Как работают затворы у разных камер?

Мы все знакомы с характерным звуком щелчка затвора камеры. Но знаете ли вы, что в этот момент происходит внутри вашего устройства? В этой статье фотограф Чад Верзоса (Chad Verzosa) рассказывает, как работает затвор, и почему слышен его отчетливый щелчок.

Что такое затвор камеры?

Затвор – это своеобразные ворота, которые открываются, чтобы пропустить свет на датчик или пленку, и закрываются, чтобы остановить экспозицию.

На самом деле, затвор - это сложное механическое устройство. Существуют различные типы, которые работают по-разному в зависимости от конкретной камеры. Давайте посмотрим поближе на затворы в зеркальных, беззеркальных, видео- и кинокамерах.

Как работает затвор камеры?

• DSLR-затвор

Акроним DSLR расшифровывается как Digital Single Lens Reflex. Это означает, что ваша камера имеет оптическое устройство, состоящее из зеркала и призмы, что позволяет вам точно видеть, что проходит через объектив.

Оптика зеркальной фотокамеры заключается в размещении зеркала за объективом, которое идет к призме внутри видоискателя. Вы можете представить процесс, как работу крошечного перископа, который отражает свет, чтобы достичь вашего глаза.

Теперь, что зеркало должно делать с затвором? Поскольку зеркало находится непосредственно за объективом, оно предотвращает попадание света на затвор. Но цифровая зеркальная камера сконструирована таким образом, что при нажатии кнопки спуска затвора зеркало поднимается, чтобы затвор мог открыться и произвести экспозицию.

Когда вы нажимаете кнопку спуска затвора, вы слышите, как зеркало издает хлопающий звук в момент, когда оно поднимается. Поскольку он не отражает свет за объектив и не направляет его в видоискатель, вы получаете черный экран.

Пока зеркало поднято, шторка затвора опускается и обнажает датчик позади себя. Как только экспозиция заканчивается, опускается вторая шторка и закрывает датчик. Время, в течение которого опускаются первая и вторая шторки, зависит от скорости затвора. Чем она ниже, тем дольше затвор открыт.

• Беззеркальный затвор

Беззеркальные камеры передают данные изображения с датчика на небольшой электронный экран в видоискателе, чтобы вы могли видеть то, что снимаете.

Во многих отношениях механизм затвора беззеркальной камеры работает аналогично зеркальной камере. Он также имеет шторку затвора, которая поднимается и опускается при съемке. Но разница в этот раз в том, как он перемещается и захватывает изображение при нажатии кнопки спуска.

Поскольку беззеркальная камера не имеет зеркала, датчик полностью открыт за объективом. Но когда вы нажимаете кнопку спуска, дверца затвора поднимается вверх, чтобы заблокировать датчик, а затем опускается, чтобы осуществить экспозицию. Как только экспозиция сделана, другая дверца опускается с верхней части кадра.

• Затвор для среднего формата

Все слышали о сенсорах кадрирования и полнокадровых камерах. Кроп-сенсоры обычно встречаются в более дешевых потребительских камерах. Полнокадровые датчики используют большинство профессиональных фотографов.

Но как насчет камер среднего формата? Средний формат получил свое название от камер 120-мм формата в период съемок на пленку. Поскольку такие камеры имеют больший сенсор и разрешение, они достаточно дорогие.

Как и полнокадровые камеры, камеры среднего формата также имеют DSLR и беззеркальные версии. Это означает, что их механизмы затвора также различаются. Но высококлассные варианты среднего формата часто имеют специальный затвор – он называется лепестковым.

В отличие от других механизмов затвора, лепесток затвора находится внутри объектива, а не корпуса камеры. Он выглядит и работает также как диафрагма, перемещаясь внутрь или наружу, а не вверх и вниз.

Преимущество лепесткового затвора в том, что он быстрее, чем любой другой механизм, в котором используется шторка затвора. Вы можете использовать его для высокосинхронной вспышки, которая может составлять 1/1000 секунды или более по сравнению с 1/200 или 250 секунды для беззеркальных и DLSR.

