Вендоры сейчас предлагают огромный выбор камер для видеонаблюдения. Модели отличаются не только общими для всех камер параметрами - фокусным расстоянием, углом обзора, светочувствительностью и т. д.,- но и различными фирменными "фишками", которыми каждый производитель стремится оснастить свои устройства.
Поэтому зачастую краткое описание характеристик камеры для видеонаблюдения представляет собой пугающий перечень непонятных терминов, к примеру: 1/2.8" 2.4MP CMOS, 25/30fps, OSD Menu, DWDR, ICR, AWB, AGC, BLC, 3DNR, Smart IR, IP67, 0.05 Lux и это еще далеко не все.
В предыдущей статье мы остановились на видеостандартах и классификации камер в зависимости от них . Сегодня мы разберем основные характеристики камер для видеонаблюдения и расшифровку обозначений специальных технологий, используемых для улучшения качества видеосигнала:
- Фокусное расстояние и угол обзора
- Апертура (число F) или светосила объектива
- Регулировка диафрагмы (автодиафрагма)
- Электронный затвор (AES, скорость затвора, выдержка)
- Чувствительность (светочувствительность, минимальное освещение)
- Классы защиты IK (Vandal-proof, антивандальные) и IP (от влаги и пыли)
Тип матрицы (CCD ПЗС, CMOS КМОП)
Существует 2 типа матриц камер видеонаблюдения: CCD (на русском - ПЗС) и CMOS (на русском - КМОП). Они отличаются как устройством, так и принципом действия.
| CCD | CMOS |
| Последовательное считывание из всех ячеек матрицы | Произвольное считывание из ячеек матрицы, что уменьшает риск смиринга - появления вертикального размазывания точечных источников света (ламп, фонарей) |
| Низкий уровень шумов | Высокий уровень шума из-за так называемых темповых токов |
| Высокая динамическая чувствительность (больше подходят для съемки движущихся объектов) | Эффект "бегущего затвора" - при съемке быстро движущихся объектов могут возникать горизонтальные полосы, искажения картинки |
| Кристалл используется только для размещения светочувствительных элементов, остальные микросхемы нужно размещать отдельно, что увеличивает размеры и стоимость камеры | Все микросхемы можно расположить на одном кристалле, что делает производство камер с CMOS-матрицами простым и недорогим |
| Благодаря использованию площади матрицы только под светочувствительные элементы, возрастает эффективность ее использования - она приближается к 100% | Низкое энергопотребление (почти в 100 раз меньше, чем у ПЗС матриц) |
| Дорогое и сложное производство | Быстродействие |
Долгое время считалось, что матрица CCD дает гораздо более качественное изображение, чем CMOS. Однако современные матрицы КМОП зачастую практически ничем не уступают ПЗС, особенно в том случае, если к системе видеонаблюдения нет слишком высоких требований.
Размер матрицы
Обозначает размер матрицы по диагонали в дюймах и пишется в виде дроби: 1/3", 1/2", 1/4" и т. д.
Стандартно считается, что чем больше размер матрицы, тем лучше: меньше шумов, четче картинка, больше угол обзора. Однако на самом деле лучшее качество изображения обеспечивает не размер матрицы, а размер ее отдельной ячейки или пикселя - чем он больше, тем лучше. Поэтому при выборе камеры для видеонаблюдения нужно рассматривать размер матрицы вместе с количеством пикселей.
Если матрицы с размерами 1/3" и 1/4" имеют одинаковое количество пикселей, то в этом случае матрица 1/3", естественно, будет давать лучшее изображение. А вот если на ней пикселей больше, то нужно брать в руки калькулятор и подсчитывать примерный размер пикселя.
К примеру, из приведенных ниже расчетов размера ячейки матрицы можно увидеть, что во многих случаях размер пикселя на матрице 1/4" оказывается большим, чем на матрице 1/3", а значит, видеоизображение с 1/4" , хотя она и меньше по размеру, будет лучше.
| Размер матрицы | Количество пикселей (млн) | Размер ячейки (мкм) |
| 1/6 | 0.8 | 2,30 |
| 1/3 | 3,1 | 2,35 |
| 1/3,4 | 2,2 | 2,30 |
| 1/3,6 | 2,1 | 2,40 |
| 1/3,4 | 2,23 | 2,45 |
| 1/4 | 1,55 | 2,50 |
| 1 / 4,7 | 1,07 | 2,50 |
| 1/4 | 1,33 | 2,70 |
| 1/4 | 1,2 | 2,80 |
| 1/6 | 0,54 | 2,84 |
| 1 / 3,6 | 1,33 | 3,00 |
| 1/3,8 | 1,02 | 3,30 |
| 1/4 | 0,8 | 3,50 |
| 1/4 | 0,45 | 4,60 |
Фокусное расстояние и угол обзора
Эти параметры имеют большое значение при выборе камеры для видеонаблюдения, и они тесно связаны между собой. Фактически, фокусное расстояние объектива (часто обозначается f)- это расстояние между линзой и матрицей.
На практике же фокусное расстояние определяет угол и дальность обзора камеры:
- чем меньше фокусное расстояние, тем шире угол обзора и тем меньше деталей можно рассмотреть на объектах, расположенных вдали;
- чем больше фокусное расстояние, тем уже угол обзора видеокамеры и тем детальнее изображение удаленных объектов.
Если вам необходим общий обзор какой-то площади, и вы хотите использовать для этого как можно меньше камер - покупайте камеру с небольшим фокусным расстоянием и, соответственно, широким углом обзора.
А вот на тех участках, где требуется детальное наблюдение за сравнительно небольшой площадью, лучше поставить камеру с увеличенным фокусным расстоянием, направив ее на объект наблюдения. Это часто используется на кассах супермаркетов и банков, где нужно видеть номинал купюр и другие подробности расчетов, а также на въезде на автостоянки и прочие площадки, где необходимо различать автомобильный номер на большом расстоянии.
Самое распространенное фокусное расстояние - 3,6 мм. Оно примерно соответствует углу обзора человеческого глаза. Камеры с таким фокусным расстоянием используются для видеонаблюдения в небольших помещениях.
В представленной ниже таблице - информация и взаимосвязи фокусного расстояния, угла обзора, дистанции распознавания и т. д. для наиболее распространенных фокусов. Цифры примерные, так как зависят не только от фокусного расстояния, но и других параметров оптики камеры.
В зависимости от ширины угла обзора камеры для видеонаблюдения принято делить на:
- обычные (угол обзора 30°-70°);
- широкоугольные (угол обзора примерно от 70°);
- длиннофокусные (угол обзора менее 30°).
Буквой F, только обычно заглавной, обозначается также светосила объектива - поэтому при чтении характеристик обращайте внимание - в каком контексте употребляется параметр.
Тип объектива
Фиксированный (монофокальный) объектив - самый простой и недорогой. Фокусное расстояние в нем зафиксировано, и его нельзя поменять.
В варифокальных (вариофокальных) объективах можно менять фокусное расстояние. Его настройка производится вручную, обычно один раз, когда камера устанавливается на место съемки, а в дальнейшем - по необходимости.
Трансфакторные или зум-объективы также предоставляют возможность менять фокусное расстояние, но удаленно, в любой момент времени. Изменение фокусного расстояния производится с помощью электропривода, поэтому их также называют моторизированными объективами.
