Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Фотоапарат був винайдений 1861 році для отримання і зберігання нерухомих зображень. Спочатку в приладі вони фіксувалися на спеціальних пластинах, а пізніше на плівці. З 70-х років 20-го століття починається інтенсивний розвиток цифрової техніки. Класичні (плівкові) фотографічні апарати поступово починають відходити на другий план. На сьогоднішній день їх практично витіснили цифрові фотокамери. Ці сучасні прилади дозволяють отримувати високоякісні знімки. Найбільшого поширення набули дзеркальні, беззеркальние і компактні моделі. Для займаються створенням фотографій рекомендується використовувати перші два типи виробів. При цьому для такого роду діяльності необхідне знання пристрою фотоапарата і принципу його дії.

Принцип роботи фотоапаратів

Принцип роботи цифрових і плівкових фотографічних апаратів, в загальному, ідентичний. Сильно спрощену його схему можна представити таким чином:

  • після натискання кнопки відкривається затвор і відбитий від об'єкта світло надходить через об'єктив всередину фотографічного апарату;
  • в результаті відбувається формування картинки на світлочутливому елементі (матриці або плівці) - фотографування;
  • затвор закривається, після чого апарат готовий далі робити знімки.

Весь описаний процес фотографування проходить за частки секунди. У різних моделей фототехніки через їх конструктивних особливостей детальне його протікання різниться.

На відміну від плівкових фотоапаратів в цифрових замість фотохімічного збереження зображень застосовується фотоелектричний спосіб. Його суть полягає в тому, що світловий потік перетвориться в електричний сигнал, який після записується на носій інформації (цифрове пристрій).

Запечатленное зображення відразу доступно для перегляду на рідкокристалічному дисплеї, що дуже зручно для оцінки отриманого результату. Його можна зберегти на комп'ютері або ноутбуці для подальшого перегляду, зберігання, редагування, передачі (наприклад, по мережі Інтернет) або друку на фотопапері з використанням принтера.

Основні елементи цифрового фотоапарата

Дзеркальний цифровий фотоапарат відноситься до найбільш досконалої по конструкції і функціональними можливостями великої групи фототехніки. На його прикладі зручно розглядати пристрій фотографічних апаратів в цілому. Пов'язано це з тим, що можна ознайомитися з конструктивними елементами, які зустрічаються і в інших видів даної техніки.

Основними частинами дзеркального цифрового фотографічного апарату є:

  • об'єктив;
  • матриця;
  • діафрагма;
  • затвор;
  • пентапрізма;
  • видошукач;
  • поворотне і допоміжне дзеркала;
  • світлонепроникний корпус.

Детальна схема будови фотоапарата представлена нижче. З неї видно, що розглянуті основні частини є безпосередньо задіяними в процесі отримання зображення.

Без наявності додаткових деталей, наприклад, фотоспалахи, карти пам'яті, акумуляторних батарей, рідкокристалічного дисплея, різних датчиків також неможлива робота фотокамери і отримання якісних фотографій. Але ці конструктивні елементи безпосередньо не пов'язані з принципом функціонування фототехніки.

об'єктив фотокамери

Об'єктив являє собою оптичну систему, яка складається з розташованих всередині оправи лінз. Вони бувають скляними або пластиковими (в дешевих моделях техніки). Світловий потік, що проходить крізь лінзи, заломлюється і формує зображення на матриці. Хороші об'єктиви дозволяють отримувати різкі, чіткі фотознімки без спотворень.

Нові моделі об'єктивів можуть бути оснащені електронними схемами, які керують, наприклад, оптичним стабілізатором, діафрагмою. Але на старих фотокамерах електроніка може не функціонувати.

Головними характеристиками об'єктивів є:

  1. Світлосила - параметр, що показує співвідношення між яскравістю об'єкта, який відображається, і освітленістю зображення, одержуваного в фокальній площині (на матриці) за допомогою оптичної системи.
  2. Фокусна відстань - це відстань в міліметрах від оптичного центру об'єктива до мітки фокальній площині (фокуса), в якій розташована матриця. Від нього залежить кут огляду (поле зору) оптики і розміри одержуваного зображення.
  3. Зум - здатність оптичної системи наближати віддалені об'єкти (збільшувати їх зображення). Він визначається відношенням фокусних відстаней (максимального до мінімального).
  4. Різновид байонета.

На маркуванні об'єктивів звичайно перше число (або пара чисел) вказує фокусна відстань, а друге (або пара) - светосилу. Класифікація об'єктивів по фокусної відстані і куту огляду показана на наступній фотографії. Більш універсальним вважається стандартний тип оптики.

