相機是如何記錄影像的?照相機的成像原理是什麼?

2020-12-23 做彩煙的小女孩

我們知道現在照相機已經成為我們生活中不可或缺的一部分了,幾乎走到哪都有它的身影,那可能就有人問了,照相機是怎麼記錄影像的呢?

照相機的成像其實是利用了下邊這兩個原理:

1、透鏡成像原理

話說很早很早的時候,我們的老祖宗,墨子就發現了,用一個帶有小孔的板遮擋在牆體與物體之間,牆體上就會形成物體的倒影,這種現象就叫小孔成像。

後來歐洲人也發現這一現象了,等到文藝復興時期,他們就想把這種光學現象利用起來,這個可以用來幹嘛呢,想了想,唉,可以用來畫畫呀,然後歐洲人就發明了暗箱。

在箱子一面掛上一塊畫布,直接臨摹畫布上的影像就可以了,很短的時間一幅畫就畫好了。畫了一段時間之後人們發現,這暗箱太暗了,有點兒費眼,想說能不能把這個孔弄大點讓更多的光進來,試了一下發現,小孔成像原理有個問題就是:孔徑越大,成像就越模糊。

那怎麼辦呢,這時候有個人站出來說,你可以在孔上裝一塊凸透鏡,它能聚焦光線,這樣就能得到清晰明亮的影像了。這一試,果然影像品質提升了很多,這就是利用了凸透鏡的屈光性,我們管這個叫透鏡成像

2、感光顯像原理

再後來人們又想,我就非得進那暗箱裡畫畫嘛,就沒有辦法直接把暗箱裡形成的影像直接記錄下來嘛,然後人們發現了感光材料(滷化銀),這些感光材料對光線很敏感,不同的強度的光線照射下可以結成成不同大小的晶體。

人們把這個感光材料塗到一個光滑的板上曝光一段時間之後就可以把影像記錄下來,這時候就有了最簡單的照相機。

大概就是這個樣子,這就是我們現代相機的雛形了

我們來看一下這個圖

這是一個典型的相機成像的圖,我們看一下,組成相機最基本的三個部件

暗箱鏡頭感光元件

被攝體的反射光從這個鏡頭進去打在感光元件上,然後形成影像,照相的過程就是這樣的,就這麼簡單。

那位說了呀,不對呀,你看我們用的手機,單眼相機,那不是那麼多按鈕,零件呢嘛,沒有你說的那麼簡單吧,其實仔細看你會發現,不管多精密複雜的照相機,單反也好,手機也好,其實本質上成像原理都是一樣的,而且最基本部件都是一樣的,就是一個暗箱、一個鏡頭 、一個感光元件

不管是什麼相機,你按下快門的瞬間,就是光從鏡頭進來匯聚到感光元件上,形成聚焦的影像。過程及原理都是一模一樣的。

其實相機發展了這麼多年,更新換代很快,現在的相機明顯比以前多了很多的按鈕,配件,但是這些按鈕配件,他們只不過是方便了拍照的人更準確地聚焦和曝光,在實際曝光成像的瞬間並不產生任何作用,相機的成像原理根本沒有發生過變化。

實際上一代代做相機的工匠一直在努力的方向是:如何更快、更好地拍出一幅照片。我們看世界上第一張照片《窗外的景色》

拍它的時候,整整曝光了8個小時,是不是放在現在很難想像。

所以照相機是如何記錄影像的?就是用了透鏡成像和感光顯像原理。

我們知道相機的成像原理之後,稍微思考一下,你會發現,對一個相機來說最重要的兩部分其實就是鏡頭和感光元件,它們直接決定了你照片的質量,所以以後再選設備的時候,你就能有個大概的思路了。

那相機的成像原理基本就講到這了,下期我們講為什麼一顆好的鏡頭這麼重要?

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