В этой статье будет описано, что такое экспозиция и экспопара. По-английски этот термин пишется - photo exposure.
Экспозиция в фотографии это основное, фундаментальное понятие. От того насколько точно вы его понимаете, зависит сможете ли вы делать качественные, в техническом отношении фотографии.
Немного теории
Что такое фотографирование с точки зрения физического процесса? Как формируется фотоизображение, которое мы видим (на дисплее, бумаге, пленке)?
Фотографирование построено на тех же принципах, что и человеческое зрение. По сути, фотоаппарат это механическая копия человеческого глаза.
Свет, отраженный от окружающих предметов, проходит через линзу объектива и попадает на светочувствительный материал (фотоматериал). Этот материал, под воздействием света, изменяет свои электрические или химические характеристики. Свет, попадающий на светочувствительный материал, неоднороден, он имеет «точечную» структуру, поэтому характеристики материала изменяются тоже неоднородно по всей его площади.
Под воздействием света, светочувствительный материал, превращается в массив «точек», каждая из которых имеет свои собственные электрические или химические характеристики. И вот именно этот массив, отличающихся друг от друга точек, и образует изображение. Изображение возникает именно потому, что точки (части) целого фотоматериала отличаются друг от друга.
Строго говоря, все точки светочувствительного материала отличаются друг от друга только яркостью. В диапазоне от белого до черного. Белая точка образуется в той части светочувствительного материала куда попало больше света, это самая яркая точка. Черная точка - в той части светочувствительного материала куда света совсем не попало. А между этими крайними значениями находятся другие точки, цвет (яркость) которых светлее черного и темнее белого.
Характеристики светочувствительного материала изменяются в зависимости от количества света, который попал на материал. Больше света – сильнее изменяется (становится светлее, ярче), меньше света – слабее изменяется (остается темным). Количество света измеряется фотонами. Именно эти частицы вызывают изменение состояния фотоматериала. Чем больше фотонов попадает на светочувствительный материал, тем сильнее он изменяется (становится светлее).
Любой светочувствительный материал имеет пороговые ограничения по своей чувствительности к свету. Если света попадает больше чем верхний порог, состояние точки материала остается неизменно. Если света попадает меньше чем нижний порог, состояние точки материала остается неизменно.
Предположим, что у нас есть материал, чувствительность которого лежит в диапазоне от 10 до 100 фотонов на одну точку. Если на точку этого материала попадет 5 или 9 фотонов, то ее состояние не изменится, она останется черной. Если на точку этого материала попадет 115 или 190 фотонов, то ее состояние не изменится, она будет белой. Любой поток света меньше 10 фотонов и более 100 фотонов не будет изменять состояние этого фотоматериала.
То есть, если на все точки этого фотоматериала будет попадать разное количество фотонов, но на каждой точке будет больше 100 фотонов, тогда весь фотоматериал будет равномерно белым.
Но для получения изображения, необходимо чтобы точки фотоматериала отличались друг от друга. Значит нужно сделать так, чтобы световой поток, попадающий на фотоматериал, лежал в границах чувствительности этого материала. Тогда его точки будут отличаться друг от друга по своему цвету.
А если на фотоматериал попадает света больше или меньше, чем граница его чувствительности, тогда фотоматериал будет либо равномерно черным, либо равномерно белым.
Что такое экспозиция
Экспозиция, в фотографировании, это регулировка светового потока таким образом, чтобы его количество было в границах чувствительности фотоматериала.
Такая регулировка выполняется изменением двух параметров светового потока:
- Диаметр светового пучка на линзе объектива.
- Время, в течении которого свет непрерывно падает на светочувствительный материал.
Между этими параметрами есть зависимость. Чем больше диаметр светового пучка, тем больше света проходит за единицу времени. При одинаковом диаметре светового пучка, но разных интервалах времени, на фотоматериал попадает разное количество света.
Хорошая метафора экспозиции это обычный водопроводный кран. Литр воды можно набрать за 5 секунд или за 60 секунд, в зависимости от того как сильно будет открыт кран. Если кран открыт строго в одном положении – количество воды зависит от времени, на которое открыт кран.
Время прохождения света регулируется затвором. Открытый затвор пропускает свет. Закрытый затвор не пропускает свет.
