O dispositivo e o princípio de funcionamento da câmera

2024 Autor: Sierra Becker | [email protected]. Última modificação: 2024-02-26 06:13

A fotografia é uma das invenções mais importantes da história - ela realmente mudou a forma como as pessoas pensam sobre o mundo. Agora toda pessoa pode ver imagens de coisas que estão realmente a uma grande distância ou que não existem há muito tempo. Todos os dias, bilhões de fotos são postadas online, transformando a vida em pixels digitais de informação.

A estrutura da câmera

Fotografia permite capturar momentos importantes da vida e guardá-los para os próximos anos. Dispositivos para criar imagens foram incorporados há muito tempo em telefones e outros gadgets, mas o princípio de operação da câmera continua sendo um mistério para muitos. A fotografia é tanto uma ciência quanto uma arte, mas a grande maioria desconhece o que acontece quando pressiona o botão da câmera ou abre o aplicativo da câmera do smartphone. A primeira câmera, cuja estrutura e princípio serão discutidos posteriormente, não tinha botões e não se assemelhava a um aplicativo. Mas seu dispositivo está no coração dos gadgets modernos.

Por exemplo, uma câmera de filme consiste em três elementos principais: óptica - lente, química - filme e mecânica - corpo da câmera. Vamos considerar brevemente o princípio de operação da câmera: o filme é carregado em um carretel à direita e enrolado em outro carretel à esquerda, passando na frente da lente ao longo do caminho. É uma longa tira de plástico flexível revestida com produtos químicos especiais baseados em compostos de prata sensíveis à luz.

O filme preto e branco tem uma camada e o filme colorido tem três: o topo é sensível à luz azul, o centro é sensível ao verde e o fundo é sensível ao vermelho. A imagem foi obtida devido à reação química de cada um deles. Para que a luz não estrague o filme, ele é envolto em um cilindro plástico durável e resistente à luz, que é colocado dentro da câmera. Mas como ele combina todos os componentes para que eles registrem uma imagem clara e reconhecível? Existem muitas maneiras diferentes de fazer essas peças funcionarem, mas primeiro você precisa entender o princípio básico de como uma câmera funciona. Como a fotografia não requer eletricidade, uma câmera mirrorless de lente única convencional é uma excelente ilustração dos processos básicos da fotografia.

Por que você precisa de uma lente

É melhor começar a explicar brevemente como uma câmera funciona com a teoria. Imagine que você está no meio de uma sala sem janelas, portas ou luzes. Nada pode ser visto em tal lugar porque não há fonte de luz. Supondo que você pegou sua lanterna e a ligou, eo feixe dele se move em linha reta. Quando esta luz atinge um objeto, ela é refletida e atinge seus olhos, permitindo que você veja o que está dentro da sala.

O princípio de funcionamento de uma câmera digital é semelhante ao processo de pegar objetos de uma sala escura com o feixe de uma lanterna. O componente óptico da câmera é a lente. Seu trabalho é refletir os raios de luz que voltam do assunto e redirecioná-los para que se unam para formar uma imagem que se pareça com a cena na frente da lente. Pode não estar totalmente claro como esse processo ocorre e por que o vidro comum é capaz de redirecionar a luz. A resposta é muito simples: quando a luz se move de um meio para outro, ela muda de velocidade.

Como funciona uma lente

A luz viaja mais rápido pelo ar do que pelo vidro, então a lente diminui a velocidade. Quando os raios a atingem em um ângulo, uma parte da onda atingirá a superfície antes da outra e, portanto, desacelerará primeiro. Quando a luz entra no vidro em um ângulo, ela se inclina em uma direção e depois novamente quando sai do vidro, porque partes da onda de luz atingem o ar e aceleram antes de outras.

Uma lente convexa padrão tem um ou ambos os lados do vidro curvados. Isso significa que os raios de luz que passam serão desviados para o centro da lente à medida que entram. Em uma lente convexa dupla, como uma lupa, a luz se curvará ao entrar e sair. Isso altera efetivamente o caminho da luz do objeto, que está relacionado ao principalo princípio de funcionamento da câmera. A fonte de luz emite luz em todas as direções. Todos os raios começam em um ponto e depois divergem constantemente. Uma lente convergente pega esses raios e os redireciona para que todos convirjam de volta ao mesmo ponto. Neste local, é obtida a imagem do assunto.

Princípio de funcionamento da primeira câmera

A primeira cela era uma sala com um pequeno buraco em uma parede lateral. A luz passava por ela e era refletida em linhas retas, e a imagem era projetada de cabeça para baixo na parede oposta. Foi chamado de câmera escura e foi usado por artistas para pintar telas artísticas. A invenção é atribuída a Leonardo da Vinci. Embora tais dispositivos existissem muito antes da primeira fotografia real, não foi até que alguém decidiu colocar material sensível à luz no fundo desta sala que nasceu a ideia de obter uma imagem dessa maneira. O princípio de funcionamento da primeira câmera era o seguinte: quando o feixe atingia o material fotossensível, os produtos químicos reagiam e gravavam a imagem na superfície. Como essa câmera não capturava muita luz, levava oito horas para tirar uma fotografia. A imagem também ficou bastante desfocada.

