Механический затвор
Эта статья – продолжение цикла статей о вопросах, поднятых ранее в статьях ‘Шум затвора‘ и ‘Недостатки современных DSLR камер‘.
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 Nikon D80.
Выдержка 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 выдержке синхронизации, то затвор будет работать следующим образом:
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 SB-910 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 выдержки синхронизации, то затвор будет работать следующим образом:
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 Nikon 1 J1). 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 Nikon D80 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.
БЛОГ ДМИТРИЯ ЕВТИФЕЕВА
Мои эксперименты в области фотосъемки, статьи по фототехнике и оптике
Плюсы и минусы электронного затвора фотокамер
В современных фотокамерах часто имеется два затвора — механический и электронный. Электронный позволяет снимать с очень короткой выдержкой, так что почему бы производителю не оставить только электронный затвор.
Плюсы
1. Бесшумная работа т.к. вся работа идёт по считыванию сигнала, нет физически движущихся частей.
2. Высокая скорость съемки. Зависит только от скорости считывания с матрицы и может в будущем быть сколь угодно большой. Механический затвор ограничен возможностями механики, при высоких скоростях быстрее выходит из строя, потому выдержку короче 1/8000 сек обычно не делают (были раньше опыты с 1/16000 sec и они таких значений отказались)
3. Не создаёт вибраций камеры. Нет движущихся механизмов — не сотрясает камеру. Механический же может создавать микросмазы, там физически ходят две металлические шторки.
Минусы
1. Дело в том, что считывание с матрицы в случае электронного затвора происходит постепенно, по строкам и пока не считается всё изображение — картинка будет передаваться по частям на обработку. Если при этом происходило движение в кадре или двигалась сама камера, то картинка может оказаться искажённой.
2. По той же причине при съемке «с проводкой» изображение может наклоняться. Этот эффект называется «роллинг-шаттер» и хорошо известен тем кто снимает видео. Сейчас начинают внедрять «глобальный электронный затвор» где изображение считывается сразу целиком, тогда эффекта данного нет.
3. Снимок с электронным затвором больше подвержен влиянию мерцания освежения (flicker). Снимок может быть неравномерно освещен.
4. Съемка со вспышкой с меньшей скоростью синхронизации, часто характеризуется неравномерной освещенностью кадра. На некоторых камерах при выборе в меню электронного затвора вспышка автоматически становится неактивной.
5. Электронный затвор может вызывать явление блюминга на ярких источниках света в кадре. Например, Солнце может «растекаться» в стороны.
В чём разница между электронным и механическим затвором
Господа фотолюбители, сегодня я расскажу, в чём разница между электронным и механическим затвором. В системных фотокамерах можно выбирать между использованием электронного и механического затвора, если понимать разницу между ними. 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 при срабатывании затвора при регулировке экспозиции.
В лучшие времена плёночной фотографии был только один видзатвора, механический затвор. Они были двух видов: центральный затвор — заслонкикоторого при срабатывании открывают отверстие объектива от центра к его краям изакрывают в обратном порядке.
И механический шторный затвор, использующий традиционные переднюю и заднюю шторки, расположенные перед матрицей или фотоплёнкой, которые открываются и закрываются для регулировки экспозиции.
Оба служат одной и той же цели; они закрывают матрицу(фотоплёнку), когда затвор закрыт, и открываясь позволяют свету экспонироватьматрицу (фотоплёнку), когда он открыт. Как и большинство других вещей, затвор фотоаппаратастал цифровым и теперь включает еще две опции для управления экспозицией: затворс электронной передней шторкой и полностью электронный затвор.
Первое, что приходит на ум при взгляде на беззеркальные камеры, — это то, что матрица должна просто включаться и выключаться электронным способом. Зачем же нужен затвор? Некоторые современные цифровые камеры управляют электронным затвором таким образом, что просто просто включают цифровой датчик на определенное количество времени — время выдержки и это и есть глобальный электронный затвор.
Многие другие камеры, такие как зеркалки используют другойметод, называемый скользящим электронным затвором. В рулонном затворе камераактивирует один ряд пикселей за раз по ширине. Если ваша камера имеет функцию Live View, она имеет электронныйзатвор.
Некоторые камеры используют только электронный затвор для просмотра в реальном времени и видео, в то время как другие, такие как Fuji X-T2, могут использовать его для фотосъемки вместе с механическим затвором. Понимая, что некоторые камеры имеют полностью электронные затворы, в то время как другие имеют механические затворы, становится очевидным, что разница между электронным и механическим затвором достаточно велика и у обоих вариантов есть свои плюсы и минусы.
Преимущества электронного затвора
Бесшумная фотосъемка
Его достоинство — бесшумная работа фотокамеры обеспечиваетсяотсутствием движения деталей фотокамеры. Это бывает важно в случаях, когда звукспуска механического затвора может привлечь внимание фотографируемого объекта,например, при съёмке с близкого расстояния дикой природы, спортивных мероприятийили тогда, когда фотографу нужно оставаться незамеченным.
