Дорогие друзья, сегодня мы хотим рассказать, в чём разница между электронным и механическим затвором. В некоторых фотокамерах можно выбирать между спуском электронного и механического затвора. Электронный затвор позволяет управлять экспозицией, включая и выключая матрицу фотокамеры при срабатывании. В механическом затворе используются традиционная передняя и задняя шторки, расположенные перед матрицей, которые открываются и закрываются для регулировки экспозиции.
Электронный затвор
Бесшумная работа
Его достоинство — бесшумная работа, поскольку во время установки экспозиции не перемещаются внутренние детали. Это бывает важно в случаях, когда звук спуска механического затвора может привлечь внимание фотографируемого объекта, например, при съёмке с близкого расстояния дикой природы, спортивных мероприятий или тогда, когда фотографу нужно оставаться незамеченным.
Повышенная частота кадров
В электронном затворе нет механических деталей, благодаря чему можно повысить частоту кадров по сравнению с частотой, получаемой при использовании механического затвора. Например, фотокамера Nikon 1 V3 может снимать со скоростью 20 кадров в секунду с помощью электронного затвора и 6 кадров в секунду — с помощью механического.
Снижение дрожания/смазывания
Движение передней шторки механических затворов или удар зеркала вызывают незначительные вибрации, которые в фотокамерах с высоким разрешением могут приводить к дрожанию фотокамеры или смазыванию изображения. При фотосъёмке со штатива с использованием электронного затвора дрожание фотокамеры и смазывание изображения уменьшаются, поскольку физические объекты внутри фотокамеры не перемещаются.
Механический затвор
Уменьшение искажения строчного затвора
При съёмке с короткой выдержкой проносящихся мимо объектов или при быстром панорамировании КМОП-матрица может создавать искажение строчного затвора. Если используется электронный затвор, КМОП-матрица включена и последовательно сканирует линию за линией, а при съёмке быстро движущихся объектов искажение отображается на снимке, например, виден след движения игрока в гольф, опускающего клюшку. Если при съёмке с короткой выдержкой используется механический затвор, передняя и задняя шторки затвора располагаются настолько близко друг к другу, что в отдельно взятый момент времени экспонируется только фрагмент (полоса) матрицы. Это помогает уменьшить искажение строчного затвора.
Повышение скорости синхронизации вспышки
Синхронизация вспышки при использовании механических затворов часто выполняется быстрее, чем в случае с электронными. Так происходит из-за особенностей электронного затвора и частоты сканирования матрицы. Во время съёмки на улице при ярком освещении и использовании самой высокой скорости синхронизации вспышки лучше всего работать с механическим затвором. Например, максимальная выдержка синхронизации вспышки при использовании механического затвора Nikon 1 V3 — 1/250 с, а при использовании электронного затвора — 1/60 с.
Понравилась ли вам статья? Задавайте вопросы и не забывайте
Ни на что не
похожий, и при этом столь знакомый современному человеку – звук срабатывания
затвора (Shutter
) камеры. Этот
звук стал настолько узнаваемым, что стал синонимом фотографии, его стали
имитировать на цифровых аналогах и мобильных телефонах электронным образом. А
задумывались ли вы о том загадочном процессе, который стоит за этим звуком?
Работа затвора в зеркальной фотокамере
Существуют три основных составляющих затвора в фотокамере: зеркало, нижняя шторка и верхняя шторка. Когда вы смотрите через видоискатель, так называемых зеркальных камер, вы по сути, видите изображение непосредственно с объектива проходящее через группу зеркал. При нажатии на спуск затвора, зеркало приподнимается на короткое время для того, чтобы свет попал на матрицу/плёнку. Именно поэтому в видоискателе пропадает картинка, - в этот момент он становится тёмным.
После того, как зеркало поднимется вверх небольшая шторка начинает движение сверху вниз, обнажая матрицу/плёнку, находящуюся за ней. После этого, еще одна шторка выпадает вниз, закрывая матрицу/плёнку целиком. В зависимости от установленной выдержки этот процесс может меняться во времени. Иной раз он может быть очень быстрым.
Итак - вторая шторка закрывает матрицу, зеркало падает вниз, возвращаясь на прежнее место, шторки занимают исходное положение. Всё это действие, от момента поднятия зеркала до его возвращения, и есть цикл срабатывания затвора.
зеркальных камер
Работа затвора без зеркальной фотокамеры
В отличии от зеркальных фотоаппаратов, в без зеркальных - отсутствует система зеркал, или пента призма. Собственно, поэтому такой тип фотокамер и называют без зеркальными. Матрица в таких аппаратах все время подвергается воздействию света, проходящего через объектив. По этой причине в без зеркальных фотокамерах используется либо ЖК экран, либо электронный видоискатель.
