Электронный затвор. Бесшумный режим может запороть вам фоточки

Работа затвора - это один из важнейших параметров, которым управляет фотограф, чтобы запечатлеть мгновение. С появлением электронных затворов у беззеркальных камер в меню настроек образовалось много дополнительных опций и люди стали часто задавать вопросы что там к чему и зачем. В этой статье я бы хотел подробно описать принципы работы затворов фотоаппаратов, чтобы понять какие настройки для чего нужны и какие ограничения возникают при работе с теми или иными типами затворов.

Итак, для начала надо немного разобраться с теорией. Затвор - это устройство, которое ограничивает доступ света к матрице (или к плёнке, но сейчас мы эту технику рассматривать не будем). Затворы бывают "механические" (если правильно говорить, то всё же "электромеханические", ибо время чистой механики уже прошло, но для простоты сокращают до "механических"), "электронные" и всевозможные "комбинированные", в разной степени сочетающие в себе принципы механического и электронного затворов.

1. Механический затвор
Чаще всего на современных камерах применяется механический фокальный затвор, который стоит прямо перед матрицей. Бывает ещё центральный затвор, который, как правило, расположен в объективе, но мы про него сегодня говорить не будем, потому что сейчас он встречается довольно редко и как правило в среднеформатных системах (например, в компактных камерах центральный затвор встречается в фотоаппаратах серии X100 от FUJIFILM, насколько мне известно, и в подобных моделях).

Если сильно упрощать, то, по сути, фокальный затвор представляет собой две шторки. Одна отрывает доступ к матрице, а вторая, соотвественно, закрывает. Ну, а если немного позанудствовать, то правильнее было бы называть эту конструкцию так: электронноуправляемый фокальный затвор шторно-щелевого типа с вертикальным ходом шторок. Но мы же не зануды, верно?..

Если говорить про зеркальные камеры, то там матрица не задействована в момент построения кадра, с визированием нам помогает система зеркал и призма. Поэтому, в то время, когда мы прицеливаемся и строим кадр, у зеркальных фотоаппаратов затвор закрыт и готов к съёмке. Когда нажимается кнопка спуска, то зеркало поднимается, затвор открывается (первая шторка сдвигается, открывая доступ света к матрице). А по достижении нужной выдержки затвор закрывается (опускается вторая шторка, закрывая матрицу). Вот на этом видео хорошо видно как работает вся эта система:

Но, поскольку мы говорим про беззеркальные камеры, то тут у нас всё несколько иначе. В момент, когда мы строим кадр, матрица задействована, она работает - с неё считывается сигнал и отправляется на экран или в электронный видоискатель. Соотвественно, затвор должен быть постоянно открыт. В момент, когда нажимается кнопка спуска, затвор на беззеркальной камере сначала закрывается, а дальше уже процесс идёт точно так же, как было описано выше: первая шторка открывает доступ света к матрице, а вторая закрывает. Вот тут можно посмотреть как это происходит на примере работы затвора FUJIFILM X-Pro1 (на самом деле, модель камеры не так важна, у других беззеркальных фотоаппаратов всё работает принципиально так же):

Механический затвор хорошо знаком по плёночным фотоаппаратам, это отлаженная в технологическом плане конструкция. С ней понятно как работать. Однако, такой затвор имеет ряд ограничений. И самые неприятные из них это:

скорость работы всего узла определяется скоростью движения шторок
невозможность установления очень коротких выдержек
колебания, которые вносят в систему движущиеся детали затвора
затвор при работе издаёт громкий звук

С первым всё довольно понятно: движущиеся детали не могут перемещаться быстрее некоего предела по скорости, иначе они банально разрушатся при ускорении или при торможении. Однако, дело не только в прочности узла. Ещё важно, что затвор тратит время не только на экспонирование кадра, что само по себе очевидно, но и на "сервисные" открытия и закрытия шторок. Что тут имеется в виду? Поясню. Помните, что у беззеркалок затвор во время построения кадра открыт. Значит, чтобы сделать кадр, сначала надо этот затвор закрыть, а на это тратится время. У большинства камер на движение шторок приходится примерно от 1/60 до 1/250 секунды (так называемое "время синхронизации", у X-H1 оно составляет 1/250 секунды). Если смотреть очень-очень упрощённо, то для кадра, ну, допустим, с выдержкой 1/1000 камере нужно будет потратить 1/250 на закрытие затвора, потом первая шторка пробежит за 1/250 вниз и за ней с задержкой в 1/1000 закроется вторая шторка, а ещё 1/250 потребуется на возвращение затвора в исходное положение. То есть, в идеальных условиях для кадра с выдержкой 1/1000 секунды механизмом затвора будет потрачено: 1/250 + 1/250 + 1/1000 + 1/250 = 13/1000 (примерно 1/77 секунды), в течении всего этого времени камера будет занята, сделать ещё один снимок не получится. Это, напомню, идеальный случай. В реальности же всё будет несколько иначе, на всякие дополнительные движения потратится ещё больше времени. Исходя из этого, можно понять, что скорость серийной съёмки с механическим затвором будет пусть и довольно большая, но всё же ограниченная самим процессом.

В принципе, новые сверхлёгкие и сверхпрочные материалы могли бы помочь в первом случае и скорость движения шторок можно увеличить. Однако, на самом деле, прочность узла - это не единственный предел, который мешает и дальше развивать механизм затвора. Вот тут-то и стоит рассказать про второе ограничение, которое на деле оказывается намного более неприятным, чем первое. Дело в том, что если выдержка будет довольно длинной, то затвор отработает её так: полностью открывается первая шторка -> свет падает на всю поверхность матрицы -> достигается необходимая выдержка -> закрывается вторая шторка, прерывая световой поток. Но если требуется установить более короткие выдержки, то затвор начинает работать иначе: открывается первая шторка, обеспечивая попадание света на матрицу -> ещё только часть матрицы открыта, но короткая выдержка уже достигнута -> вторая шторка начинает закрываться когда первая полностью не открылась. То есть, по факту, на коротких выдержках затвор открывает не всю матрицу, а только её часть - щель "пробегает" вдоль сеносра, экспонируя кадр. Чем уже щель, тем меньше света попадает на матрицу и тем более короткую выдержку обеспечивает затвор. Вот примерно так это выглядит:

Но вот незадача: если щель будет совсем-совсем тонкой, то тут, помимо проблем с точной синхронизацией движения самих шторок, возникает ещё и эффект дифракции, заметно ухудшающий качество получаемого изображения. Именно поэтому, на большинстве фотоаппаратов самая короткая выдержка с механическим затвором составляет как правило 1/8000 секунды. Что означает, что вторая шторка начинает двигаться вслед за первой с разницей в 1/8000 секунды.

