تکنیک های عکاسی
تکنیک‌های عکاسی
ضد نور
ضد نور (به فرانسوی: Silhouette) تکنیکی است که در آن منبع نور در پشت سوژه قرار دارد و در قوی‌ترین حالت به دلیل تندی نور، سایه‌ای از سوژه بر روی عکس ایجاد می‌شود. زیباترین حالت زمانی پیش می‌آید که خورشید در حال طلوع یا غروب است و پس‌زمینه به رنگ نارنجی یا زرد مشخص می‌شود. عکاسی ضدنور یکی از روش‌های انتقال اندوه، احساس و حالت‌های عاطفی به بیننده‌است. ممکن است بیننده با دیدن این نوع عکس‌ها به درک درست و واضحی از سوژه نرسد، اما بخش تیره و سیاه تصویر باعث شکل گیری قدرت تخیل بیننده می‌شود.
اچ‌دی‌آر (HDR)
تصویربرداری دامنه دینامیک بالا (به انگلیسی: High Dynamic Range Imaging) یا HDR به مجموعه‌ای از تکنیک‌هایی گفته می‌شود که نسبت به روش‌های معمول، امکان وجود دامنه دینامیک روشنایی بیشتری بین نقاط تاریک و روشن را فراهم می‌کنند. عکسهای اچ‌دی‌آر با ترکیب چند عکس به وجود می‌آیند؛ برای هر عکس اچ‌دی‌آر، باید چند عکس با کادر کاملا یکسان تهیه کرد (معمولا ۳ یا ۵ عکس) و هر عکس باید با نوردهی خاصی گرفته‌شده باشد؛ به این ترتیب که یک عکس با نوردهی معمولی و بقیهٔ عکس‌ها با نوردهیهای کمتر و بیشتر.
هدف از عکاسی اچ‌دی‌آر، افزایش محدودهٔ دینامیکی است و با ترکیب محدوده دینامیکی محدود عکس‌ها، به عکسی با محدوده دینامیکی بزرگ، که اچ‌دی‌آر نامیده می‌شود دست پیدا می‌کنیم.
پنینگ
پنینگ (به انگلیسی: Panning) یا کنارگردی دوربین، نام تکنیکی در عکاسی می‌باشد که برای نشان دادن تحرک سوژه‌ها به کار می‌رود. پنینگ در حقیقت به حرکات افقی، عمودی و یا چرخشیِ یک تصویر ثابت و یا ویدئو اشاره دارد. در این تکنیک یا سوژهٔ اصلی متحرک است که آن را از محیط ثابت اطرافش مجزا می‌کند یا سوژه ثابت است و دوربین حرکت می‌کند که عکاسی هر دو حالت منجر به القای حس تحرک در عکس می‌شوند. کاهش سرعت شاتر باعث بیشتر نمایان شدن تحرک در عکس می‌گردد.
عکسبرداری به این شیوه کار مشکلی است. زیرا باید سرعت شاتر مناسبی انتخاب شود و سرعت شاتر مناسب، بستگی به سرعت سوژه دارد. از طرف دیگر، باید چرخش یا حرکت دوربین هم کاملا مناسب باشد و در غیر اینصورت سوژه هم محو می‌شود؛ یک ابزار مناسب برای این تکنیک، تک‌پایه است.
مادون قرمز
عکاسی مادون قرمز (به انگلیسی: Infrared photography) تکنیکی است که هنگام عکسبرداری، قسمت مرئی نور حذف شده و فقط پرتوهای مادون قرمز ثبت می‌شوند. رفتار انعکاسی مادون قرمز با نور مرئی فرق دارد و چون چشم انسان مادون قرمز را نمی‌بیند، عکس‌هایی به وجود می‌آید که در واقعیت دیده نمی‌شوند. نمونه‌ای از تفاوت‌ها، انعکاس گیاهان است که در عکاسی مادون قرمز، به رنگ سفید ثبت می‌شوند.
برای عکاسی مادون قرمز به فیلتر مادون قرمز نیاز است. این فیلتر نور مرئی را حذف می‌کند و فقط نور مادون قرمز را از خود عبور می‌دهد.
سراسرنما (پانوراما)
سراسرنما (به انگلیسی: Panorama) یا پانوراما تکنیکی است که سبب ایجاد عکس‌هایی با فضای وسیعتری نسبت به عکسهای معمولی می‌شود. نحوهٔ ساخت آنها چنین است که با کنار هم قرار دادن تعدادی عکس معمولی به‌وجود می‌آیند. در این تکنیک، باید عکسهای بیشتری از صحنه ثبت کرد و سپس با استفاده از نرم‌افزار آنها را به‌هم چسباند. تعداد عکسی که برای ثبت یک عکس سراسرنما لازم است، بستگی به فاصله کانونی دارد. هرچه فاصله کانونی بیشتر باشد، (یعنی بزرگنمایی بیشتر و زاویه دید کمتر) در هر عکس قسمت کمتری از صحنه جای میگیرد و در نتیجه، باید عکسهای بیشتری گرفت.
تحصیل در رشتهٔ عکاسی
رشتهٔ عکاسی در مقاطع کارشناسی و کارشناسی ارشد در بسیاری از دانشگاه‌ها تدریس می‌شود، دانشجویان این رشته با زیبایی‌شناسی، تاریخ عکاسی، هنر، تکنیک و روش‌های مختلف عکاسی آشنا می‌شوند. وجود عکس درتبلیغات، صنعت، روزنامه‌نگاری، مقاله‌نویسی، در زمینه‌های مختلف علوم پزشکی، فیزیک، جانورشناسی، سینما، نجوم، سند تاریخی، اجتماعی و خبررسانی کاربرد بی‌سابقه دارد و به عبارت دیگر، عکس شیوهٔ دیگر دیدن است. زمان تدریس هر واحد درسی نظری ۱ ساعت در هفته، عملی ۲ ساعت در هفته و کارگاهی ۳ ساعت در هفته‌است.
فارغ‌التحصیلان این رشته توانایی‌های متنوعی همچون خدمت در نهادهایی مانند خبرگزاری‌ها و نشریات، به عنوان خبرنگار عکاس، کار در زمینه‌های تخصصی عکاسی در کنار کارشناسان علوم و فنون و هنرها، کار در زمینهٔ عکاسی هنری و استفاده از هنر عکاسی به عنوان وسیلهٔ ایجاد ارتباط با مخاطب و کار آموزشی و تحقیقاتی در زمینه عکاسی را خواهند داشت.
عکاسی دیجیتال
عکاسی دیجیتال به فرایند ثبت تصاویر به وسیلهٔ دریافت و ثبت نور برروی سطح حساس به نور حسگر الکترونیکی گفته می‌شود. الگوهای نوری بازتابیده شده یا ساطع شده از اشیا بر روی سطح حساس به نور حسگر تأثیر می‌گذارد و باعث ثبت تصاویر می‌گردد.
عکاسی دارای سه ویژگی علمی، صنعتی (اقتصادی) و هنری است. عکاسی به عنوان یک پدیده علمی تولد یافت و به شکل یک صنعت گسترش یافت و همچنین جنبه‌های هنری نیز در آن ظهور کرد.
عکاسی دیجیتال در حال حاضر رایج‌ترین تکنولوژی برای ثبت تصویرهای ۲بعدی و ۳بعدی در بازارهای مصرف‌کننده و حرفه‌ای است. آسانی نسبی استفاده، سرعت بالای بازدید، انتقال و چاپ و نیز در بسیاری از موارد، کیفیت برتر، تعدادی از ویژگی‌های متمایزکننده عکاسی دیجیتال هستند. آسانی نسبی ویرایش عکاس‌های دیجیتال و در دسترس بودن نرم‌افزارهای قدرتمند برای این کار، باعث پیش آمدن جنجال‌های بسیاری در مورد صداقت و قابل اعتماد بودن عکسهای دیجیتالی در عرصه‌های خبرنگاری و تاریخ‌نگاری شده است. البته ویرایش عکس و پیامدهای مربوط به آن، محدود به عکاسی دیجیتال نیستند و این موضوع بحثی مطرح در کل طول تاریخ عکاسی بوده است.
انواع سنسور
در حال حاضر سه نوع تکنولوژی بخش عمده سنسورهای تولید شده برای دوربینهای دیجیتال را در بر میگیرد.
سنسورهای سیماس یا نیم‌رسانای اکسید فلزی مکمل (CMOS)
سنسورهای سی‌سی‌دی یا دستگاه جفت‌کننده بار (CCD)
سنسورهای Foveon
شایان ذکر است که هیچکدام از این سنسورها بصورت مستقیم قادر به شناسایی رنگ‌ها نیستند و فقط می‌توانند شدّت روشنایی نور را ثبت کنند. هر سنسور از میلیون‌ها سنسور ریز حساس به نور تشکیل شده و هرکدام از این سنسورهای ریز قالباً یک پیکسل از عکس نهایی را ثبت می‌کند. سازندگان این سنسورها با قرار دادن فیلترهای سرخ، سبز و آبی (رنگ‌های اولیه) روی تک تک آنها با استفاده از الگوهایی مانند الگو بایر می‌توانند به پردازشگرهای دوربین قابلیت آن را بدهند که با کمک الگریتم‌های درون‌یابی (اینترپولیشن) و مقایسه ارقام ثبت شده توسط ریز سنسورهای مجاور، رنگ واقعی هر پیسکل را حدس بزنند. دوربین‌هایی که قابلیت ذخیره عکس را بصورت نپخته دارا هستند، اجازه می‌دهند که این بخش نهایی شناسایی رنگ‌ها روی رایانه شخصی انجام شود و این به کاربران اجازه می‌دهد که آزادی بیشتری در ویرایش عکس نهایی داشته باشند.
تعداد پیکسل
یکی از خصوصیاتی که در بازاریابی دروبین‌های دیجیتال بر آن تاکید می‌شود تعداد کلّ پیکسل‌های یک دوربین است. این رقم که با واحد مگاپیکسل یا میلیون پیکسل شمارش می‌شود، از راه ضرب تعداد پیکسل‌های افقی و عمودی یک سنسور محاسبه می‌شود. برای مثال، دروبینی که سنسوری دارای ۳هزار پیکسل افقی و ۲هزار پیکسل عمودی باشد، یک دوربین ۶ مگاپیکسلی خواهد بود. با وجود آنکه این رقم در برخی موارد می‌تواند شاخص خوبی برای مقایسه کیفیت تصویر دوربینهای دیجیتال باشد، این رقم در اکثر موارد می‌تواند گمراه کننده نیز باشد. کیفیت نهایی یک تصویر دیجیتال موثر از متغیرهای بیشتری مانند نوع سنسور، مساحت سنسور، اندازه لنزهای ریز روی هر پیکسل، قدرت تمرکز لنز و غیره می‌باشد.
دوربین آنالوگ
دوربین آنالوگ دستگاهی برای ثبت عکس بر روی فیلم عکاسی (سطح حساس به نور) می‌باشد و تصویر گرفته شده بر روی فیلم بعد از ظهور بصورت نگاتیو یا منفی (ریورسال) قابل رویت است. دوربین عکاسی آنالوگ بصورت‌های:
کاملاً مکانیکی،
نیمه خودکار،
کاملاً خودکار (ناوبری الکترونیکی)،
طراحی و ساخته شده است.
تاریخچه
اتاق تاریک، اولین قدم بزرگ در راه پیدایش عکاسی بود که توسط نقاشان ایتالیا یی در طی قرن شانزدهم میلادی برداشته شد. برای بدست آوردن حداکثر وضوح، تنظیم فاصله روزنه از دیواری که تصویر روی آن بازتابیده می‌شد، از مشکلات اصلی در این سیستم بشمار می‌رفت. رفع این مشکل، باعث ورود عدسی به دنیای عکس و تصویر گردید.
انواع دوربین های آنالوگ
دوربین سوراخ سوزنی (به انگلیسی: Pin Hole)،
دوربین تک‌لنزی غیربازتابی (به انگلیسی: rangefinder camera)،
دوربین تک‌لنزی بازتابی (به انگلیسی: Single Lens Reflex)،
دوربین دولنزی بازتابی (به نگلیسی: Twin-lens reflex)،
دوربین قطع بزرگ (به انگلیسی: View Camera).
سیستم ضبط تصویر
در یک دوربین آنالوگ، فیلم حساس به نور، تصویر را ذخیره می‌سازد و بعد از عملیات شیمیایی برای نگهداری تصویر از آن استفاده می‌شود.
دوربین دیجیتال
یک دستگاه الکترونیکی است که برای گرفتن عکس و ذخیرهٔ آن بجای فیلم عکاسی از حسگرهای حساس به نور معمولاً از نوع CCD یا CMOS استفاده می‌کند و تصویر گرفته شده توسط سنسور طی چند مرحله به حافظهٔ دوربین برای استفاده فرستاده می‌شود.
در دوربین دیجیتال، تصویربرداری بر روی فیلم صورت نمی‌گیرد بلکه توسط یک حسگر حساس (دستگاه جفت‌کنندهٔ بار (CCD) یا نیم‌رسانای اکسید فلزی مکمل (CMOS)) انجام می‌پذیرد.
از لحاظ عملکرد کلی، دوربینهای دیجیتال بسیار شبیه به دوربینهای عکاسی دارای فیلم یا غیر دیجیتال می‌باشند. این دوربینها همانند دوربینهای معمولی دارای یک منظره یاب، لنز برای کانونی کردن تصویر بر روی یک وسیله حساس به نور، وسیله‌ای برای نگهداری و انتقال چند تصویر گرفته شده در دوربین و یک جعبه در بر گیرنده تمام این تجهیزات می‌باشد. در یک دوربین معمولی فیلم حساس به نور تصویر را ذخیره می‌سازد و بعد از عملیات شیمیایی برای نگهداری تصویر از آن استفاده می‌شود. در حالی که در دوربین دیجیتال این کار با استفاده از ترکیبی از فناوری پیشرفته سنسور (حسگر) تصویر و ذخیره در حافظه انجام میگیرد و اجازه می‌دهد که تصاویر در شکل دیجیتال ذخیره شوند و به سرعت بدون نیاز به عملیات خاصی (نظیر عملیات شیمیایی بر روی فیلم) در دسترس باشند.
