Журнал «Компьютерра» № 14 от 11 апреля 2006 года

Своими руками: Искусство фотографии. Часть 2: Экспозиция

Автор: Михаил Кепман

После выхода первой статьи из цикла «Искусство фотографии» («КТ» #627) я получил много писем с просьбой рассказать о выдержке и диафрагме (экспопаре). Ну что ж, слушаюсь и повинуюсь. Сегодня речь пойдет об экспозиции. Фотограф, чтобы получать желаемый результат, должен искусно жонглировать выдержкой и диафрагмой. У новичков необходимость выбирать правильные значения вызывает суеверный трепет. Надеюсь, нынешняя статья поможет с ним справиться.

Для получения хорошего снимка свет нужно дозировать. Избыток света приведет к переэкспонированию (пересвечиванию), а недостаток соответственно к недоэкспонированию (недосвечиванию). И в том и в другом случае ухудшается проработка важных деталей из-за ограниченного диапазона передачи яркостей (фотографической широты). Примером может служить снимок, сделанный против яркого источника света: вместо четко прорисованных деталей мы видим только силуэты (фото 1). Фотографическая широта — допустимое отклонение от стандартной экспозиции, при котором фотоматериал передает сцену без заметных искажений яркости. Также существует родственная фотографической широте экспоширота, оказывающая влияние на контраст, но эти понятия важнее для пленочной фотографии, поскольку они являются характеристикой фотоматериала, тогда как матрица камеры, в отличие от пленки, неизменна. К примеру, для съемки слайдов правильная экспозиция особенно важна — из-за очень низкой фотографической широты слайд-пленки.

Известная шутка гласит, что с помощью телескопа на солнце можно взглянуть всего два раза в жизни — левым и правым глазом. Так как у фотоаппарата лишь один «глаз», нужно следить, чтобы на матрицу не попадал чрезмерно яркий свет. Это может повредить матрицу и даже вывести ее из строя.

Экспозиция — мера количества света, попавшего на фотоматериал, будь то фотопленка или светочувствительная матрица, и принимающего участие в формировании изображения. Чтобы лучше понять происходящее, проведем аналогию с водопроводным краном. Подобно тому, как кран пропускает воду, диафрагма пропускает световой поток. Как и сечение крана, диафрагма может уменьшаться и увеличиваться, соответственно изменяя толщину светового потока. Выдержка играет роль вентиля, открывая на определенное время путь свету. У водопровода существует и третья характеристика — давление в системе, в зависимости от которого через один и тот же кран за одно и то же время может вытечь разный объем воды. Световой поток тоже характеризуется интенсивностью, и не учитывать ее влияние на экспозицию нельзя.

Наверняка вы слышали, что наши глаза устроены подобно объективу фотоаппарата. У глаза есть своя диафрагма (зрачок). Как и большинство функций человеческого организма, дозирование света, попадающего на глазное дно, выполняется автоматически. Ни одна камера не может похвастать системой экспозамера, близкой по эффективности к глазу. Тем не менее автоматика бывает очень полезна, но об этом позже.

Следует отметить, что, несмотря на очевидную схожесть понятий «экспозиция» и «яркость», исправить ошибки экспозиции на компьютере трудно, а порой и невозможно. Во-первых, как уже говорилось, из-за неправильной экспозиции не прорисовываются некоторые детали, и раз их нет, они и не появятся при банальном изменении яркости уже готового снимка. К тому же формат JPG, в котором большинство любительских камер сохраняют отснятый материал, влияет на дальнейшую обработку фотографии — любая манипуляция с нею неизбежно порождает новые JPEG-артефакты. Формат RAW предоставляет больше возможностей для исправления ошибок, но здесь нужны навыки работы с различными регулировками, да и не все камеры могут использовать этот формат. Оценить свои силы в редактировании вы сможете прямо сейчас. Вспомните, как часто вы регулируете яркость и контраст на своем телевизоре? Крайне редко? Довольствуетесь значениями, далекими от идеала? Вам придется хорошенько потренироваться, прежде чем редактировать фотографии. К чему, собственно, я веду. А вот к чему: старайтесь пользоваться всеми возможностями вашей камеры (в том числе и экспозиционными), чтобы сразу получать хорошие снимки, а не тратить время и нервы на исправление ошибок.

