L'appareil et le principe de fonctionnement de la caméra

2024 Auteur: Sierra Becker | [email protected]. Dernière modifié: 2024-02-26 04:58

La photographie est l'une des inventions les plus importantes de l'histoire. Elle a vraiment changé la façon dont les gens perçoivent le monde. Désormais, tout le monde peut voir des images de choses qui sont en réalité très éloignées ou qui n'existent plus depuis longtemps. Chaque jour, des milliards de photos sont publiées en ligne, transformant la vie en pixels numériques d'informations.

La structure de la caméra

La photographie vous permet de capturer des moments importants de la vie et de les conserver pour les années à venir. Des appareils permettant de créer des images sont depuis longtemps intégrés dans les téléphones et autres gadgets, mais le principe de fonctionnement de l'appareil photo reste un mystère pour beaucoup. La photographie est autant une science qu'un art, mais la grande majorité ignore ce qui se passe lorsqu'elle appuie sur le bouton de l'appareil photo ou ouvre l'application de l'appareil photo du smartphone. La première caméra, dont la structure et le principe seront discutés plus loin, n'avait aucun bouton et ne ressemblait pas du tout à une application. Mais son appareil est au cœur des gadgets modernes.

Par exemple, un appareil photo argentique se compose de trois éléments principaux: optique - objectif, chimique - film et mécanique - boîtier de l'appareil photo. Considérons brièvement le principe de fonctionnement de l'appareil photo: le film est chargé dans une bobine à droite et enroulé sur une autre bobine à gauche, en passant devant l'objectif en cours de route. Il s'agit d'une longue bande de plastique flexible recouverte de produits chimiques spéciaux à base de composés d'argent sensibles à la lumière.

Le film noir et blanc a une couche et le film couleur en a trois: le haut est sensible à la lumière bleue, le centre est sensible au vert et le bas est sensible au rouge. L'image a été obtenue grâce à la réaction chimique de chacun d'eux. Pour que la lumière ne gâche pas le film, celui-ci est enveloppé dans un cylindre en plastique durable et résistant à la lumière, qui est placé à l'intérieur de l'appareil photo. Mais comment combine-t-il tous les composants pour qu'ils enregistrent une image claire et reconnaissable ? Il existe de nombreuses façons de faire fonctionner ces pièces, mais vous devez d'abord comprendre le principe de base du fonctionnement d'un appareil photo. Étant donné que la photographie ne nécessite pas d'électricité, un appareil photo sans miroir à objectif unique conventionnel est une excellente illustration des processus de base de la photographie.

Pourquoi avez-vous besoin d'un objectif

Il est préférable de commencer par expliquer brièvement le fonctionnement d'un appareil photo avec la théorie. Imaginez que vous vous tenez au milieu d'une pièce sans fenêtres, portes ou lumières. Rien ne peut être vu dans un tel endroit car il n'y a pas de source de lumière. En supposant que vous avez sorti votre lampe de poche et l'avez allumée, etle faisceau de celui-ci se déplace en ligne droite. Lorsque cette lumière frappe un objet, elle rebondit dessus et frappe vos yeux, vous permettant de voir ce qu'il y a à l'intérieur de la pièce.

Le principe de fonctionnement d'un appareil photo numérique est similaire au processus consistant à arracher des objets d'une pièce sombre avec le faisceau d'une lampe de poche. Le composant optique de la caméra est l'objectif. Son travail consiste à faire rebondir les rayons de lumière provenant du sujet et à les rediriger afin qu'ils se rejoignent pour former une image qui ressemble à la scène devant l'objectif. Il n'est peut-être pas tout à fait clair comment ce processus se produit et pourquoi le verre ordinaire est capable de rediriger la lumière. La réponse est très simple: lorsque la lumière se déplace d'un milieu à un autre, elle change de vitesse.

Comment fonctionne un objectif

La lumière voyage plus vite dans l'air que dans le verre, donc l'objectif la ralentit. Lorsque les rayons la frappent en biais, une partie de l'onde atteindra la surface avant l'autre et ralentira donc en premier. Lorsque la lumière pénètre dans le verre sous un angle, elle se plie dans une direction, puis à nouveau lorsqu'elle sort du verre, car certaines parties de l'onde lumineuse frappent l'air et accélèrent avant les autres.

