دوربین عکاسی چطور کار می‌کند

در این مقاله، نحوه عملکرد بیشتر دوربین‌ها را توضیح می‌دهیم و همچنین تفاوت‌های میان انواع مختلف آن‌ها را بررسی می‌کنیم؛ مانند تفاوت بین دوربین‌های فیلمی و دیجیتال یا دوربین‌های DSLR و دوربین بدون آینه.

با داشتن این اطلاعات، می‌توانید پیش از خرید یک دوربین جدید تصمیم آگاهانه‌تری بگیرید و درک بهتری از نحوه عملکرد تجهیزات خود داشته باشید.

 

اصول اولیه

اگر نگاهی به دوربین‌های بزرگ و اولیه‌ که پیشگامان عکاسی استفاده می‌کردند بیندازید، سپس دوربین جدیدترین مدل آیفون را بررسی کنید، شاید فکر کنید که این دو هیچ شباهتی به یکدیگر ندارند.

اما در واقع، مفهوم اساسی عملکرد دوربین‌ها چندان تغییری نکرده است. به‌طور ساده، نور منعکس‌شده از سوژه از طریق یک روزنه وارد دوربین می‌شود؛ سپس این نور روی بخش پشتی دوربین تابیده و توسط یک ماده حساس به نور ثبت می‌شود (چه یک حسگر دیجیتال باشد و چه فیلم عکاسی).

این فرایند اصلی از زمان اختراع عکاسی تا امروز ثابت مانده است، هرچند جزئیات آن به‌ مرور تغییر کرده‌اند. بیایید از ابتدا شروع کنیم و قدم‌به‌ قدم به سمت تکنولوژی‌ دوربین‌های مدرن پیش برویم.

 

کمرا آبسکورا (Camera Obscura)

نخستین نسخه از دوربین‌های عکاسی، کمرا آبسکورا بود که در سال ۱۵۴۵ بر اساس اصولی ساخته شد که قدمت آن به حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد بازمی‌گردد.

اولین نمونه از کمرا آبسکورا، در واقع اتاقی تاریک با یک روزنه در یکی از دیوارها بود. هر آن‌چه بیرون از اتاق قرار داشت، از طریق این روزنه روی دیوار مقابل منعکس می‌شد. از آن‌جا که نور در مسیر مستقیم حرکت می‌کند، تصویری که روی دیوار تشکیل می‌شد، وارونه بود؛ همان‌طور که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید.

با گذشت زمان، کمرا آبسکورا کوچک‌تر شد؛ به‌ جای اتاق‌های کامل، از جعبه‌ها ساخته می‌شد و برای کمک به هنرمندان در طراحی و نقاشی مورد استفاده قرار می‌گرفت.

 

دوربین سوراخ سوزنی (Pinhole Camera)

کمرا آبسکورا در اصل یک جعبه با یک روزنه است که اجازه می‌دهد نور به سطح مقابل تابیده شود. اما اگر یک ماده حساس به نور را به آن اضافه کنید، به دوربین سوراخ سوزنی تبدیل می‌شود.

ساخت این نوع دوربین بسیار ساده است و می‌توان آن را با یک جعبه کفش (یا هر جعبه‌ای) که داخل آن را سیاه کرده‌اید، درست کرد. کافی است با یک سوزن، سوراخ کوچکی در یکی از دیواره‌ها ایجاد کنید و در قسمت پشتی، یک فیلم نگاتیو یا کاغذ عکاسی قرار دهید که تصویر ثبت شود.

در اصل، تمام دوربین‌های عکاسی (حتی جدیدترین مدل‌ها) به همین شیوه کار می‌کنند. البته، برخی از عناصر این فرایند در طول زمان تکامل یافته‌اند که در بخش بعدی توضیح خواهیم داد.

