Простыми словами о фотографии

Часть 1 - принципы работы фотоаппарата. Основные термины.

   Идея написать цикл статей с таким названием уже давно крутится у меня в голове. Ведь я сам когда-то столкнулся с кучей “непонятных” терминов и пришлось, перелопачивая тонны информации в интернете, делать их “понятными”.

   Начнем с общего устройства фотоаппарата. А устроен он примерно так: 

   Свет отраженный от объекта (напомню что это тот самый свет который попадает к нам в глаза), сквозь объектив оснащенный системой линз и диафрагмой, через затвор попадает на матрицу.

   Причем эта схема остается неизменной как для камеры мобильного телефона, так и для дорогого зеркального фотоаппарата с сменным объективом. Для начала перечислю, из каких основных компонентов состоит ЛЮБОЙ фотоаппарат, а также их параметров. А потом, по очереди пройдусь по этим компонентам, рассказав подробно как изменение этих параметров влияет на результат.

• Матрица. Хоть на схеме - это последний элемент, но именно он фиксирует картинку. Раньше на месте матрицы была пленка. 
• Размер пленки для всех фотоаппаратов (кроме узкоспециализированных моделей выпускаемых небольшими тиражами) был одинаков 36*24 мм. Матрица цифрового фотоаппарата такого размера называется - полнокадровой. После появления первых цифровых камер, размер их матриц был гораздо меньше (уровень производства тех лет не позволял сделать светочувствительную матрицу больших размеров. Да и учитывая качество цифровой фотографии тех лет - это не имело смысла). Отношение размера матрицы фотоаппарата к полнокадровой называется кроп-фактором (от английского crop - обрезать). Кроп-фактор говорит о том, на сколько матрица меньше полнокадровой.
• Разрешение матрицы. Этот параметр обозначается в мегапикселях (миллионы пикселей - светочувствительных точек). Чем больше мегапикселей - тем больше разрешение снимка. ВАЖНО - количество мегапикселей НИКАК не указывает на качество снимка.
• Чувствительность матрицы. Тут все совсем не просто. Потому что есть стандартизированные значения чувствительности (родом еще из пленочных времен). Но имеет значение количество шумов матрицы при определенном значении чувствительности, а не само по себе это значение.
• Затвор - это своего рода дверка, открывая которую фотограф пропускает свет на матрицу. Исторически, для того чтобы на пленке сформировалось изображение, необходимо чтобы на нее попало некоторое количество света. Затвор служит для того, чтобы “пускать” свет на матрицу и “закрывать” его. Время в течении которого открыт затвор, то есть свет падает на пленку или матрицу, называется выдержкой. У затвора всего два параметра, или даже две грани одного - максимальная и минимальная выдержки. То есть максимальное и минимальное время, в течении которого может быть открыт затвор. С максимальным все просто - затвор открывается и держится открытым от нескольких секунд до десятков минут. С минимальной выдержкой труднее. 1\8000 (одна восьмитысячная!) доля секунды - это не просто мало - это ОЧЕНЬ мало для механической системы. За такой небольшой интервал времени физически невозможно полностью открыть и закрыть затвор. Поэтому затворы в современных фотоаппаратах сконструированы не как условная дверка, а как две шторки двигающиеся навстречу друг-другу (пусть в горизонтальной плоскости). В исходном положении верхняя шторка убрана, нижняя поднята вверх. При длинных выдержках (до около 1/500 секунды) логика следующая - нижняя шторка опускается вниз открывая путь света на матрицу. Выдерживается время выдержки. Верхняя шторка опускается вниз, закрывая поток света. Обе шторки возвращаются вверх, в исходное положение. Для коротких выдержек, верхняя шторка начинает опускаться в то время, пока нижняя еще не открыла весь кадр. Таким образом обе шторки образуют щель, которая проходит по кадру. И чем меньше выдержка, тем уже эта щель. Эта техническая подробность пригодится в следующих статьях, когда я буду рассказывать про съемку со вспышкой.
• Объектив установлен перед затвором. Представляет собой оптическую систему из линз и диафрагмы. 
• Диафрагма - если говорить упрощенно, то это перегородка с отверстием (постоянным или переменным) центр которого находится на оптической оси объектива. Зачем она нужна? На самом деле назначений у нее несколько. Во первых, в сложных оптических системах, чем дальше лучи света от оси, тем больше искажений они несут - поэтому диафрагма отсекает совсем “плохие” лучи. Во вторых, изменяя диафрагму, можно регулировать количество света попадающего на матрицу также как это делается изменением времени выдержки затвора. Зачем нужны два способа управление количеством света - об этом позже. И наконец значение диафрагмы напрямую влияет на получаемую картинку. Чем меньше отверстие диафрагмы - тем более четкая и резкая картинка, а чем больше - тем размытее получается задний фон.
• Фокусное расстояние объектива говорит о том, насколько узкую (приближение) или широкую (удаление) картинку “видит” объектив. Зум - это отношение максимального фокусного расстояния к минимальному. ВАЖНО что значение зума не показывает насколько объектив приближает картинку (относительно того как мы видим глазами), а говорит только об степень увеличения относительно минимально фокусного расстояния. Так у объектива 18-105 мм зум 5.8, а у 200-400 мм всего 2. Но фокусное расстояние 400 почти в 4 раза больше чем 105, и соответственно приближать такой объектив будет намного сильнее. Этот факт наверное мне было труднее всего переосмыслить после простых “мыльниц” с фиксированным объективом (где объектив “видит” примерно тоже что и мы глазами), а зум показывает фактически во сколько раз мы можем эту картинку приблизить. Более дорогие камеры могут не только приближать, но и расширять картинку, захватывая угол зрения недоступный нашему глазу. А отдельные объективы, могут по умолчанию “видеть” увеличенную картинку, и отсчитывать зум уже от нее.

   Итак, выше мы рассмотрели основные элементы фотоаппарата, управляя свойствами которых мы можем непосредственно влиять на получаемое изображение. Кстати, то количество света, которое попадет на матрицу с определенной чувствительностью, за выставленное время затвора и через установленное отверстие диафрагмы называется - экспозицией. Не вдаваясь в скучные определения скажу что в обычном разговоре экспозицией называют такое сочетание параметров съемки, при которых снимок получается с нормальной освещенностью. Если фотография темная - ее называют недоэкспонированной (нужно были или увеличить выдержку, или шире открыть диафрагму, или увеличить чувствительность матрицы - иными словами увеличить количество света на снимке). Если фотография слишком светлая, выбеленная - ее называют переэспонированной (нужно было уменьшить выдержку, сделать уже диафрагму, уменьшить чувствительность матрицы).

   В следующих частях я расскажу какое влияние оказывают вышеперечисленные параметры на экспозицию, и в каких случаях какое их соотношение предпочтительнее выбирать.