Une lentille convexe standard a un ou les deux côtés du verre incurvé. Cela signifie que les rayons lumineux passants seront déviés vers le centre de la lentille lorsqu'ils entrent. Dans une lentille à double convexité, telle qu'une loupe, la lumière se pliera à son entrée et à sa sortie. Cela modifie efficacement le chemin de la lumière de l'objet, qui est lié au principalle principe de fonctionnement de la caméra. La source lumineuse émet de la lumière dans toutes les directions. Tous les rayons commencent en un point puis divergent constamment. Une lentille convergente prend ces rayons et les redirige pour qu'ils convergent tous vers le même point. À cet endroit, l'image du sujet est obtenue.

Le principe de fonctionnement de la première caméra

La première cellule était une pièce avec un petit trou dans un mur latéral. La lumière la traversait et se reflétait en lignes droites, et l'image était projetée à l'envers sur le mur opposé. Elle s'appelait la camera obscura et était utilisée par les artistes pour peindre des toiles artistiques. L'invention est attribuée à Léonard de Vinci. Bien que de tels dispositifs aient existé bien avant la première vraie photographie, ce n'est que lorsque quelqu'un a décidé de placer un matériau sensible à la lumière au fond de cette pièce que l'idée d'obtenir une image de cette manière est née. Le principe de fonctionnement de la première caméra était le suivant: lorsque le faisceau heurte le matériau photosensible, les produits chimiques réagissent et gravent l'image sur la surface. Comme cet appareil ne capturait pas trop de lumière, il fallait huit heures pour prendre une photo. L'image est également sortie assez floue.

La différence entre les appareils photo reflex

Les professionnels préfèrent souvent les appareils photo reflex. On pense que la qualité de l'image est meilleure parce que le photographe voit l'image réelle du sujet dans le viseur, et nondéformé par la numérisation et les filtres. Si nous décrivons brièvement le principe de fonctionnement d'un appareil photo avec un viseur reflex, alors la signification se résume au fait que dans un tel appareil photo, le photographe voit une image réelle. Il peut également régler tous les détails en tournant et en appuyant sur les boutons. Cela est dû au double miroir - pentaprisme. Mais dans la conception de l'appareil photo, il y en a un de plus - translucide, situé devant la matrice, également appelé capteur ou capteur. Le principe de fonctionnement de l'obturateur de l'appareil photo est que lorsqu'un bouton est enfoncé, il soulève le miroir et change son angle d'inclinaison. À ce moment, un flux de lumière frappe le capteur, après quoi l'image est traitée et affichée à l'écran.

Le principe de fonctionnement d'un appareil photo reflex est lié au diaphragme, qui s'ouvre progressivement pour laisser passer les rayons. Il est constitué de pétales dont la position détermine le diamètre du cercle central et la quantité de lumière transmise. Le faisceau frappe les lentilles, puis sur le miroir, le verre de visée et le pentaprisme, où l'image est retournée, puis sur le viseur. C'est là que le photographe voit l'image réelle. Le principe de fonctionnement d'un appareil photo sans miroir est différent en ce sens qu'il ne dispose pas d'un tel viseur. Il est souvent remplacé par un écran ou une version électronique. L'autofocus de phase n'est également disponible que sur les appareils photo reflex. Une autre différence est que lorsque vous appuyez sur le déclencheur, la lumière frappe immédiatement la matrice de l'appareil photo.

Focus sur l'objet

La qualité de l'image change en fonction du passage de la lumièreà travers l'objectif de la caméra. Il est lié à l'angle auquel le faisceau lumineux y pénètre et à sa structure. Ce cheminement dépend de deux facteurs principaux. Le premier est l'angle auquel le faisceau lumineux pénètre dans la lentille. La seconde est la structure de la lentille. L'angle d'entrée de la lumière change lorsque l'objet s'en rapproche ou s'en éloigne. Les rayons qui entrent à un angle plus aigu sortiront à un angle plus obtus, et vice versa. L'objectif de la caméra capture tous les rayons lumineux réfléchis et utilise du verre pour les rediriger vers un seul point, créant une image nette. L'"angle de flexion" global à un point donné reste constant.

