Фотография с человеческим лицом. Часть 1
В наше время фотоаппарат есть почти у каждого. Но пользуетесь ли вы хотя бы частью его возможностей или фотографируете исключительно на автомате? Давайте я расскажу вам сказку о возможностях вашего нынешнего или будущего аппарата. Именно сказку. Играйте в мою игру, не стремитесь искать параллели с тем что вы уже знаете. Я постараюсь так подобрать аналогии чтобы процесс фотографирования с использованием различных функций фотоаппарата казался вам логичным и понятным, даже если до сегодняшнего дня вы думали что это колдовство. Если основные понятия фотографии вами уже освоены, но вы хотели бы улучшить результаты, добро пожаловать в статью Курс фотографии для начинающих.
Читать рекомендую с фотоаппаратом в руках. По ходу чтения на нём будут проступать ранее не видимые символы и органы управления. Если что-то покажется вам слишком заумным, не останавливайтесь, оставьте это на потом и перечитайте после того как опробуете хотя бы часть из того что поняли. В любом случае, буду рад выслушать что именно остаётся непонятным. На основе ваших отзывов я постараюсь усовершенствовать статью. Если вы обнаружили статью не в моём Блоге, пожалуйста, перейдите к оригиналу статьи (http://dandrey-ru.blogspot.com/2012/03/photography.html) и оставьте комментарий там, иначе шансы на то что я его прочту минимальны.
Оглавление (ссылается на разделы в обеих частях):
Фотография. Как это работает
Фотоаппараты. Разнообразие видов
Объективы. Углы и миллиметры
Автомат или не автомат. Автоматический, программный и сюжетные режимы
Глубина резкости. Диафрагма и не только
Заморозка/смазывание движения. Выдержка и не только
Вспышка. На Солнце, в помещении и ночью
Этот же пост в Google Blogger: http://dandrey-ru.blogspot.com/2012/03/photography.html
Фотография. Как это работает
Для начала вкратце разберёмся с основными терминами и поймём как работает фотоаппарат.
Упрощённо, любой фотоаппарат - это глаз: темная коробочка с маленькой дырочкой с одной стороны и чувствительным к свету слоем с другой. Свет, попадающий через дырочку в коробочку, проецируется на светочувствительный слой и считывается в запоминающее устройство. Коробочка - корпус фотоаппарата, дырочка - объектив, светочувствительный слой - сенсор/матрица, запоминающее устройство - карта памяти. Способность зрачка расширяться и сужаться, пропуская больше или меньше света внутрь глаза, аналогична «диафрагме» фотоаппарата. Правда глаз рассчитан на съёмку видео-изображения, поэтому у нас есть кое какие отличия. Например, чтобы зафиксировать статичную картинку в тёмное время суток, когда глаз не способен получить достаточно светлое изображение, фотоаппарат может накопить на чувствительном слое достаточно света чтобы изображение стало светлее.
Раз уж глаз не совсем подходит в качестве аналогии, попробуем подыскать нечто более подходящее. Представьте себе колодец, дно которого плотно уставлено пробирками. «Матрица» из пробирок «чувствительна» к воде, которая на неё попадает, поэтому назовём её водо-чувствительный слой - «сенсор». Вход в шахту колодца накрыт крышкой. Крышка отворяет и затворят вход, так что, назовём её «затвор». Снаружи идёт дождь. Пока затвор закрыт - вода в колодец не попадает, но стоит открыть крышку и пробирки на дне колодца начнут наполняться. Каждая пробирка может вместить 255 миллилитров дождевой воды. С помощью этого колодца мы попытаемся получить представление о дожде.
И так - дождь. Откроем затвор и через секунду закроем. Замеряем содержимое пробирок: все по 255 миллилитров. Что это значит? Это значит что за время, пока колодец был открыт, пробирки наполнились и, возможно, переполнились. Можем ли мы сказать сколько воды в среднем попало на сенсор за ту секунду пока затвор был открыт? Нет, ведь часть воды вытекла через края пробирок. Можно сказать что нашу информацию «затопило».
Повторим опыт, предварительно «обнулив матрицу» - слив воду (мы будем это делать перед каждым экспериментом). Но теперь уменьшим время, в которое колодец открыт, назовём это время «выдержка», в два раза. Откроем затвор на ½ секунды. Считаем информацию с сенсора. Часть пробирок наполнилась не до предела, но часть всё ещё затоплены. Кое-что уже можно понять о дожде, но картина всё ещё не точна.
Уменьшим выдержку ещё в два раза и снимем показания сенсора. Теперь значения в наших пробирках колеблются в пределах от 50 до 200 миллилитров. Нет ни пустых, ни затопленных пробирок. С этой информацией уже можно что-то делать. Например, можно высчитать среднее значение выпавших осадков на единицу площади за ¼ секунды. Или отобразить графически картину дождя за тот же промежуток времени. Представьте, что количество накопленной воды в каждой пробирке будет означать оттенок серого в этой точке. 0 - абсолютно чёрный, 255 - абсолютно белый. Раз уж мы рисуем водой, назовём этот процесс «водография».
Три кадра на водоплёнке: 1 (22) - полностью затоплен (засвечен); 2 (23) - передержан (переэкспонирован); 3 (24) - в самый раз (экспонирован правильно).
