Come viene catturata un'immagine da una fotocamera?
La fotografia è diventata parte della nostra vita. Scattiamo immagini ogni giorno, le condividiamo con amici e familiari e incoraggiamo silenziosamente gli altri a farlo senza nemmeno rendercene conto, ottenendo un'incredibile quantità di foto scattate a livello globale.
Premendo il pulsante di scatto si avvia una reazione a catena all'interno di una fotocamera, che porta alla registrazione di un'immagine. È una serie di eventi che accadono uno dopo l'altro all'interno della fotocamera, tutti innescati premendo il pulsante di scatto. È come un effetto domino:fluido ed efficiente.
Cos'è l'apertura in fotografia? - ...Cos'è l'apertura in fotografia? - Che cos'è e come usarloVi siete mai chiesti cosa accade esattamente all'interno di una fotocamera durante quel processo di creazione delle immagini? Hai mai voluto sapere come una fotocamera cattura un'immagine? Oggi impareremo tutto su questo e altro ancora.
Come funziona una fotocamera?
La fotocamera è una scatola a tenuta di luce con un piccolo foro a un'estremità. La luce entra nella fotocamera attraverso quel foro e si forma un'immagine su un supporto fotografico. Questa è la spiegazione più semplice delle funzioni interne di una fotocamera. Tuttavia, al di là di questa semplice spiegazione, un centinaio di processi diversi avvengono come un orologio.
Dalla luce all'immagine, come si forma un'immagine all'interno di una fotocamera?
Grazie all'arrivo di potenti smartphone con sistemi di fotocamere integrati, c'è una fotocamera capace in quasi tutte le mani in tutto il mondo. Se la Kodak Brownie ha portato la fotografia al consumatore medio, gli smartphone hanno sicuramente portato la fotografia alla portata di tutti.
Indipendentemente dalla marca o dal modello della fotocamera che guardi, è essenzialmente composta da tre parti principali. Possiamo separarli nell'obiettivo, nel corpo della fotocamera e nel supporto fotosensibile, che converte i segnali ottici in informazioni elettroniche.
I raggi di luce entrano nella fotocamera attraverso l'obiettivo. Passano attraverso il corpo della fotocamera e colpiscono il sensore sul retro della fotocamera, dove si forma l'immagine.
Diamo un'occhiata più da vicino a ciascuno di questi componenti per cercare di scoprire esattamente il ruolo che ciascuno di essi svolge nel processo di creazione dell'immagine.
Parte 1 – L'obiettivo:catturare i raggi di luce
La prima parte della fotocamera si occupa dei raggi di luce che entrano nella fotocamera. Lo fa attraverso il barilotto dell'obiettivo.
Il barilotto dell'obiettivo ha elementi in vetro ottico. Il compito di questi elementi in vetro è accumulare i raggi di luce diffusi e incanalarli sulla pellicola o sul sensore di immagine sul retro della fotocamera per produrre un'immagine.
Oltre a questo, ci sono altri elementi in vetro che aiutano a mettere a fuoco l'immagine.
Oltre a questi, ci sono anche molti altri elementi e ciascuno ha ruoli specifici da svolgere. Questi includono elementi ED che aiutano a correggere le aberrazioni cromatiche, elementi VR per contrastare le vibrazioni dell'immagine e così via.
Una delle caratteristiche essenziali del tuo obiettivo è la funzione zoom. Non tutti gli obiettivi hanno questa funzionalità, però. Gli obiettivi che non possono eseguire lo zoom sono noti come obiettivi a focale fissa.
Quando si ruota l'anello dello zoom sul corpo dell'obiettivo, alcuni elementi all'interno del barilotto dell'obiettivo si spostano avanti e indietro. Questo movimento ha un effetto di ingrandimento sull'immagine. Quindi, quando ingrandisci, il soggetto appare più grande e quando rimpicciolisci, il soggetto appare più piccolo.
Parte 2 – Il sensore della fotocamera digitale
Il sensore digitale è l'aspetto più essenziale della tua fotocamera. È il sensore digitale che cattura la luce e la trasforma in segnali elettrici. In passato, al posto del sensore digitale c'era una pellicola fotografica.
Parlerò della pellicola fotografica subito dopo.
Il sensore digitale è costituito da una scheda sottile. Su un lato della scheda ci sono una serie di fotodiodi fotosensibili. L'altro lato del sensore ha il bit di cablaggio.
Su alcuni vecchi sistemi di telecamere, il cablaggio si trovava sullo stesso lato dei fotodiodi. Questo era fondamentalmente un progetto scadente. Ciò ha portato a molto disordine e ha comportato la perdita di luce e una maggiore quantità di rumore.