گرچه اصول کلی این دوربینها شبیه به دوربینهای فیلمی هستند، نحوه کار داخل این دوربینها کاملاً متفاوت است. در این دوربینها تصویر توسط یک سنسور CCD یا یک CMOS گرفته می‌شود. CCD بصورت ردیفها و ستونهایی از سنسورهای نقطه‌ای نور هستند که هر چه تعداد این نقاط بیشتر و فشرده تر باشد، تصویر دارای دقت بالاتری است) هر سنسور نور را به ولتاژی متناسب با درخشندگی نور تبدیل کرده و آن را به بخش تبدیل سیگنال‌های آنالوگ به دیجیتال ADC می‌فرستد که در آنجا نوسانات دریافتی از CCD به کدهای مجزای باینری (عددهای مبنای دو بصورت صفر و یک) تبدیل می‌شود. خروجی دیجیتال از ADC به یک پردازنده سیگنال‌های دیجیتال DSP فرستاده می‌شود که کنتراست و جزئیات تصویر در آن تنظیم می‌شود و قبل از فرستادن تصویر به حافظه برای ذخیره تصویر، اطلاعات را به یک فایل فشرده تبدیل می‌کند. هر چه نور درخشنده‌تر باشد، ولتاژ بالاتری تولید شده و در نتیجه پیکسل‌های رایانه‌ای روشن‌تری ایجاد می‌شود. هر چه تعداد این سنسورها که به‌صورت نقطه هستند بیشتر باشد، وضوح تصویر به دست آمده بیشتر است و جزئیات بیشتری از تصویر گرفته می‌شود.
تمام این پروسه، پروسه‌ای هماهنگ با محیط زیست است. سنسورهای CCD یا CMOS در تمام مدت عمر دوربین در جای خود ثابت بوده و بدون نیاز به تعویض کار می‌کنند. ضمناً به علت عدم وجود قطعات متحرک عمر دوربین بسیار بیشتر می‌شود. سنسور CCD از میلیون ها سنسور نوری تشکیل شده است و حساسیت به نور آن از سنسورهای CMOS بهتر است . در عوض در سنسور CMOS مصرف انرژی کمتر بوده و مشکل Over Expouser کمتر بوجود می آید . دوربینهای دیجیتال در بطن کار، از دوربین های آنالوگ پیروی می کنند، با این تفاوت که در این دوربین ها، همان طور که از اسمشان نیز برداشت می شود، کنترل بخش های مختلف از جمله فوکوسر و ... به صورت دیجیتالی انجام شده و یا در صفحه حساس این دوربین ها، سی سی دی و سی ماس، جایگزین فیلم های قدیمی شده است.
دریافت و ثبت تصویر در دوربین های دیجیتال
صفحه های حساس در دوربین های دیجیتال حرفه ای، ccd یا cmos است که مختصراً به بررسی آن می پردازیم. حسگرهای نوری از هزاران ردیف المان نیمه‌هادی بسیار کوچک و حساس به نور تشکیل شده‌اند که می‌توانند ذرات یا فوتون‌های نور را به بار الکتریکی تبدیل کنند. حال هر چه شدت نور ورودی بیشتر یا کمتر باشد، الکتریسیته ایجاد شده متعاقباً دست خوش تغییر می شود. جنس این صفحه ها اغلب از عناصری از جمله سیلیسیم و ژرمانیوم است. به طور نمونه شرکت کانن در دوربین های SLR خود تاکنون تنها از سنسورهای CMOS استفاده کرده است، در حالی که شرکت نیکون از هر دو نوع سنسور بهره میگیرد. بطور کلی تفاوت کیفی زیادی بین این دو نوع سنسور وجود ندارد اما حسگرهای CMOS کم مصرف تر بوده و در شرایط کم نور و با نوردهی های طولانی عملکرد بهتری دارند . ضمناً از نظر فنی نمی توان امکان تولید سنسورهای CCD در ابعاد فول فریم (۲۴×۳۶میلیمتر ) موجود نیست.
مزیت‌های دوربینهای دیجیتال
مخابره: شاید مهم‌ترین و اصلی ترین دلیل تولید دوربین دیجیتال را بتوان مخابره نامید چرا که تولید آن پس از درخواست موسسات تحقیقات فضایی از تولید کنندگان تجهیزات عکاسی برای تصویری قابل مخابره جهت تحقیقات فضایی شکل گرفت
هزینهٔ کمتر: به لحاظ اینکه در هر دوره عکاسی دیگر احتیاج به خرید، ظهور و چاپ فیلم نیست.
مقدار خطای کمتر: به علت پیش نمایش بهتر عکس و نشان دادن عکس در همان زمان می‌توان در صورت مشاهدهٔ خطایی فاحش عکس را مجدادا ثبت کرد در صورتی که در عکاسی آنالوگ پس از مرحلهٔ ظهور می‌توان چنین تشخیصی داد که معمولاً دیر است
مقدار ریسک پایین: از بین رفتن یا افت کیفیت شدید فیلم به علت زمان، حرارت، و نور دیدگی، خطای ظهور، چاپ، تاریخ فیلم و... طبیعتاً حذف شده و جای خود را از لحاظ ریسک تنها به خطاهای الکترونیکی بسیار ناچیز می‌دهد.
نگهداری بهتر: امکان آرشیو میلیون‌ها عکس در یک فضای بسیار کم با ماندگاری بسیار طولانی تر
عکسبرداری متوالی:در دوربینهای آنالوگ به طور معمول بیشترین تعداد عکس برداری متوالی بیشتر از ۳۶ عدد (به لحاظ تعداد کاست) نمی‌شد به غیر از مواردی خاص که گاهی تا ۳۶۰ عدد اضافه می‌شد (با حجمی مزاحم) ولی با زحمتی چندین برابر برای تعویض فیلم! در صورتی که در دوربینهای جدید دیجیتال با فشار دادن دکمه شاتر می‌توان بیش از هزاران عکس را بدون توقف در یک کارت حافظه بسیار کوچک جا داد.
پویانمایی
پویانمایی (انیمیشن (به انگلیسی: Animation)) یا کارتُن نمایش سریع و متوالی تصاویری از اثر هنری دوبعدی، یا موقعیت‌های مدل‌های واقعی، برای ایجاد توهم حرکت است. حرکت روان تصاویر متحرک در پویانمایی‌ها، ناشی از یک خطای دید است که به دلیل پدیدهٔ ماندگاری تصاویر پدید می‌آید. رایج‌ترین روش برای نمایش زنده نگار، سینما یا ویدئو است.
انیمیشن، جان‌بخشی، متحرک‌سازی، و زنده‌نگاری مترادف‌هایی برای پویانمایی هستند.
تاریخچه
قدیمی‌ترین نمونه‌های تلاش برای بدست آوردن توهم حرکت در طراحی ایستا را می‌توان در نقاشی‌های دوران نوسنگی غارها پیدا کرد، در جائیکه حیوانات با چندین شکل پای رویهم افتاده مجسم شده‌اند، که آشکارا کوششی برای رساندن احساس حرکت است. سفالینه ای متعلق به مردم شهر سوخته یافت شده است که نقوش روی این جام، تکراری هدفمند دارد و حرکت را نشان می‌دهد. تکراری که پایه و اساس هنر انیمیشن امروز است.
شخص خاصی به عنوان مخترع هنر فیلم پویانما وجود ندارد، چرا که افراد بسیاری پروژه‌های متعددی که می‌توان به عنوان گونه‌های مختلف پویانمایی مطرح کرد را تماما در زمان‌های یکسانی انجام می‌دادند.
فریب‌بین Phenakistoscope، زنده‌گرد zoetrope و کنش‌نما praxinoscope، همچنین ورق‌های پویانما Flip book، قدیمی‌ترین اسباب‌های پویانمایی محبوب اختراع شده در طول سده ۱۸۰۰ هستند.
فیلمساز فرانسوی جورج ملیس که سازنده جلوه‌های ویژه فیلم‌هایی مانند سفری به ماه بود، تکنیک‌های بسیاری در کارش استفاده می‌کرد- که یکی از آنها نگه داشتن جرخش فیلم دوربین، و تغییر کوچکی در صحنه و سپس دوباره به جرخش در آوردن فیلم دوربین بود. این بسیار شبیه به ایده‌ای است که بعدها زنده نگاری استاپ-موشن شد. ملیس به طور اتفاقی به این تکنیک دست یافت. هنگامی که او اتوبوسی را در حال رد شدن از جلوی دوربین می‌گرفت، دوربین خراب شد. موقعیکه دوربین تعمیر شد، درست زمانیکه ملیس شروع به فیلم گرفتن کرد، تصادفاً یک اسب از جلوی دوربین رد شد. نتیجه آن بود که در فیلم به نظر می‌رسید که اتوبوس به یک اسب تبدیل می‌شود.
ج. استوارت بلکتون شاید اولین فیلمساز آمریکایی باشد که تکنیک‌های استاپ-موشن و انیمشن طراحی دستی را استفاده کرد. ادیسون او را با فیلمسازی آشنا کرد. او با اولین کارش مورخ ۱۹۰۰ که کپی رایت داشت، پیشگام این ایده‌ها در دوران قرن بیستم شد. بسیاری از فیلمهایش، از میان آنها طراحی سحرآمیز (۱۹۰۰) و فکاهی صورتهای متغیر مسخره (۱۹۰۶) نسخه‌های فیلم روزمره از بلکتون «هنرمند درخشان» بود، و نسخه‌های اصلاح شده مورد استفاده ملیس قدیمی‌ترین تکنیک‌های استاپ-موشن برای ساختن سری‌هایی از طراحی‌های روی تخته سیاه بود که به نظر می‌رسند که حرکت می‌کنند و خود را تغییر شکل می‌دهند. فکاهی صورتهای متغیر مسخره به عنوان اولین فیلم پویانماشده واقعی ثبت، و بلکتون به عنوان اولین زنده نگاری واقعی شناخته شده‌است.
هنرمند فرانسوی دیگری به نام ایمل کال، شروع به طراحی سلسله کارتون‌هایی کرد. او در سال ۱۹۰۸ فیلمی با نام صحنه خیالات Phantasmagoria را ساخت. این فیلم شامل تعداد زیادی طراحی ساده سرگردان است که به هم تبدیل می‌شوند، مانند بطری شراب که به یک گل تبدیل می‌شد. همچنین قسمتهایی از تصاویر زنده وجود داشت، جایی که دست زنده نگار وارد صحنه می‌شد. این فیلم با طراحی هر فریم روی کاغذ ایجاد شده بود و هر فریم با نگاتیو فیلم گرفته می‌شد، که به تصویر، ظاهر تخته سیاه را می‌داد. بدین ترتیب صحنه خیالات نخستین فیلم پویانمایی سنتی (طراحی دستی) به شمار می‌آید.
در ادامه موفقیت‌های بلکتون و کال، هنرمندان متعدد دیگری شروع به تجربیاتی در پویانمایی کردند. از جمله وینزور مکی که یک کارتونیست موفق روزنامه بود. او زنده نگاری‌های پرجزئیاتی ساخت که نیازمند تیم هنرمندان و توجهی طاقت فرسا به جزئیات بود. هر فریم یک طراحی روی کاغذ بود که همواره می‌بایست که پس زمینه و شخصیت‌ها هردو دوباره طراحی و انیمیت شوند. برجسته‌ترین فیلم‌های مکی عبارتند از نموی کوچولو (۱۹۱۱)، جریت دایناسور (۱۹۱۴) و غرق شدن لوسیتینیا (۱۹۱۸).
تولید فیلم‌های پویانمای کوتاه، که عموما «کارتون» نامیده می‌شوند، در طول دهه ۱۹۱۰ به یک صنعت بدل شد، و کارتون‌های کوتاه برای نمایش در فیلم‌های سینما تولید شدند. موفق‌ترین تولید کننده قدیمی زنده نگاری جان رندولف ری بود، کسی که همراه با ارل هرد پویانما، سل پویانمایی (پویانمایی روی طلق) را پایه گذاری کرد که در باقی دهه بر صنعت زنده نگاری حکمفرما بود.
تکنیک‌ها
پویانمایی سنتی
با نام سل پویانمایی (یا پویانمایی روی طلق) هم شناخته می‌شود. انیمشن سنتی روشی بود که برای اکثر فیلم‌های زنده نگاری قرن بیستم استفاده می‌شد. فریم‌های فیلم زنده نگاری سنتی در اصل عکس‌هایی از طراحی‌هایی هستند که بروی کاغذ کشیده شده‌اند. برای ایجاد توهم حرکت، هر طراحی تفاوت ناچیزی با یک طرح قبلتر از آن دارد. طراحی‌های پویانما روی ورقه‌های شفافی به نام سل (طلق) ترسیم یا فتوکپی می‌شوند، طرف مقابل خطوط ترسیم شده از رنگ یا سایه روشن پر می‌شود. طلق شخصیت‌های کامل شده را روی پس زمینه نقاشی شده قرار می‌دهند و بوسیله دوربین ثابتی یک به یک با فیلم سینمایی عکس می‌گیرند.
