Выдержка и затвор

Путь развития фотографии был тернист. Первые фотоматериалы были весьма несовершенными, и для формирования на них скрытого изображения требовалось достаточное количество света и соответственно времени для того, чтобы запечатлеть даже неподвижные объекты. Все делалось по наитию, фотограф, для того чтобы сделать снимок, снимал крышку с объектива, а когда заканчивал съемку, одевал, чтобы прекратить поступление света. Он даже не догадывался, что эта крышечка была прототипом сложного электронно-механического устройства, которое потом получило название «фотозатвор».

Затвор — это устройство, которое на определенное время открывает объектив и пропускает световые лучи, необходимые для формирования изображения. То есть затвор — это устройство для отсчета времени поступления света на пленку, по сути, это таймер с крышечкой, которая закрывает дорогу свету через нужный промежуток времени. Промежуток времени, в течение которого открыт затвор, называется выдержкой.

В зависимости от конструкции, затвор располагается между линзами либо вблизи пленки. В простых и недорогих камерах применяют центральные затворы, устанавливаемые между линзами объектива или сразу за последней линзой объектива. Как правило, такой затвор состоит из нескольких стальных секторов, называемых диафрагмой. Эти сектора закреплены таким образом, что при повороте управляющего кольца на внешней оправе объектива постепенно уменьшают отверстие, закрывая его. При нажатии кнопки спуска диафрагма (за счет пружины или под действием электромагнита) постепенно раскрывается, открывая отверстие объектива. Отверстие начинает открываться с центра объектива, отсюда и происходит название — центральный затвор.

Затем шторки совершают обратное движение. За время освещения фотопленки принимают сумму времени полного раскрытия и закрытия лепестков диафрагмы. Это время и называют выдержкой.

Центральные затворы — весьма надежные и недорогие устройства, однако у них есть существенный недостаток — ограниченный диапазон выдержек. Это приводит к невозможности экстремальной съемки и съемки при сложном освещении. Хотя в современных цифровых камерах применяют модифицированный центральный затвор с электромагнитной защелкой, который уже лишен таких недостатков и позволяет отсекать более короткие выдержки.

Продвинутые фотосистемы оснащены более прогрессивной системой — шторно-щелевым затвором. Он, как правило, состоит из двух или более шторок, не пропускающих свет, помещенных внутри фотокамеры непосредственно перед пленкой. При съемке с короткой выдержкой обе шторки движутся одновременно в одном направлении, но первая шторка стартует несколько раньше, так что между шторками остается «движущаяся» щель, которая перемещается вдоль кадрового окна, освещает участок пленки, на котором формируется изображение.

На самом деле существует несколько разновидностей такого затвора, важен только принцип его функционирования. Затворы могут быть механическими, а также механическими с электронным управлением. У некоторых затворов шторки сделаны из ткани, у других используются металлические шторки, еще называемые ламелями. Поэтому некоторые затворы могут именоваться ламельными затворами. Однако все равно принцип остается неизменным, шторки на некоторое фиксированное время приоткрывают доступ свету.

В большинстве шторно-щелевых затворов скорость движения шторок — величина постоянная. Следовательно, выдержка будет регулироваться только запаздыванием второй шторки, именно эта величина будет регулировать ширину щели и, соответственно, степень засветки.

Чем более качественно сделан такой затвор, и чем он лучше спроектирован, тем больше удается достичь минимальных зазоров между шторками или ламелями. При узкой щели выдержка получается чрезвычайно короткой. Затворы профессиональных камер позволяют отсекать выдержки в 1/40001/8000 с. Чтобы представить, насколько это быстро, знайте, что электрический нервный импульс от вашего пальца до головного мозга пробегает за 1/200 с, затвор успевает сработать гораздо быстрее, чем это сможет зафиксировать наш мозг. То есть фотозатвор может заморозить для нас практически любой известный в физическом мире процесс, будь то выстрел из пушки, полет на сверхзвуковой скорости или падение капли.

