ЭКСПОЗИЦИЯ

Центральным понятием в фотографии является экспозиция (exposure).

Экспозиция — это количество света, попадающего на светочувствительный материал за определённый интервал времени. В плёночной фотографии светочувствительным материалом является фотоплёнка, в цифровой — матрица (sensor).

Первоочередная забота фотографа — сделать так, чтобы это количество света было оптимальным при решении той или иной художественной задачи. Как же это сделать?

Во-первых, нужно научиться видеть это оптимальное количество света: без понимания, что количества света на фотографии недостаточно или слишком много относительно допустимого, идти дальше невозможно.

Надо заметить, что допустимая экспозиция всегда имеет определённый диапазон допустимых значений, и искомая оптимальная экспозиция — это не какое-то единственное, строго определённое значение.

Сначала фотографу необходимо развивать базовое понимание баланса между недоэкспонированием и переэкспонированием, то есть прочувствовать границы допустимой экспозиции в своих снимках. Со временем это базовое усреднённое понимание трансформируется уже в персональное художественное видение. Вообще, я рекомендую очень внимательно относиться к развитию собственного чувства экспозиции. Экспозиция сама по себе может являться выразительным средством в фотоискусстве.

Во-вторых, необходимо точно понимать, какие факторы влияют на попадающее на матрицу количество света и каким образом каждый из них это делает (см. Контроль экспозиции).

В-третьих, в помощь можно использовать инструмент, осуществляющий замер экспозиции — экспонометр (exposure meter). Экспонометры бывают встроенными (измеряют количество отражённого света) и внешними (измеряют количество и падающего света тоже).

Примечание. Практически все современные камеры имеют несколько режимов настройки экспозиции: автоматический (Auto), программный (P), приоритет диафрагмы (A), приоритет выдержки (S), ручной (M). Из них только последний — режим ручной настройки экспозиции (manual exposure) — даёт фотографу полный контроль.

При работе с естественным или искусственным постоянным светом в режиме ручной настройки экспозиции целесообразно использовать встроенный экспонометр камеры, при этом отдавая себе отчёт, что его показания — всего лишь ориентир.

Практика: ознакомиться, где в видоискателе и на экране камеры экспонометр демонстрирует результаты измерения экспозиции.

При работе же с импульсным светом использовать встроенный экспонометр не получится (если не использовать технологию TTL)¹, и в этом случае фотографы либо используют внешний экспонометр — флэшметр (flash meter), либо оценивают экспозицию на глаз, глядя на получающиеся пробные кадры на экране/мониторе.

КОНТРОЛЬ ЭКСПОЗИЦИИ

Для управления экспозицией мы можем менять окружение (всё то, что находится вне камеры) и/или менять настройки в самой камере.

Примеры управления экспозицией через окружение: включить (выключить) источник света, убавить (добавить) мощность излучения источника, подойти к (отойти от) источнику(-а) света; изменить направление излучения; использовать отражатели, светофильтры на объективах и пр. — ЛЮБОЙ способ, изменяющий количество попадающего на матрицу света.

Практика: попробовать менять экспозицию с помощью окружения, обращая внимание на показатели экспонометра.

Управление экспозицией через настройки камеры осуществляется изменением двух следующих параметров:

— выдержка (shutter speed, exposure time);
— отверстие диафрагмы (aperture).

Существует также параметр ISO (ISO), который не влияет на экспозицию, а управляет тем, насколько усиливается сигнал с помощью микроэлектроники и программных алгоритмов.

Выдержка

Выдержка — это интервал времени, в течение которого свет попадает на матрицу. Измеряется в секундах.

Фрагмент стандартной шкалы выглядит так:

… — 1 — 1/2 — 1/4 — 1/8 — 1/15 — 1/30 — 1/60 — 1/125 — 1/250 — 1/500 — 1/1000 — …

С технической точки зрения выдержка отвечает за экспозицию. С художественной точки зрения выдержка отвечает за передачу движения: чем короче выдержка, тем более замороженный во времени кадр.

Практика: увидеть и запомнить, где управляется выдержка.

Примечание. Шкала выдержек фотоаппарата 1, 1/2, 1/4, 1/8, … представляет собой геометрическую прогрессию со знаменателем прогрессии 1/2, поскольку в этой последовательности каждое последующее значение вдвое короче предыдущего. Если продолжить вышеприведённый фрагмент последовательности, то получатся значения: 1/16, 1/32, 1/64, 1/128, 1/256, 1/512, 1/1024, 1/2048, 1/4096. Именно такие значения выдержки фактически используются фотоаппаратом при работе, однако по традиции (точнее сказать, в силу принятого стандарта) эти значения записываются округлённо: 1/15, 1/30, 1/60, 1/125, 1/250, 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/4000.

