Работа с экспозицией

В предыдущем номере мы анонсировали, пожалуй, самую неоднозначную тему - " Экспозиция". Почему неоднозначную? Попробуем объяснить и аргументировать.

С одной стороны, стараясь облегчить жизнь фотолюбителя, современные фотоаппараты сами достаточно корректно определяют и сами же выставляют экспопараметры. То есть обеспечивают такие значения выдержки и диафрагмы, при которых техническое качество фотографии должно быть как минимум вполне приличным. Производители постоянно улучшают системы экспонометрии и разрабатывают все новые и новые наборы сюжетных программ экспозиции, стараясь обеспечить наилучшие соотношения экспопары для разных типовых ситуаций съемки. Соответственно, очень многие весьма приличные фотолюбители могут позволить себе не иметь ни малейшего понятия о том, что такое диафрагма, выдержка и экспопара, единственно, что требуется - не забыть вовремя переключить сюжетную программу. С другой стороны - корректность выставления экспозиция была, есть и будет основным условием технического качества снимков и часто основным художественным приемом.
И мы, и многие наши коллеги неоднократно писали на тему экспозиции, поэтому, уважаемый читатель, постараемся дать предельно краткую характеристику нашему вопросу и перейдем к обсуждению экспопараметров на наглядных примерах.
Экспозиция в широком смысле - это количество света, которое попадает на светочувствительную плоскость, пленку или светочувствительную электронную матрицу - не имеет принципиального значения. Количество света, почти так же как количество жидкости, протекающей через трубу (в известной детской задачке про бассейн), зависит от диаметра трубы и времени. Разница лишь в том, что в отличие от водного потока скорость света постоянна, и это, надо сказать, несколько облегчает экспозамер. Измерение количества светового потока для определения оптимальной экспозиции связано, конечно же, с характеристиками фотоаппарата и особенностями экспонометра, но важно не это. Количество света, отраженного от объекта (или точнее, от области) съемки и попадающего через оптическую систему фотоаппарата на пленку (или матрицу), зависит от уровня общей освещенности, характеристик объекта съемки и может меняться в очень широком диапазоне. Для формирования качественного изображения это самое количество света должно быть вполне определенным (для каждого значения чувствительности ISO) плюс-минус некоторое отклонение. Соответственно, необходимо обеспечить в фотоаппарате механизм регулирования количества света, попадающего на экспозиционную плоскость. Таких механизмов, если не считать изменение светочувствительности фотоматериала (матрицы), фактически два. Иначе говоря, на количество света, формирующего изображение в фотоаппарате, можно влиять двумя способами - изменением диафрагмы и изменением выдержки. У каждого из них есть свои сильные и слабые стороны.

Диафрагма. Диаметр эффективного отверстия с помощью диафрагмы в объективе фотоаппарата можно изменять в довольно широком диапазоне, существенно влияя на характеристики и качество прежде всего неподвижного изображения. Здесь есть несколько путанный для начинающих фотолюбителей момент: дело в том, что используемые численные величины диафрагмы - это обратные значения относительного отверстия объектива при соответствующих положениях лепестков диафрагмы. Чтобы уменьшить интенсивность проходящего через объектив светового потока, нужно уменьшить относительное отверстие, это значит " прикрыть" диафрагму, т.е. выставить большее числовое значение. Все. Дальше углубляться, пожалуй, не стоит, для любознательных мы приводим справки из энциклопедии и классической литературы, где подробно все разъясняется. Резюмируем - чем больше число диафрагмирования, тем меньше пройдет света через объектив и больше будет резкости.
Немного конкретики. Чтобы ослабить световой поток в два раза, нужно вдвое уменьшить площадь диафрагмируемого отверстия, соответственно, диаметр при этом меняется в 1, 41 раза. Обычно используемые диафрагменные значения привязаны именно к диаметру, поэтому используется последовательность чисел, каждое из которых в 1, 4 раза больше предыдущего: f/1, 4; f/2; f/2, 8; f/4; f/5, 6 и т.д. Таким образом, например, переход с диафрагмы f/2 на f/2, 8 ослабляет поток света в два раза.

