如何利用數(shù)字傳感器制作一個針孔攝影機？
大數(shù)據(jù)文摘出品
來源：IEEE
最近人們對針孔攝影的興趣逐年增加，相關活動越來越多，針孔相機也開始在各種商業(yè)和國際攝影活動中嶄露頭角。
從光學上來說，針孔有一些鏡頭無法比擬的特性。比如，針孔相機具有實際上無限景深，也就是說無論物體距離多近或多遠，在相機視野中的所有物體都清晰可見，并且不會引起鏡頭產(chǎn)生的畸變，例如色差。
但針孔相機的缺點同樣十分明顯，不管是購買的還是DIY的針孔相機都需要使用膠片或相紙，這就讓照相的成本迅速增加了不少。除此之外，拍照和看到結(jié)果之間還存在延遲。
也許最重要的是，正是因為針孔相機是基于膠片，其拍攝照片需要很長的曝光時間——即使在明亮的陽光下通常也需要幾秒鐘，這就更增加了拍攝行為被破壞或打斷的可能性。
不過，在這個名叫David的博主看來，使用數(shù)字傳感器似乎可以解決上述問題。他有一個價值10美元的ESP32-Cam板，該板集成了支持Wi-Fi的ESP32微控制器、microSD卡插槽、LED指示燈以及用于多個低成本圖像傳感器的接口。
他使用的是OV2460攝像頭模塊，與ESP32-CAM配合使用時，其最大分辨率可達到1,600 x 1,200像素。
在制作過程中，他還將一個微型開關連接到該板的通用輸入/輸出引腳之一，編寫了一些固件，以使用該開關作為快門控制并將圖像保存到microSD卡。
除此之外，他對LED指示燈也進行了編程，使其在出現(xiàn)問題時閃爍一些錯誤代碼，例如嘗試寫入完整的microSD卡。由于有大量可用于ESP32-CAM的軟件庫，編寫這段粘合代碼并不需要很長時間。
在硬件上，他使用Glowforge激光切割機制作了一個木箱來容納傳感器、ESP32-CAM板和快門開關，其中關鍵的針孔組件做成了可拆卸的樣子，這樣就可以通過更換不同的組件來調(diào)整焦距，從而調(diào)整相機的視野。
這也為針孔攝影帶來了可拆卸鏡頭的靈活性。
不過，沒有什么是免費的。針孔大小確實各不相同，所有這些數(shù)字優(yōu)勢的代價就是必須制造直徑比傳統(tǒng)針孔相機更小的相機針孔。這是因為傳感器比膠片幀小得多：傳感器寬度為4毫米，而膠片寬度為35或120毫米。
也就是說，為了確保針孔產(chǎn)生的完整圖像落在傳感器的表面上，傳感器必須比膠片更靠近針孔。計算所需的光學器件時后發(fā)現(xiàn)，我們需要一個更小的針孔。
David先是找到了一塊薄黃銅，用中心沖頭在上面打一個凹痕。然后從另一側(cè)打磨掉黃銅，直到剛好突破到凹痕。這制作了一個漂亮的小孔。但毫無疑問這項工作十分繁重，而且在測試相機時需要手頭上有一些針孔。
因此最終David還是選擇了鋁箔，他嘗試拉伸一些鋁箔然后用針刺穿。通常這會導致出現(xiàn)太大的洞。但是如果將箔紙放在工作臺的塑料表面上，然后將針輕輕壓入箔紙中，塑料只會讓針尖刺入箔紙。
雖然這個方法不是非?？煽浚軌蜃屛覀兏涌焖俸捅憬莸刂谱骱芏噌樋?，并找出具有理想直徑的針孔。
大功告成，接下來當然就是上手相機了！
David把相機帶去了當?shù)氐囊蛔鶡羲?，連接上電池。圖像傳感器的靈敏度意味著所需的曝光時間僅為幾分之一秒，而且能夠從microSD卡下載照片并就地進行查看。
David發(fā)現(xiàn)，這些拍攝的照片保留了傳統(tǒng)針孔攝影特有的發(fā)光外觀，可以說是大成功了。
在他看來，整個相機還存在可優(yōu)化的地方，比如在可互換光學組件的內(nèi)部涂上一些啞光黑色材料，因為內(nèi)部反射會給照片帶來一些模糊感。另一種方法是添加一個LCD屏幕，以便準確實時地查看相機所看到的內(nèi)容——ESP32控制器有足夠的備用計算能力來驅(qū)動小型顯示器。
摩拳擦掌，David已經(jīng)在期待明年4月的WPPD了！
趕緊上手試試吧，歡迎大家在評論區(qū)分享使用心得~
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