Що таке експозиція і експопара в фотографії

У цій статті буде описано, що таке експозиція і експопара. По-англійськи цей термін пишеться - photo exposure.

Експозиція в фотографії це основне, фундаментальне поняття. Від того наскільки точно ви його розумієте, залежить чи зможете ви робити якісні, в технічному відношенні фотографії.

трохи теорії

Що таке фотографування з точки зору фізичного процесу? Як формується фотозображення, яке ми бачимо (на дисплеї, папері, плівці)?

Фотографування побудовано на тих же принципах, що і людський зір. По суті, фотоапарат це механічна копія людського ока.

Світло, відбите від навколишніх предметів, проходить через лінзу об'єктива і потрапляє на світлочутливий матеріал (фотоматеріал). Цей матеріал, під впливом світла, змінює свої електричні або хімічні характеристики. Світло, що потрапляє на світлочутливий матеріал, неоднорідний, він має «точкову» структуру, тому характеристики матеріалу змінюються теж неоднорідне по всій його площі.

Під впливом світла, світлочутливий матеріал, перетворюється в масив «точок», кожна з яких має свої власні електричні або хімічні характеристики. І ось саме цей масив, що відрізняються один від одного точок, і утворює зображення. Зображення виникає саме тому, що точки (частини) цілого фотоматеріалу відрізняються один від одного.

Строго кажучи, всі точки світлочутливого матеріалу відрізняються один від одного тільки яскравістю. У діапазоні від білого до чорного. Біла точка утворюється в тій частині світлочутливого матеріалу куди попало більше світла, це найяскравіша точка. Чорна точка - в тій частині світлочутливого матеріалу куди світла зовсім не потрапило. А між цими крайніми значеннями знаходяться інші точки, колір (яскравість) яких світліше чорного і темніше білого.

Характеристики світлочутливого матеріалу змінюються в залежності від кількості світла, який потрапив на матеріал. Більше світла - сильніше змінюється (стає світліше, яскравіше), менше світла - слабкіше змінюється (залишається темним). Кількість світла вимірюється фотонами. Саме ці частинки викликають зміну стану фотоматеріалу. Чим більше фотонів потрапляє на світлочутливий матеріал, тим сильніше він змінюється (стає світліше).

Будь світлочутливий матеріал має порогові обмеження по своїй чутливості до світла. Якщо світла потрапляє більше ніж верхній поріг, стан точки матеріалу залишається незмінно. Якщо світла потрапляє менше ніж нижній поріг, стан точки матеріалу залишається незмінно.

Припустимо, що у нас є матеріал, чутливість якого лежить в діапазоні від 10 до 100 фотонів на одну точку. Якщо на точку цього матеріалу потрапить 5 або 9 фотонів, то її стан не зміниться, вона залишиться чорною. Якщо на точку цього матеріалу потрапить 115 або 190 фотонів, то її стан не зміниться, вона буде білою. Будь потік світла менше 10 фотонів і більше 100 фотонів не змінюватиме стан цього фотоматеріалу.

Тобто, якщо на всі крапки цього фотоматеріалу буде потрапляти різну кількість фотонів, але на кожній точці буде більше 100 фотонів, тоді весь фотоматеріал буде рівномірно білим.

Але для отримання зображення, необхідно щоб точки фотоматеріалу відрізнялися один від одного. Значить потрібно зробити так, щоб світловий потік, що потрапляє на фотоматеріал, лежав в межах чутливості цього матеріалу. Тоді його точки будуть відрізнятися один від одного за своїм кольором.

А якщо на фотоматеріал потрапляє світла більше або менше, ніж межа його чутливості, тоді фотоматеріал буде або рівномірно чорним, або рівномірно білим.

Що таке експозиція

Експозиція, в фотографуванні, це регулювання світлового потоку таким чином, щоб його кількість була в межах чутливості фотоматеріалу.

Таке регулювання виконується зміною двох параметрів світлового потоку:

Діаметр світлового пучка на лінзі об'єктиву.
Час, протягом якого світло безперервно падає на світлочутливий матеріал.