Как только пользователь нажимает кнопку спуска затвора, нижняя шторка поднимается вверх чтобы закрыть матрицу. Затем, эта же шторка начинает опускаться, и в этот момент происходит экспонирование. Далее опускается вторая шторка и закрывает матрицу. После того, как вторая шторка закроет матрицу, экспонирование завершается, а шторки возвращаются в исходное положение.
Графический пример одного цикла для без зеркальных камер
Нужен ли механический затвор?
До эпохи цифровых матриц, очень важно было оснастить камеру затвором. Связанно это было с тем, что пленку невозможно просто включить, а затем выключить. Фотопленка и кинопленка весьма чувствительны к свету и любое, даже короткое световое воздействие на неё чревато последствиями. Конечно, в настоящее время технологии позволяют вовсе обходиться без механического затвора в камерах определенной категории.
Классическим примером подобных, без затворных аппаратов, являются фотокамеры пользовательского класса - карманные аппараты и мобильные телефоны. Камеры такого рода обычно более шумные, чем их классические аналоги. Связанно это с тем, что в таких камерах постоянно подается питание на матрицу. Также надо учитывать, что чем выше значение ISO , тем более шумным будет изображение, причем относится это к любым типам фотоаппаратов.
Скорее всего в ближайшем будущем, технологии позволят получать профессионального качества изображение, используя камеры без затворов, однако на данный момент, они еще далеки от профессионального качества.
Механизм работы затвора при съемке видео
Механизм работы затвора для видео съемки, сильно отличается от принципов работы затвора при фотографии. Связанно это с тем, что обычная фотокамера, способна активировать механизм затвора, приблизительно шесть раз в секунду. Механизм срабатывания просто слишком медленный для видео, в котором обычно записывается 25 или 30 кадров в секунду. Поэтому, шторки и механизмы зеркал, все время находятся в открытом состоянии. Затвор же реализован, на основе регулировки времени считывания информации с матрицы. Это и есть электронный затвор. Выдержка же, определяется временем, между сбрасыванием матрицы и моментом считывания с неё информации. Соответственно, матрица обнуляется после каждого кадра.
Что такое Global Shutter?
Возможно название намекает на то что это один из типов затвора, но на самом деле взаимодействие Global Shutter и матрицы очень важный момент. Когда речь заходит о матрице видеокамеры, существует два основных типа матриц, о которых необходимо знать – CMOS и CCD.
CMOS
- КМОП (комплементарная
структура металл-оксид-полупроводник) матрица, наиболее распространена в
категории полупрофессиональных камер. И надо признать, они весьма
проблематичны. Связано это с принципом работы КМОП матрицы. Она считывает
информацию с пикселей двигаясь от верхнего левого угла, к нижнему правому. Это
и создаёт проблему, так как, если объект съемки движется быстро в момент
съемки, то на выходе получаем искаженное изображение. В таких условиях, Rolling
Shutter
(так это обозначается),
создает эффект «желе», являющийся браком, если говорить с профессиональной
точки зрения. И эффект
этот особо проявляется при съемке видео.
Другой тип матрицы - CCD - ПЗС (прибор с зарядовой связью), записывает кадр целиком. Это и есть, так называемый Global Shutter . Принцип работы Global Shutter схож с работой плёночного фотоаппарата - кадр записывается целиком, тем самым исключается деформация изображения. Таким образом Global Shutter выдает более реалистичное и качественное изображение.
Что такое Обтюратор?
Обтюратор (фр. obturateur, от лат. obturo — закрываю) — механическое устройство, для периодического перекрывания светового потока. Этот тип затвора используется в кинокамерах. Как известно, пленочная кинокамера записывает 24 отдельных кадра в секунду, это значит, что 24 раза в секунду пленка подвергается воздействию света. В результате мы получаем иллюзию движения. При съемке видео, затворы, описанные выше в этой статье, невозможно использовать, так как они слишком сложны, для реализации 24 раза в секунду. По этой причине и был разработан обтюратор.
Затвор этот, очень похож на вентилятор. Распложён он внутри корпуса камеры и вращаясь закрывает, либо открывает световой поток к плёнке или матрице. Процесс состоит из трех этапов: пока диск перекрывает свет, пленка устанавливается на позицию, далее диск открывается - происходит экспонирование, на заключительном этапе диск закрывает кадр. Этот процесс повторяется 24 раза за секунду.