Теперь представим что дождь настолько слабый что даже при выдержке в одну минуту значения в пробирках колеблются от 5 до 20 миллилитров. Довольно грустно стоять с секундомером возле колодца с крышкой в руках и ждать достаточно долго прежде чем пробирки в среднем будут наполнены хотя бы на половину. Примерно, картина и так ясна. Почему бы просто не умножить полученные значения? Например, если мы умножим полученные нами 5-20 на 2 - получим 10-40. Умножим ещё на 2 - 20-80. Ещё - 40-160. О! После того как мы увеличили начальные значения в 8 раз (3 раза умножили на 2), мы получили вполне приемлемые значения в пробирках. Скорее всего, если бы мы воспользовались выдержкой в 8 минут, то получили бы примерно те же данные. Получается, что мы повысили водо-чувствительность нашей матрицы в 8 раз, что позволило получить картину дождя (водографию) в 8 раз быстрее. Чтобы не было путаницы между тем кто на сколько умножает данные колодцев в разных странах, Международная организация по стандартизации, ИСО (International Organization for Standardization, ISO) разработала общую для всех таблицу умножения, которая так и называется: «ISO» («ИСО»). Предположим что значения получаемые нами без умножения - это ИСО100 (ISO100). Соответственно, каждое увеличение в два раза будет иметь название ИСО200, ИСО400, ИСО800, ИСО1600 и т.д. В нашем примере мы увеличивали чувствительность матрицы 3 раза, следовательно, соответствовали стандарту ИСО800.
Часть капель, разбившись о края пробирок, разбрызгиваются по соседним пробиркам, внося определённую неточность в подсчётах. Если мы не пользуемся умножением результата (ИСО100), то погрешность незначительна. Но если основной информации и так не достаточно, а к ней добавится погрешность, которую мы в итоге умножим, то погрешность начнёт проявляться в нашей картине дождя в виде цветового «шума». Для водографии это не критично, но на фотографиях шум может стать неприятным дополнением.
Ещё одно страшное понятие: «экспозиция». Оно не очень подходит к аналогии с колодцем. Но если его за уши притянуть к колодцу, то экспозиция - это общее количество воды попавшее в колодец за время выдержки. Причём, не важно попала эта вода в пробирки или нет. Если бы размер колодца можно было изменять как размер зрачка или диафрагму, то можно было бы получить одинаковое количество воды в колодце меняя его размер (диафрагму) и время выдержки. Естественно, чтобы количество воды попавшей в колодец при разных параметрах было одинаковым, уменьшая один из параметров нам придётся увеличивать другой. Например, мы получили 1 литр воды в колодце при его диаметре 1 метр за время выдержки 1 секунда. Теперь мы хотим увеличить время выдержки в два раза, но получить в колодце тот же литр воды. Неминуемо нам придётся уменьшать диаметр колодца (диафрагму), в те же два раза.
На самом деле, не в два. А во сколько? Нужно посчитать… Благо, все соотношения прохождения воды через единицу пространства давно посчитаны и являются стандартами. Так, например, зависимость от времени у нас прямая - в два раза больше выдержка = в два раза больше воды. Но, для стандартизации решили что все будут пользоваться заранее фиксированными выдержками: 1/500с; 1/250с; 1/125с; 1/60с; 1/30с; 1/15с; 1/8с; 1/4с; 1/2с; 1с; 2с и т.д. Каждое значение отличается от соседнего в два раза по времени и пропущенной воде.
С диаметром колодца ситуация чуть сложнее, так как нужно высчитать площадь круга. Предположим, что измерения производятся в метрах. Диаметры колодцев отличающихся в два раза по пропускной способности выглядят так: 1/0,7; 1/1; 1/1,4; 1/2; 1/2,8; 1/4; 1/5,6. Немного неудобно. Но идея, надеюсь, ясна: чем больше значение под дробной чертой тем меньше диаметр колодца: 1/1=1 метр; 1/0,7=1,43метра; 1/1,4=0,71 метра. Чтобы не путать диафрагму с выдержкой и, раз уж все значения диафрагмы начинаются с 1/, заменим 1/ на букву F.
Каждый скачок пропускной способности в два раза, как по диафрагме так и по выдержке, назовём «стоп». То есть чтобы увеличить в два раза выдержку в нашем примере с литром воды, нам нужно будет уменьшить диаметр колодца (диафрагму) на один стоп: с одного метра (F1) до значения 1/1,4 метра (F1,4). Не запутались? С увеличением числа - диаметр уменьшается. Таким образом мы получим одинаковую экспозицию (количество воды попавшей в колодец) при значениях 1c F1 и 2с F1,4, а так же при значениях ½c F0.7 и 4с F2, и 8с F2,8, и т.д. мы получим тот же литр воды в колодце. Пара из выдержки и диафрагмы называется: «экспопара». Если записать экспопару под водографией, это дополнит информацию о дожде. Зачем нам нужно менять значения экспопары? Например, если у нас нет места разместить большой колодец там где мы хотим получить водографию. Или у нас мало времени. О реальных причинах мы поговорим позже. В зависимости от поставленных задач мы можем манипулировать выдержкой и диафрагмой получая одну и ту же картину.
Усложняем. Когда условия не позволяют получить приемлемый результат, к нашей экспопаре можно добавить ИСО. Если вы помните, значения ИСО тоже различаются по количеству предположительно получаемой воды в два раза. То есть - один стоп. Теперь у нас есть три значения меняя которые можно добиваться одних и тех же результатов. Чаще всего мы хотим обойтись без умножения (чтобы избежать влияния шума) и будем водографировать на ИСО100. Но, если у нас не будет технической возможности, не забывайте что можно повысить чувствительность.
Перед тем как пойти дальше, упорядочу в таблицы параметры с которыми нам предстоит иметь дело. Запоминать не нужно, к этим таблицам всегда можно вернуться (постоянный адрес таблиц):
темнее <--- Выдержки ---> светлее
1/8000c 1/4000c 1/2000c 1/1000c 1/500с 1/250с 1/125с 1/60с 1/30с 1/15с 1/8с 1/4с 1/2с 1с 2с
светлее <--- Диафрагмы ---> темнее
0,7 1 1,4 2 2,8 4 5,6 8 11 16 22 32 45 64
темнее <--- ИСО ---> светлее
ИСО50 ИСО100 ИСО200 ИСО400 ИСО800 ИСО1600 ИСО3200 ИСО6400 ИСО12800
Поиграем? Пример одинаковых экспозиций (в скобках сравнение с эталоном):
ISO100 1/30с F5,6 (эталон)
ISO200 1/60c F5,6 (ISO +1 стоп, выдержка -1 стоп)
ISO400 1/30c F11 (ISO +2 стопа, диафрагма -2 стопа)
ISO400 1/60с F8 (ISO +2 стопа, выдержка -1 стоп, диафрагма -1 стоп)
ISO100 1с F32 (выдержка +5 стопов, диафрагма -5 стопов)
Обратите внимание: Плюсовые стопы увеличивают количество проникающей воды, минусовые - уменьшают.
