В фотографии затвор — это устройство, которое пропускает свет в течение определенного периода времени, подвергая воздействию света фотопленку или светочувствительный цифровой датчик , чтобы запечатлеть постоянное изображение сцены. Затвор также можно использовать для пропускания импульсов света наружу, как это видно в кинопроекторе или сигнальной лампе . Для управления временем экспозиции пленки используется затвор с регулируемой скоростью. Ставня устроена так, что автоматически закрывается через определенный необходимый интервал времени. Скорость затвора контролируется либо автоматически камерой на основе общих настроек камеры, вручную посредством цифровых настроек, либо вручную с помощью кольца снаружи камеры, на котором отмечены различные моменты времени.
Жалюзи камеры можно установить в нескольких положениях:
Затворы за объективом использовались в некоторых камерах с ограниченной взаимозаменяемостью объективов. Затворы перед объективом, иногда просто крышка объектива , которую снимают и заменяют при необходимости длительной выдержки, использовались на заре фотографии. Использовались и другие механизмы, кроме расширяющегося отверстия и раздвижных штор; достаточно всего, что подвергает пленку воздействию света в течение определенного времени.
Время, в течение которого затвор остается открытым (время экспозиции, часто называемое «выдержкой»), определяется механизмом синхронизации. Первоначально они были пневматическими (составной затвор) или часовыми механизмами , но с конца двадцатого века стали в основном электронными . Механические жалюзи обычно имели настройку времени , при которой затвор открывался при нажатии кнопки и оставался открытым до тех пор, пока она не была нажата снова, лампочка , при которой затвор оставался открытым, пока кнопка была нажата (первоначально приводилась в действие путем сжатия настоящей резиновой груши) . ), а также мгновенная экспозиция с настройками в диапазоне от 30 до 1/4000 дюйма для лучших створок, более быстрая для ставней в фокальной плоскости и более ограниченная для базовых типов. Время, обратное времени экспозиции в секундах, часто используется для гравировки настроек затвора. Например, маркировка «250» обозначает 1/250». На практике это не вызывает путаницы.
Время экспозиции и эффективная диафрагма объектива вместе должны быть такими, чтобы на пленку или сенсор попадало необходимое количество света. Кроме того, время экспозиции должно быть подходящим для обработки любого движения объекта. Обычно он должен быть достаточно быстрым, чтобы «заморозить» быстрое движение, если только не требуется контролируемая степень размытия изображения , например, чтобы создать ощущение движения.
Большинство затворов имеют переключатель синхронизации вспышки для срабатывания вспышки , если она подключена. Это был довольно сложный вопрос с механическими затворами и лампами-вспышками , которым требовалось значительное время для достижения полной яркости, а затворы в фокальной плоскости еще больше усложняли эту задачу. Были разработаны специальные лампы-вспышки с длительным горением, освещающие сцену на все время, необходимое щели фокальной плоскости затвора для перемещения по пленке. Эти проблемы были по существу решены для затворов без фокальной плоскости с появлением электронных вспышек , которые срабатывают практически мгновенно и дают очень короткую вспышку.
При использовании затвора в фокальной плоскости со вспышкой, если затвор установлен на выдержку X-синхронизации или медленнее, при срабатывании вспышки будет экспонирован весь кадр (в противном случае будет экспонирован только участок пленки). Некоторые электронные вспышки могут производить более длинный импульс, совместимый с затвором в фокальной плоскости, работающим на гораздо более высоких выдержках. Затвор в фокальной плоскости по-прежнему будет приводить к искажениям затвора в фокальной плоскости быстро движущегося объекта.
В кинематографии в кинокамерах используется поворотный дисковый затвор — непрерывно вращающийся диск, который скрывает изображение с помощью зеркального зеркала во время прерывистого движения между кадрами. Затем диск вращается в открытую часть, на которой виден следующий кадр пленки, удерживаемый регистрационным штифтом .
Затвор в фокальной плоскости расположен прямо перед пленкой, в фокальной плоскости , и перемещает диафрагму по пленке до тех пор, пока не будет экспонирован весь кадр. Фокальные ставни обычно выполняются в виде пары светонепроницаемых тканевых, металлических или пластиковых штор. При выдержках, длиннее определенной точки (известной как выдержка X-синхронизации затвора), которая зависит от камеры, одна шторка затвора открывается, а другая закрывается после правильного времени экспозиции. При выдержках, превышающих выдержку X-синхронизации, верхняя шторка затвора перемещается по фокальной плоскости, а вторая шторка следует за ней, эффективно перемещая щель поперек фокальной плоскости до тех пор, пока каждая часть пленки или датчика не будет экспонирована для правильное время. Эффективное время экспозиции может быть намного короче, чем у центральных затворов, за счет некоторого искажения быстродвижущихся объектов.
Затворы в фокальной плоскости имеют преимущество перед центральными створоками, поскольку позволяют использовать сменные линзы, не требуя отдельного затвора для каждой линзы. (Листчатые жалюзи за объективом также позволяют заменять объектив с помощью одного затвора.)