Важливо! Світлова ефективність об'єктивів залежить від світлосили. Чим вона більше, тим фототехніка краще і, відповідно, коштує дорожче. Оптична система, що володіє більшою світлосилою, дозволяє робити знімки на більш коротких витримках, ніж з меншим даними показником.

кріплення оптики

Об'єктиви кріпляться до корпусу фотоапарата за допомогою байонета. Він являє собою спеціальне високоточне з'єднання (часто стандартного типу). Конструктивно цей кріпильний вузол може бути виконаний у вигляді накидної гайки, оснащеної прорізами, яких виступів на оправі з відповідними їм на корпусі пазами. Існують моделі виробів, де байонетное з'єднання представлено великої різьбленням, що має короткий хід.

До основних характеристик байонета відносяться:

  • діаметр, який впливає на светосилу об'єктива;
  • робочий відрізок (схематично представлений на фото нижче), що визначає діапазон робочих фокусних відстаней.

Важливо! Робочі відрізки фотокамери і об'єктива повинні збігатися. Від цього безпосередньо залежить можливість установки оптики різних систем через перехідник на фотографічний апарат.

Діафрагма і її функції

Діафрагма - це механізм, призначений для регулювання світлового потоку, що потрапляє на матрицю цифрового фотоапарата. Вона знаходиться між лінзами в об'єктиві.

Конструктивно деталь складається з набору накладаються один на одного пелюсток (звичайне їх кількість становить від 2 до 20 штук), які бувають різної форми. Величина їх взаємного зсуву щодо базового положення визначає розмір утворюється круглого (при повному відкритті) або багатокутного (при частковому) отвори. Завдяки тому, що механізм відкривається і закривається, змінюється кількість надходить світла. Дорога і якісна оптика оснащується Багатопелюсткова діафрагмами.

Від діаметра отвору діафрагми залежить ГРИП (глибина різкості зображуваного простору): чим розмір кола менше, тим більше ГРИП. Такий взаємозв'язок дозволяє фотографам при зйомці створювати різні ефекти, наприклад, відокремлювати від фону який-небудь об'єкт.

Крім розглянутих показників, розмір отвору діафрагми впливає на такі параметри одержуваного зображення:

  • аберацію (похибка або помилку в передачі картинки), значення якої найменше, коли максимально закрита діафрагма;
  • дифракцию (огибание світловими хвилями перешкод), що виражається в зниженні здатності оптики відтворювати зображення об'єктів, які розташовані поблизу (показник називається дозволом об'єктива), при зменшенні розміру пропускає світло отвори;
  • виньетирование (зменшення освітленості, що походить від центру знімка до його краях), найбільш яскраво проявляється при максимально відкритої діафрагми.

Діафрагму прийнято позначати буквою «f». Число, розташоване поруч з нею, вказує діаметр отвору. При цьому, чим число менше, тим більше розмір отвору, що позначається їм. Діаметр 2, 8 на даний час є максимальним на більшості об'єктивів. Дифракція з аберацією врівноважені в діафрагмах від f / 8 до f / 11. При цьому об'єктив має максимальний дозвіл.

У дзеркальних фотокамер сучасного виробництва об'єктиви оснащені діафрагми стрибаючого типу. Вони закриваються до встановленого значення лише в безпосередній момент зйомки. Щоб мати можливість оцінювати глибину різкості зображення при певному діаметрі отвори, багато дзеркалки оснащують репетиром. Він являє собою механізм примусового закриття діафрагми до робочого значення.

Робота дзеркал

Світло, що пройшло через отвір діафрагми, потрапляє на дзеркало. Там потік ділиться на 2 частини. Одна з них надходить на фазові датчики (відбиваючись від допоміжного дзеркала), які призначені для визначення того, знаходиться чи ні зображення в фокусі. Потім система фокусування видає команду лінз на переміщення. При цьому вони стають так, щоб об'єкт зйомки опинився у фокусі. Така самонастройка називається фазовим автофокусом. Він є одним з основних переваг дзеркалок перед беззеркальной цифровими фотокамерами. Щоб побачити дзеркало всередині корпусу, потрібно просто зняти оптику.

Другий потік потрапляє на екран фокусування (матове скло). Завдяки цьому фотограф може відразу оцінити глибину різкості напрямної рамки і точність фокусування. Опукла лінза, розташована над екраном фокусування, збільшує розмір отримуваної картинки. Дзеркало забирається після натискання спуску, дозволяючи світлу без перешкод надходити на матрицю.

Ціла категорія фототехніки представлена моделями з нерухомим напівпрозорим дзеркалом. Його використання дозволяє користуватися автофокусом не тільки при фотозйомці, але також під час проведення відеозйомки в режимі «Live View». Також можливо безперервне візування.