Кстати, из-за шторно-щелевого принципа работы механического затвора возникают определённые проблемы при съёмке со вспышками. Дело в том, что большинство вспышек имеют довольно короткую длину импульса. То есть, говоря простым языком - лампа вспышки светит очень ярко, но непродолжительное время. Как правило импульс длится от 1/800 и до 1/40000 секунды в зависимости от мощности. Если выдержка довольно длинная, то затвор открывает матрицу целиком, и тогда короткий импульс вспышки экспонируется на всей площади сенсора. Но если захочется использовать более короткую выдержку, то она уже будет определяться, как мы помним, движением щели затвора вдоль матрицы. И свет от кроткого импульса вспышки проэкспонирует только небольшой участок сенсора. Стало быть, не весь кадр будет освещён, а только его часть. Поэтому, при съёмке со вспышками на камерах вводятся ограничения на короткие выдержки: при включённой вспышке вы просто не сможете воспользоваться величинами выдержек, при которых отрыта не вся матрица. Это ограничение можно обойти, если использовать вспышки, у которых есть режим "высокоскоростной синхронизации". При нём импульс слабее по мощности, но длится по времени столько, сколько необходимо для экспонирования всего кадра пробегающей щелью затвора.

Третий момент - сотрясение затвора при работе, так называемый shutter shock. Какими бы лёгкими не были шторки затвора, но они всё равно имеют вес и при движении они разгоняются и тормозят, вызывая колебания системы. Если на коротких выдержках мелкие колебания не так мешают процессу фотографирования, то на умеренно длинных выдержках эти сотрясения уже приводят к микросмазу и, как следствие, к падению качества получаемого изображения. И, кстати, чем больше мегапиксельность камеры, тем больше это будет заметно. Над гашением колебаний работают инженеры, но тут надо понимать, что законов физики им не отменить. Вот тут, кстати, в этом замедленном видео, очень хорошо можно наблюдать колебания шторок затвора:

Ну, и наконец - механический затвор издаёт шум при работе. Тот самый "чик-трак", который мы слышим при съёмке. В зеркальном фотоаппарате сюда ещё добавляется хлопание зеркала. Но и беззрекальные фотоаппараты с механическим затвором отнюдь не беззвучны. Не во всех съёмках это допустимо. Например, в театре или при съёмке дикой природы, звуки работы механического затвора могут довольно сильно мешать.

Итак, если резюмировать, то механический затвор имеет неоспоримые плюсы:

его конструкция понятна, она хорошо отработана за долгие годы
доступен большой диапазон выдержек (теоретически от бесконечности и до 1/8000 секунды)

Минусы тоже есть:

невозможность использования очень коротких выдержек
shutter shock
звуки при работе
износ механизма

2. Электронный завтор
При использовании электронного затвора матрица не закрывается никаким шторками, она всегда остаётся открытой. Просто при нажатии кнопки спуска обнуляется заряд на светочувствительных элементах, начинается запись сигнала, а затем, через указанное время, он считывается. Если говорить ещё более просто - матрица включается на регистрацию света и по окончании выдержки выключается. Электронным затвором снабжаются все смартфоны, например. С недавних пор такой тип затвора стал довольно часто применяться и на больших беззеркальных фотоаппаратах.

Преимущества электронного затвора:

может обеспечивать очень короткие выдержки (до 1/32000 для камер X-серии FUJIFILM)
он абсолютно бесшумен
нет даже самого малого сотрясения аппарата от движения частей затвора
не расходует ресурс механического затвора, поскольку шторки не работают
он компактен, у него нет движущихся деталей

Разумеется, как и у любого другого инструмента, у электронного затвора есть и недостатки. Наиболее неприятные из их это:

эффект rolling shutter
возникновение полос при съёмке с мигающими источниками света
невозможность работы со вспышками

Итак, первое. При съёмке быстродвижущихся объектов могут возникать искажения, известные как rolling shutter. Нормального русскоязычного перевода этого термина нет, поэтому его либо пишут по-английски, либо по-русски транслитерацией - "роллинг шаттер". Эффект rolling shutter вызван тем, что во время работы пиксели матрицы считываются не все сразу, а последовательно: за время, проходящее с момента считывания первого ряда до момента считывания последнего ряда, быстродвижущийся объект успевает сместиться. В результате, например, может получиться машина с овальными колёсами или странно деформированный человек. Более подробно об этом эффекте можно почитать в Википедии: . В результате короткие выдержки электронного затвора могут быть полезны, например, для съёмки с открытой диафрагмой при ярком солнце, но не помогут при съёмке спорта или других сюжетов с быстрым движением.

Решением проблемы rolling shutter может стать так называемый global shutter, "глобальный затвор". Это такая разновидность электронного затвора, в которой данные с матрицы считываются не построчно, а одномоментно. Сложность реализации глобального затвора в том, что сейчас поток данных с матриц такой большой, что требуется дорогостоящие решения, позволяющие считывать их за один присест. Поэтому пока глобальный затвор используется только в тех системах, где он жизненно необходим и где цена оборудования не является таким уж критически важным фактором. Например, наибольшее распространение глобальный затвор пока имеет в цифровых кинокамерах - rolling shutter там недопустим, а высокая цена решения не так заметна на фоне общего бюджета кинофильма.

Второе. Импульсные и мигающие источники света (фотовспышки, молнии, мониторы компьютеров, мерцающие лампы дневного света и так далее) могут оставлять полосы на кадре. То есть, одна часть изображения оказывается значительно слабее освещённой, чем другая. Граница между этими двумя частями обычно получается очень резкой. Эффект возникает по той же самой причине, что и rolling shutter. Его объяснение и пример кадра можно посмотреть по вышеуказанной ссылке в Википедии. Из-за этого эффекта с электронным затвором нельзя использовать вспышки (пункт "Вспышки" в меню блокируется при выборе электронного затвора) и не стоит снимать в студии. Кстати, эффект возникает не всегда - на относительно длинных выдержках его обычно нет.

Резюмируя - электронный затвор довольно интересное решение, но пока, в силу технологических ограничений, применимое либо в тех случаях, когда требуется очень короткая выдержка, либо там, где недопустим звук, сопровождающий работу механизмов фотоаппарата.

3. Гибридный
И вот наконец-то мы добрались до гибридов, в которых пытаются соединить плюсы первых двух типов затвора и избежать их минусов. В этой части поговорим про затвор с "электронной передней шторкой" (Electronic Front Curtain Shutter). При использовании функции электронной передней шторки затвора механическая передняя шторка не применяется. Вместо неё запускается электронное экспонирование датчика изображения (как при электронном затворе), которое завершается механическим закрытием задней шторки затвора. То есть, получается наполовину электронный, наполовину механический затвор. Что это нам даёт? А вот что:

беззеркальная камера не тратит время на закрытие затвора перед съёмкой
при экспонировании нет сотрясений системы от движения шторок
звук работы затвора уменьшается (двигается только одна шторка из двух)

Первые два момента... Да и третий, чего уж там! Всё перечисленное полезно для репортажной работы, где важна скорость и чёткость. И более тихая работа лишней не будет. А особенно важно отсутствие shutter shock в сочетании со стабилизацией матрицы, которая применяется в FUJIFILM X-H1. Потому что там прикладывается максимум усилий для того, чтобы на систему не воздействовали ненужные колебания - ведь на стабилизированную матрицу их влияние будет куда более заметным, чем на жёстко закреплённую!

