Что такое объектив выдержка диафрагма

Что такое выдержка, диафрагма, чувствительность ISO?

Артем Кашканов, 2015

Если матрице достался слишком малый объем светового потока, то такой кадр получится слишком темным, то есть, недоэкспонированным или недосвеченным. Вот пример такого кадра:

При попытке осветления недоэкспонированного снимка мы получим гарантированное искажение оттенков в тенях, а также высокий уровень цветового шума.

Ниже приведен пример пересвеченного снимка.

На картинке видно, что корпус яхты потерял все детали и стал просто белым пятнышком. Как мы не будем пытаться его затемнить, потерянные детали обратно уже не вернутся.

Эти два примера показывают, что при фотосъемке нужно каким-то образом соблюсти баланс между пересветом и недосветом, то есть, обеспечить правильную экспозицию. В этом случае, фотография будет сбалансирована по светам и теням и будет смотреться наилучшим образом.

Как обеспечить правильную экспозицию?

Экспозиция задается тремя параметрами:

Эти три параметра и задают экспозицию.

Итак, что нужно сделать, чтобы стакан был наполнен «по рубчик», то есть, фотография была правильно проэкспонирована?

Экспозицию нужно сначала замерить

В современных фотоаппаратах вся эта троица параметров может выставляться автоматически. В большинстве случаев автоматика работает безупречно, поэтому многие даже не задумываются о том, чтобы что-то выставлять и что-то менять. Но в ряде случаев автоматика срабатывает неправильно и мы начинаем искать причину. Почитав инструкцию к фотоаппарату, мы выясняем, автоматический экспозамер действует по одному из нескольких алгоритмов. Каждый из них «заточен» под разные условия освещения. Вот основные виды алгоритма замера экспозиции.

В чем между ними разница и какой режим лучше использовать? Смотрим таблицу.

Экспозицию можно скорректировать.

Вот пример фотоснимка и его гистограммы:

Чтобы ввести экспокоррекцию, нам нужно найти на фотоаппарате кнопку с такой пиктограммой:

Удерживая эту кнопку нажатой, крутим управляющее колесо, или нажимаем джойстик (у разных аппаратов по разному). На экране будет отображаться ползунок, который можно перемещать влево или вправо:

Вот вариант предыдущего снимка, сделанного с положительной экспокоррекцией.

Мы видим, что картинка чуть посветлела, проработка теней на ней улучшилась. Гистограмма при этом сдвинулась чуть вправо. Если внести большую поправку, то тени будут проработаны еще лучше, но облака при этом будут пересвечиваться, то есть, терять оттенки и уходить в белизну. При этом гистограмма еще сильнее сместится вправо и будет «обрезана» со стороны светов. Таким образом выводим важное правило:

В идеале гистограмма не должна выглядеть обрезанной ни слева, ни справа. Если гистограмма обрезана слева, на фотографии присутствуют недосвеченные области и идет потеря информации в тенях. Если гистограмма обрезана справа, то на фотографии идет потеря оттенков в светлых областях.

Поддержать проект

Вероятно, вы обратили внимание, что на сайте почти нет рекламных баннеров. Согласитесь, без них читать статьи гораздо приятнее. Но сайту надо на что-то существовать.

Источник

Основы фотографии: выдержка, диафрагма, ГРИП, светочувствительность

Введение

Часто люди приобретают цифровые зеркальные камеры в погоне за качеством снимков, но при этом не имеют представления о технических моментах съемки. В основном это касается тех, кто до зеркалки держал в руках исключительно компактные фотоаппараты и пользовался автоматическими режимами (которые, к слову, весьма продвинутые в современных камерах).

В результате у кого-то возникает разочарование в камере и фотографии в целом, а другие проявляют терпение и пытаются освоить премудрости фотографии, чтобы раскрыть весь потенциал камеры с полноценным (или почти полноценным) сенсором.