 

دوربین‌های عکاسی

تمام دوربین‌های عکاسی، چه قدیمی و چه جدید، بر اساس یک اصل مشترک کار می‌کنند: نور از طریق یک روزنه وارد شده و تصویری را در پشت دوربین ایجاد می‌کند. اما هر مدل جزئیات متفاوتی دارد، و از آن‌جا که امکان بررسی تمامی پیشرفت‌های تکنولوژی در این‌جا وجود ندارد، اجزای دوربین عکاسی را به صورت کلی توضیح خواهیم داد.

لنزها

بر خلاف دوربین‌های سوراخ سوزنی، بیشتر دوربین‌های امروزی دارای لنز هستند. لنزها معمولاً شامل چندین عنصر شیشه‌ای هستند که نور را خم کرده و تصویری واضح و متمرکز ایجاد می‌کنند. کیفیت شیشه، نحوه چیدمان آن و تعداد عدسی‌های به‌کار رفته در لنز، بر کیفیت نهایی تصویر تاثیر می‌گذارد. به همین دلیل است که برخی از لنزها قیمت بالاتری دارند. با حرکت دادن عدسی‌های داخل لنز، می‌توان تصویر را فوکوس کرد. در برخی لنزها، مانند لنزهای زوم، امکان تغییر فاصله کانونی نیز وجود دارد. برای آشنایی با انواع لنزها راهنمای کامل لنز دوربین برای عکاسان مبتدی را بخوانید.

دیافراگم (Aperture)

لنزهای مدرن دارای دیافراگم هستند؛ روزنه‌ای که میزان نور ورودی را کنترل می‌کند. در بیشتر دوربین‌ها، اندازه دیافراگم قابل تنظیم است، مشابه مردمک چشم که در نور کم بازتر و در نور زیاد تنگ‌تر می‌شود. لنزهایی که امکان بازشدگی بیشتر دیافراگم را دارند، گران‌تر هستند و معمولاً با نام لنزهای سریع (Fast Lenses) شناخته می‌شوند. مقدار دیافراگم با عدد اف (f-number) نمایش داده می‌شود، مانند:
f/1.8، f/2.8، f/6.3، f/9، f/16 و غیره. هرچه عدد اف کوچک‌تر باشد، دیافراگم بازتر است و نور بیشتری وارد می‌شود.

شاتر (Shutter)

هنگامی که نور از طریق لنز وارد بدنه دوربین می‌شود، مستقیماً روی حسگر یا فیلم تاثیر نمی‌گذارد. بلکه مانعی وجود دارد که باز و بسته می‌شود که نور را مسدود کرده یا اجازه ورود آن را بدهد. این مانع شاتر نامیده می‌شود.

بیشتر شاترها از دو پرده تشکیل شده‌اند. هنگامی که دکمه شاتر دوربین را فشار می‌دهید، پرده اول کنار می‌رود که نور به حسگر یا فیلم برسد. پس از گذشت مدت‌ زمان مشخصی (که به آن سرعت شاتر گفته می‌شود)، پرده دوم بسته می‌شود و فرایند ثبت تصویر به پایان می‌رسد.

فیلم / حسگر و ایزو (ISO)

وقتی نور به بخش پشتی دوربین می‌رسد، توسط فیلم (در دوربین‌های آنالوگ) یا حسگر (در دوربین‌های دیجیتال) ثبت می‌شود.

در این‌جا به جزئیات زیادی نمی‌پردازیم، زیرا در ادامه این موضوع را دقیق‌تر بررسی خواهیم کرد. اما لازم است بدانید که فیلم‌ها و حسگرها حساسیت‌های متفاوتی به نور دارند که با مقدار ISO (یا ASA در فیلم‌های قدیمی) مشخص می‌شود.

همچنین، ISO یکی از سه عامل کلیدی در نوردهی یک عکس است. مقدار ISO همراه با دیافراگم و سرعت شاتر، مثلث نوردهی را تشکیل می‌دهند.