"Рыбий глаз" (fisheye, фишай) или панорамный объектив позволяет установить всего одну камеру и достичь при этом 360° обзора.
Конечно, в результате получаемое изображение имеет эффект "пузыря" - прямые линии искривлены, однако в большинстве случаев камеры с такими объективами позволяют разделять одно общее панорамное изображение на несколько отдельных, с корректировкой под привычное человеческому глазу восприятие.
Pinhole-объективы позволяют вести скрытое видеонаблюдение, благодаря своему миниатюрному размеру. Фактически, пинхол-камера не имеет объектива, а лишь миниатюрное отверстие вместо него. В Украине использование скрытого видеонаблюдения серьезно ограничено, как и сбыт устройств для него.
Это наиболее распространенные типы объектива. Но если вдаваться более глубоко, объективы разделяются также по другим параметрам:
Апертура (число F) или светосила объектива
Определяет способность камеры снимать качественную картинку в условиях плохой освещенности. Чем больше число F, тем менее открыта диафрагма и тем большая освещенность требуется камере. Чем меньше апертура, тем больше открыта диафрагма, а видеокамера может давать четкое изображение даже при плохом освещении.
Буквой f (обычно строчной) обозначается также фокусное расстояние, поэтому при чтении характеристик обращайте внимание - в каком контексте употребляется параметр. К примеру, на картинке выше апертура обозначена маленькой f.
Крепление объектива
Для крепления объектива к видеокамере существует 3 вида креплений: C, CS, M12.
- Крепление C сейчас используется редко. Объективы C можно установить на камеру с креплением CS при помощи специального кольца.
- Крепление CS - наиболее распространенный тип. Объективы CS несовместимы с камерами C.
- Крепление M12 используется для объективов небольшого размера.
Регулировка диафрагмы (автодиафрагма), АРД, ARD
Диафрагма отвечает за поступление света на матрицу: при усиленном потоке света она сужается, препятствуя таким образом засвечиванию картинки, а при недостаточном освещении, наоборот, раскрывается, чтобы на матрицу попадало больше света.
Различают две большие группы камер: с фиксированной диафрагмой (сюда же можно отнести камеры вообще без нее) и с регулируемой .
Регулировка диафрагмы в различных моделях камер для видеонаблюдения может осуществляться:
- Вручную.
- Автоматически видеокамерой с помощью постоянного тока, на основании количества света, попадающего на матрицу. Такая автоматическая регулировка диафрагмы (АРД) обозначается как DD (Direct Drive) или DD/DC .
- Автоматически специальным модулем, встроенным в объектив и отслеживающим световой поток, проходящий через относительное отверстие. Такой способ АРД в спецификациях видеокамер обозначается как VD (Video Drive) . Он эффективен даже при попадании в объектив прямых солнечных лучей, но камеры наблюдения с ним дороже.
Электронный затвор (AES, скорость затвора, выдержка, shutter)
У разных производителей этот параметр может обозначаться как автоматический электронный затвор, выдержка или скорость затвора, но по сути он обозначает одно и то же - время, в течение которого свет экспонируется на матрицу. Выражается он обычно в виде 1/50-1/100000s.
Действие электронного затвора чем-то схоже с автоматической регулировкой диафрагмы - он регулирует светочувствительность матрицы, чтобы подстроить ее под уровень освещенности помещения. На рисунке ниже можно увидеть качество изображения в условиях недостаточной освещенности при разной скорости затвора (на рисунке ручная настройка, в то время как AES делает это автоматически).
В отличие от АРД подстройка происходит не путем регулировки светового потока, попадающего на матрицу, а путем регулировки выдержки, длительности накопления электрического заряда на матрице.
Однако возможности электронного затвора гораздо слабее, чем автоматической регулировки диафрагмы, поэтому на открытых пространствах, где уровень освещения изменяется от сумерек до яркого солнечного света, лучше использовать камеры с АРД. Видеокамеры с электронным затвором оптимальны для помещений, где уровень освещения в течение времени меняется незначительно.
Характеристики электронного затвора мало чем отличаются у различных моделей. Полезной фичей является возможность ручной регулировки скорости затвора (выдержки), так как в условиях плохой освещенности автоматически выставляются низкие значения, а это приводит к смазанности изображения движущихся объектов.
Sens-UP (или DSS)
Это функция накопления заряда матрицы в зависимости от уровня освещенности, т. е. увеличения ее чувствительности в ущерб скорости. Необходима для съемки качественной картинки в условиях плохой освещенности, когда отслеживание скоростных событий не критично (на объекте наблюдения нет быстро движущихся объектов).
Она тесно связана с описанной выше скоростью затвора (выдержкой). Но если скорость затвора выражается во временных единицах, то Sens-UP - в коэффициенте увеличения выдержки (xN): время накопления заряда (выдержка) увеличивается в N раз.
Разрешение
Тему разрешений камер видеонаблюдения мы немного затронули в прошлой статье . Разрешение камеры - это, фактически, размер получаемой картинки. Он измеряется либо в ТВЛ (телевизионных линиях), либо в пикселях. Чем больше разрешение, тем больше деталей вы сможете рассмотреть на видео.
Разрешение видеокамеры в ТВЛ - это количество вертикальных линий (переходов яркости), размещенных на картинке по горизонтали. Он считается более точным, поскольку дает представление именно о размере картинки на выходе. Тогда как разрешение в мегапикселях, указываемое в документации производителя, может вводить покупателя в заблуждение - оно часто относится не к размеру итоговой картинки, а к числу пикселей на матрице. В этом случае нужно обращать внимание на такой параметр, как "Эффективное количество пикселей"
Разрешение в пикселях - это размер картинки по горизонтали и вертикали (если он указывается в виде 1280×960) или общее количество пикселей на картинке (если он указывается как 1 МП (мегапиксель), 2 Мп и т. д.). Собственно, разрешение в мегапикселях получить очень просто: нужно умножить количество пикселей по горизонтали (1280) на количество по вертикали (960) и разделить на 1 000 000. Итого 1280×960 = 1,23 МП.
Как пересчитать ТВЛ в пиксели и наоборот? Точной формулы пересчета нет. Для определения разрешения видео в ТВЛ нужно использовать специальные тестовые таблицы для видеокамер. Для примерного представления соотношения можно воспользоваться таблицей:
Эффективные пиксели
Как мы уже сказали выше, часто размер в мегапикселях, указываемый в характеристиках видеокамер, не дает точного представления о разрешении получаемого изображения. Производитель указывает количество пикселей на матрице (сенсоре) камеры, но далеко не все из них участвуют в создании картинки.
Поэтому был введен параметр "Количество (число) эффективных пикселей", который как раз и показывает, сколько пикселей формируют итоговое изображение. Чаще всего он соответствует реальному разрешению получаемой картинки, хотя бывают и исключения.
ИК (инфракрасная) подсветка, IR
Позволяет проводить съемку в ночное время. Возможности матрицы (сенсора) камеры видеонаблюдения гораздо выше, чем человеческого глаза - к примеру, камера может "видеть" в инфракрасном излучении. Это свойство стали использовать для съемок в ночное время и в неосвещенных/слабоосвещенных помещениях. При достижении определенного минимума освещения видеокамера переходит в режим съемки в инфракрасном диапазоне и включает ИК-подсветку (IR).
