Adobe Photoshop для фотографа

Чувствительность матрицы. Тайны ISO

МатрицаВ цифровой фотографии за преобразование света в электрические сигналы отвечает матрица. Это электронный компонент, обладающий определенными характеристиками, заданными при разработке и обеспечиваемыми при производстве. Фактически матрица имеет одну реальную чувствительность, под которой следует понимать количество электрического сигнала, которое способны генерировать ее светочувствительные элементы при попадании на них определенного количества света.

Каким образом цифровая камера через меню позволяет менять чувствительность, ведь она оснащена лишь одной матрицей? Дело в том, что электрические сигналы можно усиливать, подобно тому, как регулируется громкость в плеере или телевизоре.

Знаете ли вы, что существует класс камер для съемки в экстремальных условиях? GoPro - его достойный представитель. Подумайте, как вы сможете использовать достоинства action-камеры - защиту от воды и пыли.

Попробуем разобраться на простом примере. Допустим, что при попадании некоторого количества света на контактах матрицы возникает напряжение 0,1 вольта. В камере это значение эквивалентно чувствительности ISO 100 и в файле дает чистый белый цвет.

При уменьшении диафрагмы (или выдержки) на одно целое значение шкалы диафрагм (или выдержек) уменьшается на одну ступень экспозиции и количество попадающего на матрицу света. Это означает, что вместо 0,1 вольта она сгенерирует напряжение лишь 0,05 вольта. Но мы бы хотели получить все тот же чистый белый цвет, а не серый, соответствующий значению 0,05 вольта. Через меню поднимем виртуальную чувствительность до значения ISO 200, таким образом дав команду электронике камеры усилить полученное с матрицы напряжение в два раза. Вуаля: 0,1 вольта, чистый белый цвет.

Получается, что с матрицы с реальной чувствительностью ISO 100 путем манипуляций с сигналом можно получать напряжения, эквивалентные любой (в разумных пределах) виртуальной чувствительности.

В идеальном мире матрица генерирует сигнал в точности соответствующий попавшему на нее свету. К сожалению, в реальном мире это не так. Вместе с полезным сигналом она создает вредный, который мы видим на цифровых снимках как шум. И чем больше усиливается сигнал полезный, тем больше заметен шум…

На практике это означает, что для большинства современных компактных камер предельным рабочим значением ISO является 400, у беззеркальных камер со сменной оптикой и бюджетных зеркальных камер – 800-1600 в зависимости от модели и производителя. Дальнейшее увеличение рабочих значений ISO требует перехода на дорогостоящую профессиональную технику.

ISO 100, полный кадр

В качестве примера рассмотрим серию снимков, сделанных при одинаковом освещении и разных значениях чувствительности матирцы. Диафрагма (для сохранения одинаковой глубины резкости) была зафиксирована режимом приоритета диафрагмы, а выдержка определялась автоматикой камеры. Далее приведены фрагменты JPEG-файлов, не подвергавшиеся никакой обработке.

ISO 100, фрагмент

ISO 200, фрагмент

ISO 400, фрагмент

ISO 800, фрагмент

ISO 1600, фрагмент

ISO 3200, фрагмент

ISO 6400, фрагмент

Не пугайтесь, увидев шумы при масштабе 100%. В подавляющем большинстве случаев ни вы, ни ваши зрители не будут видеть кадр таким. Чтобы узнать возможности своей камеры, проведите нехитрый эксперимент: сфотографируйте (желательно со штатива – для точности сравнения) какой-либо сюжет при разных значениях чувствительности.

Затем отпечатайте файлы в том размере, как вы это планируете обычно делать. Для домашнего альбома оптимален формат 13х18 см.

Уменьшите в графическом редакторе файлы до размеров вашего дисплея.

Оцените результаты и пообещайте себе только в самых крайних случаях устанавливать значение ISO больше, чем вы решили на основании этого мини-теста.

Однако рост шумов – не единственное препятствие существенного увеличения чувствительности. При большом усилении сигналов нивелируется разница между ними, что проявляется в сужении динамического диапазона кадра. Динамический диапазон – это разница между самыми светлыми и самыми темными участками изображения. При сужении динамического диапазона теряются детали, нюансы, различия между схожими по цвету и яркости соседними элементами.

Сужение динамического диапазона

Шкалы чувствительности, выдержки и диафрагмы были придуманы для того, чтобы фотограф имел возможность верно устанавливать экспозицию на основании замера освещенности и знания свойств материала. Чтобы сохранить цвета в кадре, при уменьшении на одну ступень выдержки (или диафрагмы) следует увеличить на одну ступень чувствительность, если третий параметр остался неизменным.

Шкал светочувствительности исторически было несколько. Советская ГОСТ, капиталистические ISO, ASA (США), DIN (ФРГ). Та, что используется в современных цифровых камерах – довольно молодая, она была утверждена ISO (International Organization for Standardization) в 1987 г.

Шкала чувствительности ISO*

100 200 400 800 1600 3200 6400 12800

* Значение 100 взято в качестве примера, существуют камеры, в которых минимальное значение чувствительности меньше. Значение 12800 также не является максимально возможным.

Шкала чувствительностей может иметь дополнительные деления (одно или два внутри каждого шага, в таких случаях говорят, что деление равно 1/2 или 1/3 EV - ступени экспозиции).

В аналоговые времена фотографы использовали высокочувствительную пленку не только чтобы просто получить возможность сделать кадр с нужными выдержкой и диафрагмой, но и в художественных целях. Снимки выходили характерные: зернистые, контрастные, выразительные.

Никогда не пытайтесь проделать это с цифровой камерой. В Photoshop при помощи фильтров или просто редактирования из любого качественного кадра можно получить достаточно точную имитацию результатов съемки на высокочувствительные пленки, а вот добиться чего-либо пристойного из полного артефактов файла – никогда.

При съемке всегда устанавливайте минимально возможное значение ISO, это позволит получать более качественные файлы.

Установка чувствительности матрицы

В камере чувствительность матрицы устанавливается либо через меню, либо аппаратным переключателем (но такие модели – большая редкость). Прочитайте инструкцию к своему фотоаппарату, чтобы узнать, как оперативно менять чувствительность.

Установка ISO

Установка ISO через меню

Практически все модели фотоаппаратов имеют полностью автоматический режим, при котором чувствительность матрицы и другие параметры экспозиции задаются без участия фотографа. Воздержитесь от включения такого режима, особенно в условиях не очень хорошей освещенности, если хотите сделать стоящий кадр.

Задание максимального значения ISO

Некоторые современные модели предлагают автоматическую установку ISO, но в заданных фотографом пределах. Это весьма удобно, но предварительно выясните, какое максимальное значение для вас будет приемлемым – его и укажите в меню. Если возможности настройки подобного режима в вашей камере ограничены, лучше забудьте о нем: техника имеет неприятную привычку подводить в самый ответственный момент…

Когда вы реализуете тот или иной творческий прием, связанный с ручными настройками камеры, не отдавайте на откуп электронике чувствительность – потратьте еще несколько секунд и установите нужное значение тоже вручную.