 

تفاوت دوربین‌های فیلمی و دوربین‌های دیجیتال

این روزها، دوربین‌های دیجیتال محبوبیت بیشتری نسبت به دوربین‌های فیلمی دارند، اما همچنان برخی عکاسان فیلم را ترجیح می‌دهند. در واقع، تکنولوژی این دو نوع دوربین بیش از آن‌چه تصور کنید، به هم شباهت دارد. تفاوت اصلی بین دوربین‌های فیلمی و دیجیتال، در نحوه ثبت تصویر است.

دوربین‌های دیجیتال دارای حسگری هستند که تصویر را به‌صورت داده ذخیره می‌کند، در حالی‌ که دوربین‌های آنالوگ از فیلم حساس به نور استفاده می‌کنند.

در یک دوربین دیجیتال، حسگر یک‌پارچه است؛ یعنی پس از ساخت دوربین، امکان تغییر آن وجود ندارد. اما در دوربین‌های آنالوگ، می‌توان از فیلم‌های مختلفی استفاده کرد. برای مثال، می‌توان یک دوربین سنتی را با فیلم نگاتیو (سیاه‌وسفید یا رنگی)، فیلم اسلاید (که با نام رنگ معکوس یا سیاه‌ و سفید معکوس نیز شناخته می‌شود)، یا فیلم مادون قرمز بارگذاری کرد.

البته، پیش از بارگذاری یک دوربین آنالوگ، باید تصمیم بگیرید که از چه نوع فیلمی استفاده می‌کنید، حساسیت آن چقدر باشد (ISO/ASA)، و چند عکس می‌خواهید بگیرید (رول‌های فیلم استاندارد معمولاً ۱۲، ۲۴، یا ۳۶ فریم دارند).

پس از عکاسی، برخی تغییرات مانند فشار دادن (Push) یا کشیدن (Pull) فیلم و پردازش متقاطع (Cross Processing) امکان‌پذیر است، اما این تغییرات بر کل رول فیلم تاثیر می‌گذارد، نه بر تک‌عکس‌ها.

در مقابل، دوربین‌های دیجیتال انعطاف‌پذیری بسیار بیشتری دارند. شما می‌توانید تنظیمات هر عکس را به‌صورت جداگانه تغییر دهید: مقدار ISO، کیفیت تصویر، فرمت فایل و این‌که عکس رنگی باشد یا سیاه‌وسفید.

همان‌طور که فیلم‌های عکاسی در اندازه‌های مختلفی مانند ۳۵ میلی‌متری، ۱۲۰ میلی‌متری، ۴×۵ اینچ و غیره عرضه می‌شوند، حسگرهای دیجیتال نیز در اندازه‌های گوناگونی وجود دارند که در بخش‌های بعدی به آن‌ها خواهیم پرداخت.

در نهایت، هیچ‌یک از این دو تکنولوژی برتری مطلقی بر دیگری ندارد. انتخاب بین فیلم و دیجیتال کاملاً به سلیقه شخصی، سبک عکاسی و شیوه داستان‌گویی شما بستگی دارد.

انواع دوربین‌های دیجیتال

عکاسان از انواع مختلفی از دوربین‌ها استفاده می‌کنند، اما برای خلاصه‌گویی، در این‌جا از بررسی دوربین‌های مدیوم فرمت (Medium Format) و لارج فرمت (Large Format) صرف‌ نظر کرده و فقط رایج‌ترین گزینه‌ها را معرفی می‌کنیم. برای بررسی بیشتر راهنمای جامع انواع دوربین‌های دیجیتال را بخوانید.

 

دوربین‌های DSLR

DSLR مخفف Digital Single-Lens Reflex است و نسخه دیجیتال دوربین‌های محبوب SLR فیلمی محسوب می‌شود. دوربین‌های DSLR از لنزهای قابل تعویض استفاده می‌کنند و اغلب لنزهای این دوربین‌ها را می‌توان روی دوربین‌های SLR و بالعکس به کار برد.

ویژگی منحصربه‌فرد DSLR وجود یک سیستم انعکاسی است که به شما اجازه می‌دهد از طریق منظره‌یاب، همان تصویری را ببینید که قرار است ثبت شود.

