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.
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
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
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
- Механические — пружинный/часовой привод, без электроники; износ и ограничения по коротким выдержкам.
- Электронно-механические — механика шторок, время задаёт электроника (типичный DSLR / беззеркалка).
- Электронные — без заслонок: сброс и считывание матрицы; глобальный или скользящий.
По расположению
- Фокальные (шторные) — у кадрового окна, перед матрицей.
- Апертурные (лепестковые) — между линзами, у апертурной диафрагмы.
По конструкции заслонок
- Шторно-щелевой — две шторки у фокальной плоскости, щель задаёт выдержку.
- Лепестковый (апертурный) — лепестки у диафрагмы, весь кадр сразу.
- Реже: «жалюзи», периферийный, дисковый секторный, фокальный шторный.
| Тип | Где стоит | Что помнить |
|---|---|---|
| Центральный (лепестковый) | в объективе, около диафрагмы | весь кадр открывается сразу; короткая синхронизация вспышки; КПД падает на коротких |
| Шторно-щелевой (фокальный) | у фокальной плоскости | две шторки, на коротких — щель; эффект «наклона» движущегося; синхронизация вспышки ограничена |
| Электронный | сброс / считывание матрицы | нет механики; глобальный или скользящий (rolling) затвор |
| Электронно-механический (EFCS) | электронная передняя + механическая задняя | меньше 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:
- быстро едущий объект наклоняется (пропеллер, колёса, поезд);
- вспышка короче пробега щели — освещена только полоса;
- электронный скользящий затвор на БВС даёт тот же класс геометрических сюрпризов, только без шторок.
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
- Какие преимущества имеет шторно-щелевой затвор?
- Какой затвор установлен в вашей камере/смартфоне (укажите примерную модель)?
- На что влияет выдержка?
- Какую функцию выполняет затвор?
- Что такое глобальный затвор?
- Укажите стандартный набор выдержек
Литература
Основная
- ГОСТ 19821-83. Затворы для фотоаппаратов
- ГОСТ Р 50679-94 (ИСО 2721). Фотография. Камера. Автоматический контроль экспозиции
- ГОСТ Р 51833-2001. Фотограмметрия. Термины и определения — кадровый снимок, сдвиг изображения
Дополнительная
- ГОСТ 25205-82. Фотоаппараты и съёмочные фотографические объективы. Термины и определения
- Ф04. Матрица — экспозиция как H = E · t
- Rolling Shutter. Cambridge in Colour