Автоматизируем наш колодец. Чтобы не искать оптимальные параметры экспопары каждый раз экспериментальным путём, добавим в него возможность замерять средние значения дождя до того как мы сводографируем. Что нас интересует в картине дождя? Чтобы она не была затоплена и чтобы на ней вообще что-то было. Желательно чтобы значения были средними или даже высокими - все любят светленькие картинки. Пусть автоматический замер так и работает - пусть он предоставит нам значения экспопары при которых среднестатистическое значение по пробиркам будет стремиться к 128 (помните? Пробирки вмещают от 0 до 255 миллилитров воды). Такой автомат позволит нам быстро настроить наш колодец на получение красивой водографии в любое время, в любом месте. По большому счёту, нам даже не придётся думать о диафрагме, выдержке или ИСО. Автомат сам замеряет экспозицию и примет решение об используемых параметрах.
Всё это хорошо в безветренную погоду, когда дождь достаточно равномерный. Представьте что мы снимаем при сильном ветре. Ветер сносит капли, делая их поток где-то плотнее, а где-то разряжённее. При снятии замера получится что часть пробирок будет переполнена, а часть останутся почти пустыми. Переполненные пробирки будут участвовать в расчёте со значением 255, а не с реальным, а их количество может оказаться небольшим. Это сдвигает статистику в сторону низких значений, автомат попытается получить более высокие показатели при водографировании и реальный снимок мы получим с ещё большим числом переполненных пробирок. Что делать? Добавим механизм поправки экспозиции. То есть, автомат пусть делает свой замер, а мы ему скажем что результат должен быть на один стоп темнее. Чем именно автомат будет компенсировать экспозицию (выдержкой, диафрагмой или ИСО) нам не важно. Важно чтобы водография вышла без затопленных точек. Естественно, внесение поправки мы сможем сделать только после того как получим первую неудачную картину и поймём что автомат ошибся.
Ошибка автомата (кадр 23) и поправка экспозиции (кадр 24)
Поиграем ещё? Как именно сработал автомат и как он мог принять поправку? Допустим что первичные показания которые предложил автомат были:
ISO200 1/30c F5,6
Мы предложили ему сделать картинку темнее на один стоп. Автомат мог воспользоваться следующими вариантами:
ISO100 1/30c F5,6 (ИСО -1 стоп)
ISO200 1/60c F5,6 (выдержка -1 стоп)
ISO200 1/30c F8 (диафрагма -1 стоп)
Вы не забыли? Мы говорим о фотографии, и измеряем не воду, а свет. Значит все что я называл «затопленным», теперь будет «засвеченным / пересвеченным» или «сгоревшим».
Пробирки, на самом деле - микроскопические солнечные батареи накапливающие фотоны и перерабатывающие их в электричество. Полученное напряжение переводится в цифровое значение и перерабатывается процессором камеры в изображение.
Что упустил? Ах да! Фокус! Думаю что про фокус особо ничего объяснять не нужно. То что изображено резко на фотографии - в фокусе. Правда нерезким изображение может быть по причине смазывания, но к этому мы ещё вернёмся. Единственное что стоит прояснить - это понятие «глубина резкости». Глубина резкости - это пространство, которое выглядит резким на фотографии. Например, фотографируя портрет, можно сфокусироваться на глазах модели, а нос и уши останутся не резкими. Это будет означать что у нас маленькая глубина резкости. Умея управлять глубиной резкости, вы можете сделать резкими не только весь фотографируемый объект, но и всё фотографируемое пространство. Конкретно в случае с портретами, размытый фон («боке»), часто используется фотографами для придания фотографии некоей художественности и привлечения большего внимания к объекту в фокусе.
Подведём небольшой итог по терминологии:
- Матрица/сенсор - светочувствительный элемент фотоаппарата, накапливающий информацию о попавшем на него свете. Он состоит из светочувствительных точек, так же известных как пиксели. В современных фотоаппаратах их миллионы, так что вам они знакомы под названием мега-пиксели.
Пример матрицы из статьи Матрица (Википедия)
- Затвор (shutter) - устройство (шторки) расположенное в фотоаппарате, позволяющее открывать и закрывать доступ света к сенсору. Он, на пару с зеркалом, создают знаменитое «чик-чирик» во время фотографирования зеркальным фотоаппаратом. В прочих аппаратах нет шторок. Сенсор активируется и деактивируется на время выдержки, а звук срабатывания можно отключить.
Пример работы затвора на разных скоростях из статьи Фотографический затвор (Википедия)
- Выдержка (shutter speed) - время в течении которого открыт затвор.
- Диафрагма (aperture)- устройство расположенное в объективе, позволяющее сужать или расширять отверстие пропускающее свет внутрь камеры подобно зрачку.
Работа диафрагмы из статьи Диафрагма (Википедия)
- ИСО (ISO) - стандарт светочувствительности сенсора.
- Экспозиция (exposure value (EV) - величина экспозиции) - количество света попавшее на матрицу при определённой диафрагме и выдержке.
- Стоп (stop) - термин обозначающий изменение ИСО, диафрагмы или выдержки для пропускания в два раза больше или меньше света. Современные камеры могут «дробить» стоп на трети или половины используя значения 0,3; 0,5 и 0,7 стопа. Не удивляйтесь увидев в своём аппарате выдержку 1/160, диафрагму 13 или ИСО300 - это издержки современности.
- Объектив - отверстие через которое свет попадает на матрицу. Современные объективы представляют собой трубы напичканные наборами линз, но пра-пра-родительница фотографии, камера-обскура, действительно имела просто отверстие. Впрочем, в наше время такие объективы тоже есть. Если вас эта тема заинтересовала, поищите в интернете термины «стеноп» или «пинхол».