Светодиоды IR встраиваются в камеру таким образом, чтобы свет от них не попадал в объектив камеры, а освещал угол ее обзора.
Изображение, полученное в условиях слабого освещения с помощью инфракрасной подсветки, всегда черно-белое. Цветные камеры, которые поддерживают ночную съемку, также переходят в черно-белый режим.
Значения ИК-подсветки в видеокамерах обычно даются в метрах - т. е. на сколько метров от камеры подсветка позволяет получить четкое изображение. IR-подсветку с большой дальностью называют ИК-прожектором.
Что такое Smart ИК, Smart IR?
Умная ИК-подсветка (Smart ИК) позволяет увеличивать или уменьшать мощность инфракрасного излучения в зависимости от дистанции до объекта. Это делается для того, чтобы объекты, оказавшиеся близко к камере, не были засвечены на видео.
ИК фильтр (ICR), режим день/ночь
Использование инфракрасной подсветки для съемок в ночное время имеет одну особенность: матрица таких камер выпускается с повышенной чувствительностью к инфракрасному диапазону. Это создает проблему для съемок в дневное время, так как матрица регистрирует инфракрасный спектр и днем, что нарушает нормальную цветность получаемого изображения.
Поэтому такие камеры работают в двух режимах - день и ночь. Днем матрицу закрывает механический инфракрасный фильтр (ICR), который отсекает инфракрасное излучение. Ночью фильтр сдвигается, позволяя лучам ИК-спектра беспрепятственно попадать на матрицу.
Иногда переключение режима день/ночь реализуется программно, однако такое решение дает менее качественные изображения.
Фильтр ICR может устанавливаться и в камерах без инфракрасной подсветки - для отсечения инфракрасного спектра в дневное время и улучшения цветопередачи видео.
Если в камере нет фильтра IGR, потому что она изначально не была предназначена для съемок в ночное время, ей нельзя добавить функцию ночной съемки, просто докупив отдельный модуль с ИК-подсветкой. В этом случае цветность дневного видео будет существенно искажаться.
Чувствительность (светочувствительность, минимальное освещение)
В отличие от фотокамер, где светочувствительность выражается параметром ISO, светочувствительность камер видеонаблюдения чаще всего выражается в люксах (Lux) и означает минимальное освещение, при котором камера способна давать видеоизображение хорошего качества - четкое и без шумов. Чем ниже значение этого параметра, тем выше чувствительность.
Камеры для видеонаблюдения подбираются в соответствии с теми условиями, в которых их планируется эксплуатировать: к примеру, если минимальная чувствительность камеры составляет 1 люкс, то четкого изображения в ночное время без дополнительной инфракрасной подсветки с нее получить не удастся.
| Условия | Уровень освещенности |
| Естественное освещение на улице в безоблачный солнечный день | свыше 100 000 люкс |
| Естественное освещение на улице в солнечный день с легкими облаками | 70 000 люкс |
| Естественное освещение на улице в пасмурную погоду | 20 000 люкс |
| Магазины, супермаркеты: | 750-1500 люкс |
| Офис или магазин: | 50-500 люкс |
| Холлы гостиниц: | 100-200 люкс |
| Стоянки автотранспорта, товарные склады | 75-30 люкс |
| Сумерки | 4 люкс |
| Хорошо освещенная автомагистраль ночью | 10 люкс |
| Места зрителей в театре: | 3-5 люкс |
| Больница в ночное время, глубокие сумерки | 1 люкс |
| Полнолуние | 0,1 - 0,3 люкс |
| Лунная ночь (четверть Луны) | 0,05 люкс |
| Ясная безлунная ночь | 0,001 люкс |
| Облачная безлунная ночь | 0,0001 люкс |
Соотношение сигнал/ шум (S/ N) определяет качество видеосигнала. Шумы на видеоизображении появляются в результате плохого освещения и выглядят как цветной или черно-белый снег или зернистость.
Параметр измеряется в децибелах. На картинке ниже довольно неплохое качество изображения показано уже при 30 Дб, но в современных камерах для получения качественного видео S/N должно быть не ниже 40 Дб.
Подавление шумов DNR (3D-DNR, 2D-DNR)
Естественно, что проблема наличия шумов в видео не осталась без внимания производителей. На данный момент существуют две технологии подавления шумов на картинке и соответствующего улучшения изображения:
- 2-DNR. Более старая и менее совершенная технология. В основном, убираются шумы только ближнего плана, кроме того, иногда изображение из-за чистки немного смазывается.
- 3-DNR. Новейшая технология, которая работает по сложному алгоритму и убирает не только ближние шумы, но и снег и зернистость на дальнем фоне.
Частота кадров, fps (скорость потока)
Частота кадров влияет на плавность видеоизображения - чем она выше, тем лучше. Для достижения плавной картинки необходима частота не менее 16-17 кадров в секунду. Стандарты PAL и SECAM поддерживают частоту кадров на уровне 25 к/с, а стандарт NTSC - 30 к/с. У профессиональных камер частота кадров может доходить до 120 к/с и выше.
Однако нужно учитывать, что чем выше частота кадров - тем больше места потребуется для хранения видео и тем больше будет загружен канал передачи.
Компенсация засветки (HLC, BLC, WDR, DWDR)
Распространенными проблемами видеонаблюдения являются:
- отдельные яркие объекты, попадающие в кадр (фары, лампы, фонари), которые засвечивают часть изображения, и из-за которых невозможно рассмотреть важные детали;
- слишком яркое освещение на заднем плане (солнечная улица за дверями помещения или за окном и тому подобное), на фоне которого ближние объекты отображаются слишком темными.
Для их решения существует несколько функций (технологий), применяемых в камерах наблюдения.
HLC - компенсация яркой засветки. Сравните:
BLC - компенсация задней засветки. Реализуется путем увеличения экспозиции всего изображения, в результате чего объекты на переднем плане становятся светлее, однако задний фон получается слишком светлым, на нем невозможно рассмотреть детали.
WDR (иногда его называют также HDR) - широкий динамический диапазон. Также используется для компенсации задней засветки, но более эффективно, чем BLC. При использовании WDR все объекты на видео имеют примерно одинаковую яркость и четкость, что позволяет в деталях рассмотреть не только передний план, но и задний. Достигается это благодаря тому, что камера делает снимки с разной экспозицией, и потом совмещает их для получения кадра с оптимальной яркостью всех объектов.
D-WDR - программная реализация широкого динамического диапазона , которая несколько хуже, чем полноценный WDR.
Классы защиты IK (Vandal-proof, антивандальные) и IP (от влаги и пыли)
Этот параметр важен, если вы выбираете камеру для наружного видеонаблюдения или в помещение с высокой влажностью, пыльностью и проч.
Классы IP - это защита от попадания внутрь посторонних предметов различного диаметра, в том числе пылевых частиц, а также защита от влаги. Классы IK - это антивандальная защита, т. е. от механического воздействия.
Самыми распространенными среди наружных камер видеонаблюдения классами защиты являются IP66, IP67 и IK10.
- Класс защиты IP66 : камера полностью пыленепроницаема и защищена от сильных водяных струй (или морских волн). Внутрь вода попадает в незначительных количествах и не нарушает работу видеокамеры.
- Класс защиты IP67 : камера полностью пыленепроницаема и может выдержать кратковременное полное погружение под воду или долго находиться под снегом.