Изначально я планировал написать одну статью, но по ходу дела понял, что объем получается слишком большой и решил разбить ее на несколько частей. В этой главе рассмотрю такие понятия как выдержка, диафрагма, ГРИП и светочувствительность, как эти параметры влияют на результат съемки. На очереди статья про типы и параметры объективов, работу со вспышками и советы по съемке в различных условиях.

Экспозиция

Экспозиция — это величина засветки светочувствительного сенсора. Она формируется двумя параметрами — выдержкой и диафрагмой, — которые еще называют «экспопарой». Экспозиция должна быть такой величины, чтобы обеспечить необходимое количество света для формирования изображения на сенсоре с заданной светочувствительностью (которая обозначается ISO, например, ISO 100, ISO 800 и т.д.).

Чем больше значение светочувствительности матрицы, тем меньше должна быть экспозиция. В автоматических и полуавтоматических режимах работы, фотокамера производит вычисление экспозиции при помощи специального датчика и других параметров системы.

Для передачи всей световой картины сцены, необходимо, чтобы динамический диапазон (минимальная воспринимаемая яркость и максимальная) сенсора был больше диапазона снимаемой сцены. Если это невозможно, экспозицию выбирают исходя из того, чтобы правильно проработать самую важную часть кадра.

Рис. 1. Слева направо: недоэкспонирование, нормальная экспозиция, переэкспонирование

Выдержка

Выдержка — это время, на которое открывается затвор фотоаппарата для засветки сенсора. Затвор в полноценном его виде имеется не во всех аппаратах, в большинстве компактов и разного рода мобильниках его роль выполняет электроника — так называемый «электронный затвор», выдержка в этом случае определяется временем между обнулением матрицы и считыванием с нее информации. Бывают еще гибридные затворы.

Самый распространенный вид затвора — шторно-щелевой, в нем перемещаются две шторки. Во взведенном состоянии сенсор перекрыт первой шторкой. При спуске затвора, эта шторка открывает путь световому потоку. По окончании необходимого времени, просвет закрывается второй шторкой. Начиная с определенной выдержки, быстродействия затвора перестает хватать и засветка кадра начинает производиться щелью, образованной двумя шторками. Чем короче выдержка, тем меньше щель. Эта особенность порождает две проблемы: искажение быстро движущихся объектов и проблемы при работе со вспышкой.

Поскольку на коротких выдержках экспонирование (засветка) сенсора происходит неравномерно, выдержка при работе со вспышкой может достигать только той величины, при которой происходит полное открытие площади кадра в момент съемки. Эта величина называется выдержкой синхронизации со вспышкой. В принципе, возможна работа и на более короткой выдержке, при этом вспышка формирует серию световых импульсов, но мощность ее падает.

Диафрагма

Вообще говоря, диафрагма не является обязательным элементом фотоаппарата, поэтому в совсем простых мыльницах и мобильных телефонах она просто-напросто отсутствует. Эспопара в них — вовсе и не пара; она формируется одним единственным параметром — выдержкой электронного затвора.

Диафрагма в прямом понимании — это перегородка, ее значение обратно пропорционально количеству пропускаемого света и обозначается в виде дроби 1/k, где k — стандартные коэффициенты. На практике обычно указывают только знаменатель дроби. Например, если на объективе с относительным отверстием 2.8 мы установим диафрагму f/2.8, то это будет означать, что диафрагма на данном объективе будет полностью открыта и не будет участвовать в съемке.

Казалось бы, если оба этих параметра отвечают за одно и то же — количество света, попадающего на матрицу, — нельзя ли использовать один? Можно! Но диафрагма влияет на еще один очень важный параметр: глубину резко изображаемого пространства (или просто ГРИП).

Рис. 2. Работа диафрагмы

Давайте попробуем разобраться, на что влияет увеличение или уменьшение диафрагмы кроме количества пропускаемого света. Чем больше значение диафрагмы (меньше физическое отверстие), тем больше глубина резкости, то есть область точной фокусировки вокруг снимаемого объекта.

