Slutarhastighet är det tidsintervall under vilket ljus exponerar en del av ett ljuskänsligt material eller en ljuskänslig matris [1] . En av de två komponenterna i exponeringen , varav den andra - belysning - styrs av bländaren .
I de första kamerorna reglerades slutartiden av linsskyddet : när det togs bort började slutartiden och efter att ha satt på den slutade den. Vid fotoutskrift ställs exponeringstiden in genom att tända och släcka lampan på förstoraren eller kopieringsmaskinen . I modern fotografisk och filmteknik styrs slutartiden med hjälp av en fotografisk slutare eller dess filmiska varieté -slutare [2] [3] . Halvledarmatriser kräver ingen fysisk överlappning av ljus för att avsluta exponeringen, så videokameror och de enklaste digitalkamerorna använder tidsgränsen för att läsa av laddningen från elementen ( elektronisk slutare ) för att justera slutartiden och behöver ingen mekanisk slutare. För att förhindra CMOS- artefakter är dock digitalkameror och vissa digitala biokameror utrustade med en mekanisk slutare som fysiskt blockerar ljuset.
Slutarna på moderna kameror använder en standard slutarhastighetsskala i bråkdelar av en sekund , och för korta slutartider (mindre än 1 sekund) utelämnas täljaren och slutartiden beskrivs av nämnaren:
…
Denna konstruktion av skalan ersatte den tidigare, där bråkdelar som var multiplar av 100 användes. Till exempel 1/25, 1/50, 1/100 - alla kameror i Sovjetunionen hade en sådan skala innan införandet av nya GOST 3268-57. Konstruktionen av en serie utdrag motsvarar den internationella standard som antogs 1957 vid Stockholmskonferensen ISO TK42 [5] . Du kan hitta kameror av samma modell av olika produktionsår före och efter antagandet av standarden, vars skalor är kalibrerade i olika system. Oavsett vilka siffror som används byggs slutarhastighetsskalan enligt den logaritmiska principen när varje värde skiljer sig från sin granne med en faktor två. Moderna kameror med elektroniska slutartider har bråkvärden på den elektroniska "skalan", vilket indikerar mellanliggande slutartider mellan standard. Till exempel, mellan 1/30 och 1/60 kan det finnas 1/40 och 1/50, vilket motsvarar en ändring på 1/3 stopp i exponeringen. Dessutom finns det sådana värden på slutarhastighetsskalorna [2] :
Ju snabbare slutartid, desto lägre exponering vid ett fast bländarförhållande och desto mörkare blir bilden. Öka känsligheten eller öppna bländaren för att hålla exponeringen oförändrad .
Förutom exponeringen påverkar slutartiden fixeringen av rörliga föremål: långsamma slutartider (vanligtvis mer än 1/30 s) gör att du kan uppnå effekten av " synlig rörelse ", där objektet förvandlas till suddiga ränder. Snabba slutartider (vanligtvis kortare än 1/500 s) ger en "frysram", som tydligt fixerar motivet. Om strålningseffekten under exponeringen är variabel, särskiljs en full exponering och effektiv exponering. Den effektiva slutartiden är ofta mindre än den fulla slutartiden och uttrycker den faktiska mängden ljus som sänds ut av slutaren , med hänsyn tagen till alla förändringar i dess intensitet under denna tid. Om förändringen i belysningen på skiktet är relaterad till särdragen hos den applicerade slutarens funktion, återspeglar förhållandet mellan effektiv exponering och full exponering slutarens effektivitet .
Produkten av slutartid och ljus kallas exponering eller mängd belysning. Samma exponering kan ge lite olika fotografiska effekter beroende på slutartiden. Ett liknande fotokemiskt fenomen kallas en avvikelse från ömsesidighetslagen eller Schwarzschild-effekten . I största utsträckning manifesteras denna effekt vid långa exponeringar och kan leda till en kränkning av färgbalansen för flerskiktsfotografiska filmer på grund av den ojämna manifestationen av effekten i olika lager. Halvledarmatriser är föremål för Schwarzschild-effekten i mindre utsträckning än fotografisk emulsion.