Каждое следующее значение на шкале выдержек означает двукратное изменение экспозиции (время попадания света на матрицу изменяется в два раза).

Отверстие диафрагмы

Диафрагма — перегородка, ограничивающая световой поток в оптической системе. Свет проходит только через отверстие диафрагмы, размер которого можно регулировать, тем самым позволяя пропускать больше или меньше света. Другое название отверстия диафрагмы — апертура.

Примечание. В контексте фотографии, когда говорят о диафрагме, на самом деле часто имеют в виду именно отверстие диафрагмы; иными словами, термины «диафрагма» и «отверстие диафрагмы» используются взаимозаменяемо, что может вызвать некоторую путаницу в терминологии.

В каких единицах измерения измеряется отверстие диафрагмы? Первое, что приходит в голову — в миллиметрах. Однако абсолютное значение отверстия диафрагмы в миллиметрах (выражающая диаметр отверстия, например, 12,5 мм) ничего не говорит о количестве света, попадающего на матрицу, поскольку не учтены недостающие данные о самом объективе, через который этот свет проходит. По аналогии, информации о диаметре тоннеля, в который попадает свет, недостаточно, чтобы понять, какое количество света доходит до находящегося внутри наблюдателя, ведь не учтено расстояние от места попадания света до наблюдателя. Поэтому используется понятие относительное отверстие, равное отношению диаметра отверстия к фокусному расстоянию объектива:

относительное отверстие = диаметр отверстия / фокусное расстояние

Фокусное расстояние объектива (focal length) — это расстояние между оптическим центром объектива и фокальной плоскостью камеры (матрицей).

Так, если диаметр отверстия составляет 12,5 мм, а фокусное расстояние — 50 мм, то относительное отверстие равно:

относительное отверстие = 12,5 мм / 50 мм = 1 / 4

Могут встречаться различные варианты написания такой дроби: 1/4, 1:4, f/4, f:4.

Отвечая на вопрос, в чём же измеряется отверстие диафрагмы, можно заключить, что относительное отверстие диафрагмы — это безразмерная величина. Это просто пропорция: величина f/4 всего лишь означает, что диаметр отверстия равен 1/4 фокусного расстояния.

Знаменатель этой дроби называется диафрагменным числом или числом диафрагмы (f-number), и именно им обычно оперируют, говоря о степени открытости диафрагмы.

Стандартный ряд диафрагменных чисел выглядит так:

1 — 1,4 — 2 — 2,8 — 4 — 5,6 — 8 — 11 — 16 — 22 — 32.

Ряд выстроен таким образом, что каждое следующее значение означает двукратное изменение экспозиции (площадь отверстия физически изменяется в два раза).

Примечание. Представленный выше ряд диафрагменных чисел, как и шкала выдержек, содержит округлённые значения (для упрощения восприятия человеком). Фактически же фотоаппарат использует в работе точные значения: 1, √2, 2, 2√2, 4, 4√2, 8, 8√2, 16, 16√2, 32. Этот ряд представляет собой геометрическую прогрессию со знаменателем прогрессии √2, который равен 1,414(…). Почему именно √2²?

С технической точки зрения отверстие диафрагмы, как и выдержка, отвечает за экспозицию. С художественной — за глубину резко изображаемого пространства, ГРИП (depth of field, DoF): чем больше отверстие, тем меньше глубина резкости.

Глубина резко изображаемого пространства, если формулировать простыми словами, это протяжённость (вглубь) области пространства, в котором объекты воспринимаются резко.

ГРИП является одним из важнейших художественных выразительных средств в фотографии.

Практика: увидеть и запомнить, где управляется отверстие диафрагмы.

Ненадолго отвлекаясь от непосредственно отверстия диафрагмы и его влияния на экспозицию и ГРИП, стоит перечислить факторы, влияющие на ГРИП:

1. Отверстие диафрагмы.

Чем более открыта диафрагма, тем меньше ГРИП, и чем более закрыта диафрагма, тем больше ГРИП. Получается, ГРИП прямо пропорциональна диафрагменному числу (поскольку последнее является числом, обратным относительному отверстию).

2. Дистанция фокусировки.

Дистанция фокусировки (focus distance, focusing distance) – это расстояние между фокальной плоскостью камеры (матрицей) и объектом (точкой) фокусировки.

Чем меньше дистанция фокусировки, тем меньше ГРИП, и чем больше эта дистанция, тем больше ГРИП. Получается, ГРИП прямо пропорциональна дистанции фокусировки.

3. Фокусное расстояние объектива.