روش سنتی سل انیمیشن در آغاز قرن ۲۱ منسوخ شد. امروزه طرح‌های پویانماها و پس زمینه‌ها اسکن، یا مستقیما در کامپیوتر طراحی می‌شوند. نرم‌افزارهای مختلفی برای رنگ آمیزی و شبیه سازی حرکات دوربین و افکت‌ها استفاده می‌گردد. قطعه انیمیت شده نهایی را به یکی از چندین رسانه‌های پخش، خروجی می‌گیرند، که شامل فیلم سنتی ۳۵ میلی متری و رسانه‌های جدید تر مانند ویدئوی دیجیتال می‌شود. ظاهر سل زنده نگاری هنوز حفظ شده و کارهای پویانماهای شخصیت‌ها عمدتا در طول ۷۰ سال گذشته همسان باقی مانده‌است.
نمونه‌های فیلم بلند پویانمایی سنتی عبارتند از پینوکیو (آمریکا، ۱۹۴۰)، مزرعه حیوانات (انگلیس، ۱۹۵۴)، و آکیرا (ژاپن، ۱۹۸۸). پویانمایی‌های سنتی که به کمک تکنولوژی کامپیوتر تولید شده‌اند مانند شیرشاه (آمریکا، ۱۹۹۴) قاچاق شده (ژاپن، ۲۰۰۱) و سه قلوهای بلویل (فرانسه.بلژیک.کانادا، ۲۰۰۳).
پویانمایی محض: به روشی از تولید پویانمایی سنتی با کیفیت بالا گفته می‌شود، که طرح‌های پرجزئیات و حرکات پذیرفتنی و معقول دارد، که حاصلی از حرکات نرم و روان ارائه می دهد. که سبک های متفاوتی دارد شامل سبک واقع گرا مانند محصولات دیزنی و سبک کارتونی مانند آثار استودیوی وارنر برز می‌شود.
روتوسکوپی: تکنیکی است که در آن طرح هر فریم از روی حرکات عکسهای واقعی ترسیم می‌شود. ارباب حلقه‌ها ۱۹۷۸ و اساس بسیاری از حرکات حیوانات در اکثر کارهای دیزنی نیز همین روش است.
استاپ-موشن: در این روش هر فریم عکسی از اجسام واقعی است، پویانما اجسام و یا شخصیت‌های درون صحنه را فریم به فریم به صورت ناچیزی حرکت می‌دهد، و عکس میگیرد. هنگامی که فریم‌های فیلم به صورت متوالی نمایش داده شوند توهم حرکت اجسام ایجاد می‌شود. مانند عروس مرده به کاگردانی تیم برتون.
زنده‌نگاری خمیری: پیکره شخصیت‌ها و اجسام متحرک از ماده‌ای نرم ساخته می‌شود که ممکن است اسکلت هم داشته باشند تا فیگور آنها را ثابت نگه دارد. روش فیلمبرداری هم مانند استاپ-موشن است.
کات-اوت: نوعی از زنده نگاری استاپ موشن است که بوسیله قطعات مسطحی مانند کاغذ ساخته می‌شود. پویانما هر فریم قطعات را کمی جا به جا می‌کند.
زنده‌نگاری سیلوئت: نوعی زنده‌نگاری کات-اوت بدون رنگ که کاراکترها به صورت سیلوئت سیاه نمایان می‌شوند.(شبیه به عکسهای ضد نور)
موشن گرافیک: از تصاویر مسطح گرافیکی، عکس، قطعات روزنامه یا مجله و غیره همراه با تایپ (نوشته) ساخته می‌شود که سابقا با حرکت دادن فریم به فریم انیمیت می‌شد.
زنده‌نگاری عروسکی: به پویانمایی استاپ-موشنی گفته می‌شود که شامل پیکره‌های عروسکی است که در تعامل با فضاهای شبیه واقعیت انیمیت می‌شوند. عروسکها درونشان اسکلت دارد که به ایستایی آنها کمک کند و همچنین مفصل‌هایی که در محورهای خاصی می‌چرخند. مانند کابوس قبل از کریسمس، ساخته تیم برتون.
پویانمایی رایانه‌ای
امروزه اغلب تولید کنندگان به دلیل صرفه اقتصادی و امکانات روز افزون زنده نگاری رایانه‌ای ترجیح می‌دهند از این ابزار استفاده نمایند. مقاله اصلی پویانمایی رایانه‌ای قواعد هنری این تکنیک تفاوتی با دیگر تکنیک‌های سینما و انیمیشن ندارد. اما بیشتر مراحل تولید در رایانه انجام میگیرد.
فیلم عکاسی
فیلم عکاسی یا سطح حساس عکاسی که در گذشته از شیشه و کلودیونِ تر ساخته می‌شد، فعلاً یک ورق شفاف پلاستیکی از جنس پلی‌استر یا نیترو سلولوز یا سلولوز استات است. این ورق با یکی از نمکهای نقره به نام نمک هالیدهای نقره (برومور نقره) و یک ماده ژلاتینی برای چسباندن نمک مورد نظر بر سطح ورقه پلاستیکی ساخته شده، پوشیده شده‌است. اندازه کریستال‌های نمک مشخص کننده میزان حساسیت به نور و رزولوشن فیلم عکاسی می‌باشد. نوری که به فیلم عکاسی می‌خورد باعث ایجاد یک فرایند شیمیایی روی فیلم عکاسی شده و تغییراتی که قابل دیده شدن نیست را ایجاد می‌کند؛ این تغییرات به وسیله ماده شیمیایی دیگری مرئی می‌شود. با ظهور و چاپ یک فیلم عکاسی، تصویر یا عکس بدست می‌آید.
عوامل مؤثر بر فیلم‌ها
پس از آنکه یک فیلم نور دهی شد، مقدار تیرگی حاصل در یک خاص به عوامل زیر بستگی دارد:
تابندگی به منظور نور دهی.
طول موج‌هایی که فیلم نسبت به آنها حساس است.
طول موج تابش.
مدت زمان نور دهی.
شرایط ظهور فیلم.
مکانیزم ثبت تصویر روی فیلم
انرژی لازم برای تبدیل نقره برمید یا نقره یدید به نقره عنصری از ماده شیمیایی مورد استفاده در فرایند ظهور فراهم می‌شود. پیش از ظهور اطلاعات بصورت یک تصویر نهان به شکل دانه‌های حساس شده روی شیشه یا فیلم ذخیره شده‌است. از ظاهر کردن فیلم یک تصویر منفی (نگاتیو) بدست می‌آید. نگاتیو یعنی خلاف آنچه در اصل تصویر دیده می‌شود. بنابراین قسمتهای روشن تصویر بر روی فیلم تیره می‌افتد و برعکس قسمتهای تیره آن به‌صورت روشن نقش می‌بندد.
چون دانه‌های املاح هالوژنی نقره به تنهایی فقط به نور آبی و نور فرا بنفش نزدیک حساسند، باید مواد رنگی یا رنگیزه‌هایی به آنها افزوده شود تا تابش بخشهای دیگر بیناب را جذب کنند و برای حساس کردن دانه‌ها، مسیر فراهم آورند. فیلم‌های فرو سرخ هم موجودند، ولی باید با مراقبت ویژه نگهداری شوند. چون به سبب حساسیت به گرما خیلی زود آسیب می‌بینند.
انواع فیلم
۱- فیلم‌های مثبت (پزوتیو) یا ریورسال.
۲- فیلم‌های منفی (نکاتیو).
۳- فیلم‌های مخصوص برای طول موج‌های خاص. مثل: فیلم مادون قرمز.
که هر دو نوع ۱ و ۲ دارای انواع سیاه و سفید و رنگی هستند.
فیلم‌های لیتوگرافی یا رادیوگرافی با اندکی تغییر در میزان حساسیت یا نوع حساسیت به پرتوهای نوری مشابه فیلم‌های عکاسی هستند.
اندازه (قطع) فیلم‌ها
فیلم‌های عکاسی از نظر قطع در اندازه‌های مختلف ارائه می‌شوند. رایج‌ترین آنها عبارتند از:
۱- فیلم ۱۳۵ (۳۶ میلی متری).
۲- فیلم ۱۲۰ برای ضبط تصاویر در اندازه‌های ۶*۴٫۵، ۶*۶، ۶*۹ و ۶*۱۷.
۳- فیلم‌های تخت، از اندازه معمول ۶*۴ الی ۲۰*۲۵. البته در سالهای گذشته اندازه‌های بزرگتر و کوچکتری نیز تولید می‌شد که فعلاً با بروز پدیده دیجیتال و بخاطر محدود بودن مصرف کنندگان، تولید آنها نیز قطع یا کاهش یافته‌است.
فیلم‌های عکاسی رنگی
بصورت کلی دو نوع فیلم عکاسی رنگی در بازارهای مصرف‌کننده و حرفه‌ای موجود هستند:
فیلم نگاتیو رنگی (به انگلیسی: Color Negative)
فیلم اسلاید رنگی (به انگلیسی: Slide or Color Reversal Film)
فیلم‌های اسلاید عموماً دارای دانه‌های (به انگلیسی: Grain) ریزتر و رنگ‌های اشباع شده‌تر نسبت به فیلم‌های نگاتیو با حساسیت‌های مشابه هستند، اما به مراحل بیشتری برای چاپ احتیاج دارند. هر کدام از این فیلم‌ها نیاز به روش ظهور خاصی دارند که از میان آنها روش ظهور سی۴۱ (به انگلیسی: C41) برای فیلم‌های نگاتیو رنگی و روش ظهور ای۶ (به انگلیسی: E6) برای فیلم‌های اسلاید متداول است.
فیلم‌های پزتیو
فیلم‌های پزوتیو همان اسلایدها هستند که در دو نوع سیاه و سفید و رنگی به بازار عرضه می‌شوند.
ضد نور
ضد نور (به فرانسوی: Silhouette) تکنیکی است که در آن منبع نور در پشت سوژه قرار دارد و در قوی‌ترین حالت به دلیل تندی نور، سایه‌ای از سوژه بر روی عکس ایجاد می‌شود. زیباترین حالت زمانی پیش می‌آید که خورشید در حال طلوع یا غروب است و پس‌زمینه به رنگ نارنجی یا زرد مشخص می‌شود. عکاسی ضدنور یکی از روش‌های انتقال اندوه، احساس و حالت‌های عاطفی به بیننده‌است. ممکن است بیننده با دیدن این نوع عکس‌ها به درک درست و واضحی از سوژه نرسد، اما بخش تیره و سیاه تصویر باعث شکل گیری قدرت تخیل بیننده می‌شود.
اچ‌دی‌آر (HDR)
تصویربرداری دامنه دینامیک بالا (به انگلیسی: High Dynamic Range Imaging) یا HDR به مجموعه‌ای از تکنیک‌هایی گفته می‌شود که نسبت به روش‌های معمول، امکان وجود دامنه دینامیک روشنایی بیشتری بین نقاط تاریک و روشن را فراهم می‌کنند. عکسهای اچ‌دی‌آر با ترکیب چند عکس به وجود می‌آیند؛ برای هر عکس اچ‌دی‌آر، باید چند عکس با کادر کاملا یکسان تهیه کرد (معمولا ۳ یا ۵ عکس) و هر عکس باید با نوردهی خاصی گرفته‌شده باشد؛ به این ترتیب که یک عکس با نوردهی معمولی و بقیهٔ عکس‌ها با نوردهیهای کمتر و بیشتر.
هدف از عکاسی اچ‌دی‌آر، افزایش محدودهٔ دینامیکی است و با ترکیب محدوده دینامیکی محدود عکس‌ها، به عکسی با محدوده دینامیکی بزرگ، که اچ‌دی‌آر نامیده می‌شود دست پیدا می‌کنیم.
پنینگ
پنینگ (به انگلیسی: Panning) یا کنارگردی دوربین، نام تکنیکی در عکاسی می‌باشد که برای نشان دادن تحرک سوژه‌ها به کار می‌رود. پنینگ در حقیقت به حرکات افقی، عمودی و یا چرخشیِ یک تصویر ثابت و یا ویدئو اشاره دارد. در این تکنیک یا سوژهٔ اصلی متحرک است که آن را از محیط ثابت اطرافش مجزا می‌کند یا سوژه ثابت است و دوربین حرکت می‌کند که عکاسی هر دو حالت منجر به القای حس تحرک در عکس می‌شوند. کاهش سرعت شاتر باعث بیشتر نمایان شدن تحرک در عکس می‌گردد.
عکسبرداری به این شیوه کار مشکلی است. زیرا باید سرعت شاتر مناسبی انتخاب شود و سرعت شاتر مناسب، بستگی به سرعت سوژه دارد. از طرف دیگر، باید چرخش یا حرکت دوربین هم کاملا مناسب باشد و در غیر اینصورت سوژه هم محو می‌شود؛ یک ابزار مناسب برای این تکنیک، تک‌پایه است.
مادون قرمز
عکاسی مادون قرمز (به انگلیسی: Infrared photography) تکنیکی است که هنگام عکسبرداری، قسمت مرئی نور حذف شده و فقط پرتوهای مادون قرمز ثبت می‌شوند. رفتار انعکاسی مادون قرمز با نور مرئی فرق دارد و چون چشم انسان مادون قرمز را نمی‌بیند، عکس‌هایی به وجود می‌آید که در واقعیت دیده نمی‌شوند. نمونه‌ای از تفاوت‌ها، انعکاس گیاهان است که در عکاسی مادون قرمز، به رنگ سفید ثبت می‌شوند.
برای عکاسی مادون قرمز به فیلتر مادون قرمز نیاز است. این فیلتر نور مرئی را حذف می‌کند و فقط نور مادون قرمز را از خود عبور می‌دهد.