• Компактные камеры и смартфоны

Вы когда-нибудь задумывались, откуда происходит щелчок на вашей компактной камере или смартфоне? Правда в том, что звук производится электронно.

Компактные камеры и смартфоны вообще не имеют шторки затвора, которые поднимаются и опускаются. Вместо этого они захватывают свет от объектива прямо на датчик. Это основная причина того, что они меньше и могут делать больше снимков, чем обычные камеры.

Так что, если ваш смартфон работает без затвора, то почему для обычных камер он все же необходим? Все сводится к качеству фотографий. Камеры без затвора, как правило, дают зернистые снимки. С другой стороны, камеры с механическими затворами снимают более чистые изображения. Они лучше контролируют свет, попадающий на датчик.

• Затвор при съемке фотографий

Как упоминалось ранее, количество времени, в течение которого затвор остается открытым, пропорционально скорости затвора, установленной на вашей камере.

Поскольку затвор является механическим, он может двигаться так быстро только при съемке. Попробуйте нажать и удерживать кнопку затвора в течение десяти секунд, и вы сможете ощутить, насколько быстро или медленно ваша камера делает снимки.

Скорость съемки вашей камеры рассчитывается с использованием FPS или количество кадров в секунду (frames per second). Большинство потребительских камер могут снимать только от 5 до 8 кадров в секунду, даже если скорость затвора составляет 1/8000 секунды или более.

• Затвор при съемке видео

Теперь, когда вы знаете, что большинство камер могут снимать только несколько кадров в секунду, вы поймете, почему при съемке видео затвор никогда не используется. В противном случае получится резкое движение, потому что затвор недостаточно быстр, чтобы запечатлеть естественное движение.

Когда вы записываете видео, используя беззеркальный или цифровой зеркальный фотоаппарат, затвор поднимается и никогда не опускается, пока вы не закончите съемку. В режиме видео датчик становится "виртуальным" затвором, сканируя в электронном виде свет, идущий от объектива.

Захват видеоданных зависит от типа датчика в вашей камере. Есть два основных типа датчиков в камерах. Первый - CMOS, в большинстве камер начального и даже профессионального уровня. Он захватывает видео, сканируя сцену слева направо и сверху вниз.

Датчик CMOS сканирует всю сцену в миллисекундах (что быстро!). Однако это искажает быстрое движение, потому что сцена не записывается сразу. Если у вас есть зеркальная или беззеркальная камера, попробуйте быстро повернуть ее слева направо, и вы заметите искажения - эффект роллинг-шаттер.

Второй тип сенсоров называется CCD и чаще всего используется в профессиональных видео- или кинокамерах. Он использует так называемый глобальный затвор, чтобы избежать каких-либо искажений в движении. Это означает, что он захватывает сцену сразу, поэтому вы не увидите никаких искажений в движении в кадре.

Проверьте количество затворов

Ваш затвор камеры является механическим устройством, а значит он может сделать определенное количество щелчков, прежде чем перестанет работать. Ожидаемый срок службы затвора вашей камеры можно найти в спецификации камеры или в Интернете.

Затвор средней потребительской камеры срабатывает порядка 100 000 раз. Между тем, профессиональные оцениваются в 200 000 и более срабатываний. Может показаться, что этого мало, но в целом, большинство энтузиастов достигают только 25 000 срабатываний в год. Это означает, что их камера может работать приблизительно до 4 лет.

Между тем, профессиональные фотографы нередко достигают 50 000 или даже 100 000 срабатываний в год. Это еще одна причина относительно частой смены камер.

Да, иногда затвор может сломаться до или даже после достижения ожидаемого количества срабатываний затвора. Как и пробег вашего автомобиля, ожидаемая продолжительность жизни затвора - оценка производителя.

Photo by Steve Johnson

Понимание механики затвора позволит вам увидеть его возможности и ограничения. И давайте будем честными: приятно осознавать, что происходит внутри вашего устройства, когда вы слышите характерный щелчок.