ABC robienia dobrych zdjęć: Ekspozycja

Prześwietlenie i niedoświetlenie obrazu

W normalnych warunkach przetwornik obrazu znajduje się w całkowitych ciemnościach, a wraz ze zwolnieniem spustu migawki na matrycę pada światło, które następnie zostaje zamienione na obraz cyfrowy. Jeśli tego światła będzie za dużo, obraz zostanie prześwietlony (czasem mówi się o jego przepaleniu), czyli przeeksponowany. Osoby mające kontakt z fotografią analogową zapewne znają to zjawisko, które ma miejsce jeśli otworzymy komorę z filmem przed jego wcześniejszym zwinięciem. Jedyne co wtedy wyjdzie na zdjęciu to biel. Wynika to właśnie z faktu zarejestrowania zbyt dużej ilości światła. Oczywiście przeeksponowanie nie zawsze musi być tak skrajne. Czasem obraz na zdjęciu może być wyraźny, ale nadal nie przedstawiać tego, co widzieliśmy podczas fotografowania. Kiedy czarne przedmioty wychodzą jako szare, a bardzo jasne miejsca obrazu są białymi, pozbawionymi szczegółów plamami lub cały obraz wydaje się być nienaturalnie jasny, to mamy do czynienia właśnie z prześwietleniem obrazu.

Prześwietlenie obrazu może prowadzić do "wypalenia" fragmentów zdjęcia. Takie prześwietlone obszary przedstawione są jako całkowicie białe oraz pozbawione szczegółów. (Fot. Ryan-o, flickr.com)

Z drugiej strony, światła może być również za mało, aby stworzyć naturalny, wyraźny obraz. W takich sytuacjach mamy do czynienia z niedoświetleniem zdjęcia. Zdjęcia niedoświetlone charakteryzują się brakiem szczegółów w ciemnych partiach obrazu (widać jedynie czarne plamy), a biel widoczna jest jako odcień szarości. Mówiąc krótko, zdjęcie takie jest ogólnie ciemniejsze aniżeli scena, którą obserwowaliśmy podczas fotografowania.

Niedoświetlenie zdjęcia spowoduje, że jego ciemne obszary będą niewyraźne lub całkowicie pozbawione szczegółów. (Fot. Matt Anderson, flickr.com)

Pomiędzy tymi dwiema skrajnościami znajduje się obraz o odpowiednim naświetleniu – taki, na którym widoczne są wszystkie istotne dla zdjęcia szczegóły oraz charakteryzujący się naturalną jasnością, przypominający to, co widzieliśmy w momencie naciśnięcia spustu migawki. O takim zdjęciu mówimy, że ma poprawną ekspozycję.

Pomiar światła

Jak zatem możemy osiągnąć ową poprawną ekspozycję? Przecież ilość dostępnego w otoczeniu światła ciągle się zmienia wraz z pogodą, porą dnia i naszą lokalizacją. Również każde pomieszczenie, w którym zdarza nam się używać aparatu jest oświetlone inaczej. A jednak robiąc zdjęcia w trybie automatycznym aparat jest w stanie tak dobrać parametry ekspozycji, aby zdjęcie było odpowiednio naświetlone niezależnie od warunków, w jakich fotografujemy. Jest to możliwe dzięki wbudowanemu w każdą cyfrówkę systemowi pomiaru światła.

Aby zrozumieć działanie tego mechanizmu, należy wiedzieć, że każdy piksel (punkt), z którego składa się obraz cyfrowy może mieć przypisaną liczbową wartość jasności – od 0 do 255, gdzie 0 odpowiada całkowitej czerni, a 255 całkowitej bieli. Wszystko, co znajduje się pomiędzy tymi granicami odpowiada rozmaitym odcieniom pośrednim. W środku skali znajduje się średnia jasność opisana liczbą 128, zwana neutralną szarością. Dzięki pomiarowi światłomierza procesor aparatu tak dobiera parametry ekspozycji, aby uśredniona jasność fotografowanej sceny (średnia jasność wszystkich pikseli) była równa neutralnej szarości. Pomiar taki pozwala na otrzymanie poprawnej ekspozycji w większości sytuacji, ale jak się dowiesz z dalszych rozdziałów, nie zawsze się sprawdza.