Функції та різновиди затворів

Після натискання спуску також спрацьовує затвор, який встановлений між дзеркалом і матрицею. Призначенням його є регулювання доступу на матрицю світла. Час, протягом якого затвор відкритий, називається витримкою. За цей часовий відрізок відбувається процес експонування.

Затвори на зеркалках бувають двох типів:

  • механічним (найбільш поширені);
  • електронними (цифровими).

Конструктивно механічні затвори є вертикально або горизонтально розташовані 1 або 2 непрозорі для світлового потоку шторки. Основними характеристиками таких затворів є швидкість і лаг. Під останнім розуміють швидкість відкриття шторок після того, як натиснуто спуск.

Відкриття та закриття шторок відбувається дуже швидко (за частки секунди) за рахунок електромагнітів або пружинок. Швидкість затвора - це проміжок часу, який потрібен, щоб отримати знімок після натискання спуску. Механічні затвори мають межа спрацьовування. Витяги приблизно з 1/8000 секунди отримують, використовуючи вже цифрові затвори.

Електронний затвор - це не якесь окреме пристрій, а принцип регулювання експозиції (кількості надходить світла) матрицею. Витримка в даному випадку є часовий проміжок між її обнуленням і моментом зчитування інформації з неї. Використання електронних затворів характеризується можливістю досягнення більш коротких витримок без застосування механічних дорогих аналогів.

Більш досконалими вважаються моделі фотографічних апаратів з комбінацією електронного та механічного типів затворів. При цьому перший використовується при коротких витримках, а другий - при тривалих. Також механічний затвор захищає матрицю від попадання на неї пилу.

Кількість що надходить всередину камери світла, регульоване діафрагмою, і витримка, що встановлюється затвором, лежать в основі процесу фотографування. Завдяки поєднанню цих показників в різних варіантах фотографами досягаються різні ефекти.

Пентапризма і видошукач

Світловий потік, пройшовши через екран фокусування, потрапляє в пентапризму. Вона складається з двох дзеркал. Спочатку від поворотного дзеркала зображення надходить в перевернутому вигляді. Дзеркала пентапризми перевертають його, видаючи на видошукач підсумкову картинку в нормальному вигляді.

Видошукач є пристроєм, що дозволяє фотографу попередньо оцінювати кадри. Основними його характеристиками є:

  • світлість (залежить від якості і світлопропускних властивостей стекол, з яких зроблений);
  • розмір (площа);
  • покриття (в сучасних моделях досягає 96-100%).
Важливо! Оцінювати кадри фотографу легше на великих за розміром видошукачах з більш світлими стеклами. Але вони встановлюються тільки на моделях вище середнього рівня.

Схема руху світлового потоку в видошукачі фотоапарата

Дзеркальні фотокамери можуть бути оснащені видошукачами наступних видів:

  • оптичними;
  • електронними;
  • дзеркальними.

Оптичні видошукачі найбільш поширені. Такі пристрої являють собою розташовану біля об'єктива систему лінз. Їх перевагою є відсутність споживання енергії, а недоліком - певне перекручення зображення, що потрапляє в кадр.

Електронні пристрої - це мініатюрний рідкокристалічний (РК) екран. Зображення на нього передається з матриці камери. Електронний видошукач можна користуватися навіть при сильному сонячному світлі, тому що він розташований всередині корпусу. Але під час роботи він споживає електроенергію

Дзеркальні видошукачі вважаються кращими, тому що здатні забезпечити найбільш високу контрастність, якість контурів об'єктів. Такі пристрої перейшли до цифрових фотографічним апаратів від плівкових аналогів. Видиме фотографом зображення формується поворотним дзеркалом.

Існують моделі без видошукачів. У них візування зображень фотографом відбувається за допомогою РК-монітора. Недоліком таких екранів є те, що практично неможливо розглянути на них що-небудь при яскравому сонячному світлі. Також у моніторів може бути невелике дозвіл.

Матриця дзеркальної цифрової фотокамери

Матриця дзеркалок - це аналогова або цифро-аналогова мікросхема з фотосенсором. Останні являють собою світлочутливі елементи, які перетворюють енергію світла в електричний заряд (пропорційний по величині яскравості освітлення). Таким способом матриці переводять оптичне зображення в аналоговий сигнал або в цифрові дані. Які потім надходять по ланцюжку перетворювач-процесор-карта пам'яті.

Важливо! За отримання картинок в кольорі відповідає світлофільтр. Він встановлений перед мікросхемою.

Основними характеристиками матриць є:

  • Дозвіл;
  • розмір;
  • світлочутливість (ISO);
  • співвідношення між сигналом і шумом (скупченням хаотично розташованих точок різних кольорів, поява яких пов'язана з недоліком освітленості об'єктів).

