Ako funguje digitálny fotoaparát?

Ako funguje digitálny fotoaparát?

Táto animácia prezentuje jednotlivé časti a fungovanie digitálnych fotoaparátov.

Technológia

Kľúčové slová

Kamera, digitálny, obraz, fotografia, objektív, blesk, Pamäťová karta, Displej, LCD, Riešenie, pixel, zaostrovací objektív, diaphgram, citlivý na svetlo povrch, elektrický senzor, farebný filter, svetlo, fotoelektrický jav, technika, informačné technológie

Súvisiace extra

Scénky

Digitálny fotoaparát

  • objektív
  • batéria
  • ovládacie tlačidlá
  • kontakt na zábleskové zariadenie - Tu sa pripája externý blesk.
  • volič prevádzkového režimu
  • pamäťová karta
  • hľadáčik
  • LCD displej
  • vypínač
  • telo fotoaparátu
  • spúšť

Konštrukcia digitálneho fotoaparátu je podobná tej, ktorú má tradičný filmový fotoaparát. Najdôležitejšie časti sú: telo, objektív, clona, uzávierka a svetlocitlivý povrch. Rozdiel je v tom, že digitálny fotoaparát obraz premieňa na elektrické signály a v tejto forme ho aj skladuje. V prípade tradičného fotoaparátu svetlo spôsobuje chemické zmeny na svetlocitlivom filme.

Digitálne fotoaparáty majú niekoľko kategórií. Najznámejšie sú DSLR, t.j. digitálne zrkadlovky s meniteľnými objektívmi. Čoraz rozšírenejší je typ MILC, ktorý má takisto meniteľný objektív, ale je bez zrkadla. Na rozdiel od predošlých typov objektív kompaktného fotoaparátu sa nedá meniť. Do tejto kategórie patria napríklad bridge kamery so širokým rozsahom zoomu, ktoré predstavujú prechod k DSLR kamerám vyššej kvality. Väčšina digitálnych fotoaparátov je vhodná aj na zaznamenávanie videa.

Cesta svetla

  • objektív - Systém šošoviek, ktorý zbiera svetelné lúče. V prípade DSLR kamier je vymeniteľný.
  • uzávierka - Keď sa stlačí spúšť, otvorí sa a vpustí svetlo do fotoaparátu. Jas fotografie možno regulovať aj pomocou expozičného času.
  • pentaprizma - Päťuholníková sklenená prizma, ktorá otáča obraz, vďaka čomu sa obraz v hľadáčiku nezobrazuje obrátene.
  • zrkadlo - Polopriehľadné zrkadlo, ktoré nasmeruje obraz do hľadáčika, pri stlačení spúšte sa vyklopí nahor.
  • matnica - Zbiera svetlo pre senzory automatického zaostrovania.
  • hľadáčik - Cez túto časť vidí fotograf obraz objektívu.
  • sekundárne zrkadlo - Jeho úlohou je nasmerovať svetlo k systému automatického zaostrovania.
  • svetlocitlivý povrch - Obsahuje milióny fotobuniek, vstupujúce svetlo premieňa na elektrické signály.
  • clona - Možno ju zužovať a rozširovať. Reguluje sa pomocou nej množstvo svetla vstupujúceho do fotoaparátu.
  • vstupujúce svetlo
  • otvor clony

Pri fotografovaní svetlo najprv vstupuje do objektívu, ktorý zbiera svetelné lúče. Objektív predstavuje systém šošoviek, v ktorom možno meniť polohu šošoviek. Týmto spôsobom možno meniť zväčšenie, t.j. môžeme zoomovať, respektíve môžeme zmeniť aj vzdialenosť obrazu, čiže bod, kde objektív sústredí svetelné lúče. Takto vieme zaostriť na zvolený predmet. Objektív je zložený z niekoľkých šošoviek aj preto, aby sa zmiernili zobrazovacie chyby jednotlivých šošoviek.