در قسمت بیرونی این دوربین‌ها، یک برآمدگی‌ وجود دارد که در زیر آن، مجموعه‌ای از آینه‌ها قرار گرفته است. در داخل دوربین، نور پس از عبور از لنز، به یک آینه برخورد می‌کند که در زاویه‌ای خاص قرار گرفته است. این آینه، نور را به سمت یک پنتاپریزم (Pentaprism) هدایت می‌کند که آن را به منظره‌یاب بازتاب می‌دهد.

هنگامی که دکمه شاتر را فشار می‌دهید، آینه بالا می‌رود که نور به حسگر برسد. به همین دلیل، هنگام گرفتن عکس در یک دوربین DSLR، تصویر منظره‌یاب برای لحظه‌ای ناپدید می‌شود.

 

دوربین‌های بدون آینه (Mirrorless)

همان‌طور که از نامشان پیداست، دوربین‌های بدون آینه فاقد آینه‌ای هستند که در DSLR‌ها در جلوی حسگر قرار دارد. این نوع دوربین‌ها نسبتاً جدید هستند و در گذشته، به دلیل کیفیت پایین‌تر نسبت به DSLR‌ها، بیشتر برای کاربران مبتدی در نظر گرفته می‌شدند.

اما امروزه، دوربین‌های بدون آینه دارای حسگرهای فول فریم مانند DSLR‌ها هستند، بنابراین تفاوت اصلی آن‌ها در اندازه و نوع منظره‌یاب است. دوربین‌های بدون آینه معمولاً بسیار کوچک‌تر از DSLR هستند.

چون این دوربین‌ها فاقد سیستم آینه‌ای DSLR هستند، منظره‌یاب اپتیکال (OVF) ندارند. در مدل‌های حرفه‌ای، تصویر مستقیماً از حسگر به منظره‌یاب الکترونیکی (EVF) ارسال می‌شود که بتوانید پیش‌نمایش تصویر را ببینید. در مدل‌های اقتصادی، اغلب منظره‌یاب حذف شده و فقط از صفحه‌نمایش پشتی برای مشاهده تصویر استفاده می‌شود.

منظره‌یاب‌های اپتیکال (DSLR) و منظره‌یاب‌های الکترونیکی (Mirrorless) هرکدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. هر دو گزینه برای کارهای حرفه‌ای مناسب هستند و می‌توان با هر کدام تصاویری با کیفیت ثبت کرد.

دوربین‌های بریج (Bridge Cameras)

دوربین‌های بریج اغلب با نام سوپرزوم (Superzoom) شناخته می‌شوند، زیرا محدوده فاصله کانونی گسترده‌ای دارند. اما برخلاف DSLR‌ها، امکان تعویض لنز در این دوربین‌ها وجود ندارد. از نظر ظاهری، دوربین‌های بریج شبیه به DSLR بوده اما معمولاً فاقد منظره‌یاب اپتیکال هستند.

حسگر این دوربین‌ها کوچک‌تر از حسگرهای دوربین‌های حرفه‌ای است و تاکنون هیچ دوربین بریجی با حسگر فول فریم ساخته نشده است. در واقع، این دوربین‌ها بین DSLR و دوربین‌های کامپکت قرار می‌گیرند؛ به همین دلیل به آن‌ها بریج یا پل ارتباطی گفته می‌شود.

 

دوربین‌های کامپکت یا Point-and-Shoot

دوربین‌های کامپکت به‌ گونه‌ای طراحی شده‌اند که کاربر بتواند بدون تنظیمات پیچیده، تنها با فشردن دکمه شاتر، عکسی بگیرد.

این دوربین‌ها لنز ثابت دارند و از نظر اندازه، بسیار کوچک و سبک هستند. برخی از مدل‌ها امکان تنظیمات دستی را ارائه می‌دهند، اما بیشتر آن‌ها برای استفاده در حالت خودکار (Auto Mode) طراحی شده‌اند.