سراسرنما (پانوراما)
سراسرنما (به انگلیسی: Panorama) یا پانوراما تکنیکی است که سبب ایجاد عکس‌هایی با فضای وسیعتری نسبت به عکسهای معمولی می‌شود. نحوهٔ ساخت آنها چنین است که با کنار هم قرار دادن تعدادی عکس معمولی به‌وجود می‌آیند. در این تکنیک، باید عکسهای بیشتری از صحنه ثبت کرد و سپس با استفاده از نرم‌افزار آنها را به‌هم چسباند. تعداد عکسی که برای ثبت یک عکس سراسرنما لازم است، بستگی به فاصله کانونی دارد. هرچه فاصله کانونی بیشتر باشد، (یعنی بزرگنمایی بیشتر و زاویه دید کمتر) در هر عکس قسمت کمتری از صحنه جای میگیرد و در نتیجه، باید عکسهای بیشتری گرفت.
تحصیل در رشتهٔ عکاسی
رشتهٔ عکاسی در مقاطع کارشناسی و کارشناسی ارشد در بسیاری از دانشگاه‌ها تدریس می‌شود، دانشجویان این رشته با زیبایی‌شناسی، تاریخ عکاسی، هنر، تکنیک و روش‌های مختلف عکاسی آشنا می‌شوند. وجود عکس درتبلیغات، صنعت، روزنامه‌نگاری، مقاله‌نویسی، در زمینه‌های مختلف علوم پزشکی، فیزیک، جانورشناسی، سینما، نجوم، سند تاریخی، اجتماعی و خبررسانی کاربرد بی‌سابقه دارد و به عبارت دیگر، عکس شیوهٔ دیگر دیدن است. زمان تدریس هر واحد درسی نظری ۱ ساعت در هفته، عملی ۲ ساعت در هفته و کارگاهی ۳ ساعت در هفته‌است.
فارغ‌التحصیلان این رشته توانایی‌های متنوعی همچون خدمت در نهادهایی مانند خبرگزاری‌ها و نشریات، به عنوان خبرنگار عکاس، کار در زمینه‌های تخصصی عکاسی در کنار کارشناسان علوم و فنون و هنرها، کار در زمینهٔ عکاسی هنری و استفاده از هنر عکاسی به عنوان وسیلهٔ ایجاد ارتباط با مخاطب و کار آموزشی و تحقیقاتی در زمینه عکاسی را خواهند داشت.
عکاسی دیجیتال
عکاسی دیجیتال به فرایند ثبت تصاویر به وسیلهٔ دریافت و ثبت نور برروی سطح حساس به نور حسگر الکترونیکی گفته می‌شود. الگوهای نوری بازتابیده شده یا ساطع شده از اشیا بر روی سطح حساس به نور حسگر تأثیر می‌گذارد و باعث ثبت تصاویر می‌گردد.
عکاسی دارای سه ویژگی علمی، صنعتی (اقتصادی) و هنری است. عکاسی به عنوان یک پدیده علمی تولد یافت و به شکل یک صنعت گسترش یافت و همچنین جنبه‌های هنری نیز در آن ظهور کرد.
عکاسی دیجیتال در حال حاضر رایج‌ترین تکنولوژی برای ثبت تصویرهای ۲بعدی و ۳بعدی در بازارهای مصرف‌کننده و حرفه‌ای است. آسانی نسبی استفاده، سرعت بالای بازدید، انتقال و چاپ و نیز در بسیاری از موارد، کیفیت برتر، تعدادی از ویژگی‌های متمایزکننده عکاسی دیجیتال هستند. آسانی نسبی ویرایش عکاس‌های دیجیتال و در دسترس بودن نرم‌افزارهای قدرتمند برای این کار، باعث پیش آمدن جنجال‌های بسیاری در مورد صداقت و قابل اعتماد بودن عکسهای دیجیتالی در عرصه‌های خبرنگاری و تاریخ‌نگاری شده است. البته ویرایش عکس و پیامدهای مربوط به آن، محدود به عکاسی دیجیتال نیستند و این موضوع بحثی مطرح در کل طول تاریخ عکاسی بوده است.
انواع سنسور
در حال حاضر سه نوع تکنولوژی بخش عمده سنسورهای تولید شده برای دوربینهای دیجیتال را در بر میگیرد.
سنسورهای سیماس یا نیم‌رسانای اکسید فلزی مکمل (CMOS)
سنسورهای سی‌سی‌دی یا دستگاه جفت‌کننده بار (CCD)
سنسورهای Foveon
شایان ذکر است که هیچکدام از این سنسورها بصورت مستقیم قادر به شناسایی رنگ‌ها نیستند و فقط می‌توانند شدّت روشنایی نور را ثبت کنند. هر سنسور از میلیون‌ها سنسور ریز حساس به نور تشکیل شده و هرکدام از این سنسورهای ریز قالباً یک پیکسل از عکس نهایی را ثبت می‌کند. سازندگان این سنسورها با قرار دادن فیلترهای سرخ، سبز و آبی (رنگ‌های اولیه) روی تک تک آنها با استفاده از الگوهایی مانند الگو بایر می‌توانند به پردازشگرهای دوربین قابلیت آن را بدهند که با کمک الگریتم‌های درون‌یابی (اینترپولیشن) و مقایسه ارقام ثبت شده توسط ریز سنسورهای مجاور، رنگ واقعی هر پیسکل را حدس بزنند. دوربین‌هایی که قابلیت ذخیره عکس را بصورت نپخته دارا هستند، اجازه می‌دهند که این بخش نهایی شناسایی رنگ‌ها روی رایانه شخصی انجام شود و این به کاربران اجازه می‌دهد که آزادی بیشتری در ویرایش عکس نهایی داشته باشند.
تعداد پیکسل
یکی از خصوصیاتی که در بازاریابی دروبین‌های دیجیتال بر آن تاکید می‌شود تعداد کلّ پیکسل‌های یک دوربین است. این رقم که با واحد مگاپیکسل یا میلیون پیکسل شمارش می‌شود، از راه ضرب تعداد پیکسل‌های افقی و عمودی یک سنسور محاسبه می‌شود. برای مثال، دروبینی که سنسوری دارای ۳هزار پیکسل افقی و ۲هزار پیکسل عمودی باشد، یک دوربین ۶ مگاپیکسلی خواهد بود. با وجود آنکه این رقم در برخی موارد می‌تواند شاخص خوبی برای مقایسه کیفیت تصویر دوربینهای دیجیتال باشد، این رقم در اکثر موارد می‌تواند گمراه کننده نیز باشد. کیفیت نهایی یک تصویر دیجیتال موثر از متغیرهای بیشتری مانند نوع سنسور، مساحت سنسور، اندازه لنزهای ریز روی هر پیکسل، قدرت تمرکز لنز و غیره می‌باشد.
دوربین آنالوگ
دوربین آنالوگ دستگاهی برای ثبت عکس بر روی فیلم عکاسی (سطح حساس به نور) می‌باشد و تصویر گرفته شده بر روی فیلم بعد از ظهور بصورت نگاتیو یا منفی (ریورسال) قابل رویت است. دوربین عکاسی آنالوگ بصورت‌های:
کاملاً مکانیکی،
نیمه خودکار،
کاملاً خودکار (ناوبری الکترونیکی)،
طراحی و ساخته شده است.
تاریخچه
اتاق تاریک، اولین قدم بزرگ در راه پیدایش عکاسی بود که توسط نقاشان ایتالیا یی در طی قرن شانزدهم میلادی برداشته شد. برای بدست آوردن حداکثر وضوح، تنظیم فاصله روزنه از دیواری که تصویر روی آن بازتابیده می‌شد، از مشکلات اصلی در این سیستم بشمار می‌رفت. رفع این مشکل، باعث ورود عدسی به دنیای عکس و تصویر گردید.
انواع دوربین های آنالوگ
دوربین سوراخ سوزنی (به انگلیسی: Pin Hole)،
دوربین تک‌لنزی غیربازتابی (به انگلیسی: rangefinder camera)،
دوربین تک‌لنزی بازتابی (به انگلیسی: Single Lens Reflex)،
دوربین دولنزی بازتابی (به نگلیسی: Twin-lens reflex)،
دوربین قطع بزرگ (به انگلیسی: View Camera).
سیستم ضبط تصویر
در یک دوربین آنالوگ، فیلم حساس به نور، تصویر را ذخیره می‌سازد و بعد از عملیات شیمیایی برای نگهداری تصویر از آن استفاده می‌شود.
دوربین دیجیتال
یک دستگاه الکترونیکی است که برای گرفتن عکس و ذخیرهٔ آن بجای فیلم عکاسی از حسگرهای حساس به نور معمولاً از نوع CCD یا CMOS استفاده می‌کند و تصویر گرفته شده توسط سنسور طی چند مرحله به حافظهٔ دوربین برای استفاده فرستاده می‌شود.
در دوربین دیجیتال، تصویربرداری بر روی فیلم صورت نمی‌گیرد بلکه توسط یک حسگر حساس (دستگاه جفت‌کنندهٔ بار (CCD) یا نیم‌رسانای اکسید فلزی مکمل (CMOS)) انجام می‌پذیرد.
از لحاظ عملکرد کلی، دوربینهای دیجیتال بسیار شبیه به دوربینهای عکاسی دارای فیلم یا غیر دیجیتال می‌باشند. این دوربینها همانند دوربینهای معمولی دارای یک منظره یاب، لنز برای کانونی کردن تصویر بر روی یک وسیله حساس به نور، وسیله‌ای برای نگهداری و انتقال چند تصویر گرفته شده در دوربین و یک جعبه در بر گیرنده تمام این تجهیزات می‌باشد. در یک دوربین معمولی فیلم حساس به نور تصویر را ذخیره می‌سازد و بعد از عملیات شیمیایی برای نگهداری تصویر از آن استفاده می‌شود. در حالی که در دوربین دیجیتال این کار با استفاده از ترکیبی از فناوری پیشرفته سنسور (حسگر) تصویر و ذخیره در حافظه انجام میگیرد و اجازه می‌دهد که تصاویر در شکل دیجیتال ذخیره شوند و به سرعت بدون نیاز به عملیات خاصی (نظیر عملیات شیمیایی بر روی فیلم) در دسترس باشند.
گرچه اصول کلی این دوربینها شبیه به دوربینهای فیلمی هستند، نحوه کار داخل این دوربینها کاملاً متفاوت است. در این دوربینها تصویر توسط یک سنسور CCD یا یک CMOS گرفته می‌شود. CCD بصورت ردیفها و ستونهایی از سنسورهای نقطه‌ای نور هستند که هر چه تعداد این نقاط بیشتر و فشرده تر باشد، تصویر دارای دقت بالاتری است) هر سنسور نور را به ولتاژی متناسب با درخشندگی نور تبدیل کرده و آن را به بخش تبدیل سیگنال‌های آنالوگ به دیجیتال ADC می‌فرستد که در آنجا نوسانات دریافتی از CCD به کدهای مجزای باینری (عددهای مبنای دو بصورت صفر و یک) تبدیل می‌شود. خروجی دیجیتال از ADC به یک پردازنده سیگنال‌های دیجیتال DSP فرستاده می‌شود که کنتراست و جزئیات تصویر در آن تنظیم می‌شود و قبل از فرستادن تصویر به حافظه برای ذخیره تصویر، اطلاعات را به یک فایل فشرده تبدیل می‌کند. هر چه نور درخشنده‌تر باشد، ولتاژ بالاتری تولید شده و در نتیجه پیکسل‌های رایانه‌ای روشن‌تری ایجاد می‌شود. هر چه تعداد این سنسورها که به‌صورت نقطه هستند بیشتر باشد، وضوح تصویر به دست آمده بیشتر است و جزئیات بیشتری از تصویر گرفته می‌شود.
تمام این پروسه، پروسه‌ای هماهنگ با محیط زیست است. سنسورهای CCD یا CMOS در تمام مدت عمر دوربین در جای خود ثابت بوده و بدون نیاز به تعویض کار می‌کنند. ضمناً به علت عدم وجود قطعات متحرک عمر دوربین بسیار بیشتر می‌شود. سنسور CCD از میلیون ها سنسور نوری تشکیل شده است و حساسیت به نور آن از سنسورهای CMOS بهتر است . در عوض در سنسور CMOS مصرف انرژی کمتر بوده و مشکل Over Expouser کمتر بوجود می آید . دوربینهای دیجیتال در بطن کار، از دوربین های آنالوگ پیروی می کنند، با این تفاوت که در این دوربین ها، همان طور که از اسمشان نیز برداشت می شود، کنترل بخش های مختلف از جمله فوکوسر و ... به صورت دیجیتالی انجام شده و یا در صفحه حساس این دوربین ها، سی سی دی و سی ماس، جایگزین فیلم های قدیمی شده است.
دریافت و ثبت تصویر در دوربین های دیجیتال
صفحه های حساس در دوربین های دیجیتال حرفه ای، ccd یا cmos است که مختصراً به بررسی آن می پردازیم. حسگرهای نوری از هزاران ردیف المان نیمه‌هادی بسیار کوچک و حساس به نور تشکیل شده‌اند که می‌توانند ذرات یا فوتون‌های نور را به بار الکتریکی تبدیل کنند. حال هر چه شدت نور ورودی بیشتر یا کمتر باشد، الکتریسیته ایجاد شده متعاقباً دست خوش تغییر می شود. جنس این صفحه ها اغلب از عناصری از جمله سیلیسیم و ژرمانیوم است. به طور نمونه شرکت کانن در دوربین های SLR خود تاکنون تنها از سنسورهای CMOS استفاده کرده است، در حالی که شرکت نیکون از هر دو نوع سنسور بهره میگیرد. بطور کلی تفاوت کیفی زیادی بین این دو نوع سنسور وجود ندارد اما حسگرهای CMOS کم مصرف تر بوده و در شرایط کم نور و با نوردهی های طولانی عملکرد بهتری دارند . ضمناً از نظر فنی نمی توان امکان تولید سنسورهای CCD در ابعاد فول فریم (۲۴×۳۶میلیمتر ) موجود نیست.
