Automatisk exponeringskontroll , Exponeringsautomatik ( engelska Automatic Exposure, AE [1] ) - en uppsättning enheter för en kamera eller fotoskrivare som låter dig ställa in korrekt exponering automatiskt när du fotograferar eller skriver ut [* 1] . Huvudkomponenten i exponeringsautomatik är en associerad fotoelektrisk exponeringsmätare , baserad på vars avläsningar en eller båda exponeringsparametrarna ställs in automatiskt [2] [3] . Det sistnämnda gäller inte TV- och videokameror , där automatisk exponeringskontroll utförs på grundval av mätning av den direkta komponenten av videosignalen . I digitalkameror och videokameror ger vissa lägen även automatisk kontroll av ljuskänsligheten ( automatisk videoförstärkningskontroll , engelska Video AGC ).
Till skillnad från automatisk kontroll kräver halvautomatisk kontroll åtgärder från en person som väljer båda exponeringsparametrarna baserat på "noll"-indikationen på exponeringsmätaren [2] .
Exponeringen kan justeras automatiskt för både konstant belysning och blixtbelysning . I det senare fallet är detta möjligt när du använder tyristorfotoblixtar , som låter dig justera pulslängden, eftersom dess intensitet knappast kan justeras [4] .
Automatisk exponeringskontroll blev möjlig först efter tillkomsten av fotoelektriska exponeringsmätare i början av 1930 -talet [ 5] . Den första kameran utrustad med automatisk exponering är den vikbara Kodak Super Six-20 i mellanformat (Kodak Super 620), som lanserades 1938 [6] [7] [8] [9] . Automatisk bländarekontroll utfördes genom mekanisk koppling med en selenexponeringsmätare [10] . När frigöringsknappen trycktes in fixerades galvanometernålen med ett lås , och sedan vilade ett stegkopplat koppel på membranringen mot den, vilket begränsade graden av automatisk stängning. För att ta hänsyn till den inställda slutartiden , parades slutaren med en slutare som reglerar graden av öppning av fotocellen. Automatisering arbetade med ett enda värde av ljuskänslighet, vilket krävde en övergång till manuell kontroll med fotografiskt material som inte är standard .
Men det första patentet för en sådan enhet dök upp tre år tidigare. Den 11 december 1935 registrerade fysikerna Albert Einstein och Gustav Bacca copyright #2058562 för en "självjusterande kamera" som automatiskt justerar mängden ljus som passerar genom linsen [11] [12] . Senare implementerades aldrig denna design. "Kodak Super Six-20" producerades i mängden av endast 719 exemplar, eftersom priset var en halv ny Ford -bil och automatiseringens tillförlitlighet lämnade mycket att önska [13] . Massimplementeringen av automatisk exponeringskontroll i fotografisk och filmutrustning inträffade efter spridningen av mikroelektronik , vilket ger högre noggrannhet och tillförlitlighet än spak-kammekanismer med en galvanometer [14] . I automatiska fotoskrivare blev liknande enheter standard redan före andra världskriget , som justerade utskriftslampans drifttid med hjälp av en fotocell.
De första automatiska kamerorna och filmkamerorna var amatörer och justerade bara bländaren med en manuellt inställd slutartid. Inom spegelutrustning implementerades denna typ av exponeringsautomatik först 1959 i den franska Royer Savoyflex-kameran med en central slutare [15] [16] . Den första klassiska "reflexkameran" med en fokal slutare och utbytbara linser 1965 var den sovjetiska kameran " Kiev-10 ", och några månader senare släpptes den japanska kameran Konica Autoreflex [17] [18] [19] [20] . Samtidigt blev den internationella beteckningen "EE" ( Eng. Electric Eye , "Electric Eye"), som används i namnen på kameror, filmkameror och andra enheter , utbredd . Principen om "elektriskt öga" användes först av Bell-Howell- företaget i filmutrustning med automatisk iriskontroll [21] . Förkortningen "TEE" beskrev samma teknik i kombination med en TTL-exponeringsmätare . I modern hårdvara kallas detta läge " slutarprioritet ".
