Камера-обскура
Один довольно известный фотограф прошлого века сказал:
- Дайте мне ведро, и я сделаю фотоснимок!
И в самом деле, простейший фотоаппарат – это камера-обскура, известная еще со времен Древнего Рима. Если в темной комнате в одной из стен проделать маленькое отверстие, на противоположной стене мы увидим перевернутое уменьшенное изображение того, что находится снаружи.



Подобный опыт вы можете проделать и сами: возьмите пустую картонную коробку, оклейте ее изнутри черной бумагой, в одной из сторон проделайте маленькое отверстие, диаметром примерно 1-4 мм, а на противоположной стороне вырежьте большое прямоугольное отверстие, которое можно заклеить калькой, тонкой белой бумагой или закрыть матовым стеклом – это будет экран. Если маленькое отверстие направить на ярко освещенный предмет, на экране появится его уменьшенное перевернутое изображение.
Изобретатель фотографии Дагер для получения первых фотоснимков пользовался камерой-обскурой. На заднюю стенку камеры он помещал медную пластинку, покрытую тонким слоем серебра. Пластинка незадолго до съемки обрабатывалась в темноте парами йода, а после съемки (экспонирования) – парами ртути. Изображение стразу получалось позитивное. Такие фотографии по имени изобретателя называли дагерротипами. Но освещенность изображения в камере-обскуре крайне мала, да и четкость оставляет желать лучшего. Когда вместо отверстия в камере стали применять линзу, результаты сразу улучшились. Более того, отодвигая и придвигая линзу, появилась возможность фокусировать изображение, то есть делать более резким выбранный объект или деталь объекта.

Объектив

Однако одна линза – это слишком простой объектив, поскольку у линзы много серьезных недостатков. Если в центре снимка изображение получается четким, то по краям – сильно размытым. Поэтому современный фотообъектив собран из нескольких (а иногда их более десятка) линз, выпуклых и вогнутых, склеенных между собой и отстоящих друг от друга. В профессиональных аппаратах имеется возможность применять разные объективы с различными фокусными расстояниями.



Объектив, у которого фокусное расстояние равно диагонали кадра называют «штатным». Длиннофокусные объективы, у которых фокусное расстояние больше, называют «телевиками», а короткофокусные – «широкоуголками».

Вскоре вместо дагерротипии появился негативно-позитивный процесс, для съемки использовались стеклянные, покрытые светочувствительным слоем пластины, а для печати – фотобумага. Но все равно, первое время чувствительность пластин была низкая, а выдержка при съемке длилась несколько минут. Поэтому ограничивать световой поток от объектива к фотопластинке необходимости не было. Но с появлением современных, более светочувствительных материалов этот вопрос встал достаточно остро. Особенно, когда появились фотопленки и портативные фотокамеры. Ограничить величину экспозиции можно двумя путями - освещенностью и временем экспонирования, то есть выдержкой.

Диафрагма

Для регулировки освещенности служит диафрагма, изменяющая относительное отверстие объектива. Числовое значение диафрагмы определяется формулой:
d:f=1:K, где d – диаметр действующего отверстия, f – фокусное расстояние объектива, а К – это как раз и есть число диафрагмы.

Если, предположим, фокусное расстояние объектива равно 50 мм, а диаметр диафрагмы – 9 мм, то ее числовое значение будет 5,6. Поскольку освещенность объекта имеет квадратичную зависимость от величины светового потока, то на шкале диафрагм объектива принято каждое следующее значение изменять в 1,41 раза, то есть в квадратный корень из двойки. Все вы видели линейку чисел на шкале диафрагм объектива:1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16 и т.д. Каждое следующее значение уменьшает световой поток в два раза. Иногда максимально открытую диафрагму, то есть минимальное ее число, называют светосилой объектива. Это не совсем правильно, светосила – немного другой параметр. При съемке следует учитывать одну особенность диафрагмы. Чем больше число диафрагмы – тем больше будет глубина резкости на фотоснимке и, соответственно, наоборот. То есть, снимая любимую кошку с числом диафрагмы 1,4 и наведя резкость ей на уши, вы получите усы и хвост нерезкими. А снимая эту же кошку, идущую по забору, с диафрагмой 22, вы получите резкими и яблони на соседнем участке, и травинку, торчащую перед объективом. Наиболее часто в объективах используется ирисовая диафрагма, состоящая из 5, 6 или 8-ми лепестков, которые сходятся и расходятся, тем самым, уменьшая или увеличивая отверстие.

