Выдержка (фото)

У этого термина существуют и другие значения, см. Выдержка.

Головка установки выдержек на фотоаппарате «Fujica STX-1»

Вы́держка — интервал времени, в течение которого свет экспонирует участок светочувствительного материала или светочувствительной матрицы. Одна из двух составляющих экспозиции.

Регулировка выдержки

В первых фотоаппаратах выдержка отмерялась открытием и закрытием объектива. При фотопечати время выдержки задается включением и выключением лампы фотоувеличителя или копировального станка. В современной фото- и кинотехнике регулирование выдержки происходит при помощи фотографического затвора или его кинематографической разновидности — обтюратора. Полупроводниковые матрицы не требуют физического перекрытия света для окончания экспозиции, поэтому видеокамеры и простейшие цифровые фотоаппараты для регулировки выдержки используют ограничение времени считывания заряда с элементов (электронный затвор) и не нуждаются в механическом затворе. Однако, для предотвращения артефактов КМОП-матриц, некоторые цифровые кинокамеры оснащаются механическим обтюратором, осуществляющим физическое перекрытие света.

Шкала выдержек

В затворах современных фотоаппаратов используется стандартная шкала выдержек в долях секунды, причем для коротких выдержек (меньше 1 секунды) числитель опускается, и выдержка описывается знаменателем:

Различные выдержки дают различный эффект при фотографировании движущейся воды (примерная выдержка указана внизу снимков)

Фотографии, сделанные с длительной выдержкой

• 8000 (1/8000 c)
• 4000 (1/4000 c)
• 2000 (1/2000 c)
• 1000 (1/1000 c)
• 500 (1/500 с)
• 250 (1/250 с)
• 125 (1/125 с)
• 60 (1/60 с)
• 30 (1/30 с)
• 15 (1/15 с)
• 8 (1/8 с)
• 4 (1/4 с)
• 2 (1/2 с)
• 1 с
• 2 с

…

Такое построение шкалы пришло на смену более раннему, в котором применялись дроби, кратные 100. Например, 1/25, 1/50, 1/100 — такую шкалу имели фотоаппараты первой половины XX века. Можно встретить камеры одной модели разных годов выпуска, шкалы которых откалиброваны в разных системах. Независимо от используемых чисел, шкала выдержек строится по логарифмическому принципу, когда каждое значение отличается от соседнего в 2 раза. Современные фотоаппараты с электронной отработкой выдержек имеют на электронной «шкале» дробные значения, обозначающие промежуточные выдержки между стандартными. Например, между 1/30 и 1/60 могут быть 1/40 и 1/50, соответствующие изменению экспозиции на 1/3 ступени. Кроме того, на шкалах выдержек встречаются такие значения:

• B — «Bulb». Ручная выдержка (затвор открыт до тех пор, пока нажата кнопка спуска затвора или не поступит сигнал с пульта дистанционного управления);
• Д — «длительная» выдержка — существовала на шкалах выдержек некоторых фотоаппаратов до конца 50-х годов, обозначая открытие и закрытие затвора отдельными нажатиями спусковой кнопки. В фотоаппаратах иностранных производителей этот режим обозначается буквой T.

Значение выдержки в фотографии

Чем больше знаменатель выдержки, тем меньше экспозиция при фиксированном относительном отверстии диафрагмы, и тем темнее получается фотография. Для компенсации необходимо повышать чувствительность или открывать диафрагму.

Кроме экспозиции, выдержка влияет на фиксацию движущихся объектов: длинные выдержки (обычно более 1/30 с) позволяют добиться эффекта «видимого движения», при котором объект превращается в размытые полосы. Короткие выдержки (обычно короче 1/500 с) дают «стоп-кадр», четко фиксируя объект.

Если мощность излучения за время экспозиции переменна, то различают полную выдержку и эффективную выдержку (эффективная меньше полной). Эффективная выдержка — промежуток времени, за который на фотографический слой упало бы такое же количество света, что и за полную выдержку, если бы мощность излучения оставалась постоянной и равной её максимальному значению. Если изменение освещённости на слое связано с типом применяемого в фотографической камере затвора (например, апертурного затвора, лепестки которого располагаются в зрачке объектива или вблизи него), то отношение эффективной выдержки к полной выдержке называется коэффициентом полезного действия затвора. КПД затвора тем выше, чем длиннее выдержка и меньше относительное отверстие объектива.