För vissa professionella kameror, sedan mitten av 1970 -talet , har bifogade elektromekaniska enheter producerats som stöder automatisk bländarinställning med en servo . Sådana enheter inkluderar Nikon DS-1 EE- enheten för Nikon F2 -kameran [* 2] , Servo EE Finder utbytbara pentaprisma för Canon F-1- kameran [24] [25] och Zeiss Planar AA -serien av objektiv för Hasselblad - kameror [26] . Enheterna hade en liknande funktionsprincip och roterade objektivets bländarring med hjälp av en servodrivning som utför kommandona från mätsystemet. Klumpigheten och besväret med sådana enheter ledde till att de snabbt ersattes av automatisering inbyggd direkt i kameran.
En annan riktning för parallell utveckling var automatiseringen av inställning av slutarhastighet vid ett fast bländarvärde. I enlinsreflexkameror dök ett sådant läge först upp 1967 i den sovjetiska experimentella Zenit-D , släppt i en liten serie, och utomlands var den första kameran med automatisk slutartid 1971 den seriella Pentax Electro Spotmatic [27] . Kameror " Silhouette-electro ", " Zenith-18 ", " Zenith-Avtomat " byggdes enligt ett liknande schema. Det moderna namnet för detta läge är " bländarprioritet ". Under en tid föredrog olika tillverkare ett av de automatiska lägena med manuell bländare eller slutartid, och ansåg att det ena eller det andra var det mest perfekta. Båda lägena implementerades först samtidigt i Minolta XD-11-kameran 1977, vilket gav fotografen valet av den mest lämpliga [17] .
Båda typerna av automatisering krävde manuell inställning av en av parametrarna, vilket begränsar prestandaomfånget [* 3] . Till exempel, när ljuset minskar efter att den automatiska bländaren har öppnats helt, krävs en manuell inställning av en längre slutartid. På samma sätt leder för mycket ljus till att man måste stänga bländaren manuellt, eftersom den snabbaste slutartiden som väljs av automatiskt ändå ger överexponering. Automation, som reglerar båda exponeringsparametrarna med en spak-kammekanism med en galvanometer, implementerades 1959 i Agfa Optima avståndsmätare [29] [30] [31] . I Sovjetunionen var amatörkameror, såsom Sokol-Avtomat , Zorkiy-10 , Viliya-auto , FED-Mikron , utrustade med automatisk programvara av mekanisk typ [32] . Den moderna digitala mikroprocessorbaserade programmeraren dök upp första gången 1978 i Canon A-1 SLR-kamera [ 33] .
Det moderna namnet för sådan expositionell automationsteknik är " mjukvarumaskin ". Digital fotoutrustning är utrustad med exponeringsautomatik av alla tre typerna, så att du kan välja förhållandet mellan exponeringsparametrar och prioritet för en av dem. Dessutom har det dykt upp lägen som justeras automatiskt, inklusive ljuskänslighet.
I biokameror justerades endast bländaren automatiskt, eftersom slutartiden beror på obturatorns öppningsvinkel och oftast är oförändrad vid en fast filmningsfrekvens . De mest sofistikerade automatiska exponeringskontrollsystemen används i kameror som kräver kontroll av båda exponeringsparametrarna. De enklaste kameralägena ställer automatiskt in endast slutartid eller endast bländare, medan den andra inställningen ställs in manuellt och anses vara en prioritet. I sovjetiska källor kallades denna typ av expoautomatik "en automat med fritt val av en av parametrarna" [28] . Den mest avancerade formen av autoexponering, som kallas multiprogramautomaten, ställer in båda parametrarna oberoende av varandra. Parametrarnas ömsesidiga beroende kan förändras enligt olika lagar, som ibland kallas "plottprogram".
Eftersom automatisk blixtexponeringsjustering endast sker på grund av pulsens varaktighet, som är många gånger kortare än någon slutartid , utförs den i ett enda läge som inte visas på något sätt på kontrollerna. I detta fall fungerar blixten automatiskt i ett slavläge i förhållande till exponeringsautomatiken för kontinuerlig belysning. Blixteffekten styrs utifrån det bländarvärde som är inställt för kontinuerlig belysning automatiskt eller manuellt. Dessutom är intervallet för slutartider i alla automatiska lägen när blixten är på begränsad, vilket säkerställer blixtsynkronisering . I lägen med automatisk exponeringsinställning ger kameror vanligtvis ett extra larm som meddelar dig om för långa slutartider, vars användning kan leda till en suddig bild.
