Практическая фотосъемка. Часть 2. Фотосъемка

Фотографическая съемка.

Фотограф щелкает, но вот что интересно —
На фоне Пушкина, и птичка вылетает.

Б.Ш.Окуджава

Тема этого раздела прежняя: экспозиция, но теперь она будет рассмотрена с точки зрения процесса фотосъемки, а значит, будут обсуждаться режимы экспозамера и воздействие света. Отдельно рассмотрим вопросы баланса белого цвета, фокусировки. Поговорим  о режимах работы автофокуса. Обсудим специфические моменты разных видов съемки от панорамной до макро.

Автоматика фотокамеры

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Что нам уже известно о экспозиции? Известно, что это «результат воздействия света», что параметрически она зависит от трех переменных: выдержки, диафрагмы и ISO. Знаем, что удобным инструментом для ее оценки и анализа является гистограмма яркости, помним как выдержка и диафрагма могут влиять на характер изображения.

Автоматика камеры «может» либо выполнить за фотографа всю работу, но сделает это так, как представляет себе правильным, либо предоставит фотографу самому установить параметры экспозиции. Во втором случае, она покажет как будет выглядеть верная экспозиция, но вмешиваться в процесс съемки не будет. Такой подход — две крайности, камера ведет себя как ревнивая подруга: либо делай все сам, либо все сделаю я.

Это не тот выбор, который поможет фотографу. Поэтому, в алгоритме работы автоматики современных фотокамер, реализованы промежуточные варианты: их три: PAT, вместе с ручным режимом «М», они образуют четыре основных алгоритма работы автоматики. Загадочный «PATM», этот набор латинских букв, которые обозначают названия основных режимов съемки:

  • P — программный режим установки параметров экспозиции. Автоматика камеры сама определяет выдержку и диафрагму для съемки. Не путайте этот режим с полностью автоматическим режимом, при котором фотограф, в принципе, может управлять только фокусировкой. В режиме P можно изменить ISO, режим экспозамера, выбрать подходящую пару параметров диафрагма-выдержка и установить любые другие параметры съемки самостоятельно , неизменной останется только экспозиционная пара: выдержка-диафрагма. В каком случае может понадобиться режим «P»? Не слышал, чтобы кто-нибудь из фотографов часто использовал режим «P». Ну может быть, для репортажной съемки группы людей, в облачную погоду при рассеянном освещении, когда ошибки экспозиции маловероятны.
  • T, часто обозначается как Tv — режим приоритета выдержки. Смысл этого режима в том, что для установки экспозиции, камера изменяет только диафрагму а выдержку выбирает фотограф. Это самый непопулярный режим съемки, за исключением полностью автоматического режима, который фотографы не используют никогда и режима P, который используют крайне редко. Итак, мы фиксируем выдержку, а диафрагма меняется и обеспечивает верную экспозицию, когда это бывает нужно? Нечасто! Этот режим используется, когда нужно снять, например, движущийся объект, чтобы обеспечить его четкое изображение, либо, наоборот — нужен «смаз», чтобы изобразить движение. Особенно если съемка ведется в условиях, когда значение диафрагмы практически не влияет на глубину резкости: съемка объекта на значительном расстоянии, когда дистанция фокусировки близка к «бесконечности», при достаточном освещении.
  • A, еще обозначается как Av — режим приоритета диафрагмы. Наиболее часто используемый  режим, зафиксированное значение диафрагмы определяет глубину резкости. Фотограф должен следить за, установленным автоматикой камеры. Значение выдержки, не должна стать длинней разумного значения, согласно эмпирическому правилу. Это значение выдержки, должно обеспечить наличие или отсутствие «шевеленки» от движения объекта съемки. Если нужна коррекция, чтобы сохранить установленное значение диафрагмы, нужно изменить значение ISO.
  • M —  «мануальный» режим, все параметры устанавливает фотограф, автоматика только вариант экспозиционной пары. Режим используется, например, при работе в студии когда условия освещения не меняются без вмешательства фотографа и определение нового значения экспозиции для каждого кадра не требуется. При использовании импульсного студийного света, без автоматических протоколов TTL, это единственно возможный для использования режим. При съемке с импульсным светом требуется, чтобы выдержка не была короче, той выдержки Х-синхронизации, которая определена для данной камеры, как выдержка синхронизации. Обычно это 1/160 — 1/200 для любительских камер и 1/250 для профессиональных, почему это так, разберем чуть позже. Если выдержка длинней этого значения, то ее конкретная величина, значения практически не имеет, этот вопрос, также, рассмотрим поздней.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Оставим ненадолго режимы съемки, чтобы обсудить новую сущность: режимы замера экспозиции. Уже упоминалось, какие проблемы могут возникнуть при съемке в контровом свете или в ситуации, когда сцена очень контрастная, но нужно получить детализированное изображение области, яркость которой отличается от средней яркости изображения.

Автоматика камеры может решить эти проблемы, нужно только указать, какой метод экспозамера использовать. Для того, чтобы понять смысл использования различных режимов замера экспозиции, вернемся на 40-50 лет назад, когда для автоматизации процесса определения экспозиции, использовали экспонометры с селеновыми датчиками, позже эти датчики стали электронными, но суть осталась прежней, такой прибор измеряет среднюю экспозицию по всей площади кадра. Сюжет с локализованными зонами контраста, становится камнем преткновения: чем меньше размер зоны, для которой требуется определить экспозицию, тем менее реальный результат получается. В современной фотографии такой режим замера экспозиции соответствует оценочному режиму. Когда в фотографию пришли цифровые технологии, появились новые возможности.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Автоматика камеры определяет параметры экспозиции, сравнивая яркость изображения с эталоном. В фотографии таким эталоном является 18% серый цвет, точней, речь идет о поверхности, имеющей коэффициент отражения 18%.

Нужно знать, что в природе поверхностью с самым высоким коэффициентом отражения — приблизительно 95%, является свежевыпавший снег, конкретная величина определяется температурой воздуха и наличием в нем примесей. Самой поглощающей свет поверхностью с коэффициентом отражения, примерно 3.5-4%, остается поверхность, покрытая сажей. Эталон с коэффициентом отражения 18%, вычислен как среднее геометрическое значение между «сажей и снегом».

Американский Институт Стандартов, ANSI разработал документ, который определяет правила калибровки датчиков и этот документ используют все производители. Изображение слева приблизительно отражает то, как выглядят соответствующие значения яркости.

Автоматика современных камер «приводит» значение яркости изображения к 18% серой карте. В зависимости от установленного режима экспозамера, камера использует для расчета экспозиции либо всю поверхность кадра, либо некоторую его часть поверхности. Интеллектуальные режимы замера экспозиции — продукт творчества производителей оборудования, но есть четверка устоявшихся алгоритмов, которые реализованы всеми, без исключения производителями:

  • Оценочный —  очень часто является оптимальным. Камера рассчитывает экспозицию с учетом яркости по всей площади кадра. Проблемы могут возникнуть при выраженном контровом освещении, либо при наличии большого количества контрастных зон. Если изображение контрастное, то не факт, что весь диапазон яркости отразится в динамическом диапазоне камеры и, возможно, что важные для восприятия детали окажутся за пределами динамического диапазона.
  • Частичный — замер производится в середине кадра на площади, примерно 5%-10%. Удобен при съемке в контрастном освещении, для того, чтобы установить экспозицию для определенной зоны кадра. Этот режим удобно использовать, если нужно определить экспозицию для значительной части кадра, например портрет крупным планом на очень светлом фоне или объект архитектуры, резко выделяющийся на фоне.
  • Точечный — похож на предыдущий режим, но замер производится на участке поверхности 1.5% — 3% в центре кадра. Позволяет фотографу более точно выбрать определенную зону, но увеличивает вероятность ошибки определения общей экспозиции. На самых простых моделях зеркальных и беззеркальных камер этот режим может отсутствовать.
  • Центрально-взвешенный режим замера— устанавливает значение экспозиции относительно центра кадра и усредняет эти значения по всей площади изображения. Иными словами, этот режим используется для того, чтобы получить экспозицию в границах динамического диапазона камеры. Отличается от «оценочного» замера тем, что экспозиция всего кадра «выравнивается» относительно его центральной части.

Для того, чтобы правильно определить экспозицию, всегда нужно учитывать специфику выбранного метода экспозамера. Важно представлять себе алгоритм установленного режима и понимать заранее, как будет выглядеть результат.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.В любом режиме съемки, в момент предварительного нажатия спусковой кнопки происходит, одновременно, фокусировка камеры и замер экспозиции. Часто требуется разделить эти два процесса, чтобы это сделать, в каждой камере есть кнопка фиксации экспозиции, использовав которую, фотограф может снова запустить автофокус, но уже без повторного замера экспозиции.  Есть важный нюанс, в некоторых случаях, замер экспозиции может производиться не по центру кадра, а по активной точке фокусировки, об этом нужно помнить.

Например,  требуется получить изображение, где экспозиция определяется в «частичном» режиме замера по одному объекту, а фокусировка производится по другому. Это сделать несложно, если возможно разделить процесс фокусировки и замера экспозиции: камера фокусируется на нужном объекте и фиксируется экспозиция,  затем производится кадрирование и устанавливается фокус.

Задание. 1. Выберите сцену с несколькими контрастными зонами. Сделайте несколько замеров экспозиции в режиме приоритета диафрагмы. Используйте режим замера экспозиции «по точке» и «оценочный». Как меняются значения выдержки, когда центральная точка попадает на светлые фрагменты рисунка и что происходит, когда замер происходит на темных участках? 2. Различаются ли полученные значения выдержки при разных режимах замера?

2. Выберите сюжет с преобладанием светлых тонов. Установите камеру на штатив и сделайте несколько замеров параметров экспозиции в двух режимах: оценочном и точечном. Как отличаются результаты? Постарайтесь объяснить различия. 

Измерения

Мы уже немного знаем о работе автоматики камеры и понимаем, что она основана на результатах измерения света, отраженного от объектов съемки. Мы столкнулись с тем, что результаты измерений, верней, вычисленные на основе этих измерений параметры экспозиции могут не соответствовать поставленной задаче. Если так, то мы пытаемся использовать разные режимы замера, вводим корректировки, чтобы получить желаемый результат. Проблема тем сложней, чем больше источников света, отражающих поверхностей и чем разнообразней отражающая способность объектов съемки.

Если речь идет о студийной съемке с импульсным светом, то автоматика камеры помочь в определении параметров экспозиции не сможет. Попытки «подобрать» подходящие параметры, используя пробные кадры, неэффективны и вряд ли позволят быстро получить приемлемый результат. В студийной съемке, чаще всего, используют несколько импульсных источников, с различными модификаторами света, тогда число вариантов становится растет и задача усложняется. Как решить проблему?