В современных камерах реализована возможность, точно подобрать значение скорости затвора. Но в случае с классическими пленочными камерами, вам придется рассчитывать выдержку самостоятельно. Существует понятие угла выдержки (смотри рисунок), соответственно, оператор вычисляет скорость затвора учитывая два параметра, угол затвора и частоту кадров.
Для примера, если вы работаете с пленкой, и запись ведется на скорости 24 кадра в секунду, а значение угла затвора равно 180°, то скорость затвора будет 1/48, или два раза 24. Следующая картинка поможет понять вам этот процесс.
Нередко производители кинокамер высокого класса указывают скорость затвора в углах, к тому же, существует большое количество интернет ресурсов, которые более детально и точно описывают механизм работы и вычисления скорости затвора, для плёночных камер.
В современных цифровых камерах используются фокальные затворы шторно-щелевого типа с вертикальным ходом шторок . Это означает, что такой затвор расположен сразу перед матрицей фотоаппарата, состоит из шторок, которые двигаются вертикально (обычно сверху-вниз и обратно).
Ниже наглядно показано, как происходит спуск затвора:
Видео 1.
Обратите внимание на то, как сильно трясет зеркало после его подъема и возврата, а также на то, как чудовищно содрогаются шторки затвора . На видео видно, что шторки затвора состоят из нескольких частей (так называемые ламели или ‘жалюзи’).
Видео 2.
На этом видео можно заметить щель, которая формируется во время движения шторок затвора.
Видео 3
.
Полноформатная камера и кропнутая камера.
Видео 4.
Трясет не только зеркало и жалюзи затвора, но и лепестки диафрагмы.
И немножко рассуждений насчет затвора, на примере камеры .
Синхронизации этой камеры составляет 1/200 секунды. Это означает, что именно такой промежуток времени нужно шторкам затвора для прохождения расстояния, равного высоте матрицы.
Если нужно проводить съемку на выдержках длиннее или равной синхронизации, то затвор будет работать следующим образом:
- Открывается первая шторка, на это тратит 1/200 секунды.
- Проводится , в это время матрица остается полностью открытой. Возьмем в качестве примера выдержку 1/60 секунды. Вторая шторка начнет свое движение через 1/60 секунды после начала движения первой шторки.
- Вторая шторка закрывается, на это тратится 1/200 секунды.
- Шторки поднимаются вместе, в начальное положение.
На таких выдержках легко синхронизировать вспышку и работу затвора. Обычно вспышка срабатывает после первой шторки (как только затвор полностью открывает матрицу), либо перед началом движения второй шторки (перед закрытием затвора). Например, импульс моей вспышки Nikon имеет длительность от 1\800 с до 1\40.000 с в зависимости от мощности. Во время срабатывания вспышки матрица камеры полностью открыта и нет никаких проблем с синхронизацией.
Если нужно проводить съемку на выдержках короче синхронизации, то затвор будет работать следующим образом:
- Открывается первая шторка.
- Вторая шторка не ожидает полного открытия матрицы и начинает свое движение вслед за первой. Задержка второй шторки как раз и определяет время . Возьмем в качестве примера самую короткую выдержку, допустимую для – 1/4000 с. В таком случае вторая шторка начинает свое движение через 1/4000 с после начала движения первой шторки и таким образом две шторки двигаются вместе, формируя движущуюся щель, которая и производит экспозицию.
- Шторки поднимаются вместе в начальное положение.
На таких выдержках синхронизировать работу вспышки с затвором сложно. Если вспышка сработает только в какой-то определенный момент, то на снимке мы получим полосу, которая формируется щелью затвора. Чтобы обойти такое ограничение, применяют вспышки с высокоскоростной синхронизацией, которые “светят” все время движения обеих шторок, для избежания появления полос.
Интересно, но если мы проводим съемку на 1/60 секунды, то на самом деле затвору требуется куда больше времени на свою работу. Так, тратится 1/60 с на спуск первой шторки и ожидание второй, 1/200 с на движение второй шторки и как минимум еще 1/200 с на подъем обеих шторок в изначальное положение (идеальный случай , в реальности времени нужно больше). Итого 1/60 + 1/200 + 1/200 = 2/75 с. Если убрать ограничения на работу зеркала, диафрагмы и процессора камеры, то за одну секунду при идеальных условиях можно будет снять не больше 38 кадров, и это является механическим ограничением серийной съемки .
