Fotoğraf makinası ve video kameranın çalışma prensibi

FOTOĞRAF MAKİNELARİ :

Basit bir ayna veya merceğin işleyişinin anlaşılması yönünden çok önemli olan kavramı, optik sistemlerin analizlerinde de o derece önemlidir.Kullanımı en yaygın olan optik aletlerden biri cismin görüntüsünü bir film veya elektronik olarak bir çip üzerine kaydeden fotoğraf makinesidir.

FOTOĞRAF MAKİNESİNİN ÇALIŞMA PRENSİBİ :

Fotoğraf, belgelenmek istenen objeden yansıyan ışığın duyarlı yüzey üstüne düşmesi ve duyar kat üstünde sabitlenmesi işidir. Fotoğraf makinesinde, belgelenmek istenen objeden yansıyan ışık objektife ulaşır ve odaklanır,sonra,hemen objektifin içinde bulunan ve adına diyafram denen diske ulaşır. Bu diskin amacı;gelen ışığın siddetinin ayarlanabilmesidir. Bu işi ise ortasında bulunan ve kullanıcı tarafından ayarlanabilen bir delik sayesinde yapar. Objektifte toplanan ve odaklanan ışık diyaframdan geçerek örtücüye ulaşır. Örtücü perde çekim sırasında önceden seçilen bir süre boyunca açık kalarak, ışığın film üzerine düşmesini sağlar.

Fotoğraf Makinası Lensleri (Mercekleri) Nasıl Çalışır? Lensler ışığı toplamda belirli bir açıda kırarlar, ışığın hangi açıda geldiği önemsizdir. Toplam kırma açısını lenslerin yapısı belirler. Yuvarlak lensler daha fazla kırılma açısına sahiptir. Temel olarak, kavisli lensler lens üzerindeki farklı noktalar arasındaki mesafeyi arttırır. Bu, ışığın bir kısmının hareket süresine diğer kısmının hareket süresinden daha fazla olmasına neden olur, böylece ışık daha keskin bir dönüş yapar.

Kırılma açısını arttırmak açık bir etkiye sahiptir. Belirli bir noktadan gelen ışınlar lenslere daha yakın bir noktada birleşirler. Düz bir lenste ışınlar keskin bir kırılma yapamazlar.Dolayısıyla ışınlar lensten daha uzak bir noktada birleşir.

Merceklerle gerçek resim arasındaki mesafeyi arttırmak, resmin boyutlarını da arttırır. Projektörleri düşünecek olursak, projektörü ekrandan uzaklaştırırsak, görüntünün büyüdüğünü görürüz.

Temel olarak fotoğraf makinasında da aynı şey olur, lenslerle gerçek görüntü arasındaki mesafe artarken ışınlarda daha fazla genişler ve daha geniş bir gerçek görüntü oluşturur. Fakat fotoğraf filminin boyutları sabittir. Eğer makinaya çok katlı bir lens takarsanız, geniş bir görüntü yansıtacaktır, fakat film bunun orta kısmını gösterecektir.Lenslerin başlangıç noktası çerçevenin orta noktasındadır. Dairesel mercekler daha küçük resimler oluştururlar, böylece film yüzeyi daha geniş bir alanı görebilir.

Profesyonel fotoğraf makinaları ekranda çeşitli büyüklüklerde resim görebilmeniz için farklı lensler takabilmenize olanak sağlar. Lenslerin yakınlaştırma gücünü üzerlerinde yazan ‘Odak Mesafesi’ tanımlar. Fotoğraf makinalarında, Odak Mesafesi lensler ile uzaktaki bir nesnenin gerçek görüntüsü arasındaki mesafe olarak tanımlanmıştır. Yüksek odak mesafesi daha yüksek bir görüntü yakınlığını belirtir.