Svetlo potom prechádza cez otvor clony. Clona reguluje množstvo vstupujúceho svetla, funguje podobne, ako dúhovka v ľudskom oku. Ak je svetla príliš veľa, otvor clony sa zúži, ak je svetla málo, tak sa rozšíri. Pomocou clony možno regulovať aj hĺbku ostrosti. Ak je otvor clony úzky, hĺbka ostrosti je veľká, čiže obraz predmetov v popredí aj v pozadí bude ostrý. Ak je clona otvorená naširiko, hĺbka ostrosti je malá, čiže na obraze bude ostré i ba to, na čo objektív presne zaostrí.

V prípade zrkadlových kamier svetlo prejde cez clonu a potom dorazí k naklonenému zrkadlu, ktoré nasmeruje svetlo cez pentaprizmu do hľadáčika. Hľadáčik slúži na to, aby fotograf videl, čo bude na obrázku. Pentaprizma zabezpečuje to, aby sa obraz v hľadáčiku nezobrazoval hore nohami.
Niektoré systémy majú polopriehľadné zrkadlo a za ním sa nachádza sekundárne zrkadlo, ktoré je na neho kolmé. Sekundárne zrkadlo v záujme automatického zaostrenia časť svetla nasmeruje na matnicu a odtiaľ na maticu senzora.

Keď stlačíme spúšť, zrkadlo sa vyklopí nahor a svetlo smeruje rovno k uzávierke, ktorá sa v rovnakom čase otvorí a umožní svetlu dostať sa k svetlocitlivému povrchu, t.j. obrazovému snímaču. Uzávierka je v prípade silné svetla otvorená iba krátko, pri slabom svetle zas dlhšie. Ak fotografujeme predmet v pohybe, odporúča sa nastaviť kratší expozičný čas (a veľkú clonu), aby sa obraz nerozmazal. Ak chceme odfotografovať hviezdnu oblohu, expozičný čas musí byť dlhší a fotoaparát treba umiestniť na stojan.

Keď svetlo prejde cez uzávierku, dostáva sa k svetlocitlivému povrchu, ktorý obsahuje milióny fotobuniek. Svetlo sa tu premení na elektrické signály. Tie spracuje procesor fotoaparátu a uloží ich na pamäťovej karte v rovnakej podobe v prípade každého pixelu.

Citlivosť obrazového snímača (ISO hodnota) má veľký rozsah, ale ak ju nastavíme na príliš vysokú hodnotu, na obrázku vznikne šum. Moderné fotoaparáty vedia automaticky nastaviť zaostrenie, otvor clony, expozičný čas a citlivosť na svetlo, ale môžeme si vybrať aj z rôznych iných automatických, poloautomatických alebo manuálnych prevádzkových režimov.

Fotoaparát vie zaznamenať farebný obraz vďaka tomu, že pred každou fotobunkou (pixelom) je umiestnený červený, zelený alebo modrý farebný filter mikroskopických rozmerov, a tak elektronika fotoaparátu vie, ktorý pixel akú farbu svetla zaznamenal.
V prípade fotoaparátov bez zrkadla svetlo sústavne dopadá na svetlocitlivú vrstvu, a tak obraz, ktorý vidí objektív, je vždy vyobrazený na LCD displeji, umiestnenom na zadnej strane fotoaparátu. Tento displej slúži zároveň ako hľadáčik.

Fotografovanie

  • otvor clony
  • vstupujúce svetlo
  • objektív
  • clona
  • šošovky
  • zrkadlo
  • pentaprizma
  • hľadáčik
  • uzávierka
  • svetlocitlivý povrch (CCD, CMOS)
  • farebný filter
  • pixel
  • fotodióda
  • fotoelektrický jav
  • nabitý elektrón

Príslušenstvo

  • fotoaparát
  • blesk
  • stojan

Ak chceme odfotografovať kvalitné fotografie, často je potrebné okrem fotoaparátu aj rôzne príslušenstvo, lebo napríklad pri slabom svetle je ťažké nasnímať dobrú fotografiu. Ak je nedostatok svetla, uzávierka musí zostať otvorená dlhšie, počas tejto doby sa však môže pohnúť fotoaparát alebo fotografovaný predmet, kvôli čomu bude obrázok rozmazaný. Blesk slúži ako umelý zdroj svetla a stojan zabezpečuje, aby sa fotoaparát nepohol počas fotografovania.