Есть несколько нюансов затвора с электронной передней шторкой. Во-первых, при съёмке с высокой скоростью затвора (как правило, с выдержкой короче 1/2000 секунды) и с сильно открытой диафрагмой на изображении может появится смазанная область. Не обязательно будет, но может. Во-вторых, точно так же, при съемке с короткой выдержкой (короче 1/2000 секунды) в зависимости от условий съёмки яркость изображения может быть неравномерной. Увы, это издержки "комбинированности" - режим затвора с электронной передней шторкой, пусть и в меньшей степени, но наследует "болячки" электронного затвора. И в-третьих, если объектив изготовлен другим производителем, то при съёмке с затвором с первой электронной шторкой скорее всего не удастся установить правильную экспозицию или яркость изображения опять же будет неравномерной. Во всех подобных случаях нужно переходить на другой тип затвора, например, на механический.

Итак, теперь, когда мы разобрались с теорией, можно уже заняться объяснением работы режимов затвора на примере камеры FUJIFILM X-H1. Там их несколько, можно выбрать из следующего списка:

Механический (MS ) . По умолчанию выдержка от 30 секунд и до 1/8000 секунды, но в режимах приоритета выдержки (S) и мануальном (M) выдержка может быть установлена от 15 минут до 1/8000 секунды, а в режиме bulb (B) максимальная выдержка может достигать 60 минут. Старая добрая механика! Использование рекомендуется в большинстве случаев, особенно когда не критичен звук затвора, когда не нужны очень короткие выдержки и когда не стоит задача чётко стабилизировать изображение. Ещё на этот тип затвора надо обязательно переключаться если предстоит съёмка со вспышкой или в студии.

Электронный (ES ) . По умолчанию от 30 секунд и до 1/32000 секунды, и тоже в режимах S и M может быть от 15 минут и до 1/32000 секунды. Режим абсолютно беззвучный и позволяет использовать очень короткие выдержки. Но, увы, подвержен rolling shutter и появлению полос при съёмке с мерцающим светом... Поэтому данный тип затвора рекомендуется использовать только в тех случаях, когда нужна полная тишина или когда требуются очень короткие выдержки. При этом крайне желательно не снимать динамичные сцены и избегать мерцающего освещения (его дают, например, лампы дневного света). Также, этот режим затвора используется в тех ситуациях, когда требуется выжать максимум из систем стабилизации изображения, например, при съёмке на сверхдлинных выдержках с рук, без штатива или при серийной съёмке с длинными выдержками. Кстати, именно в этом режиме достигается максимальная скорострельность камеры - до 14 кадров в секунду!

(EF ) . Выдержка от 30 секунд и до 1/8000 секунды, но в режимах S и M может быть от 15 минут до 1/8000 секунды. Этот тип затвора может быть использован в съёмке, когда надо сократить время между нажатием на кнопку спуска и получением снимка. Ещё этот режим можно устанавливать тогда, когда требуется хорошо стабилизированное изображение одиночных снимков. По сути, это идеальный репортажный режим работы затвора: быстрый, тихий, с хорошей стабилизацией. Единственное, что стоит учитывать, это то, что максимальное качество снимков в этом режиме достигается при выдержках до 1/2000 секунды, поэтому с этим типом затвора не рекомендуется снимать на очень коротких выдержках. Впрочем, для большинства репортажных сюжетов 1/2000 секунды более чем достаточно.

Механический + Электронный (M + E ) . В этом случае от 30 секунд и до 1/8000 камера будет снимать при помощи механического затвора, а на выдержках короче 1/8000 секунды в дело вступает электронный затвор, вплоть до 1/32000 секунды. То есть, электронный затвор работает только тогда, когда механический уже не справляется по скорости. Очень удобная комбинация для съёмки светосильной оптикой с открытой диафрагмой. Особенно актуально в сочетании с режимами расширения динамического диапазона, которые у камер FUJIFILM требуют более высоких значений ISO. То есть, это идеальный режим для съёмки светосильными фиксами с открытой диафрагмой и максимальным расширением динамического диапазона, при этом спокойно можно снимать и днём, камера отлично справляется с такими сюжетами на этой комбинации режимов затвора.

С электронной передней шторкой + Механический (EF + M ) . Тут от 30 секунд (или 15 минут в S и M) до 1/2000 будет работать затвор с электронной передней шторкой, а после 1/2000 и до 1/8000 - в дело вступит механический затвор. Удобный режим для репортажной фотографии. На наиболее востребованных выдержках (до 1/2000) будет работать более тихий, более резвый и менее вибронагруженный затвор с электронной передней шторкой, а на более коротких выдержках в дело вступит механический затвор.

С электронной передней шторкой + Механический + Электронный (EF + M + E ) . От 30 секунд (или 15 минут в S и M) и до 1/2000 камера будет снимать с затвором с электронной передней шторкой, после 1/2000 и до 1/8000 будет работать механический затвор, а на выдержках, короче 1/8000 и до 1/32000 в деле будет электронный затвор. Комбо! Всё и сразу. Пожалуй, для X-H1 это наиболее интересный режим.

Во всех комбинированных режимах (вроде "EF + M + E") переключение на тот или иной тип затвора будет происходить автоматически, исходя из необходимой выдержки при экспонировании кадра.

В современных цифровых камерах используются фокальные затворы шторно-щелевого типа с вертикальным ходом шторок . Это означает, что такой затвор расположен сразу перед матрицей фотоаппарата, состоит из шторок, которые двигаются вертикально (обычно сверху-вниз и обратно).

Ниже наглядно показано, как происходит спуск затвора:

Видео 1.

Обратите внимание на то, как сильно трясет зеркало после его подъема и возврата, а также на то, как чудовищно содрогаются шторки затвора . На видео видно, что шторки затвора состоят из нескольких частей (так называемые ламели или ‘жалюзи’).

Видео 2.

На этом видео можно заметить щель, которая формируется во время движения шторок затвора.

Видео 3 .

Полноформатная камера и кропнутая камера.

Видео 4.

Трясет не только зеркало и жалюзи затвора, но и лепестки диафрагмы.

И немножко рассуждений насчет затвора, на примере камеры .

Синхронизации этой камеры составляет 1/200 секунды. Это означает, что именно такой промежуток времени нужно шторкам затвора для прохождения расстояния, равного высоте матрицы.

Если нужно проводить съемку на выдержках длиннее или равной синхронизации, то затвор будет работать следующим образом:

Открывается первая шторка, на это тратит 1/200 секунды.
Проводится , в это время матрица остается полностью открытой. Возьмем в качестве примера выдержку 1/60 секунды. Вторая шторка начнет свое движение через 1/60 секунды после начала движения первой шторки.
Вторая шторка закрывается, на это тратится 1/200 секунды.
Шторки поднимаются вместе, в начальное положение.

На таких выдержках легко синхронизировать вспышку и работу затвора. Обычно вспышка срабатывает после первой шторки (как только затвор полностью открывает матрицу), либо перед началом движения второй шторки (перед закрытием затвора). Например, импульс моей вспышки Nikon имеет длительность от 1\800 с до 1\40.000 с в зависимости от мощности. Во время срабатывания вспышки матрица камеры полностью открыта и нет никаких проблем с синхронизацией.