Skala światłomierza widoczna jest w wizjerze lub na wyświetlaczu aparatu. (Fot. Marcin Woźniak)

Światłomierz jest zwykle widoczny w wizjerze lub na wyświetlaczu aparatu w postaci poziomej skali. Jest ona najczęściej opisana liczbami od -2 do 2 (wielkość tej skali może się różnić w zależności od modelu urządzenia), a w jej środku znajduje się 0. Odległość pomiędzy sąsiednimi liczbami nazywana jest krokiem ekspozycji, a sama wartość często opisywana jest przy pomocy jednostki EV (skrót od anglojęzycznego terminu Exposure Value, czyli "wartość ekspozycji"). Każdy kolejny krok ekspozycji oznacza dwukrotnie większą lub dwukrotnie mniejszą ilość światła docierającego do matrycy. Dodatkowo na skali znajduje się wskaźnik, który pokazuje aktualny odczyt jasności. Jeśli znajdzie się on na prawo od zera, oznacza to, że odczytana jasność sceny jest jaśniejsza od neutralnej szarości i istnieje ryzyko prześwietlenia obrazu. Jeśli natomiast wskaźnik pokazuje liczby znajdujące się na lewo od zera, odczytana jasność sceny jest ciemniejsza od neutralnej szarości i zdjęcie może zostać niedoświetlone. Fotografując w trybie manualnym należy tak dobrać parametry ekspozycji, aby wskaźnik znalazł się na zerze (choć podobnie jak w przypadku trybu automatycznego, takie podejście nie zawsze się sprawdzi, ponieważ opisany na poprzedniej stronie mechanizm działania pomiaru światła nie we wszystkich sytuacjach jest równie skuteczny).

Należy tutaj wspomnieć jeszcze o różnych wariantach pomiaru światła. Większość aparatów cyfrowych pozwala na wybranie jednego z trzech trybów. Opisany wcześniej sposób pomiaru nazywa się matrycowym. Zbiera on informacje o jasności ze wszystkich pikseli składających się na obraz i próbuje z niego odczytać nie tylko średnie naświetlenie, lecz również rodzaj fotografowanej sceny. Kolejnym trybem jest tak zwany tryb centralny lub centralnie ważony. W jego wypadku informacja o jasności sceny również pobierana jest z całego kadru, przy czym obszar znajdujący się w jego centrum jest traktowany jako znacznie ważniejszy aniżeli brzegi zdjęcia, dzięki czemu mamy większe szanse na to, że ustawiony tam temat zdjęcia znajdujący się na tle o zupełnie innej jasności zostanie poprawnie naświetlony. Tryb ten jest domyślnie ustawiony w wielu aparatach cyfrowych. Często mamy również możliwość wyboru tzw. pomiaru punktowego. W jego przypadku informacje o jasności odczytywane są jedynie z niewielkiego obszaru znajdującego się w ścisłym centrum kadru lub innym punkcie, na który ustawiony został pomiar. Jest to bardziej zaawansowany tryb, z którego korzysta się wówczas, gdy wiemy dokładnie jaką jasność powinien mieć jeden z obiektów sceny.

Parametry ekspozycji

Teraz, kiedy wiemy już czym jest ekspozycja oraz w jaki sposób ją zmierzyć, możemy przedstawić sposoby jej regulowania. Jest wiele sposobów na zmianę ekspozycji zdjęcia, a należą do nich między innymi: manipulacja dostępnym oświetleniem (zapalenie lub zgaszenie światła, użycie lampy błyskowej), zmiana czasu naświetlania, zmiana wielkości przysłony czy też modyfikacja czułości matrycy. Trzy ostatnie z wymienionych elementów, czyli czas naświetlania, przysłona oraz czułość przetwornika to parametry ustawiane bezpośrednio w aparacie i to właśnie nimi zajmiemy się w kolejnych rozdziałach.

