Экспозиция в фотографии

Фундаментальным понятием фотографии является экспозиция: сколько света проходит в камеру и достигает матрицы. Чем больше света падает на матрицу, тем ярче изображение, чем меньше, тем темнее.

Мир, который мы фотографируем, отличается по яркости от сюжета к сюжету, соответственно изменяется количество света, проникающее в камеру. Оно регулируется тремя переменными: диафрагмой, выдержкой и светочувствительностью. В автоматических режимах выбора экспозиции камера сама принимает решение после измерения света в фотографируемой сцене с помощью встроенной экспонометрической системы путем выбора подходящей комбинации диафрагмы и выдержки. Чувствительность обычно, но не всегда, выбирает пользователь. Полуавтоматические режимы экспонометрии, такие как приоритет выдержки и диафрагмы, позволяют вам самостоятельно задать одну из этих переменных, а камера выберет другую. В ручном режиме вы можете задать оба параметра (и выдержку, и диафрагму) сами и сравнить ваш выбор с «мнением» камеры, которая покажет вам свой вариант через измерительный дисплей или видоискатель.

Вообще говоря, неважно, какой режим экспонирования вы используете, важно понимать, что представляют собой выдержка, диафрагма и чувствительность и как они влияют на ваши снимки.

Выдержка

Свет проходит внутрь камеры к матрице, когда затвор открыт. Оттого, сколько времени открыт затвор, зависит, сколько света пройдет, а значит, светлое или темное будет изображение. Эта длительность и называется выдержкой.

Выдержка измеряется в долях секунды, например 1/2 с, 1/4 с, 1/8 с и т.д. Эти значения образуются (почти) делением на два, или, как говорят, изменяются на одну ступень. Полступени и одна третья часть тоже применяются почти во всех камерах. Самая короткая выдержка у современных DSLR-камер бывает 1/4000 или 1/8000 с, которая достаточна, чтобы «заморозить» быстродвижущиеся объекты так, чтобы они казались полностью неподвижными. При выдержках, таких как 1/30 или 1/60 с, если объект перемещается, пока затвор открыт, объект будет выглядеть размытым в направлении движения. Это может создавать и интересные снимки, и применяться для творческих вариантов усиления впечатления движения.

Понаблюдайте за вашим собственным движением. Если фотограф проводит камерой с открытым затвором, все оказывается размытым. Этот эффект называют «смазкой». Обычно вам надо быть осторожным при выдержках, более длительных, чем обратная величина фокусного расстояния, хотя это правило приблизительное. Длиннофокусные объективы усиливают этот эффект. Так, для стандартного объектива 18-55 мм, установленного на фокусное расстояние 35 мм, вы можете опасаться вибрации камеры на выдержках более длительных, чем 1/30 с, но лучше перестраховаться до 1/60 с.

Диафрагма

Мы можем также изменить количество света, поступающего в камеру, регулируя размер отверстия, через который он проходит. Это отверстие называется диафрагмой и управляется ступенями, которые для отличия от управления с помощью выдержки обозначаются символом f/. Уменьшение диафрагмы на одну ступень уменьшает количество проходящего света вдвое.

Размер диафрагмы, применяемый фотографом, определяется используемым объективом. У разных объективов отверстия диафрагмы различны. Значения диафрагм обозначаются сложнее, чем выдержки в форме относительных величин f/. Они представляют собой отношение физического диаметра апертуры, деленной на фокусное расстояние объектива. Это, впрочем, не надо и запоминать, но нужно для понимания, почему физически большое отверстие диафрагмы соответствует малому значению диафрагменного числа (например, f/2,8, f/4, f/5,6), в то время как малые диаметры отверстий диафрагмы соответствуют большим диафрагменным числам (например, f/16, f/22, f/32). А чтобы запутать дело еще больше, каждое число увеличивается на коэффициент 1,4 — квадратный корень из двух.

