О фотографии в метрах. секундах и числах
Статья для тех, кому интересно, как получается фотография. Прочитав этот текст, вы не станете снимать лучше, но, возможно, поймете, что для этого нужно делать.
Есть водительские права, позволяющие управлять автомобилем, только если у него автоматическая коробка передач. Хорошо это или плохо? Думаю, не всем нужно знать, как работают механизмы автомобиля и вмешиваться в этот процесс. Для большинства людей просто требуется доехать до места. Если скользко — есть кнопка «снежинка», если нужна активная езда — кнопка «sport». С фотографией ситуация похожа. Чтобы получить качественное изображение любимого котенка и показывать его на экране планшета, достаточно камеры, встроенной в планшет или смартфон. Если же требуется настоящая ФОТОГРАФИЯ, обращаются к ФОТОГРАФУ… или сами становятся фотографами. Для тех, кому интересны детали, расскажу о них…
Как это работает
Свет попадает на светочувствительный материал и тот изменяется: эмульсия на плёнке меняет цвет, светочувствительный элемент цифровой матрицы сохраняет электрический заряд.
Под воздействием света происходят изменения, зависящие от количества света, попадающего на светочувствительный материал, и длительности воздействия. Количество света управляется диафрагмой, установленной внутри объектива, а длительность воздействия — выдержкой, временем, в течение которого шторки затвора остаются открытыми, пропуская свет через диафрагму на поверхность светочувствительного материала.
Экспозиция — это результат воздействия света на светочувствительный материал или датчик за определённое время. Чтобы получить нормальное по плотности изображение, фотограф должен управлять сочетанием трёх параметров: диафрагмы, выдержки и чувствительности (ISO).
Время, в течении которого открыт затвор, называется выдержкой, относительное отверстие в объективе, через которое на матрицу (пленку) попадает свет — диафрагмой.
Есть еще одна величина, которую следует учитывать: свойство светочувствительного материала, характеризующего его способность изменяться под воздействием света — это чувствительность, которую называют ISO.
Чтобы получить верную экспозицию, фотограф должен определить количество света (диафрагма), который должен в течение определенного времени (выдержка) воздействовать на матрицу определенной чувствительности (ISO). Тогда получится изображение нужной плотности.
38 попугаев
Помните, как в старом мультфильме звери пытались измерить длину удава? Каждый раз бедное животное «получалось» разной длины.
Чтобы такого не случалось, фотографы договорились о единицах и принципах измерения параметров экспозиции. На самом деле, тема измерения экспозиции, очень большая и сложная, в этой статье мы будем говорить только о выдержке и диафрагме, а некоторые другие моменты будем только упоминать.
В фотографии используют шкалу, при которой, изменение параметра на одну ступень (фотографы говорят «СТОП»), изменяет значение в два раза.
Выдержку принято обозначать целым числом со значком «"», если значение более 1 секунды (1″, 2″, 12″ и т.д.) или целым числом без дополнительных указателей, если речь идет о значениях менее одной секунды (60, 125, 250 и т.д., что соответствует 1/60, 1/125, 1/250 и т.д.), тогда это целое число подразумевает знаменатель простой дроби, обозначающей продолжительность выдержки в секундах.
Понимание значений диафрагмы
Диафрагма — это отверстие внутри объектива, через которое проходит свет. Его размер влияет на количество света, достигающего матрицы (или эмульсионного слоя плёнки). Значения диафрагмы обозначаются так называемыми f-числами, например, f/2.8, f/5.6, f/11 и т.д.
Чтобы лучше понять, что означают эти числа, представьте, что f-число — это отношение фокусного расстояния объектива к диаметру отверстия диафрагмы. Например, если у объектива фокусное расстояние 50 мм и диаметр диафрагмы равен 25 мм, то значение диафрагмы будет f/2 (50/25 = 2). Чем меньше значение f-числа, тем больше отверстие диафрагмы, и тем больше света проходит через объектив.
Почему это важно?
Количество света: Чем шире отверстие диафрагмы (меньшее f-число), тем больше света достигает матрицы. Это важно при съёмке.
Глубина резкости (ГРИП): Значение диафрагмы также влияет на глубину резко изображаемого пространства. При широких отверстиях (f/1.4, f/2.8) глубина резкости будет небольшой, что позволяет выделять главный объект съёмки на размытом фоне.
При малых отверстиях (f/11, f/16) глубина резкости увеличивается, и больше объектов в кадре остаются в фокусе.
Качество изображения: В некоторых объективах изображение может быть менее резким при максимально открытой диафрагме. Оптимальная резкость часто достигается при значениях f/5.6–f/11, но это зависит от конкретной оптики.