- Антивандальный класс защиты IK10 : корпус камеры выдержит попадание 5 кг груза с 40 см высоты (энергия удара 20 Дж).
Скрытые зоны (Privacy Mask)
Иногда возникает необходимость скрыть от наблюдения и записи некоторые участки, попадающие в поле зрения камеры. Чаще всего это связано с охраной неприкосновенности частной жизни. Некоторые модели камер позволяют настроить параметры нескольких таких зон, закрыв определенную часть или части изображения.
К примеру, на рисунке ниже на изображении с камеры скрыты окна соседнего дома.
Другие функции камер видеонаблюдения (DIS, AGC, AWB и др.)
OSD меню - возможность ручной настройки множества параметров камеры: экспозиции, яркости, фокусного расстояния (если есть такая опция) и т. д.
- съемка в условиях плохой освещенности без инфракрасной подсветки.
DIS - функция стабилизации изображения с камеры при съемке в условиях вибрации или движения
EXIR Technology - технология инфракрасной подсветки, разработанная Hikvision. Благодаря ей достигается большая эффективность подсветки: большая дальность при меньшем энергопотреблении, рассеивании и т. д.
AWB - автоматическая регулировка баланса белого цвета в изображении, с тем, чтобы цветопередача была как можно ближе к естественной, видимой человеческим глазом. Особенно актуальна для помещений с искусственным освещением и различными источниками света.
AGC (АРУ) - автоматическая регулировка усиления. Применяется для того, чтобы выходной видеопоток с камер всегда был стабильным, независимо от силы входного видеопотока. Чаще всего усиление видеосигнала требуется в условиях слабой освещенности, а уменьшение - наоборот, при слишком сильном освещении.
Детектор движения - благодаря этой функции камера может включаться и вести запись только при возникновении движения на объекте наблюдения, а также передавать сигнал тревоги при срабатывании детектора. Это помогает сэкономить место для хранения видео на видеорегистраторе, разгрузить канал передачи видеопотока, и организовать оповещение персонала о произошедшем нарушении.
Тревожный вход камеры - это возможность включить камеру, начать запись видео при наступлении какого-либо события: срабатывания подключенного датчика движения или другого подключенного к ней датчика.
Тревожный выход позволяет запустить реакцию на зафиксированное камерой тревожное событие, например, включить сирену, отправить оповещение по почте или SMS и т. д.
Не нашли характеристику, которую искали?
Мы постарались собрать все часто встречаемые характеристики камер для видеонаблюдения. Если вы не нашли здесь пояснение какого-то непонятного для вас параметра - напишите в комментариях, мы постараемся добавить эту информацию в статью.
сайт
Затвор фотокамеры служит для дозирования света на фотоматериал. Скоростью работы затвора задается такой параметр, как выдержка. Затворы имеют различные вариации исполнения и типы, мы же рассмотрим шторно-щелевые фокальные затворы.
Шторно-щелевые фокальные затворы
Фокальный затвор находится очень близко к поверхности пленки (фокальной плоскости), от того и название. Шторно-щелевой потому, что обычно затвор состоит из двух шторок, которые во время движения создают между собой щель, через которую происходит засветка кадра. Существует два распространенных типа фокальных затворов малоформатной фототехники:
Фокальный затвор горизонтального хода
«Горизонтальный ход» означает, что затвор работает по длинной стороне (шторки ходят вдоль) кадра. Самые распространенные «шторные» фокальные затворы горизонтального хода использовались в малоформатных фотоаппаратах практически повсеместно от первой культовой «Лейки» Оскара Барнака, и до начала двухтысячных годов (дольше всего использовалось в фотоаппаратах СССР).
Главный недостаток затвора с горизонтальным ходом в его скоростной синхронизации для съемки с электронной вспышкой, для которой часто является предел в 1/60 — 1/90 секунды, а также невозможность стабильной работы на высоких скоростях (от 1/1000 сек.).
Думаю, именно поэтому большая часть шторных затворов, которыми оснащались советские зеркальные фотоаппараты, не имели скорости выше 1/500 сек.
Шторный затвор фотоаппарата Зенит-ЕТ
Чтобы использовать электронную вспышку, затвор выставляется на так называемую «выдержку синхронизации» (на диске управления скоростью затвора обозначается как X, или может иметь приписку в виде скорости синхронизации, например X/60), которая обеспечивает минимальное время задержки при экспонировании, и одновременно позволяет вспышке засветить кадр именно в тот момент, когда затвор полностью открыт.
При любом другом раскладе будет неравномерный засвет кадра.
Фокальный затвор вертикального хода
В фокальном затворе вертикального хода шторки ходят по короткой стороне (поперек) кадра. Эти затворы сложнее в конструкции, но рабочие характеристики их более стабильны, в том числе и на больших скоростях. Современные затворы в цифровых зеркальных камерах — ламельные, вертикального хода, с электронным управлением.
Причем, скорость срабатывания и начальный импульс задает электродвигатель, а выдержка уже управляется электромагнитами. Отсюда вытекает увеличенное энергопотребление системы на длинных выдержках.
Ламельный затвор Canon 40D, двигатель затвора, зеркала.Для синхронизации вспышки на высоких скоростях используется так называемая, предвспышка, или стробоскопическая вспышка. Она генерирует несколько импульсов за один проход шторок затвора, решая тем самым, проблему синхронизации. Обычно даже самые недорогие современные электронные вспышки поддерживают эти режимы.
Материал изготовления и надежность
Шторные затворы
Материалом изготовления шторных затворов в подавляющем своем большинстве была прорезиненная ткань. Не смотря на свою простоту и дешевизну, шторные матерчатые затворы имеют очень неприятные особенности:
- Выгорают на солнце
Если забыть закрыть объектив фотоаппарата крышкой, то объектив будет действовать, как увеличительная линза, и вконце-концов, свойства резины меняются до такой степени, что она осыпается, «прогорает».
- Элементы шторного затвора подвержены истиранию
Зачастую встречаются камеры того или иного производителя, матерчатые тяги затвора у которых попросту порваны вследствие износа.
- Элементы шторного затвора отклеиваются от натяжителей
Со временем связующая составляющая клеевой основы приходит в негодность, и высыхает. Шторки отклеиваются у основания натяжителей.
- Пружины натяжителей приходят в негодность
Внутри натяжителей стоят стальные пружины, которые теряют свойства со временем. Проблема устраняется путем подкручивания регулировочных винтов и не такая страшная, как перечисленные выше.
На отпечатке перечисленные неисправности могут отображаться, как недоэкспонирование одной из зон кадра, неравномерное экспонирование по всему полю кадра (шторки притормаживают), изображение кадра фиксировано рывками. Увидев такие отпечатки, стоит обратить внимание на состояние затвора.
Не смотря на то, что шторные затворы имеют опасные болезни, они весьма ремонтопригодны, и чтобы произвести ремонт в «полевых» условиях, достаточно иметь прямые руки и соответствующую литературу. Максимальный срок жизни шторного затвора составляет примерно 5 тысяч срабатываний.
Ламельные затворы
Шторки таких затворов состоят из нескольких металлических ламелей. Причем, в качестве материала для ламелей может применяться не только сталь, но и нержавеющая сталь, углепластик. Ламельные затворы цифровых зеркальных камер управляются электроникой с использованием электродвигателя и электромагнитов.