Если нужно проводить съемку на выдержках короче синхронизации, то затвор будет работать следующим образом:

Открывается первая шторка.
Вторая шторка не ожидает полного открытия матрицы и начинает свое движение вслед за первой. Задержка второй шторки как раз и определяет время . Возьмем в качестве примера самую короткую выдержку, допустимую для – 1/4000 с. В таком случае вторая шторка начинает свое движение через 1/4000 с после начала движения первой шторки и таким образом две шторки двигаются вместе, формируя движущуюся щель, которая и производит экспозицию.
Шторки поднимаются вместе в начальное положение.

На таких выдержках синхронизировать работу вспышки с затвором сложно. Если вспышка сработает только в какой-то определенный момент, то на снимке мы получим полосу, которая формируется щелью затвора. Чтобы обойти такое ограничение, применяют вспышки с высокоскоростной синхронизацией, которые “светят” все время движения обеих шторок, для избежания появления полос.

Интересно, но если мы проводим съемку на 1/60 секунды, то на самом деле затвору требуется куда больше времени на свою работу. Так, тратится 1/60 с на спуск первой шторки и ожидание второй, 1/200 с на движение второй шторки и как минимум еще 1/200 с на подъем обеих шторок в изначальное положение (идеальный случай , в реальности времени нужно больше). Итого 1/60 + 1/200 + 1/200 = 2/75 с. Если убрать ограничения на работу зеркала, диафрагмы и процессора камеры, то за одну секунду при идеальных условиях можно будет снять не больше 38 кадров, и это является механическим ограничением серийной съемки .

В то же время, камеры, использующие электронный затвор, которому не нужно тратить время на движения шторок, уже сейчас без проблем позволяет снимать со скоростью 60 кадров в секунду в режиме фото (в качестве примера посмотрите на ). Только представьте себе, как полезно было бы для фоторепортеров и фотографов снимающих спорт, фотографировать определенные события с такой огромной скоростью. Для примера, самая быстрая зеркальная камера на 2014 год – Canon 1DX , снимает максимум со скоростью 14 кадров в секунду, что в 4 раза ниже чем 60 к/с у некоторых беззеркальных камер с электронным затвором. Вот только беда, что современные камеры с электронным затвором имеют свои недостатки, например страдают ‘rolling shutter’ и т.д. и пока остается только мечтать про электронный затвор, обладающий положительными качествами механического затвора и огромной скоростью съемки.

Кстати, “реальную” скорость движения шторок затвора легко посчитать. Высота матрица составляет 15,8 мм, шторка проходит это расстояние за 1/200 секунды, а ее скорость составляет 3,16 м/с или 11,38 км/ч, что совсем немного:)

Спасибо за внимание. Аркадий Шаповал.

Ни на что не похожий, и при этом столь знакомый современному человеку – звук срабатывания затвора (Shutter ) камеры. Этот звук стал настолько узнаваемым, что стал синонимом фотографии, его стали имитировать на цифровых аналогах и мобильных телефонах электронным образом. А задумывались ли вы о том загадочном процессе, который стоит за этим звуком?

Работа затвора в зеркальной фотокамере

Существуют три основных составляющих затвора в фотокамере: зеркало, нижняя шторка и верхняя шторка. Когда вы смотрите через видоискатель, так называемых зеркальных камер, вы по сути, видите изображение непосредственно с объектива проходящее через группу зеркал. При нажатии на спуск затвора, зеркало приподнимается на короткое время для того, чтобы свет попал на матрицу/плёнку. Именно поэтому в видоискателе пропадает картинка, - в этот момент он становится тёмным.

После того, как зеркало поднимется вверх небольшая шторка начинает движение сверху вниз, обнажая матрицу/плёнку, находящуюся за ней. После этого, еще одна шторка выпадает вниз, закрывая матрицу/плёнку целиком. В зависимости от установленной выдержки этот процесс может меняться во времени. Иной раз он может быть очень быстрым.

Итак - вторая шторка закрывает матрицу, зеркало падает вниз, возвращаясь на прежнее место, шторки занимают исходное положение. Всё это действие, от момента поднятия зеркала до его возвращения, и есть цикл срабатывания затвора.

зеркальных камер

Работа затвора без зеркальной фотокамеры

В отличии от зеркальных фотоаппаратов, в без зеркальных - отсутствует система зеркал, или пента призма. Собственно, поэтому такой тип фотокамер и называют без зеркальными. Матрица в таких аппаратах все время подвергается воздействию света, проходящего через объектив. По этой причине в без зеркальных фотокамерах используется либо ЖК экран, либо электронный видоискатель.

Как только пользователь нажимает кнопку спуска затвора, нижняя шторка поднимается вверх чтобы закрыть матрицу. Затем, эта же шторка начинает опускаться, и в этот момент происходит экспонирование. Далее опускается вторая шторка и закрывает матрицу. После того, как вторая шторка закроет матрицу, экспонирование завершается, а шторки возвращаются в исходное положение.

Графический пример одного цикла для без зеркальных камер

Нужен ли механический затвор?

До эпохи цифровых матриц, очень важно было оснастить камеру затвором. Связанно это было с тем, что пленку невозможно просто включить, а затем выключить. Фотопленка и кинопленка весьма чувствительны к свету и любое, даже короткое световое воздействие на неё чревато последствиями. Конечно, в настоящее время технологии позволяют вовсе обходиться без механического затвора в камерах определенной категории.

Классическим примером подобных, без затворных аппаратов, являются фотокамеры пользовательского класса - карманные аппараты и мобильные телефоны. Камеры такого рода обычно более шумные, чем их классические аналоги. Связанно это с тем, что в таких камерах постоянно подается питание на матрицу. Также надо учитывать, что чем выше значение ISO , тем более шумным будет изображение, причем относится это к любым типам фотоаппаратов.

Скорее всего в ближайшем будущем, технологии позволят получать профессионального качества изображение, используя камеры без затворов, однако на данный момент, они еще далеки от профессионального качества.

Механизм работы затвора при съемке видео

Механизм работы затвора для видео съемки, сильно отличается от принципов работы затвора при фотографии. Связанно это с тем, что обычная фотокамера, способна активировать механизм затвора, приблизительно шесть раз в секунду. Механизм срабатывания просто слишком медленный для видео, в котором обычно записывается 25 или 30 кадров в секунду. Поэтому, шторки и механизмы зеркал, все время находятся в открытом состоянии. Затвор же реализован, на основе регулировки времени считывания информации с матрицы. Это и есть электронный затвор. Выдержка же, определяется временем, между сбрасыванием матрицы и моментом считывания с неё информации. Соответственно, матрица обнуляется после каждого кадра.

Что такое Global Shutter?

Возможно название намекает на то что это один из типов затвора, но на самом деле взаимодействие Global Shutter и матрицы очень важный момент. Когда речь заходит о матрице видеокамеры, существует два основных типа матриц, о которых необходимо знать – CMOS и CCD.