Затвор современной камеры это настоящее маленькое чудо. Фотозатвор журналистской камеры может сделать более 150 000 снимков за свою жизнь. Однако, несмотря на то, что он такой надежный, не следует лишний раз экспериментировать с ним. Если он вдруг перестанет работать или будет заедать, не следует самостоятельно исправлять его, ни к чему хорошему это не приведет. Затвор фотоаппарата это прецизионный механизм, любое вмешательство в его работу — верная смерть вашей камере, доверьте его ремонт мастеру-механику в сертифицированной фотолаборатории.

Постарайтесь не касаться пальцами поверхности шторок, которые вы увидите, если откроете заднюю крышку фотоаппарата, очистить поверхность загрязнившегося затвора можно сильной струей воздуха из резиновой груши или мягкой колонковой кисточкой, предварительно перевернув камеру объективом вверх.

Как вы уже знаете, в щелевом затворе засветка происходит через щель движущейся шторки, но как же быть, когда длительность вспышки намного короче, чем время открытия затвора? Длительность вспышки всего 1/10000 — 1/100000 с. В этом случае конструкторы фотокамер пошли по компромиссному пути, и фотовспышка срабатывает в тот момент, когда полностью открывается отверстие между шторками, т. е. одна шторка достигла края, а вторая еще не начала свое движение. Эта скорость затвора называется синхронизированной.

Как правило, это значение 1/30-1/60 с, на шкале установки выдержки оно специально выделено цветом.

Сверхдлинная выдержка, сверхкороткая выдержка

Мы живем в век скоростей и машин. Мы мчимся на поездах в отпуск, летим на самолетах в туристические поездки за экватор. Кто-то берет камеру в отчаянные предприятия, прыжки с парашютом, сплав на байдарках, на соревнования по сноубордингу.

При этом возникает несколько вопросов, которые приходится решать — с одной стороны, это сохранность кадров и камеры в целом, с другой — это техника съемки в таких экстремальных условиях.

Я думаю, что когда вы покупали камеру, вы сразу обращали внимание, что она имеет сверхскоростной затвор, позволяющий отсечь очень короткую выдержку. И обязательно в любом рекламном буклете вы найдете, что камера имеет режим съемки с приоритетом выдержки и режим «В» длительной выдержки. И то и другое направлено на обеспечение способности снимать в экстремальных условиях освещенности или с экстремальными выдержками.

Как вы помните, либо короткая выдержка компенсируется большой диафрагмой, либо, наоборот, малая диафрагма компенсируется большой выдержкой, что напрямую следует из закона взаимозаменяемости. Но надо заметить, что на границах прямоугольника экспозиции происходит нарушение этого закона. Мы об этом поговорим в главе 4, в разделе про ночную съемку. То есть, нельзя, например, для очень короткой выдержки 1/4000 при слабой освещенности компенсировать недостаток освещенности, даже полностью открытой диафрагмой. А при ночной съемке при слишком малой диафрагме компенсации также не происходит.

В таких условиях следует оставить надежду на помощь автоматики, тут она бессильна. Только вам решать, какую использовать выдержку или диафрагму. Можно заморозить изображение, применив сверхкороткую выдержку, а можно, применив длительную выдержку, заставить «размазаться» или даже исчезнуть перемещающиеся предметы.

Короткие и очень короткие выдержки нужны нам в двух случаях, когда предмет съемки движется быстро относительно нас, либо когда мы на высокой скорости движемся относительно этого предмета. Принцип относительности в действии. В любом случае предмет перемещается относительно плоскости фоторегистрирующего устройства, будь то пленка или матрица цифрового фотоаппарата. Для того чтобы на пленке сформировалось изображение, свет должен отразиться от предмета и дойти до камеры. Хотя скорость света очень велика, но все равно, требуется время на то, чтобы элементарная площадь пленки малого размера получила достаточно света, чтобы она почернела или произошел заряд электронной ячейки матрицы. При этом каждая частичка падающего на фотослой света оставляет не кружок, как вы могли подумать, а скорее полоску, или сложную фигуру. Ее еще называют диском нерезкости или рассеяния. Если эта полоска не превышает определенного размера для определенного формата печати итогового снимка или увеличения (чем отпечаток меньше, тем кружки менее заметны), то для глаза такая нерезкость почти не заметна, и мы воспринимаем кадр как резкий.

Отсюда следует вывод, что мы сможем получить резкое изображение в том случае, если перемещение любой точки снимаемого объекта не превышает критического значения для планируемого масштаба изображения.