Aby zrozumieć, w jaki sposób parametry te wpływają na dostarczaną ilość światła, należy wspomnieć nieco o podstawach budowy aparatu. Mianowicie, kiedy światło wpada przez obiektyw do wnętrza aparatu, to napotyka ono dwie przeszkody blokujące mu drogę do matrycy aparatu. Pierwszą z nich jest przysłona. Jest to otwór we wnętrzu obiektywu, którego wielkość możemy dość swobodnie regulować – mówimy w takiej sytuacji o zmniejszaniu lub zwiększaniu otworu przysłony. Jeśli jego średnica jest niewielka, to przepuszczona dalej zostanie tylko mała ilość światła. Otwarcie przysłony spowoduje natomiast zwiększenie ekspozycji. Wielkość otworu przysłony podaje się w formacie f/x, gdzie x jest liczbą (na przykład f/1.4, f/5.6, f/9). Czasami stosuje się nieco inne formaty zapisu, ale prawie zawsze mają one wspólną literę "f" (małą lub dużą) oraz liczbę. To właśnie ta liczba mówi nam o stopniu otwarcia przysłony. Mała liczba oznacza, że przysłona jest otwarta, natomiast duża, iż jest ona zamknięta, a zatem przysłona f/2.8 będzie szerzej otwarta i przepuści więcej światła niż przysłona f/9.

Aktualnie wybrane parametry ekspozycji widoczne są na wyświetlaczu lub w wizjerze aparatu. Na ilustracji powyżej zaznaczone są kolejno: czas naświetlania, przysłona oraz czułość matrycy. (Fot. Marcin Woźniak)

Kiedy światło zostanie przepuszczone przez przysłonę natrafia na kurtynę migawki. Za kurtyną znajduje się matryca aparatu i kiedy migawka jest zamknięta, przetwornik znajduje się w całkowitych ciemnościach. W momencie naciśnięcia spustu kurtyna się podnosi i światło pada na matrycę, rejestrując zdjęcie do czasu ponownego zamknięcia migawki. Czas pomiędzy otwarciem i zamknięciem kurtyny nazywamy jest czasem naświetlania i mierzony jest w sekundach bądź ułamkach sekundy. Jeśli jest on niewielki, ekspozycja będzie niska. Zwiększenie czasu spowoduje natomiast zwiększenie ilości zarejestrowanego światła.

Przetwornik, na który trafia światło może mieć ustawioną rozmaitą czułość. Parametr ten oznacza się literami ISO oraz liczbą – im większa ona jest, tym czulsza będzie matryca (na przykład 100 ISO, 200 ISO, 6400 ISO). Zwiększenie oraz zmniejszenie czułości matrycy spowoduje odpowiednio zwiększenie oraz zmniejszenie ekspozycji.

Wszystkie zmiany tych parametrów wykonywane są w ustalonych krokach, najczęściej 1/2 lub 1/3 EV (dla czułości ISO jest to zwykle 1 EV, choć w nowoczesnych aparatach regulacji tego parametru coraz częściej dokonuje się z precyzją co 1/3 EV). Wynika z tego pewna bardzo ważna cecha: jeśli zwiększymy czas naświetlania o jeden krok, a następnie zmniejszymy otwór przysłony o jeden krok to ostateczna ekspozycja się nie zmieni. Załóżmy, że ustawiliśmy czas naświetlania 1/100 s oraz przysłonę f/5.6. Jeśli dla takich parametrów ekspozycji wskaźnik światłomierza wskazuje zero, to w takim samym oświetleniu będzie on również wskazywał zero dla następujących kombinacji:

• 1/50 s, f/8
• 1/60 s, f/7.1
• 1/80 s, f/6.3
• 1/125 s, f/5
• 1/160 s, f/4.5
• 1/200 s, f/4.0

W powyższym przykładzie każda kolejna zmiana została przeprowadzona z krokiem 1/3 EV. Oczywiście kombinacji tych może być znacznie więcej. Ograniczeniem są możliwości aparatu oraz obiektywu (zarówno czas otwarcia migawki, jak i wartość przysłony mają swoje maksimum i minimum uzależnione od możliwości używanego przez nas sprzętu).