Выдержка. Интуитивно понятная категория - время, в течение которого затвор фотоаппарата удерживается в открытом положении и происходит экспонирование. Меняя числовое значение выдержки, фотограф может значительно влиять на форму и характер прежде всего движущихся изображений (или их составляющих). Здесь есть два простых момента, на которые тем не менее хотелось бы обратить внимание. Первое - фотоаппарату безразлично, движется объект съемки или он сам перемещается относительно этого самого объекта. Заметное смещение изображения в процессе экспонирования делает фотоснимок нерезким. Второе - без путаницы не обошлось и здесь - используемые значения выдержки это тоже (в основном) обратные величины. Выдержка 100 будет означать одну сотую секунды, 500 - соответственно одну пятисотую и так далее, а вот, например, 2" - это две секунды. Следовательно, увеличить выдержку - это значит уменьшить ее числовое значение. Снова немного конкретики. Так же, как и в случае с диафрагмой, обычно выдержка задается ступенями, отличающимися в два раза по продолжительности: 60; 125; 250; 500 и т.д. В " продвинутых" и профессиональных моделях для достижения большей точности используют " полуторную" линейку: 30; 45; 60; 90; 125; 180; 250 и т.д.

Экспозиция, в фотографии - количество освещения, Н, одна из световых величин, которая служит оценкой поверхностной плотности световой энергии Q. В фотографии экспозиция определяет действие оптического излучения на фотоматериал. За пределами видимого диапазона оптического излучения применяют энергетическую Э. Понятие Э. удобно применять, если результат воздействия излучения накапливается во времени (не только в фотографии, но и, например, в фотобиологии). Понятием Э. широко пользуются при работе с неоптическими и даже корпускулярными излучениями: рентгеновским и гамма.
По материалам: Картужанский А.Л.,
Большая советская энциклопедия.

Экспонометрия, раздел фотографии, в котором определяют условия экспонирования фотографических материалов, обеспечивающие наилучшее качество получаемых изображений. Основой Э. служит известное в оптике соотношение между яркостью В объекта, изображаемого оптической системой с относительным отверстием 1: n (где n - положительное число), и освещенностью Е получаемого изображения: Е = gBn-2, здесь g - коэффициент, учитывающий светопотери в камере, распределение освещенности в плоскости изображения, угол, под которым наблюдается та или иная точка изображения, и пр. При выдержке t фотоматериал получает экспозицию Н = Et, а учет практической светочувствительности материала S = а/Н дает основное уравнение Э.: B = kn2/tS. Величина k = a/g называется экспонометрической постоянной. Для экспонометров, встроенных в фотоаппарат общего назначения, выбирают значение k в интервале от 10 до 17; для экспонометров, не связанных конструктивно с аппаратом, в интервале 10-13, 5. Тип функциональной связи встроенных экспонометрических систем с механизмами, устанавливающими условия работы аппарата при съемке, в значительной мере определяет степень автоматизации съемочного процесса и служит важной характеристикой фотоаппаратуры.

По материалам: Гальперин А.В.,
Определение фотографической экспозиции.
Экспонометрия для кино- и фотолюбителей, М., 1955.

Переэкспонированный, нормальный и недоэкспонированный кадры

Довольно яркий пример влияния экспозиции на характер фотографии - снимки 1-3, сделанные в одинаковых условиях на выдержке 250 с разницей в две ступени значений диафрагмы - f/5, 6; f/8; f/11. На первом снимке хорошо проработалась фактура полуразрушенной стены (слева), отлично видны барельефные рисунки, но еле различима стела на дальнем плане, которая оказалась явно переэкспонированной. На третьем снимке ситуация обратная - хорошо проработана в деталях поверхность гранитной стелы, но совершенно завалена в тенях стена. Снимок номер два - пример компромиссного решения, при котором неплохо проработаны и теневые и светлые участки, но именно неплохо. Технически этот снимок выполнен наиболее корректно, но на наш взгляд художественно интереснее недоэкспонированный, то есть перетемненный снимок. Стена слева не отвлекает деталями, а как бы обрамляет четко и сочно прорисованную стелу, подчеркивая ее геометрическую строгость и красоту своей темной бесформенностью.

В этой серии снимков мы приводим пример характерных ошибок экспонометрии, связанных с большой разницей в световой тональности или освещенности объекта съемки и фона.

На фотографии 4 в результате экспозамера по всей площади и интенсивного верхнеконтрового света экспопара определена с явной ошибкой. В результате тени полностью " завалены", и наш темнокожий инструктор по кайтсерфингу Жимни, мягко говоря, совсем почернел. Черты лица практически не просматриваются. Отчетливо видно, как на заднем плане проработалось море, линией горизонта, кстати говоря, неоправданно разрезающее фигуру пополам.
Фотография 5 сделана с более крупным кадрированием, что сразу дало, при таком же экспозамере, смещение на две ступени в сторону увеличения выдержки (с 500 до 125). Плюс к тому на одну ступень сделана экспокоррекция диафрагмы. В результате получился вполне приличный кадр, заодно избавились от моря и линии горизонта.