Si la lumière est floue, l'image sera floue ou floue. Essentiellement, plier une lentille augmente la distance entre différents points sur celle-ci. Les rayons provenant d'un point plus proche convergent plus loin de la lentille que d'un plus éloigné. C'est-à-dire que l'image réelle d'un objet plus proche est formée plus loin de l'objectif que d'un objet plus éloigné. L'"angle d'arc" global est déterminé par la structure de la lentille. L'objectif de la caméra tourne pour faire la mise au point en se rapprochant ou en s'éloignant de la surface du film ou du capteur. Une lentille avec une forme plus ronde aura un angle de courbure plus prononcé. Cela augmente la durée pendant laquelle une partie de l'onde lumineuse se déplace plus rapidement que l'autre partie, de sorte que la lumière effectue un virage plus net. En conséquence, l'image réelle mise au point est formée plus loin de l'objectif lorsque l'objectif a une surface plus plate.

Tailleobjectif et taille de la photo

À mesure que la distance entre l'objectif et l'image réelle augmente, les rayons lumineux s'étendent pour former une image plus grande. Une lentille plate projette une grande image, mais le film n'est exposé qu'au milieu de l'image. Essentiellement, l'objectif est centré au milieu du cadre, agrandissant une petite zone devant le spectateur. Lorsque l'avant du verre s'éloigne du capteur de la caméra, les objets se rapprochent. La distance focale est une mesure de la distance entre l'endroit où les rayons lumineux atteignent l'objectif pour la première fois et l'endroit où ils atteignent le capteur de l'appareil photo. Les caméras professionnelles vous permettent d'installer différents objectifs, avec différents grossissements. Le degré de grossissement est décrit par la distance focale. Dans les appareils photo, il est défini comme la distance entre l'objectif et l'image réelle d'un objet éloigné.

Différences entre les verres

Un nombre plus élevé de distances focales indique un grossissement plus important de l'image. Différentes lentilles conviennent à différentes situations. Si vous photographiez une chaîne de montagnes, vous pouvez utiliser un objectif avec une distance focale particulièrement grande. Ils vous permettent de vous concentrer sur certains éléments au loin. Si vous avez besoin de prendre un portrait en gros plan, un objectif grand angle fera l'affaire. Il a une distance focale beaucoup plus courte, il comprime donc la scène devant le photographe.

Aberration chromatique

Un objectif d'appareil photo est en fait composé de plusieurs objectifs combinés en un seul bloc. Une lentille convergente peut se formerimage réelle sur film, mais elle sera déformée par un certain nombre d'aberrations. L'un des facteurs de distorsion les plus importants est que les différentes couleurs du spectre se plient différemment lorsqu'elles se déplacent à travers l'objectif. Cette aberration chromatique crée essentiellement une image où les tons ne sont pas alignés correctement. Les caméras compensent cela en utilisant plusieurs objectifs fabriqués à partir de différents matériaux. Chaque lentille traite les couleurs différemment et lorsqu'elles sont combinées d'une certaine manière, les couleurs sont réarrangées. Un zoom a la capacité de déplacer divers éléments de l'objectif d'avant en arrière. En modifiant la distance entre les lentilles individuelles, vous pouvez régler la puissance de grossissement de la lentille dans son ensemble.

Capteurs de films et d'images

L'appareil et le principe de fonctionnement de la caméra sont également associés à l'enregistrement d'informations sur le support. Historiquement, les photographes ont aussi été une sorte de chimiste. Le film est constitué de matériaux photosensibles. Lorsque ces matériaux sont touchés par la lumière d'une lentille, ils capturent la forme des objets et des détails, tels que la quantité de lumière qui en provient. Dans une chambre noire, le film a été développé, soumis à une série de bains chimiques, pour produire une image. Le principe de fonctionnement d'un appareil photo avec un capteur est quelque peu différent du fonctionnement d'un appareil photo argentique. Bien que les objectifs, les méthodes et les termes soient les mêmes, un capteur d'appareil photo numérique ressemble plus à un panneau solaire qu'à une bande de film. Chaque capteur est divisé en millions de pixels ou mégapixels rouges, verts et bleus. Lorsque la lumière atteint un pixel, un capteur le convertit en énergie et un ordinateur intégré à l'appareil photo lit la quantité d'énergieen cours de production.

