Экспозиция (фотография)

Фотографическое изображение, сделанное с использованием различных экспозиций.

В фотографии экспозиция — это количество света на единицу площади, достигающее кадра фотопленки или поверхности электронного датчика изображения . Она определяется выдержкой , F-числом объектива и яркостью сцены . Экспозиция измеряется в единицах люкс - секунд (символ лк ⋅ с) и может быть вычислена из значения экспозиции ( EV) и яркости сцены в указанной области.

«Экспозиция» — это один цикл затвора . Например, длинная экспозиция относится к одному, длинному циклу затвора, чтобы собрать достаточно тусклого света, тогда как многократная экспозиция включает в себя серию циклов затвора, эффективно накладывая ряд фотографий на одно изображение. Накопленная фотометрическая экспозиция ( H _v ) остается той же, пока общее время экспозиции остается тем же.

Определения

Лучистое воздействие

Интенсивность облучения поверхности ^[1] , обозначаемая H _e («e» означает «энергетический», чтобы избежать путаницы с фотометрическими величинами ) и измеряемая в Дж/м ² , определяется по формуле ^[2]

H_{\mathrm {e} }=E_{\mathrm {e} }t,

где

E _e — облученность поверхности, измеряемая в Вт/м ² ;
t — продолжительность воздействия , измеряемая в с.

Световое воздействие

Световая экспозиция поверхности ^[3] , обозначаемая H _{v («v» от «визуальный», чтобы}избежать путаницы с радиометрическими величинами) и измеряемая в лк⋅с , определяется по формуле ^[4]

{\ displaystyle H _ {\ mathrm {v} } = E _ {\ mathrm {v} } t,}

где

Ev _— освещенность поверхности, измеряемая в люксах ;
t — продолжительность воздействия, измеряемая в с.

Если измерение скорректировано для учета только света, который реагирует с фоточувствительной поверхностью, то есть взвешено по соответствующей спектральной чувствительности , экспозиция по-прежнему измеряется в радиометрических единицах (джоулях на квадратный метр), а не в фотометрических единицах (взвешенных 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 фотографические материалы также чувствительны к «невидимому» свету, что может быть помехой (см. УФ-фильтр и ИК-фильтр ), или преимуществом (см. инфракрасная фотография и полноспектральная фотография ). Использование радиометрических единиц уместно для характеристики такой чувствительности к невидимому свету.

В сенситометрических данных, таких как характеристические кривые, логарифм экспозиции ^[4] обычно выражается как log ₁₀ ( H ). Фотографы, более знакомые с логарифмическими шкалами с основанием 2 (например, значения экспозиции ), могут преобразовывать, используя log ₂ ( H ) ≈ 3,32 log ₁₀ ( H ) .

Оптимальная экспозиция

«Правильную» экспозицию можно определить как экспозицию, которая позволяет достичь эффекта, задуманного фотографом. ^[6]

Более технический подход признает, что фотопленка (или датчик) 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 может записать ее точно. Например, в очень простой модели значения, выходящие за пределы диапазона, будут записаны как «черный» (недоэкспонированный) или «белый» (переэкспонированный), а не как точно градуированные оттенки цвета и тона, необходимые для описания «детали». Поэтому целью регулировки экспозиции (и/или регулировки освещения) является контроль физического количества света от объекта, которому разрешено падать на пленку, так, чтобы «значительные» области тени и яркие детали не превышали полезный диапазон экспозиции пленки. Это гарантирует, что никакая «значительная» информация не будет потеряна во время съемки.

Фотограф может осторожно переэкспонировать или недоэкспонировать фотографию, чтобы устранить «незначительные» или «нежелательные» детали; например, чтобы белая алтарная ткань выглядела безупречно чистой или чтобы имитировать тяжелые, безжалостные тени фильмов нуар . Однако технически гораздо проще отбросить записанную информацию во время постобработки , чем пытаться «воссоздать» незаписанную информацию.

В сцене с сильным или резким освещением соотношение между значениями яркости света и тени может быть больше, чем соотношение между максимальным и минимальным полезными значениями 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 бликами; она не может одновременно ввести оба в полезный диапазон экспозиции. Методы решения этой ситуации включают: использование так называемого заполняющего освещения для увеличения освещенности в затененных областях; использование градиентного фильтра нейтральной плотности , флага, холста или гобо для уменьшения освещенности, падающей на области, которые считаются слишком яркими; или изменение экспозиции между несколькими, в остальном идентичными, фотографиями ( брекетинг экспозиции ) и их последующее объединение в процессе HDRI .