Как запомнить шкалу диафрагм?
Шкала диафрагм построена так, что каждое последующее значение уменьшает количество света в два раза. Например, если вы уменьшите диафрагму с f/2.8 до f/4, количество света, проходящего через объектив, уменьшится вдвое. Стандартная шкала выглядит так: f/1, f/1.4, f/2, f/2.8, f/4, f/5.6, f/8, f/11, f/16, f/22.
Почему именно такие числа? Это связано с тем, что площадь отверстия изменяется пропорционально квадрату диаметра. Чтобы изменить количество света вдвое, нужно изменить диаметр диафрагмы в √2 (примерно 1.414) раза. Это формулой площади круга, которая лежит в основе шкалы.
Практический пример: Вы снимаете портрет с использованием диафрагмы f/2.8. Фон за моделью становится размытым благодаря небольшой глубине резкости.
Если вы установите значение f/11, фон станет чётче, так как увеличится глубина резкости, но вам может потребоваться увеличить выдержку или ISO, чтобы компенсировать уменьшение света.
Важное замечание: Относительное отверстие (f-число) учитывает фокусное расстояние объектива. Например, объектив с фокусным расстоянием 100 мм и диафрагмой f/4 будет иметь фактическую величину отверстия в диафрагме диаметром 25 мм (100/4 = 25), для объектива с фокусным расстоянием 50 мм, физический диаметр отверстия , при f/4, составит 12,5 мм. Однако, независимо от физического размера отверстия, диафрагма f/4 обеспечит одинаковую экспозицию на объективах с любыми значениями фокусного расстояния.
Аналогичным образом меняется шкала значений диафрагмы: каждое последующее значение изменяет площадь отверстия в два раза. Соответственно, в два раза изменяется количество света, попадающего на матрицу. Стандартная шкала диафрагм несколько сложней для запоминания, так как, чтобы изменить площадь круга в два раза, нужно изменить величину диаметра отверстия на √2, что соответствует примерно значению 1.414.
Поэтому шкала значений диафрагмы выглядит следующим образом: 1, 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22 и т.д.. Легко заметить, что каждое последующее значение отличается от предыдущего примерно в 1.4 раза, в свою очередь площадь круга, выраженная через диаметр изменяется в 2 раза, как написано выше! Существуют промежуточные значения диафрагмы, вместе с которыми шкала выглядит примерно так: 1, 1.2, 1.4, 1.8, 2, 2.4, 2.8, 3.5, 4, 4.5, 5.6, 7,1, 8, 9, 11, 13, 16.
Приведенный выше ряд стандартных диафрагменных чисел, представляет собой числовой ряд знаменателей дробей, умножив на которые, значение диаметра отверстия диафрагмы, мы получим двукратное изменение площади этого отверстия для каждой ступени. Иными словами, если обозначить площадь круга, со значением диафрагменного числа равного 1, как S, то вышеприведенному ряду диафрагменных чисел будет соответствовать такой ряд: S, S/2, S/4, S/8, S/16, S/32, S/64, S/128, S/256, S/512. Площадь отверстия, соответствующего значению диафрагмы 22 меньше площади отверстия с диафрагмой 1 в 512 раз!
Чтобы понять еще один важный момент, вспомним, что речь идет о количестве света, попадающего через объектив на светочувствительную поверхность. Будет ли неизменным количество света, проходящего через отверстие с физическим диаметром 1 (единица) для объективов имеющих разные фокусные расстояния? Очевидно, что нет: через объективы с разным фокусным расстоянием при одинаковой площади отверстия на светочувствительный элемент попадет различное количество света, чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше света будет проходить, через упомянутое отверстие, об это уже упоминалось выше.
Для того, чтобы использовать характеристику светопропускания на практике применяют производное значение, которое называют относительным отверстием
Относительное отверстие — это отношение диаметра отверстия, пропускающего свет, к величине фокусного расстояния (заднего фокуса) объектива. Так сделано, потому что фотографу не важен физический размер отверстия, ему нужно понимать, как конкретная величина влияет на экспозицию.
Если где что убавится, то в другом месте столько же прибавится…
Экспозиция однозначно определяется относительной величиной диафрагменного отверстия и временем, в течение которого свет через это отверстие воздействует на конкретную светочувствительную поверхность. Выдержка и диафрагма, определяющие конкретное значение экспозиции называются экспопарой. Если изменить на несколько ступеней значение одного элемента экспопары и на столько же ступеней, но в противоположном направлении, изменить значение другого, то экспозиция не изменится. Например, экспопара f/11 1/60 с точки зрения экспозиции совершенно эквивалентна паре f/8 1/125, но полученные изображения будут выглядеть по-разному, потому что значение диафрагмы один из параметров, определяющих глубину резкости… пока просто запомните это!