Між цими параметрами є залежність. Чим більше діаметр світлового пучка, тим більше світла проходить за одиницю часу. При однаковому діаметрі світлового пучка, але різних інтервалах часу, на фотоматеріал потрапляє різна кількість світла.

Гарна метафора експозиції це звичайний водопровідний кран. Літр води можна набрати за 5 секунд або за 60 секунд, в залежності від того як сильно буде відкритий кран. Якщо кран відкритий строго в одному положенні - кількість води залежить від часу, на яку відкрито кран.

Час проходження світла регулюється затвором. Відкритий затвор пропускає світло. Закритий затвор не пропускає світло.

Власне фотографування, на функціональному рівні, полягає в тому, щоб відкрити затвор і через якийсь проміжок часу закрити його.

Діаметр світлового пучка регулюється діафрагмою. Механізм діафрагми змінює діаметр отвору, через яке проходить світло. Відкриття діафрагми збільшує світловий потік за рахунок збільшення площі цього потоку. Закриття діафрагми зменшує світловий потік. Зміна діаметру кола (отвори), змінює площа цього кола ..

Припустимо, що через діафрагму, з мінімальним діаметром, проходить 1 фотон в секунду. А при максимальному діаметрі через неї проходить 10 фотонів в секунду.

Нам потрібно, щоб на фотоматеріал потрапило 20 фотонів.

Такий потік можна отримати двома шляхами:

Закрити діафрагму до мінімуму і відкрити затвор на 20 секунд. По одному фотону в секунду.
Відкрити діафрагму до максимуму і відкрити затвор на 2 секунди. За десять фотонів в секунду.

Коротко кажучи, експозиція це установка потрібного діаметра діафрагми і потрібного часу відкритого затвора.

Що таке експопара

Час, на яке відкривається затвор (час експозиції), називається витримка. Вимірюється в секундах, частіше в частках секунди. У звичайних умовах (вдень) витримка може бути тисячні частки секунди - наприклад 1/125 (одна сто двадцять п'ята частка секунди). В умовах слабкого світла витримка може бути десятки секунд і навіть хвилини (вночі).

Діаметр діафрагми називається просто діафрагма. Вимірюється дробовим числом, так зване число діафрагми - наприклад, діафрагма f / 2.0. Чим менше цифра в знаменнику цього числа, тим сильніше відкрита діафрагма і більше площа пучка світла. Числа діафрагми і діаметр отвору діафрагми:

На кожному кроці площа світлового пучка змінюється в два рази.

Два цих параметра, витримка і діафрагма, називаються експопара. Але якщо точніше, то експопара це комбінація певних значень витримки і діафрагми. Оскільки обидва цих параметра впливають один на одного, значить, мають значення саме парні значення цих параметрів.

Виникає питання, а для чого два параметра? Навіщо, наприклад потрібна діафрагма? Адже можна світловий потік регулювати просто витримкою.

Проблема в тому, що світ навколо нас не є статичною. Все рухається. І при великих значеннях витримки зображення змащується. Або від ворушіння рук фотографа або від руху об'єктів зйомки (людей, тварин, автомобілів). Є навіть спеціальні вирази в фото сленгу - смаз і шевеленка.

І однією тільки діафрагмою теж незручно регулювати потік світла. По-перше, значення меншого і більшого діаметрів діафрагми мають сильні обмеження. Діаметр діафрагми не може змінюватися, наприклад, у 1000 разів. По-друге, при збільшенні діаметра діафрагми, відбувається зниження глибини різкості фотознімку.

Так, що доводиться користуватися комбінацією двох параметрів. Уміння зробити правильну експозицію це знання того, які значення витримки і діафрагми потрібно встановити в конкретних умовах фотозйомки.

Ось приклад взаємного впливу витримки і діафрагми. При всіх парах значень світловий потік буде однаковий:

експозиційне тріо

Історично склалося так, що експозиція регулюється двома параметрами. Однак насправді є ще й третій - світлочутливість фотоматеріалу. За часів хімічних фотоматеріалів (фотографічних плівок і пластин) були фотоматеріали різної світлочутливості. Однак їх зміна була справою складною. Тому експозиція виконувалася за двома параметрами. Тоді і виник вислів експопара.