Передержка и недодержка

Фотография может быть описана как переэкспонированная , когда она теряет детали в светах, то есть когда важные яркие части изображения «размыты» или фактически полностью белые, известные как «засвеченные блики» или « обрезанные белые участки ». ^[9] Фотография может быть описана как недоэкспонированная , когда она теряет детали в тенях, то есть когда важные темные области «мутные» или неотличимы от черного, ^[10] известные как «заблокированные тени» (или иногда «раздавленные тени», «раздавленные черные» или «обрезанные черные», особенно в видео). ^[11]^[12]^[13] Как показывает соседнее изображение, эти термины являются техническими, а не художественными суждениями; переэкспонированное или недоэкспонированное изображение может быть «правильным» в том смысле, что оно обеспечивает эффект, задуманный фотографом. Намеренная пере- или недоэкспозиция (относительно стандартной или автоматической экспозиции камеры) обычно называется « экспозицией вправо » или «экспозицией влево» соответственно, поскольку они смещают гистограмму изображения вправо или влево.

Настройки экспозиции

Ручная экспозиция

В ручном режиме фотограф регулирует диафрагму объектива и/или выдержку для достижения желаемой экспозиции. Многие фотографы предпочитают управлять диафрагмой и выдержкой независимо, поскольку открытие диафрагмы увеличивает экспозицию, но также уменьшает глубину резкости , а более медленный затвор увеличивает экспозицию, но также увеличивает вероятность размытия движения .

«Ручные» расчеты экспозиции могут основываться на каком-либо методе измерения освещенности с практическим знанием значений экспозиции , системы APEX и/или зональной системы .

Автоматическая экспозиция

Здания и деревья, сфотографированные с выдержкой 1/200 с.

Камера в режиме автоматической экспозиции или автоэкспозиции (обычно инициализируется как AE ) автоматически рассчитывает и регулирует параметры экспозиции, чтобы максимально точно сопоставить средний тон объекта со средним тоном фотографии. Для большинства камер это означает использование встроенного экспонометра TTL .

Режим приоритета диафрагмы (обычно сокращенно обозначаемый как A , или Av для значения диафрагмы ) дает фотографу возможность вручную управлять диафрагмой, в то время как камера автоматически регулирует выдержку для достижения экспозиции, указанной измерителем TTL. Режим приоритета выдержки (часто сокращенно обозначаемый как S , или Tv для значения времени ) дает возможность вручную управлять выдержкой с автоматической компенсацией диафрагмы. В каждом случае фактический уровень экспозиции по-прежнему определяется экспонометром камеры.

Компенсация экспозиции

Целью экспонометра является оценка яркости среднего тона объекта и указание настроек экспозиции камеры, необходимых для записи этого как среднего тона. Для этого ему приходится делать ряд предположений, которые при определенных обстоятельствах будут неверными. Если настройка экспозиции, указанная экспонометром, принимается за «эталонную» экспозицию, фотограф может захотеть намеренно переэкспонировать или недоэкспонировать , чтобы компенсировать известные или ожидаемые неточности замера.

Камеры с любым видом внутреннего экспонометра обычно имеют настройку компенсации экспозиции, которая позволяет фотографу просто смещать уровень экспозиции от оценки внутреннего экспонометра соответствующей экспозиции. Часто калибруется в стопах, ^[14] также известных как единицы EV , ^[15] настройка компенсации экспозиции "+1" означает на одну ступень больше (в два раза больше) экспозиции, а "–1" означает на одну ступень меньше (в два раза меньше) экспозиции. ^[16]^[17]

Компенсация экспозиции особенно полезна в сочетании с режимом автоэкспозиции, поскольку она позволяет фотографу смещать уровень экспозиции, не прибегая к полной ручной экспозиции и не теряя гибкости автоматической экспозиции. На видеокамерах начального уровня компенсация экспозиции может быть единственным доступным ручным управлением экспозицией.

Контроль экспозиции

Соответствующая 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 создания 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 контролируется в камере выдержкой , а освещенность зависит от диафрагмы объектива и яркости сцены . Более длинная выдержка (экспонирование носителя в течение более длительного периода времени), большая диафрагма объектива (пропускающая больше света) и сцены с более высокой яркостью дают большую экспозицию.

Приблизительно правильная экспозиция будет получена в солнечный день при использовании пленки ISO 100 и диафрагмыж /16и выдержкой 1/100 секунды. Это называется правилом солнечной 16 : при диафрагмеж /16В солнечный день подходящей выдержкой будет скорость затвора, на единицу превышающая светочувствительность пленки (или ближайший эквивалент).

