Семестр 3 · неделя 5 конспект лекции

Затвор

Объектив уже построил изображение. Затвор решает, сколько времени этому изображению светить на приёмник. Ф03 в плане — «матрица и затвор, не влезает в одну пару»: сегодня только время, на следующей — матрица и треугольник экспозиции. Жёлтым — в тетрадь.

1. Затвор и выдержка

Затвор

Устройство для регулирования выдержки — длительности воздействия света на фотоматериал или матрицу (Общий курс фотографии, 1987, с. 27.). Один из двух основных инструментов управления экспозицией. Термины также: ГОСТ 19821-83.

Выдержка

Интервал времени, в течение которого свет экспонирует участок светочувствительного материала или матрицы (Фотокинотехника, 1981, с. 55.). Одна из двух составляющих экспозиции; освещённость регулируется диафрагмой.

Шкала коротких выдержек — доли секунды, на диске часто пишут знаменатель: 500 значит 1/500 с. Соседний шаг тоже около √2 или 2: 1/125 → 1/250 — вдвое меньше света, если диафрагму не трогали. Длинные: 1″, 2″, B (от руки).

Зачем выдержка кроме «светлее/темнее»: заморозить движение (короткая) или наоборот размазать; на БВС ещё и смаз из-за полёта за время экспозиции. Допустимую выдержку при АФС считают из сдвига изображения — это уже задачи семестра 4, но физика отсюда: за время t камера сместилась, изображение на матрице поехало.

2. КПД затвора

КПД затвора

Отношение количества света, реально дошедшего за цикл, к тому, что было бы при идеальном прямоугольном импульсе той же номинальной выдержки.

По ГОСТ 19821-83 КПД — отношение эффективной выдержки к полной: чем меньше доля времени на открывание и закрывание, тем выше КПД. Центральный на длинных близок к 1; на коротких лепестки ещё едут (в заметках — ориентир КПД ~0,5). Шторно-щелевой на коротких не открывает кадр целиком — бежит щель (КПД выше, ориентир ~0,9), но геометрия уже другая.

Для экспонометрии это поправка. Для фотограмметрии важнее другое: когда какая часть кадра получила свет.

3. Классификация

Разные типы затворов отличаются, главным образом, конструкцией и расположением шторок, перекрывающих световой поток. Шторки могут располагаться в любом месте между объективом и светоприёмником, но по ряду причин их стараются максимально приблизить к двум плоскостям: апертурной или фокальной.

По приводу

По расположению

По конструкции заслонок

ТипГде стоитЧто помнить
Центральный (лепестковый)в объективе, около диафрагмывесь кадр открывается сразу; короткая синхронизация вспышки; КПД падает на коротких
Шторно-щелевой (фокальный)у фокальной плоскостидве шторки, на коротких — щель; эффект «наклона» движущегося; синхронизация вспышки ограничена
Электронныйсброс / считывание матрицынет механики; глобальный или скользящий (rolling) затвор
Электронно-механический (EFCS)электронная передняя + механическая задняяменьше вибрация и износ; на очень коротких возможны ошибки экспозиции по полю

Электронный затвор — выдержка задаётся сбросом и считыванием матрицы: короткие выдержки и синхронизация со вспышкой, высокая серия, нет механики и тряски, бесшумность. Делятся на построчные (скользящие, rolling) и кадровые (глобальные, global / total).

Скользящий затвор (rolling shutter) — сброс и считывание построчно; моменты экспозиции строк различаются. Проще и дешевле; даёт эффект роллинг-шаттера — сильнее, чем у механических, из-за медленного считывания. Глобальный затвор — все пиксели начинают и кончают накопление вместе (ячейка памяти на пиксель); без геометрических искажений, идеальная синхронизация со вспышкой; сложнее и дороже (Sony α9 III, с 2024). Картинки искажений — Cambridge in Colour: Rolling Shutter.

Слева — мир в этот момент, справа — как матрица уже записала. Переключатель и ползунок оборотов. Текст под схемой — в тетрадь.

4. Эффект шторно-щелевого затвора

На выдержке короче выдержки синхронизации кадр не открыт целиком: вторая шторка стартует, пока первая ещё едет. Экспонирует узкая щель, бегущая по кадру. Время «для точки» — номинальная выдержка. Время «пробежать кадр» — гораздо больше.

Следствия, которые показывают на слайде:

Для аэрофотограмметрии кадровый снимок по ГОСТ — «все элементы одномоментно в пределах выдержки». Скользящий затвор этому определению удовлетворяет лишь приблизительно: при полёте каждой строке соответствуют свои центр проекции и углы, снимок ближе к сканерному. Поэтому в ТЗ на АФС пишут про глобальный затвор или про ограничение смаза. Центральный кадр экспонирует целиком — для метрики он честнее.

5. Вопросы по теме

  1. Какие преимущества имеет шторно-щелевой затвор?
  2. Какой затвор установлен в вашей камере/смартфоне (укажите примерную модель)?
  3. На что влияет выдержка?
  4. Какую функцию выполняет затвор?
  5. Что такое глобальный затвор?
  6. Укажите стандартный набор выдержек

Литература

Основная

Дополнительная