В фотографии экспозиция – это количество света на единицу площади , попадающее на кадр фотопленки или на поверхность электронного датчика изображения . Оно определяется выдержкой , F-числом объектива и яркостью сцены . Экспозиция измеряется в люксах – секундах ( символ лк ⋅ с) и может быть рассчитана на основе значения экспозиции (EV) и освещенности сцены в указанной области.
«Экспозиция» — это один цикл затвора . Например, длительная выдержка подразумевает один длинный цикл затвора, чтобы собрать достаточно тусклого света, тогда как многократная экспозиция включает в себя серию циклов затвора, эффективно объединяя серию фотографий в одном изображении. Накопленная фотометрическая экспозиция ( H v ) одинакова, пока общее время экспозиции одинаково.
Лучистая экспозиция поверхности , [ 1] обозначаемая He (« e » означает «энергетический», чтобы избежать путаницы с фотометрическими величинами) и измеряемая в Дж/м 2 , определяется по формуле [2]
где
Световая экспозиция поверхности , [ 3] обозначаемая H v («v» для «визуального», чтобы избежать путаницы с радиометрическими величинами) и измеряемая в лк⋅с , определяется по формуле [4]
где
Если измерение скорректировано так, чтобы учитывать только свет, который реагирует на светочувствительную поверхность, то есть взвешивается по соответствующей спектральной чувствительности , экспозиция по-прежнему измеряется в радиометрических единицах (джоули на квадратный метр), а не в фотометрических единицах (взвешенные). по номинальной чувствительности человеческого глаза). [5] Только в этом случае с соответствующим взвешиванием H измеряет эффективное количество света, падающего на пленку, так что характеристическая кривая будет правильной независимо от спектра света.
Многие фотоматериалы также чувствительны к «невидимому» свету, который может быть неприятным (см. УФ-фильтр и ИК-фильтр ) или полезным (см. инфракрасная фотография и фотография полного спектра ). Для характеристики такой чувствительности к невидимому свету целесообразно использование радиометрических единиц.
В сенситометрических данных, таких как характеристические кривые, логарифм экспозиции [4] условно выражается как log 10 ( H ). Фотографы, более знакомые с логарифмическими шкалами по основанию 2 (например, значениями экспозиции ), могут конвертировать их с помощью log 2 ( H ) ≈ 3,32 log 10 ( H ) .
«Правильную» экспозицию можно определить как экспозицию, обеспечивающую тот эффект, который задумал фотограф. [6]
Более технический подход признает, что фотопленка (или сенсор) имеет физически ограниченный полезный диапазон экспозиции , [7] иногда называемый ее динамическим диапазоном . [8] Если для какой-либо части фотографии фактическая экспозиция выходит за пределы этого диапазона, пленка не сможет точно записать ее. Например, в очень простой модели значения, выходящие за пределы диапазона, будут записываться как «черный» (недоэкспонированный) или «белый» (переэкспонированный), а не как точно градуированные оттенки цвета и тона, необходимые для описания «деталей». Таким образом, цель регулировки экспозиции (и/или регулировки освещения) состоит в том, чтобы контролировать физическое количество света от объекта, падающего на пленку, чтобы «значительные» области теней и деталей в светлых участках не превышали детализации пленки. полезный диапазон экспозиции. Это гарантирует, что никакая «важная» информация не будет потеряна во время захвата.
Фотограф может тщательно переэкспонировать или недоэкспонировать фотографию, чтобы исключить «незначительные» или «нежелательные» детали; чтобы, например, белая алтарная ткань выглядела безукоризненно чистой, или чтобы имитировать тяжелые, безжалостные тени фильма нуар . Однако технически гораздо проще отказаться от записанной информации во время постобработки , чем пытаться «воссоздать» незаписанную информацию.
В сцене с сильным или резким освещением соотношение между значениями яркости светлых участков и теней может быть больше, чем соотношение между максимальным и минимальным значениями полезной экспозиции пленки. В этом случае настройка параметров экспозиции камеры (которая применяет изменения только ко всему изображению, а не выборочно к частям изображения) позволяет фотографу выбирать только между недоэкспонированными тенями или переэкспонированными светлыми участками; он не может одновременно привести оба объекта в полезный диапазон экспозиции. Методы решения этой ситуации включают в себя: использование так называемого заполняющего освещения для увеличения освещенности в теневых областях; использование градуированного фильтра нейтральной плотности , флага, сетки или гобо , чтобы уменьшить освещение, падающее на области, которые считаются слишком яркими; или изменение экспозиции между несколькими, в остальном идентичными фотографиями ( брекетинг экспозиции ), а затем их объединение в процессе HDRI .