Обычно опыт подсказывает фотографу максимально допустимую по продолжительности выдержку, которая позволяет фотографировать объект резко. Если вы только начинаете фотографировать, то имеет смысл запомнить несколько правил, которые позволят вам уверенно выбрать правильное значение предельно допустимой выдержки.

Как правило, большинство любителей обращают внимание на абсолютную скорость перемещения объектов, насколько быстро мимо них проскакивает автомобиль, насколько быстро вы в поезде едете вперед. Важна лишь относительная скорость перемещения отраженного света по поверхности светочувствительного сенсора или поверхности пленки.

Очень важно, на каком расстоянии от камеры находится снимаемый объект, насколько далеко он расположен от объектива и под каким углом к объективу будет двигаться объект. Например, если вы будете фотографировать поезд, который движется со скоростью 50 км/час, в 1 метре от себя, вы получите размазанное изображение даже при очень короткой выдержке (1/1000 с), но если вы будете фотографировать тот же поезд, движущийся с той же скоростью, но на удалении 1500 метров, картинка будет абсолютно резкой. Дело все в том, что во втором случае каждая точка изображения поезда совершит перемещение по плоскости кадра намного меньше, чем кружок нерезкости, т. е. выдержка должна быть тем короче, чем объект ближе к камере (рис. 3.10 и 3.11).

И действительно, если вы посмотрите внимательно на схему, видно, что бегущему человеку, который расположен на большем расстоянии от камеры, нужно пересечь большее расстояние.

Угол, под которым движется объект по отношению к объективу, тоже очень важен. Для объектов, которые двигаются под прямым углом к направлению съемки, выдержку можно уменьшить вдвое, по сравнению с объектами, движущимися на камеру или от нее (в пределах острого угла 20–30 градусов).

Если у вас хорошая камера, о чем мы уже с вами договаривались, то не теряйтесь при съемке движущихся объектов, переведите камеру в режим сопровождающего автофокуса. Вам останется только поймать объект одним из активных сенсоров автофокуса, а дальше объект будет уже вести система автоматики камеры, перестраивая фокус камеры на объект, отслеживая его движения и предсказывая его перемещение. Но внимание! Если объект будет двигаться рывками, лучше камеру фокусировать в ручном режиме.

Примечание.

Из личного опыта скажу, что те объекты, которые вы захотите снимать на высоких скоростях затвора, обычно находятся далеко (машины, самолеты, ракеты). Объектив вполне достаточно сфокусировать на бесконечность и полностью отключить систему следящего автофокуса (ЦВ2).

Также можно порекомендовать выбирать наименьшую из возможных выдержек, т. к. трудно предсказать заранее поведение живых объектов, они способны изменять как направление, так и скорость движения. Например, вы можете это легко проверить, снимая своего маленького ребенка. В погоне за мячиком он может бросаться из стороны в сторону, по дороге переключая внимание то на пролетающую бабочку, то на вас, то припустить за своим товарищем.

Существует несколько рекомендаций, которые могут существенно упростить жизнь фотографа при использовании коротких выдержек.

? Можно, например, увеличить диафрагму, если глубина резко изображаемого пространства окажется недостаточной. Можно увеличить расстояние до объекта или уменьшить значение трансфокации на зум-объективе.

? Поменять пленку на более светочувствительную. Оптимальным выбором будет пленка 400–800 ISO.

? Если при обычной съемке вы используете поляризационный фильтр, в этом случае имеет смысл отказаться от него в пользу увеличения выдержки.

? Предпочтение следует отдавать нормальным и широкоугольным объективам с большей глубиной резкости.

? Если ваш экспонометр по-прежнему показывает, недостаточность освещенности для очень короткой выдержки имеет смысл увеличить расстояние до объекта и уменьшить значение выдержки.