مزیت‌های دوربینهای دیجیتال
مخابره: شاید مهم‌ترین و اصلی ترین دلیل تولید دوربین دیجیتال را بتوان مخابره نامید چرا که تولید آن پس از درخواست موسسات تحقیقات فضایی از تولید کنندگان تجهیزات عکاسی برای تصویری قابل مخابره جهت تحقیقات فضایی شکل گرفت
هزینهٔ کمتر: به لحاظ اینکه در هر دوره عکاسی دیگر احتیاج به خرید، ظهور و چاپ فیلم نیست.
مقدار خطای کمتر: به علت پیش نمایش بهتر عکس و نشان دادن عکس در همان زمان می‌توان در صورت مشاهدهٔ خطایی فاحش عکس را مجدادا ثبت کرد در صورتی که در عکاسی آنالوگ پس از مرحلهٔ ظهور می‌توان چنین تشخیصی داد که معمولاً دیر است
مقدار ریسک پایین: از بین رفتن یا افت کیفیت شدید فیلم به علت زمان، حرارت، و نور دیدگی، خطای ظهور، چاپ، تاریخ فیلم و... طبیعتاً حذف شده و جای خود را از لحاظ ریسک تنها به خطاهای الکترونیکی بسیار ناچیز می‌دهد.
نگهداری بهتر: امکان آرشیو میلیون‌ها عکس در یک فضای بسیار کم با ماندگاری بسیار طولانی تر
عکسبرداری متوالی:در دوربینهای آنالوگ به طور معمول بیشترین تعداد عکس برداری متوالی بیشتر از ۳۶ عدد (به لحاظ تعداد کاست) نمی‌شد به غیر از مواردی خاص که گاهی تا ۳۶۰ عدد اضافه می‌شد (با حجمی مزاحم) ولی با زحمتی چندین برابر برای تعویض فیلم! در صورتی که در دوربینهای جدید دیجیتال با فشار دادن دکمه شاتر می‌توان بیش از هزاران عکس را بدون توقف در یک کارت حافظه بسیار کوچک جا داد.
پویانمایی
پویانمایی (انیمیشن (به انگلیسی: Animation)) یا کارتُن نمایش سریع و متوالی تصاویری از اثر هنری دوبعدی، یا موقعیت‌های مدل‌های واقعی، برای ایجاد توهم حرکت است. حرکت روان تصاویر متحرک در پویانمایی‌ها، ناشی از یک خطای دید است که به دلیل پدیدهٔ ماندگاری تصاویر پدید می‌آید. رایج‌ترین روش برای نمایش زنده نگار، سینما یا ویدئو است.
انیمیشن، جان‌بخشی، متحرک‌سازی، و زنده‌نگاری مترادف‌هایی برای پویانمایی هستند.
تاریخچه
قدیمی‌ترین نمونه‌های تلاش برای بدست آوردن توهم حرکت در طراحی ایستا را می‌توان در نقاشی‌های دوران نوسنگی غارها پیدا کرد، در جائیکه حیوانات با چندین شکل پای رویهم افتاده مجسم شده‌اند، که آشکارا کوششی برای رساندن احساس حرکت است. سفالینه ای متعلق به مردم شهر سوخته یافت شده است که نقوش روی این جام، تکراری هدفمند دارد و حرکت را نشان می‌دهد. تکراری که پایه و اساس هنر انیمیشن امروز است.
شخص خاصی به عنوان مخترع هنر فیلم پویانما وجود ندارد، چرا که افراد بسیاری پروژه‌های متعددی که می‌توان به عنوان گونه‌های مختلف پویانمایی مطرح کرد را تماما در زمان‌های یکسانی انجام می‌دادند.
فریب‌بین Phenakistoscope، زنده‌گرد zoetrope و کنش‌نما praxinoscope، همچنین ورق‌های پویانما Flip book، قدیمی‌ترین اسباب‌های پویانمایی محبوب اختراع شده در طول سده ۱۸۰۰ هستند.
فیلمساز فرانسوی جورج ملیس که سازنده جلوه‌های ویژه فیلم‌هایی مانند سفری به ماه بود، تکنیک‌های بسیاری در کارش استفاده می‌کرد- که یکی از آنها نگه داشتن جرخش فیلم دوربین، و تغییر کوچکی در صحنه و سپس دوباره به جرخش در آوردن فیلم دوربین بود. این بسیار شبیه به ایده‌ای است که بعدها زنده نگاری استاپ-موشن شد. ملیس به طور اتفاقی به این تکنیک دست یافت. هنگامی که او اتوبوسی را در حال رد شدن از جلوی دوربین می‌گرفت، دوربین خراب شد. موقعیکه دوربین تعمیر شد، درست زمانیکه ملیس شروع به فیلم گرفتن کرد، تصادفاً یک اسب از جلوی دوربین رد شد. نتیجه آن بود که در فیلم به نظر می‌رسید که اتوبوس به یک اسب تبدیل می‌شود.
ج. استوارت بلکتون شاید اولین فیلمساز آمریکایی باشد که تکنیک‌های استاپ-موشن و انیمشن طراحی دستی را استفاده کرد. ادیسون او را با فیلمسازی آشنا کرد. او با اولین کارش مورخ ۱۹۰۰ که کپی رایت داشت، پیشگام این ایده‌ها در دوران قرن بیستم شد. بسیاری از فیلمهایش، از میان آنها طراحی سحرآمیز (۱۹۰۰) و فکاهی صورتهای متغیر مسخره (۱۹۰۶) نسخه‌های فیلم روزمره از بلکتون «هنرمند درخشان» بود، و نسخه‌های اصلاح شده مورد استفاده ملیس قدیمی‌ترین تکنیک‌های استاپ-موشن برای ساختن سری‌هایی از طراحی‌های روی تخته سیاه بود که به نظر می‌رسند که حرکت می‌کنند و خود را تغییر شکل می‌دهند. فکاهی صورتهای متغیر مسخره به عنوان اولین فیلم پویانماشده واقعی ثبت، و بلکتون به عنوان اولین زنده نگاری واقعی شناخته شده‌است.
هنرمند فرانسوی دیگری به نام ایمل کال، شروع به طراحی سلسله کارتون‌هایی کرد. او در سال ۱۹۰۸ فیلمی با نام صحنه خیالات Phantasmagoria را ساخت. این فیلم شامل تعداد زیادی طراحی ساده سرگردان است که به هم تبدیل می‌شوند، مانند بطری شراب که به یک گل تبدیل می‌شد. همچنین قسمتهایی از تصاویر زنده وجود داشت، جایی که دست زنده نگار وارد صحنه می‌شد. این فیلم با طراحی هر فریم روی کاغذ ایجاد شده بود و هر فریم با نگاتیو فیلم گرفته می‌شد، که به تصویر، ظاهر تخته سیاه را می‌داد. بدین ترتیب صحنه خیالات نخستین فیلم پویانمایی سنتی (طراحی دستی) به شمار می‌آید.
در ادامه موفقیت‌های بلکتون و کال، هنرمندان متعدد دیگری شروع به تجربیاتی در پویانمایی کردند. از جمله وینزور مکی که یک کارتونیست موفق روزنامه بود. او زنده نگاری‌های پرجزئیاتی ساخت که نیازمند تیم هنرمندان و توجهی طاقت فرسا به جزئیات بود. هر فریم یک طراحی روی کاغذ بود که همواره می‌بایست که پس زمینه و شخصیت‌ها هردو دوباره طراحی و انیمیت شوند. برجسته‌ترین فیلم‌های مکی عبارتند از نموی کوچولو (۱۹۱۱)، جریت دایناسور (۱۹۱۴) و غرق شدن لوسیتینیا (۱۹۱۸).
تولید فیلم‌های پویانمای کوتاه، که عموما «کارتون» نامیده می‌شوند، در طول دهه ۱۹۱۰ به یک صنعت بدل شد، و کارتون‌های کوتاه برای نمایش در فیلم‌های سینما تولید شدند. موفق‌ترین تولید کننده قدیمی زنده نگاری جان رندولف ری بود، کسی که همراه با ارل هرد پویانما، سل پویانمایی (پویانمایی روی طلق) را پایه گذاری کرد که در باقی دهه بر صنعت زنده نگاری حکمفرما بود.
تکنیک‌ها
پویانمایی سنتی
با نام سل پویانمایی (یا پویانمایی روی طلق) هم شناخته می‌شود. انیمشن سنتی روشی بود که برای اکثر فیلم‌های زنده نگاری قرن بیستم استفاده می‌شد. فریم‌های فیلم زنده نگاری سنتی در اصل عکس‌هایی از طراحی‌هایی هستند که بروی کاغذ کشیده شده‌اند. برای ایجاد توهم حرکت، هر طراحی تفاوت ناچیزی با یک طرح قبلتر از آن دارد. طراحی‌های پویانما روی ورقه‌های شفافی به نام سل (طلق) ترسیم یا فتوکپی می‌شوند، طرف مقابل خطوط ترسیم شده از رنگ یا سایه روشن پر می‌شود. طلق شخصیت‌های کامل شده را روی پس زمینه نقاشی شده قرار می‌دهند و بوسیله دوربین ثابتی یک به یک با فیلم سینمایی عکس می‌گیرند.
روش سنتی سل انیمیشن در آغاز قرن ۲۱ منسوخ شد. امروزه طرح‌های پویانماها و پس زمینه‌ها اسکن، یا مستقیما در کامپیوتر طراحی می‌شوند. نرم‌افزارهای مختلفی برای رنگ آمیزی و شبیه سازی حرکات دوربین و افکت‌ها استفاده می‌گردد. قطعه انیمیت شده نهایی را به یکی از چندین رسانه‌های پخش، خروجی می‌گیرند، که شامل فیلم سنتی ۳۵ میلی متری و رسانه‌های جدید تر مانند ویدئوی دیجیتال می‌شود. ظاهر سل زنده نگاری هنوز حفظ شده و کارهای پویانماهای شخصیت‌ها عمدتا در طول ۷۰ سال گذشته همسان باقی مانده‌است.
نمونه‌های فیلم بلند پویانمایی سنتی عبارتند از پینوکیو (آمریکا، ۱۹۴۰)، مزرعه حیوانات (انگلیس، ۱۹۵۴)، و آکیرا (ژاپن، ۱۹۸۸). پویانمایی‌های سنتی که به کمک تکنولوژی کامپیوتر تولید شده‌اند مانند شیرشاه (آمریکا، ۱۹۹۴) قاچاق شده (ژاپن، ۲۰۰۱) و سه قلوهای بلویل (فرانسه.بلژیک.کانادا، ۲۰۰۳).
پویانمایی محض: به روشی از تولید پویانمایی سنتی با کیفیت بالا گفته می‌شود، که طرح‌های پرجزئیات و حرکات پذیرفتنی و معقول دارد، که حاصلی از حرکات نرم و روان ارائه می دهد. که سبک های متفاوتی دارد شامل سبک واقع گرا مانند محصولات دیزنی و سبک کارتونی مانند آثار استودیوی وارنر برز می‌شود.
روتوسکوپی: تکنیکی است که در آن طرح هر فریم از روی حرکات عکسهای واقعی ترسیم می‌شود. ارباب حلقه‌ها ۱۹۷۸ و اساس بسیاری از حرکات حیوانات در اکثر کارهای دیزنی نیز همین روش است.
استاپ-موشن: در این روش هر فریم عکسی از اجسام واقعی است، پویانما اجسام و یا شخصیت‌های درون صحنه را فریم به فریم به صورت ناچیزی حرکت می‌دهد، و عکس میگیرد. هنگامی که فریم‌های فیلم به صورت متوالی نمایش داده شوند توهم حرکت اجسام ایجاد می‌شود. مانند عروس مرده به کاگردانی تیم برتون.
زنده‌نگاری خمیری: پیکره شخصیت‌ها و اجسام متحرک از ماده‌ای نرم ساخته می‌شود که ممکن است اسکلت هم داشته باشند تا فیگور آنها را ثابت نگه دارد. روش فیلمبرداری هم مانند استاپ-موشن است.
کات-اوت: نوعی از زنده نگاری استاپ موشن است که بوسیله قطعات مسطحی مانند کاغذ ساخته می‌شود. پویانما هر فریم قطعات را کمی جا به جا می‌کند.
زنده‌نگاری سیلوئت: نوعی زنده‌نگاری کات-اوت بدون رنگ که کاراکترها به صورت سیلوئت سیاه نمایان می‌شوند.(شبیه به عکسهای ضد نور)
موشن گرافیک: از تصاویر مسطح گرافیکی، عکس، قطعات روزنامه یا مجله و غیره همراه با تایپ (نوشته) ساخته می‌شود که سابقا با حرکت دادن فریم به فریم انیمیت می‌شد.
زنده‌نگاری عروسکی: به پویانمایی استاپ-موشنی گفته می‌شود که شامل پیکره‌های عروسکی است که در تعامل با فضاهای شبیه واقعیت انیمیت می‌شوند. عروسکها درونشان اسکلت دارد که به ایستایی آنها کمک کند و همچنین مفصل‌هایی که در محورهای خاصی می‌چرخند. مانند کابوس قبل از کریسمس، ساخته تیم برتون.
پویانمایی رایانه‌ای
امروزه اغلب تولید کنندگان به دلیل صرفه اقتصادی و امکانات روز افزون زنده نگاری رایانه‌ای ترجیح می‌دهند از این ابزار استفاده نمایند. مقاله اصلی پویانمایی رایانه‌ای قواعد هنری این تکنیک تفاوتی با دیگر تکنیک‌های سینما و انیمیشن ندارد. اما بیشتر مراحل تولید در رایانه انجام میگیرد.