- Шум - чаще всего хорошо различим на тёмных однородных участках фотографии, при сильном увеличении, как разноцветные точки. Чем выше значение ИСО, тем лучше виден шум. На экстремально высоких ИСО шум становится заметен невооружённым глазом.
Пример цифрового шума на экстремально высоких ИСО из статьи Цифровой шум изображения (Википедия)
- Засветка - часть изображения получившая слишком много света, что привело к переполнению информации в точках на засвеченном участке. Визуально вы получите белые участки в тех местах где ожидаете видеть детали.
- Глубина резкости (depth of field) - резко изображённое пространство.
- Боке (bokeh) - не резко изображённое пространство.
Пример из статьи Боке (Википедия)
Обратите внимание на малую глубину резкости. Дальний от нас локоть модели уже выпадает из зоны резкости, а фон вообще размыт до неузнаваемости. Это размытие и есть боке.
Фотоаппараты. Разнообразие видов
Мысленно разделим интересующий нас сегмент фотоаппаратов на мыльницы, продвинутые мыльницы, без-зеркальные и зеркальные.
К мыльницам отнесём всё маленькое, компактненькое, то, что можно засунуть в карман, как мобильный телефон, с не сменными объективами. Такие камеры имеют минимум настроек и максимум «интеллекта» позволяющего получать приемлемого качества снимки при минимуме знаний.
Пример мыльницы из статьи Компактная камера (Википедия)
Продвинутые мыльницы отличаются более выпуклыми формами, что не редко делает их похожими на зеркальные фотоаппараты, но они имеют не сменные объективы. У них есть доступ ко всем параметрам съёмки, что даёт определённую свободу творчества для тех кто имеет хоть какое-то представление о том что делает до того как нажмёт кнопку спуска.
Пример продвинутой мыльницы из статьи Псевдозеркальный цифровой фотоаппарат (Википедия)
Без-зеркальные фотоаппараты явление довольно новое. Это своего рода гибрид мыльницы и зеркалки. Они компактные как мыльницы, но имеют сменную оптику как зеркалки. Они так же предоставляют свободу творчества и имеют серьёзную «интеллектуальную» начинку.
Пример без-зеркального фотоаппарата из статьи Беззеркальный цифровой фотоаппарат со сменными объективами (Википедия)
Зеркальные фотоаппараты, кроме сменной оптики имеют встроенное зеркало, расположенное между объективом и сенсором. Это зеркало позволяет в реальном времени наблюдать за объектом съёмки непосредственно через объектив. При нажатии на спуск, зеркало поднимается, что делает невозможным наблюдение пока открыт затвор. Свобода творчества в таких камерах - полная. В дешёвых моделях есть определённые технические ограничения и функциональные неудобства, но их можно считать несущественными.
Пример зеркального фотоаппарата из статьи Цифровой однообъективный зеркальный фотоаппарат (Википедия)
Говоря о зеркалках я сказал что у них есть возможность наблюдать за объектом в реальном времени. Дело в том что во всех прочих типах камер вы наблюдаете изображение на экране камеры. До экрана изображение должно пройти через электронику камеры, что создаёт определённую задержку. Практически все современные зеркалки так же умеют показывать изображение на экране.
В наше время происходит взаимное проникновение сегментов, что сбивает с толку даже профессионалов. Одним из таких недоразумений является размер сенсора. До недавнего времени зеркальные и без-зеркальные фотоаппараты обладали сенсором большего размера чем у мыльниц и продвинутых мыльниц. Теперь же, стали появляться продвинутые мыльницы с сенсорами как у любительских зеркалок и без-зеркалки с сенсорами как у мыльниц. Помните главное: размер имеет значение!
Исторически сложилось так что наибольшую популярность приобрела плёнка шириной 35мм (размер кадра 36х24 мм). Многие параметры фототехники, не смотря на прогресс, часто указываются в 35 миллиметровом эквиваленте. Размер кадра 36х24 мм стал, так называемым «полным кадром» (Full Frame / FF). В основном, зеркальные камеры имеют сенсор размером в полный кадр или пол кадра. Без-зеркальные и продвинутые мыльницы - пол кадра или меньше. Мыльницы - меньше половины кадра.
Полукадровые матрицы зеркальных фотоаппаратов ещё называют «кропнутыми» (crop - обрезать). Кроп-фактор говорит о том насколько сенсор камеры меньше полнокадрового. Кроп-фактор 1,5 говорит о том что сенсор имеет размер равный ровно половине полного кадра. Эта информация может пригодится при покупке объективов для зеркальной камеры. К прочим аппаратам понятие кроп-фактор не применимо так как они имеют объективы и матрицы заведомо подогнанные друг под друга, в отличии от зеркалок в которых одни и те же объективы могут применяться как к кропнутым, так и к полнокадровым матрицам.
Сравнение размеров сенсоров. Из статьи Кроп-фактор (Википедия)
Стремление производителей вместить на маленькой площади максимальное число светочувствительных точек, приводит к уменьшению размера точки, который начинает конкурировать с длинной волны света. В итоге мы получаем некоторое размытие цветов и большее влияние цифрового шума. Получается что чем больше сенсор и чем меньше в нём мегапикселей, тем больше размер каждой отдельно взятой точки, правильнее цветопередача, выше контрастность и вообще - лучше качество изображения.