Uygun Ortamlarda Uygun Lensler (mercekler) Kullanılarak Kaliteli Resimler Çekilebilir. Farklı lensler farklı durumlarda uygunluk sağlar. Eğer bir dağın resmi çekilmek istenirse, telefoto lensleri kullanılmalıdır, bu lensler özel olarak uzak odak mesafesine sahiptir. Eğer yakın bir resim çekilmek istenirse, geniş açılı lensleri kullanılmalıdır, bu lensler çok daha kısa odak mesafesine sahiptir, böylece görüntüyü önünüzde küçültür.örneğin bir insan yüzü çekiyorsanız, yüz hemen önünüzde olmasına rağmen bütün bir görüntüyü filme aktarabilirsiniz. Standart bir 50mm lik mercek önemli bir derecede yakınlaştırma ya da küçültme işlemine olanak tanımaz, bu merceklerle fazla uzak ya da yakın olmayan ideal bir resim çekilebilir.

Fotoğraf Makinaları Görüntüyü Nasıl Kaydeder

Geleneksel (analog) bir fotoğraf makinasının kimyasal bileşeni fotoğraf filmidir. Siz bir resim çektiğinizde, fotoğraf makinası ışığın kimyasal olarak kaydını yapar. Fotoğraf makinaları bu işlemi bir araya getirilmiş ışığa duyarlı zerrelerin ince plastik şerit üzerine kimyasal olarak yayılmasıyla gerçekleştirir. Işık açığa çıktığında zerrecikler kimyasal tepkimeye girerler.

Bu işlem bittiğinde, film muhafaza edilir, ışığa duyarlı zerrelerle tepkimeye giren farklı kimyasallarla reaksiyona sokulur. Siyah beyaz filmlerde, ışığı ortaya çıkaran kimyasallarla banyo edilir, böylece negatifler elde edilir. Negatif filmlerde parlak yüzeyler koyu, koyu yüzeyler ise parlak görünür. Daha sonra ise basılmak üzere pozitife dönüştürülür.

Renkli filmler üç farklı ışığa duyarlı tabakaya sahiptir, bunlar kırmızı, yeşil ve mavidir. Filmler oluştuğunda, film tabakalarını boyayan kimyasallarla tepkimeye sokulur.

VİDEO KAMERA İLE İLGİLİ ANA NOKTALAR

· Televizyon kamerası en önemli yapım elemanlarından biridir. Diğer yapım donanımlarıve teknikleri kameranın neyi yapıp neyi yapamayacağından etkilenir.

· Kameranın ana parçaları lens, kameranın gövdesiyle beraber görüntü aygıtı (CCD veya Pickup, plumbicon) ve bakaçtır.

· Rengin doygunluğu, keskinliği, zenginliği, parlaklığı, karanlık veya parlak görünüşü.

· Kamera başlıca üç rengin bileşiminden meydana gelir. Bunlar kırmızı, yeşil ve mavidir(Red,Green, Blue).

· Kameranın renkleri özel işleme tabi tutmak için dahili optik mekanizmaya ihtiyacı vardır.

· Işığı ana renklerine ayrıştırmak için prizma blok veya renk ayrıştırıcı filtre bulunur. Eski kameralarda dichroic ayna sistemi vardır.

· Renkli kameralarda luminance ve chrominance kanalları vardır. Bu kanallardan luminance aydınlık bilgisini, chrominance ise renk bilgisini işler.

· Görüntü aygıtları ışığı elektrik sinyallerine çevirir. Bu aygıtların iki çeşidir vardır. Bunlar: CCD (solid – state charge – coupled device) ve picup tube.

· Üç temel kamera türü vardır. Bunlar: standart televizyon kamerası (HDTV dahil), ENG(Electronic news gathering) \ EFP (Electronic field production) and camcorder. Bunlardan başka küçük format kameralar da vardır.

· Video kameraların kendine has özellikleri: Renk karşıtlığı, çözünürlük, ışığa duyarlılığı, görüntü netliği, kontrast.