Эти сложности лучше обойти, забыв о происхождении обозначения диафрагмы, вместо того, чтобы их запоминать. Начиная со значения в f/1 (хотя вряд ли вы найдете много таких светосильных объективов), последовательность строится по аналогии. Диапазон значений диафрагм вашего конкретного объектива намного короче, и вряд ли вообще можно изготовить объектив со всеми возможными значениями диафрагмы. Каждая ступень диафрагмы уменьшает количество света вдвое, что означает, что вам надо увеличить выдержку тоже на одну ступень, чтобы обеспечить прохождение точно того же количества света к матрице и получить снимок той же плотности. На всех объективах также доступны доли ступени в 1/3 и 1/2.

Светочувствительность

Третья величина является светочувствительностью самой матрицы. Это некоторое электронное жульничество: вместо изменения количества света, поступающего в камеру, чувствительность камеры изменяется за счет коэффициента усиления мельчайших усилителей сигнала, поступающего с матрицы. Все изготовители камер и фотографы работают с одними и теми же установленными стандартом коэффициентами усиления, которые выражаются в единицах светочувствительности ISO (International Standards Organization).

Светочувствительность также изменяется по ступеням. Опять же, удваивание значения в единицах ISO означает увеличение чувствительности к свету по-прежнему вдвое. Различные камеры имеют разный диапазон светочувствительности, но по одной и той же шкале по ступеням, подобным этому ряду:
f/1 f/1.4 f/2 f/2.8 f/4 f/5.6 ISO50 ISO100 ISO200 ISO400
f/8 f/11 f/16 f/22 f/32 f/45… ISO800 ISO1.600 ISO3.200 ISO6.400…

Доли 1/3 и 1/2 также используются. По мере увеличения светочувствительности качество изображения снижается за счет появления так называемого шума, который становится заметным на фотографии. Шум присутствует всегда, но при высокой чувствительности он особенно заметен. Он имеет вид белых или цветных пятнышек на изображении. Они могут быть сделаны менее заметными с помощью редактирования изображения, но лучше избегать их появления с самого начала.

Подытожим

Выдержка, диафрагма и светочувствительность работают совместно. При изменении любой из величин на одну ступень, количество света, поступающего в камеру, изменяется вдвое (или меняется светочувствительность матрицы вдвое). Это значит, что открытие диафрагмы с f/8 до f/5,6 дает такой же эффект, что и изменение выдержки со значения 1/250 с до 1/125 с. Оба действия приведут к увеличению экспозиции двое.

Аналогично увеличение длительности выдержки при уменьшении диафрагмы на одно и то же число ступеней не повлияет на яркость изображения. При постоянной установке светочувствительности 1/250 с при f/8,1/125 с при f/11 и 1/60 с при f/16 приведут к одной и той же яркости изображения. Также снимки, снятые при 1/125 с с параметрами 200 ISO и f/4, будут идентичны снимкам, полученным при 400 ISO и f/5,6.

Возникает вопрос: зачем рассматривать вместе диафрагму, выдержку и чувствительность, если для изменения экспозиции достаточно менять одну из этих величин?

Ответ состоит в том, что изображение остается по яркости одинаковым, но изобилует шумами, если снято при высокой светочувствительности, при длительной выдержке оно может пострадать от смещения объекта или камеры. Если мы хотим избежать этих проблем, мы должны управлять значением и светочувствительности, и выдержки.

Даже использование разных диафрагм может повлиять на изображение: при малых апертурах (например, f/11 или f/16) большая часть снимка окажется резкой, а не только объект, на который мы наводили резкость. И, наоборот, при более открытых диафрагмах (например, f/4) резкими окажутся только те объекты, на которые мы наводили, а более близкие и дальние размытыми. Это явление называется глубиной резкости. (Строго говоря, – это глубина резко изображаемого пространства (ГРИП) в пространстве объектов перед объективом, в отличие от глубины резкости, относящейся к резко изображаемому диапазону изображений за объективом).