvinding wordt toegeschreven aan Leonardo da Vinci. Hoewel dergelijke apparaten al lang voor de eerste echte foto bestonden, was het pas toen iemand besloot om lichtgevoelig materiaal achter in deze kamer te plaatsen, dat het idee ontstond om op deze manier een afbeelding te verkrijgen. Het werkingsprincipe van de eerste camera was als volgt: toen de straal het lichtgevoelige materiaal raakte, reageerden de chemicaliën en etsten het beeld op het oppervlak. Omdat deze camera niet te veel licht vastlegde, duurde het acht uur om één foto te maken. Het beeld werd ook nogal wazig.

Het verschil tussen spiegelreflexcamera's

Professionals geven vaak de voorkeur aan spiegelreflexcamera's. Er wordt aangenomen dat de kwaliteit van de foto beter is omdat de fotograaf het echte beeld van het onderwerp in de zoeker ziet, nietvervormd door digitalisering en filters. Als we het werkingsprincipe van een camera met een reflexzoeker kort beschrijven, dan komt de betekenis erop neer dat de fotograaf in zo'n camera een reëel beeld ziet. Het kan ook alle details aanpassen door aan de knoppen te draaien en te drukken. Dit komt door de dubbele spiegel - pentaprisma. Maar in het ontwerp van de camera is er nog een - doorschijnend, gelegen voor de matrix, die ook een sensor of sensor wordt genoemd. Het werkingsprincipe van de camerasluiter is dat wanneer op een knop wordt gedrukt, de spiegel omhoog gaat en de hellingshoek verandert. Op dit moment v alt er een stroom licht op de sensor, waarna het beeld wordt verwerkt en op het scherm wordt weergegeven.

Het werkingsprincipe van een spiegelreflexcamera is verbonden met het diafragma, dat geleidelijk opengaat om de stralen door te laten. Het bestaat uit bloembladen, waarvan de positie de diameter van de centrale cirkel en de hoeveelheid doorgelaten licht bepa alt. De straal raakt de lenzen, en dan op de spiegel, matglas en pentaprisma, waar het beeld wordt gespiegeld, en dan door naar de zoeker. Dit is waar de fotograaf het echte beeld ziet. Het werkingsprincipe van een spiegelloze camera is anders omdat deze niet over zo'n zoeker beschikt. Vaak wordt deze vervangen door een scherm of elektronische versie. Fase-autofocus is ook alleen beschikbaar op spiegelreflexcamera's. Een ander verschil is dat wanneer je op de ontspanknop drukt, het licht onmiddellijk op de cameramatrix v alt.

Focus op het object

Beeldkwaliteit verandert afhankelijk van hoe licht doorlaatdoor de cameralens. Het heeft te maken met de hoek waaronder de lichtstraal erin komt en wat de structuur is. Dit pad is afhankelijk van twee belangrijke factoren. De eerste is de hoek waaronder de lichtstraal de lens binnenkomt. De tweede is de structuur van de lens. De lichtinvalshoek verandert naarmate het object dichterbij of verder weg beweegt. Stralen die onder een scherpere hoek binnenkomen, zullen onder een meer stompe hoek uitgaan en vice versa. De cameralens vangt alle gereflecteerde lichtstralen op en gebruikt glas om ze om te leiden naar een enkel punt, waardoor een scherp beeld ontstaat. De algehele "buighoek" op een bepaald punt blijft constant.

Als het licht onscherp is, ziet het beeld er wazig of onscherp uit. In wezen vergroot het buigen van een lens de afstand tussen verschillende punten erop. Stralen van een punt dichterbij convergeren verder van de lens dan van een punt verder weg. Dat wil zeggen, het echte beeld van een object dat dichterbij is, wordt verder van de lens gevormd dan van een verder verwijderd object. De totale "booghoek" wordt bepaald door de structuur van de lens. De cameralens draait om scherp te stellen door dichterbij of verder weg van het oppervlak van de film of sensor te komen. Een lens met een meer ronde vorm zal een scherpere krommingshoek hebben. Dit vergroot de hoeveelheid tijd dat het ene deel van de lichtgolf sneller reist dan het andere deel, zodat het licht een scherpere bocht maakt. Als resultaat wordt het in-focus echte beeld verder van de lens gevormd wanneer de lens een vlakker oppervlak heeft.