فیلم عکاسی
فیلم عکاسی یا سطح حساس عکاسی که در گذشته از شیشه و کلودیونِ تر ساخته می‌شد، فعلاً یک ورق شفاف پلاستیکی از جنس پلی‌استر یا نیترو سلولوز یا سلولوز استات است. این ورق با یکی از نمکهای نقره به نام نمک هالیدهای نقره (برومور نقره) و یک ماده ژلاتینی برای چسباندن نمک مورد نظر بر سطح ورقه پلاستیکی ساخته شده، پوشیده شده‌است. اندازه کریستال‌های نمک مشخص کننده میزان حساسیت به نور و رزولوشن فیلم عکاسی می‌باشد. نوری که به فیلم عکاسی می‌خورد باعث ایجاد یک فرایند شیمیایی روی فیلم عکاسی شده و تغییراتی که قابل دیده شدن نیست را ایجاد می‌کند؛ این تغییرات به وسیله ماده شیمیایی دیگری مرئی می‌شود. با ظهور و چاپ یک فیلم عکاسی، تصویر یا عکس بدست می‌آید.
عوامل مؤثر بر فیلم‌ها
پس از آنکه یک فیلم نور دهی شد، مقدار تیرگی حاصل در یک خاص به عوامل زیر بستگی دارد:
تابندگی به منظور نور دهی.
طول موج‌هایی که فیلم نسبت به آنها حساس است.
طول موج تابش.
مدت زمان نور دهی.
شرایط ظهور فیلم.
مکانیزم ثبت تصویر روی فیلم
انرژی لازم برای تبدیل نقره برمید یا نقره یدید به نقره عنصری از ماده شیمیایی مورد استفاده در فرایند ظهور فراهم می‌شود. پیش از ظهور اطلاعات بصورت یک تصویر نهان به شکل دانه‌های حساس شده روی شیشه یا فیلم ذخیره شده‌است. از ظاهر کردن فیلم یک تصویر منفی (نگاتیو) بدست می‌آید. نگاتیو یعنی خلاف آنچه در اصل تصویر دیده می‌شود. بنابراین قسمتهای روشن تصویر بر روی فیلم تیره می‌افتد و برعکس قسمتهای تیره آن به‌صورت روشن نقش می‌بندد.
چون دانه‌های املاح هالوژنی نقره به تنهایی فقط به نور آبی و نور فرا بنفش نزدیک حساسند، باید مواد رنگی یا رنگیزه‌هایی به آنها افزوده شود تا تابش بخشهای دیگر بیناب را جذب کنند و برای حساس کردن دانه‌ها، مسیر فراهم آورند. فیلم‌های فرو سرخ هم موجودند، ولی باید با مراقبت ویژه نگهداری شوند. چون به سبب حساسیت به گرما خیلی زود آسیب می‌بینند.
انواع فیلم
۱- فیلم‌های مثبت (پزوتیو) یا ریورسال.
۲- فیلم‌های منفی (نکاتیو).
۳- فیلم‌های مخصوص برای طول موج‌های خاص. مثل: فیلم مادون قرمز.
که هر دو نوع ۱ و ۲ دارای انواع سیاه و سفید و رنگی هستند.
فیلم‌های لیتوگرافی یا رادیوگرافی با اندکی تغییر در میزان حساسیت یا نوع حساسیت به پرتوهای نوری مشابه فیلم‌های عکاسی هستند.
اندازه (قطع) فیلم‌ها
فیلم‌های عکاسی از نظر قطع در اندازه‌های مختلف ارائه می‌شوند. رایج‌ترین آنها عبارتند از:
۱- فیلم ۱۳۵ (۳۶ میلی متری).
۲- فیلم ۱۲۰ برای ضبط تصاویر در اندازه‌های ۶*۴٫۵، ۶*۶، ۶*۹ و ۶*۱۷.
۳- فیلم‌های تخت، از اندازه معمول ۶*۴ الی ۲۰*۲۵. البته در سالهای گذشته اندازه‌های بزرگتر و کوچکتری نیز تولید می‌شد که فعلاً با بروز پدیده دیجیتال و بخاطر محدود بودن مصرف کنندگان، تولید آنها نیز قطع یا کاهش یافته‌است.
فیلم‌های عکاسی رنگی
بصورت کلی دو نوع فیلم عکاسی رنگی در بازارهای مصرف‌کننده و حرفه‌ای موجود هستند:
فیلم نگاتیو رنگی (به انگلیسی: Color Negative)
فیلم اسلاید رنگی (به انگلیسی: Slide or Color Reversal Film)
فیلم‌های اسلاید عموماً دارای دانه‌های (به انگلیسی: Grain) ریزتر و رنگ‌های اشباع شده‌تر نسبت به فیلم‌های نگاتیو با حساسیت‌های مشابه هستند، اما به مراحل بیشتری برای چاپ احتیاج دارند. هر کدام از این فیلم‌ها نیاز به روش ظهور خاصی دارند که از میان آنها روش ظهور سی۴۱ (به انگلیسی: C41) برای فیلم‌های نگاتیو رنگی و روش ظهور ای۶ (به انگلیسی: E6) برای فیلم‌های اسلاید متداول است.
فیلم‌های پزتیو
فیلم‌های پزوتیو همان اسلایدها هستند که در دو نوع سیاه و سفید و رنگی به بازار عرضه می‌شوند.
خط مشی جاوا
یکی از ویژگی‌های جاوا قابل حمل بودن آن است. یعنی برنامهٔ نوشته شده به زبان جاوا باید به طور مشابهی در کامپیوترهای مختلف با سخت‌افزارهای متفاوت اجرا شود. و باید این توانایی را داشته باشد که برنامه یک بار نوشته شود، یک بار کامپایل شود و در همه کامپیوترها اجرا گردد. به این صورت که کد کامپایل شدهٔ جاوا را ذخیره می‌کند، اما نه به‌صورت کد ماشین بلکه به‌صورت بایت‌کد جاوا. دستورالعمل‌ها شبیه کد ماشین هستند، اما با ماشین‌های مجازی که به طور خاص برای سخت‌افزارهای مختلف نوشته شده‌اند، اجرا می‌شوند. در نهایت کاربر از سکوی جاوا نصب شده روی ماشین خود یا مرورگر وب استفاده می‌کند. کتابخانه‌های استاندارد یک راه عمومی برای دسترسی به ویژگی‌های خاص فراهم می‌کنند. مانند گرافیک، نخ‌کشی و شبکه. در بعضی از نسخه‌های ماشین مجازی جاوا، بایت‌کدها می‌توانند قبل و در زمان اجرای برنامه به کدهای محلی کامپایل شوند. فایدهٔ اصلی استفاده از بایت‌کد، قسمت کردن است. اما ترجمهٔ کلی یعنی برنامه‌های ترجمه شده تقریباً همیشه کندتر از برنامه‌های کامپایل شدهٔ محلی اجرا می‌شوند. این شکاف می‌تواند با چند تکنیک خوش‌بینانه که در کاربردهای JVM قبلی معرفی شد، کم شود. یکی از این تکنیک‌ها JIT است که بایت‌کد جاوا را به کد محلی ترجمه کرده و سپس آن را پنهان می‌کند. در نتیجه برنامه خیلی سریع‌تر نسبت به کدهای ترجمه شدهٔ خالص شروع و اجرا می‌شود. بیشتر VMهای پیشرفته، به‌صورت کامپایل مجدد پویا، در آنالیز VM، رفتار برنامهٔ اجرا شده و کامپایل مجدد انتخاب شده و بهینه‌سازی قسمتهای برنامه، استفاده می‌شوند. کامپایل مجدد پویا می‌تواند کامپایل ایستا را بهینه‌سازی کند. زیرا می‌تواند قسمت hot spot برنامه و گاهی حلقه‌های داخلی که ممکن است زمان اجرای برنامه را افزایش دهند را تشخیص دهد. کامپایل JIT و کامپایل مجدد پویا به برنامه‌های جاوا اجازه می‌دهد که سرعت اجرای کدهای محلی بدون از دست دادن قابلیت انتقال افزایش پیدا کند.
تکنیک بعدی به عنوان کامپایل ایستا شناخته شده‌است. که کامپایل مستقیم به کدهای محلی است مانند بسیاری از کامپایلرهای قدیمی. کامپایلر ایستای جاوا، بایت‌کدها را به کدهای شی محلی ترجمه می‌کند.
کارایی جاوا نسبت به نسخه‌های اولیه بیشتر شد. در تعدادی از تست‌ها نشان داده شد که کارایی کامپایلرJIT کاملاًَ مشابه کامپایلر محلی شد. عملکرد کامپایلرها لزوماً کارایی کدهای کامپایل شده را نشان نمی‌دهند. یکی از پیشرفت‌های بی نظیر در در زمان اجرای ماشین این بود که خطاها ماشین را دچار اشکال نمی‌کردند. علاوه بر این در زمان اجرای ماشینی مانند جاوا وسایلی وجود دارد که به زمان اجرای ماشین متصل شده و هر زمانی که یک استثنا رخ می‌دهد، اطلاعات اشکال زدایی که در حافظه وجود دارد، ثبت می‌کنند.
پیاده‌سازی
شرکت سان میکروسیستم مجوز رسمی برای پلت فرم استاندارد جاوا را به مایکروسافت ویندوز, لینوکس، و سولاریس (سیستم‌عامل). داده‌است. همچنین محیط‌های دیگری برای دیگر پلت فرم‌ها فراهم آورده‌است. علامت تجاری مجوز شرکت سان میکروسیستم طوری بود که با همهٔ پیاده‌سازی‌ها سازگار باشد. به علت اختلاف قانونی که با ماکروسافت پیدا کرد، زمانی که شرکت سان ادعا کرد که پیاده‌سازی ماکروسافت از RMI یا JNI پشتیبانی نکرده و ویژگی‌های خاصی را برای خودش اضافه کرده‌است. شرکت سان در سال ۱۹۹۷ پیگیری قانونی کرد و در سال ۲۰۰۱ در توافقی ۲۰ میلیون دلاری برنده شد. در نتیجه کمی بعدماکروسافت جاوا را به ویندوز فرستاد. در نسخهٔ اخیر ویندوز، مرورگر اینترنت نمی‌تواند از جاوا پلت فرم پشتیبانی کند. شرکت سان و دیگران یک سیستم اجرای جاوای رایگان برای آنها و نسخه‌های دیگر ویندوز فراهم آوردند.
اداره خودکار حافظه
جاوا از حافظهٔ بازیافتی خودکار برای ادارهٔ حافظه در چرخهٔ زندگی یک شی استفاده می‌کند. برنامه‌نویس زمانی که اشیا به وجود می‌آیند، این حافظه را تعیین می‌کند. و در زمان اجرا نیز، زمانی که این اشیا در استفادهٔ زیاد طولانی نباشند، برنامه نویس مسئول بازگرداندن این حافظه‌است. زمانی که مرجعی برای شی‌های باقی‌مانده نیست، شی‌های غیر قابل دسترس برای آزاد شدن به صورت خودکار توسط بازیافت حافظه، انتخاب می‌شوند. اگر برنامه‌نویس مقداری از حافظه را برای شی‌هایی که زیاد طولانی نیستند، نگه دارد، چیزهایی شبیه سوراخ حافظه اتفاق می‌افتند.
یکی از عقایدی که پشت سر مدل ادارهٔ حافظهٔ خودکار جاوا وجود دارد، این است که برنامه‌نویس هزینهٔ اجرای ادارهٔ دستی حافظه را نادیده میگیرد. در بعضی از زبان‌ها حافظه لازم برای ایجاد یک شی، به صورت ضمنی و بدون شرط، به پشته تخصیص داده می‌شود. و یا به‌طور صریح اختصاص داده شده و از heap بازگردانده می‌شود. در هر کدام از این راه‌ها، مسئولیت ادارهٔ اقامت حافظه با برنامه‌نویس است. اگر برنامه شی را برنگرداند، سوراخ حافظه اتفاق می‌افتد. اگر برنامه تلاش کند به حافظه‌ای را که هم‌اکنون بازگردانده شده، دستیابی پیدا کند یا برگرداند، نتیجه تعریف شده نیست و ممکن است برنامه بی‌ثبات شده و یا تخریب شود. این ممکن است با استفاده از اشاره‌گر مدتی باقی بماند، اما سرباری و پیچیدگی برنامه زیاد می‌شود. بازیافت حافظه اجازه دارد در هر زمانی اتفاق بیفتد. به‌طوری که این زمانی اتفاق می‌افتد که برنامه بی‌کار باشد. اگر حافظهٔ خالی کافی برای تخصیص شی جدید در هیپ وجود نداشته باشد، ممکن است برنامه برای چند دقیقه متوقف شود. در جایی که زمان پاسخ یا اجرا مهم باشد، ادارهٔ حافظه و منابع اشیا استفاده می‌شوند.
جاوا از نوع اشاره‌گر ریاضی C و ++C پشتیبانی نمی‌کند. در جایی که آدرس اشیا و اعداد صحیح می‌توانند به جای هم استفاده شوند. همانند ++C و بعضی زبان‌های شی‌گرای دیگر، متغیرهای نوع‌های اولیهٔ جاوا شی‌گرا نبودند. مقدار نوع‌های اولیه، مستقیماً در فیلدها ذخیره می‌شوند. در فیلدها (برای اشیا) و در پشته (برای توابع)، بیشتر از هیپ استفاده می‌شود. این یک تصمیم هوشیارانه توسط طراح جاوا برای اجرا است. به همین دلیل جاوا یک زبان شی‌گرای خالص به حساب نمی‌آید.
