Что такое электронный затвор?

Основы фотографии #5.8

Несколькими предыдущими статьями я охватил два типа ¹ конструкций фотографических затворов:шторно-щелевой и лепестковый. Оба типа настолько отличаются друг от друга, что каждый из них обладает разнообразным набором особенностей, которые фотографу целесообразно учитывать в своей практике.

Несмотря на существенные различия и шторно-щелевой, и лепестковый затворы являются внешними приборами по отношению к светочувствительному сенсору и относятся к механизмам. Другими словами, рассмотренные устройства имеют габариты, соизмеримыми с габаритами сенсора, включают в себя подвижные узлы и выполняют свою функцию – преграждение и «дозированное» пропускание потока световых лучей – благодаря перемещению деталей.

Электронный затвор (от англ. electronic shutter) – я обращусь к нему в настоящей и нескольких следующих статьях – едва ли обладает хотя бы одним из перечисленных свойств. Здесь открывается новая вселенная с индивидуальными закономерностями и вытекающими особенностями, на которые фотографу, применяющему цифровые технологии, желательно обратить внимание, если он хочет достигнуть высококлассных результатов при оптимальных расходах. Предлагаю плавно переместиться во вселенную Электронного Затвора и разобраться, как в ней «всё» устроено, и как её устройство влияет на создание фотографических изображений. Скажу сразу, эта вселенная не только интересная и перспективная, но уже в настоящем времени раскрывающая перед фотографами различных направлений возможности, которые несколькими годами ранее (примерно 5-25 лет назад) существовали лишь в воображении. Например, запечатлеть столкновение реактивного снаряда с препятствием в условиях съёмки с естественным освещением без электронного затвора едва ли возможно.

Чтобы дальнейшее изложение стало для Вас максимально эффективным, предлагаю Вам сделать паузу и вспомнить устройство и принцип действия светочувствительного сенсора, а также типы сенсоров, применяемые в фотографии. Освежите в памяти свои знания с помощью второго раздела четвёртой части серии «Основы фотографии».

Что такое электронный затвор?

К поиску ответа подойду с обратной стороны. Сначала опишу то, чем не обладает электронный затвор, и чем последний не является.

Он едва ли имеет подвижные механические детали. Более того, электронный затвор едва ли является механизмом. Я не могу его пощупать, увидеть, описать его составные части, их расположение относительно друг друга.

Электронный затвор, по факту, не «затворяет» свет, не преграждает путь световым лучам наравне со своими «старшими братьями». Другими словами, слово «затвор» в названии является, скорее, номинальным. Тем не менее, электронный «затвор» успешно осуществляет ту же основную функцию, которую выполняют и шторно-щелевой, и лепестковый затворы. Сформулирую её следующим образом.

Основная функция любого фотографического затвора – обеспечить фотографу возможность управлять светом, непрерывно во времени облучающим светочувствительный слой. Диафрагма может изменять освещённость последнего, другими словами, регулировать количество световых лучей, которые достигают поверхности светочувствительного слоя. Затвор же может прерывать излучение. Он позволяет сделать непрерывный поток световых лучей, достигших поверхности светочувствительного слоя, конечным во времени.

Помимо того, что электронный затвор не механизм, он, также, не является устройством, веществом, состоящим из атомов, или электромагнитным полем, или, даже, межзвёздной средой.

Электронным затвором буду называть метод, с помощью которого светочувствительный сенсор учитывает количество фотонов ², достигших поверхности последнего.

Метод реализуется одновременно на нескольких уровнях. На уровне атомов физических веществ (отсюда и название «электронный», то есть «связанный с электронами ³»), на уровне компонентов, образующих светочувствительный сенсор, и на уровне программ, которые управляют физическими процессами, происходящими в сенсоре ⁴.

Метод реализуется различными способами, которые, в частности, зависят от типа светочувствительного сенсора. Выбор способа оказывает прямое влияние на создаваемое цифровое изображение, а также как на технические, так и на художественные возможности фотографа. Начиная со следующей статьи, я рассмотрю шесть способов, по сути, шесть конструкций светочувствительных сенсоров, которые Вы можете встретить, фотографируя с помощью цифровой камеры ⁵. Чтобы повысить эффективность рассмотрения, облегчить восприятие способов, проведу предварительную подготовку.

Опишу несколько структурных особенностей, характерных черт электронного затвора.

Инженеры-разработчики современных фотографических систем могут реализовывать его, по определению, в цифровых фотоаппаратах. Однако, Вы едва ли встретите электронный затвор в «плёночных» камерах. В последних изображение получается за счёт слабоуправляемой химической реакции, а не регулируемых последовательных операций с электронами, выполняемых микросхемами ⁶. Поэтому электронный затвор естественным образом появился вместе с КМОП-сенсорами ⁷ и светочувствительными сенсорами, построенными по принципу ПЗС ⁸ (далее я буду называть такие сенсоры, просто, ПЗС). Благодаря обоим существует, в частности, современная фотография.

Электронный затвор в отличие от шторно-щелевого или лепесткового затворов, которые являются отдельными и съёмными механизмами, едва ли может находится где-то кроме, как «внутри» светочувствительного сенсора. Электронный затвор можно рассматривать как одну из функций сенсора. При необходимости в сервисном центре Вам могут заменить шторно-щелевой или лепестковый затвор, а вместо замены электронного затвора квалифицированный специалист предложит Вам заменить светочувствительный сенсор и\или, возможно, управляющую схемуфотоаппарата и\или встроенное в последний программное обеспечение, так называемую, «прошивку» (на англ. firmware).

Я привёл определение и обозначил «внешние» характерные черты электронного затвора. Теперь обращусь к практической стороне.