CMOS - КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник) матрица, наиболее распространена в категории полупрофессиональных камер. И надо признать, они весьма проблематичны. Связано это с принципом работы КМОП матрицы. Она считывает информацию с пикселей двигаясь от верхнего левого угла, к нижнему правому. Это и создаёт проблему, так как, если объект съемки движется быстро в момент съемки, то на выходе получаем искаженное изображение. В таких условиях, Rolling Shutter (так это обозначается), создает эффект «желе», являющийся браком, если говорить с профессиональной точки зрения. И эффект этот особо проявляется при съемке видео.

Другой тип матрицы - CCD - ПЗС (прибор с зарядовой связью), записывает кадр целиком. Это и есть, так называемый Global Shutter . Принцип работы Global Shutter схож с работой плёночного фотоаппарата - кадр записывается целиком, тем самым исключается деформация изображения. Таким образом Global Shutter выдает более реалистичное и качественное изображение.

Что такое Обтюратор?

Обтюратор (фр. obturateur, от лат. obturo — закрываю) — механическое устройство, для периодического перекрывания светового потока. Этот тип затвора используется в кинокамерах. Как известно, пленочная кинокамера записывает 24 отдельных кадра в секунду, это значит, что 24 раза в секунду пленка подвергается воздействию света. В результате мы получаем иллюзию движения. При съемке видео, затворы, описанные выше в этой статье, невозможно использовать, так как они слишком сложны, для реализации 24 раза в секунду. По этой причине и был разработан обтюратор.

Затвор этот, очень похож на вентилятор. Распложён он внутри корпуса камеры и вращаясь закрывает, либо открывает световой поток к плёнке или матрице. Процесс состоит из трех этапов: пока диск перекрывает свет, пленка устанавливается на позицию, далее диск открывается - происходит экспонирование, на заключительном этапе диск закрывает кадр. Этот процесс повторяется 24 раза за секунду.

В современных камерах реализована возможность, точно подобрать значение скорости затвора. Но в случае с классическими пленочными камерами, вам придется рассчитывать выдержку самостоятельно. Существует понятие угла выдержки (смотри рисунок), соответственно, оператор вычисляет скорость затвора учитывая два параметра, угол затвора и частоту кадров.

Для примера, если вы работаете с пленкой, и запись ведется на скорости 24 кадра в секунду, а значение угла затвора равно 180°, то скорость затвора будет 1/48, или два раза 24. Следующая картинка поможет понять вам этот процесс.

Нередко производители кинокамер высокого класса указывают скорость затвора в углах, к тому же, существует большое количество интернет ресурсов, которые более детально и точно описывают механизм работы и вычисления скорости затвора, для плёночных камер.

И обычная пленочная камера, и современный цифровой фотоаппарат имеют оптическую систему линз, диафрагму и затвор. Можно сказать, что с точки зрения основной схемы работы фотографического устройства мало что изменилось с появлением цифровой фототехники: в объективе собираются световые лучи и далее направляются через отверстие (диафрагму) на светочувствительный элемент (сенсор). В этой схеме затвор и диафрагма являются невидимыми для глаз фотографа элементами, которые, тем не менее, оказывают огромное влияние на результат съемки. Почему в современной цифровой фототехнике эти элементы, хорошо известные еще по пленочным аппаратам, были сохранены? Для чего они нужны? Как работают диафрагма и затвор в цифровом фотоаппарате?

Предназначение затвора и диафрагмы

Затвор – это один из основных механизмов цифрового фотоаппарата, который отвечает за пропускание световых лучей к светочувствительному элементу (матрице) в течение заданного промежутка времени при нажатии фотографом на кнопку затвора. Основное предназначение затвора состоит в том, чтобы регулировать продолжительность прохождения светового потока через оптическую систему камеры.

Время, на которое открывается затвор фотоаппарата, называется выдержкой или временем экспозиции. Если выдержка составляет меньше секунды, то она указывается как знаменатель дроби, обозначая долю секунды. Например, 1/125 секунды или 1/30 секунды. Затворы, устанавливаемые в цифровых камерах, способны закрываться и открываться с большой скоростью, регулируя, тем самым, время засветки матрицы, то есть выдержку, с высокой точностью.

- Электронный затвор

Если в пленочных фотоаппаратах устанавливался механический затвор, который открывал и закрывал шторки, ограничивая воздействие света на пленку, то в цифровых камерах его роль выполняет электронный затвор. Практически все цифровые фотоаппараты оснащены именно таким электронным эквивалентом затвора, который встроен прямо в сенсор камеры.

Он представляет собой своеобразный переключатель, включающий сенсор на прием светового потока в нужный момент и выключающий его по команде процессора. Электроника и процессор камеры полностью управляют работой такого затвора. Особенность электронного затвора состоит в том, что свет на матрицу попадает постоянно, что позволяет, в частности, передавать изображение с матрицы на ЖК-дисплей фотокамеры. При срабатывании электронного затвора изображение с матрицы камеры считывается в течении определенного промежутка времени. Этот промежуток между обнулением матрицы и моментом считывания электронной информации с нее и составляет в данном случае время выдержки.

Преимуществом использования электронных затворов в современной цифровой фототехнике является то, что с их помощью удается достичь очень коротких выдержек. Такой затвор, в частности, способен отработать выдержку вплоть до 1/8000 или 1/15000 с. Кроме того, электронный затвор работает бесшумно и без вибраций.

Однако у него есть и свои недостатки. Это, прежде всего, низкое качество , связанное с различными искажениями изображения, причиной возникновения которых является последовательное чтение ячеек матрицы. Вследствие постоянной засветки электронный затвор характеризуется склонностью к ореолам, блюмингу и другим неприятным эффектам. Именно поэтому в продвинутых компактных камерах и профессиональных цифровых аппаратах помимо электронного затвора обязательно присутствует и традиционный механический. В дешевых же моделях цифровых камер используется только электронный затвор.

Несмотря на появление цифровой фототехники с электронными затворами, управляемымимощными процессорами, механический затвор не ушел в прошлое. Он по-прежнему используется в приличных цифровых камерах, только теперь он работает в паре с электронным. Синхронная работа этих двух затворов дает возможность обеспечить короткие выдержки и одновременно избежать появления ореола вокруг контрастных изображений. В профессиональных зеркальных аппаратах и продвинутых компактах электронный затвор используется только для сверхкоротких выдержек, в основном же работает механический.

Помимо того, что механический затвор дозирует свет, попадающий на светочувствительный элемент камеры, он еще и служит для дополнительной защиты матрицы от попадания на нее пыли и грязи. Ведь матрица является самым дорогостоящим элементом цифрового фотоаппарата, особенно когда речь идет о профессиональной камере. У самого механического затвора есть определенный ресурс работы и со временем он выходит из строя.