Электромагниты отвечают за выдержку затвора, удерживая шторки в открытом состоянии до тех пор, пока не получат импульс от управляющей микросхемы на размыкание. На практике это все занимает, естественно, доли секунды.
Ламельный затвор Canon EOS Kiss
Ламельные затворы получили распространение в японских фотоаппаратах, где их начали применять в начале 60 годов. Ламельные затворы надежнее шторных, не выгорают на солнце
Однако, ремонтопригодность таких затворов намного меньше, чем у шторных — если замена ламелей, в принципе, еще по рукам пользователю, то последующая его настройка возможна только в стенах сервисного центра (в общем, не дешевое удовольствие, даже если кто-то и возьмется за эту работу). Поэтому ламельные затворы меняются целиком.
Из неисправностей ламельных затворов можно встретить такие:
- Залипание шторок
- Истирание ламелей шторок
- Обрыв в обмотке электромагнита
- Выпадение втулок шторок из посадочных мест
Эти неисправности в основном могут встречаются на затворах с большими пробегами, а также в какой-то мере на свежих камерах в период «обкатки». Обкатка затвора проходит примерно на первой тысяче срабатываний, после чего затвор может даже переходить свой срок службы. В таблице зеленым отмечен ресурс затвора некоторых фотоаппаратов Canon:
Максимальный срок жизни затвора варьируется. Производителем же, в зависимости от модели камеры устанавливаются ограничения от 50000 срабатываний на младших моделях камер и до 500000 на профессиональных. Зачастую встречается так, что камера успевает морально устареть, и обрести четвертого-пятого хозяина, а ресурс затвора еще не исчерпан.
Как работает затвор
Принцип работы шторного затвора
На иллюстрациях ниже вы сможете увидеть принцип работы фокального затвора с горизонтальным ходом матерчатых шторок.
Основная конструкция состоит из двух непрозрачных шторок, которые установлены на роликах натяжителей. Как правило, шторки расположены так, что по умолчанию перекрывают доступ света к фотоматериалу.
Когда мы взводим затвор, одновременно перемещается кадр фотопленки, и происходит «перетягивание» шторок со своих привычных мест.
По нажатию кнопки спуска затвора, первая шторка освобождается, чтобы начать ход. По пути движения, первая шторка проходит через кадр фотоматериала, дозируя свет.
Когда первая шторка завершает ход, затвор какое-то время полностью открыт.
По окончании времени экспонирования, вторая шторка перекрывает поступление света и экспонирование завершается.
Когда затвор взводится для следующего кадра — все повторяется снова.
Если затвор работает с минимальной выдержкой, то экспонирование фотоматериала происходит сквозь щель между догоняющими друг друга шторками.
Ламельный затвор
Работу фокального ламельного затвора вертикального хода хорошо видно из этого видео:
Затворный лаг
Или лаг затвора. Так называется задержка перед срабатыванием затвора. Лагом может называться как конкретная задержка после нажатия кнопки спуска, так и время ожидания до следующего спуска затвора во время скоростной съемки.
В основном проблема задержки после назатия кнопки спуска присуща младшим/древним моделям цифровых зеркальных камер, а также различного рода мыльницам и камерофонам. Эффект задержки связан с медленной скоростью обработки данных процессором устройства, или скоростью реакции механизмов в целом (например, автофокуса).
Примеры
У пленочной Canon EOS Kiss 300 скорость съемки ограничена скоростью перемотки пленки, и лагом затвора можно назвать время ожидания до окончания протяжки пленки на следующий кадр во время непрерывной съемки. В таблице отображен интервал между срабатываниями в непрерывной съемке некоторых камер Canon (зеленая колонка):
Лаг затвора у старших моделей ЦЗК может проявляться во время переполнения буфера камеры необработанными данными, тогда время лага затвора упирается в скорость записи на карту. У Canon EOS 1Ds буфер заполняется быстро, и из-за медленной скорости записи на карту, последующий лаг затвора может достигать 10-15 секунд.
Как с этим теперь жить
Основной задачей затвора является работа в паре с диафрагмой. В этой паре затвор отвечает за выдержку, которой дозируется свет на матрицу, или пленку фотоаппарата. Из всего выше написанного можно уяснить, что ламельные фокальные затворы современных цифровых зеркальных камер имеют потрясающую надежность, но при этом менее ремонтопригодны, по сравнению со своими старшими братьями, шторными затворами.
Кстати, у шторных затворов помимо дешевизны и ремонтопригодности было еще одно преимущество — они издавали меньше шума и вибраций во время фотосъемки. И это преимущество со временем снизошло на нет.
Выдержка – время, на протяжении которого остается открытым и пропускает свет для экспонирования светочувствительной пленки или матрицы цифрового фотоаппарата.
Как и , является одним из двух основных способов влияния на то, сколько света достигнет матрицы камеры (), в отличии от . Но кроме значения экспозиции, от использованного значения выдержки зависит то, как будет выглядеть на снимке изображаемый предмет (рис. 1).
Рис. 1 — Влияние выдержки на изображаемый предмет
При неизменном значении диафрагмы, выдержка в 1/125 с в два раза длиннее, чем выдержка в 1/250 с. Таким образом, на матрицу попадет в два раза больше света, т.е. экспозиция при выдержке 1/125 с на одну ступень больше, чем при выдержке 1/250 с.
Значения, которые принимает выдержка фотоаппарата
В полномасштабной шкале выдержек, каждый шаг означает увеличение или уменьшение вдвое количества света: 30 с, 15 с, 8 с, 4 с, 2 с, 1 с, 1/2 с, 1/4 с, 1/8 с, 1/15 с, 1/30 с, 1/60 с, 1/125 с, 1/250 с, 1/500 с, 1/1000 с, 1/2000 с, 1/4000 с, 1/8000 с.
Данная шкала применяется не во всех камерах. В некоторых она может быть более ограниченной, в других будут применяться промежуточные значения в треть (1/3) или половину (1/2) основного шага (1/30 – 1/40 – 1/50 – 1/60).
Выдержки в 1/500 с и еще короче, обычно называют «быстрыми », выдержки в 1/15 с и длиннее – «медленными », выдержки короче 1/1000 — «сверхкороткими».
Отображение выдержки в фотоаппарате
На дисплее большинства камер, выдержки в долях секунды, например, 1/500 сокращают и пишут просто «500». Потому может возникнуть путаница, может показаться, что значение «1000» указывает на выдержку в два раза дольше, хотя реально она короче вдвое. При использовании выдержек длительностью в секунды, появляется дополнительный знак возле значения – 30ʺ. К этому нужно привыкнуть и быть осторожным, чтоб не спутать 1/4 с и 4ʺ.
Особенности выбора правильной выдержки
При съемке с рук в условиях слабой освещенности необходимо ограничить движение объекта съемки и самой камеры во время экспонирования, так как возникает фотографический дефект – шевелёнка (смаз, стряхивание, сдёргивание ) (рис. 2). Для избегания такого дефекта необходимо следить, чтоб знаменатель значения выдержки в секундах был не меньше значения фокусного расстояния объектива в миллиметрах. Например, при съемке с рук объективом 50 мм следует ставить выдержку не более 1/50 с. При съемке телеобъективом 200 мм – 1/200 с.
Рис. 2 — Пример шевелёнки
Фотографический затвор
Длительность выдержки регулируется затвором фотоаппарата.
В современных цифровых камерах используют электронный и фокальный затворы.