Чем больше фокусное расстояние, тем меньше ГРИП, и чем меньше фокусное расстояние, тем больше ГРИП. Получается, ГРИП обратно пропорциональна фокусному расстоянию.

Таким образом, в распоряжении фотографа есть три фактора, комбинируя величины которых можно получить наиболее подходящую глубину резко изображаемого пространства.

ISO

Если имеющегося количества света недостаточно для создания оптимально экспонированного снимка, а увеличивать выдержку и открывать диафрагму больше нет возможности (с технической точки зрения или художественной), то с помощью параметра ISO возможно усилить сигнал аппаратно-программным способом. Важно понимать, что физически количество света, попадающее на матрицу, не меняется. И, само собой, усиливается не только полезный сигнал, но и шум (noise). Измеряется в числовых значениях ISO, которые образуют собой ряд вида: 100, 200, 400, 800 и т. д.

Примечание. Нередко можно встретить неверные интерпретации этого загадочного параметра. Например, что «это третий параметр, влияющий на экспозицию». Это абсолютно неверно. Изменение ISO не имеет отношения к изменению количества света, попадающего на матрицу. Ещё часто пишут о том, что ISO «регулирует светочувствительность сенсора (матрицы)». Это тоже абсолютно неверно. Светочувствительность матрицы — это постоянная характеристика, определяемая светочувствительностью фотодиодов. А вот что действительно меняется при изменении ISO, так это то, насколько усиливается выходной электрический сигнал фотодиодов, направляемый в аналогово-цифровой преобразователь. Однако поскольку помимо полезного сигнала на выходе фотодиода появляется хаотический сигнал со случайной амплитудой и спектром (шум фотодиода), то при усилении полезного сигнала увеличивается и шум. Поэтому чем выше значение ISO, тем больше шума на снимках.

Итак, имея этот третий параметр, мы можем корректировать (а точнее сказать, симулировать) экспозицию независимо от первых двух параметров, то есть когда их изменение невозможно или нежелательно в данных условиях съёмки.

С технической точки зрения ISO отвечает за яркость изображения и влияет на качество изображения в отношении количества цифрового шума.

Практика: увидеть и запомнить, где управляется ISO.

СТУПЕНЬ ЭКСПОЗИЦИИ

Выдержка и отверстие диафрагмы — это разные, независимые друг от друга, напрямую никак не связанные между собой понятия, и измеряются они в разных единицах измерения. При этом оба напрямую влияют на количество света, которое попадает на матрицу (напомню, что оптимальная экспозиция — первоочередная забота фотографа!), а значит, для точного, быстрого и удобного управления экспозицией нужно как-то сопоставить выдержку и отверстие диафрагмы между собой. Как же это сделать? Очевидно, через экспозицию!

Как уже было сказано, стандартный ряд диафрагменных чисел выстроен так, что каждое следующее значение отражает двукратное изменение экспозиции (площадь отверстия диафрагмы физически изменяется в два раза). Например, если от значения f/4 прикрыть отверстие до значения f/5.6, то экспозиция уменьшится в два раза, если прикрыть до f/8, то — ещё в два раза. И именно так же выстроена шкала стандартных выдержек: каждое следующее значение на шкале выдержек означает двукратное изменение экспозиции (время попадания света на матрицу изменяется в два раза). Например, если значение выдержки в 1 секунду сократить до 1/2 секунды, то экспозиция уменьшится в два раза; если сократить до 1/4 секунды, то — ещё в два раза. А если нам нужно, например, открыть диафрагму с f/5.6 до f/4, но при этом оставить экспозицию без изменений, то тогда выдержку нужно увеличить с текущего значения (допустим, оно равно 1/4 секунды) до соседнего шага по стандартной шкале (1/2 секунды). Таким образом и сопоставлены значения выдержки и отверстия диафрагмы — через экспозицию. И величина одного такого шага называется ступенью экспозиции (stop, full stop).

Ступень экспозиции — это величина, характеризующая изменение экспозиции в два раза.

Шкала параметра ISO тоже сделана так, что движение по шкале (скажем, от 100 до 200) соответствует двукратному изменению экспозиции — движению на одну ступень экспозиции.

Поскольку изменение количества света в два раза это достаточно большой шаг, на практике для удобства используют 1/3 ступени — это соответствует одному сдвигу диска.