Теперь еще следует сказать о том, как наводить на резкость, это тоже немаловажный момент при съемке с короткими выдержками. Если объект быстро перемещается или движется в группе объектов (например, перед вами движутся другие люди), в этом случае, в самый важный момент автофокус камеры может автоматически переключиться на более контрастный объект, например на чью-нибудь ярко освещенную голову. Если вы снимаете из движущегося автобуса, поезда, а по обочинам дороги стоят столбики, дома и т. д., то они могут сбить с толку автоматику камеры. В этой ситуации следует отключить автоматику, перевести объектив или камеру в режим ручной автофокусировки, навестись на любой объект, расположенный на приблизительно таком же расстоянии, как объект съемки. Спуск на камере следует нажимать в тот момент, когда предполагаемый объект съемки будет приближаться к воображаемой точке фокусировки, установленной ранее. Это позволяет делать снимки с большей диафрагмой и, соответственно, с меньшими выдержками.

Обращайте также внимание на положение солнца при применении коротких и сверхкоротких вспышек. Желательно, чтобы солнце хорошо освещало объект съемки, предпочтительно, если бы оно находилось у вас за спиной или немного сбоку. Не полагайтесь на встроенную вспышку вашей камеры, в данном случае она вам не сможет помочь, хотя автоматика камеры может пытаться ее включить (все зависит от модели камеры).

Кроме сверхкоротких выдержек, есть сверхдлинные выдержки. Они нужны во многих случаях, как в научной фотографии, так и в художественной. Наиболее часто длительные выдержки применяются при ночной съемке. Например, съемка при лунном освещении. По сути, свет, отраженный от луны, это тот же солнечный свет, но ослабленный в сотни, если не в тысячу раз. Но все равно, света достаточно настолько, что если в вашем снимке небо занимает большую часть кадра, то оно получится светлым. А снимаемый вид будет выглядеть как фотография, сделанная в пасмурный день. Светлое небо на фотографиях поставит любого зрителя в тупик при рассматривании вашего снимка. Поэтому лучше снимать такие сцены с небольшой недодержкой и при возможности дорабатывать снимки в электронном редакторе (например, в программе Photoshop), либо запечатывать небо при проекционной печати.

Вы также можете попробовать использовать «бутерброд» из слайдов при сканировании пленки, когда на слайд с более светлым небом (пересвеченным) накладывается слайд с небом, которое снято с недодержкой, либо через очень плотный красный или синий фильтр. Нечто аналогичное вы делаете в электронном редакторе изображений, накладывая корректирующую маску и градиентный фильтр. Можно наложить на исходный кадр изображение луны, т. к. при длительных выдержках луна на снимке размазывается и получается в виде полосы.

Основная фишка заключается в том, что луну необходимо фотографировать отдельно или использовать уже готовое изображение луны. Вы с легкостью сможете отыскать необходимое изображение спутника Земли любого нужного вам размера и качества. Для этого достаточно зайти во всем известный поисковик www.google.com, в раздел картинок. Учтите, однако, что любые изображения принадлежат авторам, перед использованием следует получить разрешение на их применение, особенно если вы планируете публичный показ.

Если соберетесь все же сделать такой снимок с помощью фотоаппарата, а не компьютера, то имеет смысл сначала сфотографировать пейзаж без луны, подобрав экспозицию такой, чтобы небо осталось темным, например, можно снять кадр с небольшой недодержкой. Затем сделайте снимок, поместив луну в намеченное место над пейзажем, сделать это можно просто, ориентируясь на метки автофокуса. Конечно, размещать небо надо на незаполненной части кадра.

При этом второй кадр следует делать длиннофокусным объективом, например 200 мм. Луна будет крупнее, а итоговый снимок будет выглядеть реалистичнее, в смысле приближаясь к нашим внутренним ощущениям действительности. При диафрагме 5.6 луну достаточно снять с выдержкой 1/30 с, конечно лучше это делать со штатива. Однако это можно сделать только на камерах, где существует многократное экспонирование, либо сводить уже готовое изображение в графическом редакторе.

Наиболее интересное приспособление для получения сверхдлинных выдержек — это нейтральные фильтры, они уменьшают количество света, попадающего в объектив. Это позволяет увеличить выдержку пропорционально кратности фильтра в 2, 4, 8 и более раз.