Итак, мы знаем, что свет нужно дозировать, знаем, какими способами его можно дозировать, но на практике все гораздо сложнее.

Кроме управления экспозицией, диафрагма влияет на глубину резкости (или ГРИП — глубина резко изображаемого пространства) и аберрации. ГРИП — это область перед и за объектом, на котором сфокусирована камера, причем все предметы, находящиеся в этой области, будут на снимке такими же резкими, как и основной объект (точнее, невооруженным глазом невозможно найти отличий в резкости). При увеличении отверстия диафрагмы (апертуры) глубина резкости уменьшается, а при уменьшении увеличивается. К примеру, портретную съемку следует проводить с открытой диафрагмой, чтобы фон не попадал в ГРИП и получался размытым, а пейзажную — наоборот, чтобы все объекты получались резкими.

Аберрации — искажения, неизбежно создаваемые объективом. Законы геометрической оптики сформулированы для монохроматических (одноцветных) пучков света, проходящих вблизи оптической оси линзы. В действительности же через объектив проходит «разноцветный» свет, да и рабочая поверхность линзы значительно превышает ее приосевую часть. Таким образом, возникают два интересующих нас типа аберраций: хроматические и геометрические. Хроматические аберрации вызваны тем, что световые лучи различных длин волн, попадающие в одну точку объектива, собираются после прохождения линзы на разном расстоянии от нее (свет с разной длиной волны преломляется по-своему, примером может служить радуга, получающаяся при пропускании светового пучка через призму), в результате картинка размывается, а края объектов на ней окрашиваются. Геометрические аберрации (сферическая, кома, астигматизм, кривизна поля изображения, дисторсия) — это геометрические искажения изображения, вызванные неидеальностью оптической системы. Чем дальше от оси линзы проходит луч, тем заметнее отличия изображения от объекта съемки. Сложная конструкция современных объективов нацелена на нейтрализацию подобных искажений, но об этом в следующей статье. Диафрагма же, регулируя толщину светового потока, задает площадь рабочей поверхности линз (далее РПЛ). Теперь очевидно, что при максимальном открытии диафрагмы РПЛ принимает максимальное значение, следовательно, аберрации проявляются наиболее сильно (порой это заметно невооруженным глазом). При постепенном закрытии диафрагмы искажения уменьшаются в связи с уменьшением РПЛ, хотя и не исчезают окончательно. Из-за геометрических аберраций даже при съемке портретов рекомендуется не открывать диафрагму полностью, а ограничиться значением, на два шага отличающимся от максимума. Чтобы вы не путались в терминах, добавлю: открытой диафрагма называется в том случае, если установлено минимальное значение апертуры, а закрытой — если эта величина максимальна.

Как было сказано выше, выдержка — это время экспонирования фотоматериала. Технически выдержкой управляет затвор фотоаппарата, эдакая светонепроницаемая шторка, которая стоит на пути света и отодвигается на заданное нами время. Правда, затвор может быть не механическим, а электронным, если производитель изрядно экономит на производстве камеры. В большинстве фотоаппаратов есть оба типа затворов. Механика, разумеется, имеет свои ограничения по скорости срабатывания, но при использовании электронного затвора (на самом деле, «электронного затвора» физически нет, просто электроника включает на определенный период времени режим накопления света в матрице) свет постоянно попадает на матрицу (при открытом объективе), что отрицательно сказывается на ее долголетии.

В отличие от диафрагмы выдержка не так сильно влияет на качество снимка, но тем не менее вносит свой вклад. Шевелёнка — самая очевидная проблема при фотографировании с длинными выдержками. Ну не может ни один фотограф превратиться на время съемки в статую, поэтому получаются смазанные снимки. При использовании штатива от шевелёнки можно полностью избавиться, используя режим задержки спуска или тросик. Кстати, отметим на будущее, что смазывание в результате шевелёнки и размытость при ошибочной фокусировке — совершенно разные дефекты, не следует их путать, ища причины своих неудач. На снимке их различить довольно легко: ошибка фокусировки размывает сцену равномерно во все стороны, а в результате шевелёнки можно выделить направление размытости. Если штатива под рукой нет, руководствуйтесь простым правилом: значение выдержки не должно превышать единицы, деленной на значение эквивалентного фокусного расстояния объектива. Такая закономерность показывает, что при зумировании (которое и происходит благодаря изменению фокусного расстояния) эффект шевелёнки усиливается пропорционально кратности увеличения. Если из-за недостаточной освещенности камера советует использовать более длительные выдержки, стоит воспользоваться вспышкой.