У них также есть ряд недостатков:
Простой лепестковый затвор — это тип затвора камеры, состоящий из механизма с одной или несколькими поворотными металлическими створками, который обычно не пропускает свет через объектив на пленку, но который при срабатывании открывает затвор, перемещая створки, чтобы открыть объектив для необходимое время для экспозиции, затем закрывается.
Простые створчатые ставни имеют одну или две створки, которые поворачиваются так, чтобы при срабатывании света проникать в линзу. Если используются две створки, они имеют изогнутые края, образующие примерно круглое отверстие. Обычно они имеют только одну выдержку и обычно встречаются в базовых фотоаппаратах, включая одноразовые . Некоторые имеют более одной скорости.
В простейшем варианте гильотинного затвора пластина с диафрагмой скользит по отверстию линзы. Простые версии 1880-х и 1890-х годов часто назывались откидными ставнями. Они работали вертикально и обычно приводились в действие резиновой лентой, пружиной или просто гравитацией. Позже они были приспособлены для горизонтального перемещения в ручных камерах, где они приводились в действие пружиной с натяжением пружины или пневматическим регулированием. [1]
Затвор представлял собой часть сферы, интегрированной с возможностью вращения за линзой. Это был тип затвора, который можно найти в фотосфере и других камерах. [2]
Диафрагменный или лепестковый затвор [3] (в отличие от простого лепесткового затвора, описанного выше) состоит из ряда тонких лепестков, которые на короткое время приоткрывают апертуру камеры для выполнения экспозиции. Лезвия скользят друг по другу таким образом, что создается круглая апертура, которая увеличивается как можно быстрее, открывая всю линзу, остается открытой в течение необходимого времени, а затем закрывается таким же образом. [4] Чем больше количество лепестков, тем точнее круглое отверстие. Синхронизация вспышки легко достигается с помощью пары контактов, которые замыкаются при полностью открытом затворе.
В идеале жалюзи открываются мгновенно, остаются открытыми столько времени, сколько необходимо, и мгновенно закрываются. По сути, это имеет место на более медленных выдержках, но по мере того, как скорости приближаются к максимуму, затвор далеко не полностью открыт в течение значительной части времени экспозиции. По сути, затвор действует как дополнительная диафрагма и может привести к увеличению глубины резкости , что нежелательно, если мелкая фокусировка используется творчески. Или это может вызвать механическое виньетирование, если диафрагма находится за пределами объектива (например, затвор в фокальной плоскости или фильтр аподизации).
Термин «диафрагменный затвор» также использовался для описания оптического упора с щелью, расположенного рядом с фокальной плоскостью высокоскоростной камеры с движущейся пленкой. [5]
Несколько типов и производителей створок стали очень известны. Ранний затвор Compound имел пневматический механизм с поршнем, скользящим в цилиндре, преодолевая сопротивление воздуха. На малых скоростях они работали тише, чем часовой механизм, но потенциально были очень неточными. Затем на смену воздушному тормозу пришли более точные часовые механизмы , а немецкий Compur [3] [6] и более поздний Synchro-Compur стали практически стандартным затвором качества. Позже японский затвор из копала получил широкое распространение в качественной технике. Широкое распространение получили также немецкие ставни Prontor и японские Seikosha. Вверх и вниз с Compur: Развитие и фотоисторическое значение створок , автор Клаус-Экард Рисс, в переводе Роберта «Профессора» Стоддарда [3] дает подробную историю и техническое описание створок. По состоянию на 2012 год компания Compur Monitor все еще работала [обновлять], но производила только системы обнаружения газа. [7] Створчатые ставни под марками Compur, Copal и Seiko больше не производятся. [6]
Центральный затвор не является типом затвора как такового, но описывает положение затвора: обычно это створчатый затвор (или простой створчатый затвор), расположенный внутри узла линзы, где относительно небольшое отверстие позволяет свету покрывать всю поверхность. изображение. Створчатые жалюзи также могут быть расположены позади линзы, но рядом с ней, что обеспечивает взаимозаменяемость линз. Альтернативой центральному или заобъективному затвору является затвор в фокальной плоскости .
Для камер со сменными объективами и центральным затвором внутри корпуса объектива требуется, чтобы в каждый объектив был встроен затвор. На практике в большинстве камер со сменными объективами используется один затвор в фокальной плоскости в корпусе камеры для всех объективов, тогда как в камерах с фиксированным объективом используется центральный затвор. Однако многие среднеформатные и большинство крупноформатных камер имеют сменные объективы, каждый из которых оснащен центральным затвором. Некоторые камеры со сменными объективами имеют створок за объективом. Пресс-камеры большого формата часто имели затвор в фокальной плоскости. Некоторые имели как затвор в фокальной плоскости (для смены объективов), так и объектив с центральным затвором (для синхронизации вспышки); одна ставня будет закрыта.
Пленочные фотоаппараты, но не цифровые фотоаппараты, с центральным затвором и сменными объективами часто имеют дополнительный затвор или затемняющую заслонку, закрывающую пленку и позволяющую менять объектив в середине рулона, не запотевая пленку.
