Экспозиция
Фотоаппараты действуют так же, как наши глаза. Когда слишком много света — и они ослеплены; если слишком мало света — и они пытаются понять, что же скрывается в потёмках. В фотографии избыток света называется «передержка» («переэкспозиция») — такие фотографии слишком яркие, большая часть композиции становится блеклой. Недостаток света известен как «недодержка» («недоэкспозиция») — такие фотографии характеризуются мрачными цветами и глубокими, «проваленными» тенями.
Недостаток света приводит к недоэкспонированию снимка слева. Фото в центре было снято с правильной экспозицией, а фото справа было снято с избытком света, то есть переэкспонировано.
Автоматические фотоаппараты сами устанавливают настройки так, чтобы на пленку(в пленочных фотоаппаратах) или электронный сенсор(в цифровых фотоаппаратах) попало оптимальное количество света. Фотоаппарат изменяет выдержку (время, на которое затвор фотоаппарата открывается, пропуская свет) или диафрагму объектива — чем шире она открыта, тем больше света проходит через объектив.
Работа зеркал
Но до того, как очередь дойдет до диафрагмы, свет пройдет сквозь датчики и отразится от зеркала. Оно помогает мгновенно определить, находится ли объект в фокусе. После этого линза перемещается по необходимости, это тот самый авто фокусинг, которым очень удобно пользоваться. В дорогих современных моделях автоматической фокусировкой можно пользоваться даже в режиме живой съемки, что многократно повышает ее качество.
В цифровых камерах зеркала очень качественные и прочные, их можно даже увидеть, если снять ненадолго оптику.
После этой фазы свет попадает на так называемое матовое стекло. Профессиональные фотографы сразу видят необходимую резкость и поправляют фокусировку. Картинка становится объемной благодаря выпуклой линзе и обрабатывается уже на матрице.
История развития фотоаппаратов
1500 — Первая камера обскура.
1826 — Первое фотографическое изображение, созданное Ньепсом.
1839 — Французский изобретатель Дагер объявляет о своем фотографическом процессе — дагеротипии.
1841 — Изобретение негативно-позитивного процесса.
1845 — Первая панорамная камера.
1860 — Изобретение портативной крупноформатной камеры — Райзекамеры.
1888 — Первая камера Kodak с пленкой.
1900 — Выход Kodak Brownie.
1907 — Изобретение Autochrome.
1925 — Выход Leica I — первой камеры малого формата.
1936 — Изобретение цветной пленки.
1947 — DualFlex — двойная зеркальная камера.
1947 — Выход первой мгновенной камеры — Polaroid Model 95.
1948 — Hasselblad 1600F — первая однообъективная камера среднего формата.
1953 — Изобретение первой стереоскопической камеры.
1961 — Изобретение зеркальной камеры.
1963 — Первая камера с автофокусом от Canon.
1974 — Первая полностью автоматическая камера.
1975 — Первая цифровая камера Kodak.
1986 — Quicksnap — первая одноразовая камера.
1990 — Dycam Model 1 — первая коммерчески доступная цифровая камера.
1991 — Kodak DCS SLR.
1994 — Apple входит в мир фотографии с QuickTake 100.
1999 — Первый телефон с встроенной камерой — Kyocera Visual Phone.
2004 — Первая зеркальная камера для потребителей от Epson.
2007 — Выход первого iPhone.
2008 — Panasonic Lumix DMC-G1 — первая зеркальная беззеркальная камера с возможностью смены объектива.
Принцип работы камеры не меняется с 19 века
За последние полтора века камеры сильно усовершенствовались. Нынешние фотоаппараты стали итогом многолетних разработок. Тем не менее главные принципы работы остались прежними. Для камеры (как и для человеческого глаза) свет — это волна. Подобно звуковой волне, различается по длине, частоте и амплитуде.