При открытой диафрагме происходит размытие заднего фона — этот эффект наиболее полезен в съемке портретов, чтобы акцентировать внимание на лице. С прикрытой же диафрагмой снимают пейзажи, в которых требуется резко отобразить всю площадь кадра.

Я не буду вдаваться в технические детали, приводить графики и формулы, достаточно запомнить несколько условий, влияющих на величину ГРИП:

1. Диафрагма. Чем больше ее значение (меньше физическое отверстие), тем больше ГРИП.
2. Фокусное расстояние объектива. Чем больше фокусное расстояние, тем меньше ГРИП.
3. Расстояние до объекта съемки. Чем ближе объект, тем меньше ГРИП.

Рис. 3. Диафрагма 2, выдержка 800

Рис. 4. Диафрагма 4, выдержка 200

Рис. 5. Диафрагма 8, выдержка 50

По картинкам ясно видно, что на открытой диафрагме глубина резкости меньше, чем на прикрытой. Еще обратите внимание на то, что для того чтобы значение экспозиции оставалось неизменным, приходится менять и второй параметр экспопары — выдержку (при изменении диафрагмы на два стопа, выдержка меняется в 4 раза).

КРОП-фактор

На хабре есть хорошая статья про кроп-фактор и то, как он влияет на ГРИП, рекомендую прочитать. Вкратце, величина КРОП-фактора означает во сколько раз площадь сенсора меньше стандартного 35-мм кадра.

Именно из-за маленького размера сенсора, у компактных цифровые фотоаппаратов добиться малой ГРИП практически невозможно, разве что при макросъемке. Поэтому фотографии с мыльниц выглядят менее объемными, особенно портреты. При этом на пейзажах порой разницу увидеть невозможно.

Светочувствительность и шумы

Пожалуй, самый горячо обсуждаемый в фотографических кругах вопрос — это шумы матрицы. Сенсор цифровой камеры состоит из множества маленьких датчиков — пикселей. Они преобразуют количество попадающего на них света в электрический сигнал.

Светочувствительность матрицы фотоаппарата можно рассматривать как коэффициент усиления этого электрического сигнала. Поскольку усилению подвергается не только полезный сигнал, но и собственный шум матрицы, увеличение чувствительности матрицы приводит к повышению уровня шумов. Шумы наиболее заметны на темных участках кадра из-за меньшего отношения сигнал/шум слабо освещенных пикселей.

На практике, всегда надо стремиться снимать при наименьшей возможной чувствительности из основного диапазона аппарата. Она будет ограничена освещенностью сцены и максимально возможной длительностью выдержки.

Чем больше площадь каждого отдельного пикселя, тем большее количество света попадает на него за единицу времени, физику не обманешь. Поэтому я не устаю объяснять людям, что они не правы, когда основным критерием выбора фотоаппарата является разрешение сенсора. На деле, увеличение разрешения матрицы при неизменном ее физическом размере скорее вредно! Это не более чем маркетинговый ход производителей фототехники.

Все современные цифровые фотоаппараты производят некоторую обработку изображения перед тем, как оно дойдет до пользователя, в том числе подавление шумов. При разумном использовании этой возможности, результат действительно становится лучше, но в условиях гонки мегапикселей, подобная обработка начинает вносить негативные последствия в результат съемки, что проявляется в «замыливании» картинки, отсутствии достаточной резкости и детализации.

Самый низкий уровень шумов на сегодняшний день обеспечивают камеры с полноразмерным сенсором (35 мм и более), и происходит это именно из-за большой площади пикселя.

Примеры использования выдержки для разных сюжетов

Рассмотрим несколько характерных случаев, при которых используются различные выдержки.

Рис. 6. Короткие выдержки применяются для съемки динамичных сцен, они позволяют как бы «заморозить» движение

Рис. 7. Длинные выдержки, наоборот, «размазывают» движение, что порой позволяет достигнуть интересного результата

В общем случае, если сюжет банален и не требует особых условий, при съемке с рук надо стараться, чтобы выдержка не была длиннее, чем 1/f (фокусное расстояние объектива). Например, для объектива 50 мм надо стараться использовать выдержки короче 1/50 с.