گرامر
گرامر جاوا وسیع‌تر از ++C است و برخلاف ++C که ترکیبی است از ساختارها و شی‌گرایی، زبان جاوا یک زبان شی‌گرای خالص می‌باشد. فقط نوع دادة اصلی از این قاعده مستثنی است. جاوا بسیاری از ویژگی‌ها را پشتیبانی می‌کند و از کلاس‌ها برای ساده‌تر کردن برنامه‌نویسی و کاهش خطا استفاده می‌کند.
بر طبق قرارداد فایل هل بعد از کلاس‌های عمومی نام گذاری می‌شوند. سپس باید پسوند java را به این صورت اضافه کرد: Hello world.java. این فایل اول باید با استفاده از کامپایلر جاوا به بایت کد کامپایل شود. در نتیجه فایل Hello world.class ایجاد می‌شود. این فایل قابل اجرا است. فایل جاوا ممکن است فقط یک کلاس عمومی داشته باشد. اما می‌تواند شامل چندین کلاس با دستیابی عمومی کمتر باشد.
کلاسی که به صورت خصوصی تعریف می‌شود ممکن است در فایل.java ذخیره شود. کامپایلر برای هر کلاسی که در فایل اصلی تعریف می‌شود یک کلاس فایل تولید می‌کند. که نام این کلاس فایل همنام کلاس است با پسوند.class
کلمه کلیدی public (عمومی) برای قسمتهایی که می‌توانند از کدهای کلاس‌های دیگر صدا زده بشوند، به کار برده می‌شود. کلمهٔ کلیدی static (ایستا) در جلوی یک تابع، یک تابع ایستا را که فقط وابسته به کلاس است و نه قابل استفاده برای نمونه‌هایی از کلاس، نشان می‌دهد. فقط تابع‌های ایستا می‌توانند توسط اشیا بدون مرجع صدا زده شوند. داده‌های ایستا به متغیرهایی که ایستا نیستند، نمی‌توانند دسترسی داشته باشند.
کلمهٔ کلیدی void (تهی) نشان می‌دهد که تابع main هیچ مقداری را بر نمی‌گرداند. اگر برنامهٔ جاوا بخواهد با خطا از برنامه خارج شود، باید system.exit() صدا زده شود. کلمهٔ main یک کلمهٔ کلیدی در زبان جاوا نیست. این نام واقعی تابعی است که جاوا برای فرستادن کنترل به برنامه، صدا می‌زند. برنامه جاوا ممکن است شامل چندین کلاس باشد که هر کدام دارای تابع main هستند.
تابع main باید آرایه‌ای از اشیا رشته‌ای را بپذیرد. تابع main می‌تواند از آرگومان‌های متغیر به شکل public static void main(string…args) استفاده کند که به تابع main اجازه می‌دهد اعدادی دلخواه از اشیا رشته‌ای را فراخوانی کند. پارامترstring[]args آرایه‌ای از اشیا رشته ایست که شامل تمام آرگومان‌هایی که به کلاس فرستاده می‌شود، است.
چاپ کردن، قسمتی از کتابخانهٔ استاندارد جاوا است. کلاس سیستم یک فیلد استاتیک عمومی به نام out تعریف کرده‌است. شی out یک نمونه از کلاس printstream است و شامل تعداد زیادی تابع برای چاپ کردن اطلاعات در خروجی استاندارد است. همچنین شامل println(string) برای اضافه کردن یک خط جدید برای رشتهٔ فرستاده شده اضافه می‌کند.
توزیع‌های جاوا
منظور از توزیع جاوا پیاده‌سازی‌های مختلفی است که برای کامپایلر جاوا و همچنین مجموعه کتابخانه‌های استاندارد زبان جاوا (JDK) وجود دارد. در حال حاضر چهار توزیع‌کنندهٔ عمده جاوا وجود دارند:
سان میکروسیستمز: توزیع کننده اصلی جاوا و مبدع آن می‌باشد. در اکثر موارد هنگامی که گفته می‌شود جاوا منظور توزیع سان می‌باشد.
GNU Classpath: این توزیع از سوی موسسه نرم‌افزارهای آزاد منتشر شده و تقریباً تمامی کتابخانه استاندارد زبان جاوا در آن بدون بهره‌گیری از توزیع شرکت سان از اول پیاده‌سازی شده‌است. یک کامپایلر به نام GNU Compiler for Java نیز برای کامپایل کردن کدهای جاوا توسط این موسسه ایجاد شده‌است. فلسفه انتخاب نام Classpath برای این پروژه رها کردن تکنولوژی جاوا از وابستگی به علامت تجاری جاوا است بطوریکه هیچ وابستگی یا محدودیتی برای استفاده آن از لحاظ قوانین حقوقی ایجاد نشود و از طرفی به خاطر وجود متغیر محیطی classpath در تمامی محیط‌های احرایی برنامه‌های جاوا، این نام به نوعی تکنولوژی جاوا را برای خواننده القا می‌کند. کامپایلر GNU توانایی ایجاد کد اجرایی (در مقابل بایت کد توزیع سان) را داراست. لازم به ذکر است که در حال حاضر شرکت سان تقریباً تمامی کدهای JDK را تحت مجوز نرم‌افزارهای آزاد به صورت متن باز منتشر کرده‌است و قول انتشار قسمت بسیار کوچکی از این مجموعه را که به‌دلیل استفاده از کدهای شرکت‌های ثانویه نتوانسته به صورت متن باز منتشر نماید در آینده نزدیک با بازنویسی این کدها داده‌است.
مایکروسافت #J: این در حقیقت یک توزیع جاوا نیست. بلکه زبانی مشابه می‌باشد که توسط مایکروسافت و در چارچوب.net ارائه شده‌است. انتظار اینکه در سیستم‌عاملی غیر از ویندوز هم اجرا شود را نداشته باشید.
AspectJ: این نیز یک زبان مجزا نیست. بلکه یک برنامه الحاقی می‌باشد که امکان برنامه نویسی Aspect Oriented را به جاوا می‌افزاید. این برنامه توسط بنیاد برنامه‌نویسی جلوه‌گرا و به صورت کدباز ارائه شده‌است.
کلاس‌های خاص
برنامک (برنامه‌های کاربردی کوچک)
اپلت جاواها برنامه‌هایی هستند که برای کاربردهایی نظیر نمایش در صفحات وب، ایجاد شده‌اند. واژهٔ import باعث می‌شود کامپایلر جاوا کلاس‌های javaapplet.Applet وjava.awt.Graphics را به کامپایل برنامه اضافه کند. کلاس Hello کلاس Applet را توسعه می‌دهد. کلاس اپلت چارچوبی برای کاربردهای گروهی برای نمایش و کنترل چرخهٔ زندگی اپلت، درست می‌کند. کلاس اپلت یک تابع پنجره‌ای مجرد است که برنامه‌های کوچکی با قابلیت نشان دادن واسط گرافیکی برای کاربر را فراهم می‌کند. کلاس Hello تابع موروثی print(Graphics) را از سوپر کلاس container باطل می‌کند، برای اینکه کدی که اپلت را نمایش می‌دهد، فراهم کند. تابع paint شی‌های گرافیکی را که شامل زمینه‌های گرافیکی هستند را می‌فرستد تا برای نمایش اپلت‌ها استفاده شوند. تابع paint برای نمایش "Hello world!" تابع drawstring(string,int,int) را صدا می‌زند.
جاوا سرولت
تکنولوژی servlet جاوا گسترس وب را به آسانی فراهم می‌کند. و شامل مکانیزم‌هایی برای توسعهٔ تابعی سرور وب و برایدسترسی به سیستم‌های تجاری موجود است.servlet قسمتی از javaEE است که به درخواست‌های مشتری پاسخ می‌دهد.
واژهٔ import کامپایلر جاوا را هدایت می‌کند که تمام کلاس‌های عمومی و واسط‌ها را از بسته‌های java.io وjava.servlet را در کامپایل وارد کند.
کلاس Hello کلاس Genericservlet را توسعه می‌دهد. کلاس Genericservlet واسطی برای سرور فراهم می‌کند تا درخواست را به servlet بفرستد و چرخهٔ زندگی servlet را کنترل کند.
JSP
صفحهٔ سرور جاوا قسمتی از سرور javaEE است که پاسخ تولید می‌کند. نوعاً صفحات HTML به درخواست‌های HTTP از مشتری.JSPها کد جاوا در صفحهٔ HTML را با استفاده از حائل <%and%> اضافه می‌کنند.JSP به javaservlet کامپایل می‌شود.
سوینگ
Swing کتابخانهٔ واسط گرافیکی کاربر است برای پلت فرم javaSE. ابزاری مشابه پنجره، GTK و motif توسط شرکت sun فراهم شده‌اند. این مثال کاربرد swing یک پنجرهٔ واحد همراه با Hello world را ایجاد می‌کند.
اولین جملهٔ import کامپایلر جاوا را هدایت می‌کندتا کلاس Borderlayout را از بستهٔ java.awt در جاوا به کامپایل اضافه کند. و import دوم همهٔ کلاس‌های عمومی و واسط آنها را از بستهٔ javax.swing اضافه می‌کند. کلاس Hello کلاس Jframe را توسعه می‌دهد. کلاس Jframe یک پنجره با میلهٔ عنوان و کنترل بستن است.
زمانی که برنامه آغاز می‌شود، تابع main با JVM صدا زده می‌شود. این یک نمونهٔ جدید از کلاس Hello را ایجاد کرده و با صدا زدن تابع setvisible(boolean) با مقدار true نمایش داده می‌شود.
یکی از ویژگی‌های جاوا قابل حمل بودن آن است. یعنی برنامهٔ نوشته شده به زبان جاوا باید به طور مشابهی در کامپیوترهای مختلف با سخت‌افزارهای متفاوت اجرا شود. و باید این توانایی را داشته باشد که برنامه یک بار نوشته شود، یک بار کامپایل شود و در همه کامپیوترها اجرا گردد. به این صورت که کد کامپایل شدهٔ جاوا را ذخیره می‌کند، اما نه به‌صورت کد ماشین بلکه به‌صورت بایت‌کد جاوا. دستورالعمل‌ها شبیه کد ماشین هستند، اما با ماشین‌های مجازی که به طور خاص برای سخت‌افزارهای مختلف نوشته شده‌اند، اجرا می‌شوند. در نهایت کاربر از سکوی جاوا نصب شده روی ماشین خود یا مرورگر وب استفاده می‌کند. کتابخانه‌های استاندارد یک راه عمومی برای دسترسی به ویژگی‌های خاص فراهم می‌کنند. مانند گرافیک، نخ‌کشی و شبکه. در بعضی از نسخه‌های ماشین مجازی جاوا، بایت‌کدها می‌توانند قبل و در زمان اجرای برنامه به کدهای محلی کامپایل شوند. فایدهٔ اصلی استفاده از بایت‌کد، قسمت کردن است. اما ترجمهٔ کلی یعنی برنامه‌های ترجمه شده تقریباً همیشه کندتر از برنامه‌های کامپایل شدهٔ محلی اجرا می‌شوند. این شکاف می‌تواند با چند تکنیک خوش‌بینانه که در کاربردهای JVM قبلی معرفی شد، کم شود. یکی از این تکنیک‌ها JIT است که بایت‌کد جاوا را به کد محلی ترجمه کرده و سپس آن را پنهان می‌کند. در نتیجه برنامه خیلی سریع‌تر نسبت به کدهای ترجمه شدهٔ خالص شروع و اجرا می‌شود. بیشتر VMهای پیشرفته، به‌صورت کامپایل مجدد پویا، در آنالیز VM، رفتار برنامهٔ اجرا شده و کامپایل مجدد انتخاب شده و بهینه‌سازی قسمتهای برنامه، استفاده می‌شوند. کامپایل مجدد پویا می‌تواند کامپایل ایستا را بهینه‌سازی کند. زیرا می‌تواند قسمت hot spot برنامه و گاهی حلقه‌های داخلی که ممکن است زمان اجرای برنامه را افزایش دهند را تشخیص دهد. کامپایل JIT و کامپایل مجدد پویا به برنامه‌های جاوا اجازه می‌دهد که سرعت اجرای کدهای محلی بدون از دست دادن قابلیت انتقال افزایش پیدا کند.
تکنیک بعدی به عنوان کامپایل ایستا شناخته شده‌است. که کامپایل مستقیم به کدهای محلی است مانند بسیاری از کامپایلرهای قدیمی. کامپایلر ایستای جاوا، بایت‌کدها را به کدهای شی محلی ترجمه می‌کند.
کارایی جاوا نسبت به نسخه‌های اولیه بیشتر شد. در تعدادی از تست‌ها نشان داده شد که کارایی کامپایلرJIT کاملاًَ مشابه کامپایلر محلی شد. عملکرد کامپایلرها لزوماً کارایی کدهای کامپایل شده را نشان نمی‌دهند. یکی از پیشرفت‌های بی نظیر در در زمان اجرای ماشین این بود که خطاها ماشین را دچار اشکال نمی‌کردند. علاوه بر این در زمان اجرای ماشینی مانند جاوا وسایلی وجود دارد که به زمان اجرای ماشین متصل شده و هر زمانی که یک استثنا رخ می‌دهد، اطلاعات اشکال زدایی که در حافظه وجود دارد، ثبت می‌کنند.
