Как работает камера

Разбираемся, как устроена и функционирует камера. Выясним различия между «зеркалками» и «беззеркалками». Узнаем о влиянии ISO и «мегапиксельности» сенсора на качество снимков.

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.

Зеркальные и беззеркальные камеры

Зеркальные цифровые камеры и многие «беззеркалки» оснащены видоискателями, которые могут быть оптическими и электронными. В зеркальной камере свет за объективом находится полупрозрачное зеркало, которое перенаправляет свет на видоискатель. В «беззеркалке» свет с объектива поступает непосредственно на сенсор.

Базовые характеристики объектива

На пути к сенсору (или пленке) свет проходит через объектив. Объективы бывают фиксированными и съемными. Фиксированные (несъемные) применяются в компактных фотоаппаратах потребительского уровня и телефонах. Обычно в «зеркалках» и «беззеркалках» высокого класса предусмотрена возможность смены объектива.

Для установки объектива на камеру предусмотрены крепления (байонеты), которые обычно стандартны для производителя (или альянса). Крепление содержит не только механизм для устойчивой и безопасной фиксации объектива, но и электронный протокол, которые обеспечивает автофокус и стабилизацию. От объектива к камере передаются данные о диафрагме, фокусном расстоянии, масштабировании и общие сведения об объективе. Рассмотрим основные параметры объектива.

Фокусное расстояние

Фокусное расстояние определяет степень увеличения. Измеряется в миллиметрах. При меньшем фокусном расстоянии угол обзора шире. Более высокое дает более узкую сцену. Технически фокусное расстояние — это расстояние между точкой схождения объектива и датчиком (или фотопленкой). Фокусное расстояние может быть фиксированным (постоянным) или переменным — может быть настроено пользователем.

Диафрагма (апертура)

Диафрагма определяет максимальное количество света, которые может пройти через объектив. Работает подобно зрачку человеческого глаза — чем уже, тем меньше света пропускает. При более узкой диафрагме достигается большая резкость и меньшее разделение фона. Вычислить его можно, разделив фокусное расстояние на диаметр объектива. Например: F/2.8. При увеличении фокусное расстояние может меняться. И диафрагма будет постепенно открываться по мере увеличения. Поэтому соотношение обычно остается постоянным.

Фокусировка

Подобно человеческому глазу, объектив видит мир в фокальных плоскостях. Данные плоскости параллельны переднему элементу объектива камеры и (во многих случаях) сенсору. Исключение: объективы с наклоном и сдвигом и сверхширокоугольные объективы. Чтобы сфокусироваться на определенной плоскости, линза должна перемещаться. Управлять фокусировкой можно автоматически (опция автофокусировки) или вручную — через ПО или поворачивая кольцо фокусировки. Кольцо фокусировки обычно физически связано с механизмом фокусировки внутри объектива. В некоторых моделях (и камерах смартфонов) есть только электронное управление — через меню или приложение «Камера» на смартфоне.

Больше статей и видео в нашем Дзен-канале

Стабилизация изображения

В ряде современных объективов предусмотрена аппратная стабилизация изображения. Данную задачу выполняет специальный элемент, который стабилизирует движение камеры. С помощью гироскопа он измеряет отклонения и компенсирует «дрожание» камеры в руках пользователя. На вес и размер объектива влияет множество факторов. Как правило, объективы с более широкими диафрагмой, диапазоном увеличения (зума) и большим размером сенсора крупнее. Разумеется, в рамках своего поколения и класса.

Что такое ISO

ISO отражает светочувствительность камеры. Чем выше, тем чувствительней матрица к свету и тем более яркие фотографии способен снимать фотоаппарат. Примеры стандартных значений ISO: 100, 200, 400, 800, 1600, 3200. Во многих камерах доступны и промежуточные значения, например: ISO 160 или ISO 125. Сегодня об ISO в основном говорят применительно к цифровым камерам. На практике относится и к пленочным. На коробке с фотопленкой указано значение ISO.

ISO работает вместе с двумя другими переменными экспозиции — диафрагмой и выдержкой — для определения общего уровня яркости изображения. Установим ISO 100 и можем получить темное фото. При ISO 200 или 400 изображение станет ярче.

Если съемка ведется при слабом освещении (в помещении, на мероприятии, на улице ночью), снимки могут получиться темными. Необходимо увеличить ISO, тогда станут ярче. Повышение ISO бывает полезным и при хорошем освещении. Типичный пример — съемка спортивных соревнований. Повышаем ISO, если нужно запечатлеть гоночную машину.

Почему нельзя выкручивать ISO на максимум

У высокого ISO есть и обратная сторона. Чем выше значение, тем больше шума или зернистости на фотографиях. Могут появляться цветные или световые пятна, разбросанные по изображению. Повышение ISO — компромиссное решение. Если освещение позволяет, опытные фотографы предпочитают снимать с низким ISO. Увеличивают с базового значения ISO 50 или 100 лишь при необходимости, обычно в двух ситуациях:

  1. Нужно получить хорошо экспонированную фотографию при слабом освещении. Пример: съемка на концерте или вечеринке.
  2. Нужно «заморозить» движение. Пример: съемка гоночного авто в движении.

Технологии сенсоров камер совершенствуются. Году в 2011 на кадрах, снятых с ISO 800, был ощутимый шум. Сегодня на полнокадровых камерах с хорошими сенсорами и при ISO 1600 или 3200 получаются практически «бесшумные» фотографии. Обзор на свою полнокадровую беззеркальку публиковал в «Блоге системного администратора»:

Sony A7 IV
Блог
Обзор полнокадровой беззеркалки Sony A7 IV — выбор техноблогера

Как мегапиксели влияют на качество изображения

Смартфон может быть оснащен камерой на 108 Мп, а профессиональная камера высокого класса — на 30 или 40 Мп. Дело в том, что в 108-мегапиксельной камере смартфона пиксели крошечные. Тем временем, в полнокадровой 30 Мп «зеркалке» они намного больше. Большинство потребителей знает о мегапикселях и полагает: «чем больше, тем лучше». Поэтому производители наращивают «мегапиксельность», что не всегда хорошо.

Большие пиксели (которыми обычно характеризуются сенсоры большого размера) эффективнее при высоких значениях ISO. На практике многое зависит от поколения. У современных камер результаты съемки при высоких значениях ISO заметно лучше. Поэтому небольшой новый сенсор может быть лучше большого старого. При высоком ISO пиксели малого размера значительно теряют динамический диапазон.

У вас есть камера или снимаете на телефон? Напишите в комментариях.

5 1 голос
Рейтинг статьи

Подписаться
Уведомить о
Войти с помощью: 
guest

0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Рекомендуем прочитать
Обзор TerraMaster U4-423