Марин Милчев.

Выбор цифрового фотоаппарата

(страница 2 из 9)

скачать книгу бесплатно


   Видоискатель – оптическое устройство, предназначенное для отображения границ светового изображения. Чтобы границы кадра отображались предельно точно, угловое поле и оптическая ось видоискателя должны совпадать с угловым полем и оптической осью объектива.

   Очевидно, что при замене объектива необходимо каким-то образом изменять угловое поле видоискателя. На фотоаппараты с телескопическим видоискателем приходилось устанавливать дополнительный видоискатель, для этого на верхней панели имелся специальный кронштейн.

   Телескопический видоискатель – видоискатель, оптический тракт которого не использует световое изображение, созданное объективом. Конструкция такого видоискателя аналогична конструкции телескопа (зрительной трубы), фокусное расстояние которого максимально приближено к фокусному расстоянию объектива. Благодаря такой схеме угловые поля видоискателя и объектива практически совпадают.

   Иногда окуляр видоискателя снабжался полупрозрачными линиями, отображавшими границы углового поля для объективов с разным фокусным расстоянием. Однако с точки зрения пользователя более удобным оказался переход к зеркальной камере (SLR – single lens reflex).

   Зеркальная камера – камера, в которой световое изображение, формируемое объективом, вводится в оптический тракт видоискателя посредством зеркальца, убирающегося перед экспонированием, либо с помощью полупрозрачной расщепляющей световой поток призмы (рис. 2.1).

   При этом попутно с проблемой несовпадения угловых полей удалось решить ряд других задач. В первую очередь это коснулось фокусировки объектива.

   Фокусировка (наводка на резкость) – перемещение линзовых элементов объектива вдоль его оптической оси таким образом, чтобы плоскость светового изображения совпала с плоскостью регистрирующего устройства. Если объектив не сфокусирован, то создаваемое им изображение выглядит размытым.

   В зеркальной камере сформированное объективом световое изображение объекта съемки проецируется зеркалом на экран фокусировки, выполненный из матового стекла. Пользователь видит
   объект съемки в окуляре видоискателя и наводит объектив на резкость, поворачивая кольцо-коронку на корпусе и отслеживая четкость светового изображения.

 //-- Рис. 2.1. Зеркальная камера --// 

   Так как в зеркальной камере оптическая ось объектива совпадает с оптической осью видоискателя, удалось также избавиться от параллакса.

   Параллакс – расхождение оптических осей видоискателя и объектива. Является причиной несовпадения границ изображений, формируемых видоискателем и объективом. При съемке бесконечно удаленных объектов влияние параллакса ничтожно, однако оно значительно усложняет фотографирование на коротких дистанциях.

   Прогресс в области производства вариообъективов и систем автоматического наведения на резкость привел к снижению спроса на зеркальные камеры, так как модели с постоянным объективом и телескопическим видоискателем оказались гораздо компактнее и дешевле.
Любительские цифровые камеры в массе своей оснащены именно телескопическим видоискателем, кроме того, большинство этих моделей имеют режим электронного видоискателя, основанный на трансляции видеосигнала с ЭОП фотоаппарата на ЖК-дисплей. В результате пользователь получает изображение без искажений, вызванных параллаксом.
   Тем не менее популярность зеркальных камер сохранилась и поныне, так как объектив с постоянным фокусным расстоянием при прочих равных условиях обеспечивает более качественное изображение, чем вариообъектив. Поэтому 35-миллиметровые зеркальные фотоаппараты стали основой для профессиональной категории цифровой фототехники.


   Фундаментальным понятием фотографии является экспозиция.

   Экспозиция – это физическая величина, служащая количественной мерой световой энергии, воздействующей на регистрирующее устройство.

   Экспозиция прямо пропорциональна как продолжительности экспонирования, так и яркости светового изображения. От экспозиции, сообщенной регистрирующему устройству, во многом зависит качество снимка: недостаточная экспозиция (называемая фотографами недодержкой) приводит к плохой проработке деталей в тенях, избыточная экспозиция (передержка) – к плохой проработке светлых участков. Таким образом, необходимо, чтобы яркость светового изображения и продолжительность экспонирования обеспечивали поступление на регистрирующее устройство строго определенной «порции» световой энергии, – иными словами, при каждом снимке экспозиция должна быть примерно одинаковой.


   Для управления яркостью светового изображения используется диафрагма.

