Затвор. Затвор фотокамеры Как работает затвор

Основы фотографии #5.8

Несколькими предыдущими статьями я охватил два типа 1 конструкций фотографических затворов:шторно-щелевой и лепестковый. Оба типа настолько отличаются друг от друга, что каждый из них обладает разнообразным набором особенностей, которые фотографу целесообразно учитывать в своей практике.

Несмотря на существенные различия и шторно-щелевой, и лепестковый затворы являются внешними приборами по отношению к светочувствительному сенсору и относятся к механизмам. Другими словами, рассмотренные устройства имеют габариты, соизмеримыми с габаритами сенсора, включают в себя подвижные узлы и выполняют свою функцию – преграждение и «дозированное» пропускание потока световых лучей – благодаря перемещению деталей.

Электронный затвор (от англ. electronic shutter) – я обращусь к нему в настоящей и нескольких следующих статьях – едва ли обладает хотя бы одним из перечисленных свойств. Здесь открывается новая вселенная с индивидуальными закономерностями и вытекающими особенностями, на которые фотографу, применяющему цифровые технологии, желательно обратить внимание, если он хочет достигнуть высококлассных результатов при оптимальных расходах. Предлагаю плавно переместиться во вселенную Электронного Затвора и разобраться, как в ней «всё» устроено, и как её устройство влияет на создание фотографических изображений. Скажу сразу, эта вселенная не только интересная и перспективная, но уже в настоящем времени раскрывающая перед фотографами различных направлений возможности, которые несколькими годами ранее (примерно 5-25 лет назад) существовали лишь в воображении. Например, запечатлеть столкновение реактивного снаряда с препятствием в условиях съёмки с естественным освещением без электронного затвора едва ли возможно.

Чтобы дальнейшее изложение стало для Вас максимально эффективным, предлагаю Вам сделать паузу и вспомнить устройство и принцип действия светочувствительного сенсора, а также типы сенсоров, применяемые в фотографии. Освежите в памяти свои знания с помощью второго раздела четвёртой части серии «Основы фотографии».

Что такое электронный затвор?

К поиску ответа подойду с обратной стороны. Сначала опишу то, чем не обладает электронный затвор, и чем последний не является.

Он едва ли имеет подвижные механические детали. Более того, электронный затвор едва ли является механизмом. Я не могу его пощупать, увидеть, описать его составные части, их расположение относительно друг друга.

Электронный затвор, по факту, не «затворяет» свет, не преграждает путь световым лучам наравне со своими «старшими братьями». Другими словами, слово «затвор» в названии является, скорее, номинальным. Тем не менее, электронный «затвор» успешно осуществляет ту же основную функцию, которую выполняют и шторно-щелевой, и лепестковый затворы. Сформулирую её следующим образом.

Основная функция любого фотографического затвора – обеспечить фотографу возможность управлять светом, непрерывно во времени облучающим светочувствительный слой. Диафрагма может изменять освещённость последнего, другими словами, регулировать количество световых лучей, которые достигают поверхности светочувствительного слоя. Затвор же может прерывать излучение. Он позволяет сделать непрерывный поток световых лучей, достигших поверхности светочувствительного слоя, конечным во времени.

Помимо того, что электронный затвор не механизм, он, также, не является устройством, веществом, состоящим из атомов, или электромагнитным полем, или, даже, межзвёздной средой.

Электронным затвором буду называть метод, с помощью которого светочувствительный сенсор учитывает количество фотонов 2 , достигших поверхности последнего.

Метод реализуется одновременно на нескольких уровнях. На уровне атомов физических веществ (отсюда и название «электронный», то есть «связанный с электронами 3 »), на уровне компонентов, образующих светочувствительный сенсор, и на уровне программ, которые управляют физическими процессами, происходящими в сенсоре 4 .

Метод реализуется различными способами, которые, в частности, зависят от типа светочувствительного сенсора. Выбор способа оказывает прямое влияние на создаваемое цифровое изображение, а также как на технические, так и на художественные возможности фотографа. Начиная со следующей статьи, я рассмотрю шесть способов, по сути, шесть конструкций светочувствительных сенсоров, которые Вы можете встретить, фотографируя с помощью цифровой камеры 5 . Чтобы повысить эффективность рассмотрения, облегчить восприятие способов, проведу предварительную подготовку.

Опишу несколько структурных особенностей, характерных черт электронного затвора.