Сцену можно экспонировать разными способами, в зависимости от желаемого эффекта, который фотограф хочет передать.

Взаимность

Важным принципом экспозиции является взаимность . Если экспонировать пленку или датчик в течение более длительного периода, требуется обратно меньшая диафрагма, чтобы уменьшить количество света, попадающего на пленку, чтобы получить ту же экспозицию. Например, фотограф может предпочесть сделать свой солнечный-16 снимок при диафрагмеж /5.6(чтобы получить малую глубину резкости). Какж /5.6на 3 остановки "быстрее", чемж /16, поскольку каждая остановка означает удвоение количества света, необходима новая выдержка (1/125)/(2·2·2) = 1/1000 с. После того, как фотограф определил экспозицию, остановки диафрагмы можно обменять на уменьшение или удвоение скорости в пределах ограничений.

Истинная характеристика большинства фотографических эмульсий на самом деле не линейна (см. сенситометрию ), но она достаточно близка в диапазоне экспозиции от 1 секунды до 1/1000 секунды. За пределами этого диапазона необходимо увеличить экспозицию от расчетного значения, чтобы учесть эту характеристику эмульсии. Эта характеристика известна как отказ взаимности . Следует свериться с техническими паспортами производителя пленки, чтобы прийти к необходимой коррекции, поскольку разные эмульсии имеют разные характеристики.

Датчики изображения цифровой камеры также могут быть подвержены форме отказа взаимности. ^[18]

Определение воздействия

Зонная система — это еще один метод определения комбинаций экспозиции и проявки для достижения большего диапазона тональности по сравнению с обычными методами путем изменения контрастности пленки в соответствии с возможностями контрастности печати. Цифровые камеры могут достигать похожих результатов ( высокий динамический диапазон ), комбинируя несколько различных экспозиций (с разной выдержкой или диафрагмой), сделанных в быстрой последовательности.

Сегодня большинство камер автоматически определяют правильную экспозицию во время съемки с помощью встроенного экспонометра или многоточечных экспонометров, результаты которых интерпретируются встроенным компьютером (см. режим замера) .

Негативная и печатная пленка имеет тенденцию к смещению экспозиции для теневых областей (пленка не любит, когда ее не хватает), а цифровая предпочитает экспозицию для светлых участков. См. широту ниже.

Широта

Широта — это степень, на которую можно пере- или недоэкспонировать изображение и при этом восстановить приемлемый уровень качества от экспозиции. Обычно негативная пленка имеет лучшую способность фиксировать диапазон яркости, чем слайдовая/прозрачная пленка или цифровая. Цифровую пленку следует считать противоположностью печатной, с хорошей широтой в теневой области и узкой в области света; в отличие от большой широты света пленки и узкой широты тени. Слайдовая/прозрачная пленка имеет узкую широту как в области света, так и в области тени, что требует большей точности экспозиции.

Широта негативной пленки несколько увеличивается с ростом светочувствительности материала, тогда как у цифровой пленки она, напротив, сужается при высоких значениях светочувствительности.

Основные моменты

Области фотографии, где информация теряется из-за чрезмерной яркости, описываются как имеющие «засвеченные» или «вспыхнувшие» блики.

В цифровых изображениях эта потеря информации часто необратима, 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 лучшим сенсором.

На пленке часто могут быть области с сильной передержкой, но при этом детализация в этих областях сохраняется. Эту информацию обычно можно восстановить при печати или переводе в цифровую форму.

Потеря светлых участков на фотографии обычно нежелательна, но в некоторых случаях может рассматриваться как «усиление» привлекательности. Примерами служат черно-белые фотографии и портреты с размытым фоном.

Черные

Области фотографии, где информация теряется из-за крайней темноты, описываются как «сжатые черные». Цифровая съемка, как правило, более терпима к недодержке, позволяя лучше восстанавливать детали теней, чем негативная пленка для печати с тем же ISO.

Размытый черный цвет приводит к потере детализации, но может использоваться для создания художественного эффекта.