В то же время, камеры, использующие электронный затвор, которому не нужно тратить время на движения шторок, уже сейчас без проблем позволяет снимать со скоростью 60 кадров в секунду в режиме фото (в качестве примера посмотрите на ). Только представьте себе, как полезно было бы для фоторепортеров и фотографов снимающих спорт, фотографировать определенные события с такой огромной скоростью. Для примера, самая быстрая зеркальная камера на 2014 год – Canon 1DX , снимает максимум со скоростью 14 кадров в секунду, что в 4 раза ниже чем 60 к/с у некоторых беззеркальных камер с электронным затвором. Вот только беда, что современные камеры с электронным затвором имеют свои недостатки, например страдают ‘rolling shutter’ и т.д. и пока остается только мечтать про электронный затвор, обладающий положительными качествами механического затвора и огромной скоростью съемки.
Кстати, “реальную” скорость движения шторок затвора легко посчитать. Высота матрица составляет 15,8 мм, шторка проходит это расстояние за 1/200 секунды, а ее скорость составляет 3,16 м/с или 11,38 км/ч, что совсем немного:)
Спасибо за внимание. Аркадий Шаповал.
Сейчас на беззеркалки стали ставить электронный затвор. Эта штука может испортить вам всю съёмку, если не понять где она уместна, а где нет.
Эта анигифка показывает классический косяк электронного затвора. Снято серией на 1/18.000 секунды с рук, на f/1.2 при фокусном расстоянии 84мм (ЭФР) и минимальном ISO. Как вы понимаете, света было слишком много, чтобы снимать на такой открытой диафрагме, и на классической камере, ограниченной выдержкой в 1/8000 секунды (а у многих зеркалок и БЗК в лучшем случае 1/4000) пришлось бы использовать нейтральный светофильтр, у которых... .
На БЗК, которой я делал эту съёмку, можно было включить электронный затвор, с которым становилась доступной выдержка до 1/32.000 секунды. Вроде бы это и хорошо, но... как видим, есть нюансы.
Суть в том, что время, когда перестали считываться пиксели в начале матрицы, и когда в конце, существенно отличается. Получается, что часть снимка сделана раньше, а часть позже, и любое движение в кадре деформируется. Именно поэтому для камер с возможностью использования электронного затвора будет ОЧЕНЬ нелишним стабилизатор - в объективе или на матрице. Стаб позволяет держать картинку ровно и "порвать" более-менее статичный сюжет сложнее.
При съёмке с проводкой, при использовании электронного затвора, происходит вот такой забавный эффект:
Всё кроме основного "ведомого в кадре" объекта съёмки наклонено. И судя по наклону, кстати, отсечка чтения происходит сверху-вниз. То есть сначала снимается верхняя часть кадра и постепенно происходит фиксация до низа. Есть ещё и третья проблема.
Ещё электронный затвор боится ламп дневного света, из-за их мерцания - может получаться эффект, когда яркость на фотографии плавает по кадру полосами, как будто снимок был сделан через жалюзи. Здесь тоже много зависит от света и сенсора, эффект может быть сильно выражен или едва заметен только при перелистывании.
Наконец, на большинстве современных БЗК, в режиме с электронным затвором, нельзя снимать в студии. Эффект получается такой же, как при выборе неправильной скорости X-синхронизации - часть кадра освещена, а часть в полной темноте.
В общем, подведу итог. Электронный затвор штука классная - позволяет использовать камеру в "бесшумном режиме", снимать незаметно, использовать более короткие выдержки, но в то же время он может попортить крови. С ним не стоит снимать динамику, и даже людей, прыгающих на батуте. Снимать балет в этом режиме можно, статичные портреты на ярком солнце тоже, но как только в кадр приходит движение... начинаются проблемы. И эти проблемы сильно зависят от того, что это за камера и что за сенсор.
Как я понимаю, сенсоры совершенствуются, и например в компакт Sony RX100 M4 поставили новейший композитный сенсор, у которого вся картинка считывается сразу. Камеру я ещё не видел, по отзывам западных коллег у неё практически нет озвученных проблем при работе электронного затвора, и по той же причине нет роллинг-шаттера при съёмке видео. Но это мыльница, таки. Посмотрим, когда многослойные сенсоры доберутся до камер посерьёзней.
В плане текущих беззеркалок всё сильно варьируется, надо проверять модели индивидуально. У каких-то проблема выражена сильнее, у других меньше - зависит она, что очевидно, от скорости, с которой считываются данные с матрицы.
Оба кадра - отбраковка из бэкстейджа со съёмок клипа на сингл "Лето" Родиона Газманова , который . А бэк мы выложим чуть позже, там есть очень классные моменты, на которых мне удалось проверить многие фишки одной из новеньких беззеркалок, из тех что сейчас у меня на тестах. В планах скороые обзоры по Fujifilm X-T10 и Sony A7-II, ну и на подходе 42-мегапиксельная A7R-II.