Зачем нужны такие фильтры? Как уже понятно из названия главы, для получения сверхдлинных выдержек эти фильтры уменьшают количество поступающего в камеру света, при этом не изменяя ГРИП и диафрагму. Например, это очень важно при дневных съемках для получения специальных эффектов. Это могут быть фотографии текущей или движущейся воды (водопады, фонтаны, горные реки), которая приобретет молочный оттенок за счет наложения отраженного света, а пейзаж за счет нейтрального фильтра и большой диафрагмы проработается до нужной вам глубины резкости, с нужной вам освещенностью. Второе и не менее интересное применение — это фотографирование города без горожан, за счет того, что пешеходы движутся, они отражают недостаточное количество света, чтобы остаться на светочувствительном слое или матрице, и наоборот, неподвижные здания города нормально проработаются. Такие фотографии интересны, прежде всего, архитекторам, да и фотографам-художникам, часто за движением горожан от нас скрывается прекрасный город.

Наличие в инструментарии фотографа комплекта «штатив + тросик» — верный признак основательного подхода к качеству фотографии. И если любители съемки «навскидку» и репортажа в своей повседневной работе еще могут обойтись без этих принадлежностей, то для ночной съемки, съемки пейзажей, портретов, а также макро- и микромиров, штатив и спусковой тросик нужны обязательно. Чем же так важны эти несложные, казалось бы, приспособления?

Использование спускового тросика

Вероятность получения изображений, смазанных по причине непреднамеренного движения камеры в момент спуска затвора (т. е., говоря попросту, пострадавших от «шевеленки»), увеличивается с уменьшением яркости снимаемой сцены и при использовании более длительной выдержки, а также при увеличении фокусного расстояния и/или значительном уменьшении дистанции съемки. Остановимся на последнем аспекте несколько подробнее. Чем меньше угол поля зрения объектива, тем сложнее удержать его в устойчивом положении. К тому же, телеобъективы нередко имеют значительные размеры, поэтому при их использовании без штатива обойтись практически невозможно. Вполне естественно, что при макросъемке обзор объектива уменьшается, а требования к резкости только растут — ведь иначе при большом увеличении пропадет весь эффект. С первого взгляда, кажется, что подобные проблемы можно отлично решить при помощи одного штатива. Но не все так просто.

При работе с длительными выдержками, т. е. в случаях, когда фотограф, снимая «с рук», не может обеспечить необходимую неподвижность камеры, штатив в отсутствие тросика не только не помогает, но и вредит. Дело в том, что, если фотограф удерживает камеру правильно, его руки естественным образом амортизируют удар, который неизбежно происходит при нажатии на кнопку спуска.

А вот жесткая конструкция штатива амортизирующей системой не является. После нажатия спусковой кнопки штатив, особенно не обладающий большим весом, начинает дрожать, а подобная вибрация при экспонировании, безусловно, снижает качество снимка. Чтобы этого избежать, необходимо «вынести» спусковую кнопку с корпуса камеры. Для этого как раз и служат спусковые тросики.

Механические и электронные тросики

Устройства дистанционного управления фотоаппаратами появились практически одновременно с возникновением в конструкции камер затворов. Первоначально тросики были механическими. В те времена, когда выдержки длились десятки минут, а то и часы, небольшая вибрация резкости фотографии повредить не могла.

Однако по мере роста светочувствительности фотоматериалов, длительность отрабатываемых затворами выдержек уменьшалась и с течением времени достигла значений, когда качество снимка снижала даже небольшая вибрация установленной на штативе камеры. Тогда и появились спусковые тросики.

Механический тросик представляет собой стальной трос (длиной 150 мм и более) в гибкой металлической оболочке. На одном конце этого приспособления имеется кнопка, а на другом — стержень-толкатель для спуска затвора фотоаппарата. Со стороны кнопки на оболочке укреплена втулка с пружиной, возвращающей стержень-толкатель в исходное положение после спуска затвора. На другом конце тросика предусмотрена втулка с конической резьбой, которая ввинчивается в гнездо спусковой кнопки. Несколько позже на тросиках появился фиксатор, который фиксировал кнопку в нажатом положении, чтобы фотограф мог отмерить необходимое время выдержки по часам.

Сегодня цифровые и пленочные фотокамеры могут использоваться как с проводными, так и беспроводными электронными тросиками. Электронный тросик крепится в соответствующее гнездо камеры и имеет спусковую кнопку, которая при необходимости может быть зафиксирована в нажатом положении. Стандартный беспроводной комплект дистанционного управления предусматривает наличие приемника и излучателя. Приемник устанавливается в предназначенное для электронного тросика гнездо на корпусе камеры, а на излучателе располагается спусковая кнопка.

