الكاميرات الرقمية .. آلية عملها وأنواعها ،،

الخميس 2016-09-29
الكاميرات الرقمية .. عالمٌ واسع، لنكتشفه معًا ،،
الكاميرا الرقمية هي التي نلتقطُ ونسجل بها الصور الجميلة من عالمنا الرائع باستخدامِ التكنلوجيا الرقمية، نُخزنُ فيها وثائقنا الصورية على شكل سلاسل طويلة من الأرقام، وهذا له فوائدٌ كثيرة، تعطينا الصور الرقمية وتسمح لنا بتعديلها بعد التقاطها، وتوفر لنا إمكانية مشاركتها عبر الهواتف الذكية، وسائل التواصل الإجتماعي، البريد الإلكتروني والمواقع الإلكترونية.
كيف يعمل فيلم الكاميرا .. ؟
إذا كان بحوزتك النوع القديم من الكاميرات الرقمية ، اعلم بأن الكاميرا غير مفيدة من غير قطعها الحيوية الأساسية :
* الفيلم : عبارة عن اسطوانة ( بكرة ) بلاستيكية طويلة مرنة مغلفة مؤلفة من مركبات كيميائية خاصة ( مكونة من مركبات الفضة )، الحساسة للضوء. حتى توقف الضوء الساطع منها تحتاج تدوير الفيلم وإدخاله بصعوبة في مكانه المُخصص.
عندما تلتقط الصورة الخاصة بك من خلال فيلم الكاميرا، يجب أن تضغط على الزر المخصص. تُدعى هذه العملية الميكانيكية بـالـ ( المِصراع Shutter ) ، وبسبب تلك الضغطة يُفتح ثُقبًا لفترةٍ وجيزة في الجزء الأمامي من الكاميرا، ليدخُلَ الضوء من خلال العدسة ( قطعة سميكة من الزجاج أو البلاستيك على بارزة من مقدمة الكاميرا ). أما الضوء فيسبب ردود فعل مُعقدة في المواد الكيميائية على الفيلم، مما يؤدي إلى تخزين الصورة أمامك.
لم تنتهِ العملية بعد … ! عندما يمتليء الفيلم، يجب أن تأخذه إلى مكان مخصص ( مختبر ) لتحميض الفيلم. يتم فتح حاوية الفيلم، سحب الفيلم، وغمس الفيلم في المواد الكيميائية المُخصصة لإظهار الصور التي قُمتَ بإلتقاطِها. بهذه العملية يتحول الفيلم إلى سلسلة من الصور السلبية التي تظهر عكس الواقع، بحيث تظهر المناطق السوداء مُضاءة والبيضاء مُعتمة، وجميع الألوان تكون غريبة جدًا لأن الصور هنا تكون مُخزنة بشكلٍ عكسي. الآن الصور تكون جاهزة للإصدار النهائي والطباعة.
إذا أردت التقاط صورة أو صورتين، سيكونُ مُزعجًا لك إذا علمتَ أن الصور التي قُمتَ بالتقاطها ضاعب بمجرد تلف الفيلم قبل تحميضه، ايضًا حاجتك للإنتظار طويلًا لتحميض وطباعة الفيلم، لذلك أتت الكاميرات الرقمية لتحل تلك المشاكل التي قد تُسببك لك سكتةً دماغية.
كيف تعمل اذًا الكاميرات الرقمية .. ؟
الكاميرات الرقمية الحديثة تبدو كالكاميرات التقليدية التي تعمل بالأفلام ولكنها تعمل بطريقة مختلفة تمامًا. عند الضغط على زر الإلتقاط، تُفتح فتحة في الجزء الأمامي من الكاميرا للتدخل التيارات الخفيف من خلال العدسة. تشترك في هذه النقطة مع الكاميرات التقليدية، ولكن كل شيء حتمًا مُختلف. السبب .. هو أنه لا يوجد فيلم في الكاميرا الرقمية، وبديلُ ذلك وجودُ قطعة من المعدة الإلكترونية التي تلتقط أشعة الضوء القادمة وتحويلها إلى إشاراتٍ كربائية. كاشف الضوء واحدٌ من نوعين :
* CCD – Charge-Coupled Device
* CCD – CMOS image sensor / صورة الاستشعار
الـ ( بكسلات Pixcels ) :
هل شاهدت يومًا شاشة التلفاز عندما تُغلق ؟ ستُلاحظ أن الصورة تكوّنت من ملايين النقاط الملونة الصغيرة.