Электронный затвор
Под электронным затвором понимают не отдельный механизм, а принцип дозирования экспозиции цифровой матрицей. Выдержка определяется временем между обнулением матрицы и моментом считывания информации с нее. Такой принцип позволяет достичь более коротких выдержек (в том числе и выдержки синхронизации со вспышкой) без использования дорогостоящих высокоскоростных механических затворов. Данный принцип использован и в компактных цифровых камерах.
Рис. 3 — Затвор фотоаппарата. 1 — Рама затвора; 2 — Первая шторка; 3 — Вторая шторка; 4 — Кадровое окно; 5 — Механизм перемещения шторок.
Самый распространенный затвор – фокальный (рис. 3). Выдержка регулируется временем, которое проходит между открытием и закрытием первой и второй шторок 2, 3. При спуске затвора первая шторка 2 сдвигается механизмом 5, открывая путь световому потоку. По окончании заданной выдержки световой поток перекрывается второй шторкой 3. На коротких выдержках вторая шторка начинает движение до того, как первая полностью откроет кадровое окно 4. Щель, образующаяся между шторками, пробегает поперек кадрового окна, последовательно освещая его. Длительность выдержки определяется шириной щели. Принцип действия фокального затвора показан на анимации 4.
Рис. 4 — Влияние затвора на длительность выдержки
Вывод
Так как выдержка является одним из важнейших параметров экспозиции, необходимо правильно определять и контролировать ее в каждой конкретной ситуации. В современных цифровых аппаратах определение выдержки может происходит автоматически, путем через объектив (TTL-замер) или вручную, опираясь на значения экспозамера.
Работа затвора - это один из важнейших параметров, которым управляет фотограф, чтобы запечатлеть мгновение. С появлением электронных затворов у беззеркальных камер в меню настроек образовалось много дополнительных опций и люди стали часто задавать вопросы что там к чему и зачем. В этой статье я бы хотел подробно описать принципы работы затворов фотоаппаратов, чтобы понять какие настройки для чего нужны и какие ограничения возникают при работе с теми или иными типами затворов.
Итак, для начала надо немного разобраться с теорией. Затвор - это устройство, которое ограничивает доступ света к матрице (или к плёнке, но сейчас мы эту технику рассматривать не будем). Затворы бывают "механические" (если правильно говорить, то всё же "электромеханические", ибо время чистой механики уже прошло, но для простоты сокращают до "механических"), "электронные" и всевозможные "комбинированные", в разной степени сочетающие в себе принципы механического и электронного затворов.
1. Механический затвор
Чаще всего на современных камерах применяется механический фокальный затвор, который стоит прямо перед матрицей. Бывает ещё центральный затвор, который, как правило, расположен в объективе, но мы про него сегодня говорить не будем, потому что сейчас он встречается довольно редко и как правило в среднеформатных системах (например, в компактных камерах центральный затвор встречается в фотоаппаратах серии X100 от FUJIFILM, насколько мне известно, и в подобных моделях).
Если сильно упрощать, то, по сути, фокальный затвор представляет собой две шторки. Одна отрывает доступ к матрице, а вторая, соотвественно, закрывает. Ну, а если немного позанудствовать, то правильнее было бы называть эту конструкцию так: электронноуправляемый фокальный затвор шторно-щелевого типа с вертикальным ходом шторок. Но мы же не зануды, верно?..
Если говорить про зеркальные камеры, то там матрица не задействована в момент построения кадра, с визированием нам помогает система зеркал и призма. Поэтому, в то время, когда мы прицеливаемся и строим кадр, у зеркальных фотоаппаратов затвор закрыт и готов к съёмке. Когда нажимается кнопка спуска, то зеркало поднимается, затвор открывается (первая шторка сдвигается, открывая доступ света к матрице). А по достижении нужной выдержки затвор закрывается (опускается вторая шторка, закрывая матрицу). Вот на этом видео хорошо видно как работает вся эта система:
Но, поскольку мы говорим про беззеркальные камеры, то тут у нас всё несколько иначе. В момент, когда мы строим кадр, матрица задействована, она работает - с неё считывается сигнал и отправляется на экран или в электронный видоискатель. Соотвественно, затвор должен быть постоянно открыт. В момент, когда нажимается кнопка спуска, затвор на беззеркальной камере сначала закрывается, а дальше уже процесс идёт точно так же, как было описано выше: первая шторка открывает доступ света к матрице, а вторая закрывает. Вот тут можно посмотреть как это происходит на примере работы затвора FUJIFILM X-Pro1 (на самом деле, модель камеры не так важна, у других беззеркальных фотоаппаратов всё работает принципиально так же):
Механический затвор хорошо знаком по плёночным фотоаппаратам, это отлаженная в технологическом плане конструкция. С ней понятно как работать. Однако, такой затвор имеет ряд ограничений. И самые неприятные из них это:
- скорость работы всего узла определяется скоростью движения шторок
- невозможность установления очень коротких выдержек
- колебания, которые вносят в систему движущиеся детали затвора
- затвор при работе издаёт громкий звук
В принципе, новые сверхлёгкие и сверхпрочные материалы могли бы помочь в первом случае и скорость движения шторок можно увеличить. Однако, на самом деле, прочность узла - это не единственный предел, который мешает и дальше развивать механизм затвора. Вот тут-то и стоит рассказать про второе ограничение, которое на деле оказывается намного более неприятным, чем первое. Дело в том, что если выдержка будет довольно длинной, то затвор отработает её так: полностью открывается первая шторка -> свет падает на всю поверхность матрицы -> достигается необходимая выдержка -> закрывается вторая шторка, прерывая световой поток. Но если требуется установить более короткие выдержки, то затвор начинает работать иначе: открывается первая шторка, обеспечивая попадание света на матрицу -> ещё только часть матрицы открыта, но короткая выдержка уже достигнута -> вторая шторка начинает закрываться когда первая полностью не открылась. То есть, по факту, на коротких выдержках затвор открывает не всю матрицу, а только её часть - щель "пробегает" вдоль сеносра, экспонируя кадр. Чем уже щель, тем меньше света попадает на матрицу и тем более короткую выдержку обеспечивает затвор. Вот примерно так это выглядит:
Но вот незадача: если щель будет совсем-совсем тонкой, то тут, помимо проблем с точной синхронизацией движения самих шторок, возникает ещё и эффект дифракции, заметно ухудшающий качество получаемого изображения. Именно поэтому, на большинстве фотоаппаратов самая короткая выдержка с механическим затвором составляет как правило 1/8000 секунды. Что означает, что вторая шторка начинает двигаться вслед за первой с разницей в 1/8000 секунды.
Кстати, из-за шторно-щелевого принципа работы механического затвора возникают определённые проблемы при съёмке со вспышками. Дело в том, что большинство вспышек имеют довольно короткую длину импульса. То есть, говоря простым языком - лампа вспышки светит очень ярко, но непродолжительное время. Как правило импульс длится от 1/800 и до 1/40000 секунды в зависимости от мощности. Если выдержка довольно длинная, то затвор открывает матрицу целиком, и тогда короткий импульс вспышки экспонируется на всей площади сенсора. Но если захочется использовать более короткую выдержку, то она уже будет определяться, как мы помним, движением щели затвора вдоль матрицы. И свет от кроткого импульса вспышки проэкспонирует только небольшой участок сенсора. Стало быть, не весь кадр будет освещён, а только его часть. Поэтому, при съёмке со вспышками на камерах вводятся ограничения на короткие выдержки: при включённой вспышке вы просто не сможете воспользоваться величинами выдержек, при которых отрыта не вся матрица. Это ограничение можно обойти, если использовать вспышки, у которых есть режим "высокоскоростной синхронизации". При нём импульс слабее по мощности, но длится по времени столько, сколько необходимо для экспонирования всего кадра пробегающей щелью затвора.