Большая частотакадров
В электронном затворе нет механических деталей, благодарячему можно повысить частоту кадров по сравнению с частотой, получаемой прииспользовании механического затвора. Например, фотокамера Fujifilm XT3 может снимать соскоростью до 11 кадров в секунду с механическим затвором, до 30 кадров всекунду с электронным затвором.
Снижение смазыванияиз-за дрожания камеры
Преимущества механического затвора
Уменьшение эффекта Роллинг шаттер
При съёмке с короткой выдержкой проносящихся мимо объектовили при быстром панорамировании CMOP-матрицаможет создавать искажение строчного затвора. Суть в том, что время, когдаперестали считываться пиксели в начале матрицы, и когда в конце, существенноотличается. Получается, что часть снимка сделана раньше, а часть позже, и любоедвижение в кадре деформируется. Если используется электронный затвор, CMOP-матрицавключена и последовательно сканирует линию за линией, а при съёмке быстродвижущихся объектов искажение отображается на снимке, например, виден следдвижения игрока в гольф, опускающего клюшку.
Если при съёмке с короткой выдержкой используетсямеханический затвор, передняя и задняя шторки затвора располагаются настолькоблизко друг к другу, что в отдельно взятый момент времени экспонируется толькофрагмент (полоса) матрицы. Это помогает уменьшить искажение строчного затвора.
Повышение скорости синхронизации вспышки
Синхронизация вспышки при использовании механическихзатворов часто выполняется быстрее, чем в случае с электронными. Так происходитиз-за особенностей электронного затвора и частоты сканирования матрицы. Вовремя съёмки на улице при ярком освещении и использовании самой высокойскорости синхронизации вспышки лучше всего работать с механическим затвором.
Производители фотокамер обычно хвастаются электроннымизатворами как средство для тихой съемки без звуков, издаваемых механическимзатвором. Хотя иногда может воспроизводиться имитация звука срабатываниямеханического затвора.
Использование Fujifilm X-T1, например, в ряде случаев требует отключения электронногозатвора. Все преимущества бесшумного затвора и безумно короткой выдержки1/32000 перекрываются тем фактом, что нельзя использовать фотовспышку. Даже в спецификацияхтаких камер как Fujifilm Xсерии упоминается, что электронный затвор не подходит для быстро движущихсяобъектов, поэтому он и является в многих случаях спорным вопросом.
Если вы фотограф, работающий в сфере макрофотографии, илифотографируете очень много, вам будут полезны отсутствие вибрации механическогозатвора и почти неограниченный срок службы затвора, но, если вам необходимосделать кадр быстро движущихся объектов или использовать вспышку, лучше всего использоватьмеханический затвор.
5 функций, без которых зеркальным камерам не выжить
В середине недели мы говорили о том, чем сильны зеркальные камеры. Несмотря на постепенное сокращение их рыночной доли под натиском беззеркалок, DSLR-фотоаппараты остаются самой востребованным классом среди профессионалов и продвинутых любителей. Однако надо признать, что зеркалкам порой недостает новаторства и смелых инженерных решений. И сегодня мы выделим пять функций и элементов, которые зеркалкам следовало бы перенять у беззеркальных камер и продвинутых компактов.
1. Электронный затвор
Если отследить эволюцию зеркальных камер со времен пленки, то можно заметить что нижняя граница диапазона выдержек постепенно отодвигалась. В пленочной фотографии 1/2000 секунды считалась прекрасным показателем. А сейчас и значением 1/8000 секунды никого не удивишь. Собственно «одна восьмитысячная» – практический потолок для зеркалок с механическим затвором.
Механический затвор должен сталь электронно-механическим
А вот беззеркальные камеры, обладающие электронным затвором (или электронно-механическим) способны отрабатывать выдержи покороче – до 1/16000 и даже до 1/32000 секунды. С другой стороны, нижний порог чувствительности в высококлассных DSLR-камерах, как правило ниже. А при наличии ISO 100 и даже ISO 50 можно не беспокоиться об отсутствии сверхкороткой выдержки. Но все же никаких технических препятствий для реализации электронного затвора в зеркальных камерах давно нет. Шире диапазон – больше свободы творчества. И меньше потребность в дополнительных аксессуарах. Так что расширения диапазона выдержек можно ожидать в ближайшие годы.
2. Возможность зарядки по USB
Смартфоны, плееры, планшеты – любое из этих устройство можно зарядить от компьютера или пауэрбанка. Внешний адаптер питания может служить для более быстрой зарядки (за счет большего тока). У фотоаппаратов (особенно зеркальных) с этим пока туго. Логика производителей проста и понятна: на продаже оригинальных зарядных устройств можно заработать. Чем выше класс камеры, тем дороже зарядное устройство к ней (хотя в среднем ценовом сегменте зеркало все давно унифицировано, слава богу). Сравните например, стоимость оригинальной зарядки для Nikon D4s и D5500. У других производителей ситуация не лучше.