Om ljusåtkomsten startar och stannar samtidigt över hela bildfältet (till exempel i fallet med en bländare ), exponeras hela bilden samtidigt. När man använder en brännviddsgardin -slits slutare eller obturator kommer ljus in i olika punkter i bilden med olika tidsintervall, eftersom exponeringen sker med hjälp av en rörlig slits, som i vissa fall är mycket mindre än storleken på hela bilden. ram. Till exempel, i kameror "FED" , "Zorkiy" , "Zenith" används en gardinslutare, som vid korta slutartider (1/60, 1/125, 1/250, 1/500, 1/1000) rör sig på 1/30 av en sekund en slits längs ramen, som är 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 respektive 1/32 av ramens bredd. I detta fall exponeras den högra sidan av ramen senare än den vänstra med 1/30 sekund. Detta kan leda till effekten av temporal parallax , som visar sig i förvrängningen av formen på föremål som rör sig snabbt [6] . Fenomenet temporal parallax blir mer märkbart ju större skillnaden är mellan slutartiden och den totala slutartiden. När du fotograferar ett rörligt motiv som rör sig i samma riktning som slutaröppningen, blir bilden längre än om den vore stillastående. I den motsatta situationen erhålls en förkortad bild av samma föremål som rör sig mot slutarrörelsen. Vid filmning är formförvrängningen av rörliga föremål mest märkbar vid små slutaröppningsvinklar, när spaltbredden blir mindre än storleken på ramfönstret.
När du fotograferar med blixt och bländare (central) slutartyper, kan fotografering ske med vilken slutartid som helst. När du använder en gardin med brännviddsslutare kan den lägsta slutarhastigheten vid vilken blixtsynkronisering är möjlig vara 1/30 sekund, eftersom vissa typer av sådana slutare vid kortare slutartider exponerar ramen med en slits med en bredd som är mindre än ramfönster [7] .
I det här fallet kommer blixten bara att exponera en del av bilden när blixten avfyras. Den lägsta slutarhastigheten som blixt kan användas vid är en av de viktigaste egenskaperna hos slutare, och på filmfotograferingens dagar var konkurrensen från tillverkare av fotoutrustning också på denna parameter. Många kameror utrustade med slutare med horisontella slutare hade en synkronisering på 1/30 - 1/60 av en sekund. De allra flesta moderna gardinslitsluckor har en vertikal slutarväg längs ramens kortsida och en minsta synkhastighet på 1/200-1/250 sekund. Professionella kameraslutare kan tillåta synkronisering vid slutartider på upp till 1/300-dels sekund. När du arbetar i programläge ställer moderna kameror automatiskt in slutartider som inte är kortare än 1/250 s med blixten på. Moderna blixtar är också utrustade med ett så kallat "stretched pulse"-läge (FP-läge, eng. Focal plane ), där fotografering med vilken slutartid som helst är möjlig, eftersom blixten avger ljus under hela slutartiden. Men i detta fall är blixtens ljusenergi mindre än i fallet med en enstaka puls.
Vid fotograferingens gryning, när ljuskänsligheten för fotografiska emulsioner var låg, användes långa exponeringar, beräknade i minuter . Detta tvingade användningen av stativ och speciella anordningar för att fixera huvuden på de porträtterade människorna - kopfhalters , eftersom en person inte kan sitta absolut stilla under en lång tid [8] . Med en långsam slutartid blir bilden suddig och detaljer går förlorade. När du fotograferar en fullsatt gata med ett stativ med en slutartid på flera minuter kommer det att verka helt tomt på bilden. Med ökningen av fotokänsligheten hos fotografiska material och bländarförhållandet för linser blev ögonblickliga slutarhastigheter som inte översteg 1/8 - 1/15 sekunder möjliga [8] . Att fotografera "handhållen", det vill säga utan att använda stativ, blev dock möjligt först när slutartider på 1/30 - 1/60 av en sekund uppnåddes. Exponeringar längre än 1/30 s leder ofta till effekten av " omrörning ", som uppträder på grund av darrningar i händerna på fotografen [9] . Bilderna är suddiga. Vid fotografering av statiska föremål kan "skakning" elimineras genom att använda ett stativ eller i viss mån speciallinser med bildstabilisering . När du fotograferar "handhållen" med en kamera och ett objektiv som inte är utrustat med stabilisatorer, för att förhindra "skakning", bör du följa en tumregel: slutarhastighetsnämnaren måste vara minst det numeriska värdet för objektivets ekvivalenta brännvidd i millimeter, reducerad till 35 mm film. Så när du fotograferar med ett Jupiter-37A- objektiv på en 35 mm film med en brännvidd på 135 mm bör du ställa in slutartiden på högst 1/250 s för att vara säker på resultatet. Vid användning av ZM-5A-objektivet (brännvidd 500 mm) på en digitalkamera med en APS-C- matris får vi en ekvivalent brännvidd på 750 mm och den erforderliga slutartiden inte längre än 1/1000 s. Dessa värden är genomsnittliga och individuella för varje fotograf och fotograferingssituation, men i de flesta fall motsvarar de verkligheten.