Оказывается в ЖЖ есть ограничение на 65 тысяч символов в один пост. А для русского языка в два раза меньше :( Пришлось разделить статью на два поста. Не останавливайтесь! Самое интересное вас ждёт впереди ;)
Предыдущая частьПродолжение
◄
►
![]()
Фотография с человеческим лицом. Часть 2
Объективы. Углы и миллиметры
Автомат или не автомат. Автоматический, программный и сюжетные режимы
Глубина резкости. Диафрагма и не только
Заморозка/смазывание движения. Выдержка и не только
Вспышка. На Солнце, в помещении и ночью
Рекомендую:
Дотянуться до Луны
Макро для начинающих
Алиса
Ночное безумие
Полёты ... наяву
XL Nightlife Festival 2013. PurimParty
Япония за две недели
Кросспосты:
http://dandrey-ru.blogspot.com/2012/03/photography.html
Поделись с друзьями:
Свежие записи Профиль
Читать рекомендую с фотоаппаратом в руках. По ходу чтения на нём будут проступать ранее не видимые символы и органы управления. Если что-то покажется вам слишком заумным, не останавливайтесь, оставьте это на потом и перечитайте после того как опробуете хотя бы часть из того что поняли. В любом случае, буду рад выслушать что именно остаётся непонятным. На основе ваших отзывов я постараюсь усовершенствовать статью. Если вы обнаружили статью не в моём Блоге, пожалуйста, перейдите к оригиналу статьи (http://dandrey-ru.blogspot.com/2012/03/photography.html) и оставьте комментарий там, иначе шансы на то что я его прочту минимальны.
Оглавление (ссылается на разделы в обеих частях):
Фотография. Как это работает
Фотоаппараты. Разнообразие видов
Объективы. Углы и миллиметры
Автомат или не автомат. Автоматический, программный и сюжетные режимы
Глубина резкости. Диафрагма и не только
Заморозка/смазывание движения. Выдержка и не только
Вспышка. На Солнце, в помещении и ночью
Этот же пост в Google Blogger: http://dandrey-ru.blogspot.com/2012/03/photography.html
Фотография. Как это работает
Для начала вкратце разберёмся с основными терминами и поймём как работает фотоаппарат.
Упрощённо, любой фотоаппарат - это глаз: темная коробочка с маленькой дырочкой с одной стороны и чувствительным к свету слоем с другой. Свет, попадающий через дырочку в коробочку, проецируется на светочувствительный слой и считывается в запоминающее устройство. Коробочка - корпус фотоаппарата, дырочка - объектив, светочувствительный слой - сенсор/матрица, запоминающее устройство - карта памяти. Способность зрачка расширяться и сужаться, пропуская больше или меньше света внутрь глаза, аналогична «диафрагме» фотоаппарата. Правда глаз рассчитан на съёмку видео-изображения, поэтому у нас есть кое какие отличия. Например, чтобы зафиксировать статичную картинку в тёмное время суток, когда глаз не способен получить достаточно светлое изображение, фотоаппарат может накопить на чувствительном слое достаточно света чтобы изображение стало светлее.
Раз уж глаз не совсем подходит в качестве аналогии, попробуем подыскать нечто более подходящее. Представьте себе колодец, дно которого плотно уставлено пробирками. «Матрица» из пробирок «чувствительна» к воде, которая на неё попадает, поэтому назовём её водо-чувствительный слой - «сенсор». Вход в шахту колодца накрыт крышкой. Крышка отворяет и затворят вход, так что, назовём её «затвор». Снаружи идёт дождь. Пока затвор закрыт - вода в колодец не попадает, но стоит открыть крышку и пробирки на дне колодца начнут наполняться. Каждая пробирка может вместить 255 миллилитров дождевой воды. С помощью этого колодца мы попытаемся получить представление о дожде.
И так - дождь. Откроем затвор и через секунду закроем. Замеряем содержимое пробирок: все по 255 миллилитров. Что это значит? Это значит что за время, пока колодец был открыт, пробирки наполнились и, возможно, переполнились. Можем ли мы сказать сколько воды в среднем попало на сенсор за ту секунду пока затвор был открыт? Нет, ведь часть воды вытекла через края пробирок. Можно сказать что нашу информацию «затопило».
Повторим опыт, предварительно «обнулив матрицу» - слив воду (мы будем это делать перед каждым экспериментом). Но теперь уменьшим время, в которое колодец открыт, назовём это время «выдержка», в два раза. Откроем затвор на ½ секунды. Считаем информацию с сенсора. Часть пробирок наполнилась не до предела, но часть всё ещё затоплены. Кое-что уже можно понять о дожде, но картина всё ещё не точна.
Уменьшим выдержку ещё в два раза и снимем показания сенсора. Теперь значения в наших пробирках колеблются в пределах от 50 до 200 миллилитров. Нет ни пустых, ни затопленных пробирок. С этой информацией уже можно что-то делать. Например, можно высчитать среднее значение выпавших осадков на единицу площади за ¼ секунды. Или отобразить графически картину дождя за тот же промежуток времени. Представьте, что количество накопленной воды в каждой пробирке будет означать оттенок серого в этой точке. 0 - абсолютно чёрный, 255 - абсолютно белый. Раз уж мы рисуем водой, назовём этот процесс «водография».
Три кадра на водоплёнке: 1 (22) - полностью затоплен (засвечен); 2 (23) - передержан (переэкспонирован); 3 (24) - в самый раз (экспонирован правильно).
Теперь представим что дождь настолько слабый что даже при выдержке в одну минуту значения в пробирках колеблются от 5 до 20 миллилитров. Довольно грустно стоять с секундомером возле колодца с крышкой в руках и ждать достаточно долго прежде чем пробирки в среднем будут наполнены хотя бы на половину. Примерно, картина и так ясна. Почему бы просто не умножить полученные значения? Например, если мы умножим полученные нами 5-20 на 2 - получим 10-40. Умножим ещё на 2 - 20-80. Ещё - 40-160. О! После того как мы увеличили начальные значения в 8 раз (3 раза умножили на 2), мы получили вполне приемлемые значения в пробирках. Скорее всего, если бы мы воспользовались выдержкой в 8 минут, то получили бы примерно те же данные. Получается, что мы повысили водо-чувствительность нашей матрицы в 8 раз, что позволило получить картину дождя (водографию) в 8 раз быстрее. Чтобы не было путаницы между тем кто на сколько умножает данные колодцев в разных странах, Международная организация по стандартизации, ИСО (International Organization for Standardization, ISO) разработала общую для всех таблицу умножения, которая так и называется: «ISO» («ИСО»). Предположим что значения получаемые нами без умножения - это ИСО100 (ISO100). Соответственно, каждое увеличение в два раза будет иметь название ИСО200, ИСО400, ИСО800, ИСО1600 и т.д. В нашем примере мы увеличивали чувствительность матрицы 3 раза, следовательно, соответствовали стандарту ИСО800.