Существует целый класс приборов для замера экспозиции: это экспонометры и флэшметры, которые мы уже упоминали.

Флешметр — прибор, предназначенный для замера параметров экспозиции как при постоянном свете, так и при использовании источников импульсного света, он имеет синхроконтакт для работы с импульсными источниками и может измерять экспозицию Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.от импульсного света в режиме, когда флешметр, «ожидает» вспышку, не используя синхронизацию. Главное отличие флэшметра от систем экспонометрии самой камеры, как мы уже знаем, заключается в возможности проводить измерения не только отраженного, но и падающего света. При измерении падающего света появляется возможность раздельно измерять экспозицию от каждого источника, включая пассивные. Часто, сложно определить какой именно источник вносит конкретные изменения в светотеневой рисунок, один из способов, позволяющих оперативно определить источник влияния, это использование флешметра. Конечно, всегда остается метод «проб и ошибок», как метод обучения он совсем неплох, особенно если обучение сопровождается рассуждениями и рекомендациями специалиста. Но прибор позволяет ускорить процесс и сделать его более осмысленным.

Флешметр имеет несколько насадок. В комплект входят две насадки: матовая полусфера, имеющая положения для определения экспозиции от падающего света и для определения равномерности освещения и контраста, вторая насадка, предназначена для измерения экспозиции от отраженного света. На изображении слева насадка в виде полусферы в положении для измерения экспозиции от падающего света (левая часть изображения) и в положении для определения равномерности освещения (справа).

Прибор очень полезен на этапе обучения, особенно, когда речь идет о студийной съемке. После достижения определенного уровня квалификации, его «полезность» частично заменяется опытом, но для создания сложных световых схем, флешметр остается незаменимым инструментом.  Простейший аналоговый экспонометр, который тем не менее, умеет измерять экспозицию от падающего света, стоит на момент написания этого текста, приблизительно 7000 рублей, а цифровой прибор средней группы сложности стоит уже 17000-20000 рублей. Все зависит от финансовых возможностей, если они ограничены, то для обучения, можно взять прибор на прокат.

Компенсация экспозиции

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Компенсация экспозиции — важный инструмент, позволяющий корректировать экспозицию, установленную автоматикой камеры. Обычно камера определяет экспозицию, используя в качестве эталона 18% серый цвет. В соответствии с установленным режимом, автоматика сравнивает полученный результат с эталоном и рассчитывает экспозицию, иногда, бывают ошибки.

В качестве примера можно привести съемку зебры с использованием точечного режима экспозамера… да, зебру — полосатую лошадку! Если в момент замера экспозиции, область видоискателя, по которой производился замер, находилась на черной полоске зебры, мы получим «передержанное», слишком светлое изображение, а если замер будет сделан на белой полосе, мы получим темную, «недодержанную», картинку.

Конечно, съемка портрета зебры, в режиме точечного замера, не самый характерный случай, но в качестве примера, он очень хорошо иллюстрирует проблему. Что делать? Самым естественным решением проблемы является изменение режима замера экспозиции, но пример приведен не для решения конкретной проблемы, нужно познакомиться с важным дополнительным параметром, влияющим на работу автоматики камеры.

Компенсация экспозиции, этот параметр называют еще экспокоррекцией , он позволяет сделать горизонтальный сдвиг гистограммы в область «светлых» или «темных» значений, не изменяя ее форму. Изображение станет темней или светлей, в зависимости от направления сдвига. Эта настройка, обычно, ограничена диапазоном в ±3-5 ev.  Нужно следить, чтобы гистограмма при сдвиге не вышла за границы динамического диапазона. Экспокоррекция не влияет, как выдержка или диафрагма, на характер изображения, ее воздействие больше похоже на ISO.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Экспокоррекция часто применяется при съемке в ночное время городских огней, иллюминации, фейерверков и салютов. Определяя экспозицию при съемке ночного города, автоматика камеры ориентируется на 18% серый, как на эталон. Она, из-за всех сил, пытается увеличить яркость изображения, попутно увеличивая шумы и выбрасывая все детали в светах далеко за границы динамического диапазона камеры. «Детали в светах» — это разноцветные городские огни, которые требуется сфотографировать. В результате получается темная картинка с невнятными темными силуэтами зданий и белыми пятнами разноцветных огней — совсем не то, что требовалось.

На изображении слева два изображения, верхнее получено в режиме приоритета диафрагмы, без использования экспокоррекции, в нижнем введена экспокоррекция -2.0 e.v. На гистограмме верхнего снимка хорошо видно, что автоматике удалось избежать «потерь» в тенях за счет «небольшого» пересвета — на правой границе гистограммы заметен небольшой всплеск, характеризующий пересвет. Если руководствоваться формальными признаками, то пересвет столь незначителен, что им можно пренебречь… Дело в том, что весь смысл данной фотографии, показать красоту разноцветных ночных огней, а «небольшой пересвет — это как раз эти самые огни. Детали в остальной части снимка, которые выявлены за счет увеличения выдержки, ничего кроме шумов в изображение не добавили.

На нижнем снимке, введение экспокоррекции позволило показать цвет огней, убрать лишние ореолы, за счет того, что в тенях исчезли детали вместе с шумом, снимок стал выглядеть интересно и качественно. Конечно, экспокоррекция привела к недодержке и нарушению технических канонов, зато позволила сделать интересный кадр. Это, еще раз, подтверждает тезис о том, что «правильной экспозиции» не существует, термин «верная экспозиция», который использован в начале, определяет только техническую сторону фотографии, не затрагивая творческую.

 Замечание. Читая материалы о фотосъемке, мы часто встречаем что-то вроде: «если значение выдержки мигает в окне видоискателя, значит вы достигли крайнего значения и для установки правильной экспозиции, вам нужно установить другое значение диафрагмы, выдержки и/или ISO…» Вроде все верно, но… изменив диафрагму, вы скорей всего измените глубину резкости, увеличив выдержку, можно получить «смаз» или «шнвеленку», в результате получится не то, что ожидалось.  Опасайтесь верных, но совершенно бессмысленных рекомендаций.

Задание. 1. В ночное время установите камеру на штатив, определите с помощью автоматики параметры экспозиции. Затем установите режим «М» с определенными выдержкой и диафрагмой. Изменяя значение экспокоррекции, постарайтесь получить кадры, в которых ночные огни выглядят четко и сохраняют цвет. Повторите опыт, меняя параметры экспозиции, включая ISO.

2. Повторите опыт с огнями движущихся  автомобилей, для этого нужно ввести параметры экспозиции с достаточно длинной выдержкой, чтобы огни выглядели как  цветные полосы.

Затвор, выдержка, синхронизация

Затвор — важная часть любой фотокамеры. Он обеспечивает доступ света через объектив к светочувствительной матрице, в течение времени экспозиции. Затворы бывают механические, сейчас чаще механические с электронным управлением и электронные. Механические затворы, в свою очередь, различаются по месту установки на апертурные и фокальные. По конструкции механических затворов выделяются два типа: шторно-щелевые и центральные. Шторно-щелевые затворы, обычно, расположены вблизи фокальной плоскости, центральные — рядом с апертурной плоскостью.

Разнообразие конструкций затворов очень велико, поэтому рассмотрим только электро-механические шторно-щелевые затворы, установленные близко к фокальной плоскости и коснемся конструкции центральных затворов. Эти две конструкции, вместе с электронным затвором наиболее актуальны в современной фотографии.

Шторно-щелевые затворы используются в подавляющем большинстве современных цифровых камер. Исключение составляют некоторые модели камер среднего формата, но они мало распространены из-за очень высокой стоимости и достаточно ограниченной области применения,  такие камеры иногда используют центральный затвор.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Центральный затвор появился в конце XIX века и просуществовал достаточно долго без конкуренции со стороны других конструкций. Его главное преимущество заключается в том, что установленный близко к апертурной плоскости, он обеспечивает равномерное освещение светочувствительного материала в течение всего времени экспозиции. Это значит что, выдержка Х-синхронизации не вызывает проблем. Центральный затвор имеет достаточно простую конструкцию, он не дорог в производстве, поэтому мог устанавливаться на каждый сменный объектив.

Но главное его достоинство, конечно в другом. Долгое время фотографическая камера имела кадр значительных размеров, к примеру 9х12 сантиметров, сложно представить шторно щелевой затвор, расположенный в фокальной плоскости, для кадра такого размера.

Такая конструкция не обеспечивает работу на коротких выдержках, кроме одной конструкции, это новый центральный затвор камеры HASSELBLAD H6D-100C, он обеспечивает выдержку до 1/2000 сек. Но речь идет о камере стоимостью более 2.000.000 рублей, объективы к которой стоят соответственно… нет смысла обсуждать это исключение.

Если затвор установлен вблизи апертурной плоскости, предполагается, что он должен быть установлен в каждом сменном объективе. При этом, центральный затвор последние полвека, чаще всего используется в камерах среднего формата, где отсутствие «коротких» выдержек, не является большой проблемой. В студии это неважно, так как время экспозиции определяет не затвор камеры, а продолжительность светового импульса. Но такое оборудование, невозможно использовать для съемки спортивных репортажей или в путешествиях.

Сейчас центральный затвор можно встретить либо в винтажной пленочной технике, либо в топовой цифровой среднего формата. Слева изображение объектива среднеформатной камеры «Москва-4» эта камера выпускалась в СССР в 50-х годах прошлого века, Она имела несъемный объектив с кожаными мехами, оптический дальномер и размер кадра 6х9 или 6х6 сантиметров, что позволяло сделать 8 или 12 кадров без перезарядки пленки.  Объектив этой камеры — хороший пример объектива, который включает в себя кроме оптической системы, центральный затвор и механизм диафрагмы. В СССР, до середины 90-х выпускалась компактная любительская камера «Смена 8М», которая имела центральный затвор и объектив несъемной конструкции. Камера была очень популярна среди начинающих фотолюбителей, т.к за 25 лет было выпущено более 20 миллионов камер.

Шторно-щелевой затвор лишен главных недостатков центрального затвора: он легко отрабатывает короткие выдержки вплоть до 1/8000 сек., установлен в корпусе камеры и не связан с  возможностью смены объективов, но у него есть собственные проблемы.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Конструктивно шторно-щелевой затвор состоит из двух шторок и привода, благодаря приводу, шторки движутся последовательно с одинаковой скоростью вдоль короткой стороны кадра. Бывают конструкции, когда шторки движутся вдоль длинной стороны кадра, наиболее известная из них — Leica серии «М».

Начало движения первой шторки инициирует фотограф кнопкой спуска, вторая шторка начинает движение после разблокировки замка, момент разблокировки определяется установленной выдержкой. Скорость шторок достаточно велика, поэтому для «длинных» выдержек, продолжительность которых больше 1/200- 1/250 сек., вторая шторка начинает движение после того, как первая — уже остановилась, оставив затвор открытым.