Третий момент - сотрясение затвора при работе, так называемый shutter shock. Какими бы лёгкими не были шторки затвора, но они всё равно имеют вес и при движении они разгоняются и тормозят, вызывая колебания системы. Если на коротких выдержках мелкие колебания не так мешают процессу фотографирования, то на умеренно длинных выдержках эти сотрясения уже приводят к микросмазу и, как следствие, к падению качества получаемого изображения. И, кстати, чем больше мегапиксельность камеры, тем больше это будет заметно. Над гашением колебаний работают инженеры, но тут надо понимать, что законов физики им не отменить. Вот тут, кстати, в этом замедленном видео, очень хорошо можно наблюдать колебания шторок затвора:
Ну, и наконец - механический затвор издаёт шум при работе. Тот самый "чик-трак", который мы слышим при съёмке. В зеркальном фотоаппарате сюда ещё добавляется хлопание зеркала. Но и беззрекальные фотоаппараты с механическим затвором отнюдь не беззвучны. Не во всех съёмках это допустимо. Например, в театре или при съёмке дикой природы, звуки работы механического затвора могут довольно сильно мешать.
Итак, если резюмировать, то механический затвор имеет неоспоримые плюсы:
- его конструкция понятна, она хорошо отработана за долгие годы
- доступен большой диапазон выдержек (теоретически от бесконечности и до 1/8000 секунды)
- невозможность использования очень коротких выдержек
- shutter shock
- звуки при работе
- износ механизма
2. Электронный завтор
При использовании электронного затвора матрица не закрывается никаким шторками, она всегда остаётся открытой. Просто при нажатии кнопки спуска обнуляется заряд на светочувствительных элементах, начинается запись сигнала, а затем, через указанное время, он считывается. Если говорить ещё более просто - матрица включается на регистрацию света и по окончании выдержки выключается. Электронным затвором снабжаются все смартфоны, например. С недавних пор такой тип затвора стал довольно часто применяться и на больших беззеркальных фотоаппаратах.
Преимущества электронного затвора:
- может обеспечивать очень короткие выдержки (до 1/32000 для камер X-серии FUJIFILM)
- он абсолютно бесшумен
- нет даже самого малого сотрясения аппарата от движения частей затвора
- не расходует ресурс механического затвора, поскольку шторки не работают
- он компактен, у него нет движущихся деталей
- эффект rolling shutter
- возникновение полос при съёмке с мигающими источниками света
- невозможность работы со вспышками
Решением проблемы rolling shutter может стать так называемый global shutter, "глобальный затвор". Это такая разновидность электронного затвора, в которой данные с матрицы считываются не построчно, а одномоментно. Сложность реализации глобального затвора в том, что сейчас поток данных с матриц такой большой, что требуется дорогостоящие решения, позволяющие считывать их за один присест. Поэтому пока глобальный затвор используется только в тех системах, где он жизненно необходим и где цена оборудования не является таким уж критически важным фактором. Например, наибольшее распространение глобальный затвор пока имеет в цифровых кинокамерах - rolling shutter там недопустим, а высокая цена решения не так заметна на фоне общего бюджета кинофильма.
Второе. Импульсные и мигающие источники света (фотовспышки, молнии, мониторы компьютеров, мерцающие лампы дневного света и так далее) могут оставлять полосы на кадре. То есть, одна часть изображения оказывается значительно слабее освещённой, чем другая. Граница между этими двумя частями обычно получается очень резкой. Эффект возникает по той же самой причине, что и rolling shutter. Его объяснение и пример кадра можно посмотреть по вышеуказанной ссылке в Википедии. Из-за этого эффекта с электронным затвором нельзя использовать вспышки (пункт "Вспышки" в меню блокируется при выборе электронного затвора) и не стоит снимать в студии. Кстати, эффект возникает не всегда - на относительно длинных выдержках его обычно нет.
Резюмируя - электронный затвор довольно интересное решение, но пока, в силу технологических ограничений, применимое либо в тех случаях, когда требуется очень короткая выдержка, либо там, где недопустим звук, сопровождающий работу механизмов фотоаппарата.
3. Гибридный
И вот наконец-то мы добрались до гибридов, в которых пытаются соединить плюсы первых двух типов затвора и избежать их минусов. В этой части поговорим про затвор с "электронной передней шторкой" (Electronic Front Curtain Shutter). При использовании функции электронной передней шторки затвора механическая передняя шторка не применяется. Вместо неё запускается электронное экспонирование датчика изображения (как при электронном затворе), которое завершается механическим закрытием задней шторки затвора. То есть, получается наполовину электронный, наполовину механический затвор. Что это нам даёт? А вот что:
- беззеркальная камера не тратит время на закрытие затвора перед съёмкой
- при экспонировании нет сотрясений системы от движения шторок
- звук работы затвора уменьшается (двигается только одна шторка из двух)
Есть несколько нюансов затвора с электронной передней шторкой. Во-первых, при съёмке с высокой скоростью затвора (как правило, с выдержкой короче 1/2000 секунды) и с сильно открытой диафрагмой на изображении может появится смазанная область. Не обязательно будет, но может. Во-вторых, точно так же, при съемке с короткой выдержкой (короче 1/2000 секунды) в зависимости от условий съёмки яркость изображения может быть неравномерной. Увы, это издержки "комбинированности" - режим затвора с электронной передней шторкой, пусть и в меньшей степени, но наследует "болячки" электронного затвора. И в-третьих, если объектив изготовлен другим производителем, то при съёмке с затвором с первой электронной шторкой скорее всего не удастся установить правильную экспозицию или яркость изображения опять же будет неравномерной. Во всех подобных случаях нужно переходить на другой тип затвора, например, на механический.
Итак, теперь, когда мы разобрались с теорией, можно уже заняться объяснением работы режимов затвора на примере камеры FUJIFILM X-H1. Там их несколько, можно выбрать из следующего списка:
- Механический (MS ) . По умолчанию выдержка от 30 секунд и до 1/8000 секунды, но в режимах приоритета выдержки (S) и мануальном (M) выдержка может быть установлена от 15 минут до 1/8000 секунды, а в режиме bulb (B) максимальная выдержка может достигать 60 минут. Старая добрая механика! Использование рекомендуется в большинстве случаев, особенно когда не критичен звук затвора, когда не нужны очень короткие выдержки и когда не стоит задача чётко стабилизировать изображение. Ещё на этот тип затвора надо обязательно переключаться если предстоит съёмка со вспышкой или в студии.