Часть капель, разбившись о края пробирок, разбрызгиваются по соседним пробиркам, внося определённую неточность в подсчётах. Если мы не пользуемся умножением результата (ИСО100), то погрешность незначительна. Но если основной информации и так не достаточно, а к ней добавится погрешность, которую мы в итоге умножим, то погрешность начнёт проявляться в нашей картине дождя в виде цветового «шума». Для водографии это не критично, но на фотографиях шум может стать неприятным дополнением.
Ещё одно страшное понятие: «экспозиция». Оно не очень подходит к аналогии с колодцем. Но если его за уши притянуть к колодцу, то экспозиция - это общее количество воды попавшее в колодец за время выдержки. Причём, не важно попала эта вода в пробирки или нет. Если бы размер колодца можно было изменять как размер зрачка или диафрагму, то можно было бы получить одинаковое количество воды в колодце меняя его размер (диафрагму) и время выдержки. Естественно, чтобы количество воды попавшей в колодец при разных параметрах было одинаковым, уменьшая один из параметров нам придётся увеличивать другой. Например, мы получили 1 литр воды в колодце при его диаметре 1 метр за время выдержки 1 секунда. Теперь мы хотим увеличить время выдержки в два раза, но получить в колодце тот же литр воды. Неминуемо нам придётся уменьшать диаметр колодца (диафрагму), в те же два раза.
На самом деле, не в два. А во сколько? Нужно посчитать… Благо, все соотношения прохождения воды через единицу пространства давно посчитаны и являются стандартами. Так, например, зависимость от времени у нас прямая - в два раза больше выдержка = в два раза больше воды. Но, для стандартизации решили что все будут пользоваться заранее фиксированными выдержками: 1/500с; 1/250с; 1/125с; 1/60с; 1/30с; 1/15с; 1/8с; 1/4с; 1/2с; 1с; 2с и т.д. Каждое значение отличается от соседнего в два раза по времени и пропущенной воде.
С диаметром колодца ситуация чуть сложнее, так как нужно высчитать площадь круга. Предположим, что измерения производятся в метрах. Диаметры колодцев отличающихся в два раза по пропускной способности выглядят так: 1/0,7; 1/1; 1/1,4; 1/2; 1/2,8; 1/4; 1/5,6. Немного неудобно. Но идея, надеюсь, ясна: чем больше значение под дробной чертой тем меньше диаметр колодца: 1/1=1 метр; 1/0,7=1,43метра; 1/1,4=0,71 метра. Чтобы не путать диафрагму с выдержкой и, раз уж все значения диафрагмы начинаются с 1/, заменим 1/ на букву F.
Каждый скачок пропускной способности в два раза, как по диафрагме так и по выдержке, назовём «стоп». То есть чтобы увеличить в два раза выдержку в нашем примере с литром воды, нам нужно будет уменьшить диаметр колодца (диафрагму) на один стоп: с одного метра (F1) до значения 1/1,4 метра (F1,4). Не запутались? С увеличением числа - диаметр уменьшается. Таким образом мы получим одинаковую экспозицию (количество воды попавшей в колодец) при значениях 1c F1 и 2с F1,4, а так же при значениях ½c F0.7 и 4с F2, и 8с F2,8, и т.д. мы получим тот же литр воды в колодце. Пара из выдержки и диафрагмы называется: «экспопара». Если записать экспопару под водографией, это дополнит информацию о дожде. Зачем нам нужно менять значения экспопары? Например, если у нас нет места разместить большой колодец там где мы хотим получить водографию. Или у нас мало времени. О реальных причинах мы поговорим позже. В зависимости от поставленных задач мы можем манипулировать выдержкой и диафрагмой получая одну и ту же картину.
Усложняем. Когда условия не позволяют получить приемлемый результат, к нашей экспопаре можно добавить ИСО. Если вы помните, значения ИСО тоже различаются по количеству предположительно получаемой воды в два раза. То есть - один стоп. Теперь у нас есть три значения меняя которые можно добиваться одних и тех же результатов. Чаще всего мы хотим обойтись без умножения (чтобы избежать влияния шума) и будем водографировать на ИСО100. Но, если у нас не будет технической возможности, не забывайте что можно повысить чувствительность.
Перед тем как пойти дальше, упорядочу в таблицы параметры с которыми нам предстоит иметь дело. Запоминать не нужно, к этим таблицам всегда можно вернуться (постоянный адрес таблиц):
темнее <--- Выдержки ---> светлее
1/8000c 1/4000c 1/2000c 1/1000c 1/500с 1/250с 1/125с 1/60с 1/30с 1/15с 1/8с 1/4с 1/2с 1с 2с
светлее <--- Диафрагмы ---> темнее
0,7 1 1,4 2 2,8 4 5,6 8 11 16 22 32 45 64
темнее <--- ИСО ---> светлее
ИСО50 ИСО100 ИСО200 ИСО400 ИСО800 ИСО1600 ИСО3200 ИСО6400 ИСО12800
Поиграем? Пример одинаковых экспозиций (в скобках сравнение с эталоном):
ISO100 1/30с F5,6 (эталон)
ISO200 1/60c F5,6 (ISO +1 стоп, выдержка -1 стоп)
ISO400 1/30c F11 (ISO +2 стопа, диафрагма -2 стопа)
ISO400 1/60с F8 (ISO +2 стопа, выдержка -1 стоп, диафрагма -1 стоп)
ISO100 1с F32 (выдержка +5 стопов, диафрагма -5 стопов)
Обратите внимание: Плюсовые стопы увеличивают количество проникающей воды, минусовые - уменьшают.