Инженеры-разработчики современных фотографических систем могут реализовывать его, по определению, в цифровых фотоаппаратах. Однако, Вы едва ли встретите электронный затвор в «плёночных» камерах. В последних изображение получается за счёт слабоуправляемой химической реакции, а не регулируемых последовательных операций с электронами, выполняемыхмикросхемами 6 . Поэтому электронный затвор естественным образом появился вместе с КМОП-сенсорами 7 и светочувствительными сенсорами, построенными по принципу ПЗС 8 (далее я буду называть такие сенсоры, просто, ПЗС). Благодаря обоим существует, в частности, современная фотография.

Электронный затвор в отличие от шторно-щелевого или лепесткового затворов, которые являются отдельными и съёмными механизмами, едва ли может находится где-то кроме, как «внутри» светочувствительного сенсора. Электронный затвор можно рассматривать как одну из функций сенсора. При необходимости в сервисном центре Вам могут заменить шторно-щелевой или лепестковый затвор, а вместо замены электронного затвора квалифицированный специалист предложит Вам заменить светочувствительный сенсор и\или, возможно, управляющую схемуфотоаппарата и\или встроенное в последний программное обеспечение, так называемую, «прошивку» (на англ. firmware).

Я привёл определение и обозначил «внешние» характерные черты электронного затвора. Теперь обращусь к практической стороне.

Ни на что не похожий, и при этом столь знакомый современному человеку – звук срабатывания затвора (Shutter ) камеры. Этот звук стал настолько узнаваемым, что стал синонимом фотографии, его стали имитировать на цифровых аналогах и мобильных телефонах электронным образом. А задумывались ли вы о том загадочном процессе, который стоит за этим звуком?

Работа затвора в зеркальной фотокамере

Существуют три основных составляющих затвора в фотокамере: зеркало, нижняя шторка и верхняя шторка. Когда вы смотрите через видоискатель, так называемых зеркальных камер, вы по сути, видите изображение непосредственно с объектива проходящее через группу зеркал. При нажатии на спуск затвора, зеркало приподнимается на короткое время для того, чтобы свет попал на матрицу/плёнку. Именно поэтому в видоискателе пропадает картинка, - в этот момент он становится тёмным.

После того, как зеркало поднимется вверх небольшая шторка начинает движение сверху вниз, обнажая матрицу/плёнку, находящуюся за ней. После этого, еще одна шторка выпадает вниз, закрывая матрицу/плёнку целиком. В зависимости от установленной выдержки этот процесс может меняться во времени. Иной раз он может быть очень быстрым.

Итак - вторая шторка закрывает матрицу, зеркало падает вниз, возвращаясь на прежнее место, шторки занимают исходное положение. Всё это действие, от момента поднятия зеркала до его возвращения, и есть цикл срабатывания затвора.

зеркальных камер

Работа затвора без зеркальной фотокамеры

В отличии от зеркальных фотоаппаратов, в без зеркальных - отсутствует система зеркал, или пента призма. Собственно, поэтому такой тип фотокамер и называют без зеркальными. Матрица в таких аппаратах все время подвергается воздействию света, проходящего через объектив. По этой причине в без зеркальных фотокамерах используется либо ЖК экран, либо электронный видоискатель.

Как только пользователь нажимает кнопку спуска затвора, нижняя шторка поднимается вверх чтобы закрыть матрицу. Затем, эта же шторка начинает опускаться, и в этот момент происходит экспонирование. Далее опускается вторая шторка и закрывает матрицу. После того, как вторая шторка закроет матрицу, экспонирование завершается, а шторки возвращаются в исходное положение.

Графический пример одного цикла для без зеркальных камер

Нужен ли механический затвор?

До эпохи цифровых матриц, очень важно было оснастить камеру затвором. Связанно это было с тем, что пленку невозможно просто включить, а затем выключить. Фотопленка и кинопленка весьма чувствительны к свету и любое, даже короткое световое воздействие на неё чревато последствиями. Конечно, в настоящее время технологии позволяют вовсе обходиться без механического затвора в камерах определенной категории.

Классическим примером подобных, без затворных аппаратов, являются фотокамеры пользовательского класса - карманные аппараты и мобильные телефоны. Камеры такого рода обычно более шумные, чем их классические аналоги. Связанно это с тем, что в таких камерах постоянно подается питание на матрицу. Также надо учитывать, что чем выше значение ISO , тем более шумным будет изображение, причем относится это к любым типам фотоаппаратов.