Maatlens- en fotoformaat

Naarmate de afstand tussen de lens en het echte beeld groter wordt, breiden de lichtstralen uit om een groter beeld te vormen. Een platte lens projecteert een groot beeld, maar de film wordt alleen in het midden van het beeld belicht. In wezen is de lens gecentreerd in het midden van het frame, waardoor een klein gebied voor de kijker wordt vergroot. Naarmate de voorkant van het glas van de camerasensor af beweegt, komen objecten dichterbij. De brandpuntsafstand is een maat voor de afstand tussen waar lichtstralen voor het eerst de lens raken en waar ze de sensor van de camera bereiken. Met professionele camera's kunt u verschillende lenzen installeren, met verschillende vergrotingen. De mate van vergroting wordt beschreven door de brandpuntsafstand. In camera's wordt het gedefinieerd als de afstand tussen de lens en het echte beeld van een object op grote afstand.

Verschillen tussen lenzen

Een hoger aantal brandpuntsafstanden geeft een grotere beeldvergroting aan. Verschillende lenzen zijn geschikt voor verschillende situaties. Als je een bergketen fotografeert, kun je een lens gebruiken met een bijzonder grote brandpuntsafstand. Hiermee kunt u zich concentreren op bepaalde elementen in de verte. Als je een close-up portret moet maken, dan is een groothoeklens voldoende. Het heeft een veel kortere brandpuntsafstand, dus het comprimeert de scène voor de fotograaf.

Chromatische aberratie

Een cameralens is eigenlijk meerdere lenzen gecombineerd in één blok. Er kan zich één convergerende lens vormenecht beeld op film, maar het zal worden vervormd door een aantal aberraties. Een van de belangrijkste vervormingsfactoren is dat verschillende kleuren van het spectrum anders buigen als ze door de lens bewegen. Deze chromatische aberratie creëert in wezen een beeld waarbij de tonen niet correct zijn uitgelijnd. Camera's compenseren dit door meerdere lenzen van verschillende materialen te gebruiken. Elke lens verwerkt kleuren anders en wanneer ze op een bepaalde manier worden gecombineerd, worden de kleuren opnieuw gerangschikt. Een zoomlens heeft de mogelijkheid om verschillende elementen van de lens heen en weer te bewegen. Door de afstand tussen afzonderlijke lenzen te wijzigen, kunt u het vergrotingsvermogen van de lens als geheel aanpassen.

Film- en beeldsensoren

Het apparaat en het werkingsprincipe van de camera worden ook geassocieerd met het opnemen van informatie op de media. Historisch gezien zijn fotografen ook een soort scheikundige geweest. De film bestaat uit lichtgevoelige materialen. Wanneer deze materialen worden geraakt door licht van een lens, vangen ze de vorm van objecten en details op, zoals hoeveel licht er van hen komt. In een donkere kamer werd de film ontwikkeld, onderworpen aan een reeks chemische baden, om een beeld te produceren. Het werkingsprincipe van een camera met sensor is iets anders dan de werking van een filmcamera. Hoewel de lenzen, methoden en voorwaarden hetzelfde zijn, lijkt een digitale camerasensor meer op een zonnepaneel dan op een filmstrook. Elke sensor is verdeeld in miljoenen rode, groene en blauwe pixels of megapixels. Wanneer licht een pixel raakt, zet een sensor deze om in energie en een in de camera ingebouwde computer leest hoeveel energiewordt geproduceerd.

Waarom megapixels ertoe doen

De manier waarop de sensor van een camera werkt, is door te meten hoeveel energie elke pixel heeft en deze te laten bepalen welke delen van een afbeelding helder en donker zijn. En omdat elke pixel een kleurwaarde heeft, kan de computer van de camera de kleuren in de scène beoordelen door te kijken welke andere nabijgelegen pixels zijn geregistreerd. Door informatie van alle pixels bij elkaar te brengen, kan de computer de vormen en kleuren van het gefotografeerde object benaderen. Als elke pixel lichtinformatie verzamelt, kunnen camerasensoren met meer megapixels meer details vastleggen.