Это очень важный момент для понимания механизма синхронизации с импульсными источниками света. Самая короткая выдержка, при которой, вторая шторка начинает движение только после того, как первая достигла края кадрового окна, называется выдержкой х-синхронизации. При выдержках более коротких, чем выдержка х-синхронизации, вторая шторка начинает движение в то время, когда первая шторка еще движется. Чем короче выдержка, тем меньше расстояние между шторками, двигающимися друг за другом. Расстояние между движущимися шторками, через которое проникает свет, еще иногда называют экспозиционной щелью. Таким образом, на коротких выдержках, затвор никогда не открывается полностью, чем короче выдержка, тем экспозиционная щель между шторками меньше. Следовательно, импульсный источник света обеспечит экспозицию только той части кадра, которая была открыта во время светового импульса.

На фотографии изображен затвор полнокадровой фотокамеры Canon EOS 5DMkII, хорошо видно как устроены металлические ламели, движущиеся вдоль короткой стороны кадра и образующие шторки затвора.

Функция затвора в процессе создания экспозиции, критически важна. В фотографии часто приходится использовать импульсный свет, поэтому рассмотрим взаимодействие затвора с источниками импульсного света: накамерными вспышками и студийными приборами.

При использовании накамерной вспышки, которая часто лишь дополняет общую экспозицию, подсвечивая тени, всегда требуется правильно использовать ограниченную световую энергию, которую вспышка может предоставить. Накамерные вспышки используют только тогда, когда обеспечить приемлемую экспозицию невозможно без ощутимого снижения качества изображения. И тогда серьезной проблемой становится, синхронизация затвора камеры и импульсного источника, очень мешает ограничение, накладываемое х-синхронизацией. Как его преодолеть ?

Одно из решений — это использование множественных вспышек, так называемой «мультивспышки», что позволяет обойти ограничение х-синхронизации.  Недостатком такой технологии является многократное снижение световой отдачи — вспышка элементарно не успевает полностью восстановить заряд между импульсами. Кроме того приходится использовать более сложный протокол TTL.

В студии, где импульсные приборы, обычно, полностью берут на себя создание экспозиции. Световая энергия вспышки настолько больше естественного освещения студии, что можно учитывать только экспозицию полученную от студийных приборов.  Это значит, экспозицией, полученной за то время, когда импульс вспышки уже завершился, а затвор все еще открыт, можно пренебречь.

Длина импульса студийной вспышки составляет, примерно, от 1/1000 секунды, в старых моделях, до 1/30000 сек. в современных приборах. Время экспозиции определяет длина импульса вспышки, а не установленное в камере значение выдержки. Чтобы понимать соотношение экспозиций от импульса студийной вспышки и других источников света, которые могут быть в студии, рассмотрим пример. Пилотный свет освещает объект съемки лампой мощностью 250 Вт, импульс основного источника имеет отдачу 500-1000 Дж. Продолжительность экспозиции от лампы пилотного света 1/200 сек, что соответствует энергии 1,25 Дж… понятно, что  рассматривать эти величины совместно, не имеет смысла и экспозицию от пилотного света можно не учитывать.

Электронный затвор, это то, что будущем, вероятно, заменит все механические конструкции. Электронные затворы уже стали появляться в современных цифровых камерах, но пока они сосуществуют с механическими затворами. Электронный затвор — это функция матрицы, реализованная с помощью электроники. Его функционал обманчиво прост: можно обнулить значения цифровой матрицы и считать их, интервал времени между обнулением и считыванием — это выдержка или время экспозиции. Считывание может происходить двумя способами: последовательное считывание значений каждого пикселя называется «Rolling Shutter» или одновременное считывание данных из всех элементов матрицы — «Global Shutter».

К достоинствам электронного затвора можно отнести надежность, так как в нем нет механических частей; бесшумность, по той же причине; способность отрабатывать очень короткие выдержки. Есть недостатки, которые пока ограничивают применение: затворы Rolling Shutter плохо переносят быстро движущиеся объекты съемки и перемещение камеры в руках фотографа. В подобных случаях изображение деформируется, так как изображение изменяется в процессе считывания информации. От этой проблемы избавлен Global Shutter, но одновременное считывание всей информации требует большой вычислительной мощности. Сейчас в камерах, где имеется электронный затвор, его использование ограничивается видеосъемкой, timelaps и съемкой на выдержках, превышающих значения, обеспечиваемые механическим затвором.

Задание. 1. Установите накамерную вспышку в «ручной» режим управления. Камера должна быть в режиме «M», выдержка 1/500. Сделайте снимок и объясните чем обусловлена вертикальная темная полоса и от чего зависит ее ширина.

Дефекты изображения, которые могут быть вызваны непроизвольным смещением камеры или перемещением объекта съемки

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Сначала рассмотрим дефект, вызываемый непроизвольным движением камеры в руках фотографа в момент экспозиции — смазанное изображение или «смаз». Обычно он наблюдается при длинных выдержках. Для того чтобы избежать испорченных снимков, существует простое эмпирическое правило, которое уже упоминалось: модуль знаменателя значения выдержки должен быть численно меньше текущего фокусного расстояния.

Теперь разберемся, что это означает! Например, если вы снимаете «с рук», используя объектив с фокусным расстоянием 200 мм, то максимальная выдержка, которая обеспечит вам четкое изображение неподвижного объекта приблизительно равна 1/200 сек. Но и это не окончательно. Все люди разные, у всех разная физическая форма, разная нервная система и различный опыт съемки. Поэтому значение, определенное по правилу, приведенному выше для разных людей может несколько различаться. Опыт и тренировки, так же, могут существенно изменить критическое значение выдержки в вашу пользу.

В любом случае, следует установить свой персональный коэффициент коррекции, это можно сделать путем некоторого количества экспериментов. Чтобы минимизировать вредное влияние природы человеческого организма можно использовать целый ряд приемов: штатив или монопод, что эффективно но не всегда возможно, дополнительный упор для рук фотографа или камеры. Очень важно, во время съемки принять максимально устойчивую позу и надежно держать камеру двумя руками. Можно и нужно использовать для устойчивости камеры окружающие предметы: опоры, ограждения и т.д.

Стоит уточнить, что чем больше разрешение матрицы, тем большую коррекцию требуется вносить в эмпирическое правило, чтобы избежать шевеленки. Например для камер с разрешением больше 30Мп выдержку стоит укоротить минимум на ступень, то есть, вдвое. Еще одно уточнение для камер среднего формата. В этом случае, наоборот выдержку возможно несколько удлинить, например, на 1/2 ступени экспозиции. В общем случае, величина коррекции эмпирического правила зависит от размера пикселя, чем он меньше, тем более короткую выдержку придется использовать. Сделать проблему «шевеленки» менее острой, помогают системы стабилизации изображения.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.

Оптический стабилизатор— эффективное средство, помогающее избежать «шевеленки». Эта технология развивается по двум направлениям: смещение оптического блока в объективе и смещение блока сенсора в камере. В последнее время получили распространение системы со смещением сенсора, их главное преимущество очевидно: любой объектив, установленный на такую камеру стабилизирован! Часто существует возможность согласовать работу двух стабилизаторов в объективе и в камере для большей эффективности. Есть опыт использования такой схемы в системе «Four Thirds System», которую сейчас поддерживают несколько производителей. Эффективность работы стабилизаторов принято оценивать в количестве дополнительных «стопов» экспозиции, которые они обеспечивают при съемке. Например, если при выключенном стабилизаторе вы можете снять кадр без «шевеленки» при выдержке 1/250 сек., а при включенном стабилизаторе — 1/60, значит стабилизатор обеспечил дополнительные два «стопа» экспозиции.

Второй типичный дефект съемки появляется при быстром перемещении объекта в кадре. Очевидно, что в этом случае не спасает ни штатив, ни стабилизатор… хотя стабилизатор, имеющий режим стабилизации с отключенной горизонтальной осью, может сильно упростить задачу при съемке с проводкой. Единственным, безоговорочно эффективным средством, является короткая выдержка. Помочь в подобной ситуации может понимание закономерностей от которых зависит степень «смазывания». Зависимость довольно простая: чем больше скорость объекта и чем меньше расстояние до него, тем больше объект будет «смазан». Строго говоря, значение имеет не скорость реального объекта, а расстояние на которое изображение объекта переместится в поле кадра за время экспозиции.

Задание. 1. Установите на камере режим «P», подберите значение ISO таким образом, чтобы среди предложенных экспозиционных пар, были пары с выдержками в районе 1/5 сек. Установите максимальное фокусное расстояние. Выбирая экспозиционные пары, определите при каких значениях выдержки становится заметным эффект «смазывания». Как полученный результат соотносится с эмпирическим правилом? Повторите опыт на разных фокусных расстояниях.

2. Попробуйте снимать проезжающие мимо автомобили, используя разные экспозиционные пары, как в первом задании. Попробуйте съемку с проводкой, то есть поворачивая камеру, старайтесь удержать объект неподвижно в поле кадра. Что происходит с неподвижными объектами вокруг? Попробуйте получить с кадры с эффектом движения.

Фокусировка

Практически каждый объектив имеет механизм, позволяющий фокусировать изображение, почти, потому что простейшие оптические системы обходятся без него, но их рассматривать в этом курсе не будем. Вся фотографическая оптика поделена на две группы: автофокусная и имеющая ручную фокусировку. Среди объективов, не имеющих автофокуса, большое количество старой оптики, современной бюджетной оптики, но есть очень современные, качественные и дорогие объективы, примером такой оптики являются объективы компании Zeiss.

Автофокус, без сомнения, очень полезен, он позволяет обеспечить высокий темп съемки и точность фокусировки. Но есть несколько направлений фотографии, где можно обойтись без него, например в студийной съемке, если она носит статичный характер и не требуется снимать различные фазы движения, в этом случае использование мануальных объективов Zeiss, вполне оправдано. Еще один случай, макросъемка, где автофокус откровенно мешает, из-за очень малой ГРИП. Некоторые виды предметной съемки удобней делать в режиме ручной фокусировки. Поговорим об этом, в соответствующих разделах курса.