По своей конструкции механические затворы традиционно подразделяются на два типа - центральные и шторные (шторно-щелевые) затворы. Центральный затвор, как правило, устанавливается между линзами объектива. В нем используются заслонки в виде тонких лепестков, которые открывают световое отверстие объектива от оптической оси к краям, а закрывают в обратном направлении . Благодаря этому обеспечивается равномерное распределение освещенности по всему полю кадра. Наибольшим коэффициентом полезного действия обладает тот центральный затвор, у которого светозащитные заслонки действуют с наибольшей скоростью.

У центрального затвора довольно много достоинств: отсутствие искажений изображения в результате работы, равномерное распределение освещенности и хорошая устойчивость к температурным колебаниям. Однако по сравнению со шторными затворами центральные обладают меньшим коэффициентом полезного действия и более низкой минимальной скоростью , то есть меньшей моментальной выдержкой.

Что касается шторного или шторно-щелевого затвора, то в нем применяется светонепроницаемая шторка, состоящая из двух частей, разделяемых поперечной щелью. В эту щель и проникает свет, идущий от объектива. При срабатывании затвора шторки перемещаются одна за другой: первая световая заслонка открывает кадровое окно, а другая, соответственно, закрывает его. Выдержка здесь зависит от ширины щели.

Основными достоинствами шторного затвора являются высокий коэффициент полезного действия (может достигать 95%) и способность отрабатывать короткие выдержки (до 1/1250 с в некоторых моделях). Но при съемке быстродвижущихся объектов использование шторно-щелевого затвора нередко приводит к смещению и искажению отдельных элементов изображения. Шторные затворы также характеризуются тем, что они больше подвержены температурным колебаниям.

- Электронно-оптический затвор

Вместе с электронным затвором в некоторых моделях цифровых камер используется не механический, а электронно-оптический затвор. Это жидкий кристалл, который располагается между двумя параллельными поляризованными пластинами. Через него световой поток проходит на электронно-оптический преобразователь камеры. Когда на тонкое электропроводное напыление внутренней поверхности пластин подается напряжение, то возникает электрическое поле , которое изменяет на 90 градусов плоскость поляризации жидкого кристалла. В результате, обеспечивается максимальная непрозрачность кристалла и, как следствие, жидкокристаллический затвор закрывается. При отсутствии же напряжения свет через жидкий кристалл попадает на матрицу. Поскольку здесь отсутствуют какие-либо механические элементы, то электронно-оптический затвор отличается довольно высокой надежностью и простотой.

Диафрагма цифрового фотоаппарата

Диафрагма в своем классическом виде устроена как светонепроницаемая заслонка, образованная сдвигающимися к центру объектива тонкими металлическими лепестками. Это так называемая ирисовая диафрагма. Тонкие лепестки, размещающиеся по кругу вдоль обода объектива, поворачиваются и, тем самым, увеличивают или уменьшают отверстие, через которое поступает свет. Чем больше открыты лепестки диафрагмы, тем больше света проходит на светочувствительный элемент. Управление диафрагмой в цифровых фотоаппаратах может осуществляться в ручном или автоматическом режимах.

Ручное управление диафрагмой реализовано обычно в виде кольца на внешней поверхности оправы объектива, на котором отмечена шкала диафрагменных чисел. При вращении кольца диафрагмы лепестки сдвигаются. При этом каждый переход от одного значения диафрагменного числа к соседнему значению обеспечивает изменение количества проходящего через объектив света ровно вдвое. Очень удобным является режим приоритета диафрагмы, когда можно самостоятельно установить диафрагму, а все остальные параметры съемки фотоаппарат выставит автоматически. Управление же диафрагмой в автоматическом режиме осуществляется посредством электроники фотокамерыисходя из анализаконкретных условий фотосъемки.

Изменение диафрагмы оказывает влияние сразу на два ключевых свойства изображения – светосилу и глубину резкости. Под светосилой понимают то максимальное количество света, которое способен пропускать данный объектив. В условиях дневного света регулировать и контролировать диафрагму цифрового фотоаппарата не представляет особого труда. Но в условиях недостаточной освещенности, например, при съемке в темном помещении, фотографу приходится снимать с большим отверстием диафрагмы, чтобы фотография не получилась темной. Здесь требуется гибкое управление диафрагмой для компенсации недостатка света.

Размером диафрагмы определяется и та зона, которая на фотографии будет выглядеть резкой. Другими словами, от диафрагмы зависит, каким будет фон на снимке - размытым или резким. Например, маленькая диафрагма используется для того, чтобы размыть фон и перспективу. Глубина резкости распространяется от центра к краю изображения, соответственно, чем ближе к краю снимка, тем более размытым будет объект. Наоборот, большая диафрагма применяется в тех случаях, когда на фотографии все должно выглядеть резко. В целом, управление диафрагмой предоставляет фотографу полную свободу действий и широкое поле для творческих экспериментов.

Говоря о затворе и диафрагме цифрового фотоаппарата, нужно отметить, что в некоторых современных камерах диафрагма может быть объединена с центральным лепестковым затвором. В этом случае механизм диафрагмы срабатывает точно в момент срабатывания затвора, а лепестки затвора в это же самое время расходятся на расстояние, которое соответствует установленному значению диафрагмы. Но такие комбинированные затворы-диафрагмы с регулированием величины и длительности открытия светового отверстия устанавливаются, главным образом, в камеры начального уровня. Хотя они и обеспечивают большую компактность фототехники.

Проблема в том, что в силу своей конструкции объединенный механизм затвор-диафрагма способен отработать только экспозиционные пары вроде длительная выдержка - минимальное относительное отверстие или короткая выдержка - максимальное относительное отверстие. Такая линейность экспопараметров оборачивается тем, что, например, в условиях недостаточной освещенности камера будет использовать длительные выдержки с открытой диафрагмой, что, естественно, негативно скажется на качестве фотоизображения. К тому же, затворы-диафрагмы не способны предоставить широкий диапазон выдержек и значений диафрагмы.

Затвор и диафрагма остаются основными механизмами фотографического аппарата и в эпоху цифровых технологий. Наряду с характеристиками объектива, затвор и диафрагма во многом предопределяют качество фотоизображения. Возможность ручной настройки диафрагмы и выдержки обеспечивает фотографу пространство для творческих экспериментов и тонкой подстройки своей цифровой камеры под конкретные условия съемки.

Ни на что не похожий, и при этом столь знакомый современному человеку – звук срабатывания затвора (Shutter) камеры. Этот звук стал настолько узнаваемым, что стал синонимом фотографии, его стали имитировать на цифровых аналогах и мобильных телефонах электронным образом. А задумывались ли вы о том загадочном процессе, который стоит за этим звуком?

Работа затвора в зеркальной фотокамере

зеркальных камер

Работа затвора без зеркальной фотокамеры

Графический пример одного цикла для без зеркальных камер

Нужен ли механический затвор?

Классическим примером подобных, без затворных аппаратов, являются фотокамеры пользовательского класса - карманные аппараты и мобильные телефоны . Камеры такого рода обычно более шумные, чем их классические аналоги. Связанно это с тем, что в таких камерах постоянно подается питание на матрицу. Также надо учитывать, что чем выше значение ISO , тем более шумным будет изображение, причем относится это к любым типам фотоаппаратов.