Skąd zatem wiedzieć, jakich kombinacji czasu naświetlania oraz otworu przysłony użyć? Czy ma to w ogóle znaczenie, skoro ekspozycja będzie taka sama? Odpowiedź brzmi: tak, ma to znaczenie, bowiem nawet jeśli ekspozycja się nie zmieni, różne czasy naświetlania oraz wielkości przysłony mogą zmienić cechy wizualne zdjęcia, czyli sposób przedstawienia fotografowanej sceny. Z tego względu używanie zwykłego trybu automatycznego nie zawsze da nam dobry efekt. Wszystko dlatego, że fotografując w tym trybie nie mamy pewności, z jakiej kombinacji migawka/przysłona/czułość matrycy skorzysta aparat. Konkretnymi właściwościami tych trzech ustawień zajmiemy się w kolejnych rozdziałach.

Przysłona

Otwór przysłony jest odpowiedzialny nie tylko za ekspozycję, ale również za głębię ostrości zdjęcia. Kiedy używasz autofocusu, aparat ustawia ostrość na wybranym przez Ciebie temacie, tak aby był on wyraźny. W zależności od głębi ostrości mniej lub bardziej wyraźnie wyjdą obiekty znajdujące się przed oraz za punktem, w którym ostrość została ustawiona. Kiedy przymykamy otwór przysłony, zwiększamy jednocześnie głębię ostrości, dzięki czemu możemy sprawić, że wyraźnie przedstawione zostaną wszystkie obiekty od pierwszego planu aż po horyzont. Kiedy otwieramy przysłonę, głębia maleje, aż w końcu jedynie fotografowany temat (lub nawet pewien jego fragment) pozostaną ostre. Obiekty znajdujące się poza głębią ostrości zostaną zarejestrowane jako rozmyte i pozbawione szczegółów, a czasem nawet w postaci kolorowych plam.

Zmieniając wielkość przysłony zmieniamy jednocześnie głębię ostrości. To od przysłony zależy, które obiekty będą na zdjęciu wyraźne i szczegółowe. Wszystko to, co znajdzie się poza głębią ostrości zostanie rozmyte. (Fot. Matt Clark, flickr.com)

Zatem jeśli zamierzasz skomponować zdjęcie w taki sposób, aby temat był wyeksponowany i nie chcesz, aby tło zdjęcia odwracało od niego uwagę, otwórz przysłonę najszerzej jak możesz. Jak już wiemy z lekcji wcześniejszych, efekt ten często jest stosowany w fotografii portretowej i to właśnie z niego korzysta program tematyczny Portret. Kiedy używasz tego programu, aparat otworzy przysłonę w takim stopniu, jak to tylko możliwe, a następnie dostosuje czas naświetlania tak, aby ekspozycja była poprawna.

Jeśli natomiast zależy Ci na uzyskaniu dużej głębi ostrości, która przedstawi całą fotografowaną scenę wyraźnie i bez rozmazania, wystarczy przymknąć otwór przysłony. Właśnie dlatego, kiedy używasz programu tematycznego do wykonywania zdjęć krajobrazowych, Twój aparat zmniejsza otwór przysłony, a następnie dobiera taki czas naświetlania, aby ekspozycja była poprawna.

Czas naświetlania

Czas naświetlania decyduje o tym, jak długo matryca aparatu zostaje wystawiona na działanie światła. Zwykle aparaty cyfrowe pozwalają na ustawienie czasów od kilku (czasem nawet kilkudziesięciu) sekund do niewielkich ułamków sekundy. Oczywiście im dłuższy czas naświetlania, tym większa będzie ekspozycja, ale zmieni się również charakter zdjęcia. Jeśli czas otwarcia migawki jest niewielki, na obrazie zarejestrowana zostanie "zamrożona" chwila. Przy czasach takich jak 1/500 sekundy i krótszych możemy zarejestrować na zdjęciu zdarzenia, których nie bylibyśmy w stanie dostrzec ludzkim okiem. Z drugiej strony, czas naświetlania może być długi, jak na przykład 10 sekund. W tym czasie przed obiektywem wydarzyć się może wiele rzeczy, a obiekty w ruchu zmienią swoje położenie. Aparat zarejestruje wszystkie te zdarzenia, a wszystko to, co się porusza zostanie ukazane w postaci mniej lub bardziej rozmytej.