Fotografering med långa slutartider kan ge intressanta effekter i bilden. Till exempel, när du fotograferar natthimlen med en exponering på 2-3 timmar, blir stjärnornas dagliga rörelse synlig , som erhålls i form av segment av bågar. Långa exponeringar används när man skjuter fyrverkerier , fontäner , vattenfall och andra föremål där rörelse krävs för att betonas [10] . I de flesta av dessa fall räcker det med slutartider på minst 1/4 sekund. Intressanta effekter är möjliga med en kombination av blixt och långa slutartider. I det här fallet kombineras den suddiga bilden som ges av slutaren och den skarpa bilden från blixten i ramen. Inom astrofotografering används lång exponering i kombination med ett automatiskt system för att kompensera jordens dagliga rotation ( guidning ) för att registrera himlaobjekt med låg ljusstyrka. År 2004 fotograferade rymdteleskopet Hubble en del av himlen ( Hubble Ultra Deep Field ) med en effektiv exponering på cirka 10 6 sekunder (11,3 dagar), vilket gjorde det möjligt att fortsätta studiet av avlägsna galaxer fram till bildningens era av de första stjärnorna.
Slutartider kortare än 1/250 sekund används vid reportagefotografering när en skarp bild av rörliga föremål behövs [11] . Särskilt snabba slutartider krävs när du fotograferar sport, när du behöver "frysa" rörelsen. Särskilda snabba slutartider används för att filma fysiska experiment - de kan vara mindre än 1/1 000 000 sekund. Mekaniska slutare kan dock inte ge så snabba slutartider, och för speciella typer av fotografering används speciella blixtar med kort puls. Dessutom används ultrasnabba slutartider för ultrasnabb filmning med en frekvens som överstiger flera tusen bilder per sekund. Kortare slutartider kräver naturligtvis en vidöppen bländare, bra belysning och höghastighetsfilm.
Vilken typ av bild som tas emot av kameran beror också på slutarhastigheten, som styrs av obturatorns öppningsvinkel.
Med en långsam slutartid börjar rörelsen av objekt på filmduken att verka bråkdel. Detta är särskilt märkbart på grund av den ökade stroboskopiska effekten när vagnens hjul roterar i motsatt riktning. Minskningen av denna effekt, såväl som en ökning av rörelsens naturlighet, uppnås genom att öka slutartiden, som vid en normal filmningshastighet på 24 bilder per sekund inte bör vara kortare än 1/50 av en sekund, vilket ungefär motsvarar 170° slutarens öppningsvinkel.
Exponeringen av de centrala luckorna regleras av en ring med en skala. Fokalslutare har ett speciellt huvud kopplat till mekanismen [* 2] för samma ändamål . I de vanligaste fokalslutarna av Leica -typ under första hälften av 1900-talet roterade detta huvud tillsammans med slutartrummorna när de spändes och avfyrades. Denna design var den enklaste och mest pålitliga, men slutarhastighetsskalan förblev ojämn, eftersom den motsvarade förhållandet mellan storleken på exponeringsslitsen vid olika slutartider. I mitten av 1950-talet, inom den globala kameraindustrin, fanns det en trend mot automatisering av fotograferingsoperationer, ett av sätten var införandet av exponeringsnummerskalor som uppfanns av den tyske designern Friedrich Dekel 1954 [12] . Denna princip, som kräver enhetlighet för slutarhastighetsskalor, implementerades först i Synchro Compur centrala slutare, som presenterades på Photokina- utställningen 1954 [13] . Det tillät ömsesidig fixering av slutarhastighetsringar och bländare, och förenklade också deras mekaniska gränssnitt med bifogade ljusmätare , som snabbt kom i bruk [14] .
En gardinslutare med ett slutarhastighetshuvud som inte roterar under exponeringen och en enhetlig skala designades och användes först i avståndsmätarkamerorna Leica M3 (1954) och Nikon SP (1957) [15] [16] . Denna design eliminerade oavsiktlig inbromsning av fönsterluckor vid beröring av huvudet med fingrar, vilket gjorde det mekaniska gränssnittet med bifogade exponeringsmätare tillgängligt [17] . Huvudet roterade bara när du växlade slutartider och förblev orörlig resten av tiden. Detta gjorde det enkelt att överföra värdet på den inställda slutartiden till exponeringsmätaren med hjälp av en roterande reostat . Utan en sådan parning är det omöjligt att implementera halvautomatisk , och ännu mer automatisk exponeringskontroll . I Sovjetunionen användes en sådan design av mekanismen för justering av slutarhastigheten först 1965 i Kiev-10- kameran . Efter 2 år användes en liknande växlingsenhet i Zenit-7- kameran [18] .