شاشات الكمبيوتر المعروفة بالـ LCD ، و أجهزة اللابتوب المحمول والأجهزة الإلكترونية الأخرى.
تلك الشاشات ينبعث من الضوء ويخترق الأعين ليتصور الدماغ تلك الصور المُتحركة.
في الكاميرا الرقمية، يحدث العكس تمامًا، الضوء المُنبعث من الأشياء هو الذي يخترق عدسات الكاميرا. هذه الصورة الواردة تصطدم برقاقة الاستشعار التي تصل إلى ملايين البكسلات. جهاز الإستشعار يقيس اللون والسطوع لكل بكسل ويُخزنه كرقم. اذًا، الصورة الرقمية التي تم التقاطعها تكون عبارة عن سلسلة طويلة من الأرقام الواصفة لكافة تفاصيل البكسلات التي تحتوي عليها.
كيف تستخدم الكاميرات الرقمية، التكنلوجيا الرقمية .. ؟
ما دامت الصور تُخزن بشكل رقمي، تستطيع عمل كافة الأشياء معها، قم بإيصال كاميراتك الرقمية في جهاز الحاسوب الخاص بك، لتتمكن من تحميل كافة الصور التي قمتَ بالتقاطها وإدخالها للتحرير على برامج معالجة الصور مثل : Photoshop ، أو تحميلها على المواقع الإلكترونية ومشاركتها عبر الإيميل، بل وأكثر من ذلك ! أصبح بإمكانك عمل الكثير .. وذلك لأن الصور تُخزن بصيغة رقمية، ولأن كل الأدوات الرقمية تستخدم نفس الآلية من ال MP3 PLAYING إلى ال iPods وحتى ال Cellphones و ال Computers وحتى صور الـطابعات Printers المُستخدمة لنفسِ التِقنية. عالم الأرقام هو بمثابة اللغة التي تتحدث به الإلكترونيات اليوم.
اذا فتحت صورك الرقمية ببرنامج معالجة وتحرير صور مثل ال Paint ، تستطيع تغييرها بكافة الطرق المتاحة. يتم ذلك من خلال تعديل البرنامج للأرقام التي خُزنت الصور على شاكلتها في كل بكسل من الصورة. لذلك، اذا ضغط على زر أو عجل التحكم المخصص في كاميراتك الرقمية لتعديل الإضاءة مثلًا 20 % .. البرنامج سيقوم بتعديل الأرقام المكوّن منها الصورة بنفس النسبة. في حال سحب الصورة إلى الجانب عن طريق الزر المخصص أو باللمس فإن البرنامج يقوم بإرجاع الأرقام المخزنة بشكل مُتسلسل وبالتالي العمل بإتجاه مُعاكس.
بعض تكنيكات تحرير الصور مُضمنة تلقائيًا في برامج الكاميرات الرقمية. من الممكن أن تمتلك كاميرا تمتاز بخاصية التقريب البصري والتقريب الرقمي.
التقريب البصري : يعني أن العدسة تتحرك للداخل وللخارج لتقريب وتصغير الصورة. التقريب الرقمي يعني أن الرقاقة داخل الكاميرا تقوم بتقريب كبير للصورة الواردة بدون أي تحريك للعدسة. تمامًا مثل الإقتراب من جهاز التلفاز، الذي ستلاحظ منه بأن جودة الصورة انخفضت بشكلٍ كبير.
الخلاصة :
التقريب البصري يجعل الصور أكبر بوضوح عالي، أما التقريب الرقمي يجعل الصورة كبيرة جدًا بوضوح أقل وبضبابية.
لماذا الكاميرات الرقمية تضغط الصور ؟
لو نظرت إلى النافذة، وحاولت تخيل كيف سيتم تخزين التفاصيل التي تشاهدها. أولًا، عليك تقسيم الصورة التي تراها إلى شبكة من المربعات. لذلك ستحتاج إلى رسم شبكة وهمية من الجزء العلوي من النافذة، يجب عليك قياس اللون والسطوع لكل بكسل في تلك الشبكة. أخيرًا، اكتب كل هذه القياسات على شكل سلاسل من الأرقام. قم بقياس اللون والسطوع لستة مليون بكسل، دوّن كل ذلك مجتمعًا في سطور، لسلسة ملايين الأرقام الخاصة بتخزين صورة واحدة ! هل عرفت سبب ضغط الصور الرقمية عالية الجودة .. ؟! ستحتل جزءًا كبيرا من المساحة على حاسوبك الشخصي.