A diferença entre câmeras SLR

Os profissionais geralmente preferem câmeras SLR. Acredita-se que a qualidade da imagem seja melhor porque o fotógrafo vê a imagem real do assunto no visor, nãodistorcida por digitalização e filtros. Se descrevermos brevemente o princípio de operação de uma câmera com visor reflexivo, o significado se resume ao fato de que em tal câmera o fotógrafo vê uma imagem real. Ele também pode ajustar todos os detalhes girando e pressionando os botões. Isso se deve ao espelho duplo - pentaprisma. Mas no design da câmera há mais um - translúcido, localizado na frente da matriz, que também é chamado de sensor ou sensor. O princípio de funcionamento do obturador da câmera é que quando um botão é pressionado, ele levanta o espelho e altera seu ângulo de inclinação. Neste momento, um fluxo de luz atinge o sensor, após o que a imagem é processada e exibida na tela.

O princípio de funcionamento de uma câmera SLR está conectado com o diafragma, que gradualmente se abre para deixar os raios passarem. Consiste em pétalas, cuja posição determina o diâmetro do círculo central e a quantidade de luz transmitida. O feixe atinge as lentes e depois o espelho, focando a tela e o pentaprisma, onde a imagem é invertida, e depois para o visor. É aqui que o fotógrafo vê a imagem real. O princípio de operação de uma câmera sem espelho é diferente, pois não possui esse visor. Muitas vezes é substituído por uma tela ou versão eletrônica. O foco automático de fase também está disponível apenas em câmeras SLR. Outra diferença é que quando você pressiona o botão do obturador, a luz atinge imediatamente a matriz da câmera.

Foco no objeto

A qualidade da imagem muda dependendo de como a luz passaatravés da lente da câmera. Está relacionado ao ângulo em que o feixe de luz entra nele e qual é sua estrutura. Esse caminho depende de dois fatores principais. O primeiro é o ângulo em que o feixe de luz entra na lente. A segunda é a estrutura da lente. O ângulo de entrada da luz muda à medida que o objeto se aproxima ou se afasta dele. Raios que entram em um ângulo mais agudo sairão em um ângulo mais obtuso e vice-versa. A lente da câmera captura todos os raios de luz refletidos e usa o vidro para redirecioná-los para um único ponto, criando uma imagem nítida. O "ângulo de curvatura" geral em qualquer ponto permanece constante.

Se a luz estiver fora de foco, a imagem ficará borrada ou fora de foco. Essencialmente, dobrar uma lente aumenta a distância entre os diferentes pontos dela. Os raios de um ponto mais próximo convergem mais longe da lente do que de um ponto mais distante. Ou seja, a imagem real de um objeto mais próximo é formada mais distante da lente do que de um objeto mais distante. O "ângulo de proa" geral é determinado pela estrutura da lente. A lente da câmera gira para focar, aproximando-se ou afastando-se da superfície do filme ou sensor. Uma lente com uma forma mais redonda terá um ângulo de curvatura mais nítido. Isso aumenta a quantidade de tempo que uma parte da onda de luz viaja mais rápido do que a outra parte, então a luz faz uma curva mais acentuada. Como resultado, a imagem real em foco é formada mais longe da lente quando a lente tem uma superfície mais plana.

Tamanholente e tamanho da foto

À medida que a distância entre a lente e a imagem real aumenta, os raios de luz se expandem para formar uma imagem maior. Uma lente plana projeta uma imagem grande, mas o filme só é exposto no meio da imagem. Essencialmente, a lente está centralizada no meio do quadro, ampliando uma pequena área na frente do espectador. À medida que a frente do vidro se afasta do sensor da câmera, os objetos se aproximam. A distância focal é uma medida da distância entre onde os raios de luz atingem a lente pela primeira vez e onde atingem o sensor da câmera. Câmeras profissionais permitem que você instale diferentes lentes, com diferentes ampliações. O grau de ampliação é descrito pela distância focal. Nas câmeras, é definida como a distância entre a lente e a imagem real de um objeto distante.

Diferenças entre lentes

Um número maior de distâncias focais indica uma maior ampliação da imagem. Lentes diferentes são adequadas para diferentes situações. Se você fotografar uma cordilheira, poderá usar uma lente com uma distância focal particularmente grande. Eles permitem que você se concentre em certos elementos à distância. Se você precisar tirar um retrato em close-up, uma lente grande angular servirá. Tem uma distância focal muito mais curta, por isso comprime a cena na frente do fotógrafo.

Aberração cromática

Uma lente de câmera é, na verdade, várias lentes combinadas em um bloco. Uma lente convergente pode formarimagem real no filme, mas será distorcida por uma série de aberrações. Um dos fatores de distorção mais significativos é que diferentes cores do espectro se dobram de maneira diferente à medida que se movem pela lente. Essa aberração cromática cria essencialmente uma imagem em que os tons não estão alinhados corretamente. As câmeras compensam isso usando várias lentes feitas de materiais diferentes. Cada lente processa as cores de maneira diferente e, quando combinadas de uma determinada maneira, as cores são reorganizadas. Uma lente zoom tem a capacidade de mover vários elementos da lente para frente e para trás. Ao alterar a distância entre as lentes individuais, você pode ajustar o poder de ampliação da lente como um todo.