Pourquoi les mégapixels sont importants

La façon dont le capteur d'un appareil photo fonctionne consiste à mesurer la quantité d'énergie de chaque pixel et lui permet de déterminer quelles zones d'une image sont claires et sombres. Et parce que chaque pixel a une valeur de couleur, l'ordinateur de l'appareil photo peut évaluer les couleurs de la scène en regardant quels autres pixels à proximité sont enregistrés. En rassemblant les informations de tous les pixels, l'ordinateur est capable de se rapprocher des formes et des couleurs de l'objet photographié. Si chaque pixel collecte des informations sur la lumière, les capteurs d'appareil photo avec plus de mégapixels peuvent capturer plus de détails.

C'est pourquoi les fabricants annoncent souvent des appareils photo mégapixels en ajoutant une brève explication du fonctionnement de l'appareil photo. Bien que cela soit vrai dans une certaine mesure, la taille du capteur est également importante. Des capteurs plus grands collecteront plus de lumière, ce qui vous aidera à obtenir une meilleure qualité d'image en cas de faible luminosité. Le fait d'emballer beaucoup de mégapixels dans un petit capteur dégrade en fait la qualité de l'image car les pixels individuels sont trop petits. L'objectif standard de l'objectif 50 mm ne permet pas beaucoup de zoom avant ou arrière, ce qui le rend idéal pour les sujets qui ne sont ni trop proches ni trop éloignés.

Comment fonctionne Polaroid

Un studio photo portable qui capture des images presque instantanées est un rêve depuis longtemps. Jusqu'à ce qu'il y ait un appareil photo inhabituel qui vous permet de ne pas attendre des semaines pour les impressionsimages. Edwin Land a créé le premier appareil photo Polaroid. Il a eu une idée pour la photographie instantanée et a demandé un financement à Kodak. Mais la société a pris cela comme une blague et s'est seulement moquée de lui. Edwin Land est rentré chez lui et a commencé à travailler sur d'autres projets pour collecter des fonds. Il a créé l'objectif Polaroid, puis a inventé son célèbre studio photo portable.

Le principe de fonctionnement de l'appareil photo Polaroid est similaire au mécanisme de fonctionnement d'un appareil photo classique, à l'intérieur duquel se trouvait une base en plastique recouverte de particules de composé d'argent sensibles à la lumière. Chaque blanc pour une photographie a les mêmes couches photosensibles situées sur une feuille de plastique. Ils contiennent tous les produits chimiques nécessaires au développement d'une photo. Sous chaque couche colorée se trouve une autre, avec un colorant. Au total, il y a plus de 10 couches différentes sur la carte, dont une couche de base opaque, qui est un blanc pour une réaction chimique. Le composant qui démarre le processus est un réactif, un mélange de désactivateurs, d'alcali, de pigment blanc et d'autres éléments. Il se trouve dans un calque juste au-dessus des calques photosensibles et juste en dessous du calque d'image.

Le principe de fonctionnement de l'appareil photo Polaroid est qu'avant de prendre une photo, toute la matière réactive est collectée sous forme de boule sur le bord de la feuille de plastique, à l'écart de la matière photosensible. Après avoir appuyé sur le bouton, le bord du film sort de la chambre à travers une paire de rouleaux qui distribuent le matériau réactif au centreCadre. Lorsque le réactif est réparti entre la couche image et les couches photosensibles, il réagit avec d'autres éléments chimiques. Le matériau opaque empêche la lumière de filtrer dans les couches sous-jacentes, de sorte que le film n'est pas complètement exposé avant d'être développé.

Les produits chimiques descendent à travers les couches, transformant les particules exposées de chaque couche en argent métallique. Les produits chimiques dissolvent ensuite le colorant révélateur, de sorte qu'il commence à s'infiltrer dans la couche d'image. Les zones d'argent métallique de chaque couche qui ont été exposées à la lumière piègent les colorants afin qu'ils cessent de remonter. Seules les peintures des couches non exposées remonteront vers la couche d'image. La lumière réfléchie par le pigment blanc dans le réactif passe à travers ces couches colorées. La couche acide du film réagit avec l'alcali et les désactivateurs du réactif, ce qui entraîne un développement progressif de l'image. Il a besoin de lumière pour se développer pleinement, et généralement le photographe sort la carte et voit la chimie finale impliquée dans le développement du film.