KAMERANIN PARÇALARI

Standart televizyon kamerası üç ana parçadan oluşur. Bunlardan birincisi lenstir. Lensler ve diğer optik elemanlar harici optik sistem olarak da adlandırılır. İkinci parça ise görüntü aygıtlarıdır. CCD veya pickup tüp şeklinde olabilir. Bunlara dahili optik sistem de denir. Üçüncüsü ise bakaçtır. Kameranın ürettiği görüntüyü görmemizi sağlar.

KAMERANIN TEMEL ÇALIŞMA PRENSİBİ

Tüm televizyon kameraları – büyük stüdyo kameralarından mağazalarda satılan el kameralarına kadar – aynı temel prensiple çalışır. Bu, optik görüntünün elektrik sinyaline, daha sonra televizyon aracılıyla tekrar görünebilir hale dönüştürülmesidir.

Objeden yansıyan ışık lens tarafından toplanıp görüntü aygıtına (CCD veya pickup) toplanan ışığı odaklar. Görüntü aygıtı ışığı video sinyaline dönüştürür. Bu sinyal daha sonra tekrar işlenerek ekran görüntüsü oluşturulur.

LENSLER

Lenslerin temel işlevi görüntü aygıtının önünde küçük ve temiz bir görüntü üretmektir.
Genellikle video kameralar değişebilir odak uzaklıklı lenslere sahiptir.
Lenslerin temel nitelikleri:

Odak uzaklığı,
Odak noktası,
Lens açıklığı,
Alan derinliği’ dir.

Lenslerde odak uzaklığı, üretilecek görüntünün ne kadar dar veya geniş bir alanın çerçeve içerisine alınacağı konusunda belirleyicidir. Ayrıca odak uzaklığı, nesnenin / nesnelerin ne kadar büyük / küçük görüneceğini de belirler. Lensler,

Geniş açılı (Narrow angle),
Dar açılı (Wide angle),
Normal ve
Değişebilir odak uzaklıklı (Zoom)

olmak üzere sınıflandırılabilirler.

Geniş açılı bir lens, geniş bir görüş açısı sağlar. Geniş açılı lenslerde, perspektif yığılmalar açısından nesne / nesneler birbirlerine gerçekte olduğundan daha uzak algılanır. Bu sebepten, geniş açılı lenslerde kameraya yapılan yatay hareketler gerçekte olduğundan yavaş, kameraya dikey yapılan hareketler ise gerçekte olduğundan hızlı algılanır. Dar açılı lenslerde ise durum geniş açılı lenslerdekinin tam tersidir. Dar açılı bir lens dar bir görüş açısı sağlarken, perspektif yığılmalar açısından nesne / nesneler birbirlerine olduğundan daha yakın görünür. Bundan dolayı, kameraya yapılan yatay hareketlerde nesne gerçekte olduğundan hızlı, dikey hareketlerde ise gerçekte olduğundan yavaş algılanacaktır. Normal lensler ise perspektif yığılmaları insan gözünün gördüğüne yakın veren lenslerdir. Bir lensin geniş, dar veya normal açılı olmasını belirleyen filmin köşebentleri ve odak uzaklığıyla ilgilidir.
Bir zoom lens, değişebilir odak uzaklığı sayesinde dar ve geniş açılı lensin özelliklerine sahiptir.
Temelde üç tür zoom lens vardır.

Stüdyo zoom lens,
Field zoom lens ve
ENG / EFP zoom lens.