   Диафрагма – механический узел, посредством которого ограничивается поперечное сечение проходящих через объектив световых пучков и таким образом уменьшается яркость светового изображения. Диафрагма представляет собой светонепроницаемую преграду с центральным отверстием изменяемого диаметра.

   Наиболее широко распространена ирисовая диафрагма, у которой световое отверстие образуется несколькими дугообразными лепестками (ламелями), соединенными с подвижным кольцом-коронкой. При повороте кольца-коронки лепестки сходятся (или расходятся), плавно уменьшая (или увеличивая) отверстие диафрагмы. От величины отверстия диафрагмы зависит также глубина резкости – чем меньше отверстие, тем больше глубина резкости, и наоборот. Кроме того, глубина резкости растет при увеличении расстояния до объекта съемки.

   Глубина резкости – диапазон пространства, ограниченного двумя воображаемыми, перпендикулярными оптической оси объектива плоскостями. Изображение любого предмета внутри этого пространства будет сформировано объективом с приемлемой резкостью.

   Для обозначения диафрагмы чаще всего используется так называемое диафрагменное число.

   Диафрагменное число – отношение фокусного расстояния объектива к диаметру диафрагменного отверстия. Чем больше диафрагменное число, тем меньше отверстие диафрагмы и яркость светового изображения.

   Квадрат диафрагменного числа обратно пропорционален яркости светового изображения, а ряд численных значений диафрагменного числа подбирается так, что он образует геометрическую прогрессию со знаменателем, равным квадратному корню из двух (например, 1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6 и т. д.). Такой выбор не случаен – в результате при смене диафрагменного числа на «ступеньку» вверх (или вниз) яркость светового изображения уменьшается (или увеличивается) в два раза.
   Величиной, характеризующей максимальное светопропускание оптической системы, является относительное отверстие объектива. Эта величина равна отношению диаметра диафрагменного отверстия к фокусному расстоянию объектива и отображается в виде дроби (1:2,8; 1:5,6 и т. д.), при этом после единицы указывается диафрагменное число, соответствующее максимально открытой диафрагме.
   Квадрат относительного отверстия определяет светосилу объектива, а объективы с относительным отверстием 1:2,8 и выше (то есть 1:2,5, 1:2,0 и т. д.) считаются светосильными.
   Продолжительность экспонирования задается выдержкой.

   Выдержка – это промежуток времени, в течение которого световое изображение проецируется на регистрирующий элемент для сообщения ему требуемой экспозиции. Измеряется в секундах, а также в долях секунды (при этом слово «секунды» не применяется – например, «1/200»).

   Чем ярче световое изображение (то есть чем больше отверстие диафрагмы), тем «короче» может быть выдержка, и наоборот. Следует помнить, что допустимые значения выдержки ограничены – например, при съемке с «длинной» выдержкой (больше 1/60) изображение может оказаться «смазанным» из-за незаметного дрожания рук фотографа. Поэтому желательно, чтобы диапазоны значений как выдержки, так и диафрагмы были как можно шире. Диафрагму и выдержку называют также экспозиционными параметрами (экспопараметрами).


   Требуемый уровень экспозиции зависит, в первую очередь, от восприимчивости к свету регистрирующего устройства – от его светочувствительности.

   Светочувствительность – это способность регистрирующего устройства определенным образом реагировать на оптическое излучение. Чем выше чувствительность регистрирующего устройства, тем меньшее количество света требуется для его реакции.

   Количественная мера светочувствительности – светочувствительное число – указывается в единицах ISO (International Standards Organization – Международная организация стандартов). При использовании регистрирующего устройства с высокой чувствительностью можно вести съемку с меньшей экспозицией.
   Для расчета экспопараметров при съемке используется экспозиционное число (экспочисло).

   Экспозиционное число – параметр, характеризующий необходимый уровень экспозиции для получения приемлемого изображения объекта известной освещенности при заданной светочувствительности регистрирующего устройства.

   Ряд значений экспозиционных чисел образует шкалу; изменение экспозиционного числа на одну единицу соответствует изменению экспозиции (освещенности регистрирующего устройства) в два раза. Одну и ту же экспозицию можно обеспечить при различных сочетаниях значений диафрагменного числа и выдержки.