Автоматизируем наш колодец. Чтобы не искать оптимальные параметры экспопары каждый раз экспериментальным путём, добавим в него возможность замерять средние значения дождя до того как мы сводографируем. Что нас интересует в картине дождя? Чтобы она не была затоплена и чтобы на ней вообще что-то было. Желательно чтобы значения были средними или даже высокими - все любят светленькие картинки. Пусть автоматический замер так и работает - пусть он предоставит нам значения экспопары при которых среднестатистическое значение по пробиркам будет стремиться к 128 (помните? Пробирки вмещают от 0 до 255 миллилитров воды). Такой автомат позволит нам быстро настроить наш колодец на получение красивой водографии в любое время, в любом месте. По большому счёту, нам даже не придётся думать о диафрагме, выдержке или ИСО. Автомат сам замеряет экспозицию и примет решение об используемых параметрах.
Всё это хорошо в безветренную погоду, когда дождь достаточно равномерный. Представьте что мы снимаем при сильном ветре. Ветер сносит капли, делая их поток где-то плотнее, а где-то разряжённее. При снятии замера получится что часть пробирок будет переполнена, а часть останутся почти пустыми. Переполненные пробирки будут участвовать в расчёте со значением 255, а не с реальным, а их количество может оказаться небольшим. Это сдвигает статистику в сторону низких значений, автомат попытается получить более высокие показатели при водографировании и реальный снимок мы получим с ещё большим числом переполненных пробирок. Что делать? Добавим механизм поправки экспозиции. То есть, автомат пусть делает свой замер, а мы ему скажем что результат должен быть на один стоп темнее. Чем именно автомат будет компенсировать экспозицию (выдержкой, диафрагмой или ИСО) нам не важно. Важно чтобы водография вышла без затопленных точек. Естественно, внесение поправки мы сможем сделать только после того как получим первую неудачную картину и поймём что автомат ошибся.
Ошибка автомата (кадр 23) и поправка экспозиции (кадр 24)
Поиграем ещё? Как именно сработал автомат и как он мог принять поправку? Допустим что первичные показания которые предложил автомат были:
ISO200 1/30c F5,6
Мы предложили ему сделать картинку темнее на один стоп. Автомат мог воспользоваться следующими вариантами:
ISO100 1/30c F5,6 (ИСО -1 стоп)
ISO200 1/60c F5,6 (выдержка -1 стоп)
ISO200 1/30c F8 (диафрагма -1 стоп)
Вы не забыли? Мы говорим о фотографии, и измеряем не воду, а свет. Значит все что я называл «затопленным», теперь будет «засвеченным / пересвеченным» или «сгоревшим».
Пробирки, на самом деле - микроскопические солнечные батареи накапливающие фотоны и перерабатывающие их в электричество. Полученное напряжение переводится в цифровое значение и перерабатывается процессором камеры в изображение.
Что упустил? Ах да! Фокус! Думаю что про фокус особо ничего объяснять не нужно. То что изображено резко на фотографии - в фокусе. Правда нерезким изображение может быть по причине смазывания, но к этому мы ещё вернёмся. Единственное что стоит прояснить - это понятие «глубина резкости». Глубина резкости - это пространство, которое выглядит резким на фотографии. Например, фотографируя портрет, можно сфокусироваться на глазах модели, а нос и уши останутся не резкими. Это будет означать что у нас маленькая глубина резкости. Умея управлять глубиной резкости, вы можете сделать резкими не только весь фотографируемый объект, но и всё фотографируемое пространство. Конкретно в случае с портретами, размытый фон («боке»), часто используется фотографами для придания фотографии некоей художественности и привлечения большего внимания к объекту в фокусе.
Подведём небольшой итог по терминологии:
- Матрица/сенсор - светочувствительный элемент фотоаппарата, накапливающий информацию о попавшем на него свете. Он состоит из светочувствительных точек, так же известных как пиксели. В современных фотоаппаратах их миллионы, так что вам они знакомы под названием мега-пиксели.
Пример матрицы из статьи Матрица (Википедия)
- Затвор (shutter) - устройство (шторки) расположенное в фотоаппарате, позволяющее открывать и закрывать доступ света к сенсору. Он, на пару с зеркалом, создают знаменитое «чик-чирик» во время фотографирования зеркальным фотоаппаратом. В прочих аппаратах нет шторок. Сенсор активируется и деактивируется на время выдержки, а звук срабатывания можно отключить.
Пример работы затвора на разных скоростях из статьи Фотографический затвор (Википедия)
- Выдержка (shutter speed) - время в течении которого открыт затвор.
- Диафрагма (aperture)- устройство расположенное в объективе, позволяющее сужать или расширять отверстие пропускающее свет внутрь камеры подобно зрачку.
Работа диафрагмы из статьи Диафрагма (Википедия)
- ИСО (ISO) - стандарт светочувствительности сенсора.
- Экспозиция (exposure value (EV) - величина экспозиции) - количество света попавшее на матрицу при определённой диафрагме и выдержке.
- Стоп (stop) - термин обозначающий изменение ИСО, диафрагмы или выдержки для пропускания в два раза больше или меньше света. Современные камеры могут «дробить» стоп на трети или половины используя значения 0,3; 0,5 и 0,7 стопа. Не удивляйтесь увидев в своём аппарате выдержку 1/160, диафрагму 13 или ИСО300 - это издержки современности.
- Объектив - отверстие через которое свет попадает на матрицу. Современные объективы представляют собой трубы напичканные наборами линз, но пра-пра-родительница фотографии, камера-обскура, действительно имела просто отверстие. Впрочем, в наше время такие объективы тоже есть. Если вас эта тема заинтересовала, поищите в интернете термины «стеноп» или «пинхол».
- Шум - чаще всего хорошо различим на тёмных однородных участках фотографии, при сильном увеличении, как разноцветные точки. Чем выше значение ИСО, тем лучше виден шум. На экстремально высоких ИСО шум становится заметен невооружённым глазом.