I moderni sensori della fotocamera sono progettati meglio. Sono progettati utilizzando un'architettura impilata che riduce ulteriormente il rumore e migliora la qualità delle immagini. Inoltre, il design retroilluminato assicura che i fotodiodi siano in grado di raccogliere molta più luce e, di conseguenza, produrre immagini più pulite.
Discuterò in dettaglio come funziona un tipico sensore di immagine in un paragrafo successivo.
Pellicola fotografica
Prima del sensore digitale, c'era la pellicola fotografica. Il film fotografico è stato reso popolare e prodotto in serie durante il periodo di George Eastman. Ma durante i primi giorni della pellicola fotografica, non veniva realizzata utilizzando un materiale plastico. Invece, è stato realizzato con la carta. La pellicola trasparente a base di nitrocellulosa è iniziata nel 1889.
La moderna pellicola fotografica è una sottile striscia di pellicola trasparente con un lato rivestito con uno strato di emulsione di gelatina. I cristalli di alogenuro d'argento sono usati in quell'emulsione. Questo cristallo di alogenuro d'argento determina la sensibilità alla luce della superficie rivestita, la risoluzione e la qualità complessiva dell'immagine.
Camera Oscura
La camera oscura è associata allo sviluppo e alla stampa di pellicole fotografiche. È un processo secolare che ora è stato reso inutilizzabile a causa dell'avvento dei sensori digitali e dell'elaborazione delle immagini nella fotocamera.
Una stanza buia è una stanza a tenuta di luce che viene utilizzata per sviluppare i rullini delle riprese.
Viene preparata una serie di bagni chimici e il negativo viene immerso in quelle soluzioni per avviare lo sviluppo e quando il processo di sviluppo è terminato per fermare l'ulteriore sviluppo. La prima soluzione è nota come Developer e la seconda è Stop Bath.
Una volta sviluppati i rotoli di pellicola, vengono quindi stampati utilizzando carta da stampa. Un ingranditore viene utilizzato per trasferire la luce attraverso di essa e su una carta fotografica contenente alogenuro d'argento fotosensibile.
Parte 3 – Il corpo macchina
La fotocamera costituisce il corpo principale dell'unità fotografica.
Esistono molti tipi diversi di sistemi di telecamere in uso. Non entrerò troppo nel dettaglio di questi aspetti qui.
In senso lato, i sistemi di telecamere possono essere divisi in due segmenti:(a) quelli con un sistema di obiettivi intercambiabili e (b) quelli con un sistema di obiettivi fissi.
Entrambi sono popolari ed entrambi hanno i loro vantaggi e svantaggi. Ma il primo (quelli con un sistema di lenti intercambiabili sono diventati i più dominanti).
Questi sistemi di fotocamere hanno un attacco per obiettivo, il che significa che puoi scambiare gli obiettivi e scegliere a quale obiettivo andare in una particolare situazione di ripresa. Da qui il nome di fotocamere con obiettivo intercambiabile.
Attualmente sono in uso due tipi principali di sistemi di fotocamere con obiettivi intercambiabili:(a) DSLR e (b) Mirrorless.
La meccanica di una fotocamera DSLR e come funziona
Diamo un'occhiata alla fisica di come si forma un'immagine all'interno di uno di questi sistemi di telecamere. Sia le reflex digitali che i sistemi mirrorless hanno una cosa in comune:il sensore digitale sul retro della fotocamera. Hanno anche una grande differenza, ed è lo specchio reflex. Le DSLR li hanno e le fotocamere mirrorless no. Questo spiega anche perché una DSLR ha un mirino ottico e una fotocamera mirrorless ha un mirino elettronico.
Entrambi i sistemi di telecamere sono abbastanza simili; Prenderò una DSLR per spiegare l'effettivo processo di creazione delle immagini in uno di questi sistemi di fotocamere.
L'obiettivo
Come è già stato spiegato in precedenza, DSLR sta per reflex digitale a obiettivo singolo. La parola reflex sta per lo specchio reflex all'interno della fotocamera. Quando guardi attraverso il mirino di una fotocamera DSLR, la vista che stai guardando è quella prodotta dalla luce che entra nella fotocamera e viene riflessa dallo specchio reflex.
Ormai sai che il barilotto dell'obiettivo consente alla luce di entrare all'interno della fotocamera. L'obiettivo ha una piccola apertura nota come apertura. Questa dimensione dell'apertura può essere controllata utilizzando una serie di controlli meccanici ed elettronici su una fotocamera.
Maggiore è l'apertura del diaframma, maggiore è la quantità di luce che entra nella fotocamera e viceversa.
Lo specchio riflesso
Dopo essere entrato nel barilotto dell'obiettivo, la luce colpisce una fotocamera reflex. Questa fotocamera reflex è impostata con un angolo di 45 gradi per facilitare il riflesso della luce verso l'alto con un angolo di 90 gradi.