Как и диафрагма, выдержка, в зависимости от вашей задумки, становится художественным средством. При съемке с длинными выдержками быстродвижущегося объекта можно позволить «смазаться» ему самому или смазать фон, поворачивая камеру за объектом (так называемая проводка). И тот и другой подход подчеркнут скорость и динамику сцены. Короткие выдержки, напротив, «замораживают» объект, позволяя передать движение в несколько нестандартном видении.

На значения экспопары оказывает влияние светочувствительность фотоматериала. Она обозначается безразмерными величинами ISO (ГОСТ) 100, 200, 400, которые знакомы нам со времен пленочной фотографии. Теоретически не существует границ светочувствительности, как и границ для выдержки и диафрагмы. Тем не менее в фотоаппаратах используются стандартные шкалы для этих характеристик. Они построены так, что при любом значении любого из параметров качество фотографии (с технической точки зрения) будет оставаться приемлемым. Значение светочувствительности может сильно влиять на качество снимка. В пленочной фотографии для повышения светочувствительности приходилось не только использовать наиболее фотоактивные химические соединения, но и увеличивать размеры каждой частицы галогенида серебра в чувствительном слое пленки. В результате снимки получались зернистыми. Сходный эффект (правда, вызванный другими причинами) возникает и в цифровой фотографии. Главная причина появления светового шума — конструкция матрицы и слишком маленький ее размер, так как из-за высокой светочувствительности она регистрирует паразитные лучи, а сама конструкция позволяет некоторым электронам перескакивать в соседнюю ячейку. Фото 2 и 3 сделаны со светочувствительностью ISO 100 и 400 соответственно.

До сих пор, характеризуя диафрагму и выдержку, я сознательно использовал связки «короткая-длинная» и «маленькая-большая», избегая каких-либо числовых значений. Причиной тому стала путаница, которая иногда возникает при изучении этой темы.

1. Довольно редко встречается несоответствие в обозначениях выдержек, но вы можете наткнуться и на них, особенно в старых книгах. Дело в том, что значение выдержки, измеряющейся в секундах, чаще всего меньше единицы. В настоящее время все зеркальные цифровые фотоаппараты оснащены сегментными ЖК-индикаторами, для которых не составляет труда отображать простые дроби (1/30, 1/15 и т. д.), соответствующие значениям выдержки. Но дисплеи старых камер не были на это способны, да и маркировать детали камеры простыми дробями трудно. В связи с этим у многих фотографов возникла привычка использовать для обозначения выдержки только знаменатель соответствующей дроби (например, 30 вместо 1/30). Из-за этого фразу «необходимо увеличить значение выдержки» можно трактовать двояко. С одной стороны, выдержку нужно сделать более длительной (перейти от 1/30 к 1/15), а с другой — короче (перейти от 15 к 30), если используется нетривиальная система обозначений. Для обозначения более длинных выдержек применяются десятичные дроби или целые числа, к которым добавляется символ "”" (секунда), чтобы не допустить очередной путаницы между короткими и длинными выдержками (то есть 2 не равно 2”).

2. Величина, характеризующая степень открытия диафрагмы, является безразмерной и представляет собой отношение диаметра отверстия диафрагмы к фокусному расстоянию объектива. Числитель полученной дроби приводится к единице, а знаменатель используется в качестве диафрагменного числа (ДЧ). Таким образом, максимально открытая диафрагма соответствует минимальному значению диафрагменного числа (эту величину называют еще светосилой объектива). В большинстве любительских камер диапазон ДЧ лежит в пределах 2,8—8,0 и растет вместе с ценой фотоаппарата (или объектива, если он сменный). В зависимости от конструкции объектива диафрагма может располагаться таким образом, что диафрагменное число нельзя рассчитать делением диаметра отверстия диафрагмы на фокусное расстояние. В этом случае относительное значение ДЧ находят экспериментально.