Animácia

  • objektív
  • batéria
  • ovládacie tlačidlá
  • kontakt na zábleskové zariadenie - Tu sa pripája externý blesk.
  • volič prevádzkového režimu
  • pamäťová karta
  • hľadáčik
  • LCD displej
  • vypínač
  • telo fotoaparátu
  • spúšť
  • fotoaparát
  • blesk
  • stojan
  • otvor clony
  • vstupujúce svetlo
  • objektív
  • clona
  • šošovky
  • zrkadlo
  • pentaprizma
  • hľadáčik
  • uzávierka
  • svetlocitlivý povrch (CCD, CMOS)
  • farebný filter
  • pixel
  • fotodióda
  • fotoelektrický jav
  • nabitý elektrón

Rozprávanie

Konštrukcia digitálneho fotoaparátu je podobná tej, ktorú má tradičný filmový fotoaparát. Najdôležitejšie časti sú: telo, objektív, clona, uzávierka a svetlocitlivý povrch. Rozdiel je v tom, že digitálny fotoaparát obraz premieňa na elektrické signály a v tejto forme ho aj skladuje. V prípade tradičného fotoaparátu svetlo spôsobuje chemické zmeny na svetlocitlivom filme.

Ak chceme odfotografovať kvalitné fotografie, často je potrebné okrem fotoaparátu aj rôzne príslušenstvo, lebo napríklad pri slabom svetle je ťažké nasnímať dobrú fotografiu. Ak je nedostatok svetla, uzávierka musí zostať otvorená dlhšie, počas tejto doby sa však môže pohnúť fotoaparát alebo fotografovaný predmet, kvôli čomu bude obrázok rozmazaný. Blesk slúži ako umelý zdroj svetla a stojan zabezpečuje, aby sa fotoaparát nepohol počas fotografovania.

Pri fotografovaní svetlo najprv vstupuje do objektívu, ktorý zbiera svetelné lúče. Objektív predstavuje systém šošoviek, v ktorom možno meniť polohu šošoviek. Týmto spôsobom možno meniť zväčšenie, t.j. môžeme zoomovať, respektíve môžeme zmeniť aj vzdialenosť obrazu, čiže bod, kde objektív sústredí svetelné lúče. Takto vieme zaostriť na zvolený predmet. Objektív je zložený z niekoľkých šošoviek aj preto, aby sa zmiernili zobrazovacie chyby jednotlivých šošoviek.

Svetlo potom prechádza cez otvor clony. Clona reguluje množstvo vstupujúceho svetla, funguje podobne, ako dúhovka v ľudskom oku. Ak je svetla príliš veľa, otvor clony sa zúži, ak je svetla málo, tak sa rozšíri. Pomocou clony možno regulovať aj hĺbku ostrosti. Ak je otvor clony úzky, hĺbka ostrosti je veľká, čiže obraz predmetov v popredí aj v pozadí bude ostrý. Ak je clona otvorená naširiko, hĺbka ostrosti je malá, čiže na obraze bude ostré i ba to, na čo objektív presne zaostrí.

V prípade zrkadlových kamier svetlo prejde cez clonu a potom dorazí k naklonenému zrkadlu, ktoré nasmeruje svetlo cez pentaprizmu do hľadáčika. Hľadáčik slúži na to, aby fotograf videl, čo bude na obrázku. Pentaprizma zabezpečuje to, aby sa obraz v hľadáčiku nezobrazoval hore nohami.
Niektoré systémy majú polopriehľadné zrkadlo a za ním sa nachádza sekundárne zrkadlo, ktoré je na neho kolmé. Sekundárne zrkadlo v záujme automatického zaostrenia časť svetla nasmeruje na matnicu a odtiaľ na maticu senzora.