Затвор

Ограничивает время экспозиции затвор фотокамеры, открывающий на определенное время световой поток из объектива на светочувствительный слой. Это время измеряется в долях секунды, например 1/30, 1/60, 1/125 и т.д. Обычно на шкале выдержек указывается только знаменатель: 30, 60, 125. Когда светочувствительность материалов была низкой и требовались выдержки длительностью несколько секунд, фотограф снимал крышку с объектива, отсчитывал секунды и надевал ее обратно. Но более короткие выдержки «отбиваются» при помощи механического затвора.

В основном в фотоаппаратах используются три типа затворов – центральный шторно-щелевой и электронный (в цифровых аппаратах). Центральный затвор похож на ирисовую диафрагму и размещается внутри объектива. Он прост и технологичен, его применяют в недорогих аппаратах, не имеющих сменной оптики. Недостаток этого затвора в том, что центр снимка получается светлее, а края – темнее, потому что лепестки затвора открываются из центра, а потом сходятся в центр.

Шторно-щелевой затвор применяют на более дорогих камерах. Шторки расположены прямо перед кадровым окном. Правая шторка плотно перекрывает световой поток от объектива к светочувствительному материалу. При нажатии на спуск правая шторка быстро отскакивает в сторону, а левая ее догоняет и закрывает кадровое окно. Обычно на выдержке в 1/30 сек. кадровое окно открыто полностью. На выдержке 1/60 левая шторка начинает движение, когда правая доходит до середины. На 1/125 правая проходит четверть пути и левая ее догоняет. Перед фотоматериалом движется как бы щель, поэтому затвор и называют шторно-щелевым.
И центральный, и шторный затвор – механические. В последних моделях пленочных камер применяются электронно-механические затворы, или затворы с электронным управлением. Но их не следует путать с электронными затворами. Электронный затвор используется только в цифровых камерах, выдержкой является время считывания информации с матрицы после ее обнуления.

Наводим фокус

И затвор, и диафрагма обеспечивают нормальную экспозицию снимка, то есть он будет не темный, не светлый – нормальный. Но на снимке хоть одна деталь должна быть резкой, то есть говорят, что надо навести на фокус. Как сфокусировать изображение? В старинных фотоаппаратах, которые фотографировали на фотопластинку, сзади помещалось матовое стекло и на него проецировалось изображение. Подвигав объектив и наведя на фокус, фотограф вынимал матовое стекло, вставлял на его место кассету с фотопластинкой, просил сказать «чи-и-и-з» и открывал затвор. В пленочной портативной камере так не сделаешь. Тогда конструкторы придумали зеркальную камеру. Матовое стекло расположили сверху перпендикулярно кадровому окну. Зеркало проецирует на него изображение от объектива, а перед открытием затвора быстро поднимается и открывает световой поток к фотоматериалу.


«Зеркалка» - дорогая камера. В более простых использовали для наведения на резкость дальномер, соединенный механически с объективом, а самые простые камеры были шкальные, то есть на объектив нанесена шкала расстояний, а фотограф на глаз оценивал расстояние до объекта и ставил нужное значение.
Теперь практически во всех фотоаппаратах имеется автоматическая наводка на резкость, обычно на объект, помещенный в центр кадра или в центр специального пятнышка в видоискателе.
По эксплуатационным возможностям фотокамеры делятся в основном на профессиональные и «мыльницы». Последние рассчитаны на людей, которые не заморачивают голову теорией, а хотят получить хорошие снимки в домашний фотоальбом, поделиться с друзьями, оставить память о проведенном отпуске. Мыльницы могут быть самыми простейшими – с маленькой вспышкой, кнопкой спуска – и все. А могут иметь кучу наворотов – Zoom, всякого рода автоматику, режим макросъемки и т.д.

Цифровая камера

С началом XXI века в нашу жизнь бурно ворвались цифровые камеры. Альтернативу серебросодержащим фотоматериалам ученые искали давно. Но лишь появление 3-хмегапиксельной матрицы решило эту проблему. При меньшем количестве пикселей изображение получалось нечетким. По конструкции цифровые камеры мало отличаются от пленочных, лишь в самых дешевых используется не механический, а только электронный затвор.