Механизм работы затвора при съемке видео

Что такое Global Shutter?

Возможно название намекает на то что это один из типов затвора, но на самом деле взаимодействие Global Shutter и матрицы очень важный момент . Когда речь заходит о матрице видеокамеры, существует два основных типа матриц, о которых необходимо знать – CMOS и CCD.

Сейчас на беззеркалки стали ставить электронный затвор. Эта штука может испортить вам всю съёмку, если не понять где она уместна, а где нет.

Эта анигифка показывает классический косяк электронного затвора. Снято серией на 1/18.000 секунды с рук, на f/1.2 при фокусном расстоянии 84мм (ЭФР) и минимальном ISO. Как вы понимаете, света было слишком много, чтобы снимать на такой открытой диафрагме, и на классической камере, ограниченной выдержкой в 1/8000 секунды (а у многих зеркалок и БЗК в лучшем случае 1/4000) пришлось бы использовать нейтральный светофильтр, у которых... .

На БЗК, которой я делал эту съёмку, можно было включить электронный затвор, с которым становилась доступной выдержка до 1/32.000 секунды. Вроде бы это и хорошо, но... как видим, есть нюансы.

Суть в том, что время, когда перестали считываться пиксели в начале матрицы, и когда в конце, существенно отличается. Получается, что часть снимка сделана раньше, а часть позже, и любое движение в кадре деформируется. Именно поэтому для камер с возможностью использования электронного затвора будет ОЧЕНЬ нелишним стабилизатор - в объективе или на матрице. Стаб позволяет держать картинку ровно и "порвать" более-менее статичный сюжет сложнее.

При съёмке с проводкой, при использовании электронного затвора, происходит вот такой забавный эффект:

Всё кроме основного "ведомого в кадре" объекта съёмки наклонено. И судя по наклону, кстати, отсечка чтения происходит сверху-вниз. То есть сначала снимается верхняя часть кадра и постепенно происходит фиксация до низа. Есть ещё и третья проблема.

Ещё электронный затвор боится ламп дневного света, из-за их мерцания - может получаться эффект, когда яркость на фотографии плавает по кадру полосами, как будто снимок был сделан через жалюзи. Здесь тоже много зависит от света и сенсора, эффект может быть сильно выражен или едва заметен только при перелистывании.

Наконец, на большинстве современных БЗК, в режиме с электронным затвором, нельзя снимать в студии. Эффект получается такой же, как при выборе неправильной скорости X-синхронизации - часть кадра освещена, а часть в полной темноте.

В общем, подведу итог. Электронный затвор штука классная - позволяет использовать камеру в "бесшумном режиме", снимать незаметно, использовать более короткие выдержки, но в то же время он может попортить крови. С ним не стоит снимать динамику, и даже людей, прыгающих на батуте. Снимать балет в этом режиме можно, статичные портреты на ярком солнце тоже, но как только в кадр приходит движение... начинаются проблемы. И эти проблемы сильно зависят от того, что это за камера и что за сенсор.

Как я понимаю, сенсоры совершенствуются, и например в компакт Sony RX100 M4 поставили новейший композитный сенсор, у которого вся картинка считывается сразу. Камеру я ещё не видел, по отзывам западных коллег у неё практически нет озвученных проблем при работе электронного затвора, и по той же причине нет роллинг-шаттера при съёмке видео. Но это мыльница, таки. Посмотрим, когда многослойные сенсоры доберутся до камер посерьёзней.

В плане текущих беззеркалок всё сильно варьируется, надо проверять модели индивидуально. У каких-то проблема выражена сильнее, у других меньше - зависит она, что очевидно, от скорости, с которой считываются данные с матрицы.

Оба кадра - отбраковка из бэкстейджа со съёмок клипа на сингл "Лето" Родиона Газманова , который. А бэк мы выложим чуть позже, там есть очень классные моменты, на которых мне удалось проверить многие фишки одной из новеньких беззеркалок, из тех что сейчас у меня на тестах. В планах скороые обзоры по Fujifilm X-T10 и Sony A7-II, ну и на подходе 42-мегапиксельная A7R-II.

Скоро выложу обзор объектива Olympus 75mm f/1.8, на понедельник планирую обзор нового 14-150. Всё уже написано, осталось заверстать сюда.

Ну и по теме поста хотел спросить: вы бесшумным режимом у камеры пользуетесь или хотели бы пользоваться?

Дорогие друзья, сегодня мы хотим рассказать, в чём разница между электронным и механическим затвором . В некоторых фотокамерах можно выбирать между спуском электронного и механического затвора. Электронный затвор позволяет управлять экспозицией, включая и выключая матрицу фотокамеры при срабатывании. В механическом затворе используются традиционная передняя и задняя шторки, расположенные перед матрицей, которые открываются и закрываются для регулировки экспозиции.

Электронный затвор
Бесшумная работа
Его достоинство - бесшумная работа, поскольку во время установки экспозиции не перемещаются внутренние детали. Это бывает важно в случаях, когда звук спуска механического затвора может привлечь внимание фотографируемого объекта, например, при съёмке с близкого расстояния дикой природы , спортивных мероприятий или тогда, когда фотографу нужно оставаться незамеченным.

Повышенная частота кадров
В электронном затворе нет механических деталей, благодаря чему можно повысить частоту кадров по сравнению с частотой, получаемой при использовании механического затвора. Например, фотокамера Nikon 1 V3 может снимать со скоростью 20 кадров в секунду с помощью электронного затвора и 6 кадров в секунду - с помощью механического.

Снижение дрожания/смазывания
Движение передней шторки механических затворов или удар зеркала вызывают незначительные вибрации, которые в фотокамерах с высоким разрешением могут приводить к дрожанию фотокамеры или смазыванию изображения. При фотосъёмке со штатива с использованием электронного затвора дрожание фотокамеры и смазывание изображения уменьшаются, поскольку физические объекты внутри фотокамеры не перемещаются.

Механический затвор
Уменьшение искажения строчного затвора
При съёмке с короткой выдержкой проносящихся мимо объектов или при быстром панорамировании КМОП-матрица может создавать искажение строчного затвора. Если используется электронный затвор, КМОП-матрица включена и последовательно сканирует линию за линией, а при съёмке быстро движущихся объектов искажение отображается на снимке, например, виден след движения игрока в гольф, опускающего клюшку. Если при съёмке с короткой выдержкой используется механический затвор, передняя и задняя шторки затвора располагаются настолько близко друг к другу, что в отдельно взятый момент времени экспонируется только фрагмент (полоса) матрицы. Это помогает уменьшить искажение строчного затвора.

Повышение скорости синхронизации вспышки
Синхронизация вспышки при использовании механических затворов часто выполняется быстрее, чем в случае с электронными. Так происходит из-за особенностей электронного затвора и частоты сканирования матрицы. Во время съёмки на улице при ярком освещении и использовании самой высокой скорости синхронизации вспышки лучше всего работать с механическим затвором. Например, максимальная выдержка синхронизации вспышки при использовании механического затвора Nikon 1 V3 - 1/250 с, а при использовании электронного затвора - 1/60 с.

