Механічний затвор

Ця стаття – продовження циклу статей про питання, підняті раніше у статтях 'Шум затвора'І'Недоліки сучасних DSLR камер».

Механічний затвор

У сучасних цифрових камерах використовуються фокальні затвори шторно-щілинного типу з вертикальним ходом шторок. Це означає, що такий затвор розташований відразу перед матрицею фотоапарата, що складається зі шторок, які рухаються вертикально (зазвичай зверху-вниз і назад).

Нижче показано, як відбувається спуск затвора:

Відео 1.

Зверніть увагу на те, як сильно трясе дзеркало після його підйому та повернення, а також на те, як жахливо здригаються шторки затвора. На відео видно, що шторки затвора складаються з кількох частин (так звані ламелі або жалюзі).

Відео 2.

На цьому відео можна побачити щілину, що формується під час руху шторок затвора.

Відео 3.

Повноформатна камера та кропнута камера.

Відео 4.

Трясе не тільки дзеркало та жалюзі затвора, а й пелюстки діафрагми.

І трохи міркувань щодо затвора, на прикладі камери Nikon D80.

Витримка синхронізація цієї камери становить 1/200 секунди. Це означає, що такий проміжок часу потрібно шторкам затвора для проходження відстані, що дорівнює висоті матриці.

Якщо потрібно проводити зйомку на витримках довшою або рівною витримці синхронізації, то затвор буде працювати наступним чином:

1. Відкривається перша шторка, витрачає 1/200 секунди.
2. проводиться експозиціяУ цей час матриця залишається повністю відкритою. Візьмемо як приклад витримку 1/60 секунди. Друга шторка почне свій рух через 1/60 секунд після початку руху першої шторки.
3. Друга шторка закривається, це витрачається 1/200 секунди.
4. Шторки піднімаються разом у початкове положення.

На таких витримках легко синхронізувати спалах та роботу затвора. Зазвичай спалах спрацьовує після першої шторки (як тільки затвор повністю відкриває матрицю) або перед початком руху другої шторки (перед закриттям затвора). Наприклад, імпульс мого спалаху Nikon SB-910 має тривалість від 1\800 до 1\40.000 з в залежності від потужності. Під час спрацьовування спалаху матриця камери повністю відкрита і немає жодних проблем із синхронізацією.

Якщо потрібно проводити зйомку на витримках коротше витримки синхронізації, то затвор буде працювати наступним чином:

1. Відкривається перша шторка.
2. Друга шторка не очікує повного відкриття матриці і починає свій рух за першою. Затримка другої шторки якраз і визначає час експозиції. Візьмемо як приклад найкоротшу витримку, допустиму для Nikon D80 - 1/4000 с. У такому випадку друга шторка починає свій рух через 1/4000 з початку руху першої шторки і таким чином дві шторки рухаються разом, формуючи щілину, що рухається, і виробляє експозицію.
3. Шторки піднімаються разом у початкове положення.

На таких витримках синхронізувати спалах із затвором складно. Якщо спалах спрацює тільки в певний момент, то на знімку ми отримаємо смугу, яка формується щілиною затвора. Щоб обійти таке обмеження, застосовують спалахи з високошвидкісною синхронізацією, які “світлять” весь час руху обох шторок, щоб уникнути появи смуг.

Цікаво, але якщо ми проводимо зйомку на 1/60 секунд, то насправді затвору потрібно куди більше часу на свою роботу. Так, витрачається 1/60 с на спуск першої шторки та очікування другої, 1/200 с на рух другої шторки і як мінімум ще 1/200 с на підйом обох шторок у початкове положення (ідеальний випадок, Насправді часу потрібно більше). Разом 1/60 + 1/200 + 1/200 = 2/75 с. Якщо прибрати обмеження на роботу дзеркала, діафрагми та процесора камери, то за одну секунду за ідеальних умов можна буде зняти не більше 38 кадрів, і це є механічним обмеженням серійної зйомки.

У той же час, камери, що використовують електронний затвор, якому не потрібно витрачати час на рухи шторок, вже зараз без проблем дозволяє знімати зі швидкістю 60 кадрів на секунду в режимі фото (як приклад подивіться на Nikon 1 J1). Тільки уявіть собі, як корисно було б для фоторепортерів і фотографів, які знімають спорт, фотографувати певні події з такою величезною швидкістю. Наприклад, найшвидша дзеркальна камера на 2014 рік – Canon 1DX, знімає максимум зі швидкістю 14 кадрів на секунду, що в 4 рази нижче ніж 60 к/с у деяких бездзеркальних камер з електронним затвором. Ось тільки біда, що сучасні камери з електронним затвором мають свої недоліки, наприклад, страждають 'rolling shutter' і т.д. і поки що залишається тільки мріяти про електронний затвор, що має позитивні якості механічного затвора і величезну швидкість зйомки.

До речі, "реальну" швидкість руху шторок затвора легко порахувати. Висота матриця Nikon D80 складає 15,8 мм, шторка проходить цю відстань за 1/200 секунди, а її швидкість становить 3,16 м/с або 11,38 км/год, що зовсім небагато :)

Спасибі за увагу. Аркадій Шаповал.