Задача фотографа — собрать и запечатлеть свет. Основными элементами фотоаппарата являются объектив и детектор света. Объектив собирает свет, а затем проецирует его на поверхность фотодетектора: пленку или цифровой сенсор. Далее с помощью различных способов обработки (в том числе программными методами) мы получаем готовое изображение.
Основные узлы, из которых состоит токарный станок по металлу
Любой токарный станок по металлу включает в себя основные конструктивные узлы и элементы.
Станина
Основной и самый крупный элемент, на котором крепятся все остальные детали. Это неподвижная деталь, представляющая собой две параллельные стенки, неподвижно соединенные между собой поперечинами. Станина имеет ножки-тумбы, в которых хранится инструмент.
Верхние рейки служат направляющими, по которым двигаются суппорт токарного станка и задняя бабка. Они могут быть плоского и призматического вида. Направляющие выполнены строго параллельно друг другу.
Передняя бабка
Эта деталь по-другому может называться шпиндельная бабка. Внутри нее находятся следующие детали:
- шпиндель;
- подшипники (два);
- шкив;
- коробка скоростей.
Передняя бабка поддерживает заготовку и придает ей вращение.
Шпиндель
Шпиндель является основной деталью передней бабки. Он представляет собой металлический вал конусообразной формы. В нем фиксируются различные инструменты, оправки и другие приспособления.
Шпиндель токарного станка, шейка и подшипники должны быть гладкими, чисто отшлифованными, без люфтов, потому что это влияет на качество расточки деталей. Шпиндель имеет резьбу, а в некоторых станках еще и специальную канавку для того, чтобы патрон самопроизвольно не открутился.
Механизм поперечной и продольной подачи
Суппорт может двигаться вдоль и поперек, благодаря механизму подачи. Направление задает трензель, находящийся в корпусе передней бабки. Снаружи станка есть рукоятки, которыми можно изменять направление и амплитуду движения суппорта.
Важно!
Суппорт
Суппорт – это характерный элемент любого токарного станка, с помощью которого осуществляется перемещение режущего инструмента в продольном, поперечном и наклонном направлении. Продольное движение по салазкам станины производит каретка, поперечное совершает верхняя часть суппорта. Резцедержатели (одно или многоместные) устанавливаются в верхнюю часть суппорта.
Фартук
За корпусом фартука находятся механизмы, связывающие суппорт с зубчатой рейкой и ходовым винтом. Управление фартуком вынесено на корпус станка, что упрощает регулировку хода суппорта.
Задняя бабка
В заднюю бабку закрепляется деталь на шпинделе, поэтому этот элемент подвижный. Деталь состоит из двух частей: нижней – плиты и верхней – держателя шпинделя. Задняя бабка токарного станка движется по станине и может быть зафиксирована в любом месте благодаря рычажной рукоятке. Конус задней бабки называется пиноль. В нем крепится инструмент или приспособление. Также задняя бабка служит второй опорой при обработке длинных деталей.
Каретка
Каретка предназначена для продольного движения суппорта по салазкам станины. От ее исправности зависит свободное движение этого элемента.
Вал
Вал вращения шпинделя имеет две ручки включения. При среднем положении ручек он выключен. Положение вверх – вал вращается против часовой стрелки (рабочее движение), положение вниз – вал вращается по часовой стрелке (обратное движение).
Общий принцип
Современные камеры, более или менее, получают снимки одинаковым путем. Очевидно, что одни камеры сложнее других, но, как правило, свет проходит по сходному пути, как только он встречается с камерой.
- Объектив.
- Диафрагма.
- Затвор.
- Плоскость изображения.
Способ просмотра изображения на камере, через оптический или электронный видоискатель или электронный экран — это одно из отличий камер различных типов.
Объектив
Свет вначале попадает в объектив. Это оптическое устройство, изготовленное из пластика, стекла или кристалла, который искривляет свет, поступающий в объектив, в направлении плоскости изображения. Объектив имеет определенное количество оптических элементов. Они сгруппированы по группам. Если посмотреть на характеристики объектива, вы увидите упоминание о количестве элементов и групп в данном объективе. Некоторые группы имеют только один элемент.