Скорее всего в ближайшем будущем, технологии позволят получать профессионального качества изображение, используя камеры без затворов, однако на данный момент, они еще далеки от профессионального качества.

Механизм работы затвора при съемке видео

Механизм работы затвора для видео съемки, сильно отличается от принципов работы затвора при фотографии. Связанно это с тем, что обычная фотокамера, способна активировать механизм затвора, приблизительно шесть раз в секунду. Механизм срабатывания просто слишком медленный для видео, в котором обычно записывается 25 или 30 кадров в секунду. Поэтому, шторки и механизмы зеркал, все время находятся в открытом состоянии. Затвор же реализован, на основе регулировки времени считывания информации с матрицы. Это и есть электронный затвор. Выдержка же, определяется временем, между сбрасыванием матрицы и моментом считывания с неё информации. Соответственно, матрица обнуляется после каждого кадра.

Что такое Global Shutter?

Возможно название намекает на то что это один из типов затвора, но на самом деле взаимодействие Global Shutter и матрицы очень важный момент. Когда речь заходит о матрице видеокамеры, существует два основных типа матриц, о которых необходимо знать – CMOS и CCD.

CMOS - КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник) матрица, наиболее распространена в категории полупрофессиональных камер. И надо признать, они весьма проблематичны. Связано это с принципом работы КМОП матрицы. Она считывает информацию с пикселей двигаясь от верхнего левого угла, к нижнему правому. Это и создаёт проблему, так как, если объект съемки движется быстро в момент съемки, то на выходе получаем искаженное изображение. В таких условиях, Rolling Shutter (так это обозначается), создает эффект «желе», являющийся браком, если говорить с профессиональной точки зрения. И эффект этот особо проявляется при съемке видео.

Другой тип матрицы - CCD - ПЗС (прибор с зарядовой связью), записывает кадр целиком. Это и есть, так называемый Global Shutter . Принцип работы Global Shutter схож с работой плёночного фотоаппарата - кадр записывается целиком, тем самым исключается деформация изображения. Таким образом Global Shutter выдает более реалистичное и качественное изображение.

Что такое Обтюратор?

Обтюратор (фр. obturateur, от лат. obturo — закрываю) — механическое устройство, для периодического перекрывания светового потока. Этот тип затвора используется в кинокамерах. Как известно, пленочная кинокамера записывает 24 отдельных кадра в секунду, это значит, что 24 раза в секунду пленка подвергается воздействию света. В результате мы получаем иллюзию движения. При съемке видео, затворы, описанные выше в этой статье, невозможно использовать, так как они слишком сложны, для реализации 24 раза в секунду. По этой причине и был разработан обтюратор.

Затвор этот, очень похож на вентилятор. Распложён он внутри корпуса камеры и вращаясь закрывает, либо открывает световой поток к плёнке или матрице. Процесс состоит из трех этапов: пока диск перекрывает свет, пленка устанавливается на позицию, далее диск открывается - происходит экспонирование, на заключительном этапе диск закрывает кадр. Этот процесс повторяется 24 раза за секунду.

В современных камерах реализована возможность, точно подобрать значение скорости затвора. Но в случае с классическими пленочными камерами, вам придется рассчитывать выдержку самостоятельно. Существует понятие угла выдержки (смотри рисунок), соответственно, оператор вычисляет скорость затвора учитывая два параметра, угол затвора и частоту кадров.

Для примера, если вы работаете с пленкой, и запись ведется на скорости 24 кадра в секунду, а значение угла затвора равно 180°, то скорость затвора будет 1/48, или два раза 24. Следующая картинка поможет понять вам этот процесс.

Нередко производители кинокамер высокого класса указывают скорость затвора в углах, к тому же, существует большое количество интернет ресурсов, которые более детально и точно описывают механизм работы и вычисления скорости затвора, для плёночных камер.

И обычная пленочная камера, и современный цифровой фотоаппарат имеют оптическую систему линз, диафрагму и затвор. Можно сказать, что с точки зрения основной схемы работы фотографического устройства мало что изменилось с появлением цифровой фототехники: в объективе собираются световые лучи и далее направляются через отверстие (диафрагму) на светочувствительный элемент (сенсор). В этой схеме затвор и диафрагма являются невидимыми для глаз фотографа элементами, которые, тем не менее, оказывают огромное влияние на результат съемки. Почему в современной цифровой фототехнике эти элементы, хорошо известные еще по пленочным аппаратам, были сохранены? Для чего они нужны? Как работают диафрагма и затвор в цифровом фотоаппарате?