Фотография 6 Здесь условия съемки практически противоположные - в темной кают-компании на лицо инструктора аквалангиста Михаила падает световое пятно через иллюминатор. Традиционный для большинства случаев оценочный экспозамер дал серьезную ошибку. В результате лицо практически выбелено.
Фотография 7. Этот кадр сделан тут же, с экспокоррекцией в две ступени (прикрыта диафрагма), в результате получился полноценный светотеневой рисунок, хорошо передающий настроение. Кроме того, фон, не несущий особой смысловой нагрузки, получился приглушенным, подчеркнув сюжетно важную часть фотографии.

Работа с диафрагмой, изменение глубины резкости
Эта группа снимков иллюстрирует влияние диафрагмирования на отображаемую глубину резкости (о том, как влияет на глубину резкости фокусное расстояние объектива и расстояние до плоскости фокусировки, мы уже неоднократно писали).

Фотографии 8 и 9 сделаны с практически полностью открытой диафрагмой, со значениями соответственно f/2, и f/4.

Значения выдержки были 1000 и 250, поскольку съемка проводилась в условиях легкой облачности. Отдельно заметим, что разница между снимками не только в две ступени значения диафрагмы, но и в расположении плоскости фокусировки и в расстоянии до нее (которое тоже существенно влияет на глубину резкости). На фотографии 8 резкость наводилась по правому цветку (расстояние около 40 см), поэтому резким получился только он и некоторые стебельки, оказавшиеся в той же плоскости. На фото 9 другой ракурс и план. Плоскость фокусировки смещена на 10—15 см дальше правого цветка (расстояние около 120 см), многие сухие стебли получились резко, создавая ритм и на контрасте подчеркивая красоту ромашек. Левая ромашка еще на 10—15 см ближе к фотографу, и этого хватило, чтобы она получилась слегка размытой. Сюжетная идея проста и подчеркнута глубиной резкости — он и она в чужом мире. Он — резкий и любопытный, она — мягкая и сдержанная.
Фотография 10 сделана с максимально закрытой диафрагмой (f/2) и «на коротком фокусе». Как видите, это позволило достичь максимальной глубины резкости — и передний план на расстоянии 4—5 метров от фотографа, и здания вдали, на расстоянии нескольких сотен метров, получились достаточно резкими.

Эта группа фотографий иллюстрирует влияние выдержки на образ и настроение фотографии
Экспопара. Для фотографа это базовое понятие и, безусловно, базовое сочетание значений выдержки и диафрагмы, для каждого конкретного случая однозначно определяющее технически корректную экспозицию. Как нетрудно догадаться, одной и той же экспозиции будет соответствовать много вариантов экспопар, например: 60 с — f/5, 6; 120 с — f/4; 250 с — f/2, 8. Именно выбор соотношения выдержка/диафрагма, при правильно определенной экспозиции, дает возможность по-разному снимать одно и то же. То есть — творить. В соответствии с сюжетным замыслом можно побольше открыть диафрагму для уменьшения резкости заднего (или переднего) плана, пропорционально уменьшив выдержку. Можно отталкиваться от необходимой, чаще минимальной выдержки, (соответственно подстраивая значение диафрагмы) получать «замороженные» снимки быстродвижущихся объектов или, наоборот, «смазанные» фрагменты, создающие эффект движения. Иногда можно сознательно занижать или завышать экспозицию для улучшенной проработки фотографии в тенях или в светах соответственно, для получения эффектных снимков в темной или светлой тональности.

Диафрагма (от греч. diaphragma — перегородка) в оптике, непрозрачная преграда, ограничивающая поперечное сечение световых пучков в оптических системах. Размеры и положение диафрагмы определяют освещенность и качество изображения, глубину резкости и разрешающую способность оптической системы.
Д., наиболее сильно ограничивающая световой пучок, называется апертурной или действующей. В фотографических объективах для плавного изменения действующего отверстия чаще всего применяют так называемую ирисовую диафрагму. Отношение диаметра действующего отверстия к главному фокусному расстоянию называется относительным отверстием объектива, оно характеризует светосилу объектива (оптической системы). На оправу объектива обычно наносится шкала, содержащая числа, обратные значениям его относительного отверстия. Использование в светосильных оптических системах широких пучков света сопряжено с возможным ухудшением изображения за счет аберраций оптических систем. Уменьшение до известного предела действующего отверстия оптической системы (диафрагмирование) улучшает качество изображения, т.к. при этом из пучка лучей устраняются краевые лучи, на ходе которых в наибольшей степени сказываются аберрации. Диафрагмирование увеличивает также глубину резкости (глубину изображаемого пространства). В то же время уменьшение действующего отверстия снижает из-за дифракции света на краях Д. разрешающую способность оптической системы. В связи с этим апертура оптической системы должна иметь оптимальное значение.
По материалам: Ландсберг Г.С., Оптика, 4 изд., М., 1957, гл. 13, § 77-79 (Общий курс физики, т. 3); Тудоровский А.И., Теория оптических приборов,
2 изд., т. 1-2, М. — Л., 1948-52.

