Механический затвор

Эта статья – продолжение цикла статей о вопросах, поднятых ранее в статьях ‘Шум затвора‘ и ‘Недостатки современных DSLR камер‘.

Механический затвор

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 Nikon D80.

Выдержка 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 выдержке синхронизации, то затвор будет работать следующим образом:

1. Открывается первая шторка, на это тратит 1/200 секунды.
2. Проводится экспозиция, 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.
3. Вторая шторка закрывается, на это тратится 1/200 секунды.
4. 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 SB-910 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 выдержки синхронизации, то затвор будет работать следующим образом:

1. Открывается первая шторка.
2. Вторая шторка не ожидает полного открытия матрицы и начинает свое движение вслед за первой. Задержка второй шторки как раз и определяет время экспозиции. Возьмем в качестве примера самую короткую выдержку, допустимую для Nikon D80 – 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.
3. 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 Nikon 1 J1). 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 Nikon D80 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.