3. Порой возникает несоответствие стандартных шкал значений диафрагм и выдержек. Исторически сложилось так, что одна ступень диафрагмы и выдержки изменяет значение экспозиции примерно вдвое. Сходная картина наблюдается в стандартных шкалах светочувствительности и экспокоррекции. Диапазон стандартных выдержек представляет собой последовательность «…, 1/2000, 1/1000, 1/500, 1/250, 1/125, 1/60, 1/30, …», а диапазон диафрагменных чисел — «…, 2.8, 4.0, 5.6, 8.0, …». Сами ДЧ изменяются в 1,41 (корень из двойки) раза, так как характеризуются диаметром отверстия диафрагмы, что в пересчете на площадь как раз и дает изменение в два раза. Приведенные диапазоны имеют большой шаг, что негативно сказывается на точности экспозиции. Чтобы ее повысить, в большинстве камер присутствуют промежуточные значения. Удобства ради количество промежуточных значений одинаково для диафрагмы и выдержки. Вводить промежуточные значения в шкалу веточувствительности нецелесообразно, поэтому она остается прежней — «ISO 50, 100, 200, 400, 800, …». Напомню, что чувствительность ISO 200 вдвое превышает ISO 100, и для компенсации экспозиции при изменении светочувствительности на одну ступень необходимо изменить какое-либо значение экспопары на три ступени (если в шкалах экспопары по два промежуточных значения).

Теперь попробуем разобраться, каким образом камера подбирает значения экспопары для получения оптимального снимка. Начнем с того, что само понятие оптимальности для камеры весьма условно. С помощью точных экспонометров были проанализированы коэффициенты отражения от поверхностей, составляющих стандартные сцены. Усреднив полученные данные, исследователи пришли к выводу, что коэффициенты соответствуют отражению, которое дает так называемый восемнадцатипроцентный серый. То есть если смешать черную и белую краску в пропорции 18:82 и обработать смесью какую-либо поверхность, то она будет обладать той самой усредненной отражающей способностью. На первый взгляд все прекрасно, но при экспозамере автоматика камеры пытается привести любую сцену к этим 18%. В результате неудачного экспозамера то, что должно быть на снимке белым, становится 18-процентным серым, да и то, что должно быть черным, тоже становится 18-процентным серым.

Не следует всецело полагаться на автоматику, считая ее непогрешимой. Для стандартных сцен, используя автоматический замер, вы можете получить прекрасный результат, но стоит лишь попытаться сделать творческий вклад в экспозицию снимка — как автоматика до неузнаваемости исказит вашу идею.

Для максимально точного экспозамера рекомендую призвать на помощь внешние экспонометры и флэшметры (для экспозамера при использовании вспышки), зачастую дающие более правдивые результаты.

Работа камеры, связанная с вычислением экспозиции, называется автоматическим экспозамером и зависит от выбранного режима.

Интегральный замер реализован проще всего. Камера анализирует всю площадь кадра и, усредняя значения освещенности, подгоняет полученный результат все к тем же 18%. Ввиду своей примитивности интегральный замер редко дает нужный результат и практически не применяется.

Для точечного замера используется только центральная часть кадра. Она часто обозначается в видоискателе. Такой замер выручает, если сцена чересчур контрастна и вы хотите выделить ее часть, пренебрегая остальными, или же если в кадре присутствует яркий источник света. В обоих случаях точечный замер основного объекта зачастую позволяет передать объект наиболее достоверно. На первый взгляд может показаться, что такой вид замера принуждает нас располагать основной объект съемки по центру (в некоторых камерах можно выбирать точку замера не только в центре кадра). Разумеется, это не так. Экспозиция, как и фокус, устанавливается при наполовину нажатой кнопке спуска. В зависимости от настроек камеры при перекомпоновке кадра экспозиция может пересчитываться или блокироваться. В последнем случае вы спокойно можете перекомпоновать кадр. Точечный замер позволяет просчитать экспозицию для разных областей снимаемой сцены, чтобы впоследствии выбрать нужные значения экспопары самостоятельно. Несмотря на название, освещенность измеряется не в одной точке, а в некоторой области, составляющей 1—3% площади кадра, поэтому некоторое усреднение все-таки происходит.