Шкала выдержки в этом случае будет выглядеть так:

… — 1 — 1/1,3 — 1/1,6 — 1/2 — 1/2,5 — 1/3 — 1/4 — 1/5 — 1/6 — 1/8 — …

Ряд диафрагменных чисел:

… — 1 — 1,1 — 1,2 — 1,4 — 1,6 — 1,8 — 2 — 2,2 — 2,5 — 2,8 — 3,2 — 3,5 — 4 —

— 4,5 — 5,0 — 5,6 — 6,3 — 7,1 — 8 — 9 — 10 — 11 — 13 — 14 — 16 — …

Шкала ISO:

… — 100 — 125 — 160 — 200 — 250 — 320 — 400 — 500 — 640 — 800 — …

Итак, концепция ступеней экспозиции помогает удобным универсальным образом сопоставить между собой параметры, влияющие на экспозицию. Каждому фотографу необходимо предельно чётко её усвоить. Всё профессиональное оборудование и материалы (свет, экспонометры, ND-фильтры на объектив и на свет и т. д.) градуированы в соответствии с этой концепцией.

В заключение хотелось бы повторить и акцентировать мысль, что потенциально у фотографа есть и внешние средства управления экспозицией (через окружение), и внутренние (через настройки камеры). Условия конкретной съёмки, а также пожелания и требования всегда вносят ограничения, поэтому все возможности по контролю экспозиции должны быть приняты к сведению и использованы. Важнейший навык, который нужно освоить на практике — умение быстро подстраиваться под текущую съёмочную ситуацию и мгновенно находить баланс факторов, влияющих на экспозицию.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Задание на закрепление теоретического материала — ответить на двенадцать нижеперечисленных вопросов.

Что такое экспозиция? Какие факторы влияют на экспозицию?
Что такое выдержка? В чём она измеряется?
Что такое относительное отверстие диафрагмы? В чём оно измеряется?
Что такое глубина резко изображаемого пространства? Какие факторы влияют на ГРИП?
Что такое ISO? В чём оно измеряется?
Что такое ступень экспозиции?
Если значение выдержки необходимо сократить 1/100 до 1/320, то как нужно изменить значение отверстия диафрагмы, сохранив экспозицию, если текущее значение — f/8?

2. Контрольное задание на понимание материала: создать набор фотоснимков, работая с естественным или искусственным постоянным светом в ручном режиме (один — на занятии, остальные — во внеурочное время). Помимо корректной экспозиции снимки должны иметь комбинации значений выдержки, апертуры и ISO, соответствующие художественному замыслу.

3. Начать знакомство с творчеством мастеров фотографического искусства. Можно взять любой список известных мировых фотографов, выбрать кого-то, кто заинтересовал (это может быть Josef Koudelka, Henri Cartier-Bresson, Saul Leiter, Vincent Peters и др.) и погрузиться в их творчество, почитать или послушать интервью/подкасты с ними или о них и т. д.

---

1. В случае работы импульсного источника света в связке с фотоаппаратом по технологии TTL (Through-The-Lens), эта работа проходит следующие этапы:
   — после нажатия кнопки спуска затвора источник производит предварительную вспышку (pre-flash);
   — встроенный экспонометр фотоаппарата оценивает получающуюся экспозицию;
   — на основе этой оценки вычисляется необходимая мощность основной вспышки;
   — источник производит основную вспышку (main flash) с предварительно рассчитанной для идеальной экспозиции мощностью. ↩︎
2. Дело в том, что для изменения пропускной способности отверстия в два раза, в два же раза должна быть изменена его площадь. Однако в формуле относительного отверстия фигурирует не площадь, а диаметр отверстия. Отсюда постановка задачи: во сколько нужно изменить (уменьшить, для определённости) диаметр отверстия, чтобы его площадь изменилась (уменьшилась) в два раза?
   Общая формула площади круга: S = πr² = π(d/2)² = πd²/4
   Пусть d_old — исходный диаметр, d_new — новый (искомый) диаметр, S_old — исходная площадь, S_new — новая площадь, тогда (по условию задачи) S_new = S_old / 2, отсюда (используя общую формулу круга)
   πd_new²/4 = (πd_old²/4) / 2
   d_new² = d_old² / 2
   d_new = d_old / √2
   Диаметр отверстия необходимо уменьшить в 1 / √2 раза.
   
   А поскольку диафрагменное число является числом, обратным относительному отверстию, то диафрагменное число нужно уменьшить в √2 раза.
   
   Вот почему в стандартном ряде диафрагменных чисел соседние значения отличаются в √2 раза:
   1 — √2 — 2 — 2√2 — 4 — 4√2 — 8 — 8√2 — 16 — 16√2 — 32.
   С десятичными дробями он выглядит так:
   1 — 1,414(…) — 2 — 2,828(…) — 4 — 5,657(…) — 8 — 11,314(…) — 16 — 22,627(…) — 32.
   Для упрощения восприятия дробные значения округляются:
   1 — 1,4 — 2 — 2,8 — 4 — 5,6 — 8 — 11 — 16 — 22 — 32. ↩︎