Але в сучасних цифрових фотоапаратах використовується електронний світлочутливий матеріал (фотоелектрична матриця). Особливість такої матриці в тому, що її світлочутливість змінювати так само легко, як витримку або діафрагму.

Тому, на сучасних цифрових фотоапаратах, при експозиції можна використовувати не два, а три параметра:

Витримка (по-англійськи Shutter speed).
Діафрагма (по-англійськи Aperture speed).
Світлочутливість матриці (по-англійськи Film speed, ISO speed) ..

Залежність витримки або діафрагми від світлочутливості матриці:

Чим вище світлочутливість, тим менше можна давати витримку або менше відкривати діафрагму.
Світлочутливості матриці вимірюється цілими числами - 100 ISO, 200 ISO і так далі.

Всі три параметра змінюються з кроком, при якому відбувається збільшення або зменшення параметра в два рази.

Наприклад, витримка: 1/30, 1/60 секунди. Діафрагма: f / 1,4; f / 2; f / 2,8. Світлочутливість: 100 ISO, 200 ISO.

Налаштування експозиції

Технічно правильно, настройка експозиції виконується наступним чином:

Замір експозиції. Спеціальним приладом, експонометром, робиться завмер освітленості в точці, де розташований об'єкт зйомки. Якщо це людина, значить завмер робиться на фігурі людини. Точкове, на своїй шкалою, видає значення світлового потоку і дає рекомендацію за значеннями експопари.
Налаштування експозиції. На фотокамері виставляються значення витримки і діафрагми, в залежності від рівня освітленості, який показав прилад.

Однак на практиці це можна робити далеко не завжди. Оскільки такий процес займає досить багато часу.

Так можна налаштовувати експозицію в студії або при зйомці пейзажів, архітектури. Фотографія в реальному житті (вулична фотографія, репортажна фотографія) вимагає швидкої реакції фотографа.

Так, що в реальному житті фотографи роблять експозицію «на око», керуючись своїми знаннями і досвідом.

Сучасні фотокамери мають вбудовані засоби для автоматичної експозиції. Дешеві фотоапарати взагалі не передбачають можливість установки експозиції вручну. Дорожчі камери, крім автоматичного режиму експозиції мають ще два:

Напівавтоматичний режим експозиції. Коли фотограф вказує вручну тільки один з двох (або трьох) параметрів, а фотокамера сама встановлює інші два.
Ручний режим експозиції. Фотограф сам встановлює два або три параметра експозиції.

Однак особливість автоматики виміру експозиції, яка розміщується в фотокамерах, полягає в тому, що виконується завмер відбитого світла від об'єкта зйомки. У той час як по справжньому правильний вимір експозиції повинен бути заснований на вимірі потоку світла, який потрапляє на об'єкт зйомки. Тобто потрібно вимірювати рівень світла, який потрапляє на об'єкт зйомки, а не в об'єктив камери.

Проте, в більшості випадків, автоматика фотокамер досить точно виставляє експозицію. І на неї можна покластися. Звичайно помилки в роботі автоматики є. Але досвідчений фотограф знає, в яких умовах такі помилки виникають і як їх можна виправити.

Одна з труднощів, в установці експозиції, полягає в тому, що надмірне збільшення одного з трьох параметрів експозиції може спричинити за собою погіршення якості фотографії. Причому кожен з трьох параметрів по-своєму здатний погіршити фотографію. Ось ілюстрація:

Загалом, отримання твердих навичок в налаштуванні експозиції це справа непроста. Але реальне.

Існує багато навчальних матеріалів, які дозволять навчитися встановлювати правильну експозицію. А також використовувати взаємний вплив двох (або трьох) параметрів експозиції один на одного в певних умовах.

Багато таких навчальних матеріалів легко знайти в Інтернет.