I detta läge ställs slutartiden in av fotografen och bländaren ställs in automatiskt av kameran [34] . De flesta tillverkare av fotografisk utrustning betecknar detta läge med symbolen "Tv" ( English Time Value ), vilket motsvarar symbolen "S" ( English Shutter ) från andra företag. Automatisk iriskontroll är vanligast i film- och videokameror, eftersom slutartiden i dessa enheter kan justeras med stor svårighet. Detta gällde särskilt för videokameror baserade på vakuumöverföringsrör , som bara kunde ge slutartider som exakt matchade halvbildens varaktighet . I filmkameror med en konstant filmningsfrekvens kan slutarhastigheten endast justeras av obturatorns öppningsvinkel , vars förändring är förknippad med stora svårigheter och kan inte automatiseras. I moderna kameror används automatisk bländare tillsammans med andra automatiska lägen i de fall där bländarvärdet inte är kritiskt, men slutartiden är viktig, vilket graden av oskärpa av rörliga föremål beror på.
I kameror utrustade med denna typ av automation väljs bländaren av fotografen, och slutartiden ställs in automatiskt med hjälp av en elektromekanisk slutare [34] . Vissa tillverkare av fotografisk utrustning betecknar detta läge med symbolen "Av" ( eng. Aperture Value ) [1] . Kamerans automatiska slutartid behöver en extra signalering av för låga slutartider, vilket talar om för fotografen att det finns risk för att få en suddig bild vid fotografering utan stativ . Olika tillverkare tillhandahåller olika typer av larm, i vissa fall med ljud. Lysdioderna eller slutartiden som visas på displayerna kan också blinka.
Bländarprioritet är mest lämpligt för kameror, eftersom justering av slutartiden i film- och videokameror är förenat med vissa svårigheter. Till viss del kan detta elimineras i videokameror baserade på halvledarmatriser , som låter dig justera läslängden för bildrutorna. Att sakta ner slutartiden när du tar en rörlig bild försämrar dock rörelsernas jämnhet på skärmen och är därför inte önskvärt. Vid fotografering används bländarprioritet i de fall där det viktigaste skärpedjupet , styrt av bländaren, och en specifik slutartid kan vara vilken som helst.
I detta läge ställs båda exponeringsparametrarna in automatiskt. Tekniken ger ett stelt eller kontrollerat förhållande mellan slutartid och bländare, som ändras i enlighet med den uppmätta exponeringen [34] . Med en ändring i exponeringen bestäms proportionerna i vilka båda parametrarna ändras av programmet, som kan ställas in i olika alternativ, valda beroende på scenen som tas [35] . Olika program av en sådan automat kallas "plottprogram".
I filmutrustning har mjukvarumaskinen inte hittat applikation, men i videokameror ställer den oberoende av bländarvärdet och bildruteläsningstiden från matrisen. En funktion i detta läge när du spelar in video är begränsningen av den maximala slutarhastigheten av tv-fältets varaktighet . I moderna digitalkameror och videokameror ingår programmaskinen i standarduppsättningen av lägen och anses vara den mest mångsidiga. Dess variation kan betraktas som läget "grön zon", betecknat med en grön rektangel. I detta läge, förutom slutartid och bländare, väljs ISO-värdet och vissa andra parametrar automatiskt. Den huvudsakliga tillämpningen av den "gröna zonen" är i amatörfotografering och videofilmning, eftersom det i vissa situationer inte ger tillräcklig kontroll över processen.
Inom fotografering är mjukvaruautomaten mest att föredra vid reportagefotografering, eftersom den inte distraherar uppmärksamheten från andra uppgifter. De flesta tillverkare av professionell fotografisk utrustning hävdar att detta läge är huvudläget i kombination med utvärderande exponeringsmätning , vilket gör att du automatiskt kan ta hänsyn till funktionerna i alla scener. I amatörutrustning anses läget "grön zon" vara det viktigaste.