Предназначение затвора и диафрагмы

Затвор – это один из основных механизмов цифрового фотоаппарата, который отвечает за пропускание световых лучей к светочувствительному элементу (матрице) в течение заданного промежутка времени при нажатии фотографом на кнопку затвора. Основное предназначение затвора состоит в том, чтобы регулировать продолжительность прохождения светового потока через оптическую систему камеры.

Время, на которое открывается затвор фотоаппарата, называется выдержкой или временем экспозиции. Если выдержка составляет меньше секунды, то она указывается как знаменатель дроби, обозначая долю секунды. Например, 1/125 секунды или 1/30 секунды. Затворы, устанавливаемые в цифровых камерах, способны закрываться и открываться с большой скоростью, регулируя, тем самым, время засветки матрицы, то есть выдержку, с высокой точностью.

Чем больше выдержка, тем больше света попадет на светочувствительный элемент камеры. С точки зрения фотографа, затвор камеры должен обладать высокой точностью срабатывания, надежностью в работе в различных условиях съемки и широким диапазоном выдержек. В современных цифровых камерах затвор используется не только для управления выдержкой, но и для защиты матрицы от засветки во время считывания изображения или до начала экспозиции.

Диафрагма представляет собой круглое изменяемое отверстие, которое находится внутри объектива камеры. Фотограф может варьировать диаметр отверстия, тем самым, регулируя поток света, поступающего на матрицу цифрового аппарата. Величина данного отверстия определяется диафрагменным числом: чем больше отверстие диафрагмы (маленькое диафрагменное число), тем больше света падает на матрицу и наоборот.

В цифровых фотоаппаратах диафрагменное число можно изменяться в достаточно широких пределах, например для объектива Tamron AF 18-270mm f/3.5-6.3 Di II VC, с f/3.5 до f/6.3. Кроме того, диафрагма оказывает свое влияние и на глубину резкости изображаемого пространства, позволяя фотографу управлять творческим процессом. Как уже понятно, выдержка с диафрагмой являются взаимозависимыми параметрами. Вместе они составляют так называемую экспопару : при уменьшении одного из этих параметров увеличивается другой.

Фотографический затвор: принцип работы и виды

В тот момент, когда осуществляется фотографирование, затвор фотоаппарата открывается. Световые лучи проходят сквозь объектив, попадают на диафрагму, за счет которой регулируется количество света, и, в конечном счете, доходят до светочувствительного элемента. После того, как прямо на матрицу цифровой фотокамеры попадает свет, начинается экспонирование кадра. Дальше затвор закрывается. Через мгновенье камера уже будет готова снимать следующий кадр. Открываясь и закрываясь, затвор так же, как и диафрагма, обеспечивает изменение количества упавшего на матрицу света.

Естественно, что каким бы ни был совершенным фотографический затвор, он требует хоть и непродолжительного, но все же некоторого периода времени для того, чтобы открыться. Также требуется определенное время и на его закрытие. В этой связи можно выделить три этапа или фазы в работе фотографического затвора.

Первая фаза связана с открыванием действующего отверстия объектива. Следующая – это уже фаза полного открытия действующего отверстия. И, наконец, последняя фаза – это фаза закрывания, то есть определенный промежуток времени от начала уменьшения действующего отверстия до его полного закрытия. Отсюда можно понять, что в течение всего этого цикла работы затвора действующее отверстие объектива остается полностью открытым только некоторую часть времени.

В этой связи одной из самых важных характеристик затвора является оптический коэффициент полезного действия (КПД), который определяет отношение количества света, прошедшего за время работы затвора, к тому количеству света, которое могло бы пройти через «идеальный» затвор за тот же промежуток времени. Чем больше значение коэффициента полезного действия приближается к единице (то есть к 100%), тем совершеннее работает затвор. Другими словами, чем меньше времени в течение заданной выдержки уйдет на открывание и закрывание затвора, тем более продолжительное время отверстие объектива будет полностью открыто, а значит, большее количество света пройдет через объектив. В этой связи можно говорить о том, что хороший фотографический затвор способен полнее раскрыть светосилу объектива.

Все затворы цифровых камер имеют специальные регуляторы, посредством которых можно устанавливать требуемую для данной фотосъемки выдержку. Впрочем, подходящая выдержка может определяться камерой и автоматически. Во многих аппаратах предусмотрен специальный режим полностью ручного управления временем открытия затвора (Bulb), посредством которого затвор может не только открываться, но и закрываться строго по команде фотографа. Такой режим очень актуален при съемке на длительных выдержках, когда камера устанавливается на штативе.