Некоторые объективы имеют фиксированное фокусное расстояние. Другие объективы имеют подвижные части, что позволяет регулировать фокусное расстояние. В таких объективах, один или несколько элементов, могут изменять свое положение для точной фокусировки на плоскости изображения.
Объективы определяются фокусным расстоянием. Это длина в миллиметрах от задней узловой точки объектива до плоскости изображения. Некоторые объективы имеют фиксированные фокусные расстояния, а другие имеют регулируемые фокусные расстояния. Те объективы, которые могут изменять фокусное расстояние, называются объективами с переменным фокусным расстоянием (или по другому, зум объективы).
Диафрагма
Диафрагма создается набором лопастей внутри объектива.
Технически часть объектива, диафрагма — это размер отверстия объектива. Многие конструкции имеют различные диафрагмы, которые управляют тем, сколько света проходит через объектив. Диафрагма имеет определенное количество лепестков, которые уменьшают или расширяют размер диафрагмы по мере необходимости. Некоторые объективы имеют фиксированную диафрагму, размер которой не может быть отрегулирован.
Затвор
Многие камеры оснащены устройством, которое открывается и закрывается, чтобы свет воздействовал на плоскость изображения в течение определенного времени. Это затвор, и он работает так же, как открывающие и закрывающие веки – если бы глаза были закрыты намного больше, чем открыты!
Затвор представляет собой сложную механическую (или электрическую) систему. В механических камерах могут быть створчатые или фокальные шторки. Затвор лепестков открывается и закрывается, как диафрагма апертуры, а в фокальной плоскости затвора используются «шторы», работающие как гаражные двери.
В настоящее время, в большинстве современных камер, используется «электронный затвор». Это позволяет быстро включать или выключать цифровой датчик.
Плоскость изображения
После того, как свет проходит через диафрагму объектива и пропускается через открытый затвор, он попадает в плоскость изображения. В плоскости изображения находится светочувствительная химическая пленка или цифровой датчик, на котором записывается проецируемое изображение.
Как это работает
С точки зрения внутреннего устройства цифровые фотоаппараты очень похожи на многим знакомые и ещё памятные пленочные. Разница между ними только в способе фиксации изображения. Изображение сохраняется, собственно, либо на пленке, покрытой специальным слоем светочувствительной эмульсии, либо на фотоматрице. С точки зрения внешнего вида цифровые фотоаппараты мало чем отличаются от плёночных.
Теперь “заглянем” внутрь. Фокусировка изображения осуществляется объективом. Световой поток, попадающий в объектив, встречает на своём пути диафрагму. В зависимости от значения выдержки затвор срабатывает с определённой скоростью. Затвор расположен сразу за объективом и именно он регулирует длительность воздействия света на матрицу.
В современных “цифрах” ставятся затворы двух видов:
- электронный – на матрице стоит электронное реле, которое, помимо всего прочего, регулирует длительность выдержки
- электромеханический – устроен он так же, как и в пленочных фотоаппаратах, но управляется электронными устройствами.
Фотоматрица отвечает за преобразование полученных изображений в электрические импульсы. С неё электронные сигналы поступают в управляющий процессор. Собственно процессор – мозг любого цифрового фотоаппарата. Именно с его помощью идёт управление экспозицией и фокусировкой объектива с помощью аналого-цифрового преобразователя. Этот преобразователь конвертирует сигналы с фотоматрицы, генерирует файл, сжимает полученное изображение и, в самом конце, сохраняет изображение на карте памяти.
Управляющий процессор оснащён операционной системой с довольно разветвленным интерфейсом и графическим меню. Всё это позволяет вести съемку по предварительно разработанным сценариям (предустановленные режимы съемки, например, закат или портрет).