Jeśli chcesz na zdjęciu zatrzymać chwilę i przedstawić poruszające się obiekty jako zamrożone w jednym momencie, to powinieneś użyć krótkich czasów naświetlania. Zatrzymanie ruchu osób fotografowanych w codziennych sytuacjach będzie zwykle wymagać czasów rzędu 1/250 lub 1/500 sekundy, choć dla wielu wydarzeń (np. sportowych) czas ten często musi być jeszcze krótszy. Dlatego też kiedy używasz tematycznego trybu sportowego, Twój aparat użyje najkrótszych czasów naświetlania, a następnie dostosuje przysłonę w taki sposób, aby ekspozycja była poprawna.

Krótkie czasy naświetlania pozwalają na "zatrzymanie czasu", przedstawienie sytuacji, której nie da się dostrzec ludzkim okiem. Powyższa fotografia została wykonana w 1964 roku przez Harolda Eugene Edgertona, uznawanego za pioniera i mistrza fotografii wykorzystujących krótkie czasy naświetlania.

Z drugiej strony, jeśli chcesz sprawić, aby obraz był nieco bardziej dynamiczny i zależy Ci na tym, aby przedstawić ruch na zdjęciu, to użyj dłuższych czasów naświetlania. Wydłużanie ekspozycji niesie jednak za sobą ryzyko otrzymania poruszonego obrazu. Jest tak, ponieważ nawet jeśli wydaje nam się, że trzymamy aparat stabilnie, to nasze ręce i tak zawsze nieznacznie drgają. Jeśli czas naświetlania będzie stosunkowo długi, drgania te zostaną uwidocznione na zdjęciu w postaci nieostrości lub wyraźnego poruszenia. To, jakie czasy pozwalają na wykonanie z ręki nieporuszonego zdjęcia, zależy od fotografującego oraz aparatu (niektóre cyfrówki wyposażone są w stabilizację obrazu, która pomaga w takich sytuacjach nieco wydłużyć czasy naświetlania). Zwykle jest to około 1/60 lub 1/40 sekundy. Czasy 1/30 sekundy lub dłuższe zwykle wymagają użycia statywu, aby fotografia była ostra.

Zastosowanie odpowiednio długich czasów naświetlania pozwoliło na przedstawienie jadących samochodów w postaci świetlistych smug. (Fot. Nelson Diogo, flickr.com)

Na poruszenie zdjęcia wpływa również długość ogniskowej obiektywu, czyli stopień przybliżenia (zoomu). Jeśli ogniskowa jest długa (duże przybliżenie), to wówczas nawet drobne ruchy ręki przełożą się na znaczny ruch obiektów w kadrze. W fotografii od lat znana jest prosta zasada, która ułatwia wykonanie ostrych zdjęć w zależności od przybliżenia. Zgodnie z nią czas naświetlania w sekundach nie powinien być dłuższy niż liczbowa odwrotność ogniskowej. Oznacza to, że kiedy fotografujemy korzystając z ogniskowej 70 mm, czas naświetlania powinien wynosić 1/70 sekundy lub mniej. Dla ogniskowej 300 mm powinniśmy użyć czasów 1/300 sekundy lub mniej i tak dalej. Zasada ta nie sprawdza się w każdych warunkach i czasem można te czasy wydłużyć lub będzie trzeba je dodatkowo skrócić, stanowi ona jednak doskonały punkt wyjścia do ewentualnego, późniejszego dopasowania czasu otwarcia migawki.