Произведение выдержки на освещённость называется экспозицией или количеством освещения. Одна и та же экспозиция может давать несколько различный фотографический эффект в зависимости от выдержки. Подобное фотохимическое явление называется отклонением от закона взаимозаместимости или эффектом Шварцшильда. В наибольшей степени этот эффект проявляется при длительных выдержках и может приводить к нарушению цветового баланса многослойных фотопленок вследствие неравномерности проявления эффекта в разных слоях. Полупроводниковые матрицы подвержены эффекту Шварцшильда в меньшей степени, чем фотоэмульсия.

Временно́й параллакс

Если доступ света начинается и прекращается одновременно по всему полю изображения (например, в случае апертурного затвора), все изображение экспонируется одновременно. При использовании фокального шторного-щелевого затвора или обтюратора свет на разные точки изображения попадает в разные отрезки времени, поскольку экспонирование происходит при помощи движущейся щели, которая в некоторых случаях значительно меньше размера всего кадра. Например, в фотоаппаратах «ФЭД», «Зоркий», «Зенит» применяется шторный затвор, который при коротких выдержках (1/60, 1/125, 1/250, 1/500, 1/1000) перемещает за 1/30 секунды вдоль кадра щель, составляющую 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 и 1/32 ширины кадра соответственно. При этом правая часть кадра экспонируется позже левой на 1/30 секунды. Это может приводить к эффекту временно́го параллакса, который проявляется в искажении формы быстродвижущихся объектов. Явление временного параллакса тем заметнее, чем больше разница между выдержкой и полным временем срабатывания затвора. При съемке движущегося объекта, движение которого совпадает с направлением движения щели затвора, его изображение будет длиннее, чем если бы он был неподвижен. При обратной ситуации получится укороченное изображение того же объекта, двигавшегося против движения затвора. При киносъемке искажение формы движущихся объектов наиболее заметно при малых углах раскрытия обтюратора, когда ширина щели становится меньше размеров кадрового окна.

Синхронизация со вспышкой

При фотографировании с использованием вспышки и апертурных (центральных) типов затвора съемка может происходить на любой выдержке. При использовании фокального шторно-щелевого затвора минимальная выдержка, при которой возможна синхронизация со вспышкой, может составлять 1/30 секунды, потому что некоторые типы таких затворов при более коротких выдержках экспонируют кадр щелью с шириной, меньшей чем кадровое окно. В этом случае при срабатывании вспышки ею будет экспонирована лишь часть кадра. Минимальная выдержка, при которой возможно использование вспышки является одной из важнейших характеристик затворов и во времена пленочной фотографии конкуренция производителей фототехники шла в том числе по этому параметру. Многие фотоаппараты, оснащенные затворами с горизонтальным движением шторок, обладали синхронизацией на 1/30 — 1/60 секунды. Подавляющее большинство современных шторно-щелевых затворов обладают вертикальным ходом шторок вдоль короткой стороны кадра и минимальной выдержкой синхронизации в 1/250 секунды. При работе в программном режиме современные фотоаппараты автоматически устанавливают выдержки не короче 1/250 при включенной вспышке. Современные фотовспышки также оснащаются режимом так называемого «растянутого импульса» (режим FP), в котором возможна съемка с любой выдержкой, поскольку вспышка излучает свет в течение всего времени срабатывания затвора.