Bir görüntü net alan içindeyse keskin ve temizdir. Nesneyi netlemeden önce lens ayarlanmalıdır(calibrate).
Lens diyaframı veya irisi, lensten içeri ne kadar ışık gireceğini belirler. Diyafram, bir seri metal plakadan ibarettir, bu plakaların ortasındaki aralık ise lenslerden girecek ışığın miktarını belirler.
F-stop değerleri ise standart skala şeklinde belirlenmiş değerler olup, lenslerden giren ışık miktarını gösterir. Nümerik olarak düşük f-stop değerleri diyaframın açık yani lenslerden giren ışığın fazla olduğunu gösterir. Nümerik olarak yüksek değerlerde ise tam tersi bir durum söz konusudur. Yani, yüksek nümerik değerlerde diyaframın kısık, lenslerden giren ışık miktarının az olduğunu gösterir.
Stüdyo kameraları uzaktan diyaframı kontrol edebilmektedirler ki bu sistem CCU (Camera control unit) dur. ENG / EFP kameralarda manüel veya otomatik diyafram seçenekleri bulunur. Otomatik diyaframa ayarlanırsa görüntü aygıtına düşen ışık miktarına göre kamera en uygun diyafram değerini ayarlayacaktır.
Zoom lenslerde iki temel kontrol elemanı vardır. Bunlar zoom ve netleme’ dir. Bu mekanizmalar manüel olarak kontrol edilebildikleri gibi diyafram gibi CCU sayesinde uzaktan da kontrol edilebilmektedir.
Kameraya en yakın net nesne ile en uzak net nesne arasındaki mesafeye alan derinliği denir. Alan derinliğini etkileyen çeşitli faktörler vardır. İşte bunlardan birkaçı:

Odak uzaklığı: Geniş açılı bir lenste alan derinliği artarken, dar açılı bir lenste durum tam tersidir.
Diyafram açıklığı: Diyafram açılırsa yani nümerik olarak f-stop değeri küçültülürse alan derinliği azalır; diyafram kısılırsa yani nümerik olarak büyürse alan derinliği artar.
Kamera ile nesne / nesneler arası mesafe: Kamera ile nesne arasındaki mesafe arttıkça alan derinliği de artar. Kamera ile nesne arasındaki mesafe azaldıkça alan derinliği de azalır.

Alan derinliğini etkileyen başlıca faktörler yukarıda belirtilmişken ışık şiddetinin artması/azalması, filmin duyarlılığı, pozlanan kare sayısındaki değişme, filtre kullanımı gibi etkenler de alan derinliğini etkiler.

CCD ELEMANLI KAMERA VE ÇALIŞMA PRENSİBİ

Tüplü kameraların tarama yöntemiyle görüntü üretmesinde her renk için kullanılan tüplerdeki taramaların eşzamanlı olabilmesi için gerekli devreler kameraların boyutlarının çok büyük olmasını zorunlu kılmaktaydı. CCD ile görüntü algılayan kameraların tüplü kameralara göre çok daha az ve karmaşık devrelere sahiptir.

CCD elemanları dört bölümden oluşur. Bunlar:

CCD gözler: Işığa duyarlı olan bu gözler HADS (Hole accumulated diode sensor) tipinde olabilir. Işık enerjisini elektrik akımına çevirirler. Kameralarda görüntünün çerçevesinin düştüğü kısımdır.
Dikey kaydırma bölümü (Vertical Transfer Register): CCD gözlerinde ışığa bağlı olarak biriken voltajın çıkışa gönderilmesi için dikey transferin ve kaydırmaların yapıldığı analog kaydırıcı bölümdür.
Yatay kaydırıcı (Horizontal Shift Register): Dikey kaydırıcıdan satır satır gelen elektrik şarjlarını sıra ile nokta nokta çıkşa gönderen bölümdür.
Çıkış katı: Yatay kaydırıcıdan gelen elektrik şarjlarının yükseltilerek voltaj kazancına uğratarak video çıkışını sağlayan bölümdür.

Yeni model kameralarda daha geniş izleme alanı yaratılması için çerçeve oranları 4:3 ‘ ten 16:9 ‘ a çıkartılmıştır. Bazı kameralar iki çerçeve oranını da kullanabilmektedirler.

Kameralarda hareketli objelerin çekiminde net görüntü alınması için CCD lerin pozlanma süreleri değiştirilir. Pal sisteminde saniyede 25 tam 50 yarım kare çekilir. Bir karenin pozlanma süresi 1\50 sn dir.

CCDler yarı iletken teknolojisiyle üretilmiş olup üç türde CCD vardır.