Під дозволом розуміють кількість світлочутливих елементів в деталі, що вимірюється в сучасних приладах мегапікселямі (відповідає мільйону фотосенсорів). Чим більше їх число, тим краще будуть передані на фото дрібні деталі.

Від розміру матриці, вимірюваного по діагоналі, залежить кількість фотонів, яке вона може вловити, а також присутність шумів на вихідному зображенні. Чим цей параметр більше, тим краще (шумів менше). Діагональ деталі в затребуваних моделях фототехніки становить 1 / 1, 8 -1 / 3, 2 дюйма.

Світлочутливість матриць знаходиться в межах 50-3200. Великі значення чутливості дозволяють проводити зйомку при поганій освітленості, наприклад, в сутінках або в нічний час. Але при цьому зростає рівень шуму. Оптимальним рівнем ISO вважається його значення від 50 до 400. Збільшення чутливості супроводжується зростанням шумів.

У дзеркальній фототехніку поширення набули два різновиди матриць:

  • повнокадрові (збігаються розміром з кадром плівки 35 мм);
  • усічені (зі зменшеною діагоналлю).

Матриці відрізняються один від одного форматами, які бувають наступними:

  • Full Frame - повнокадрові (35 × 24 мм);
  • APS-H - матриці професійних фотоапаратів (29 × 19-24 × 16 мм);
  • APS-C - застосовуються в моделях виробів споживчого класу (23 × 15-18 × 12 мм).

Повнокадрові матриці більше розмірами, ніж усічені. Ними оснащують професійні моделі фотокамер.

Системи стабілізації зображення

Через переміщення фотокамери під час фотозйомки або через тремтіння рук виходять змазані кадри. З цим явищем бореться стабілізатор зображення (є не у всіх моделях). Він буває трьох видів:

  • оптичним;
  • з рухливою матрицею;
  • електронним (цифровим).

Перший являє собою вмонтований в об'єктив блок лінз, який управляється спеціальними сенсорами. Системи з рухливою матрицею (наприклад, «Anti-shake») припускають її фіксацію на рухається платформі. Вони вважаються менш ефективними, ніж оптична стабілізація.

Електронний vr (пригнічувач вібрацій) передбачає перетворення лише картинки процесором. Цифровий стабілізатор функціонує з будь-якими об'єктивами.

Коротка характеристика інших деталей фототехніки

Наявність фотоспалахи дозволяє підсвічувати об'єкти, розташовані на передньому плані поблизу від фотографа. Зазвичай вбудовані спочатку такі пристрої відрізняються невеликою потужністю. З цієї причини напівпрофесійні і професійні фотографічні апарати оснащують роз'ємом, що дозволяє підключати додаткові фотоспалахи.

Функції фотоапарата розширює застосування спалахів, здатних пригнічувати ефект червоних очей. Також зручним є наявність декількох основних їх робочих режимів:

  • автоматичного;
  • примусового;
  • повільної синхронізації;
  • без спалаху.

Щоб робити автопортрети або усунути коливання фотоапарата, використовують автоспуск. Це пристрій створює затримку часу між натисканням на спуск затвора і його дійсним спрацьовуванням.

На замітку! Під час тривалої фотозйомки ряд моделей дзеркалок рекомендується замість акумуляторних батарей живити за допомогою адаптера, що підключається через dc in роз'єм. Це можливо тільки при наявності доступу до мережі напругою 220 V.

Процесор фотоапарата виконує такі функції:

  • управляє спалахом, інтерфейсом камери, автофокусуванням;
  • розраховує експозицію;
  • обробляє дані з матриці;
  • регулює різкість, світлочутливість, контраст, баланс білого, шум і ряд інших параметрів картинки;
  • зберігає зображення на карті пам'яті, стискаючи файли;
  • забезпечує зв'язок із зовнішніми пристроями (наприклад, комп'ютером).

При обробці цифрових даних процесором вони зберігаються в оперативній пам'яті. Для постійного збереження інформації служать знімні носії у вигляді карт пам'яті різних форматів (наприклад, SecureDigital - SD).

Завдяки наявності кнопок управління можна вручну управляти різними настройками, наприклад: регулювати витримку з діафрагмою, встановлювати світлочутливість матриці, баланс білого. Це дозволяє контролювати весь процес фотозйомки, створювати необхідні ефекти.

висновок

Дзеркальні фотокамери дозволяють отримувати високоякісні знімки через наявність великих за розміром матриць. Тому їх використовують в своїй діяльності професійні фотографи та аматори, які серйозно займаються фотографією. Найважливішим фактором популярності дзеркальної фототехніки також є змінна оптика, яка робить можливим проводити фотозйомку через телескоп, ендоскоп або мікроскоп.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Цифрова техніка