По своей конструкции и принципу действия затворы в цифровых фотоаппаратах подразделяются на следующие виды:

— Электронный затвор

Если в пленочных фотоаппаратах устанавливался механический затвор, который открывал и закрывал шторки, ограничивая воздействие света на пленку, то в цифровых камерах его роль выполняет электронный затвор. Практически все цифровые фотоаппараты оснащены именно таким электронным эквивалентом затвора, который встроен прямо в сенсор камеры.

Он представляет собой своеобразный переключатель, включающий сенсор на прием светового потока в нужный момент и выключающий его по команде процессора. Электроника и процессор камеры полностью управляют работой такого затвора. Особенность электронного затвора состоит в том, что свет на матрицу попадает постоянно, что позволяет, в частности, передавать изображение с матрицы на ЖК-дисплей фотокамеры. При срабатывании электронного затвора изображение с матрицы камеры считывается в течении определенного промежутка времени. Этот промежуток между обнулением матрицы и моментом считывания электронной информации с нее и составляет в данном случае время выдержки.

Преимуществом использования электронных затворов в современной цифровой фототехнике является то, что с их помощью удается достичь очень коротких выдержек. Такой затвор, в частности, способен отработать выдержку вплоть до 1/8000 или 1/15000 с. Кроме того, электронный затвор работает бесшумно и без вибраций.

Однако у него есть и свои недостатки. Это, прежде всего, низкое качество, связанное с различными искажениями изображения, причиной возникновения которых является последовательное чтение ячеек матрицы. Вследствие постоянной засветки электронный затвор характеризуется склонностью к ореолам, блюмингу и другим неприятным эффектам. Именно поэтому в продвинутых компактных камерах и профессиональных цифровых аппаратах помимо электронного затвора обязательно присутствует и традиционный механический. В дешевых же моделях цифровых камер используется только электронный затвор.

Несмотря на появление цифровой фототехники с электронными затворами, управляемымимощными процессорами, механический затвор не ушел в прошлое. Он по-прежнему используется в приличных цифровых камерах, только теперь он работает в паре с электронным. Синхронная работа этих двух затворов дает возможность обеспечить короткие выдержки и одновременно избежать появления ореола вокруг контрастных изображений. В профессиональных зеркальных аппаратах и продвинутых компактах электронный затвор используется только для сверхкоротких выдержек, в основном же работает механический.

Помимо того, что механический затвор дозирует свет, попадающий на светочувствительный элемент камеры, он еще и служит для дополнительной защиты матрицы от попадания на нее пыли и грязи. Ведь матрица является самым дорогостоящим элементом цифрового фотоаппарата, особенно когда речь идет о профессиональной камере. У самого механического затвора есть определенный ресурс работы и со временем он выходит из строя.

По своей конструкции механические затворы традиционно подразделяются на два типа — центральные и шторные (шторно-щелевые) затворы. Центральный затвор, как правило, устанавливается между линзами объектива. В нем используются заслонки в виде тонких лепестков, которые открывают световое отверстие объектива от оптической оси к краям, а закрывают в обратном направлении. Благодаря этому обеспечивается равномерное распределение освещенности по всему полю кадра. Наибольшим коэффициентом полезного действия обладает тот центральный затвор, у которого светозащитные заслонки действуют с наибольшей скоростью.

У центрального затвора довольно много достоинств: отсутствие искажений изображения в результате работы, равномерное распределение освещенности и хорошая устойчивость к температурным колебаниям. Однако по сравнению со шторными затворами центральные обладают меньшим коэффициентом полезного действия и более низкой минимальной скоростью, то есть меньшей моментальной выдержкой.

Что касается шторного или шторно-щелевого затвора, то в нем применяется светонепроницаемая шторка, состоящая из двух частей, разделяемых поперечной щелью. В эту щель и проникает свет, идущий от объектива. При срабатывании затвора шторки перемещаются одна за другой: первая световая заслонка открывает кадровое окно, а другая, соответственно, закрывает его. Выдержка здесь зависит от ширины щели.

Основными достоинствами шторного затвора являются высокий коэффициент полезного действия (может достигать 95%) и способность отрабатывать короткие выдержки (до 1/1250 с в некоторых моделях). Но при съемке быстродвижущихся объектов использование шторно-щелевого затвора нередко приводит к смещению и искажению отдельных элементов изображения. Шторные затворы также характеризуются тем, что они больше подвержены температурным колебаниям.