Dit is de reden waarom fabrikanten vaak adverteren voor megapixelcamera's door een korte uitleg toe te voegen over hoe de camera werkt. Hoewel dit tot op zekere hoogte waar is, is de sensorgrootte ook belangrijk. Grotere sensoren vangen meer licht op, waardoor je een betere beeldkwaliteit krijgt bij weinig licht. Door veel megapixels in een kleine sensor te stoppen, verslechtert de beeldkwaliteit, omdat de afzonderlijke pixels te klein zijn. De standaardlens van de 50 mm-lens laat niet veel in- of uitzoomen toe, waardoor het ideaal is voor onderwerpen die niet te dichtbij of te ver weg zijn.

Hoe Polaroid werkt

Een draagbare fotostudio die bijna onmiddellijke beelden vastlegt, is al heel lang een droom. Totdat er een ongebruikelijke camera was waarmee je geen weken hoeft te wachten op afdrukkenafbeeldingen. Edwin Land maakte de eerste polaroidcamera. Hij had een idee voor instantfotografie en vroeg Kodak om financiering. Maar het bedrijf vatte het op als een grap en lachte hem alleen maar uit. Edwin Land ging naar huis en begon aan andere projecten te werken om geld in te zamelen. Hij creëerde de Polaroid Lens en vond toen zijn beroemde draagbare fotostudio uit.

Het werkingsprincipe van de polaroidcamera is vergelijkbaar met het werkingsmechanisme van een conventionele filmcamera, met aan de binnenkant een plastic basis bedekt met lichtgevoelige zilververbindingsdeeltjes. Elke blanco voor een foto heeft dezelfde lichtgevoelige lagen op een plastic vel. Ze bevatten alle benodigde chemicaliën voor het ontwikkelen van een foto. Onder elke gekleurde laag zit een andere, met een kleurstof. In totaal zijn er meer dan 10 verschillende lagen op de kaart, waaronder een dekkende basislaag, die een blanco is voor een chemische reactie. De component die het proces start, is een reagens, een mengsel van deactivators, alkali, wit pigment en andere elementen. Het bevindt zich in een laag net boven de lichtgevoelige lagen en net onder de afbeeldingslaag.

Het werkingsprincipe van de Polaroid-camera is dat voordat een foto wordt gemaakt, al het reagensmateriaal wordt verzameld in de vorm van een bal op de rand van het plastic vel, weg van het lichtgevoelige materiaal. Na het indrukken van de knop verlaat de rand van de film de kamer via een paar rollen die het reagensmateriaal in het midden verdelenkader. Wanneer het reagens wordt verdeeld tussen de beeldlaag en de lichtgevoelige lagen, reageert het met andere chemische elementen. Het ondoorzichtige materiaal voorkomt dat licht in de onderliggende lagen filtert, zodat de film niet volledig wordt belicht voordat hij wordt ontwikkeld.

Chemische stoffen gaan door de lagen omlaag en veranderen de blootgestelde deeltjes van elke laag in metallisch zilver. De chemicaliën lossen vervolgens de ontwikkelkleurstof op, zodat deze in de afbeeldingslaag begint te sijpelen. De gebieden van metallisch zilver in elke laag die aan het licht werden blootgesteld, vangen de kleurstoffen op, zodat ze niet meer omhoog bewegen. Alleen verven van niet-belichte lagen worden naar de afbeeldingslaag verplaatst. Licht dat door het witte pigment in het reagens wordt gereflecteerd, gaat door deze gekleurde lagen. De zure laag in de film reageert met de alkali en deactivators in het reagens, wat resulteert in een geleidelijke ontwikkeling van het beeld. Het heeft licht nodig om zich volledig te ontwikkelen, en meestal ha alt de fotograaf de kaart tevoorschijn en ziet hij de uiteindelijke chemie die nodig is om de film te ontwikkelen.