Фотография может быть описана как переэкспонированная , если на ней потеряны яркие детали, то есть когда важные яркие части изображения «размыты» или фактически полностью белые, что известно как «затуманенные светлые участки» или « обрезанные белые участки ». [9] Фотография может быть описана как недоэкспонированная , если на ней потеряны детали в тенях, то есть когда важные темные области «мутные» или неотличимы от черного, [10] это известно как «заблокированные тени» (или иногда «заблокированные тени»). раздавленные тени», «раздавленный черный» или «обрезанный черный», особенно в видео). [11] [12] [13] Как видно на соседнем изображении, эти термины являются техническими, а не художественными суждениями; переэкспонированное или недоэкспонированное изображение может быть «правильным» в том смысле, что оно обеспечивает тот эффект, который задумал фотограф. Намеренное переэкспонирование или недоэкспонирование (относительно стандарта или автоматической экспозиции камеры) случайно называют « экспонированием вправо » или «экспонированием влево» соответственно, поскольку они смещают гистограмму изображения вправо или влево.
В ручном режиме фотограф регулирует диафрагму объектива и/или выдержку для достижения желаемой экспозиции. Многие фотографы предпочитают управлять диафрагмой и затвором независимо, поскольку открытие диафрагмы увеличивает экспозицию, но также уменьшает глубину резкости , а более медленный затвор увеличивает экспозицию, но также увеличивает вероятность размытия изображения .
«Ручные» расчеты экспозиции могут быть основаны на каком-либо методе замера освещенности с использованием практических знаний значений экспозиции , системы APEX и/или системы зон .
Камера в режиме автоматической экспозиции или автоэкспозиции (обычно инициализируется как AE ) автоматически рассчитывает и настраивает настройки экспозиции, чтобы они соответствовали (как можно ближе) полутонам объекта к полутонам фотографии. Для большинства камер это означает использование встроенного TTL- экспонометра .
Режим приоритета диафрагмы ( обычно сокращенно A или Av для значения диафрагмы ) дает фотографу возможность вручную управлять диафрагмой, в то время как камера автоматически регулирует выдержку для достижения экспозиции, заданной TTL-метром. Режим приоритета выдержки (часто сокращенно S или Tv для значения времени ) обеспечивает ручное управление затвором с автоматической компенсацией диафрагмы. В каждом случае фактический уровень экспозиции по-прежнему определяется экспонометром камеры.
Цель экспонометра — оценить яркость среднего тона объекта и указать настройки экспозиции камеры, необходимые для записи этого значения как среднего тона. Для этого необходимо сделать ряд предположений, которые при определенных обстоятельствах окажутся неверными. Если настройка экспозиции, указанная экспонометром, принимается в качестве «эталонной» экспозиции, фотограф может захотеть намеренно переэкспонировать или недоэкспонировать , чтобы компенсировать известные или ожидаемые неточности замера.
Камеры с любым типом внутреннего экспонометра обычно имеют настройку компенсации экспозиции, которая позволяет фотографу просто компенсировать уровень экспозиции от оценки соответствующей экспозиции внутренним экспонометром. Часто калибруется в ступенях, [14] также известных как единицы EV , [15] настройка компенсации экспозиции «+1» указывает на одну ступень больше (в два раза больше) экспозиции, а «–1» означает на одну ступень меньше (вполовину меньше) экспозиции. . [16] [17]
Компенсация экспозиции особенно полезна в сочетании с режимом автоматической экспозиции, поскольку она позволяет фотографу смещать уровень экспозиции, не прибегая к полной ручной экспозиции и не теряя гибкости автоматической экспозиции. На недорогих видеокамерах компенсация экспозиции может быть единственным доступным ручным управлением экспозицией.
Подходящая экспозиция для фотографии определяется чувствительностью используемого носителя. Для фотопленки чувствительность называется светочувствительностью пленки и измеряется по шкале, опубликованной Международной организацией по стандартизации (ISO). Более быстрая пленка, то есть пленка с более высоким рейтингом ISO, требует меньшей экспозиции для получения читаемого изображения. Цифровые камеры обычно имеют переменные настройки ISO, которые обеспечивают дополнительную гибкость. Экспозиция представляет собой комбинацию продолжительности времени и освещенности светочувствительного материала. Время экспозиции в камере регулируется выдержкой , а освещенность зависит от диафрагмы объектива и освещенности сцены . Более медленная выдержка (экспозиция объекта в течение более длительного периода времени), большая апертура объектива (пропускающая больше света) и сцены с более высокой яркостью обеспечивают большую экспозицию.