Но ручная фокусировка в современной фотографии — это скорей исключение, чем правило. Подавляющее число фотографий создается с применением систем автоматической фокусировки.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Системы автофокуса разделены на две большие группы, по технологии определения дистанции: фазовый автофокус и контрастный. Фазовый автофокус имеют зеркальные камеры, контрастный — беззеркальные и компактные. Разделение между типами автофокуса — линия фронта технологической войны. В последнее время появились беззеркальные системы, имеющие фазовый автофокус и зеркальные, которые наряду с фазовым, используют контрастный для фокусировки во время видеосъемки. Как сказал классик: «Все смешалось в доме Облонских.», остается надеяться на оптимистичное развитие сюжета. Разберемся по порядку, стараясь не поддаваться давлению маркетологов…

Фазовый автофокус предполагает наличие датчиков, установленных отдельно от матрицы и лучше всего для этого подходит конструкция зеркальной камеры, когда поворотное зеркало отражает свет в тоннель видоискателя, где и находятся датчики автофокуса, на время экспозиции зеркало закрывается (поворачивается) и свет попадает на матрицу. Существуют системы с полупрозрачным зеркалом, которые лишены части проблем, связанных с движением элементов конструкции, но освободившись от одних проблем, такая конструкция обрела другие. Системы с полупрозрачным зеркалом не используют в «топовых»  зеркальных камерах. В последнее время появились беззеркальные камеры с фазовым автофокусом, в этом случае, датчики автофокуса установлены прямо на матрице.

У традиционной зеркальной системы с фазовым автофокусом есть масса недостатков: наличие подвижных деталей, которые имеют ограниченный ресурс, вес и требуют пространства в корпусе камеры. В процессе работы зеркало создает шум и сотрясение. И только одно достоинство такой системы позволяет ей оставаться в составе производственных программ производителей, точность и скорость работы фазового автофокуса пока превосходит все системы контрастного автофокуса. Почему я написал «пока»? Потому что, сейчас огромные средства брошены на исследования и разработки, каждая новинка демонстрирует все более высокие показатели и очевидно, что наступит момент, когда показатели контрастного автофокуса или фазового, с датчиками, установленными непосредственно на матрице, сравняются с показателями соперника — это станет завершением «эпохи зеркальных камер». Но пока этого не произошло, я должен сказать, что несмотря на постоянные уверения маркетологов, что «момент настал», а это происходит с выходом каждой топовой «беззеркалки» — это не так!

Эффективность фазового автофокуса напрямую зависит от количества датчиков, их конфигурации: «крестообразные» датчики намного эффективней, т.к. меньше зависят от направления контуров объекта съемки. В последние годы в топовых камерах стали использоваться «двойные крестообразные» датчики, лучи которых расположены под углом 45° друг к другу, это сделало их еще более эффективными. Важным условием эффективной работы фазового автофокуса является светосила объектива, чем она выше, тем выше скорость и точность фокусировки. Система также критично зависит от общей освещенности объекта, при недостатке света, она просто отказывается работать. Чтобы избежать проблем с недостатком света, используют различные варианты подсветки, начиная от инфракрасного прожектора до тестового срабатывания встроенной или внешней накамерной вспышки. Нужно помнить о самом главном достоинстве фазового автофокуса: в момент определения дистанции система «знает» куда и насколько перемещать фокусировочный блок объектива, ей не требуется делать  пробные замеры, определяя оптимальную настройку, в отличие от систем контрастного автофокуса.

Контрастный автофокус основан на сравнении, автоматика камеры оценивает микроконтраст на выбранных участках изображения, сравнивая образцы при разных положениях объектива, т.е. двигая, с помощью привода, линзы объектива, система выбирает наиболее контрастные образцы. Так как система работает с изображением уже зарегистрированным матрицей, то она никак не зависит от светосилы объектива или освещенности объекта, если контрастность выбранных участков изображения достаточна для анализа, фокус, в конце концов, будет установлен… но это может занять время.

Гибридные системы автофокуса в последнее время используются все чаще. С одной стороны они позволят улучшить автофокус беззеркальных камер, за счет установки фазовых датчиков непосредственно на матрицу, с другой стороны, решают проблему автофокусировки  для зеркальных камер при видеосъемке и в режиме «Live View».

Время, требующееся на фокусировку, зависит не только от типа автофокуса, но и от конструкции объектива, типа привода автофокуса. Например некоторое время назад, в «пленочные» времена, компания Nikon использовала в своих зеркальных камерах систему, при которой двигатель привода автофокуса находился не в объективе, а в корпусе камеры. Момент передавался из камеры в объектив через специальный вал, который называли на сленге «отвертка», что привело к такому конструкторскому решению? Наверное, попытка сэкономить на электромоторах… Уже давно объективы системы Nikon имеют моторы в каждом объективе, но, до недавнего времени, для совместимости, все топовые камеры имели «отвертку»… вот такая история.

Еще несколько слов о приводе автофокуса. Долго использовались механические системы с редуктором, которые имели существенные конструктивные недостатки, такие системы, были относительно шумными, из-за низкого КПД, требовали много электроэнергии и в целом работали достаточно медленно. Позже появились кольцевые двигатели, основанные на пьезоэлектрическом эффекте, главным преимуществом являлось отсутствие редуктора, т.к. ротор и статор такого двигателя конструктивно совмещены с элементами конструкции объектива, кроме того, такой двигатель работает практически без шума, что позволяет минимизировать проблемы в процессе видеосъемки.

Привод автофокуса проектируется так, чтобы обеспечить отличные показатели скорости в рамках задач, поставленных перед конкретным объективом, поэтому весьма смешно выглядят претензии к скорости привода конкретного объектива, которые далеко выходят за рамки его назначения. Например очень часто можно слышать, что у высококлассного портретного объектива Canon EF 85/1.2L II скорость привода автофокуса недостаточно высокая…  Этот объектив не предназначен для репортажной съемки, нужно использовать более подходящий объектив, например Canon EF 70-200/2.8L, там и привод автофокуса быстрей и есть приличный диапазон фокусных расстояний.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.На корпусе некоторых объективов есть переключатели, определяющие диапазон дистанций фокусировки, обычно можно включить весь диапазон полностью или одну их частей: близкие дистанции или дальние. Это сделано для того, чтобы сократить время  фокусировки, например, если вы установили «дальний поддиапазон», то система не станет искать фокус в «ближней» части и, следовательно, быстрей завершит работу.

Из этого вывод: если камера явно не фокусируется так как вы считаете, она должна это делать, проверьте установки переключателей. На изображении слева, верхний переключатель устанавливает диапазон дистанций фокусировки объектива Canon EF 70-200/2.8L II. Дело в том, что фокусируясь в диапазоне 1.2-2.5 м, механика объектива совершает значительные перемещения, а, следовательно, тратит время, расходует энергию. Если очевидно, что объект находится на расстоянии более 3 м, то можно установить режим который фокусирует объектив на дистанциях свыше 2.5 метров и процесс будет завершен быстрей.

Перейдем к тому, что имеет практическое значение для начинающего фотографа — использование автофокуса в различных ситуациях. Автофокус  имеет несколько режимов работы, иногда к стандартным режимам добавляются «фирменные» технологии конкретного производителя, что-то вроде режимов распознавания глаз или улыбок, но режим однократного срабатывания автофокуса присутствует во всех камерах без исключения.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Перед тем, как обсудить этот важный вопрос, рассмотрим процесс выбора точек или зон фокусировки. Все современные камеры обладают набором датчиков автофокуса, которые можно выбирать по одному, либо группами. Эффективность того или иного датчика зависит от его конструкции, например в зеркальных камерах самый эффективный датчик находится в центре кадра и в ряде случаев фотограф предпочитает выбрать его, с тем, чтобы после фокусировки, заново провести кадрирование.

Такой подход имеет один существенный недостаток: совместив в видоискателе центральный датчик с объектом съемки, вы должны заблокировать автофокус, затем изменить кадрирование и только после этого, нажав кнопку спуска до упора, произвести съемку. Такая процедура требует время, которое не всегда есть. Вторая проблема, если дистанция фокусировки невелика, то после окончательного кадрирования, точка по которой была сделана фокусировка, может сместиться за пределы ГРИП, поэтому снимая крупный план стоит подумать о выборе датчика автофокуса. Изображение слева — типичный пример такой ошибки. Портрет снимался с диафрагмой  4.0, портретным объективом EF 85/1.2L, ГРИП получилась относительно небольшой. Фокус был установлен по центральной точке, затем, было сделано окончательное кадрирование. В итоге, точка фокусировки сместилась со зрачка левого глаза девушки на левый угол ее рта и глаз модели выпал из ГРИП — это брак.

Очень многое в подобных случаях зависит от эргономики камеры, если система управления позволяет управлять параметрами съемки не отрываясь от видоискателя — это отлично, если нет — это огромная проблема, будут пропадать замечательные кадры просто потому, вы в это время занимались «навигацией по меню». Не слушайте маркетологов и мотивированных амбассадоров о инновациях, технологиях и новых подходах к эргономике. Главное в эргономике управления любой камерой, это возможность управлять, не отрываясь от видоискателя, остальное вторично.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса. Научитесь быстро выбирать точки фокусировки не отрываясь от видоискателя, если это делается через меню на сенсорном экране, назначьте эту функцию на программируемые кнопки. Как снимать ? В первую очередь, проведите кадрирование, выберите ближайшую к глазам девушки точку фокусировки, таким образом, чтобы после фокусировки, смещение камеры при окончательном кадрировании было минимальным. Снимайте.

Другой подход, называется «Камера, она умная!», в этом случае устанавливается автоматический выбор точки, так обычно работают новички, потому что более опытный фотограф всегда имеет представление о том, какой кадр он желает получить и что в этом кадре должно быть в фокусе. Но, например, в случае, если идет съемка группового портрета, такой подход оправдан, т.к. диафрагма уже установлена с учетом того, что все объекты съемки должны быть в фокусе. Чтобы научиться правильно выбирать точки и зоны фокусировки, нужно посвятить этому некоторое время, экспериментируя с разными сюжетами, здесь требуется опыт.

В последнее время развиваются интеллектуальные программы выбора точек фокусировки: по лицам, по улыбкам и так далее, пробуйте использовать инновации, но обязательно держите их под контролем. Нельзя путать режимы автоматического выбора точек фокусировки и режимы работы автофокуса — это совершенно разные функции.

Задание. 1. Снимите портрет крупным планом, производя фокусировку по глазам модели с помощью центрального датчика, с последующим кадрированием. Проделайте тоже самое но точку автофокуса выберите в процессе кадрирования. Сравните результаты, обращая внимание на точность фокусировки. 

Режимы работы автофокуса.

Существует два основных режима: режим однократного действия — one shot и режим «следящего автофокуса». Чаще всего используется режим one shot, когда автофокус срабатывает один раз и блокируется до полного нажатия кнопки спуска. Это значит, что фотограф либо нажимает кнопку до упора  и снимает кадр, либо отпускает ее, отказавшись от съемки. Единственный недостаток режима «one shot» проявляется, если объект съемки передвигается в кадре, а фотограф медлит… тогда, велик риск потерять фокусировку. Снимая в режиме one shot, нужно помнить, что при полностью нажатой кнопке спуска, затвор сработает только в том случае, если процесс фокусировки завершен.