Понятно, что одно значение экспозиции можно определить множеством экспопар, что имеет огромное значение в фотографии, так разные экспопары способствуют созданию разных изображений.
Светочувствительность
В стародавние времена пленочной фотографии, светочувствительный материал, в числе прочих характеристик, различался светочувствительностью. Светочувствительность нормировалась разными стандартами: ГОСТ, DIN, ASA, эти системы отличались друг от друга деталями, но вот ряд значений одной из систем — ГОСТ: … 32, 65, 130, 250, 500, … те же изменения в два раза, для каждой ступени. Чем выше была чувствительность пленки, тем крупней были зерна фотоэмульсии, и при значительном увеличении изображения возникала текстура… которую сейчас тщательно моделируют в цифровой фотографии.
Светочувствительность цифровой матрицы имеет другую природу: это характеристика датчика и алгоритмов аналого-цифрового преобразования, которую можно изменять в определенных пределах, в свою очередь определяемых совершенством матрицы. Построение шкалы ISO также основано на изменении значения чувствительности вдвое для каждой ступени шкалы.
Пусть автоматика отдыхает…
Если Вас устраивает съемка в автоматическом режиме, не стоит терять время на чтение этого текста. Рассмотрим три режима работы внутрикамерной автоматики: «A» — режим с приоритетом диафрагмы; «T» — режим приоритета выдержки и «M» — «ручной» режим управления экспозицией.
- «A» — диафрагма устанавливается фотографом, автоматика подбирает выдержку, исходя из установленных значений ISO и режима замера экспозиции.
Пример: вы снимаете портрет в условиях хорошего освещения и хотите, чтобы фон красиво размылся. Устанавливаете диафрагму f/2.8, автоматика подбирает выдержку, например, 1/1000 секунды. Итоговый снимок покажет резкое лицо и мягкий, размытый фон. - «T» — выдержка устанавливается фотографом, автоматика подбирает диафрагму, исходя из установленных значений ISO и режима замера экспозиции.
Пример: вы хотите заморозить движение спортсмена, бегущего по стадиону. Устанавливаете выдержку 1/2000 секунды, автоматика подбирает диафрагму, скажем, f/5.6. Полученное изображение демонстрирует четкое, неразмытое движение. - «M» — диафрагма и выдержка устанавливаются фотографом, автоматика только показывает, как выбранная экспозиция отличается от оптимальной по ее мнению, исходя из установленных значений ISO и режима замера экспозиции.
Пример: вы снимаете закат с контровым освещением, намеренно затемняя передний план для создания силуэтов. Устанавливаете диафрагму f/11 и выдержку 1/250 секунды, игнорируя показания экспонометра. Результат — яркое, драматическое небо и тёмные силуэты. Есть более удобный способ получить подобное изображение, об этом расскажу чуть позже.
В каких случаях используется тот или иной режим, обсудим в следующих статьях…
Почему важен выбор экспопары
Выше я упомянул, что одна и та же экспозиция, выраженная разными экспопарами, создаст разные изображения, именно этим, в первую очередь, мотивировано использование режимов «A» и «T».
Пример различий экспопар:
Экспопара 1: f/2.8, 1/1000 секунды. Используется для портретов с размытым фоном.
Экспопара 2: f/16, 1/60 секунды. Подходит для пейзажей с глубоким ГРИПом (глубиной резкости).
Как это влияет на изображение: В первом случае фон размытый, во втором — резкий и детализированный. Правильный выбор экспопары позволяет управлять как резкостью, так и характером снимка.
Предположим используется режим «M» для съемки на улице в яркий солнечный день. Определили «на глаз» выдержку и диафрагму при установленном ISO. На маленьком ЖК экране изображения выглядели, вроде бы, нормально… но экране компьютера лица людей — очень темные. Второй вариант: при съемке в помещении, интерьер выглядит естественно, а окна стали ярко белыми «пересвеченными» пятнами. В чем проблема? Почему выбранная по всем правилам экспозиция дает сбой?
Все достаточно просто. В простейшем случае экспозиция определяется по всей площади кадра, а лица занимают лишь очень незначительную часть его площади, поэтому автоматика определяя экспозицию интегрально, «сделала» лица людей темными в угоду нормальной плотности большей части кадра. Камера не понимает смысловые акценты, она просто считает.
Пример: Вы снимаете группу людей на пляже. Установили диафрагму f/8 и выдержку 1/500 при ISO 100. Итоговый снимок: лица тёмные, песок и небо выглядят нормально. Это произошло из-за интегрального замера, который «решил», что песок и небо важнее.