Основными преимуществами центральных и залинзовых створок по сравнению с фокальным затвором являются:
Некоторые недостатки центрального затвора:
Цифровые датчики изображения (как датчики изображения CMOS , так и CCD ) могут быть сконструированы так, чтобы обеспечивать функцию, эквивалентную затвору, путем одновременной передачи зарядов многих пиксельных ячеек на спаренный заштрихованный двойной затвор, называемый затвором для передачи кадров . Если полный кадр передается за один раз, то это глобальный затвор. Часто заштрихованные клетки можно прочитать самостоятельно, в то время как остальные снова собирают свет. [8] Возможна чрезвычайно быстрая работа затвора, поскольку в нем отсутствуют движущиеся части или последовательная передача данных . Глобальный затвор также можно использовать для видео в качестве замены затвора с поворотным диском .
Датчики изображения без затененного полнокадрового двойника должны использовать последовательную передачу данных освещенных пикселей, называемую скользящим затвором . Роликовый затвор сканирует изображение построчно, так что разные линии экспонируются в разные моменты времени, как в механическом затворе в фокальной плоскости, так что движение камеры или объекта будет вызывать геометрические искажения, такие как перекос. или шататься. [9]
Сегодня в большинстве цифровых камер используется комбинация механического затвора и электронного затвора или исключительно механический затвор. Механический затвор может выдерживать выдержку до 1/16000 секунды (например, пленочная камера Minolta Dynax/Maxxum/α-9 имела максимальную выдержку 1/12000, что было рекордом для своего времени, а более поздние цифровые серии Nikon D1 были способны выдерживать выдержку 1/12000 секунды). 16000), в то время как электронный затвор может выдерживать выдержку не менее 1/32000 секунды, используемый во многих камерах с суперзумом и в настоящее время во многих камерах Fujifilm APS-C (X-Pro2, X-T1, X100T и других).
Многоядерные CMOS-сенсоры объединяют сам датчик изображения с АЦП и цифровой памятью в одном корпусе. Считывание этих датчиков происходит быстрее, чем у традиционных датчиков, поскольку оцифрованное изображение переносится в цифровую память самого датчика во время считывания и только после этого выводится из датчика. В результате получается электронный затвор, который работает так же быстро, как механический затвор в фокальной плоскости. В некоторых камерах, использующих совмещенные датчики, например, в Nikon Z 9 , механический затвор полностью удален. Динамический диапазон и шумовые характеристики не ухудшаются, поскольку в этих датчиках не используется глобальный затвор.
Задержка затвора — это время между нажатием кнопки спуска затвора и началом экспозиции. Хотя эта задержка была незначительной на большинстве пленочных и некоторых цифровых фотоаппаратах, многие цифровые камеры имеют значительную задержку, что может стать проблемой при съемке быстродвижущихся объектов, например, при съемке спортивных состязаний и других боевых действий. Задержка срабатывания мостовой камеры , такой как Pentax X90 2010 года, составляет относительно небольшую 1/50 с, [10] или 21 миллисекунду (мс). Цифровая зеркальная фотокамера Canon 50d имеет задержку 131 мс. [11]
Во многих случаях задержка автофокусировки (АФ) является основной причиной задержки срабатывания затвора. Недорогие камеры, а также условия слабого освещения или низкой контрастности сделают эффект более выраженным, и именно в этих случаях задержка автофокусировки более заметна. Большинство систем автофокусировки используют контраст для определения фокуса; в ситуациях, когда контраст низкий, скорость, с которой камера может определить лучший фокус, может быть весьма заметной. Поскольку большинство современных камер не активируют затвор до завершения автофокусировки, в результате получается задержка срабатывания затвора. В этих случаях фотограф может переключиться на ручную фокусировку, чтобы избежать задержки, связанной с функцией автофокусировки.
Цикл затвора — это процесс открытия, закрытия и возврата ставни в то место, где он снова готов открыться. Ожидаемый срок службы механического затвора часто выражается в количестве циклов затвора. Большинство цифровых камер сохраняют информацию о цикле затвора вместе с фотографиями, которые содержат ценную информацию, такую как выдержка, диафрагма и количество срабатываний затвора. [12] Существует множество веб-сайтов и приложений для доступа к данным EXIF.
При кинопроекции затвор пропускает свет от фонаря, чтобы осветить пленку на проекционный экран. Чтобы избежать мерцания яркости, двухлепестковый поворотный дисковый затвор пропускает свет два раза за кадр пленки при проецировании 24 кадра в секунду, в результате чего получается 24 * 2 = 48 Гц, что является нижним порогом слияния мерцания яркости . Для 16 кадров в секунду (большинство немых фильмов и Обычный 8 мм ) и 18 кадров в секунду ( Супер 8 ) вместо этого используется трехлепестковый затвор, так как 16 * 3 = 48 Гц и 18 * 3 = 54 Гц.
Ставни также используются просто для регулирования импульсов света без использования пленки, как в сигнальной лампе .