- Электронный (ES ) . По умолчанию от 30 секунд и до 1/32000 секунды, и тоже в режимах S и M может быть от 15 минут и до 1/32000 секунды. Режим абсолютно беззвучный и позволяет использовать очень короткие выдержки. Но, увы, подвержен rolling shutter и появлению полос при съёмке с мерцающим светом... Поэтому данный тип затвора рекомендуется использовать только в тех случаях, когда нужна полная тишина или когда требуются очень короткие выдержки. При этом крайне желательно не снимать динамичные сцены и избегать мерцающего освещения (его дают, например, лампы дневного света). Также, этот режим затвора используется в тех ситуациях, когда требуется выжать максимум из систем стабилизации изображения, например, при съёмке на сверхдлинных выдержках с рук, без штатива или при серийной съёмке с длинными выдержками. Кстати, именно в этом режиме достигается максимальная скорострельность камеры - до 14 кадров в секунду!
- (EF ) . Выдержка от 30 секунд и до 1/8000 секунды, но в режимах S и M может быть от 15 минут до 1/8000 секунды. Этот тип затвора может быть использован в съёмке, когда надо сократить время между нажатием на кнопку спуска и получением снимка. Ещё этот режим можно устанавливать тогда, когда требуется хорошо стабилизированное изображение одиночных снимков. По сути, это идеальный репортажный режим работы затвора: быстрый, тихий, с хорошей стабилизацией. Единственное, что стоит учитывать, это то, что максимальное качество снимков в этом режиме достигается при выдержках до 1/2000 секунды, поэтому с этим типом затвора не рекомендуется снимать на очень коротких выдержках. Впрочем, для большинства репортажных сюжетов 1/2000 секунды более чем достаточно.
- Механический + Электронный (M + E ) . В этом случае от 30 секунд и до 1/8000 камера будет снимать при помощи механического затвора, а на выдержках короче 1/8000 секунды в дело вступает электронный затвор, вплоть до 1/32000 секунды. То есть, электронный затвор работает только тогда, когда механический уже не справляется по скорости. Очень удобная комбинация для съёмки светосильной оптикой с открытой диафрагмой. Особенно актуально в сочетании с режимами расширения динамического диапазона, которые у камер FUJIFILM требуют более высоких значений ISO. То есть, это идеальный режим для съёмки светосильными фиксами с открытой диафрагмой и максимальным расширением динамического диапазона, при этом спокойно можно снимать и днём, камера отлично справляется с такими сюжетами на этой комбинации режимов затвора.
- С электронной передней шторкой + Механический (EF + M ) . Тут от 30 секунд (или 15 минут в S и M) до 1/2000 будет работать затвор с электронной передней шторкой, а после 1/2000 и до 1/8000 - в дело вступит механический затвор. Удобный режим для репортажной фотографии. На наиболее востребованных выдержках (до 1/2000) будет работать более тихий, более резвый и менее вибронагруженный затвор с электронной передней шторкой, а на более коротких выдержках в дело вступит механический затвор.
- С электронной передней шторкой + Механический + Электронный (EF + M + E ) . От 30 секунд (или 15 минут в S и M) и до 1/2000 камера будет снимать с затвором с электронной передней шторкой, после 1/2000 и до 1/8000 будет работать механический затвор, а на выдержках, короче 1/8000 и до 1/32000 в деле будет электронный затвор. Комбо! Всё и сразу. Пожалуй, для X-H1 это наиболее интересный режим.
Во всех комбинированных режимах (вроде "EF + M + E") переключение на тот или иной тип затвора будет происходить автоматически, исходя из необходимой выдержки при экспонировании кадра.
Одним из основных механизмов цифровых фотоаппаратов является затвор, его функциональное предназначение - пропуск, при нажатии на кнопку, световых лучей к матрице , которая является светочувствительным элементом. Световые лучи пропускаются в течение определенного периода времени. Этот период времени, во время которого открывается затвор, носит название «выдержка ». Особенностью цифровых аппаратов является установка затворов, которые могут закрываться и открываться с очень большой скоростью, благодаря этому время выдержки (засветки матрицы) регулируется с высокой точностью. Для специалистов очень важно, чтобы фотооборудование обладало такой точностью, а также большим диапазоном. При большой выдержке на матрицу попадает и большее количество света. Затвор современных цифровых фотоаппаратов, особенно для профессионального использования, может качественно управлять выдержкой. В тоже время этот элемент защищает матрицу от засветки, которая может происходить при считывании изображения, в самом начале экспозиции .
Виды затворов
Затворы могут иметь различия в своей конструкции, а также в принципе закрытия. По таким особенностям разделяют данные элементы на электронные и механические. В различных моделях цифровой фотоаппаратуры устанавливается электронный затвор, он встраивается непосредственно в сенсор камеры.
Электронный затвор
В нужный момент включает сенсор на прием светового потока, по команде процессора потом выключает его. Работой такого затвора управляет процессор фотоаппарата, его электронное оборудование. При использовании такого электронного элемента на матрицу световой поток попадает постоянно, благодаря этому изображение с матрицы передается на ЖК-дисплей цифрового аппарата. Считывается такое изображение за определенное время, которое длится между обнулением матрицы и моментом, когда считывается электронная информация. Это время и составляет величину выдержки, которой характеризуется фотоаппарат. Благодаря электронным затворам фотограф может использовать короткие выдержки, даже до 1/15000с. Работа электронного затвора отличается отсутствием шума и вибрации. Единственное, при использовании такого затвора можно наблюдать и низкое качество изображения, так как чтение ячеек матрицы происходит последовательно. Для того чтобы избежать искажения изображения, таких неприятных эффектов, как ореол, блюминг, профессиональное фотооборудование обеспечивается еще и механическим затвором.
Механический затвор
Обеспечивает дополнительную защиту матрицы от попадания мелкой грязи и пыли. Он также выполняет и такую важную функцию, как дозирование попадания света на светочувствительный элемент фотоаппарата, то есть на матрицу. Благодаря механическому затвору дорогостоящая матрица сохраняет свои высокие технические качества. Для такого затвора характерен определенный срок службы.
Механические затворы также подразделяются на две группы - шторные и центральные.
Центральный затвор
Представляет конструкцию из тонких пластинок (лепестков ), открывающихся к краям и закрывающихся в обратном направлении, поэтому световой поток распределяется равномерно. Он устанавливается между линзами объектива. Наибольшую ценность для профессионалов имеют те затворы, в которых заслонки открываются очень быстро.
Шторные затворы
Обладают более высокой скоростью и большей моментальной выдержкой. В конструкции шторного затвора используются две части (шторки), которые между собой разделяются щелью. В нее проникает из объектива световой поток. Когда срабатывает щелевой затвор, его первая шторка открывает кадровое окно, вторая закрывает. От ширины щели, которая образовывается между шторками, зависит величина выдержки. Принцип действия шторного затвора, при котором перемещаются шторки, может привести к искажению некоторых объектов снимка. Но данный затвор обеспечивает обработку коротких выдержек и имеет высокий коэффициент действия.
Электронно-оптический затвор
В цифровых фотоаппаратах может использоваться еще и электронно-оптический затвор, который представляет собой жидкий кристалл, расположенный между двумя поляризованными пластинами. Через этот кристалл протекает световой поток, потом он попадает на оптический преобразователь.
Затвор является важным элементом работы любого фотооборудования. Основной принцип работы любого вида затворов - это открытие во время фотографирования, пропуск световых лучей. Когда световой поток попадает на светочувствительный элемент, производится экспонирование кадра. Следующий этап - закрытие затвора, что позволяет приступить к следующему снимку. Затвор играет очень важную роль в конструкции фотоаппарата.