   Освещенность объекта съемки измеряется экспонометром, который может быть как отдельным устройством, так и компонентом фотоаппарата. Встроенный в фотоаппарат экспонометр замеряет яркость объекта съемки и передает эти данные микропроцессору камеры. Последний вычисляет требуемые диафрагму и выдержку, используя приведенные ранее формулы и известное значение светочувствительности регистрирующего устройства. Эта процедура называется расчетом экспозиции.
   Иногда экспонометр ошибается при замере освещенности объекта съемки, в этом случае возможны как недодержка, так и передержка. Для компенсации этих ошибок подавляющее большинство фотоаппаратов снабжено функцией экспокоррекции – регулировки расчетного экспозиционного числа. Экспокоррекция осуществляется пошагово (как правило, с шагом 1/2 либо 1/3 от экспозиционного числа) в сторону уменьшения или увеличения расчетного экспочисла. В результате микропроцессор корректирует оба экспопараметра, а кадр получается более темным либо более светлым, чем до экспокоррекции. Диапазон регулировки в большинстве случаев находится в пределах от –2 до +2 расчетного экспозиционного числа, обозначаемого EV. Обязательно следует отличать экспокоррекцию от функции регулировки яркости отснятых кадров – в этом случае происходит редактирование уже отснятого кадра, при этом детали теней (при недодержке) либо светлых участков (при передержке) восстановить невозможно, более того, такая операция может просто испортить снимок. Существуют фотоаппараты, допускающие так называемые приоритетные режимы расчета экспозиции, – пользователь устанавливает один из экспозиционных параметров (выдержку либо диафрагму) вручную, а второй параметр вычисляется микропроцессором фотоаппарата. При этом для достижения большой глубины резкости (при достаточной освещенности) пользователь может максимально закрыть диафрагму, а установив выдержку 1/125, избежать «сдергивания» кадра.
   В нечасто встречающемся режиме гибкой экспозиции после нажатия кнопки затвора микропроцессор предлагает фотографу серию пар «диафрагма—выдержка» (f/2,0–1/125, f/3,5–1/60 и т. д.). В этой серии «укорачивание» выдержки вызывает пропорциональное раскрытие диафрагмы, и наоборот, а пользователь может подбирать наиболее подходящие сочетания экспопараметров.
   Очень широко распространены режимы специальной программы, именуемые также сюжетами, – «ночной», «пейзажный», «спортивный», «портретный». Эту функцию можно считать автоматизированным вариантом гибкой экспозиции – в зависимости от выбранного сюжета, название которого явно указывает на его предназначение, микропроцессор камеры ограничивает диапазон одного из экспопараметров и, варьируя второй параметр, подбирает требуемую экспозицию.
   Для режима приоритета глубины резкости основными управляющими параметрами являются дистанция съемки и используемая диафрагма, так как именно от них зависит глубина резкости. После измерения расстояния до объекта съемки определяется его освещенность, затем из серии возможных экспопараметров подбираются те, которые при данной дистанции съемки обеспечивают наибольшую глубину резкости.
   В режиме ручной установки экспозиции пользователь устанавливает оба экспопараметра самостоятельно, основываясь на условиях съемки и собственном опыте. При этом микропроцессор зачастую отображает в долях экспочисла, насколько выбранная фотографом экспозиция отличается от рекомендуемого значения.
   При съемке с использованием эксповилки фотоаппарат делает серию кадров с разными значениями экспозиционного числа. Диапазон и шаг изменений экспочисла при этом, как правило, совпадают с соответствующими возможными значениями экспокоррекции, то есть от –2 EV до +2 EV с шагом 1/2 или 1/3 EV. Эта функция позволяет выбрать из серии кадров наиболее подходящий по экспозиции снимок, что особенно удобно при съемке в сложных условиях (например, когда одна часть объекта ярко освещена, а другая находится в тени).
   Для правильного измерения освещенности объекта съемки недостаточно усредненного значения экспозиции по всей площади регистрирующего элемента. Зачастую сочетание освещенности объекта съемки (как правило, расположенного в центре кадра) и его фона (периферийных областей снимка) требует особенного подхода, реализуемого матричным замером экспозиции (матричным экспозамером). Как следует из названия, при этом используется матрица светочувствительных элементов, передающая в микропроцессор камеры информацию об освещенности в разных областях кадра. Используя обширную базу данных, микропроцессор подбирает наиболее подходящие для текущего случая экспозиционные параметры.
   Если камера оборудована многозоновым автофокусом (об этой функции будет рассказано далее), объект съемки (и, соответственно, фокусировки) может быть смещен в периферийную область снимка. При расчете экспозиции в качестве «опорного» принимается тот элемент матрицы экспозамера, который расположен ближе всех к объекту фокусировки. Иногда освещенности объекта съемки и его фона очень сильно различаются, например когда небольшой черный предмет расположен на листе бумаги. Похожие условия создает контровой свет.