— Электронно-оптический затвор

Вместе с электронным затвором в некоторых моделях цифровых камер используется не механический, а электронно-оптический затвор. Это жидкий кристалл, который располагается между двумя параллельными поляризованными пластинами. Через него световой поток проходит на электронно-оптический преобразователь камеры. Когда на тонкое электропроводное напыление внутренней поверхности пластин подается напряжение, то возникает электрическое поле, которое изменяет на 90 градусов плоскость поляризации жидкого кристалла. В результате, обеспечивается максимальная непрозрачность кристалла и, как следствие, жидкокристаллический затвор закрывается. При отсутствии же напряжения свет через жидкий кристалл попадает на матрицу. Поскольку здесь отсутствуют какие-либо механические элементы, то электронно-оптический затвор отличается довольно высокой надежностью и простотой.

Диафрагма цифрового фотоаппарата

Диафрагма в своем классическом виде устроена как светонепроницаемая заслонка, образованная сдвигающимися к центру объектива тонкими металлическими лепестками. Это так называемая ирисовая диафрагма. Тонкие лепестки, размещающиеся по кругу вдоль обода объектива, поворачиваются и, тем самым, увеличивают или уменьшают отверстие, через которое поступает свет. Чем больше открыты лепестки диафрагмы, тем больше света проходит на светочувствительный элемент. Управление диафрагмой в цифровых фотоаппаратах может осуществляться в ручном или автоматическом режимах.

Ручное управление диафрагмой реализовано обычно в виде кольца на внешней поверхности оправы объектива, на котором отмечена шкала диафрагменных чисел. При вращении кольца диафрагмы лепестки сдвигаются. При этом каждый переход от одного значения диафрагменного числа к соседнему значению обеспечивает изменение количества проходящего через объектив света ровно вдвое. Очень удобным является режим приоритета диафрагмы, когда можно самостоятельно установить диафрагму, а все остальные параметры съемки фотоаппарат выставит автоматически. Управление же диафрагмой в автоматическом режиме осуществляется посредством электроники фотокамерыисходя из анализаконкретных условий фотосъемки.

Изменение диафрагмы оказывает влияние сразу на два ключевых свойства изображения – светосилу и глубину резкости. Под светосилой понимают то максимальное количество света, которое способен пропускать данный объектив. В условиях дневного света регулировать и контролировать диафрагму цифрового фотоаппарата не представляет особого труда. Но в условиях недостаточной освещенности, например, при съемке в темном помещении, фотографу приходится снимать с большим отверстием диафрагмы, чтобы фотография не получилась темной. Здесь требуется гибкое управление диафрагмой для компенсации недостатка света.

Размером диафрагмы определяется и та зона, которая на фотографии будет выглядеть резкой. Другими словами, от диафрагмы зависит, каким будет фон на снимке — размытым или резким. Например, маленькая диафрагма используется для того, чтобы размыть фон и перспективу. Глубина резкости распространяется от центра к краю изображения, соответственно, чем ближе к краю снимка, тем более размытым будет объект. Наоборот, большая диафрагма применяется в тех случаях, когда на фотографии все должно выглядеть резко. В целом, управление диафрагмой предоставляет фотографу полную свободу действий и широкое поле для творческих экспериментов.

Говоря о затворе и диафрагме цифрового фотоаппарата, нужно отметить, что в некоторых современных камерах диафрагма может быть объединена с центральным лепестковым затвором. В этом случае механизм диафрагмы срабатывает точно в момент срабатывания затвора, а лепестки затвора в это же самое время расходятся на расстояние, которое соответствует установленному значению диафрагмы. Но такие комбинированные затворы-диафрагмы с регулированием величины и длительности открытия светового отверстия устанавливаются, главным образом, в камеры начального уровня. Хотя они и обеспечивают большую компактность фототехники.

Проблема в том, что в силу своей конструкции объединенный механизм затвор-диафрагма способен отработать только экспозиционные пары вроде длительная выдержка — минимальное относительное отверстие или короткая выдержка — максимальное относительное отверстие. Такая линейность экспопараметров оборачивается тем, что, например, в условиях недостаточной освещенности камера будет использовать длительные выдержки с открытой диафрагмой, что, естественно, негативно скажется на качестве фотоизображения. К тому же, затворы-диафрагмы не способны предоставить широкий диапазон выдержек и значений диафрагмы.