Решение: Увеличьте экспозицию, например, до f/5.6 или 1/250 секунды. Это сделает лица светлее, но, возможно, придётся пожертвовать деталями неба.
Второй пример: при съемке в помещении, интерьер выглядит естественно, а окна стали ярко белыми «пересвеченными» пятнами. В чем проблема? Динамический диапазон камеры не смог «уместить» и тёмный интерьер, и яркие окна.
Решение: Либо увеличьте экспозицию, чтобы окна выглядели естественно, либо используйте HDR-съемку, чтобы захватить и детали интерьера, и яркий пейзаж за окном.
Динамический диапазон
Динамический диапазон, который называют еще фотографической широтой ─ способность цифровой матрицы правильно регистрировать все значения яркости изображения. Динамический диапазон измеряется в EV -экспозиционных единицах, это те самые «стопы», о которых говорилось выше. У современных цифровых камер динамический диапазон составляет примерно 10-12 EV. Производители утверждают, последние технологии обеспечивают 14, 16 и более EV. Много это или мало?
Фотографам всегда недостаточно фотографической широты, они идут на различные ухищрения, проектируя, если возможно, кадр в пределах доступного динамического диапазона или используют HDR. В любом случае это компромисс.
Чтобы понять, что такое динамический диапазон (ДД), представим градиентную полосу от белого до чёрного.
Камера с ДД в 10 EV различает 1024 градации яркости.
Камера с ДД в 12 EV — уже 4096.
Снимая контрастный пейзаж, где светлое небо и тёмная земля, камера с большим ДД сможет передать больше деталей в светах и тенях.
Режимы экспозамера
Пиктограммы режимов замера экспозиции:
- Оценочный
- Точечный
- Частичный
- Центрально-взвешенный
Все, что касается экспозиции, очень сложно, об этом написано много статей. На определенном этапе, всякий серьезный фотограф начинает интересоваться темой экспозамера. Мы ограничимся очень поверхностным освещением этого вопроса.
Любая современная камера имеет несколько режимов экспозамера, обычно: оценочный, частичный, точечный, центрально-взвешенный. Каждый из режимов предполагает использование достаточно сложного и умного алгоритма, но не всегда результат соответствует замыслу фотографа. Поговорим о том, как правильно определять экспозицию.
Определение экспозиции
Снимаем человека, стоящего на светлом фоне. Это ростовой портрет, поэтому лицо занимает менее 5% площади кадра, камера определяет экспозицию — получаем очень темное лицо. Подходим ближе, снимаем еще раз, более крупный план и получаем нормальную экспозицию. В чем дело?
Здесь пора упомянуть о режиме экспозамера.
Если установлен «оценочный» режим, то автоматика, используя определенный алгоритм, вычисляет экспозицию по всей площади кадра. Когда фон значительно светлей человеческого лица и это лицо занимает незначительную долю площади, то при интегральном методе, оценка производится, в основном, исходя из яркости фона, занимающего большую часть.
Как выйти из положения? Внести поправку, либо, сделав коррекцию экспозиции вручную, либо, изменив режим замера. Первый вариант часто используют опытные фотографы, хорошо представляющие себе принципы. Второй способ могут использовать и новички: измените режим замера на «точечный», зафиксируйте экспозицию на лице, кадрируйте и снимайте! Есть вариант, что получится очень «пересвеченный» фон при «нормальном» лице, относительно которого выполнен замер. Работа фотографа заключается в определении компромиссного значения, при которой все участки кадра будут выглядеть согласно Вашему замыслу.
Но не всегда это возможно сделать простым внесением коррекции, иногда требуется получить несколько кадров с различной экспозицией, чтобы после «трансплантации» вышел приемлемый результат.
Метры
Все, что мы обсуждали до сих пор, предполагало, что речь идет о естественном освещении… если говорить о рукотворных источниках, то можно рассмотреть, на простых примерах, как изменяется экспозиция в зависимости от изменения расстояния от объекта съемки до источника.
Известно, что освещенность, обратно пропорциональна квадрату расстояния от объекта съемки до источника света. Это значит, что увеличив расстояние в два раза, мы получим падение освещенности объекта в четыре раза, т.е. на два «стопа». Таким образом, передвинув источник света, можно просто скорректировать экспозицию без дополнительных измерений. Такие знания облегчают работу, когда камера используется в режиме «M«.
О пользе
В наше чудесное время, когда картинку со смартфона, уже сложно отличить от домашней фотографии, снятой на зеркалку, зачем нужно знать все, что написано выше?
Нужно! Если Вы хотите осознанно управлять процессом, а не полагаться на алгоритмы внутрикамерной автоматики.