Второй режим автофокуса называется «следящий«. Следящий режим работает при наполовину нажатой кнопке спуска, процесс фокусировки происходит непрерывно, опираясь на датчики или зоны фокусировки через которые проходит движущийся объект. Процесс продолжается до момента съемки или до момента, когда кнопка спуска будет отпущена. Этот режим удобен для съемки движущихся объектов. В современных топовых камерах следящий режим дополнен «предикативностью»: для фокусировки выбирается точка, в которой объект будет с учетом его траектории, скорости, и задержки на срабатывание затвора и/или подъем зеркала.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Чтобы выбрать режим фокусировки, требуется понимать, что, конкретно, подходит для данной съемки. Например, следящий автофокус отлично подходит для съемки различных забегов и заездов, где траектория движения объекта съемки очевидна и его легко удержать в кадре, но этот режим будет неудачным выбором для съемки атакующих игроков крупным планом, так как, они постоянно и непредсказуемо меняют направление, совершают быстрые и резкие движения, одним словом, ведут себя непредсказуемо. Снимать автомобили, проезжающие мимо, находясь в некотором отдалении от обочины, удобно, используя следящий автофокус. Но, если снимать те же автомобили, надвигающиеся на камеру, прямо с обочины дороги, то следящий автофокус может ошибаться и удобней использовать режим «one shot».

Еще один, довольно удобный режим автофокуса, его можно назвать «комбинированным», в камерах Canon он называется длинно «интеллектуальная автофокусировка«. Его алгоритм заключается в том, что если, после того, как камера сфокусирована, объект начал движение, то автофокус переключится в следящий режим и будет держать объект в фокусе.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Важное применение режима «следящий автофокус» — это съемка с проводкой.  Плавно перемещая камеру вслед за движущимся объектом, фотограф пытается получить изображение, в котором объект будет в фокусе и не «смазан», а неподвижные объекты вокруг, благодаря «смазу», создадут эффект движения. Для подобной съемки требуется тренировка, так она производится при достаточно длинной выдержке, которая обеспечивает эффект. Некоторые длиннофокусные объективы, оснащенные стабилизатором, имеют режим, при котором отключается горизонтальная ось стабилизации, для того, чтобы была возможность сделать проводку.

Задание. 1. Установите режим работы автофокуса «one shot», выберите точку фокусировку на левой или правой стороне видоискателя. Снимайте движущиеся автомобили, фокусируясь с помощью выбранного датчика с последующим кадрированием. Определите для себя какой получается процент брака. Попробуйте выбирать датчик фокусировки в процессе кадрирования. Сравните результаты.

2. Снимайте людей, играющих в любую игру с мячом. Установите режим автофокуса «следящий». Постарайтесь держать игрока с мячом в фокусе до момента броска и снять этот момент. В режиме «one shot» постарайтесь снять момент броска. Сравните результаты.

Точка фокусировки определена, объектив сфокусирован на нужную дистанцию… остается только нажать до упора кнопку спуска. К сожалению,  даже если система автофокуса идеально юстирована, а в фокусе окажется точка изображения, которую намечал фотограф, остается вопрос: «Какие именно предметы попадут в зону резкости?». Поговорим о глубине резкости.

Глубина резкости и гиперфокальное расстояние

Глубина резкости, правильное название — глубина резко изображаемого пространства, сокращенно — ГРИП, это дистанция между ближней к камере точкой с резко изображенными предметами и дальней к камере точкой с резко изображенными предметами. Все, что находится между этими границами, называется глубиной резко изображаемого пространства. Это определение понятно описывает сущность термина, но совершенно не годится для расчетов. Что такое «резко изображенный» предмет? У каждого зрителя индивидуальное представление о резкости, то, что одному наблюдателю покажется вполне резким, другому будет казаться размытым.

Используем мелкие предметы круглой формы, настолько мелкие, что их линейными размерами можно пренебречь, расположим их вдоль гипотетической прямой, которая является продолжением главной оптической оси камеры. Теперь выберем в цепочке один предмет и сфокусируем камеру на нем, это будет дистанция фокусировки, снимем кадр.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Если внимательно рассмотреть полученное изображение, станет очевидным, что только один элемент, тот, на который наведен фокус, имеет четко очерченные границы, остальные, по мере удаления от точки фокусировки в обе стороны, имеют размытые контуры. Чем дальше от точки фокусировки, тем больше размыты контуры. Это хорошо видно на изображении слева: чем дальше от дистанции фокусировки находятся диски, тем больше размыты их контуры.

На изображении слева, в качестве примера использованы диски, с вполне определяемыми размерами, но выше упоминались «предметы круглой формы… размерами которых можно пренебречь», иными словами речь шла о точках. И действительно, размеры точки, находящейся в фокусе объектива можно определить по отношению к элементу изображения, если речь идет о цифровой камере: 1, 2  или 5 пикселей. Для пленочной техники эти размеры определялись разрешающей способностью фотоматериала и оптики. Чем дальше находится точка от дистанции фокусировки, тем больше размывается ее контур и тем больший визуальный размер она приобретает.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Такой размытый круг принято называть кружок рассеяния и это поможет понять определение термина «резкость». Понятно, что идеально резкой точкой является только та, на которую был установлен фокус и, разглядывая соседние с ней точки-круги, мы задаемся вопросом: » С какого момента, мы считаем точку кружком рассеяния?» — где заканчивается пространство с резко изображенными объектами.

Во времена «пленки» было принято, что пороговым значением диаметра кружка рассеяния 0.03 мм  или 0.00003 метра. Сейчас, высокое разрешение цифровых матриц заставило пересмотреть этот коэффициент и теперь его принимают равным от 0.02 до 0.01 мм.

Заданный размер кружка рассеяния, напрямую зависит от конечного размера изображения и, конечно, от физического размера исходного кадра. Чем больше соотношение размера кадра и размера конечного изображения, чем большее увеличение первоначального изображение предполагается. И тем меньше принимается размер кружка рассеяния, чтобы обеспечить качество изображения.

Например, если для форматной камеры, с последующей контактной печатью, размер кружка рассеяния можно принять за 1/10000 диагонали, при контактной печати, размер изображения равен размеру негатива, то для цифровой камеры, имеющей кроп-фактор 1.5  и последующей печати с увеличением до формата 13х18 см, абсолютное значение размера кружка рассеяния должно быть существенно меньше, чтобы после увеличения, получить изображение, воспринимаемое человеческим глазом как резкое.

Важно понимать, что четко определенной границы между резкостью и нерезкостью не существует, одно в другое переходит постепенно и определить границу зоны резкости можно, только одним способом, задавая ограничение, как это описано в предыдущем абзаце.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Лучше самостоятельно провести опыт, который поможет понять материал этого раздела. В фотомагазинах продается простое приспособление, которое позволяет оценить работу автофокуса камеры совместно с конкретным объективом. В основе приспособления, линейка, расположенная под углом 45° к горизонтали. Установив камеру горизонтально на штатив, фокусируем ее на нулевую отметку линейки. Полученный кадр показывает, где на самом деле находится точка фокусировки. В большинстве профессиональных камер есть возможность внести коррекцию в работу автофокуса, не обращаясь в сервисный центр, устройство позволяет провести диагностику и определить размер коррекции.

В нашем случае, устройство позволит посмотреть, как меняется ГРИП в зависимости от значения диафрагмы. Удобней всего использовать объектив, который обеспечивает небольшую ГРИП на всем диапазоне значений диафрагмы. Для этой цели подойдет длиннофокусный объектив Sigma 150/2.8 MACRO, на небольшой дистанции фокусировки. Слева находится изображение, состоящее из четырех кадров, пронумерованных от единицы до четверки, на каждом из которых, указано значение диафрагмы. Зона ГРИП  на каждом кадре отмечена красными линиями, которые показывают, как она уменьшается при изменении значения диафрагмы. На заднем плане виден фон с геометрическим рисунком, он позволяет качественно оценить степень размытия объектов за пределами зоны ГРИП в зависимости от значения диафрагмы.

Уже понятно, что чем больше открыта диафрагма, тем меньше глубина резкости.

Существуют формулы, позволяющие рассчитать переднюю и заднюю границы резкости, после чего легко определить ГРИП, как разность расстояний между дистанцией до задней границы резкости и расстоянием до передней границы. Известно, что глубина резкости зависит от трех значений: расстояние от матрицы до объекта съемки, установленного абсолютного фокусного расстояния и значения диафрагмы. Абсолютное фокусное расстояние — это величина, определяемая только оптической схемой объектива, в отличие от эквивалентного фокусного расстояния, которое зависит от размера кадра .В формулах присутствует еще и величина кружка рассеяния, но так как она является постоянной для конкретной камеры, ее влияние на результаты, можно не рассматривать.

 

 

 

 

 

 

 

где,

D1 — передняя граница зоны резкости;

D2 — задняя граница зоны резкости;

DL — дистанция фокусировки;

f — установленное абсолютное фокусное расстояние объектива;

A — установленное значение диафрагмы;

dрас — диаметр кружка рассеяния.

Глубина резко изображаемого пространства (ГРИП) вычисляется по формуле Dгрип=D2-D1.

Важно. В качестве значения фокусного расстояние мы используем не эквивалентное фокусное расстояние, которое вычисляется с учетом кропа конкретной камеры, а абсолютное фокусное расстояние, указанное на корпусе объектива.

Из приведенных формул понятно, что ГРИП обратно пропорционально зависит от фокусного расстояния, диаметра отверстия диафрагмы и прямо пропорционально — от дистанции фокусировки. Эти зависимости нужно помнить.

В сети есть огромное количество калькуляторов ГРИП, включая мобильные приложения для смартфонов, которые можно использовать прямо во время съемки, но… я никогда не встречал человека, который  бы алгебраически рассчитывал ГРИП. Это займет много времени, включая время на точное измерение дистанции фокусировки… просто нереально. Тем не менее, это не значит, что мы зря потратили время на изучение формул, важно понимать принцип, чтобы избежать грубых ошибок во время съемки.

Производители заботятся о фотографах, на корпусах объективов с фиксированным фокусным расстоянием, рядом со шкалой расстояний, часто, нанесена шкала глубины резкости, которая используется совместно со шкалой расстояний. Шкала представляет собой две последовательности значений диафрагмы, которые расходятся в противоположные стороны от метки, определяющей установленную дистанцию фокусировки. Определить глубину резкости очень просто: после того, как объектив установлен на нужную дистанцию, найдите на шкале глубины резкости значение установленной диафрагмы, таких значений будет два, справа и слева от указателя дистанции. Теперь, чтобы определить глубину резкости, достаточно посмотреть каким дистанциям на шкале расстояний соответствуют значения установленной диафрагмы, это и будет значение ГРИП. Конечно, такое измерение уступает в точности расчету по формуле, но в практической работе такая точность вполне достаточна, а затраты времени несопоставимы
Определяя ГРИП, нужно помнить, что резко изображаемое пространство находится не только за точкой фокусировки, но и перед ней. Точка фокусировки не определяет середину зоны ГРИП. Если провести практические тесты, то станет очевидным, что большая часть зоны резкости находится за точкой фокусировки и разница увеличивается с ростом дистанции фокусировки. Это явление заметно на 3 и 4 фрагментах изображения, которое демонстрирует как меняется ГРИП в зависимости от значения диафрагмы, смотрите изображение выше.

