A humanidade conhece os fundamentos da óptica envolvida na fotografia desde pelo menos a época de Aristóteles. Uma câmera é simplesmente uma caixa à prova de luz projetada para segurar um pedaço de filme sensível à luz no lugar enquanto uma fuga de luz controlada é admitida. Seja você usando uma câmera pinhole (orifício) ou uma complexa câmera reflex de lente única digital (SLR), os princípios básicos envolvidos em tirar fotos são os mesmos.
Você pode fazer uma câmera de qualquer objeto que possa ser tornado impermeável à luz: uma caixa, um quarto, ou até um carro com janelas vedadas com fita. O princípio envolvido é que quando a luz passa por uma abertura pequena o suficiente, ela cria uma imagem que pode ser focada em uma superfície colocada oposta à abertura. Devido ao ângulo da luz viajando pelo orifício, a imagem fica de cabeça para baixo e lateralmente invertida na superfície. Muitos artistas fotográficos hoje ainda usam câmeras pinhole para exploração criativa.
Como o orifício em uma câmera pinhole é tão pequeno, geralmente leva minutos ou até horas para fazer uma exposição. É por isso que lentes foram introduzidas na evolução da câmera. Aumentar o tamanho da abertura para o corpo da câmera reduz o tempo de exposição, mas desfoca a imagem. Uma lente convexa fotográfica moderna foca a imagem refratando raios de luz para que converjam no plano do filme ou sensor. Lentes consistem de múltiplos componentes que realizam esta tarefa complexa.
A câmera captura a imagem através do uso de filme ou, com câmera digital, um sensor de silício. Filme moderno tem base de plástico e é revestido com composto de prata sensível à luz. Quando a luz atinge o filme, estas áreas escurecem, enquanto as áreas que não recebem luz permanecem claras. Assim o filme aparece como inverso de valores, criando um negativo. O sensor de uma câmera digital é composto de milhões de "fotossítios" que se assemelham a um tabuleiro de xadrez. Cada fotossítio captura elétrons quando a luz o atinge, armazenando a informação como uma sequência de números. Um computador remonta estes números para criar uma imagem fotográfica a partir da informação.
Algumas câmeras fornecem controles manuais para ajudar você a decidir a aparência da foto. Lentes contêm um diafragma que controla a largura da abertura que deixa a luz passar para o filme ou sensor. Isso é chamado de controle de abertura. Abertura afeta quanto da profundidade da imagem está em foco. Velocidade do obturador controla o tempo que a luz é permitida passar pela câmera para o filme ou sensor. Permite congelar movimento ou fazê-lo borrar. ISO refere-se a quão sensível à luz o filme ou sensor é. Um número ISO alto em câmera digital ou classificação ISO alta no filme permite fazer imagens mais nítidas em condições de pouca luz.
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