Многие современные объективы (и даже некоторые тушки) оснащаются стабилизаторами изображения, но мне, к сожалению, не приходилось их использовать, поэтому сказать насколько они эффективны не могу. Теоретически, данная возможность позволяет снимать на более длинных выдержках без появления характерного смаза изображения (в народе «шевеленка»).

Рис. 8. Смаз изображения при длинной выдержке

Источник

Ликбез: что такое диафрагма и выдержка и что от них зависит

Этот термин происходит от греческого слова diaphragma, что означает перегородка. Другое название «апертура», от англ. aperture.

Объективы камер имеют разную светосилу, то есть способность пропускать через себя разное количество света. В объективы встроено специальное устройство, которое регулирует диаметр отверстия, пропускающего свет на светочувствительный элемент (матрицу) – диафрагма. Светосила определяется как отношение диаметра отверстия объектива к фокусному расстоянию.

Диафрагменное число обозначается латинской буквой F и является величиной, обратной значению относительного отверстия объектива. Определяется как отношение фокусного расстояния к диаметру входного зрачка объектива. В разных источниках можно встретить разное обозначение – диафрагма, соответствующая показателю 2.8, будет обозначаться f/2.8 либо f:2.8.

При большей светосиле объектива вы можете установить более короткую выдержку. Это преимущество, когда нужно снять движущийся объект. Также большая светосила объектива очень полезное преимущество при съемке, когда освещения недостаточно: например, съемка в помещении вечером – вечеринка, концертный зал и т.п.

В зависимости от модели фотоаппарата нужную диафрагму можно установить вручную через меню камеры, вращая управляющее колесо на корпусе камеры или же вращая кольцо диафрагмы на объективе (не на всех моделях съемной оптики оно имеется). Во всех случаях результат будет один – увеличится или уменьшится диаметр отверстия, пропускающего свет.

Что вам даст возможность менять диаметр отверстия? Чем меньше отверстие диафрагмы, тем больше глубина резко изображаемого пространства (ГРИП), кратко – глубина резкости, то есть область четкой фокусировки вокруг снимаемого объекта. ГРИП зависит от диафрагмы, фокусного расстояния, расстояния до объекта, а также и от размера матрицы. Наиболее эффективный способ управления ГРИП – это регулировка диафрагмы.

Снимки сделаны с разной глубиной резкости. Резкость наводилась на кончик авторучки.
На левом снимке диафрагма F1.8, на правом диафрагма F22

Малое диафрагменное число F – диафрагма большая. Диаметр отверстия объектива шире – больше света поступает на матрицу. Открытая диафрагма – максимальная (лепестки раскрыты полностью, меньшее значение диафрагмы), это значения f/1.4, f/2.8 и т.п. (зависит от конкретной модели объектива). К примеру, у объектива 50 мм f/1.8 максимальная диафрагма имеет значение 1.8, а минимальная – 22. Это означает, что на большой диафрагме с маленьким значением 1.8 глубина резкости будет небольшой, а на малой диафрагме с большим значением 22 ГРИП будет максимальной.

При этом требуется выдержка короче, чем при малой диафрагме. Если вы ходите размыть задний план, сделать акцент на главном объекте, то понадобится именно большая диафрагма, то есть малое диафрагменное число. Глубина резкости при этом будет небольшой, переход между размытой областью кадра и областью, находящейся в фокусе, будет явным. Чем меньше диафрагменное число F, тем меньшая часть кадра окажется в фокусе. Это хорошо, когда, например, вы хотите «спрятать» неприглядный фон. Для портрета можно установить диафрагму f2.8, тогда лицо портретируемого получится резким, а задний фон – размытым (при условии, конечно, что камера сфокусируется именно на лице).