Задание. 1. Установите камеру на штатив, В качестве объектов съемки выберите шахматные фигуры, шашки, кости домино, любые объекты, которые доступны. Задача сделать снимки объектов, выбрав один из них в качестве точки фокусировки, измерить дистанцию фокусировки и вычислить ГРИП и ее расположение относительно камеры по формулам, которые рассмотрены в разделе. В расчетах используйте значение диаметра кружка рассеяния, dрас равным 0.02 мм. Сделайте опыт для самого маленького и самого большого из доступных фокусных расстояний. Сравните результаты вычислений с полученными изображениями. Если существует погрешность между результатами вычислений и полученными изображениями, как она зависит от фокусного расстояния?

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Гиперфокальное расстояние. Важный момент, о котором нужно упомянуть в этом разделе.  Это минимальная дистанция, начиная с которого все объекты в кадре будут изображенными резко, в то время, когда объектив сфокусирован на бесконечность. Если быть точней, когда объектив установлен на гиперфокальное расстояние, то резкими должны быть «все объекты, находящиеся дальше половины гиперфокального расстояния«. Какое практическое значение это имеет? Знание этой величины (дистанции) для конкретного объектива, необходимо знать, если требуется сделать кадр, в котором максимум объектов будут в зоне резкости. Гиперфокальное расстояние реже интересует портретных фотографов, чем тех, кто снимает пейзажи, крупные архитектурные формы и любые панорамы от плоских до сферических.

Гиперфокальное расстояние — это дистанция, которая обеспечивает резкость всех объектов, поэтому она прямо пропорциональна квадрату установленного фокусного расстояния и обратно пропорциональна размеру кружка рассеяния и установленному значению диафрагмы, а проще: «чем меньше фокусное расстояние и диаметр отверстия диафрагмы, тем ближе находится гиперфокальная точка».

На снимке слева фокус установлен на желтом автобусе-амфибии, плывущем по Дунаю, все что находится дальше находится в зоне резкости, черный столб на переднем плане размыт, трудно сказать, где, конкретно, находится дистанция, определяющая гиперфокальное расстояние, но очевидно, что искать эту точку нужно между черным столбом и желтой амфибией.

Формула для расчета гиперфокального расстояния имеет следующий вид:

где,

D — гиперфокальное расстояние;

f — установленное абсолютное фокусное расстояние объектива;

dрас — диаметр кружка рассеяния;

A — установленное значение диафрагмы.

Теперь стало очевидным, почему шкала глубины резкости отсутствует на корпусах зум-объективов: для каждого значения фокусного расстояния потребовалась бы собственная шкала глубины резкости.

Приблизительно определить гиперфокальное расстояние, можно по шкале глубины резкости, если она нанесена на корпус объектива. Если нет, наверное, можно создать табличку гиперфокальных дистанций для каждого значения диафрагмы, каждого объектива или носить с собой смартфон с установленным калькулятором гиперфокального расстояния, но я, из собственного опыта, знаю, что после приобретения некоторого опыта, основанного на знании существующей зависимости, вы без ошибок будете снимать пейзажи с резкими объектами по всему полю изображения. Когда-то давно, у меня была любительская зеркалка Canon EOS 50, если не ошибаюсь, так вот, у нее была забавная функция: нужно было в видоискателе совместить две точки фокусировки с двумя объектами в видоискателе и камера выдавала значение диафрагмы при которой оба объекта были в зоне резкости с учетом установленного фокусного расстояния. Иными словами, в камеру «встроили» один из вариантов калькулятора, вычисляющего зону резкого изображения… Пользоваться этой функцией было неудобно, но забавно. Не стоит превращаться в робота, дублирующего автоматику камеры, главное принципиальное понимание, а опыт и интуиция заменят сложные вычисления.

Резкость и кроп-фактор

В предыдущем разделе, была затронута тема фокусировки и, как следствие обсуждалась «резкость».  Рассмотрели, как условно разделить «резкость» и «нерезкость». Получили представление о «гиперфокальном  расстоянии». Все это касалось фотосъемки, точней, использованию фототехники для получения резкого изображения. Теперь нужно разобраться, что конкретно в системе «камера-объектив» влияет на резкость.

Два важных элемента: объектив, представляющий собой оптическую систему, которая формирует изображение и проецирует его на матрицу и сама матрица, которая регистрирует проекцию изображения и формирует цифровое представление этого изображения. Каждому из этих элементов соответствует собственная характеристика, влияющая на конечный результат — резкое изображение. Для объектива это четкость, для матрицы разрешение.

Разрешение и четкость

Чтобы говорить о разрешении цифровой матрицы, нужно принципиально представлять как она устроена.

Цифровая матрица состоит из множества светочувствительных элементов, каждый из которых воспринимает свет, падающий на матрицу через объектив камеры. Технологически сложно создать поле светочувствительных элементов, так, чтобы сумма площадей поверхностей этих элементов, была численно равна площади матрицы. Обычно удается достичь, показателя, в лучшем случае, 70%. Это значит, что невозможно расположить элементы на матрице вплотную друг к другу. Поэтому перед каждым элементом установлена собирающая микролинза, которая позволяет эффективней использовать поверхность матрицы.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Помните, что фотодиоды, составляющие матрицу воспринимают только ЯРКОСТЬ, но не цвет, поэтому перед каждым фотодиодом, под собирающей микролинзой, находится фильтр зеленого, красного или синего цвета. Соответственно, каждый фотодиод воспринимает значение яркости с учетом цвета своего фильтра. Для того, чтобы окрасить каждый пиксель изображения в нужный цвет, процессор камеры производит анализ цвета фильтров, расположенных рядом фотодиодов. Таким образом, анализируя цвета фильтров и значения яркости, определяется реальный цвет каждого фотодиода и делается коррекция значения яркости.

Это требует достаточно большой вычислительной мощности, поэтому для оптимизации процесса, разработаны системы, устанавливающие порядок расположения цветных фильтров. Самым распространенным стал «фильтр Байера», названный так по фамилии сотрудника компании Kodak, запатентовавшего его в 1996 году. Позже появилось множество вариантов раскладки цветных фильтров, но фильтр Байера был первым и остался самым распространенным. Такой подход позволяет вычислить для каждого пикселя изображения значение яркости и значение, определяющее его цвет.

Важный вывод состоит в том, что каждый пиксель цветного изображения, является результатом обработки информации от нескольких элементов, расположенных рядом с ним. Значит, файл цифрового изображения не тождественен матрице значений яркости, полученной непосредственно от устройства АЦП цифровой матрицы. Процесс получения цветного изображения, называют «проявлением» RAW, по аналогии с проявкой фотопленки. Это довольно сложный процесс, требующий значительных ресурсов для выполнения. Есть способ сделать «проявку RAW» более удобной для использования, для этого нужно перенести весь процесс с относительно маломощного процессора камеры на мощный процессор настольного компьютера…

Подавляющее число продвинутых фотолюбителей и почти все профессиональные фотографы используют во время съемки формат RAW. Сохраняя изображение в формате RAW, современные цифровые камеры, одновременно, создают небольшое изображение в формате JPG и помещают его в тот же файл, это делается для того, чтобы можно было оперативно просматривать отснятые кадры на экране камеры. В том, чтобы сохранять материал в формате RAW, есть смысл, так как такой файл содержит абсолютно всю информацию, полученную в процессе съемки.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.В результате «проявки» матрицы изображения, совместно с фильтром Байера, получается матрица, где каждый элемент содержит информацию не только о своей яркости, но и о цвете. Если, каждая проецируемая объективом на цифровую матрицу точка, получает соответствие в виде элемента матрицы изображения, мы можем говорить о том, что РАЗРЕШЕНИЕ системы объектив-цифровая камера определяется камерой, точней ее цифровой матрицей.

В том случае, когда объектив проецирует несколько точек на один элемент матрицы, разрешение системы также определяется матрицей, но в этом случае она, ограничивает качество системы в целом. На изображении выделен фрагмент, который увеличен настолько, что видны отдельные элементы, составляющие изображение. Красные стрелки указывают на зоны, в которых возникли артефакты, связанные с потерей деталей из-за недостаточного разрешения матрицы. Речь не идет о дефекте, увеличением можно достичь предела любой матрицы, вопрос в кратности увеличения.

Третий случай, когда объектив проецирует  несколько точек как одну, на несколько фотодиодов цифровой матрицы: например, две светящиеся точки между которыми находится одна черная, он проецирует как одну светящуюся точку, которая отображается на три расположенных рядом элемента цифровой матрицы. Что произойдет? Очевидно, что теряются детали изображения, в данном случае, белая точка, расположенная между двумя черными. Следовательно, оптическое разрешение объектива недостаточное и в системе «объектив — цифровая камера», разрешение определяется разрешением объектива, точней ограничивается его разрешением.

Вывод: разрешение оптики должно соответствовать четкости, которую обеспечивает камеры, тогда можно будет говорить о эффективном использовании системы.

Помните разговоры о «старой оптике»: какая она замечательная, как пластично «рисует», какое боке… Все это вполне возможно, но подумайте о том, какие разрешения закладывались в техническое задание при ее проектировании много лет назад! Какое разрешение эта оптика обеспечит, работая в связке с современной цифровой камерой. Есть еще одна особенность старой «пленочной» оптики: при ее проектировании не уделяли большого внимания, тому насколько параллельны лучи, падающие на светочувствительную эмульсию пленки, так это не было критично, для цифровых матриц эта характеристика очень важна.

Четкость изображения — это характеристика, которая определяет возможность точно указать границы каждого элемента изображения, имеющего очерченный контур. Идеальным примером четкости, применительно к цифровой фотографии, является ситуация, когда при увеличении изображения до его «вырождения» в набор отдельных пикселей, граница «светов» и «теней» станет цепочками пикселей соответствующих цветов, стоящих друг напротив друга. Но, обычно, в фотографии так не бывает. Когда обсуждались вопросы, связанные с ГРИП, рассматривалась проблема определения границ резкости. Теперь следует сказать, максимальную четкость следует искать именно в зоне резкости.

Резкость как характеристика изображения, в большей степени, определяется объективом и влияет, вместе с разрешением матрицы на качество изображения. Если точка изображения, проецируемая на матрицу, имеет размер меньше, чем размер элемента матрицы — пикселя, то можно считать, что объектив имеет достаточное разрешение и обеспечит высокую четкость изображения.