Sensores de filme e imagem

O dispositivo e o princípio de funcionamento da câmera também estão associados à gravação de informações na mídia. Historicamente, os fotógrafos também foram uma espécie de químico. O filme consiste em materiais fotossensíveis. Quando esses materiais são atingidos pela luz de uma lente, eles capturam a forma dos objetos e detalhes, como a quantidade de luz que vem deles. Em uma sala escura, o filme foi revelado, submetido a uma série de banhos químicos, para produzir uma imagem. O princípio de operação de uma câmera com sensor é um pouco diferente da operação de uma câmera de filme. Embora as lentes, métodos e termos sejam os mesmos, um sensor de câmera digital se parece mais com um painel solar do que com uma tira de filme. Cada sensor é dividido em milhões de pixels ou megapixels vermelhos, verdes e azuis. Quando a luz atinge um pixel, um sensor o converte em energia e um computador embutido na câmera lê quanta energiasendo produzido.

Por que os megapixels são importantes

A forma como o sensor de uma câmera funciona é medir quanta energia cada pixel tem e permite determinar quais áreas de uma imagem são claras e escuras. E como cada pixel tem um valor de cor, o computador da câmera pode julgar as cores na cena observando quais outros pixels próximos estão registrados. Ao reunir informações de todos os pixels, o computador consegue aproximar as formas e cores do objeto fotografado. Se cada pixel coletar informações de luz, os sensores da câmera com mais megapixels poderão capturar mais detalhes.

É por isso que os fabricantes costumam anunciar câmeras megapixel adicionando uma breve explicação de como a câmera funciona. Embora isso seja verdade até certo ponto, o tamanho do sensor também é importante. Sensores maiores coletarão mais luz, o que ajudará você a obter uma melhor qualidade de imagem com pouca luz. Colocar muitos megapixels em um sensor pequeno na verdade degrada a qualidade da imagem porque os pixels individuais são muito pequenos. A lente padrão da lente de 50 mm não permite muito zoom in ou out, tornando-a ideal para assuntos que não estão muito próximos ou muito distantes.

Como funciona a Polaroid

Um estúdio fotográfico portátil que captura imagens quase instantâneas é um sonho há muito tempo. Até que havia uma câmera incomum que permite que você não espere semanas pelas impressõesimagens. Edwin Land criou a primeira câmera Polaroid. Ele teve uma ideia para a fotografia instantânea e pediu financiamento à Kodak. Mas a empresa tomou isso como uma piada e apenas riu dele. Edwin Land voltou para casa e começou a trabalhar em outros projetos para arrecadar dinheiro. Ele criou a lente Polaroid e depois inventou seu famoso estúdio fotográfico portátil.

O princípio de funcionamento da câmera Polaroid é semelhante ao mecanismo de operação de uma câmera de filme convencional, dentro da qual havia uma base plástica revestida com partículas de compostos de prata sensíveis à luz. Cada espaço em branco para uma fotografia tem as mesmas camadas sensíveis à luz localizadas em uma folha de plástico. Eles contêm todos os produtos químicos necessários para o desenvolvimento de uma foto. Sob cada camada colorida há outra, com um corante. No total, há mais de 10 camadas diferentes no cartão, incluindo uma camada de base opaca, que é um espaço em branco para uma reação química. O componente que inicia o processo é um reagente, uma mistura de desativadores, álcalis, pigmento branco e outros elementos. Está em uma camada logo acima das camadas fotossensíveis e logo abaixo da camada da imagem.

O princípio de funcionamento da câmera Polaroid é que antes de tirar uma foto, todo o material reagente é coletado em forma de bola na borda da folha plástica, longe do material fotossensível. Após pressionar o botão, a borda do filme sai da câmara através de um par de roletes que distribuem o material reagente no centroquadro. Quando o reagente é distribuído entre a camada de imagem e as camadas fotossensíveis, ele reage com outros elementos químicos. O material opaco evita que a luz se filtre nas camadas subjacentes, de modo que o filme não fica totalmente exposto antes de ser revelado.

Os produtos químicos se movem pelas camadas, transformando as partículas expostas de cada camada em prata metálica. Os produtos químicos então dissolvem o corante revelador, então ele começa a penetrar na camada da imagem. As áreas de prata metálica em cada camada que foram expostas à luz prendem os corantes para que eles parem de subir. Somente tintas de camadas não expostas serão movidas para a camada de imagem. A luz refletida no pigmento branco no reagente passa por essas camadas coloridas. A camada ácida do filme reage com o álcali e os desativadores do reagente, resultando em um desenvolvimento gradual da imagem. Ele precisa de luz para se desenvolver completamente, e geralmente o fotógrafo pega o cartão e vê a química final envolvida na revelação do filme.