Затвор и диафрагма остаются основными механизмами фотографического аппарата и в эпоху цифровых технологий. Наряду с характеристиками объектива, затвор и диафрагма во многом предопределяют качество фотоизображения. Возможность ручной настройки диафрагмы и выдержки обеспечивает фотографу пространство для творческих экспериментов и тонкой подстройки своей цифровой камеры под конкретные условия съемки.

Выдержка – время, на протяжении которого остается открытым и пропускает свет для экспонирования светочувствительной пленки или матрицы цифрового фотоаппарата.

Как и , является одним из двух основных способов влияния на то, сколько света достигнет матрицы камеры (), в отличии от . Но кроме значения экспозиции, от использованного значения выдержки зависит то, как будет выглядеть на снимке изображаемый предмет (рис. 1).

Рис. 1 — Влияние выдержки на изображаемый предмет

При неизменном значении диафрагмы, выдержка в 1/125 с в два раза длиннее, чем выдержка в 1/250 с. Таким образом, на матрицу попадет в два раза больше света, т.е. экспозиция при выдержке 1/125 с на одну ступень больше, чем при выдержке 1/250 с.

Значения, которые принимает выдержка фотоаппарата

В полномасштабной шкале выдержек, каждый шаг означает увеличение или уменьшение вдвое количества света: 30 с, 15 с, 8 с, 4 с, 2 с, 1 с, 1/2 с, 1/4 с, 1/8 с, 1/15 с, 1/30 с, 1/60 с, 1/125 с, 1/250 с, 1/500 с, 1/1000 с, 1/2000 с, 1/4000 с, 1/8000 с.

Данная шкала применяется не во всех камерах. В некоторых она может быть более ограниченной, в других будут применяться промежуточные значения в треть (1/3) или половину (1/2) основного шага (1/30 – 1/40 – 1/50 – 1/60).

Выдержки в 1/500 с и еще короче, обычно называют «быстрыми », выдержки в 1/15 с и длиннее – «медленными », выдержки короче 1/1000 — «сверхкороткими».

Отображение выдержки в фотоаппарате

На дисплее большинства камер, выдержки в долях секунды, например, 1/500 сокращают и пишут просто «500». Потому может возникнуть путаница, может показаться, что значение «1000» указывает на выдержку в два раза дольше, хотя реально она короче вдвое. При использовании выдержек длительностью в секунды, появляется дополнительный знак возле значения – 30ʺ. К этому нужно привыкнуть и быть осторожным, чтоб не спутать 1/4 с и 4ʺ.

Особенности выбора правильной выдержки

При съемке с рук в условиях слабой освещенности необходимо ограничить движение объекта съемки и самой камеры во время экспонирования, так как возникает фотографический дефект – шевелёнка (смаз, стряхивание, сдёргивание ) (рис. 2). Для избегания такого дефекта необходимо следить, чтоб знаменатель значения выдержки в секундах был не меньше значения фокусного расстояния объектива в миллиметрах. Например, при съемке с рук объективом 50 мм следует ставить выдержку не более 1/50 с. При съемке телеобъективом 200 мм – 1/200 с.

Рис. 2 — Пример шевелёнки

Фотографический затвор

Длительность выдержки регулируется затвором фотоаппарата.

В современных цифровых камерах используют электронный и фокальный затворы.

Электронный затвор

Под электронным затвором понимают не отдельный механизм, а принцип дозирования экспозиции цифровой матрицей. Выдержка определяется временем между обнулением матрицы и моментом считывания информации с нее. Такой принцип позволяет достичь более коротких выдержек (в том числе и выдержки синхронизации со вспышкой) без использования дорогостоящих высокоскоростных механических затворов. Данный принцип использован и в компактных цифровых камерах.

Рис. 3 — Затвор фотоаппарата. 1 — Рама затвора; 2 — Первая шторка; 3 — Вторая шторка; 4 — Кадровое окно; 5 — Механизм перемещения шторок.

Самый распространенный затвор – фокальный (рис. 3). Выдержка регулируется временем, которое проходит между открытием и закрытием первой и второй шторок 2, 3. При спуске затвора первая шторка 2 сдвигается механизмом 5, открывая путь световому потоку. По окончании заданной выдержки световой поток перекрывается второй шторкой 3. На коротких выдержках вторая шторка начинает движение до того, как первая полностью откроет кадровое окно 4. Щель, образующаяся между шторками, пробегает поперек кадрового окна, последовательно освещая его. Длительность выдержки определяется шириной щели. Принцип действия фокального затвора показан на анимации 4.