پیاده‌سازی
شرکت سان میکروسیستم مجوز رسمی برای پلت فرم استاندارد جاوا را به مایکروسافت ویندوز, لینوکس، و سولاریس (سیستم‌عامل). داده‌است. همچنین محیط‌های دیگری برای دیگر پلت فرم‌ها فراهم آورده‌است. علامت تجاری مجوز شرکت سان میکروسیستم طوری بود که با همهٔ پیاده‌سازی‌ها سازگار باشد. به علت اختلاف قانونی که با ماکروسافت پیدا کرد، زمانی که شرکت سان ادعا کرد که پیاده‌سازی ماکروسافت از RMI یا JNI پشتیبانی نکرده و ویژگی‌های خاصی را برای خودش اضافه کرده‌است. شرکت سان در سال ۱۹۹۷ پیگیری قانونی کرد و در سال ۲۰۰۱ در توافقی ۲۰ میلیون دلاری برنده شد. در نتیجه کمی بعدماکروسافت جاوا را به ویندوز فرستاد. در نسخهٔ اخیر ویندوز، مرورگر اینترنت نمی‌تواند از جاوا پلت فرم پشتیبانی کند. شرکت سان و دیگران یک سیستم اجرای جاوای رایگان برای آنها و نسخه‌های دیگر ویندوز فراهم آوردند.
اداره خودکار حافظه
جاوا از حافظهٔ بازیافتی خودکار برای ادارهٔ حافظه در چرخهٔ زندگی یک شی استفاده می‌کند. برنامه‌نویس زمانی که اشیا به وجود می‌آیند، این حافظه را تعیین می‌کند. و در زمان اجرا نیز، زمانی که این اشیا در استفادهٔ زیاد طولانی نباشند، برنامه نویس مسئول بازگرداندن این حافظه‌است. زمانی که مرجعی برای شی‌های باقی‌مانده نیست، شی‌های غیر قابل دسترس برای آزاد شدن به صورت خودکار توسط بازیافت حافظه، انتخاب می‌شوند. اگر برنامه‌نویس مقداری از حافظه را برای شی‌هایی که زیاد طولانی نیستند، نگه دارد، چیزهایی شبیه سوراخ حافظه اتفاق می‌افتند.
یکی از عقایدی که پشت سر مدل ادارهٔ حافظهٔ خودکار جاوا وجود دارد، این است که برنامه‌نویس هزینهٔ اجرای ادارهٔ دستی حافظه را نادیده میگیرد. در بعضی از زبان‌ها حافظه لازم برای ایجاد یک شی، به صورت ضمنی و بدون شرط، به پشته تخصیص داده می‌شود. و یا به‌طور صریح اختصاص داده شده و از heap بازگردانده می‌شود. در هر کدام از این راه‌ها، مسئولیت ادارهٔ اقامت حافظه با برنامه‌نویس است. اگر برنامه شی را برنگرداند، سوراخ حافظه اتفاق می‌افتد. اگر برنامه تلاش کند به حافظه‌ای را که هم‌اکنون بازگردانده شده، دستیابی پیدا کند یا برگرداند، نتیجه تعریف شده نیست و ممکن است برنامه بی‌ثبات شده و یا تخریب شود. این ممکن است با استفاده از اشاره‌گر مدتی باقی بماند، اما سرباری و پیچیدگی برنامه زیاد می‌شود. بازیافت حافظه اجازه دارد در هر زمانی اتفاق بیفتد. به‌طوری که این زمانی اتفاق می‌افتد که برنامه بی‌کار باشد. اگر حافظهٔ خالی کافی برای تخصیص شی جدید در هیپ وجود نداشته باشد، ممکن است برنامه برای چند دقیقه متوقف شود. در جایی که زمان پاسخ یا اجرا مهم باشد، ادارهٔ حافظه و منابع اشیا استفاده می‌شوند.
جاوا از نوع اشاره‌گر ریاضی C و ++C پشتیبانی نمی‌کند. در جایی که آدرس اشیا و اعداد صحیح می‌توانند به جای هم استفاده شوند. همانند ++C و بعضی زبان‌های شی‌گرای دیگر، متغیرهای نوع‌های اولیهٔ جاوا شی‌گرا نبودند. مقدار نوع‌های اولیه، مستقیماً در فیلدها ذخیره می‌شوند. در فیلدها (برای اشیا) و در پشته (برای توابع)، بیشتر از هیپ استفاده می‌شود. این یک تصمیم هوشیارانه توسط طراح جاوا برای اجرا است. به همین دلیل جاوا یک زبان شی‌گرای خالص به حساب نمی‌آید.
گرامر
گرامر جاوا وسیع‌تر از ++C است و برخلاف ++C که ترکیبی است از ساختارها و شی‌گرایی، زبان جاوا یک زبان شی‌گرای خالص می‌باشد. فقط نوع دادة اصلی از این قاعده مستثنی است. جاوا بسیاری از ویژگی‌ها را پشتیبانی می‌کند و از کلاس‌ها برای ساده‌تر کردن برنامه‌نویسی و کاهش خطا استفاده می‌کند.
بر طبق قرارداد فایل هل بعد از کلاس‌های عمومی نام گذاری می‌شوند. سپس باید پسوند java را به این صورت اضافه کرد: Hello world.java. این فایل اول باید با استفاده از کامپایلر جاوا به بایت کد کامپایل شود. در نتیجه فایل Hello world.class ایجاد می‌شود. این فایل قابل اجرا است. فایل جاوا ممکن است فقط یک کلاس عمومی داشته باشد. اما می‌تواند شامل چندین کلاس با دستیابی عمومی کمتر باشد.
کلاسی که به صورت خصوصی تعریف می‌شود ممکن است در فایل.java ذخیره شود. کامپایلر برای هر کلاسی که در فایل اصلی تعریف می‌شود یک کلاس فایل تولید می‌کند. که نام این کلاس فایل همنام کلاس است با پسوند.class
کلمه کلیدی public (عمومی) برای قسمتهایی که می‌توانند از کدهای کلاس‌های دیگر صدا زده بشوند، به کار برده می‌شود. کلمهٔ کلیدی static (ایستا) در جلوی یک تابع، یک تابع ایستا را که فقط وابسته به کلاس است و نه قابل استفاده برای نمونه‌هایی از کلاس، نشان می‌دهد. فقط تابع‌های ایستا می‌توانند توسط اشیا بدون مرجع صدا زده شوند. داده‌های ایستا به متغیرهایی که ایستا نیستند، نمی‌توانند دسترسی داشته باشند.
کلمهٔ کلیدی void (تهی) نشان می‌دهد که تابع main هیچ مقداری را بر نمی‌گرداند. اگر برنامهٔ جاوا بخواهد با خطا از برنامه خارج شود، باید system.exit() صدا زده شود. کلمهٔ main یک کلمهٔ کلیدی در زبان جاوا نیست. این نام واقعی تابعی است که جاوا برای فرستادن کنترل به برنامه، صدا می‌زند. برنامه جاوا ممکن است شامل چندین کلاس باشد که هر کدام دارای تابع main هستند.
تابع main باید آرایه‌ای از اشیا رشته‌ای را بپذیرد. تابع main می‌تواند از آرگومان‌های متغیر به شکل public static void main(string…args) استفاده کند که به تابع main اجازه می‌دهد اعدادی دلخواه از اشیا رشته‌ای را فراخوانی کند. پارامترstring[]args آرایه‌ای از اشیا رشته ایست که شامل تمام آرگومان‌هایی که به کلاس فرستاده می‌شود، است.
چاپ کردن، قسمتی از کتابخانهٔ استاندارد جاوا است. کلاس سیستم یک فیلد استاتیک عمومی به نام out تعریف کرده‌است. شی out یک نمونه از کلاس printstream است و شامل تعداد زیادی تابع برای چاپ کردن اطلاعات در خروجی استاندارد است. همچنین شامل println(string) برای اضافه کردن یک خط جدید برای رشتهٔ فرستاده شده اضافه می‌کند.
توزیع‌های جاوا
منظور از توزیع جاوا پیاده‌سازی‌های مختلفی است که برای کامپایلر جاوا و همچنین مجموعه کتابخانه‌های استاندارد زبان جاوا (JDK) وجود دارد. در حال حاضر چهار توزیع‌کنندهٔ عمده جاوا وجود دارند:
سان میکروسیستمز: توزیع کننده اصلی جاوا و مبدع آن می‌باشد. در اکثر موارد هنگامی که گفته می‌شود جاوا منظور توزیع سان می‌باشد.
GNU Classpath: این توزیع از سوی موسسه نرم‌افزارهای آزاد منتشر شده و تقریباً تمامی کتابخانه استاندارد زبان جاوا در آن بدون بهره‌گیری از توزیع شرکت سان از اول پیاده‌سازی شده‌است. یک کامپایلر به نام GNU Compiler for Java نیز برای کامپایل کردن کدهای جاوا توسط این موسسه ایجاد شده‌است. فلسفه انتخاب نام Classpath برای این پروژه رها کردن تکنولوژی جاوا از وابستگی به علامت تجاری جاوا است بطوریکه هیچ وابستگی یا محدودیتی برای استفاده آن از لحاظ قوانین حقوقی ایجاد نشود و از طرفی به خاطر وجود متغیر محیطی classpath در تمامی محیط‌های احرایی برنامه‌های جاوا، این نام به نوعی تکنولوژی جاوا را برای خواننده القا می‌کند. کامپایلر GNU توانایی ایجاد کد اجرایی (در مقابل بایت کد توزیع سان) را داراست. لازم به ذکر است که در حال حاضر شرکت سان تقریباً تمامی کدهای JDK را تحت مجوز نرم‌افزارهای آزاد به صورت متن باز منتشر کرده‌است و قول انتشار قسمت بسیار کوچکی از این مجموعه را که به‌دلیل استفاده از کدهای شرکت‌های ثانویه نتوانسته به صورت متن باز منتشر نماید در آینده نزدیک با بازنویسی این کدها داده‌است.
مایکروسافت #J: این در حقیقت یک توزیع جاوا نیست. بلکه زبانی مشابه می‌باشد که توسط مایکروسافت و در چارچوب.net ارائه شده‌است. انتظار اینکه در سیستم‌عاملی غیر از ویندوز هم اجرا شود را نداشته باشید.
AspectJ: این نیز یک زبان مجزا نیست. بلکه یک برنامه الحاقی می‌باشد که امکان برنامه نویسی Aspect Oriented را به جاوا می‌افزاید. این برنامه توسط بنیاد برنامه‌نویسی جلوه‌گرا و به صورت کدباز ارائه شده‌است.
کلاس‌های خاص
برنامک (برنامه‌های کاربردی کوچک)
اپلت جاواها برنامه‌هایی هستند که برای کاربردهایی نظیر نمایش در صفحات وب، ایجاد شده‌اند. واژهٔ import باعث می‌شود کامپایلر جاوا کلاس‌های javaapplet.Applet وjava.awt.Graphics را به کامپایل برنامه اضافه کند. کلاس Hello کلاس Applet را توسعه می‌دهد. کلاس اپلت چارچوبی برای کاربردهای گروهی برای نمایش و کنترل چرخهٔ زندگی اپلت، درست می‌کند. کلاس اپلت یک تابع پنجره‌ای مجرد است که برنامه‌های کوچکی با قابلیت نشان دادن واسط گرافیکی برای کاربر را فراهم می‌کند. کلاس Hello تابع موروثی print(Graphics) را از سوپر کلاس container باطل می‌کند، برای اینکه کدی که اپلت را نمایش می‌دهد، فراهم کند. تابع paint شی‌های گرافیکی را که شامل زمینه‌های گرافیکی هستند را می‌فرستد تا برای نمایش اپلت‌ها استفاده شوند. تابع paint برای نمایش "Hello world!" تابع drawstring(string,int,int) را صدا می‌زند.
جاوا سرولت
تکنولوژی servlet جاوا گسترس وب را به آسانی فراهم می‌کند. و شامل مکانیزم‌هایی برای توسعهٔ تابعی سرور وب و برایدسترسی به سیستم‌های تجاری موجود است.servlet قسمتی از javaEE است که به درخواست‌های مشتری پاسخ می‌دهد.
واژهٔ import کامپایلر جاوا را هدایت می‌کند که تمام کلاس‌های عمومی و واسط‌ها را از بسته‌های java.io وjava.servlet را در کامپایل وارد کند.
کلاس Hello کلاس Genericservlet را توسعه می‌دهد. کلاس Genericservlet واسطی برای سرور فراهم می‌کند تا درخواست را به servlet بفرستد و چرخهٔ زندگی servlet را کنترل کند.
JSP
صفحهٔ سرور جاوا قسمتی از سرور javaEE است که پاسخ تولید می‌کند. نوعاً صفحات HTML به درخواست‌های HTTP از مشتری.JSPها کد جاوا در صفحهٔ HTML را با استفاده از حائل <%and%> اضافه می‌کنند.JSP به javaservlet کامپایل می‌شود.
سوینگ
Swing کتابخانهٔ واسط گرافیکی کاربر است برای پلت فرم javaSE. ابزاری مشابه پنجره، GTK و motif توسط شرکت sun فراهم شده‌اند. این مثال کاربرد swing یک پنجرهٔ واحد همراه با Hello world را ایجاد می‌کند.
اولین جملهٔ import کامپایلر جاوا را هدایت می‌کندتا کلاس Borderlayout را از بستهٔ java.awt در جاوا به کامپایل اضافه کند. و import دوم همهٔ کلاس‌های عمومی و واسط آنها را از بستهٔ javax.swing اضافه می‌کند. کلاس Hello کلاس Jframe را توسعه می‌دهد. کلاس Jframe یک پنجره با میلهٔ عنوان و کنترل بستن است.
زمانی که برنامه آغاز می‌شود، تابع main با JVM صدا زده می‌شود. این یک نمونهٔ جدید از کلاس Hello را ایجاد کرده و با صدا زدن تابع setvisible(boolean) با مقدار true نمایش داده می‌شود.