Парные снимки 11 и 12 сделаны абсолютно в одинаковых условиях с разницей выдержки в пять ступеней и соответствующим изменением значений диафрагмы для сохранения правильной экспозиции. Замороженная короткой выдержкой в одну пятисотую секунды вода (на верхнем снимке) выглядит противоестественно и «ломает» общее настроение снимка. На снимке, сделанном с выдержкой в одну пятнадцатую секунды (внизу), вода заметно размыта, появляется ощущение движения и мягкости. Снимок становится гораздо естественнее и художественнее.

Выдержка, время освещения, промежуток времени t, в течение которого светочувствительный фотографический материал подвергается непрерывному действию света. Если мощность излучения (освещенность на эмульсионном слое) за время освещения переменна, то различают полную выдержку tполн и эффективную выдержку tэфф < tполн. Эффективная выдержка — промежуток времени, за который на фотографический слой упало бы такое же количество света, что и за полную В., если бы мощность излучения оставалась постоянной и равной ее максимальному значению. Если изменение освещенности на слое связано с типом применяемого в фотографической камере затвора (например, центрального затвора, лепестки которого располагаются в зрачке объектива или вблизи него), то отношение tэфф/tполн называется коэффициентом полезного действия затвора. КПД затвора тем больше, чем больше В. и меньше относительное отверстие объектива. Произведение В. на освещенность L называется экспозицией или количеством освещения H = Lt. Одна и та же экспозиция может давать несколько различный фотографический эффект в зависимости от соотношения L и t; подобное фотохимическое явление называется невзаимозаместимости явлением..
Гороховский Ю.Н.
Большая советская энциклопедия.

Эта группа снимков иллюстрирует влияние выдержки на образ и настроение фотографии

Фотография 13. Довольно яркий пример репортажной съемки движения на короткой выдержке (одна тысячная секунды). Здесь удалось поймать и заморозить довольно интересный момент игры. Один из футболистов буквально завис в воздухе, второй тоже в очень динамичной, неустойчивой позе. При этом резкость на игроках весьма высока, а задний план сильно размыт, что говорит о сильно открытой диафрагме.

Фотография 14. Пример съемки с проводкой быстро движущегося объекта на выдержке в одну тридцатую секунды. Фотограф обеспечил движение фотоаппарата в момент экспонирования, совпадающее с направлением и скоростью картингиста. В результате неподвижные объекты в кадре получились размазанными, а быстро перемещающийся картингист вышел вполне резким.

Глубина резкости
Глубина изображаемого пространства (г. и. п.), наибольшее расстояние, измеренное вдоль оптической оси, между точками в пространстве, изображаемыми оптической системой достаточно резко.
Оптическая система образует резкое изображение в плоскости фокусировки Q' лишь точек плоского предмета, перпендикулярного к оптической оси и расположенного на определенном расстоянии от системы — в плоскости наводки Q. Точки пространства, расположенные впереди и сзади плоскости Q и лежащие в плоскостях Q1 и Q2, будут резко изображаться в сопряженных им плоскостях Q'1 и Q'2. В плоскости фокусировки Q'1 эти точки будут отображаться кружками (кружками рассеяния) конечных размеров d1 и d2, однако, если диаметр кружков рассеяния меньше определенного размера (меньше 0, 1 мм для нормального глаза), то глаз воспринимает их как точки, т.е. одинаково резко. Расстояние между плоскостями Q1 и Q2, точки которых на плоском изображении или на фотографии нам кажутся одинаково резкими, называют г. и. п.; расстояние между плоскостями Q'1 и Q'2 называют глубиной резкости (расстояние Q1Q2 иногда также называют глубиной резкости).
Г. и. п. зависит от диаметра входного зрачка объектива и увеличивается с его уменьшением. Поэтому при фотографировании объекта с передним и задним планом, т.е. объекта, протяженного вдоль оптической оси системы, необходимо уменьшать отверстие диафрагмы объектива.
По материалам: Тудоровский А.И., Теория оптических приборов, М. — Л., 1952.