При съемке была установлена большая диафрагма – в результате получилась малая глубина резкости

Узкое отверстие зажатой диафрагмы пропускает мало света. В чем здесь преимущество? Зажимая диафрагму, вы получаете большую резкость на картинке. Преобладающая часть кадра будет находиться в фокусе, фон станет ясным, различимым. Если вы снимаете пейзаж или сюжет, где должно быть все резко – архитектура, панорамные кадры, натюрморт, интерьер, – то следует установить маленькую диафрагму – уменьшить отверстие, диафрагменное число, соответственно, большое. На закрытой диафрагме f/22 или f/32 глубина резкости максимальна. Старайтесь вместе с этим учесть, что на крайних значениях диафрагмы большинство объективов дают не самую лучшую картинку. Поэтому нужно стараться избегать крайних значений.

Глубина резкости – это одно из выразительных средств фотографии. Классические портреты, как правило, фотографируют с использованием малой глубиной резкости. Объект отделяется от фона, все внимание зрителя притягивается к объекту.

Большая глубина резкости, передний и задний фон одинаково резкие – маленькая диафрагма

При макросъемке расстояние до объекта очень маленькое, из-за этого глубина резкости даже при закрытой диафрагме будет всего несколько миллиметров. Поэтому важные детали могут оказаться не в зоне резкости. Здесь нужно правильно найти точку фокусировки, чтобы добиться наибольшей глубины резкости.

Выдержка – это отрезок времени, когда световые лучи попадают на светочувствительный элемент. То есть за этот период времени через установленный диаметр диафрагмы на матрицу (при установленной светочувствительности) успевает проскочить определенное количество света. Выдержка обеспечивается затвором фотокамеры.

Выдержка вместе с диафрагмой объектива определяет экспозицию снимка, выдержка и диафрагма вместе есть экспопара. Экспозицию вычисляют, используя экспонометр, с помощью таблиц либо на базе практического опыта в соответствии со значениями яркости объекта съемки и светочувствительности используемого фотоматериала. В цифровых фотокамерах экспонометры, конечно, встроены.

Увеличение светочувствительности обратно пропорционально экспозиции. Увеличивая вдвое светочувствительность, экспозицию нужно уменьшить также вдвое. В случае с цифровыми камерами нужно не забывать о «шумах» матрицы при высоких значениях светочувствительности (ISO).

Короткая выдержка «заморозила» движение капель воды

Вычисляется выдержка в долях секунды: например, 1/30 с, 1/60 с, 1/125 с, 1/250 с. Отображается же на экране многих камер только знаменатель – «60», «125», «250». Нередко длинные выдержки отображаются числом с кавычками – 0”8, 2”5. Также существует стандартный ряд выдержек. 1, 1/ 2, 1/ 4, 1/8, 1/15, 1/30, 1/60, 1/125, 1/250, 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/4000 с. Смежные величины отличаются на одну ступень – меняется экспозиция кадра соответственно в 2 раза.

По аналогии с диафрагмой в камере можно установить приоритет выдержки или установить ее вручную. В простеньких компактных камерах ручные режимы могут отсутствовать.

Она может использоваться для съемки движущихся объектов. Короткая выдержка также позволяет избежать «шевеленки», то есть смазывания картинки из-за движения самой камеры.

Нужную выдержку примерно вы можете определить следующим образом. Вам нужно знать, на каком фокусном расстоянии вы будете снимать. Если у вас зеркалка, деления фокусного расстояния отмечены на самом объективе. А если же у вас компакт, то можете «прикинуть» на глаз. К примеру, объектив вашей камеры 24-105 мм, вы его выдвинули наполовину – это примерно 80 мм. Максимальная выдержка должна быть обратно пропорциональна фокусному расстоянию, то есть в данном случае выдержку нужно установить не длиннее 1/80 с. Более длинные выдержки – 1/60 с, 1/30 с и т.д., то есть длиннее, чем 1/80 с, – скорее всего, приведут к «шевеленке». Более короткие выдержки подходят лучше, так как это гарантированно избавит от «шевеленки». Уменьшить вероятность «шевеленки» поможет оптическая стабилизация изображения, дающая преимущество обычно в 2-3 ступени экспозиции.