Примерно правильная экспозиция будет получена в солнечный день при использовании пленки ISO 100, диафрагмыf/16и выдержкой 1/100 секунды. Это называется правилом солнечных 16 : при апертуреf/16в солнечный день подходящая выдержка будет больше скорости пленки (или ее ближайшего эквивалента).
Сцену можно экспонировать разными способами, в зависимости от желаемого эффекта, который хочет передать фотограф.
Важным принципом воздействия является взаимность . Если экспонировать пленку или сенсор на более длительный период, потребуется соответственно меньшая диафрагма, чтобы уменьшить количество света, попадающего на пленку, и получить ту же экспозицию. Например, фотограф может предпочесть сделать снимок солнечно-16 при диафрагмеf/5,6(чтобы получить малую глубину резкости). Какf/5,6на 3 остановки «быстрее», чемf/16, поскольку каждая ступень означает удвоение количества света, необходима новая выдержка (1/125)/(2·2·2) = 1/1000 с. После того, как фотограф определил экспозицию, диафрагму можно заменить вдвое или вдвое, в определенных пределах.
Истинная характеристика большинства фотоэмульсий на самом деле не является линейной (см. сенситометрию ), но она достаточно близка к диапазону экспозиции от 1 секунды до 1/1000 секунды. За пределами этого диапазона возникает необходимость увеличить экспозицию по сравнению с расчетным значением, чтобы учесть эту характеристику эмульсии. Эта характеристика известна как отказ взаимности . Чтобы определить требуемую коррекцию, следует ознакомиться с техническими данными производителя пленки, поскольку разные эмульсии имеют разные характеристики.
Датчики изображения цифровой камеры также могут быть подвержены нарушению взаимного действия. [18]
Зонная система — это еще один метод определения комбинаций экспозиции и проявления для достижения большего диапазона тонов по сравнению с традиционными методами за счет изменения контрастности пленки в соответствии с возможностями контрастности печати. Цифровые камеры могут достичь аналогичных результатов ( расширенный динамический диапазон ), комбинируя несколько разных экспозиций (с разными выдержками или диафрагмами), сделанных в быстрой последовательности.
Сегодня большинство камер автоматически определяют правильную экспозицию во время съемки фотографии с помощью встроенного экспонометра или многоточечного экспонометра, интерпретируемого встроенным компьютером, см. режим замера .
Негативная и печатная пленки имеют тенденцию отдавать предпочтение экспонированию затененных участков (пленка не любит недостатка света), а цифровая пленка предпочитает экспозицию светлых участков. См. широту ниже.
Широта — это степень, в которой можно переэкспонировать или недоэкспонировать изображение и при этом восстановить приемлемый уровень качества после экспозиции. Обычно негативная пленка лучше записывает диапазон яркости, чем слайдовая/прозрачная пленка или цифровая пленка. Цифровую пленку следует рассматривать как обратную пленку для печати, с хорошей широтой в области теней и узкой в светлой области; в отличие от большой широты светлых участков фильма и узкой широты теней. Слайд/прозрачная пленка имеет узкий диапазон как в светлых, так и в затененных областях, что требует большей точности экспозиции.
Широта негативной пленки несколько увеличивается при использовании материала с высоким значением ISO, тогда как цифровая пленка имеет тенденцию сужаться при высоких настройках ISO.
Области фотографии, где информация теряется из-за чрезмерной яркости, описываются как имеющие «затуманенные блики» или «высветленные блики».
В цифровых изображениях эта потеря информации часто бывает необратимой, хотя небольшие проблемы можно сделать менее заметными с помощью программного обеспечения для обработки фотографий . Запись в формате RAW может в некоторой степени исправить эту проблему, как и использование цифровой камеры с более качественной матрицей.
На пленке часто могут быть участки с чрезмерной передержкой, но при этом все равно фиксируются детали в этих областях. Эту информацию обычно можно восстановить при печати или переводе в цифровой формат.
Потеря ярких моментов на фотографии обычно нежелательна, но в некоторых случаях ее можно считать «повышающей» привлекательность. Примеры включают черно-белые фотографии и портреты с расфокусированным фоном.
Области фотографии, где информация теряется из-за сильной темноты, называются «раздавленными черными». Цифровая съемка, как правило, более терпима к недодержке, позволяя лучше восстанавливать детали в тенях, чем негативная пленка с тем же ISO.
Раздавленный черный цвет приводит к потере деталей, но его можно использовать для художественного эффекта.
пленочное фотометрическое радиометрическое спектрально-чувствительное экспонирование.
сгустившиеся тени раздавились.