   Контровой свет – освещение, создаваемое источником, расположенным позади объекта съемки, и направленное в объектив. Источником света вне помещения может быть закатное либо восходящее солнце, а внутри здания – освещенное солнцем окно или мощный светильник, «наведенный» на объектив.

   Усредненное значение экспозиции, которое выбирает при этом микропроцессор камеры, приводит к передержке либо недодержке объекта съемки. Для получения детализированного изображения объекта экспозиция должна рассчитываться только по его освещенности – для этого используется точечный замер экспозиции (точечный экспозамер) (в англоязычной литературе используется термин spot metering). При включении этой функции экспозиция вычисляется по небольшой центральной области кадра (около 10 % от площади изображения).
   Центровзвешенный замер экспозиции (центровзвешенный экспозамер) является компромиссом между методами, и в некоторых камерах он является основным. Этот метод обеспечивает корректное определение экспозиции в центре кадра, в то же время с определенным ослабляющим коэффициентом учитывается освещение периферийных областей. Функция блокировки экспозиции в чем-то сродни точечному замеру экспозиции – пользователь наводит камеру на объект, освещенность которого должна быть базовой при расчете экспозиции, и нажимает соответствующую кнопку. Автоматика фотоаппарата вычисляет экспопараметры, затем фотограф окончательно компонует кадр и нажимает кнопку затвора. Многоточечная блокировка экспозиции по принципу действия схожа с матричным экспозамером – значения экспопараметров вычисляются не по одному, а по нескольким объектам в кадре. Правда, в данном случае области кадра выбирает пользователь – каждый раз нажимая кнопку блокировки экспозиции, фотограф вводит данные об освещенности опорных объектов, а затем автоматика камеры вычисляет оптимальное значение экспозиции.


   Каким бы совершенным ни был алгоритм расчета экспозиции, при не наведенном на резкость объективе снимок никогда не будет качественным. Поэтому очень важно, чтобы фотоаппарат был оснащен хорошим автофокусом.

   Автофокус – система, обеспечивающая фокусировку объектива без участия фотографа. Состоит из устройства контроля и сервопривода, перемещающего линзовые элементы объектива. Устройство контроля состоит из двух частей. Сенсорный блок (первая часть устройства контроля) обеспечивает замер расстояния до объекта съемки при помощи различных датчиков. Управляющий микропроцессор (вторая часть устройства контроля) в зависимости от выбранного режима фокусировки рассчитывает перемещение линзовых элементов объектива.