Keď stlačíme spúšť, zrkadlo sa vyklopí nahor a svetlo smeruje rovno k uzávierke, ktorá sa v rovnakom čase otvorí a umožní svetlu dostať sa k svetlocitlivému povrchu, t.j. obrazovému snímaču. Uzávierka je v prípade silné svetla otvorená iba krátko, pri slabom svetle zas dlhšie. Ak fotografujeme predmet v pohybe, odporúča sa nastaviť kratší expozičný čas (a veľkú clonu), aby sa obraz nerozmazal. Ak chceme odfotografovať hviezdnu oblohu, expozičný čas musí byť dlhší a fotoaparát treba umiestniť na stojan.

Keď svetlo prejde cez uzávierku, dostáva sa k svetlocitlivému povrchu, ktorý obsahuje milióny fotobuniek. Svetlo sa tu premení na elektrické signály. Tie spracuje procesor fotoaparátu a uloží ich na pamäťovej karte v rovnakej podobe v prípade každého pixelu.

Citlivosť obrazového snímača (ISO hodnota) má veľký rozsah, ale ak ju nastavíme na príliš vysokú hodnotu, na obrázku vznikne šum. Moderné fotoaparáty vedia automaticky nastaviť zaostrenie, otvor clony, expozičný čas a citlivosť na svetlo, ale môžeme si vybrať aj z rôznych iných automatických, poloautomatických alebo manuálnych prevádzkových režimov.

Fotoaparát vie zaznamenať farebný obraz vďaka tomu, že pred každou fotobunkou (pixelom) je umiestnený červený, zelený alebo modrý farebný filter mikroskopických rozmerov, a tak elektronika fotoaparátu vie, ktorý pixel akú farbu svetla zaznamenal.
V prípade fotoaparátov bez zrkadla svetlo sústavne dopadá na svetlocitlivú vrstvu, a tak obraz, ktorý vidí objektív, je vždy vyobrazený na LCD displeji, umiestnenom na zadnej strane fotoaparátu. Tento displej slúži zároveň ako hľadáčik.

Súvisiace extra

Optické prístroje

V súčasnosti sa používa široká škála optických prístrojov od mikroskopov až po ďalekohľady.

Prvý fotoaparát - Dagerotypia

Prvá komerčne úspešná technika fotografovania bola vynájdená francúzom Daguerrom.

Ako funguje LCD obrazovka?

LCD obrazovka vytvára obraz pomocou aktivity kvapalných kryštálov.

Ako funguje plazmový televízor?

Pomocou animácie spoznáme konštrukciu a fungovanie plazmového televízora.

Ako to funguje? - Elektrónový mikroskop

Táto animácia nám predstaví štruktúru a prevádzku elektrónových mikroskopov.

Ako to funguje? - Kinový projektor

Táto animácia nám predstaví štruktúru a prevádzku tradičného kina.

Ako to funguje? - Laserová tlačiareň

Pomocou animácie spoznáme štruktúru a funkcie laserovej tlačiarne.

Ako to funguje? - Televízor (CRT)

Pomocou tejto animácie spoznáme štruktúru a fungovanie CRT televízora.

Korekcia zraku

Spojné a rozptylné šošovky sa používajú na korekciu krátkozrakosti a ďalekozrakosti.

Mechanizmus videnia

Zakrivenie očnej šošovky sa zmení, keď sa pozrieme na vzdialený alebo blízky objekt, s cieľom zabezpečiť ostrý obraz.

Oko

Oko je jedným z našich najdôležitejších zmyslových orgánov. Keď je stimulované svetlom, jeho receptory výrábajú elektrické impulzy.

Počítačová tomografia

Pomocou tejto animácie spoznáme štruktúru a fungovanie počítačovej tomografie.

Teleskopy

Animácia prezentuje šošovkové a zrkadlové teleskopy používané v astronómii.

Kino (USA, 30. roky 20. storočia)

Kiná boli postavené vo veľkom počte vo veľkých mestách USA 10-tych rokoch 20.storočia

Added to your cart.