Собственно фотографирование, на функциональном уровне, заключается в том, чтобы открыть затвор и через некий промежуток времени закрыть его.
Диаметр светового пучка регулируется диафрагмой. Механизм диафрагмы изменяет диаметр отверстия, через которое проходит свет. Открытие диафрагмы увеличивает световой поток за счет увеличения площади этого потока. Закрытие диафрагмы уменьшает световой поток. Изменение диаметра круга (отверстия), изменяет площадь этого круга..
Предположим, что через диафрагму, с минимальным диаметром, проходит 1 фотон в секунду. А при максимальном диаметре через нее проходит 10 фотонов в секунду.
Нам нужно, чтобы на фотоматериал попало 20 фотонов.
Такой поток можно получить двумя путями:
- Закрыть диафрагму до минимума и открыть затвор на 20 секунд. По одному фотону в секунду.
- Открыть диафрагму до максимума и открыть затвор на 2 секунды. По десять фотонов в секунду.
Коротко говоря, экспозиция это установка нужного диаметра диафрагмы и нужного времени открытого затвора.
Что такое экспопара
Время, на которое открывается затвор (время экспозиции), называется выдержка. Измеряется в секундах, чаще в долях секунды. В обычных условиях (днем) выдержка может быть тысячные доли секунды – например 1/125 (одна сто двадцать пятая доля секунды). В условиях слабого света выдержка может быть десятки секунд и даже минуты (ночью).
Диаметр диафрагмы называется просто диафрагма. Измеряется дробным числом, так называемое число диафрагмы – например, диафрагма f/2.0. Чем меньше цифра в знаменателе этого числа, тем сильнее открыта диафрагма и больше площадь пучка света. Числа диафрагмы и диаметр отверстия диафрагмы:
На каждом шаге площадь светового пучка изменяется в два раза.
Два этих параметра, выдержка и диафрагма, называются экспопара. Но если точнее, то экспопара это комбинация определенных значений выдержки и диафрагмы. Поскольку оба этих параметра влияют друг на друга, значит, имеют значение именно парные значения этих параметров.
Возникает вопрос, а для чего два параметра? Зачем, например нужна диафрагма? Ведь можно световой поток регулировать просто выдержкой.
Проблема в том, что мир вокруг нас не статичен. Все движется. И при больших значениях выдержки изображение смазывается. Или от шевеления рук фотографа или от движения объектов съемки (людей, животных, автомобилей). Есть даже специальные выражения в фото сленге – смаз и шевеленка.
Вот почему экспозиция регулируется двумя параметрами. Открывая шире диафрагму можно уменьшить выдержку. Также диафрагма может пригодится в условиях очень сильной освещенности, на ярком солнце. Дело в том, что для выдержки есть нижний предел, ее нельзя сделать бесконечно короткой. Обычно предел выдержки это 1/2000 секунды или 1/4000. Однако при очень ярком свете даже такая короткая выдержка может быть слишком длинной. И тут пригодится диафрагма, с ее помощью можно уменьшить световой поток.
И одной только диафрагмой тоже неудобно регулировать поток света. Во-первых, значения меньшего и большего диаметров диафрагмы имеют сильные ограничения. Диметр диафрагмы не может изменяться, например в 1000 раз. Во-вторых, при увеличении диаметра диафрагмы, происходит снижение глубины резкости фотоснимка.
Так, что приходится пользоваться комбинацией двух параметров. Умение сделать правильную экспозицию это знание того, какие значения выдержки и диафрагмы нужно установить в конкретных условиях фотосъемки.
Вот пример взаимного влияния выдержки и диафрагмы. При всех парах значений световой поток будет одинаковый:
Экспозиционное трио
Исторически сложилось так, что экспозиция регулируется двумя параметрами. Однако на самом деле есть еще и третий – светочувствительность фотоматериала. Во времена химических фотоматериалов (фотографических пленок и пластин) были фотоматериалы разной светочувствительности. Однако их смена была делом сложным. Поэтому экспозиция выполнялась по двум параметрам. Тогда и возникло выражение экспопара.