با پیشرفت روزافزون دوربین‌های گوشی‌های هوشمند، محبوبیت دوربین‌های کامپکت کاهش یافته و تا حد زیادی جای خود را به گوشی‌های موبایل داده‌اند.

 

دوربین عکاسی چطور کار می‌کند

حسگرهای دوربین و اهمیت آن‌ها

در پشت هر دوربین دیجیتال، یک حسگر قرار دارد که نور را ثبت کرده و تصویر را به‌ صورت دیجیتالی ذخیره می‌کند.

حسگر دوربین در واقع یک شبکه از سلول‌های حساس به نور (Photosites) است که فوتون‌ها را دریافت کرده و آن‌ها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. سپس این اطلاعات، بسته به نوع حسگر، به روش‌های مختلف پردازش می‌شوند. امروزه دو نوع حسگر CCD و CMOS وجود دارد، اما حسگرهای CCD به‌ تدریج در حال منسوخ شدن هستند.

هر سلول حساس به نور، پیکسل نامیده می‌شود (اصطلاح فنی‌تر آن Sensel است، اما برای ساده‌سازی از همان واژه رایج پیکسل استفاده می‌کنیم).

برای مثال، اگر یک دوربین ۲۴ مگاپیکسلی باشد، یعنی تصویری با ۲۴ میلیون پیکسل ثبت می‌کند. اما دقت کنید که بالا بودن تعداد مگاپیکسل لزوماً به معنی کیفیت بهتر تصویر نیست. بیایید این موضوع را بیشتر بررسی کنیم.

مگاپیکسل و کیفیت تصویر

اگر همه حسگرهای دوربین به یک شکل کار می‌کنند، پس تفاوت آن‌ها در چیست؟ چرا باید یکی را به دیگری ترجیح داد؟ پاسخ این است که حسگرها در اندازه‌های مختلفی ساخته می‌شوند و اندازه پیکسل‌ها نیز در آن‌ها متفاوت است.

آیا تا به حال توجه کرده‌اید که برخی گوشی‌های هوشمند دارای ۱۰۸ مگاپیکسل هستند، در حالی‌ که دوربین‌های حرفه‌ای ۳۰ یا ۴۰ مگاپیکسل دارند؟ دلیل آن این است که پیکسل‌های حسگر ۱۰۸ مگاپیکسلی در گوشی بسیار کوچک‌تر هستند، درحالی‌که پیکسل‌های حسگر ۳۰ مگاپیکسلی در یک دوربین فول فریم، بسیار بزرگ‌ترند.

بیشتر مردم تصور می‌کنند که تعداد بیشتر مگاپیکسل یعنی کیفیت بالاتر و همین باعث شده که تولیدکنندگان گوشی‌های هوشمند، تعداد پیکسل‌ها را افزایش دهند. اما این همیشه یک مزیت نیست.

تاثیر اندازه حسگر و اندازه پیکسل بر عکاسی

• پیکسل‌های بزرگ‌تر (که معمولاً در حسگرهای بزرگ‌تر یافت می‌شوند)، عملکرد بهتری در ISO بالا دارند. البته، دوربین‌های جدیدتر معمولاً در ISO بالا بهتر از مدل‌های قدیمی‌تر عمل می‌کنند، بنابراین ممکن است یک حسگر کوچک اما جدید، عملکردی بهتر از یک حسگر بزرگ اما قدیمی داشته باشد.
•  در ISO بالا، پیکسل‌های کوچک‌تر، دامنه دینامیکی (Dynamic Range) کمتری دارند. این یعنی در شرایط نوری ضعیف، جزئیات سایه‌ها و هایلایت‌ها در تصاویر ثبت‌ شده با حسگرهای کوچک‌تر ممکن است از بین بروند.
• حسگرهای بزرگ‌تر، عمق میدان کم‌تری نسبت به حسگرهای کوچک‌تر دارند (در شرایطی که کادر تصویر یکسان باشد). این می‌تواند یک مزیت یا یک محدودیت باشد، بسته به این‌که می‌خواهید پس‌زمینه محو (بوکه) داشته باشید یا نه.
• حسگرهای کوچک‌تر باعث می‌شوند که لنزها دارای ضریب برش (Crop Factor) باشند. برای مثال، یک لنز ۵۰ میلی‌متری روی یک دوربین فول فریم همان ۵۰ میلی‌متر باقی می‌ماند، اما روی یک دوربین APS-C تبدیل به یک لنز ۷۵ میلی‌متری (با ضریب برش ۱.۵×) می‌شود. این ویژگی بسته به نیاز شما می‌تواند مفید یا محدود کننده باشد. برای مثال، اگر به عکاسی پرتره یا حیات‌ وحش علاقه دارید، این مزیت محسوب می‌شود، اما برای عکاسی از منظره ممکن است محدودیت ایجاد کند.