Dopo essere stato riflesso dallo specchio reflex, viene ulteriormente riflesso da un pentaspecchio o da un pentaprisma, a seconda del tipo di fotocamera DSLR che hai. Dopo la riflessione, la luce viene quindi instradata attraverso il mirino sul retro della fotocamera. Questa è la vista che puoi vedere quando guardi attraverso il mirino.
Ma non è tutto. Quando si preme il pulsante di scatto, lo specchio reflex che si trova davanti al sensore di immagine oscilla verso l'alto e allontanandosi dal percorso della luce in entrata. La luce ora ha un percorso chiaro verso il sensore sul retro della fotocamera.
Le tende dell'otturatore
Ma prima che ciò possa accadere, le tendine dell'otturatore devono aprirsi. Ci sono due tendine dell'otturatore su qualsiasi fotocamera DSLR. Il primo si apre per consentire alla luce di entrare e raggiungere il sensore. Il secondo segue subito dopo per chiudere l'apertura. Al termine del processo di creazione dell'immagine, entrambe le tende si ripristinano e sono pronte per lo scatto successivo.
Il sensore di immagine
Il processo finale avviene quando i raggi di luce raggiungono il sensore di immagine. Ciascun fotodiodo sul sensore di immagine può essere paragonato a un secchio di raccolta dell'acqua. Tranne che, in questo caso, i fotodiodi raccolgono fotoni.
I fotoni vengono convertiti in informazioni elettroniche. È pertinente menzionare che ogni fotodiodo è coperto da un filtro che consente il filtraggio di uno solo dei tre colori primari. Il resto dei colori viene scartato.
I fotodiodi sono disposti in una matrice in cui vengono raccolti i tre colori primari:blu, verde e rosso. È interessante notare che ci sono il doppio dei filtri verdi rispetto ai filtri rossi o blu. Il motivo è che l'occhio umano è più suscettibile di vedere il colore verde rispetto ai colori rosso o blu. Avere il doppio dei pixel verdi consente di ottenere un'immagine più pulita e dall'aspetto più naturale.
Il processo di messa a fuoco automatica utilizzando la messa a fuoco automatica a rilevamento di fase
Il processo di messa a fuoco automatica è una tecnologia relativamente nuova nelle fotocamere. Non ho lo scopo di discutere di tutto ciò che riguarda la messa a fuoco automatica e la sua storia qui. Posso dire che la messa a fuoco automatica sui primi sistemi di fotocamere DSLR dipendeva dal meccanismo dell'obiettivo in cui veniva utilizzato un divisore di raggio per dividere i raggi di luce che entravano nella fotocamera e colpivano lo specchio reflex principale.
Dopo aver colpito lo specchio reflex principale, la luce è stata reindirizzata su un sensore di messa a fuoco automatica nella parte inferiore della fotocamera. Il raggio diviso ha colpito uno specchio secondario prima di raggiungere il sensore di messa a fuoco automatica. Si tratta di una tecnologia molto complessa che dipende dall'efficienza meccanica del design della fotocamera.
Tecnologia di messa a fuoco automatica a rilevamento di fase e ultimi miglioramenti
L'unica grande battuta d'arresto del tradizionale meccanismo di messa a fuoco automatica a rilevamento di fase è che con la fotocamera in modalità live view, non funziona. I produttori di fotocamere hanno dovuto fare affidamento sul meccanismo di messa a fuoco automatica con rilevamento del contrasto più vecchio e più lento per bloccare la messa a fuoco in modalità live view.
I moderni sistemi di fotocamere DSLR utilizzano la tecnologia di messa a fuoco automatica a rilevamento di fase aggiornata. La tecnologia utilizza un design di messa a fuoco automatica a rilevamento di fase integrato nel chip del sensore principale.
Canon è stato il primo marchio di fotocamere con questa nuova tecnologia di messa a fuoco automatica. Lo hanno chiamato Dual Pixel Auto Focus. Oggi la maggior parte dei produttori di fotocamere utilizza la stessa tecnologia in forme diverse. Puoi trovare una tecnologia simile negli smartphone.
Pensieri conclusivi
Il processo interno di una macchina fotografica è una testimonianza dell'ingegnosità della mente umana. Dai suoi umili inizi circa 2000 anni fa, quando fu scoperta per la prima volta la fotocamera oscura, alla meraviglia moderna che è una fotocamera mirrorless, la tecnologia ha fatto molta strada. E con esso si è evoluto il processo di creazione delle immagini.
Tuttavia, ciò che non è cambiato sono i principi di base della creazione di immagini, le regole e le linee guida. È ancora la mente umana dove l'immagine si forma per la prima volta prima che una fotocamera la catturi.
La mente umana ha costantemente spinto i confini di ciò che è possibile con una fotocamera. La nuova tecnologia ha semplicemente reso più facile catturare la propria visione, ma non è stata in grado di eliminare i sei pollici dietro di essa.
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