Принципиальная разница между плёночным и цифровым фотоаппаратом заключается в месте фиксации и хранения изображения. В плёночных обе эти функции выполняет фотоплёнка, а в цифровых они разделены между матрицей и картой памяти. Помимо всего прочего цифровые фотоаппараты оснащены оптическим или зеркальным видоискателем (зависит от модели), ну а посмотреть получившийся снимок можно на цветном жидкокристаллическом дисплее.
Независимо от того, профессионально вы снимаете или обходитесь любительской фотокамерой, знать её устройство всегда полезно. Как минимум, для общего развития. Но главное – получать удовольствие от процесса!
Предварительная фильтрация света
Поверх фильтра Байера и микролинз сенсор накрыт дополнительным фильтром, прозрачным для видимого света, но непроницаемым для инфракрасных лучей. Необходимость в ИК фильтре продиктована высокой чувствительностью матрицы не только к видимому, но также и к инфракрасному излучению. ИК фильтр отсекает световые лучи с длиной волны свыше 700 нм и приводит диапазон частот, воспринимаемых фотосенсором, в соответствие с чувствительностью человеческого глаза.
Для съёмки же в инфракрасном диапазоне выпускаются специальные камеры без ИК фильтра.
К ультрафиолетовому излучению (с длиной волны меньше 400 нм) сенсор цифрового фотоаппарата практически не восприимчив, и потому в специальном УФ фильтре не нуждается.
Помимо фильтра, задерживающего инфракрасное излучение, фотосенсор часто снабжается ещё и т.н. оптическим фильтром нижних частот или сглаживающим фильтром, задача которого состоит в лёгком размытии изображения. Дело в том, что если снимаемый объект имеет области с мелкими деталями, размер которых сопоставим с размерами фотодиодов матрицы, то при оцифровке изображения возможно появление неестественно выглядящих артефактов вроде муара. Фильтр нижних частот сглаживает мельчайшие детали изображения, т.е. снижает частоту исходного аналогового сигнала до уровня, не превышающего частоту дискретизации. Это позволяет уменьшить риск возникновения артефактов оцифровки ценой незначительного снижения резкости конечного снимка.
Чем выше разрешение цифрового фотоаппарата, тем меньше необходимость в сглаживающем фильтре, и потому в последнее время всё чаще выпускаются модели без оного. При разрешении матрицы свыше 15-20 мегапикселей аберрации объектива и дифракция на отверстии диафрагмы обеспечивают естественное и неизбежное размытие изображения, что делает намеренное ухудшение резкости с помощью фильтра нижних частот излишним.
***
Теперь вы знаете, как работает цифровая камера, и обладаете достаточным представлением об определённых технических слабостях цифровой фотографии на настоящем этапе её развития. Само собой разумеется, что сведения эти дополняют, но ни в коем случае не заменяют глубокое и всестороннее понимание экспозиции.
Спасибо за внимание!
Василий А.
Видоискатель
При изменении фокусного расстояния нам нужно оценить, как зуммирование повлияло на вид будущего снимка. Цифровые фотоаппараты предоставляют наиболее наглядный способ, отображая кадр на ЖК-экране точно так же, как он будет выглядеть после съемки. Видоискатель пленочных фотоаппаратов оснащен своей собственной системой зуммирования, которая согласована с объективом, и изображение в нем приблизительно соответствует реальному.
.
Фотография сделана объективом со стандартным фокусным расстоянием. Это почти то, что мы видим сами.
.
Отдаляя объекты, мы можем показать их окружение; сами объекты при этом уменьшаются.
.
Увеличивая фокусное расстояние, вы заполняете видоискатель небольшим участком сцены — здесь девочка становится основным объектом съемки, а ее окружение кажется более выразительным.
Подсказки по зуммированию
Чтобы получить подобный эффект, зуммируйте объектив.
- Отходите назад, когда хотите сделать снимок в ограниченном пространстве или в комнате.
- Попробуйте использовать широкоугольный ракурс, чтобы получить необычные портреты крупным планом!
- Для получения выразительного кадра измените фокусное расстояние таким образом, чтобы вся рамка видоискателя была заполнена выбранным объектом.