Пример цифрового шума на экстремально высоких ИСО из статьи Цифровой шум изображения (Википедия)
- Засветка - часть изображения получившая слишком много света, что привело к переполнению информации в точках на засвеченном участке. Визуально вы получите белые участки в тех местах где ожидаете видеть детали.
- Глубина резкости (depth of field) - резко изображённое пространство.
- Боке (bokeh) - не резко изображённое пространство.
Пример из статьи Боке (Википедия)
Обратите внимание на малую глубину резкости. Дальний от нас локоть модели уже выпадает из зоны резкости, а фон вообще размыт до неузнаваемости. Это размытие и есть боке.
Фотоаппараты. Разнообразие видов
Мысленно разделим интересующий нас сегмент фотоаппаратов на мыльницы, продвинутые мыльницы, без-зеркальные и зеркальные.
К мыльницам отнесём всё маленькое, компактненькое, то, что можно засунуть в карман, как мобильный телефон, с не сменными объективами. Такие камеры имеют минимум настроек и максимум «интеллекта» позволяющего получать приемлемого качества снимки при минимуме знаний.
Пример мыльницы из статьи Компактная камера (Википедия)
Продвинутые мыльницы отличаются более выпуклыми формами, что не редко делает их похожими на зеркальные фотоаппараты, но они имеют не сменные объективы. У них есть доступ ко всем параметрам съёмки, что даёт определённую свободу творчества для тех кто имеет хоть какое-то представление о том что делает до того как нажмёт кнопку спуска.
Пример продвинутой мыльницы из статьи Псевдозеркальный цифровой фотоаппарат (Википедия)
Без-зеркальные фотоаппараты явление довольно новое. Это своего рода гибрид мыльницы и зеркалки. Они компактные как мыльницы, но имеют сменную оптику как зеркалки. Они так же предоставляют свободу творчества и имеют серьёзную «интеллектуальную» начинку.
Пример без-зеркального фотоаппарата из статьи Беззеркальный цифровой фотоаппарат со сменными объективами (Википедия)
Зеркальные фотоаппараты, кроме сменной оптики имеют встроенное зеркало, расположенное между объективом и сенсором. Это зеркало позволяет в реальном времени наблюдать за объектом съёмки непосредственно через объектив. При нажатии на спуск, зеркало поднимается, что делает невозможным наблюдение пока открыт затвор. Свобода творчества в таких камерах - полная. В дешёвых моделях есть определённые технические ограничения и функциональные неудобства, но их можно считать несущественными.
Пример зеркального фотоаппарата из статьи Цифровой однообъективный зеркальный фотоаппарат (Википедия)
Говоря о зеркалках я сказал что у них есть возможность наблюдать за объектом в реальном времени. Дело в том что во всех прочих типах камер вы наблюдаете изображение на экране камеры. До экрана изображение должно пройти через электронику камеры, что создаёт определённую задержку. Практически все современные зеркалки так же умеют показывать изображение на экране.
В наше время происходит взаимное проникновение сегментов, что сбивает с толку даже профессионалов. Одним из таких недоразумений является размер сенсора. До недавнего времени зеркальные и без-зеркальные фотоаппараты обладали сенсором большего размера чем у мыльниц и продвинутых мыльниц. Теперь же, стали появляться продвинутые мыльницы с сенсорами как у любительских зеркалок и без-зеркалки с сенсорами как у мыльниц. Помните главное: размер имеет значение!
Исторически сложилось так что наибольшую популярность приобрела плёнка шириной 35мм (размер кадра 36х24 мм). Многие параметры фототехники, не смотря на прогресс, часто указываются в 35 миллиметровом эквиваленте. Размер кадра 36х24 мм стал, так называемым «полным кадром» (Full Frame / FF). В основном, зеркальные камеры имеют сенсор размером в полный кадр или пол кадра. Без-зеркальные и продвинутые мыльницы - пол кадра или меньше. Мыльницы - меньше половины кадра.
Полукадровые матрицы зеркальных фотоаппаратов ещё называют «кропнутыми» (crop - обрезать). Кроп-фактор говорит о том насколько сенсор камеры меньше полнокадрового. Кроп-фактор 1,5 говорит о том что сенсор имеет размер равный ровно половине полного кадра. Эта информация может пригодится при покупке объективов для зеркальной камеры. К прочим аппаратам понятие кроп-фактор не применимо так как они имеют объективы и матрицы заведомо подогнанные друг под друга, в отличии от зеркалок в которых одни и те же объективы могут применяться как к кропнутым, так и к полнокадровым матрицам.
Сравнение размеров сенсоров. Из статьи Кроп-фактор (Википедия)
Стремление производителей вместить на маленькой площади максимальное число светочувствительных точек, приводит к уменьшению размера точки, который начинает конкурировать с длинной волны света. В итоге мы получаем некоторое размытие цветов и большее влияние цифрового шума. Получается что чем больше сенсор и чем меньше в нём мегапикселей, тем больше размер каждой отдельно взятой точки, правильнее цветопередача, выше контрастность и вообще - лучше качество изображения.
Оказывается в ЖЖ есть ограничение на 65 тысяч символов в один пост. А для русского языка в два раза меньше :( Пришлось разделить статью на два поста. Не останавливайтесь! Самое интересное вас ждёт впереди ;)
Предыдущая частьПродолжение
◄
►
Фотография с человеческим лицом. Часть 2
Объективы. Углы и миллиметры
Автомат или не автомат. Автоматический, программный и сюжетные режимы
Глубина резкости. Диафрагма и не только
Заморозка/смазывание движения. Выдержка и не только
Вспышка. На Солнце, в помещении и ночью
Рекомендую:
Дотянуться до Луны
Макро для начинающих
Алиса
Ночное безумие
Полёты ... наяву
XL Nightlife Festival 2013. PurimParty
Япония за две недели
Кросспосты:
http://dandrey-ru.blogspot.com/2012/03/photography.html
Поделись с друзьями:
Свежие записи Профиль