Но не только резкость объектива определяет его качество, важен уровень геометрических искажений — дисторсии, наличие хроматических аберраций. Именно поэтому конструкции качественных объективов достаточно сложны. При оценке качества оптики также используют понятие «разрешение», измеряют его в разных зонах кадра. Известно, что в центре разрешение максимальное и уменьшается по мере приближения к краю. Чем меньше разница показателей в центре и по краям, тем качественней объектив.

Каждый человек легко может определить визуально, резкое изображение или нет. Есть такой «эффект»: изображение на экране смартфона — отличные цвета, высокая четкость… на экране компьютера — совершенный брак, четкости нет совсем. Дело в том, что четкость — понятие весьма условное, чтобы объективно ее оценить, требуется определить условия: какой размер изображения будет окончательным, с какого расстояния на изображение будет смотреть наблюдатель. Например, инспектор в фотобанке, оценивая резкость изображения, смотрит на него с расстояния 25-30 см, при этом изображение выводится на экран в масштабе 100%. Какой напрашивается вывод? Если изображение недостаточно резкое, но его размеры избыточны, можно попытаться уменьшить размер, чтобы компенсировать недостаток резкости. Точней, улучшить субъективное представление о резкости.

Какую практическую пользу можно извлечь из этого раздела?

  • Недорогая современная цифровая камера с качественным объективом даст преимущество по сравнению с сочетанием более дорогой камеры с дешевым объективом. В дальнейшем, если вам потребуется более совершенная камера, то качественный объектив  останется полезным.
  • Создавая кадр, не рассчитывайте на значительную обрезку (кадрирование) в процессе обработки, так как, увеличивая масштаб просмотра, вы потеряете разрешение, четкость и соответственно качество снимка.
  • Легко объяснить появление новых версий качественных объективов: старые версии не могут обеспечить достаточное разрешение для современных многопиксельных матриц.
  • Покупая камеру, подумайте какого размера изображения вы планируете использовать, если будете просматривать свои фотографии на экране компьютера, можно  сократить предстоящие расходы.  

Важный практический совет. Несколько лет назад купив современную, на тот момент, камеру автор обнаружил, что штатный зум 24-70 «потерял» резкость. Кадры, сделанные с его помощью на новой камере, с большим разрешением, выглядят слегка «мыльными». Казалось, значительных финансовых затрат не избежать, но юстировка объектива совместно с новой камерой решила проблему. Возможно, не во всех случаях такой выход возможен, но стоит попробовать, так как, затраты на юстировку и затраты на замену объектива несопоставимы. 

Кроп-фактор

В цифровой фотографии принято оценивать размер цифровой матрицы, опираясь на стандартный размер кадра пленки type 135, которую всегда называли «узкой пленкой», размер кадра такой пленки — 36х24 мм. Появившиеся первыми цифровые «зеркалки» имели сенсор размером меньше стандартного кадра, поэтому было принято, что индекс, определяющий отношение размера матрицы цифровой камеры к размеру стандартного кадра будет называться кроп-фактором. Он будет вычисляться как отношение длины диагонали стандартного кадра к длине диагонали конкретной цифровой камеры: Kф=Lст/Lкам ,

где

Кф — кроп-фактор цифровой камеры;

Lст — длина диагонали стандартного кадра;

Lкам — длина диагонали сенсора цифровой камеры.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Следуя логике, нас больше должна интересовать другая характеристика матрицы, ее площадь. Потому что, именно общая площадь матрицы устанавливает баланс между разрешением и светочувствительностью, которая напрямую зависит от размера каждого светочувствительного элемента. Нужно понимать, как изменение длины диагонали влияет на изменение площади матрицы.

Для тех, кто давно окончил школу, вспоминаем теорему Пифагора для прямоугольного треугольника, диагональ делит матрицу на два прямоугольных треугольника, зная ширину и высоту матрицы, определим длину ее диагонали:

Lд = √(Lв2 + Lш2), где

Lд — длина диагонали матрицы;

Lв — высота матрицы;

Lш — ширина матрицы.

Легко посчитать, что площадь стандартной матрицы 36х24 мм, составляет 864 мм2, а площадь матрицы APS-C с кроп-фактором 1,62 составит 329 мм2. Площадь «кропнутой» матрицы меньше площади стандартной матрицы в 2.6 раз!

Для практической фотографии, это значит, что либо элементы матрицы с кропом будут существенно меньше размером и, как следствие ниже станет рабочее ISO и более жестким будет дифракционное ограничение диафрагмы, либо станет существенно меньше количество элементов изображения, это значит, что меньше станет разрешение матрицы. Данное рассуждение верно для матриц, изготовленных по одинаковой технологии и принадлежащих одному поколению.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Часто можно слышать о том, что оптика, установленная на камеру с кроп-фактором, «становится более длиннофокусной», так ли это? Конечно фокусное расстояние объектива не меняется в зависимости от того, на какую камеру его установили, дело в другом…  Новое, для нас, понятие «круг изображения».

Объектив проецирует на цифровую матрицу, установленную в фокальной плоскости, изображение, заданного размера, этот размер соответствует размеру кадра, который должен быть вписан в «круг изображения». Что происходит, когда размер кадра (матрицы) значительно меньше того кадра, для которого был построен объектив? Верно, на матрице отобразится прямоугольник в центральной части «круга изображения», остальная часть просто не будет использоваться. Тоже самое, что в графическом редакторе применить инструмент «кроп» и вырезать центральную часть кадра. Если после «обрезки» изображения, снова растянуть его на весь экран, появится ощущение, что для съемки использовали объектив с более длинным фокусным расстоянием, поэтому такие камеры называют «кропнутыми» и указывают значение «кроп-фактора».

Вряд ли такое использование оптики можно считать «увеличением фокусного расстояния», скорей это особенность, связанная с применением матрицы меньшего размера. Неприятный сюрприз преподносит кроп-фактор, когда речь заходит о широкоугольной оптике. Поэтому, когда на корпусе объектива, предназначенного для камеры с кроп-фактором, видна надпись 17-55, то умножив значение диапазона фокусных расстояний на величину кроп фактора 1.62, определяем, что эквивалентное фокусное расстояние равно 27-89. Сверхширокоугольный объектив EF 16-35/2.8L, становится умеренным широкоугольным зумом с эквивалентным диапазоном фокусных расстояний 26-56!  При этом геометрия углов изображения, остается такой же, как была в центральной части кадра «сверхширокоугольника». Эквивалентное фокусное расстояние — характеристика, которая позволяет сравнивать характеристики камер, имеющих матрицы разных размеров.

Второй, не всем понятный тезис, говорит о том, что чем меньше физический размер матрицы, тем больше ГРИП…

Вернемся к формулам, определяющим переднюю и заднюю границы зоны резкости: размер матрицы никак не фигурирует среди параметров… зато есть параметр, который определяется как «абсолютное фокусное расстояние объектива» Из формулы следует, что границы «резкой зоны» прямо зависят от квадрата абсолютного фокусного расстояния, и совершенно не зависят от эквивалентного фокусного расстояния.

Снимаем портрет камерой с FF матрицей, используя объектив 85 мм и снимаем с такого же расстояния камерой с кроп-фактором 1.62, используя объектив 50 мм, мы получим очень похожие по компоновке кадры. Но ГРИП при фокусном 85 мм будет значительно меньше, ГРИПа с объективом 50 мм, независимо от кроп-фактора и эквивалентного фокусного расстояния.

Важно понять, что наличие кроп-фактора не изменяет характер изображения, а только обрезает его часть, тоже самое делает с картинкой инструмент «кроп» в графическом редакторе.

Дуализм света: хроматические аберрации и дифракционное ограничение диафрагмы

Уверен, что все слышали о корпускулярно-волновом дуализме света… во всяком случае те, кто закончил среднюю школу и хотя бы раз пытался поступить в ВУЗ.

Заголовок действительно пугает, обещал ведь не усложнять. Да обещал, поэтому пусть простят меня физики, знакомые с этими явлениями не понаслышке, объясню как смогу.

Свет обладает дуализмом, то есть, ему присущи как свойства, типичные для частиц, так и свойства электромагнитных волн. Например, законы геометрической оптики отлично объясняются корпускулярной теорией, а вот явления интерференции и дифракции эта теория не объясняет. Но эти явления объясняет волновая теория света и здесь, обычно начинаются сложности восприятия.

Должен сообщить радостную новость о том, что дальнейший материал в этом разделе будет изложен в популярном стиле «Верьте мне!».

Итак, нас беспокоят два оптических эффекта: хроматические аберрации и дифракционные ограничения диафрагмы и если о первом нужно помнить всегда и они подстерегают на каждом шагу, то второй эффект может напасть неожиданно и сильно попортить кровь, сделав, казалось бы простую работу совсем непростой.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Хроматические аберрации, сокращенно ХА, их видели все, они появляются постоянно и выглядят как разноцветные пятна, чаще всего в зоне нерезкости и/или цветная кайма в наиболее контрастных зонах изображения, чаще всего на резких переходах от темного к светлому, то есть, на контурах объектов.

Как застраховаться от этих неприятностей? Более продвинутая и, как следствие, более дорогая оптика, пожалуй, самое эффективное средство, нужно читать обзоры и, по возможности, пробовать технику своими руками. С ХА можно бороться в процессе обработки изображения, часто удается исправить ХА полностью. ХА более подвержены короткофокусные объективы объективы fisheye.

Бывает, когда хроматические аберрации «создают «изображение, такое случается при использовании, например, однолинзовых объективов, которые еще называют «моноклями». Явление ХА основано на свойстве света при переходе из одной оптической среды в другую, изменять направление на разные углы,  в зависимости от длины волны.

Слева два изображения, полученные с помощью объектива Fisheye, в процессе съемки сферических панорам. На верхнем снимке красные стрелки указывают пурпурные и зеленые полосы, появившиеся как следствие ХА, на нижнем рисунке, результат программной коррекции ХА: цветных полос больше нет.

Дифракционное ограничение диафрагмы, как понятно из названия основано на явлении дифракции, при прохождении через достаточно малое отверстие, параллельные лучи света начинают отклоняться и рассеиваться. Сначала это явление почти незаметно, но чем меньше отверстие пропускающее свет, тем больше усиливается дифракция.

Как определяют дифракционное ограничение? Расходящиеся, после выхода из отверстия диафрагмы, лучи проходят не одинаковые расстояния и оказываются в различных волновых фазах. Лучи накладываясь, в некоторых зонах увеличивают суммарную амплитуду, в других гасятся частично или полностью, имеет место явление, которое в физике называется интерференция. Следствием интерференции становится дифракционная картина, которая называется «диск Эйри», по ней вычисляют дифракционный предел оптической системы.