 

اندازه‌ حسگرها

اندازه حسگرها استاندارد ثابتی ندارند و هر تولیدکننده بسته به نیاز خود، ابعاد متفاوتی را انتخاب می‌کند. اما می‌توان برخی از دسته‌بندی‌های رایج را به عنوان نقطه شروع در نظر گرفت.

مدیوم فرمت (Medium Format)

این حسگرها بسیار بزرگ هستند و معمولاً فقط عکاسان حرفه‌ای خاص از آن‌ها استفاده می‌کنند، بنابراین در اینجا به جزئیات زیادی نمی‌پردازیم. اما دانستن وجود آن‌ها مفید است. اندازه حسگرهای مدیوم فرمت معمولاً بین ۴۳.۸ × ۳۲.۹ میلی‌متر تا ۵۳.۷ × ۴۰.۲ میلی‌متر متغیر است.

فول فریم (Full Frame)

این حسگرها هم‌اندازه فیلم‌های ۳۵ میلی‌متری سنتی هستند، یعنی ۳۶ × ۲۴ میلی‌متر. دوربین‌های حرفه‌ای DSLR و بدون آینه معمولاً از این حسگرها استفاده می‌کنند. حسگر فول فریم، کیفیت تصویر بالا، دامنه دینامیکی گسترده و عملکرد بهتری در نور کم دارد.

APS-C (حسگر کراپ‌شده)

این حسگرها به حسگرهای کراپ‌شده (Cropped Sensors) معروف‌اند، زیرا نسبت به فول فریم کوچک‌تر هستند و تصویر را برش می‌دهند.

اندازه این حسگر بسته به برند دوربین متفاوت است:

• نیکون ، سونی و پنتاکس ۲۳.۶ × ۱۵.۶ میلی‌متر
• کانن ۲۲.۳ × ۱۴.۹ میلی‌متر

این حسگرها بیشتر در دوربین‌های نیمه‌حرفه‌ای و اقتصادی دیده می‌شوند.

فور تردز / میکرو فور تردز (Four Thirds / Micro Four Thirds)

این استاندارد توسط پاناسونیک و الیمپوس توسعه یافته که لنزهای دوربین‌های این برندها با یکدیگر سازگار باشند.

• اندازه حسگر: ۱۷.۳ × ۱۳ میلی‌متر
• این حسگرها در مقایسه با APS-C کوچک‌تر هستند، اما کیفیت مناسبی دارند.

حسگرهای دوربین‌های بریج، کامپکت و گوشی‌های هوشمند

این حسگرها اندازه‌های متنوعی دارند و معمولاً کوچک‌تر از استاندارد Four Thirds هستند. حسگرهای کوچک‌تر، در شرایط نوری ضعیف عملکرد ضعیف‌تری دارند و دامنه دینامیکی کمتری ارائه می‌دهند.

نکته پایانی

همان‌طور که دیدید، دوربین‌ها ساختار پیچیده‌ای دارند. اما امیدواریم که اکنون درک بهتری از نحوه عملکرد آن‌ها داشته باشید و بتوانید دوربین مدر نظر خود را با آگاهی بیشتر انتخاب کنید.