للإلتفاف على هذه العملية المُعقدة، تستخدم الكاميرات الرقمية وأجهزة الحواسيب والأجهزة الرقمية الأخرى . عملية الضغط هي خِدعة رياضية تنطوي على الضغط على الصور الرقمية التي يُمكن تخزينها مع عدد أقل وأقل من الذاكرة. من أشهر نماذج الضغط يُدعى الـ JPG / JPEG : Joint Photographic Experts Group . صيغة الJPG تستخدم صورة عالية الدقة وتكون واضحة جدًا، والجودة المنخفضة جدًا لها تستخدم مساحة أقل بوضوح أكبر.
معظم الكاميرات الرقمية تتيح لكَ امكانية التقاط صور بجودة عالية ومنخفضة. اذا اخترت الجودة العالية، الكاميرا تستطيع تخزين عدد أقل من الصور في ذاكرة التخزين، ولكن تكون الصور في أعلى جودة لها. إذا اخترت التصوير بجودة منخفضة ستحصل على مزيدٍ من الصور، ولكن ليس بالدقة المطلوبة مع زيادة الضغط.
تحويل الصور التقليدية إلى الصور الرقمية .
يتم تحويل الصور التقليدية إلى الصور التقليدية من خلال عم مسح لها. الماسح الضوئي هو أحد أجزاء المعدات الإلكترونية للحاسوب يعمل كناسخ للصور إلى الحاسوب ويعمل مثل الكاميرات الرقمية. عند وضعك للصور في الماسح الضوئي، يقوم ضوء خاص بمسحها، وتحويلها إلى سلاسل من البكسلات ومن ثم إلى صور رقمية تستطيع رؤيتها من خلال حاسوبك.
هل تريد معرفة الأجزاء المكونة للكاميرا الرقمية ؟
وكيف تلتقط الكاميرا الصور ؟
أين يتم تخزينُها ؟
ما الذي يجعل الفلاش يعمل ؟
وكيف تكون كل تلك الأجزاء متصلة مع بعضها البعض ؟
عندما تأخذ جزءًا من الأدوات الإلكترونية، هناك شيء مهم عليك أن تفهمه بالنسبة للإلكترونيات التقليدية ( التي تعمل بميكانيكة فيزيائية ) :
لا تستطيع دائمًا رؤية أي الأجزاء تعمل وكيف. رغم ذلك، قد يتملك التحدي للغوصِ مُكتشفًا لكيفية عمل تلك الأجزاء من الداخل وما يختبيء وراء تلك القطع. لا تتسرع وتقوم بفتح الكاميرا والبدء برحلة اكتشافك .. انتبه انه وسيلة سريعة لإتلاف الكاميرا خاصتُك.
القطع الرئيسية للكاميرا الرقمية.
لو حاولت فتح الكاميرا ستجد أن بها القطع التالية :
المكان المُخصص للبطارية، وياخذ بطاريتين بجهد 1.5 V ، لذلك هي تعمل بفولتية مقدارها 3 v
ال Flash ( مكثف الرسوم ) : يصل لعدة ثواني لتخزين ما كفي من الطاقة لإطلاق النار منه للإنارة.
مصباح الفلاش : يقوم بتشغيلها المكثف، يستهلك قليلًا من الطاقة لإطلاق ومضته، وهو الذي يُستخدم في الأماكن المُظلمة من خلال استهلاكه السريع للبطاريات.
الـ LED ( Light Emitting Diode ) ، يُعطي إشارة عندما يعمل المؤقت، تستطيع أخذ صورة لنفسك بكل سهولة.
العدسات Lens : تأخذ العدسات الضوء من الكائنات التي تقوم بتصورها وتركز على الـ CCD الذي تم توضيحه سابقًا.
ميكانيكة التركيز : تقوم العدسة بالتبديل بين العمليات وتركيز العدسات بين موقعين لأخذ الأقرب أو التركيز على المسافات البعيدة.