Понравилась ли вам статья? Задавайте вопросы и не забывайте

Одним из основных механизмов цифровых фотоаппаратов является затвор, его функциональное предназначение - пропуск, при нажатии на кнопку, световых лучей к матрице, которая является светочувствительным элементом. Световые лучи пропускаются в течение определенного периода времени. Этот период времени, во время которого открывается затвор, носит название «выдержка ». Особенностью цифровых аппаратов является установка затворов, которые могут закрываться и открываться с очень большой скоростью, благодаря этому время выдержки (засветки матрицы) регулируется с высокой точностью. Для специалистов очень важно, чтобы фотооборудование обладало такой точностью, а также большим диапазоном. При большой выдержке на матрицу попадает и большее количество света. Затвор современных цифровых фотоаппаратов, особенно для профессионального использования, может качественно управлять выдержкой. В тоже время этот элемент защищает матрицу от засветки, которая может происходить при считывании изображения, в самом начале экспозиции.

Виды затворов

Затворы могут иметь различия в своей конструкции, а также в принципе закрытия. По таким особенностям разделяют данные элементы на электронные и механические. В различных моделях цифровой фотоаппаратуры устанавливается электронный затвор, он встраивается непосредственно в сенсор камеры.

Электронный затвор

В нужный момент включает сенсор на прием светового потока, по команде процессора потом выключает его. Работой такого затвора управляет процессор фотоаппарата, его электронное оборудование . При использовании такого электронного элемента на матрицу световой поток попадает постоянно, благодаря этому изображение с матрицы передается на ЖК-дисплей цифрового аппарата. Считывается такое изображение за определенное время, которое длится между обнулением матрицы и моментом, когда считывается электронная информация . Это время и составляет величину выдержки, которой характеризуется фотоаппарат. Благодаря электронным затворам фотограф может использовать короткие выдержки, даже до 1/15000с. Работа электронного затвора отличается отсутствием шума и вибрации. Единственное, при использовании такого затвора можно наблюдать и низкое качество изображения, так как чтение ячеек матрицы происходит последовательно. Для того чтобы избежать искажения изображения, таких неприятных эффектов, как ореол, блюминг, профессиональное фотооборудование обеспечивается еще и механическим затвором.

Механический затвор

Обеспечивает дополнительную защиту матрицы от попадания мелкой грязи и пыли. Он также выполняет и такую важную функцию, как дозирование попадания света на светочувствительный элемент фотоаппарата, то есть на матрицу. Благодаря механическому затвору дорогостоящая матрица сохраняет свои высокие технические качества . Для такого затвора характерен определенный срок службы.
Механические затворы также подразделяются на две группы - шторные и центральные.

Центральный затвор

Представляет конструкцию из тонких пластинок (лепестков ), открывающихся к краям и закрывающихся в обратном направлении, поэтому световой поток распределяется равномерно. Он устанавливается между линзами объектива. Наибольшую ценность для профессионалов имеют те затворы, в которых заслонки открываются очень быстро.

Шторные затворы

Обладают более высокой скоростью и большей моментальной выдержкой. В конструкции шторного затвора используются две части (шторки), которые между собой разделяются щелью. В нее проникает из объектива световой поток. Когда срабатывает щелевой затвор, его первая шторка открывает кадровое окно, вторая закрывает. От ширины щели, которая образовывается между шторками, зависит величина выдержки. Принцип действия шторного затвора, при котором перемещаются шторки, может привести к искажению некоторых объектов снимка. Но данный затвор обеспечивает обработку коротких выдержек и имеет высокий коэффициент действия.

Электронно-оптический затвор

В цифровых фотоаппаратах может использоваться еще и электронно-оптический затвор, который представляет собой жидкий кристалл, расположенный между двумя поляризованными пластинами. Через этот кристалл протекает световой поток, потом он попадает на оптический преобразователь.
Затвор является важным элементом работы любого фотооборудования. Основной принцип работы любого вида затворов - это открытие во время фотографирования, пропуск световых лучей. Когда световой поток попадает на светочувствительный элемент, производится экспонирование кадра. Следующий этап - закрытие затвора, что позволяет приступить к следующему снимку. Затвор играет очень важную роль в конструкции фотоаппарата. .

Другие темы:

Показать html-код для вставки в блог

Виды затворов фотоаппарата

Затвор фотоаппарата — это специальный механизм, который нужен для пропускания света на матрицу фотоаппарата в течение нужного промежутка времени (выдержки).

Конструкции затворов многочисленны и разнообразны. Наиболее распространен шторный затвор, состоящий из двух тканевых или металлических шторок, которые в момент съемки образуют между собой щель разной ширины (в зависимости от величины выдержки), которая “бежит” вдоль кадра, давая нужному количеству света попасть на матрицу.

Выдержка — это время, в течение которого матрица фотоаппарата подвергается воздействию света, проходящего через объектив.

Пример работы затвора фотоаппарата

Выдержка обозначается в секундах, при этом они обозначаются числом с двойным штрихом ("") вместо десятичной запятой, символизирующим секунду (2""5, 0""8), либо, гораздо чаще, в долях секунды, причем указывется только знаменатель, а числитель принимается равным 1, то есть выдержка 60 означает время 1/60 секунды. Символ “В” (от английского слова “Bulb”) означает, что матрица фотоаппарата будет открыта для попадания света неограниченое время. Когда фотограф нажимает кнопку спуска, затвор открывается. Когда кнопка нажимается второй раз, затвор закрывается. С помощью этой функции можно получить выдержку в несколько часов, что может пригодиться при фотографировании звездного неба.

Электронный затвор

В первых пленочных фотоаппаратах затвор был механическим устройством. В современных цифровых камерах затвор выполнен в виде электронной схемы, которая управляет процессом считывания информации с матрицы. Для простоты понимания электронный затвор можно представить в виде специальной электронной схемы, которая в течение определенного времени (выдержки) подает напряжение на матрицу, при этом все остальное время матрица обесточена.

Электронным часто называют электронно управляемый механический затвор.

В зависимости от метода считывания информации с матрицы выделяют два вида электронных затворов: кадровый затвор (Global Shutter, глобальный затвор, картинка формируется полностью) и скользящий затвор (Rolling Shutter, технология построчного считывания).

При кадровом затворе цифровое изображение формируется мгновенно, так же как и при фотографировании, т.е. все пиксели матрицы, отведенные для работы, передают информацию одновременно. Время работы сенсора равно выдержке, которая устанавливается в фотоаппарате заранее.

При скользящем затворе цифровое изображение строится не мгновенным считыванием информации с матрицы, а последовательным ее сканированием. Т.е. информация с сенсора передается не вся сразу, а построчно — сверху вниз, при этом затвор как бы скользит по кадру. Опять же, понятие затвора здесь условно и не имеет никакого отношения к механической реализации.

Упрощенно работу электронных затворов можно показать на следующих картинках:

Применение электронного затвора позволяет достичь коротких выдержек без использования дорогостоящих высокоскоростных механических затворов.