На практике, мы возвращаемся к кружку рассеяния, о котором уже говорилось раньше, размер кружка рассеяния определяет значение диафрагмы, при которой его размер становится больше двух физических пикселей матрицы, это верно для матриц использующих фильтр Байера. Нужно иметь в виду, что детализация также зависит от цвета конкретного пикселя, и ориентироваться нужно на худший результат, т.е. на зеленый цвет, которому фильтр Байера отводит большее число пикселей.

Все, кто занимается фотографией, знают: чтобы увеличить ГРИП, нужно «прикрыть» диафрагму, на определенных значениях дифракция делает изображение расплывчатым, и дальнейшее диафрагмирование не дает ожидаемого эффекта. Дифракционный предел зависит от размера элемента изображения матрицы, чем меньше физический размер пикселя с учетом рассеивающей линзы, тем большее отверстие диафрагмы становится предельным.

Задание. 1. Сделайте несколько снимков на разных фокусных расстояниях в ярком контровом свете при значении диафрагмы f/9 — f/13. Откройте файлы в графическом редакторе и в масштабе 200% рассмотрите контуры темных объектов на светлом фоне. Если вы не нашли цветную кайму, значит ваш объектив очень качественный. Но скорей всего, вы заметите на контрастных переходах кайму зеленого или пурпурного цвета. Как она меняется с изменением фокусного расстояния?

2. В ярком свете сделайте несколько снимков контрастных объектов, постепенно закрывая диафрагму до минимального значения. Объекты лучше подобрать с большим количеством контрастных деталей. Камеру поставьте на штатив. Постарайтесь определить при каком значении диафрагмы становится заметна нерезкость мелких контрастных деталей изображения. 

Баланс белого

Вспомним, что фотографическая камера «проявляет» цвет изображения, определяя его для каждого элемента аналитически. Для этого, используется информация о цвете фильтра над данным элементом, соседними и близкими элементами. Учитываются значения яркости элемента и соседних с ним. Процесс непростой, он может быть выполнен процессором вашей камеры, либо при последующей обработке RAW на компьютере. Современная камера уверенно определяет цвета, но периодически, в сложных случаях, ей требуется эталон, чтобы избежать ошибок.

Память современных камер содержит множество предопределенных цветовых профилей, которые довольно часто позволяют обойтись без эталона. Задать баланс белого можно различными способами: автоматически, выбрав один из цветовых профилей, вручную или выставив «цветовую температуру». Наконец, можно вообще не выставлять баланс белого, если результатом съемки является RAW, тогда коррекция цветового баланса будет сделана в процессе проявки изображения.

Человеческое зрение — это продукт когнитивной функции головного мозга, это означает, что в отличии от цифровой камеры, мозг использует бинокулярное зрение, память о том, как выглядят окружающие предметы и множество другой информации. Наверное, все замечали, что оказавшись в помещении с цветным освещением, искажающим реальность, через несколько секунд, начинали определять цвета, в достаточной степени, верно. Мозг «вносит необходимые корректировки» и компенсирует особенности освещения. Камера, даже самая продвинутая, не обладает когнитивными способностями, поэтому установив автоматический баланс белого, мы часто получаем очень неестественную картинку.

Для определения характера смещения цветового баланса, нужно иметь некую шкалу «эталонов», позволяющую определить это смещение в условных единицах. В качестве одного из вариантов такой шкалы, принята шкала цветовых температур, характеризующая спектральный состав источника света. Что это значит?

Физики предложили модель, определяющую температуру нагрева абсолютно черного тела, при которой спектр его излучения определяет цвет источника освещения. Черное тело — это физическая абстракция, которая не пропускает через себя и не отражает свет, во всем спектре излучения. За единицу измерения принят температурный градус шкалы Кельвина (K). Например, температуре 800K соответствует темно-красный, почти черный цвет, он находится в начале спектра, видимого человеческим глазом, который завершается синим цветом.

Несколько примеров, позволяющих легко понять закономерности шкалы цветовых температур:

  • 1800K — 2000K — цвет пламени свечи;
  • 2200K — 3000K — лампы накаливания;
  • 3400 — закатное солнце;
  • 3500K — 4000K — люминесцентное освещение;
  • 5000K — полуденное солнце;
  • 6300K — дневной свет;
  • 7500K — голубое небо и т.д.

С ростом цветовой температуры, спектр изменяется от красного, через оранжевый, желтый, зеленый и голубой цвета, к синему и дальше уходит за пределы спектра, доступного человеческому глазу. Еще можно сказать, что с увеличением цветовой температуры происходит переход от «теплых» оттенков к «холодным».

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.Теперь понятно, чем можно измерять цвет, но открытым остается вопрос о том, как установить баланс белого цвета во время съемки. Можно ввести в кадр эталон цвета, это может быть белый цвет, «серая 18% карта» или фотометрический отражатель, то есть объект, цвет которого известен заранее — эталон. Используя в качестве эталона белый цвет, нужно убедиться, что в изображении на этом объекте нет «пересвета». И второе важное замечание: нужно быть уверенным, что цвет эталона действительно белый. Не стоит полагаться на «белые» стены, мебель и одежду, они почти имеют оттенки других цветов. Вспомните: «Человеческое зрение — это продукт когнитивной функции человеческого мозга…», ваш мозг легко введет вас в заблуждение.

Для того, чтобы устройства отображения: дисплеи, мониторы, принтеры и полиграфические печатные машины, правильно отображали цвета, используют процесс, называемый «калибровка». Калибратор — специальный прибор, он считывает с экрана или распечатки цвет и формирует цифровой профиль, который задает корректировки соответствующим устройствам отображения.

На изображении слева кадр разделен по вертикали, левая половина — результат автоматической «проявки» файла RAW, правая часть — результат цветокоррекции в процессе этой «проявки». В графическом редакторе, на калиброванном мониторе, такая коррекция занимает несколько секунд.

Это простейший случай, когда цветокоррекция касается всего изображения, часто разные зоны изображения подвергаются различным видам обработки, но это не имеет отношения к фотосъемке: добро пожаловать в мир обработки фотографий.

В каких случаях стоит применять калибровку?

  • если дисплей или принтер очевидно неверно отображают цвета;
  • если у вас есть принтер, на котором вы планируете печать фотографий, в этом случае совместная калибровка принтера и монитора позволит видеть на мониторе те же цвета, которые будут распечатаны на принтере;
  • При подготовке полиграфического процесса, нужно привести изображения в соответствие с цветовым профилем полиграфической машины.

В случае, если ваш монитор отображает правильные цвета и фотографии вы планируете размещать, например, в соц сетях, то калибровка не принесет заметных результатов. Невозможно предсказать на каких компьютерах и телефонах другие пользователи будут просматривать ваши работы.

Задание. 1. Установите камеру на штатив в помещении, освещенном лампами накаливания. Сделайте кадр с записью в формате RAW и откройте его любом RAW-конвертере. Постарайтесь, глядя на цвета в помещении, привести изображение к нормальному балансу белого цвета.

 

Продолжение. Часть 3. Использование света

Последние статьи

Первая камера. Что и где купить

Первая камера. Что и где купить


В этой статье я расскажу как, с моей точки зрения, правильно подойти к выбору. Первая камера для начинающего фотографа это одновременно инструмент и обучающий комплекс, правильный выбор определяется минимумом затрат при разумном наборе технических возможностей достаточных для всего периода обучения. В дальнейшем роль камеры становится несколько меньше, так как, снимает не камера, а фотограф, но это будет потом. И, конечно, техническое совершенство, эргономика и гибкость системы всегда остаются важным факторов в работе.
Вы не найдете в тексте скрытой рекламы, так я последовательный противник «института лояльных пользователей». Я уверен, что производитель должен бороться за каждого покупателя. А мы, потребители, должны ставить под сомнение и проверять любые «революционные прорывы» корпораций, изложенные в рекламе, на предмет их реальной пользы. Поэтому, все дальнейшие рассуждения, советы и рекомендации, представленные в этом тексте, будут обоснованы только целесообразностью и здравым смыслом.
Ко мне часто обращаются с просьбой помочь в процессе приобретения первой камеры. В случае, если это малознакомые люди, я стараюсь помочь, излагая основные принципы и подходы, сейчас, во время эпидемии COVID19, появилась возможность описать общий подход к этому ответственному шагу.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.

Практическая фотосъемка. Часть 5. Некоторые особенности…


Разные виды съемки предполагают использование различных технических приемов и оборудования. При большом разнообразии жанров, детально рассматриваются портретный, предметный и панорамный виды съемки. Выбранные виды имеют ярко выраженную специфику и требуют специального оборудования, которое в других жанрах применяется редко. Рассматривать фотосъемку без практики бессмысленно, поэтому в реферате тезисно изложена информация, касающаяся только основных принципов съемки, это позволит оценить содержание практических занятий.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.

Практическая фотосъемка. Часть 4. Объективы и аксессуары


Байонет, кроме механизма присоединения объектива к корпусу камеры, включает в себя электрические проводники для управления электронной диафрагмой и автофокусом. В дополнение, для совместимости ранее выпущенными объективами, некоторые байонеты поддерживают и механические связи. Довольно часто возникает потребность использовать объектив одной системы на камерах другой, обсудим в каких случаях это возможно. Рассмотрим новую характеристику, которая называется рабочий отрезок.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.

Практическая фотосъемка. Часть 3. Использование света.


Работа со светом, настолько фундаментальная область в фотографии, что в рамках курса «Практическая фотосъемка» рассмотрим только самые базовые понятия и закономерности. Основной акцент сделан на практических упражнениях.

После изучения этого раздела, отпадет множество «канонических» заблуждений, витающих вокруг фотографии. Эти суеверия берут начало в фотофорумах, где общаются те, кто не читает книг, не создает фотографий, они проповедуют то, чему их не смогли научить на школьных уроках физики. Иными словами, внимательно прочитав материал этого раздела, вы сможете сохранить время и деньги…

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.

Практическая фотосъемка. Часть 2. Фотосъемка


Тема этого раздела прежняя: экспозиция, но теперь она будет рассмотрена с точки зрения процесса фотосъемки, а значит, будут обсуждаться режимы экспозамера и воздействие света. Отдельно рассмотрим вопросы баланса белого цвета, фокусировки. Поговорим  о режимах работы автофокуса. Обсудим специфические моменты разных видов съемки от панорамной до макро.

Практическая фотосъемка. Реферат учебного курса.

Практическая фотосъемка. Часть 1. Введение. Экспозиция


Фотография должна гармонично передать идею автора. После завершения курса, вы будете понимать, как получить технически качественное изображение, как можно изменить его характер в нужную сторону. А самое главное, анализируя собственные фотографии, вы сможете понять ошибки, чтобы в дальнейшем избегать их.