Центровзвешенный замер анализирует освещенность всего кадра, но в отличие от интегрального здесь большее значение имеет центральная его часть. Такой вид замера целесообразен, если основной объект заполняет большую часть снимка и не слишком сильно контрастирует с элементами фона.

Мультисегментный, или матричный, замер делит кадр на несколько частей и определяет экспозицию по самой яркой из них.

На практике вы можете попеременно использовать все виды экспозамера, сравнивая значения экспопары, чтобы впоследствии выбрать оптимальные. В качестве иллюстрации приведу три снимка одной и той же сцены с точечным (фото 4), центровзвешенным (фото 5) и мультисегментным (фото 6) замерами.

При съемке в нестандартных условиях — например, когда в снимаемой сцене присутствуют одновременно и яркий свет, и глубокие тени, — автоматика редко справляется с определением правильной экспозиции. В таких случаях необходимо производить экспокоррекцию (в полуавтоматическом режиме), которая представляет собой изменение диафрагмы или выдержки относительно выбранного экспонометром камеры значения. В режиме приоритета диафрагмы коррекция производится за счет выдержки, а в режиме приоритета выдержки, наоборот, — за счет диафрагмы. EV (Exposure Value) — величина, характеризующая автоматически выбранную экспозицию при ее коррекции. Отклонение EV на один шаг соответствует изменению диафрагменного числа или длины выдержки тоже на одну ступень. Съемка со вспышкой редко требует серьезной корректировки, тем не менее иногда такая возможность есть. При использовании TTL-вспышки экспокоррекция может влиять и на режим ее работы.

Брекетинг позволяет сделать сразу три (или больше) снимка с разными значениями экспозиции, что очень помогает, если нет времени на точный экспозамер. Само понятие брекетинга относится не только к экспокоррекции — брекетингом называется серия кадров с изменением какой-либо величины. Его прелесть в том, что вы можете сравнить полученный результат. Наглядность такого подхода позволит точнее выбрать экспозицию. Обычно первый кадр делается с выбранной экспозицией (фото 7), второй — с минус EV (фото 8), а третий — с плюс EV (фото 9).

Возникает логичный вопрос: как оценивать освещенность, если речь идет о ручной установке экспозиции? Любительские камеры показывают на дисплее не совсем то (а порой совсем не то), что получится на снимке. Если дорогая камера, видоискатель которой учитывает изменение экспозиции, вам не по карману, придется опытным путем находить оптимальные режимы экспозамера для каждой сцены и часто использовать автобрекетинг.

Даже «нажимальщики», в зависимости от снимаемой сцены, иногда вертят диск, переключающий сюжетные режимы, которые выставляют необходимые приоритеты в формировании нужной экспозиции. Нет ничего проще, чем выбрать на диске пиктограмму человечка при портретной съемке или горы при пейзажной. Сейчас вкратце остановимся на режимах приоритета выдержки и диафрагмы, позволяющих творить в полуавтоматическом режиме. Ручной режим отнимает слишком много времени, что порой недопустимо. Решите, что для вас важнее в конкретной сцене — значения ГРИП или динамика сюжета, и выбирайте соответствующий режим. Приоритет диафрагмы подразумевает ее установку вручную с последующим автоматическим определением нужного значения выдержки, ну а в приоритете выдержки все наоборот.

Чтобы закончить на оптимистичной ноте, отмечу, что экспозиция открывает огромный простор для творчества, а предела совершенству, как известно, нет. Методом проб и ошибок вы сможете быстро приобрести опыт, достаточный для получения прекрасных, качественных снимков. Я уже упоминал, что автор должен ориентироваться исключительно на свое собственное восприятие. Тем не менее настанет день, когда вы захотите вынести свои работы на суд зрителей. Будьте готовы к тому, что часть критики окажется негативной. Как говорится, на вкус и цвет товарища нет. Не разочаровывайтесь в своих способностях и постоянно совершенствуйтесь. Желаю удачи в этом нелегком, но интересном деле.