- Для компактного фотоаппарата можно приобрести насадочные линзы, позволяющие вести широкоугольную съёмку или «приближать» далекие объекты.
БАЛАНС БЕЛОГО
Цифровые фотоаппараты используют баланс белого для компенсации особенностей освещения при съемке. Среди основных настроек баланса белого всегда можно найти варианты для дневного освещения, света ламп накаливания и люминесцентных ламп, а также освещения при облачной погоде.
Если вы неправильно установите баланс белого, не исключено, что снимки приобретут непонятный цветовой оттенок.
Фото слева сделано с правильным балансом белого. Справа тот же снимок с балансом белого для искусственного освещения.
Фотография в помещении с балансом белого для искусственного освещения (слева) и для дневного освещения (справа).
Теги: Как фотографировать правильно, настройка фотоаппарата, как настроить фотоаппарат, характеристики фотоаппаратов, выдержка фотоаппарата, диафрагма фотоаппарата, функции фотоаппарата, режимы фотоаппарата, как пользоваться фотоаппаратом, затвор фотоаппарата, параметры фотоаппарата, управление фотоаппаратом, эффекты фотоаппарата, советы возможности фотоаппарата
МАТРИЦА ФОТОКАМЕРЫ
Матрица — это сердце современного фотоаппарата. Именно от ее качества будет во многом зависеть качество фотографий. Матрица имеет две основные характеристики, информация о которых доступна потребителю: это разрешение и физический размер.
Сначала давайте разберемся с разрешением. Разрешение матрицы — это число ее светочувствительных элементов, пикселей. Чем их больше, тем больше точек будут составлять итоговое фото. Сегодня среднее разрешение матриц от 16 до 36 миллионов пикселей.
Однако, может быть так, что мегапикселей на матрице много, а качество снимка всё равно невысоко: он не резок, не контрастен, утопает в цифровом шуме — помехах. Качество изображения зависит не только от разрешения в мегапикселях, но и от физического размера самой матрицы.
Фрагмент снимка, сделанного на смартфон с камерой в 8 мегапикселей
Фрагмент кадра с разрешением в 8 мегапикселей, сделанный на зеркальную фотокамеру.
Оба снимка сделаны в одном разрешении. Как видно, кадр, снятый на мобильный телефон, сильно проигрывает в качестве: он не так контрастен, на снимке не сохранились мелкие детали, например, прожилки на листочке. А ведь именно за мелкие детали должно отвечать высокое разрешение матрицы.
В различные типы камер устанавливаются матрицы различного размера. Самая большая на этой схеме — полнокадровая матрица. Ее размер соответствует кадру со знакомой всем фотопленки формата “135” или просто “35 мм” — 36х24 мм. Матрицы такого размера позволяют получать изображения очень высокого качества. Но чем больше физический размер матрицы, тем она дороже. Поэтому большие матрицы встречаются лишь в достаточно дорогих устройствах. Для любительских зеркалок характерен формат APS-C. Чем дешевле устройство, тем меньше в нем установлена матрица.
Большие матрицы дают выигрыш не только в детализации, но и в качестве изображения при съемке на высоких значениях чувствительности, при плохом освещении. Дело в том, что на сенсоре большой площади можно реализовать больший размер самих светочувствительных элементов — пикселей. Для сравнения: один светочувствительный элемент матрицы современного полнокадрового аппарата имеет в среднем размер в 4,9-8,3 микрон. Размер одного пикселя компактного фотоаппарата или смартфона около 1-3 микрон.
Пентапризма и видоискатель
Световой поток, пройдя через фокусировочный экран, попадает в пентапризму. Она состоит из двух зеркал. Первоначально от поворотного зеркала изображение поступает в перевернутом виде. Зеркала пентапризмы переворачивают его, выдавая на видоискатель итоговую картинку в нормальном виде.