Скоро выложу обзор объектива Olympus 75mm f/1.8, на понедельник планирую обзор нового 14-150. Всё уже написано, осталось заверстать сюда.
Ну и по теме поста хотел спросить: вы бесшумным режимом у камеры пользуетесь или хотели бы пользоваться?
Затвор - устройство, которое регулирует продолжительность прохождения света в фотоаппарат. Пока затвор открыт - на светочувствительный элемент (будь то пленка или матрица) попадает отраженный от предмета съемки свет и формируется изображение. То время, которое затвор остается открытым, называется - с ее помощью можно добиваться различных эффектов при фотографировании.
Самые первые фотоаппараты вообще обходились без затвора: из-за низкой чувствительности к свету материалов, выдержка длилась часы (позднее сократилась до минут). Потому допуск света внутрь камеры перекрывался крышкой объектива, когда фотограф считал, что выдержка достаточна.
Затем, когда появились более чувствительные фотоматериалы, понадобилось делать короткие выдержки - в доли секунды, и без специального точного механизма уже нельзя было обойтись. Так появились затворы.
Существует целая классификация затворов (по тому, где они размещены в камере, какие особенности конструкции и т.д.). Однако мы остановимся на том, что затворы бывают механические и электронные.
ВИДЫ ЗАТВОРОВ, КОТОРЫЕ ЧАЩЕ ВСЕГО ВСТРЕЧАЮТСЯ В СОВРЕМЕННЫХ КАМЕРАХ
Механический затвор состоит из световых заслонок, которыми прикрывается светочувствительный элемент (пленка или матрица), и привода, который эти заслонки двигает. Механические затворы устанавливались в пленочные камеры, но и поныне они занимают свое место в цифровых фотоаппаратах. Существует два основных типа механических затворов, которые по конструктивному принципу действия делятся на центральные и шторные .
Шторные затворы устанавливается в фотоаппараты, предназначенные для работы со сменной оптикой, так как располагаются непосредственно перед светочувствительным элементом. Роль световых заслонок в нем выполняют шторки из специальной ткани или тонких металлических пластин. Дозирование света производится с помощью щели между двумя шторками, перемещающимися относительно фотопленки. При нажатии на спусковую кнопку первая шторка открывает кадровое окно, позволяя свету, прошедшему через объектив, попасть на пленку. Через промежуток времени, называемый выдержкой, вторая шторка закрывает кадровое окно. Фактически, выдержка, это время между открытием первой шторки и закрытием второй, а длина коротких выдержек регулируется шириной (щелью) между первой и второй шторкой.
Основное достоинство шторных затворов - это возможность применения сверхкоротких выдержек до 1/8000 с. К недостаткам относится неравномерность фиксации поля кадра. Изображение воспроизводится на матрице последовательно от одного края окна до другого (по вертикали или горизонтали), что может стать причиной нарушения формы движущихся объектов. Еще одна проблема - невозможность добиться короткой синхронизации со вспышкой, опять же, из-за неравномерной фиксации поля кадра.
Срабарывание шторного затвора - длинная, средняя и короткая выдержки (слева направо)
Центральный затвор , как правило, устанавливается между линзами объектива. В нем используются заслонки в виде тонких лепестков, которые открывают световое отверстие объектива от оптической оси к краям, а закрывают в обратном направлении.
У центрального затвора довольно много достоинств: отсутствие искажений объектов изображения в результате работы, равномерное распределение освещенности, возможность короткой синхронизации со вспышкой и хорошая устойчивость к температурным колебаниям. Но, к сожалению, от центральных затворов сложно добиться коротких выдержек.
Центральный затвор
Электронный затвор - это самый новый вид затвора, и собственно слово «затвор» в данном случае немного условно. Никакого механизма нет: матрица цифрового фотоаппарата «включается», обрабатывает свет заданное время выдержки и «отключается».
Можно предположить, что в современных фотоаппаратах достаточно оставить только электронный затвор: он бесшумен, нет механизмов, которые подвержены износу. Однако он имеет свои недостатки (в определенных условиях искажает изображение), поэтому производители по-прежнему отдают предпочтение механическим затворам. Или устанавливают оба вида - при желании фотограф может выбрать, какой из них ему больше нравится. Например, когда нежелательно привлекать внимание к съемке, отсутствие щелчков при работе делает электронный затвор ценным помощником.