Смотрите также

Лампочка (фотография)
Брекетинг экспозиции
Значение экспозиции
Скорость пленки
Серая карта
Съемка HDR с несколькими экспозициями
Световая живопись
Световое значение
Ночная фотография
Многократная экспозиция
Сенситометрия (и кривые Хертера-Дриффилда)
Скорость затвора (также называемая временем экспозиции )
Узор зебра

Примечания

^ Организации по стандартизации рекомендуют обозначать радиометрические величины суффиксом «e» (от «энергетический»), чтобы избежать путаницы с фотометрическими или фотонными величинами.
^ abcde Иногда встречаются альтернативные символы: $W$ или $E$ для лучистой энергии, $P$ или $F$ для лучистого потока, $I$ для облученности, $W$ для лучистой светимости.
^ abcdefg Спектральные величины, заданные на единицу частоты , обозначаются суффиксом « ν » (греческая буква nu , не путать с буквой «v», обозначающей фотометрическую величину).
^ abcdefg Спектральные величины, приведенные к единице длины волны, обозначаются суффиксом « λ ».
^ ab Направленные величины обозначаются суффиксом « Ω ».
^ Символы в этом столбце обозначают размеры : « L », « T » и « J » обозначают длину, время и силу света соответственно, а не символы для единиц литр, тесла и джоуль.
^ Организации по стандартизации рекомендуют обозначать фотометрические величины индексом "v" (для "визуальный"), чтобы избежать путаницы с радиометрическими или фотонными величинами. Например: Стандартные буквенные символы США для светотехники USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967
^ abc Иногда встречаются альтернативные символы: $W$ для световой энергии, $P$ или $F$ для светового потока и $ρ$ для световой эффективности источника.

Ссылки

^ Хсиен-Че Ли (2005). Введение в науку цветного изображения. Cambridge University Press. стр. 57. ISBN 978-0-521-84388-1.
^ Ханс И. Бьелкхаген (1995). Серебряно-галоидные регистрирующие материалы. Springer. стр. 15. ISBN 978-3-540-58619-7.
^ Национальный институт стандартов и технологий [1] Архивировано 18 января 2009 г. на Wayback Machine . Получено в феврале 2009 г.
^ ab Geoffrey G. Attridge (2000). «Сенситометрия». В Ralph E. Jacobson; Sidney F. Ray; Geoffrey G. Attridge; Norman R. Axford (ред.). Руководство по фотографии: фотографические и цифровые изображения (9-е изд.). Oxford: Focal Press. стр. 218–223. ISBN 0-240-51574-9.
^ Гарет Риз (2001). Физические принципы дистанционного зондирования . Cambridge University Press. стр. 114. ISBN 978-0-521-66948-1. фотометрическая радиометрическая спектрально-чувствительная экспозиция.
^ Петерсон, Брайан, «Понимание экспозиции», 2004, ISBN 0-8174-6300-3 : стр.14
^ Рэй, С.Ф. и др. 2000 «Руководство по фотографии» Focal Press, ISBN 0-240-51574-9 , стр.230
^ Рэй, С.Ф. и др. 2000 «Руководство по фотографии» Focal Press, ISBN 0-240-51574-9 , стр.121 и стр.245
^ Эд ван дер Вальт. "Основы фотографии — ISO и скорость пленки" . Получено 2 июля 2011 г.
^ Роб Шеппард (2010). Цифровая фотография: 100 лучших упрощенных советов и рекомендаций (4-е изд.). John Wiley and Sons. стр. 40. ISBN 978-0-470-59710-1.
^ Барбара А. Линч-Джон и Мишель Перкинс (2008). Иллюстрированный словарь фотографии. Amherst Media. стр. 15. ISBN 978-1-58428-222-8. заблокированные тени раздавлены.
^ Стив Халфиш и Джейми Фаулер (2005). Цветовая коррекция для цифрового видео. Focal Press. С. 135–136. ISBN 978-1-57820-201-0.
^ Джон Джекман (2004). Освещение для цифрового видео и телевидения. Focal Press. стр. 60. ISBN 978-1-57820-251-5.
^ Крис Джордж (2006). Total Digital Photography. Running Press. С. 54–55. ISBN 978-0-7624-2808-3.
^ RE Jacobson (2000). Руководство по фотографии. Focal Press. стр. 318. ISBN 978-0-240-51574-8.
^ Джон Чайлд; Марк Галер (2005). Фотографическое освещение: основные навыки. Focal Press. стр. 51. ISBN 978-0-240-51964-7.
^ Дэвид Д. Буш (2007). Nikon D80 Digital Field Guide. John Wiley and Sons. стр. 11. ISBN 978-0-470-12051-4.
^ Дэвид Д. Буш (2003). Мастерство цифровой фотографии: Руководство фотографа по профессиональной цифровой фотографии. Технология курса Томсона. ISBN 1-59200-114-9.

Внешние ссылки

Медиа, связанные с Exposure на Wikimedia Commons