Видоискатель является устройством, позволяющим фотографу предварительно оценивать кадры. Основными его характеристиками являются:
- светлость (зависит от качества и светопропускных свойств стекол, из которых сделан);
- размер (площадь);
- покрытие (в современных моделях достигает 96-100%).
Важно! Оценивать кадры фотографу легче на больших по размеру видоискателях с более светлыми стеклами. Но они устанавливаются только на моделях выше среднего уровня.. Схема движения светового потока в видоискателе фотоаппарата
Схема движения светового потока в видоискателе фотоаппарата
Зеркальные фотокамеры могут быть оснащены видоискателями следующих видов:
- оптическими;
- электронными;
- зеркальными.
Оптические видоискатели наиболее распространены. Такие устройства представляют собой расположенную возле объектива систему линз. Их преимуществом является отсутствие потребления энергии, а недостатком – некоторое искажение изображения, попадающего в кадр.
Электронные устройства – это миниатюрный жидкокристаллический (ЖК) экран. Изображение на него передается с матрицы камеры. Электронным видоискателем можно пользоваться даже при сильном солнечном свете, потому что он расположен внутри корпуса. Но во время работы он потребляет электроэнергию
Зеркальные видоискатели считаются лучшими, потому что способны обеспечить наиболее высокую контрастность, качество контуров объектов. Такие устройства перешли к цифровым фотографическим аппаратам от пленочных аналогов. Видимое фотографом изображение формируется поворотным зеркалом.
Существуют модели без видоискателей. В них визирование изображений фотографом происходит с помощью ЖК-монитора. Недостатком таких экранов является то, что практически невозможно рассмотреть на них что-либо при ярком солнечном свете. Также у мониторов может быть небольшое разрешение.
Основные элементы цифрового фотоаппарата
Зеркальный цифровой фотоаппарат относится к наиболее совершенной по конструкции и функциональным возможностям обширной группе фототехники. На его примере удобно рассматривать устройство фотографических аппаратов в целом. Связано это с тем, что можно ознакомиться с конструктивными элементами, которые встречаются и у других видов данной техники.
Основными частями зеркального цифрового фотографического аппарата являются:
- объектив;
- матрица;
- диафрагма;
- затвор;
- пентапризма;
- видоискатель;
- поворотное и вспомогательное зеркала;
- светонепроницаемый корпус.
Детальная схема строения фотоаппарата представлена ниже. Из нее видно, что рассмотренные основные части являются непосредственно задействованными в процессе получения изображения.
Без наличия дополнительных деталей, например, фотовспышки, карты памяти, аккумуляторных батарей, жидкокристаллического дисплея, различных датчиков также невозможна работа фотокамеры и получение качественных фотографий. Но эти конструктивные элементы напрямую не связаны с принципом функционирования фототехники.
СРЕДНЕФОРМАТНЫЕ ФОТОКАМЕРЫ И ЦИФРОВЫЕ ЗАДНИКИ
Бывают камеры, у которых матрица по размеру еще больше, чем у полнокадровых зеркалок. Например, ее размер может быть 44 x 33 мм, 53,9 х 40,4. Разрешение у таких больших матриц тоже немаленькое: несколько десятков мегапикселей.
Камеры данного типа называются “среднеформатными”. Это название осталось со времен пленочной фототехники. В пленочную эпоху в подобных камерах использовалась широкая пленка, значительно шире обычной. Такие камеры и тогда, и сейчас используются некоторыми профессиональными фотографами для получения фотографий очень высокого качества. Отпечатки с диагональю около одного метра — не предел для этих фотоаппаратов. Некоторые такие камеры оборудованы сменными модулями, в которых установлена непосредственно матрица и электронная начинка Такие модули называются цифровыми задниками. Среднеформатные камеры применяются в основном при съемке в условиях фотостудии из-за большого размера и не слишком высокой оперативности в работе. Еще один минус среднеформатных камер — цена, сопоставимая с ценой новой иномарки.
Кому подойдет среднеформатная фотокамера?