Зависимость изображения от выдержки

На заре фотографии, когда светочувствительность фотоэмульсий была низкой, применялись длинные выдержки, исчислявшиеся минутами. Это вынуждало использовать штативы и специальные приспособления для фиксации головы портретируемых людей — копфгалтеры, поскольку человек не способен сидеть абсолютно неподвижно длительное время. При длинной выдержке происходит смазывание изображения и потеря детализации. При съемке многолюдной улицы со штатива с выдержкой в несколько минут на снимке она окажется совершенно безлюдной. С ростом светочувствительности фотоматериалов и светосилы объективов стали возможны моментальные выдержки, не превышающие 1/8 — 1/15 секунды. Однако, съемка «с рук», то есть без использования штатива, стала возможна только при достижении выдержек в 1/30 — 1/60 секунды. Выдержки длиннее 1/30 часто приводят к эффекту «шевеленки», появляющемуся из-за тремора рук фотографа. Фотографии при этом получаются размытыми. При фотографировании статичных объектов от «шевеленки» можно избавиться, используя штатив или, до определенной степени, специальные объективы с подавлением вибрации. При съемке «с рук» фотоаппаратом и объективом, не оснащенными стабилизаторами, для предотвращения «шевелёнки» следует соблюдать эмпирическое правило: знаменатель выдержки должен быть не меньше числового значения эквивалентного фокусного расстояния объектива в миллиметрах, приведённого к 35-мм плёнке. Так, снимая объективом «Юпитер-37А» на 35 мм плёнку с фокусным расстоянием 135 мм, следует выставлять выдержку не длиннее 1/250 с, чтобы быть уверенным в полученном результате. При применении объектива ЗМ-5А (500 мм фокусное расстояние) на цифровом аппарате с матрицей APS-C получаем эквивалентное фокусное расстояние 750 мм и необходимую выдержку не длиннее 1/1000 с. Эти значения являются усредненными и индивидуальны для каждого фотографа и съемочной ситуации, однако в большинстве случаев соответствуют действительности.

Съемка на длинных выдержках может давать на снимке интересные эффекты. Например, при съемке ночного неба с выдержкой в 2-3 часа становится видимым суточное движение звезд, которые получаются в виде отрезков дуг. Длинные выдержки применяются при съемке фейерверков, фонтанов, водопадов и других объектов, в которых требуется подчеркнуть движение. В большинстве таких случаев достаточны выдержки не короче 1/4 секунды. Интересные эффекты возможны при сочетании использования вспышки и длинной выдержки. При этом в кадре совмещаются смазанное изображение, даваемое затвором и резкое изображение от вспышки. В астрофотографии длительная выдержка в сочетании с автоматической системой компенсации суточного вращения Земли (гидированием), применяется для регистрации небесных объектов с малой светимостью.

Выдержки короче 1/250 секунды используются в репортажной съемке, когда необходимо резкое изображение движущихся объектов. Особенно короткие выдержки требуются при съемке спортивных соревнований, когда требуется «заморозка» движения. Специальные короткие выдержки применяются для съёмок физических экспериментов — они могут составлять менее 1/1 000 000 секунды. Однако, механические затворы не могут обеспечить таких коротких выдержек и для специальных видов съемки применяются специальные вспышки с коротким импульсом. Также сверхкороткие выдержки применяются при сверхскоростной киносъемке с частотой, превышающей несколько тысяч кадров в секунду. Разумеется, более короткие выдержки требуют полностью открытой диафрагмы, хорошего освещения и высокочувствительной плёнки. Вид киноизображения, получаемого киносъемочным аппаратом, также зависит от выдержки, которая регулируется углом раскрытия обтюратора.

Основная статья: Обтюратор (оптика)

При малой выдержке движение быстродвижущихся предметов на киноэкране начинает казаться дробным. Особенно это заметно за счет усиления стробоскопического эффекта, когда колеса повозки вращаются в обратную сторону. Уменьшение этого эффекта, а также повышение естественности движения достигается увеличением выдержки, которая при нормальной частоте киносъемки в 24 кадра в секунду не должна быть короче 1/50 секунды, что примерно соответствует 170° угла раскрытия обтюратора.

Интересные факты

• В 2004 году космическим телескопом «Хаббл» был сфотографирован участок неба (Hubble Ultra Deep Field) с эффективной выдержкой около 10⁶ секунд (11,3 суток), что позволило продолжить изучение отдалённых галактик вплоть до эпохи образования первых звёзд.

См. также

• Экспозиция (фото)
• Относительное отверстие диафрагмы
• Обтюратор
• Экспонометр

Литература

• С. В. Кулагин Время экспонирования // Фотокинотехника: Энциклопедия / Главный редактор Е. А. Иофис. — М.: Советская энциклопедия, 1981.
• С. В. Кулагин Выдержка // Фотокинотехника: Энциклопедия / Главный редактор Е. А. Иофис. — М.: Советская энциклопедия, 1981.

Ссылки

• Сайт о светографике