相機已有200多年的曆史，但其結構和功能非常複雜。 巴托斯·西卡諾夫斯基（Bartosz Ciechanowski）先生創建了一個網站使用 3D 模型詳細介紹了數碼相機的工作原理。

　　Cameras and Lenses – Bartosz Ciechanowski

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　　這種過濾器有幾種放置方法，但最簡單的過濾器稱為拜爾濾色鏡（英語：Bayer filter）。 2個人類眼睛容易識别的綠色濾鏡，1個藍色濾鏡和1個紅色的濾鏡放置在2×2的方格，通過複制和連接該配置，可以在大範圍内識别顔色。

　　通過移動滑塊，您可以看到通過每個濾鏡的光子是如何顯示的。 此濾鏡僅識别顔色的強度，并且無法顯示特定顔色。

　　顯示普通圖像的最後一步是執行稱為“去馬賽克”的過程。 此過程通過每個濾鏡的光子顔色與相鄰顔色相輔相成，并在一定程度上再現了原始顔色。 移動滑塊以查看去馬賽克過程。 即使在此過程中，圖像的整體亮度也取決于光子通過的時間長度，這一時間稱為“快門速度（曝光時間）”。

　　模型被轉移到光中。 它具有圖像傳感器和彩色濾光片，可在相機中拍攝球體，該攝像機可以進行去馬賽克處理，但在光線下看不到任何内容。

　　這是因為光子在一點上被收集到收集光的傳感器上。紅色的球反射紅色，綠色的球反射綠色，不過，因為反射了的那個全部的顔色象以下一樣地從所有的方向一點被收集，照相機看起來什麼都沒拍到，因為反射的所有顔色都從各個方向收集到一個點，如下所示：

　　為了正确顯示圖像，必須限制通過傳感器的光子範圍。 切哈諾夫斯基創建了一個盒子模型，将傳感器放入其中，并在前面創建了一個小孔。 您可以在黑色滑塊上更改孔的大小，橙色滑塊更改孔到傳感器的距離。 盒子的内部是黑色的，所以光線不會反射到盒子裡。 此外，傳感器位于盒子的内部後部，通過孔照射光線。 這個盒子是所謂的“針孔相機”。

　　通過移動黑色滑塊和橙色滑塊，您可以看到球體在傳感器上的顯示方式。 這裡可以看出，圖像是上下左右反轉顯示的。

　　因為光在通過孔時會交叉，所以會反轉顯示如下：

　　您可以通過移動橙色滑塊來改變孔到傳感器的距離會改變可以顯示的範圍。

　　雖然所有光線都穿過孔，但通過改變從孔到傳感器的距離，傳感器的接收範圍會發生變化，顯示的範圍也會發生變化。 您還可以從頂部查看模型，以便您可以看到光線照射範圍如何變化。

　　此外，您可以看到，孔的大小越大，照射到傳感器的光範圍就越大。

　　但是，如果将可以變更孔大小的結構與剛才制作的相機組合起來的話，由于碰到傳感器的光子變少，所以圖像會變暗，如下所示。這可以通過提高圖像傳感器的靈敏度（ISO靈敏度）來使其變亮，但是圖像可能會産生噪音，圖像可能會産生模糊。

　　另一種方法是将傳感器放置在光線穿過焦點孔的點，以消除圖像模糊和暗淡問題，但為此，您需要正确控制孔。

　　在孔的部分放上玻璃，光線通過的話就會這樣折射。為了将光線集中在一個地方，需要将向上和向下折射兩種玻璃組合起來。

　　當一些玻璃被組合時，光線會向一個位置折射。 玻璃數量越接近無窮大，精度就越高，但還不完美。通過創建形狀平滑的凸透鏡，光線現在集中在一個點上。從鏡頭的主點到焦點的距離是焦距。

　　焦距 （f） 取決于鏡頭的折射率 （n） 和鏡頭的形狀。 折射率和透鏡越小，焦距越長，反之越大焦距越短。

　　接下來将鏡頭安裝到創建的模型中。在以後的模型中，可以在藍色條上滑塊更改焦距本身。

　　通過操作更改焦距和孔到傳感器距離的滑塊，可以确認圖像是否對焦。本來是和針孔照被攝體靠近鏡頭時，焦點不符合傳感器，光線會擴散成圓形，但這個圓被稱為“錯亂圓”。實際上，傳感器的位置完全對準焦點是不可能的，但是如果這個錯亂圓的大小在某種程度上的話，在人類的眼裡會被認為是對焦的。相機一樣反轉顯示的，但是這次的情況是修正後顯示的。

　　即使焦距和孔到傳感器的距離可以更改，相機的位置也必須固定才能對焦，因此無論攝像機移動到何處，都必須對焦。 但是，具有固定焦距的單焦鏡頭不能像生物體的“眼睛”改變不同地形狀，因此必須組合使用多個鏡頭。

　　當主體靠近鏡頭時，焦點與傳感器不對齊，光線以圓形傳播，但此圓稱為“彌散圓（circle of confusion）”。 事實上，不可能完全聚焦傳感器的位置，但如果這個彌散的圓圈足夠大，它就會被人眼看到。

　　要調整彌散圓的大小，必須使圓錐形的角度變淺，稱為“光錐”，從鏡頭到焦點。 用于此目的的闆稱為“光圈”， 通過調節安裝在孔上的大小，可以直接遮擋通過孔的光線。

　　光圈是實際相機中一些闆的組合。

　　光圈的開口是多邊形的，所以照片上産生的模糊也經常變成多邊形。

　　光圈的開口部的大小越小（光圈值越大），拍攝的圖像的更大範圍的焦點越清晰，有這個焦點的範圍稱為“景深”。

　　移動以下黑色滑塊（光圈大小）、藍色滑塊（焦距）和紅色滑塊（主體相對于相機的位置）欄時，可以看到 3D 模型中顯示的兩個藍點之間的景深會發生變化。 開口越小，焦距越長，景深越寬，開口越大，焦距越短，景深越窄。 表示被攝體位置的紅點在景深範圍内時，成為有焦點的圖像。

　　雖然這是用理論來讨論攝影，但在現實中，當主體轉換為圖像時，就會發生模糊和失真。 有不同類型的現象，特别是與單色光相關的五種現象，它們被歸類為賽德爾的五像差(Zaidel像差)。

　　切哈諾夫斯基最後總結道：“拍攝似乎隻是按下智能手機或數碼相機上的快門按鈕，但實際上，由于精心引導的光線和精密設備，才能拍攝使現實。”

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