Есть одно простое правило. Все, что может заряжаться по USB, должно заряжаться по USB.
Как неправильные настройки электронного видоискателя беззеркальной камеры могут затруднить съёмку со вспышкой
Я получил несколько вопросов об электронном видоискателе на беззеркальной камере, касающихся съёмки со вспышкой. И…
Я получил несколько вопросов об электронном видоискателе на беззеркальной камере, касающихся съёмки со вспышкой. И да, если вы используете неправильные настройки, съёмка на беззеркальную камеру в условиях, когда необходима вспышка, может быть довольно сложной задачей. Решение в этой ситуации довольно простое.
Оптический видоискатель зеркальной камеры позволяет нам видеть через объектив, составляя композицию так, как нам нравится. При этом на изображение в оптическом видоискателе не влияют какие-либо настройки экспозиции камеры, и для определения правильной экспозиции нам следует прибегать к экспонометру. Это также означает, что через оптический видоискатель мы можем прекрасно видеть сцену даже при неправильных настройках экспозиции.
С беззеркальными камерами все несколько иначе. Беззеркалки оснащаются электронными видоискателями (EVF), представляющими собой настоящий миниатюрный дисплей, скорость обновления изображения на котором так высока, что создаётся впечатление (почти), что вы смотрите в стандартный оптический видоискатель. Прелесть электронного видоискателя заключается в том, что он позволяет предварительно просматривать настройки экспозиции камеры ещё до того, как будет сделан снимок, таким образом, предоставляя фотографу возможность видеть и корректировать то, как будет выглядеть изображение после нажатия на кнопку спуска затвора. С зеркальными камерами то же самое можно проделать при использовании заднего ЖК-дисплея. Такой предварительный просмотр параметров экспозиции называется имитацией экспозиции (или предварительным просмотром экспозиции), и на беззеркальных камерах эта функция активна по умолчанию.
Те, кто часто использует фотовспышку, при работе с ней обычно используют ручную экспозицию. Вы настраиваете экспозицию, учитывая количества окружающего света, который вы хотите видеть на фотографии, и используете вспышку для экспонирования самого объекта съёмки. Если нам нужно избавиться на фотографии от окружающего освещения, лучше всего установить синхронизацию вспышки на время срабатывания затвора, которое чаще всего лежит в отрезке между 1/125 и 1/500 секунды. При таких настройках окружающий свет не будет зафиксирован на изображении, а вспышка станет единственным источником освещения на снимке.
Вот тут-то и начинаются проблемы с электронным видоискателем. При сохранении настроек по умолчанию будет отображаться предварительный просмотр экспозиции, а поскольку параметры экспозиции настроены на синхронизацию со вспышкой, а не на внешнее освещение, в электронном видоискателе мы увидим только тёмный экран. Вы не сможете скомпоновать кадр, а в некоторых случаях даже использовать автофокус.
Решение этой проблемы очень простое — вы должны изменить настройки камеры, отключив в меню предварительный просмотр (имитацию) экспозиции в электронном видоискателе. После этого вы можете снова использовать электронный видоискатель или задний ЖК-дисплей, как показано на изображениях ниже. Этот совет будет полезен и при съёмке в режиме LiveView на зеркалке.
Для изменения настроек электронного видоискателя вам потребуется углубиться в меню, или же вы можете запрограммировать быстрый доступ к этой настройке посредством одного из пунктов в быстром (пользовательском) меню или же назначить его на одну из программируемых кнопок камеры (если таковые есть у вашей модели). Ещё один вариант — запрограммировать доступ к настройке на один из пользовательских режимов на диске управления, которые в зависимости от производителя камеры могут маркироваться [C1], [C2] и [C3] на Canon, [U1], [U2] и [U3] на Nikon, или просто [1], [2] и [3] на Sony.
Для тех, кто часто переключается между фотосъемкой со вспышкой и с естественным освещением, может быть полезным использовать одну из пользовательских настроек диска управления камерой для быстрого доступа к настройкам EVF. На Nikon они маркируются [U1], [U2] и [U3]. Другие модели могут иметь иную маркировку.
Фотография Нандо Хармсена.
Если вы используете и вспышку, и окружающее освещение, электронный видоискатель может оставаться пригодным для работы с композицией снимаемой сцены даже при активированной функции предварительного просмотра (имитации) экспозиции. Если, конечно, вы не решили немного недоэкспонировать окружающее освещение. В этом случае изображение в электронном видоискателе, конечно, станет темнее.
Таким образом, когда вы используете вспышку с беззеркальной камерой, а видоискатель настолько темный, что вы не сможете его использовать, проверьте в меню настройки вашего видоискателя, с большей долей вероятности это решит вашу проблему.
По материалам Нандо Хармсена.
Больше полезной информации и новостей в нашем Telegram-канале «Уроки и секреты фотографии». Подписывайся! Читайте нас на Яндекс.Дзен «Секреты и хитрости фотографии».