   Активный автофокус использует инфракрасный либо ультразвуковой локатор – на объект съемки при помощи излучателя посылается импульс (инфракрасный либо ультразвуковой), затем специальный датчик фиксирует отраженный сигнал. По интервалу между моментами посылки и приема импульса либо по падению мощности отраженного сигнала сенсорный блок автофокуса определяет расстояние до объекта и передает информацию управляющему микропроцессору.
   Пассивный автофокус не использует излучателей, поэтому воздействие на объект съемки исключается – некоторые животные реагируют на ультразвук, а нагретые предметы могут «обмануть» инфракрасный локатор. По методу замера дистанции сенсорные блоки пассивного автофокуса подразделяются на контрастные и фазовые.
   Контрастный сенсорный блок представляет собой расположенную в плоскости регистрирующего элемента полоску светочувствительных элементов (в цифровых фотокамерах роль этой полоски зачастую играет строка пикселов ЭОП). Если объект съемки не в фокусе, то световое изображение в плоскости регистрирующего устройства будет размытым, а элементы полоски сенсорного блока автофокуса будут освещены одинаково. Если объект в фокусе, то световое изображение в плоскости регистрирующего устройства будет резким и контрастным, а разница в освещенности соседних элементов полоски будет довольно велика. Непрерывно получая данные об освещенности полосок сенсорного блока, микропроцессор перемещает линзовые элементы объектива вперед и назад – до получения максимально контрастного изображения.
   Поскольку контрастный сенсорный блок находится в конце оптического тракта, при малом относительном отверстии объектива (что характерно для вариообъективов, установленных на максимальное фокусное расстояние) надежное распознавание контрастности затруднено. Ситуация усугубляется при съемке в сумерках либо в затемненном помещении, поэтому некоторые модели камер оснащены лампами подсветки автофокуса, которые подсвечивают объект съемки и позволяют контрастному сенсорному блоку уловить разницу между размытым и резким световым изображением.
   Концерн Sony разработал голографическую подсветку автофокуса – установленный рядом с объективом лазерный светодиод (мощность излучения абсолютно безопасна для человеческого глаза) подсвечивал объект съемки причудливым узором из коротких линий. В отличие от обычной подсветки, контрастный сенсорный блок определял четкость изображения не объекта съемки, а спроецированного лазером узора, что значительно повышало как точность, так и скорость фокусировки.
   Ряд любительских цифровых фотокамер снабжается дополнительным фазовым сенсорным блоком, который располагается вне оптического тракта и представляет собой электронный вариант дальномера (рис. 2.2). На передней панели фотоаппарата располагается окошко с двумя расположенными бок о бок линзами, которые при помощи системы призм направляют световые изображения на полоску светочувствительных элементов. При считывании с этой полоски сигнала его повторяющиеся части будут соответствовать световым изображениям, сформированным линзами. Микропроцессор анализирует фазовый интервал между повторяющимися частями сигнала, который обратно пропорционален расстоянию до объекта съемки. Таким образом, в отличие от систем с контрастным сенсорным блоком, системам с фазовым сенсором заранее известно, в каком направлении двигать линзовые элементы объектива.
   Так как уменьшение светосилы вариообъектива не влияет на эффективность фазового сенсора, фотоаппараты, снабженные таким сенсорным блоком, наводятся на резкость при самом слабом освещении. В отличие от эффективности подсветки автофокуса, которая падает с ростом расстояния до объекта съемки, надежность работы фазового сенсора от дистанции не зависит. Однако им нельзя полностью заменить контрастный сенсорный блок, так как последний обеспечивает более точное наведение на резкость. Кроме того, фазовый сенсор бесполезен при съемке с короткой дистанции (менее метра), а также при установке на объектив насадок, изменяющих фокусное расстояние оптической системы.
   В профессиональных цифровых фотоаппаратах фазовый сенсор является основой системы автофокуса, так как ЭОП до начала экспонирования закрыт зеркалом и не может использоваться в качестве контрастного сенсорного блока. В отличие от любительской техники, в профессиональных моделях используются сменные объективы, поэтому фазовый сенсор располагается не на корпусе камеры, а в конце оптического тракта и именуется TTL-фазовым сенсором, где аббревиатура TTL – это сокращение английского выражения «through the lens» – «через линзы». При использовании TTL-фазового сенсора сформированное сменным объективом световое изображение при помощи специальной линзы расщепляется на два потока, которые фокусируются на полоску светочувствительных элементов, после чего замеряется фазовый интервал. Получение строго определенного фазового интервала сигнализирует о точном наведении на резкость объектива.

 //-- Рис. 2.2. Определение дистанции съемки фазовым сенсорным блоком --// 

   Говоря о системах наведения на резкость, нельзя не упомянуть о так называемом фикс-фокусе – объективе простейшей конструкции, которым снабжаются самые дешевые модели любительской фототехники. Объектив фикс-фокус не использует никаких перемещающихся линзовых элементов и формирует резкое изображение за счет своего гиперфокального расстояния.

   Гиперфокальное расстояние объектива – минимальное расстояние от съемочного объектива до воображаемой плоскости в пространстве. При фокусировке объектива на эту плоскость дальняя граница изображаемых им с приемлемой резкостью объектов оказывается в бесконечности. Ближняя граница (то есть минимальная дистанция съемки) оказывается на расстоянии, равном половине гиперфокального расстояния.

   Величина гиперфокального расстояния прямо пропорциональна квадрату фокусного расстояния объектива и его относительному отверстию. Стремясь уменьшить ближнюю границу съемки (хотя бы до 1,5 м), производители используют короткофокусные объективы с минимальным относительным отверстием. Основное преимущество таких систем – крайняя простота и значительное сокращение лага (время тратится только на расчет экспозиции). Однако ограничения, накладываемые небольшой светосилой, малым фокусным расстоянием и большой «мертвой зоной», объясняют крайне незначительное распространение такого типа оптики.


скачать книгу бесплатно

страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Поделиться ссылкой на выделенное