Съемка по световому или звуковому реле, съемка со вспышкой

Когда процессы, которые мы снимем, становятся очень быстрыми, или мы планируем снять действие, которое протекает для нас мгновенно, в этом случае уже недостаточно нашей реакции. Как бы мы ни старались точно нажать на кнопку спуска, на практике оказывается, что мы это сделали либо раньше, либо позже произошедшего события.

Все дело в том, что скорость реакции натренированного человека не превышает 0,01 с, а нервный импульс, пробегающий от головного мозга к рукам составляет тоже конечную величину 0,001 с. Но когда нервный импульс добегает до мышц рук, им требуется время, чтобы сжаться, для того чтобы нажать на кнопку спуска, проходит слишком много времени, и событие уже успевает произойти. И все это, не считая времени на распознавание образов и построение сюжета.

Но вы должны знать, что технические возможности фотоаппарата намного опережают технические возможности человека. То, что не можете вы, может фотоаппарат, он может снимать со скоростью 1/8000 с. Такой скорости съемки достаточно для того, чтобы зафиксировать на пленке любое физическое явление, известное человечеству.

Хочется сразу прокомментировать, что начинающие фотографы частенько путают такие понятия, как скорость затвора и скорость съемки (т. е. количество кадров снимаемых в секунду), из-за этого происходит обычно путаница при объяснении с продавцом фототехники. Как правило, такой разговор заканчивается покупкой самой современной, но самой дорогой камеры, снимающей 6-12 кадров в секунду, но, как ни странно, может оказаться, что скорость затвора этой камеры не будет превышать скромного значения 1/2000 секунды. Давайте разберемся, когда нужна высокая скорость затвора, а когда — скорость съемки.

Скорость съемки (количество кадров в секунду) очень важна при спортивной съемке или при съемке быстро движущихся объектов, таких как водный мотоцикл, поезд и т. д., когда вы не уверенны, что сможете быстро составить композицию, и вынуждены сопровождать объективом объект съемки, при этом фиксируя все фазы движения объекта. В реальной практике фотолюбителя не нужна камера, снимающая более 3 кадров в секунду. Такая функция камеры может пригодиться не более 3–4 раз за все время обладания фотоаппаратом.

А скорость затвора влияет на съемку отдельных кадров, но протекающих быстро. К сожалению, зафиксировать их можно, прибегая только к специальной технике и дополнительным аксессуарам, как, впрочем, это вы всегда делаете для проведения специальных съемок. В качестве такого аксессуара выступает синхронизатор. Такой синхронизатор — это устройство, которое включает вспышку в нужный момент. Важной частью такого синхронизатора является детектор, устройство, преобразующее событие в электрический сигнал. Детектор бывает либо оптический (лазерный луч, инфракрасный барьер), но чаще всего применяется звуковой сенсор. Именно так делаются фотографии падающей капли, пролет пули через яблоко и многое другое. При этом важно, чтобы модуль позволял сделать небольшую задержку, в доли миллисекунд, для того, чтобы событие успело войти в «развитую» фазу.

Никакой механический переключатель не способен включить вспышку за долю секунды. Для этого применяют электронный элемент, называемый тиристором.

Тиристор — это полупроводниковый элемент, ключ, который по электрическому сигналу почти мгновенно открывается. У тиристора есть и вторая функция, он защищает камеру от высоковольтного разряда, поскольку на контактах старых камер напряжение составляет более 300 вольт. Поэтому конструкторы синхронизаторов предлагают использовать тиристор, рассчитанный на переключение токов с напряжение в 400 вольт.

Кроме звуковых реле или оптических используют также пьезоэлектрические датчики.

При съемке таких фотографий есть один маленький, но существенный секрет. Вспышка не согласуется с затвором фотоаппарата. Как правило, снимок делается в темноте. Открывается крышка фотоаппарата, фотоаппарат предварительно переводится в режим длительной выдержки, а сама вспышка запускается детектором, описанным выше. После того как вспышка сработала, затвор закрывается, пленка перематывается.