Enligt sovjetisk terminologi gjordes en skillnad mellan "single-program" och "multi-program" automater, som styr båda exponeringsparametrarna enligt olika principer. I det första fallet är de automatiskt inställda exponeringsparen för slutaröppning oförändrade, och det finns ingen möjlighet att välja till exempel en kortare slutartid med samma bländare [28] . I det andra fallet utarbetar automatisering flera program, som vart och ett motsvarar ett specifikt värde för en viss parameter, till exempel slutartid. En av de mest avancerade flerprogramsautomaterna i Sovjetunionen var Sokol-Avtomat- kameran [32] . Var och en av de fem slutartiderna hade sitt eget program, som ändrade bländaren i enlighet med den uppmätta ljusstyrkan för scenen som spelades in. När programmet gick utanför det tillgängliga bländarintervallet ändrade programmet även slutartiden [36] [37] .
En slags kameramjukvarumaskin ( eng. A-DEP ), som väljer bländare baserat på data från flera autofokussensorer. Implementerad första gången 1992 i kameran Canon EOS 5 , utrustad med fem autofokussensorer [38] . Sensorer mäter avståndet på olika punkter i bilden, och bländaren är vald för att ge tillräckligt skärpedjup för att fånga hela scenen i skarpt fokus. Slutartiden ställs in automatiskt baserat på mätningen och det resulterande bländarvärdet. Detta läge anses vara amatör eftersom det väljer full bländare och lång slutartid i många situationer.
Till skillnad från det halvautomatiska exponeringskontrollläget, där korrigeringar görs genom att indikationen avviker från "noll", i automatiska lägen, vid inspelning av icke-standardiserade scener, för korrekt exponering, är det nödvändigt att ha en exponeringskompensationsfunktion eller exponeringsminne [39] .
Till exempel, när du fotograferar ett starkt upplyst ansikte på en skådespelare mot en mörk scen, kan centrumvägd mätning ge ett fel på 2-3 stopp. Som ett resultat, när du fotograferar i något av de automatiska lägena, kommer ansiktet att bli överexponerat. En liknande situation kan uppstå vid fotografering med motljus och i andra liknande fall [40] . Därför är de flesta kameror utrustade med automatisk exponeringskontroll dessutom utrustade med en korrigeringsingång som kallas exponeringskompensation [41] . En sorts exponeringskompensation kan betraktas som bakgrundsbelysningsläget ( eng. Backlight ), som aktiveras av en separat knapp på vissa videokameror och kameror. I detta läge introduceras som regel en fast exponeringskompensation på +1-1,5 steg, vilket kompenserar för mätfelet i vissa situationer.
Med punkt- och centrumviktade mätningar kan dess zon falla på en del av bilden med icke-standardiserad ljusstyrka, vilket leder till ett fel [42] . Därför är de flesta kameror med automatisk exponering utrustade med en exponeringsminnesfunktion ( eng. Automatic Exposure Lock, AE-Lock [1] ). Genom att trycka på knappen som aktiverar detta läge stoppas mätningen, vars resultat lagras i mikroprocessorns minne . Således kan mätning göras på önskad del av bilden, och efter att ha slagit på exponeringsminnet ändras kompositionen enligt planen och fotograferingen utförs i automatiskt läge [39] . Vissa kameror är utrustade med exponeringsminne för flera mätningar, varefter de automatiskt beräknas medelvärde och fotograferas med autoexponering [43] .
Med automatisk blixtexponeringskontroll krävs i vissa fall även exponeringskompensation, som ställs in separat från kontinuerlig ljusexponeringskompensation. Blixtexponeringsminnet ( eng. Flash Exposure Lock, FE-Lock , i amatörkameror är en del av AE-Lock- läget ) implementeras med hjälp av en preliminär puls som sänds ut av blixten för att mäta exponeringen med hjälp av TTL -systemet innan spegeln höjs . När motsvarande knapp trycks in avges en puls, som i en normal situation genereras omedelbart före fotografering efter att avtryckaren tryckts ned. Resultatet lagras i minnet och kan användas för en eller flera bilder.
| exponeringsmätning | |
|---|---|
| Exponeringsmätningsvillkor | |
| Manuell exponeringskontroll |
|
| Automatisk exponeringskontroll | |
| Blixtmätningsstandarder | |