Используя короткую выдержку, вам удастся «заморозить» движение. Это может быть бегущий легкоатлет, летящая птица, гоночный автомобиль. При съемке таких сцен, если выдержка будет длинной, даже при установленной неподвижно камере движущийся объект на снимке получится смазанным.

Довольно длинная выдержка, 1/20 с, передала движение воды

Если вы вручную уменьшаете выдержку, то придется увеличить диафрагму, чтобы обеспечить нормальную экспозицию, чтобы на сенсор попало достаточное количество света. Иначе снимок будет темным, недосвеченным. Точно так же и при изменении диафрагмы потребуется изменить выдержку. Также изменения можно скомпенсировать за счет изменения значения ISO.

Длинная выдержка дает возможность нормально проэкспонировать кадр, особенно когда освещения недостаточно – в сумерках, ночью. Также она позволяет снять многие интересные сюжеты. Так как при длинной выдержке есть вероятность появления «шевеленки», смазывания, то желательно использовать стабилизацию, если она есть в камере или объективе. В подобных случаях хорошим помощником окажется штатив. Стабилизацию при установке камеры на штатив следует выключить.

Продолжительная выдержка позволит при ночной и вечерней съемке получить красивый «огненный» шлейф – длинный светящийся след от автомобильных фар. Для ночной съемки желательно использовать светосильную оптику. Соответственно, камеру желательно установить на штатив или обеспечить ей неподвижность иными способами. Хорошо, если вы используете автоспуск или пульт дистанционного управления для уменьшения вибраций при съемке. С рук ночную съемку можно применять, когда улица очень хорошо освещена, и в камере установлена высокая светочувствительность. Но высокая светочувствительность практически всегда сопряжена с повышением уровня цветового шума, зернистости.

Для ночной съемки можно порекомендовать таблицу выдержек, отработанную еще с «пленочных времен». Она рассчитана на светочувствительность 100 единиц ISO при установленной диафрагме 5,6 и даст возможность примерно рассчитать съемочные параметры.

Примерные значения выдержек для ночной съемки (для установки выдержки bulb)

Длинная выдержка (2 с) позволила снять траекторию движения «НЛО»

Очень хорошо, когда в камере есть режим bulb. В этом режиме вы можете установить вручную время, на которое затвор будет открыт. Режим ручной выдержки окажется полезным при ночной съемке небесных объектов, при научной фотосъемке, когда снимается процесс, замедленный во времени. Если снимать, например, ночной пейзаж со звездным небом в безлунную ночь с выдержкой несколько часов (при среднем значении диафрагмы), то на снимке получатся следы вращения звезд, дуги относительно Полярной звезды. Но опять-таки следует помнить о шумах в цифровых камерах, особенно при высоких значениях светочувствительности. На длинных выдержках шумы становятся часто просто невыносимыми.

При подводной съемке, к примеру, также нужно использовать короткие выдержки, не длиннее 1/30 с, потому что вы постоянно находитесь в движении, камера тоже в движении. Большая выдержка обязательно приведет к «шевеленке». В этом случае нужно применять высокую светочувствительность, желательно дополнительное освещение.

При съемке с «проводкой» (прием, который дает на снимке эффект движения, объект получается резким на смазанном фоне) камера движется за объектом. Чтобы сам объект получился резким, нужно установить выдержку 1/125-1/250 с. Если снимать с более короткими выдержками, 1/500-1/1000, то эффект движения уменьшится или исчезнет вовсе. Так как короткая выдержка выдаст фон и объект одинаково резкими. Эффект движения в этом случае поможет создать длиннофокусный объектив.

Влияет установленная выдержка и на передачу погоды на снимке. Передать дождь сплошными линиями можно, используя выдержки от 1/4 с и длиннее. Если же хотите «заморозить», остановить отдельные снежинки в полете, установите выдержку 1/125 с.

Источник