Czułość matrycy

Teraz, kiedy jasny jest mechanizm działania przysłony oraz migawki, warto wspomnieć o kilku zależnościach między czasem naświetlania a głębią ostrości. Kiedy na przykład wykonujemy zdjęcia pejzażu, to zwykle chcemy, aby był on ostry i wyraźny. Konieczne jest zatem użycie niewielkiego otworu przysłony, ponieważ - jak wiemy z rozdziału drugiego tej lekcji - dzięki temu głębia ostrości będzie większa. Wiemy również, że kiedy przymykamy przysłonę, maleje ilość światła docierająca do matrycy aparatu. Aby zatem ekspozycja była poprawna, należy zrekompensować niewielki otwór przysłony dłuższym czasem naświetlania. W zależności od fotografowanej sceny, czasy potrzebne do wykonania poprawnego zdjęcia mogą okazać się całkiem długie, dlatego chyba najistotniejszym akcesorium fotografa krajobrazowego jest statyw. Bez względu na to, czy wykonujesz zdjęcia w trybie krajobrazowym czy manualnie dobierasz parametry ekspozycji, statyw może okazać się niezbędny do wykonania dobrej fotografii. Podobnie kiedy fotografujemy sceny nocne, możemy ustawić przysłonę na odpowiadające nam wartości i tak dobrać czas naświetlania, aby ekspozycja była poprawna. Jeżeli zaś ten ostatni okaże się być zbyt długi, to do wykonania zdjęcia użyjemy statywu.

Co jednak powinniśmy zrobić, jeśli nie mamy statywu pod ręką, a chcemy wykonać zdjęcie krajobrazu czy fotografię w słabym oświetleniu? Lub jeśli nie możemy użyć długich czasów naświetlania, ponieważ nie chcemy, aby obiekty wyszły poruszone bądź też jeśli nasza wizja artystyczna zakłada jednocześnie zatrzymanie ruchu na zdjęciu oraz dużą głębię ostrości?

Wszystkie te przypadki wymagać będą użycia ustawień powodujących znaczne zmniejszenie ekspozycji zdjęcia. W takich sytuacjach, kiedy nie jesteśmy w stanie wykonać poprawnego zdjęcia z powodu niewielkiej ilości światła padającego na matrycę, z pomocą przychodzi nam regulacja czułości ISO. Jest to trzeci parametr odpowiedzialny za ekspozycję i odpowiada on za wrażliwość matrycy na światło. Im ISO jest większe, tym bardziej światłoczuła będzie matryca i tym większą uzyskamy ekspozycję. W przeciwieństwie jednak do czasu naświetlania oraz przysłony, podniesienie czułości ISO nie zmieni artystycznych walorów zdjęcia, czyli nie wpłynie na głębię ostrości ani na sposób przedstawienia ruchu na zdjęciu.

Wysoka czułość matrycy często jest niezbędna do wykonania nieporuszonej fotografii w bardzo słabym oświetleniu. Skutkiem ubocznym jest jednak wprowadzenie do obrazu szumu cyfrowego, który pogarsza jakość zdjęcia. (Fot. Jakub Longa)

Z podnoszeniem czułości matrycy wiąże się jednak pewne niebezpieczeństwo, a mianowicie możliwość pogorszenia jakości wykonanej fotografii. Wysoka wartość czułości ISO przetwornika może bowiem wprowadzić do zdjęcia szum cyfrowy, czyli losowe pojawienie się kolorowych plam lub gwałtownych zmian jasności, których nie powinno być na obrazie. Domyślną wartością, która oferuje najlepszą jakość obrazu jest 100 lub 200 ISO i robiąc zdjęcia należy zawsze sprawdzić, czy jesteśmy w stanie uzyskać poprawną ekspozycję korzystając z tych dwóch wartości. Zwiększania czułości matrycy należy dokonywać wtedy, gdy okazuje się, że światła ciągle jest za mało, a nie chcemy bądź nie możemy zwiększyć czasów otwarcia migawki i wielkości przysłony. We współczesnych aparatach zwykle możemy wykonywać zdjęcia z wartością 400 lub 800 ISO bez obaw, że obraz będzie nieczytelny i wyraźnie zaszumiony. To, przy jakiej czułości obraz stanie się nieczytelny zależy w głównej mierze od modelu aparatu. Znaczenie ma wielkość przetwornika oraz skuteczność wewnętrznego mechanizmu odszumiającego, w który wyposażane są wszystkie cyfrówki.