Но в современных цифровых фотоаппаратах используется электронный светочувствительный материал (фотоэлектрическая матрица). Особенность такой матрицы в том, что ее светочувствительность изменять так же легко, как выдержку или диафрагму.
Поэтому, на современных цифровых фотоаппаратах, при экспозиции можно использовать не два, а три параметра:
- Выдержка (по-английски Shutter speed).
- Диафрагма (по-английски Aperture speed).
- Светочувствительность матрицы (по-английски Film speed, ISO speed)..
Зависимость выдержки или диафрагмы от светочувствительности матрицы:
- Чем выше светочувствительность, тем меньше можно давать выдержку или меньше открывать диафрагму.
- Светочувствительности матрицы измеряется целыми числами – 100 ISO, 200 ISO и так далее.
Все три параметра изменяются с шагом, при котором происходит увеличение или уменьшение параметра в два раза.
Например, выдержка: 1/30, 1/60 секунды. Диафрагма: f/1,4; f/2; f/2,8. Светочувствительность: 100 ISO, 200 ISO.
Настройка экспозиции
Технически правильно, настройка экспозиции выполняется следующим образом:
- Замер экспозиции. Специальным прибором, экспонометром, делается замер освещенности в точке, где расположен объект съемки. Если это человек, значит замер делается на фигуре человека. Экспонометр, на своей шкале, выдает значение светового потока и дает рекомендацию по значениям экспопары.
- Настройка экспозиции. На фотокамере выставляются значения выдержки и диафрагмы, в зависимости от уровня освещенности, который показал прибор.
Однако на практике это можно делать далеко не всегда. Поскольку такой процесс занимает довольно много времени.
Так можно настраивать экспозицию в студии или при съемке пейзажей, архитектуры. Фотография в реальной жизни (уличная фотография, репортажная фотография) требует быстрой реакции фотографа.
Так, что в реальной жизни фотографы делают экспозицию «на глаз», руководствуясь своими знаниями и опытом.
Современные фотокамеры имеют встроенные средства для автоматической экспозиции. Дешевые фотоаппараты вообще не предусматривают возможность установки экспозиции вручную. Более дорогие камеры, кроме автоматического режима экспозиции имеют еще два:
- Полуавтоматический режим экспозиции. Когда фотограф указывает вручную только один из двух (или трех) параметров, а фотокамера сама устанавливает остальные два.
- Ручной режим экспозиции. Фотограф сам устанавливает два или три параметра экспозиции.
Однако особенность автоматики замера экспозиции, которая размещается в фотокамерах, заключается в том, что выполняется замер отраженного света от объекта съемки. В том время как по настоящему правильный замер экспозиции должен быть основан на замере потока света, который попадает на объект съемки. То есть нужно измерять уровень света, который попадает на объект съемки, а не в объектив камеры.
Тем не менее, в большинстве случаев, автоматика фотокамер достаточно точно выставляет экспозицию. И на нее можно положиться. Конечно ошибки в работе автоматики есть. Но опытный фотограф знает, в каких условиях такие ошибки возникают и как их можно исправить.
Одна из трудностей, в установке экспозиции, заключается в том, что чрезмерное увеличение одного из трех параметров экспозиции может повлечь за собой ухудшение качества фотографии. Причем каждый из трех параметров по-своему способен ухудшить фотографию. Вот иллюстрация:
- Увеличение чувствительности фотоматериала приводит к появлению паразитных шумов на фотографии (например появляются цветные точки на изображении).
- Увеличение выдержки приводит к смазыванию изображения на фотографии, или под влиянием шевеления рук фотографа или движения объекта съемки.
- Увеличение размера диафрагмы (открытие диафрагмы) приводит к уменьшению глубины резкости фотографии (ГРИП - про это есть отдельная статья).
В общем, получение твердых навыков в настройке экспозиции это дело непростое. Но реальное.
Существует много учебных материалов, которые позволят научиться устанавливать правильную экспозицию. А также использовать взаимное влияние двух (или трех) параметров экспозиции друг на друга в определенных условиях.
Много таких учебных материалов легко найти в Интернет.
Но главное это точно и правильно понимать сам принцип экспозиции.
Сопутствующие статьи
Что такое цифровой фотоаппарат
Помощник Ру, 2015