Закон взаимозаместимости

Эти два метода управления диапазоном, в котором регистрируется свет, сильно отличаются по своему влиянию на качество изображения. Высокочувствительные пленки страдают повышенным размером видимого зерна, что вызвано увеличением размера кристаллов галогенида серебра. В цифровой фотографии зерна не существует. Но в цифровом изображении появляются шумы, которые видны как случайно появившиеся ошибочные пиксели.
Важно понимать, что, повышая чувствительность в цифровой камере, вы увеличиваете шумы и ухудшаете качество изображения. Поэтому увеличение гибкости цифровой камеры при установке экспозиционных параметров дается ценой снижения качества изображения.
Рисунок 1. Цифровые шумы проявляются как пятнышки ошибочных посторонних пикселей, часто видимых в теневых участках изображения.

Закон взаимозаместимости устанавливает соотношение между количеством света (регулируется диафрагмой объектива) и выдержкой (регулируется затвором). Закон утверждает, что любое изменение одной из величин может быть компенсировано равным и противоположным изменением другой. Например, при заданной экспозиции, скажем, при выдержке 1 /250 сек. и диафрагме f/16, удвоенное количество света, попадающего на матрицу при диафрагме f/11, может быть скомпенсировано вдвое более короткой выдержкой 1/500 сек.
Это соотношение наиболее наглядно видно в таблице экпозиционных чисел EV (Exposure Value), показанной внизу. Диаграмма EV показывает, что для любого заданного значения EV имеется множество комбинаций диафрагм и выдержек, обеспечивающих одинаковое количество света, попадающего на матрицу. Например, возьмем EV, равное 16. Следуя связывающей линии (показана красным), получим, что все относящиеся к ней экспозиционные параметры дают равную экспозицию.
Взаимозаместимость — еще одна область фотографии, где закон, применимый к «цифре», отличается от особенностей «пленки». Немного раньше я размещал статью о светочувствительности пленки. По мере возрастания выдержки за пределы 1 сек. светочувствительность некоторых пленок снижается. Степень этого снижения различна для разных типов пленок. Она экспоненциально возрастает по мере увеличения выдержки.
Это явление называется нарушением закона взаимозаместимости, поскольку утверждение закона о том, что изменение одного экспозиционного параметра может быть скомпенсировано равным и противоположным изменением другого, становится неприменимым. Иная ситуация с цифровыми матрицами. «Чувствительность» фотодатчика остается постоянной при любой выдержке.
Рисунок 2. Цифровые шумы отличаются от зерна на пленке, вызываемого разницей размеров зерен галогенидов серебра, использованных при ее изготовлении, что мы можем видеть, сравнивая два изображения, снятых на низкочувствительную и высокочувствительную пленки.

Кроме того, у некоторых типов пленок при длительных выдержках появляются искажения цвета, но в цифровой фотографии такой проблемы нет и цвета остаются постоянными при любой выдержке.
Из этого следует, что цифровая среда идеальна для съемок при низкой освещенности и ночных съемок. Однако в этом случае появляется новый враг — шумы, а с ними — новая головная боль.
Низкая и высокая светочувствительность
Некоторые камеры имеют установки чувствительности, выходящие за рамки стандартного диапазона. Они обозначаются как сверхнизкие (например, 50 ISO) или сверхвысокие (например, 3200 ISO). Они увеличивают небольшой ДД. Поскольку ДД уже ограничен (примерно 5-7 ступеней у большинства современных DSLR-камер), следует избегать этих дополнительных установок чувствительности.
Эквивалентные эксозиционные параметры
1/8.000 сек, при f/2.8
1/4,000 сек. при f/4
1/2.000 сек, при f/5.6
1/1.000 сек. при f/8
1/500 сек, при f/11
1/250 сек. при f/16
1/125 сек, при f/22
1/60 сек. при f/32
Экспозиция формируется множеством значений. Требуемое экспозиционное число EV можно задать любой парой параметров, отвечающих закону взаимозаместимости.