Рис. 4 — Влияние затвора на длительность выдержки

Вывод

Так как выдержка является одним из важнейших параметров экспозиции, необходимо правильно определять и контролировать ее в каждой конкретной ситуации. В современных цифровых аппаратах определение выдержки может происходит автоматически, путем через объектив (TTL-замер) или вручную, опираясь на значения экспозамера.

Сейчас на беззеркалки стали ставить электронный затвор. Эта штука может испортить вам всю съёмку, если не понять где она уместна, а где нет.

Эта анигифка показывает классический косяк электронного затвора. Снято серией на 1/18.000 секунды с рук, на f/1.2 при фокусном расстоянии 84мм (ЭФР) и минимальном ISO. Как вы понимаете, света было слишком много, чтобы снимать на такой открытой диафрагме, и на классической камере, ограниченной выдержкой в 1/8000 секунды (а у многих зеркалок и БЗК в лучшем случае 1/4000) пришлось бы использовать нейтральный светофильтр, у которых... .

На БЗК, которой я делал эту съёмку, можно было включить электронный затвор, с которым становилась доступной выдержка до 1/32.000 секунды. Вроде бы это и хорошо, но... как видим, есть нюансы.

Суть в том, что время, когда перестали считываться пиксели в начале матрицы, и когда в конце, существенно отличается. Получается, что часть снимка сделана раньше, а часть позже, и любое движение в кадре деформируется. Именно поэтому для камер с возможностью использования электронного затвора будет ОЧЕНЬ нелишним стабилизатор - в объективе или на матрице. Стаб позволяет держать картинку ровно и "порвать" более-менее статичный сюжет сложнее.

При съёмке с проводкой, при использовании электронного затвора, происходит вот такой забавный эффект:

Всё кроме основного "ведомого в кадре" объекта съёмки наклонено. И судя по наклону, кстати, отсечка чтения происходит сверху-вниз. То есть сначала снимается верхняя часть кадра и постепенно происходит фиксация до низа. Есть ещё и третья проблема.

Ещё электронный затвор боится ламп дневного света, из-за их мерцания - может получаться эффект, когда яркость на фотографии плавает по кадру полосами, как будто снимок был сделан через жалюзи. Здесь тоже много зависит от света и сенсора, эффект может быть сильно выражен или едва заметен только при перелистывании.

Наконец, на большинстве современных БЗК, в режиме с электронным затвором, нельзя снимать в студии. Эффект получается такой же, как при выборе неправильной скорости X-синхронизации - часть кадра освещена, а часть в полной темноте.

В общем, подведу итог. Электронный затвор штука классная - позволяет использовать камеру в "бесшумном режиме", снимать незаметно, использовать более короткие выдержки, но в то же время он может попортить крови. С ним не стоит снимать динамику, и даже людей, прыгающих на батуте. Снимать балет в этом режиме можно, статичные портреты на ярком солнце тоже, но как только в кадр приходит движение... начинаются проблемы. И эти проблемы сильно зависят от того, что это за камера и что за сенсор.

Как я понимаю, сенсоры совершенствуются, и например в компакт Sony RX100 M4 поставили новейший композитный сенсор, у которого вся картинка считывается сразу. Камеру я ещё не видел, по отзывам западных коллег у неё практически нет озвученных проблем при работе электронного затвора, и по той же причине нет роллинг-шаттера при съёмке видео. Но это мыльница, таки. Посмотрим, когда многослойные сенсоры доберутся до камер посерьёзней.

В плане текущих беззеркалок всё сильно варьируется, надо проверять модели индивидуально. У каких-то проблема выражена сильнее, у других меньше - зависит она, что очевидно, от скорости, с которой считываются данные с матрицы.

Оба кадра - отбраковка из бэкстейджа со съёмок клипа на сингл "Лето" Родиона Газманова , который . А бэк мы выложим чуть позже, там есть очень классные моменты, на которых мне удалось проверить многие фишки одной из новеньких беззеркалок, из тех что сейчас у меня на тестах. В планах скороые обзоры по Fujifilm X-T10 и Sony A7-II, ну и на подходе 42-мегапиксельная A7R-II.

Скоро выложу обзор объектива Olympus 75mm f/1.8, на понедельник планирую обзор нового 14-150. Всё уже написано, осталось заверстать сюда.

Ну и по теме поста хотел спросить: вы бесшумным режимом у камеры пользуетесь или хотели бы пользоваться?