Podstawy fotografii: Migawka

Słownik terminów fotograficznych przeprowadza Czytelników przez najważniejsze pojęcia, obejmując zarówno podstawy fotografii, jak i nieco bardziej zaawansowane pojęcia. Pozwoli poznać i uzupełnić wiedzę z zakresu fotografii oraz jej praktyczne wykorzystania.

Dziś hasło: Migawka. Zapraszamy do lektury.

Podstawy fotografii - migawka

Migawka – element lub funkcja aparatu fotograficznego umożliwiająca wyeksponowanie matrycy lub filmu na światło pochodzące z obiektywu w ściśle określonym przedziale czasu.

Tradycyjnie za migawkę w aparacie fotograficznym uznaje się mechanizm, który w odpowiednim momencie odsłania na określony czas, a następnie z powrotem zasłania element światłoczuły. U początków fotografii obywano się bez tego elementu, a odpowiedni czas naświetlania osiągano poprzez ręczne zdejmowanie i zakładanie dekielka zasłaniającego obiektyw. Mechaniczna migawka po raz pierwszy została zastosowana przez fizyków Fizeau i Foucaulta w 1845 roku. Był to prosty typ zapadkowy, który umożliwiał fotografowanie przy czasach rzędu około 1/20 sekundy.

Współcześnie stosowane migawki są znacznie bardziej zaawansowane. Najszybsze z modeli używanych w seryjnie produkowanych aparatach umożliwiają stosowanie czasów do 1/8000 części sekundy (w przypadku migawki elektronicznej 1/32000 s).

Spotkać się można z następującymi rodzajami migawek:

Migawka szczelinowa – powszechnie używana w lustrzankach małoobrazkowych (pełnoklatkowych) i mniejszego formatu (APS-C, 4/3) oraz aparatach kompaktowych z wymienna optyką. Składa się ona z dwóch ruchomych taśm (lamelek), zwanych kurtynami, które wykonane są z metalu, plastiku lub wytrzymałego płótna. Po wyzwoleniu migawki, rusza pierwsza z lamelek, a następnie aktywuje się druga, która, podążając za nią, z powrotem zasłania element światłoczuły. W ten sposób tworzy się ruchoma szczelina, która umożliwia naświetlenie matrycy lub filmu. Od jej szerokości oraz prędkości przebiegu zależy czas naświetlania. Wadą migawek szczelinowych jest ograniczony czas synchronizacji z lampą błyskową. Aby można było zarejestrować błysk flesza na zdjęciu, element światłoczuły musi być całkowicie odsłonięty. W przypadku migawek szczelinowych nie jest to możliwe na najkrótszych czasach naświetlania. W zależności od zaawansowania technicznego tego typu migawki najkrótszy czas synchronizacji może wynosić od 1/30 do 1/250 sekundy. Migawki szczelinowe mogą występować w odmianach o przebiegu poziomym lub pionowym. Obecnie stosuje się głównie ten drugi typ, ze względu na możliwość uzyskania krótszych czasów synchronizacji z lampą błyskową.

Migawka szczelinowa

Migawka centralna (irysowa) – umieszczona jest najczęściej wewnątrz obiektywu. Stosuje się ją głównie w aparatach średnioformatowych. Pod względem konstrukcyjnym migawka centralna jest bardzo podobna do przysłony, a często nawet pełni dodatkowo jej funkcję. Składa się z kilku do kilkunastu elementów metalowych, rozmieszczonych symetrycznie wokół osi optycznej obiektywu. Dzięki odpowiedniemu kształtowi elementy te tworzą okrągły otwór o regulowanej średnicy. Po wyzwoleniu migawki elementy irysowe najpierw zachodzą na siebie, zasłaniając całkowicie dopływ światła, następnie po podniesieniu lustra w korpusie aparatu, następuje błyskawiczne rozsunięcie elementów migawki do wybranego otworu względnego (funkcja przysłony). Po upływie zadanego czasu naświetlania następuje ponowne zamknięcie migawki z dużą prędkością (przyspieszenia elementów mechanizmu osiągają do 10 G). Dostępne najkrótsze czasy otwarcia migawki ustępują migawkom szczelinowym i najczęściej mieszczą się w zakresie od 1/500 do 1/1000 sekundy, jednak, w przeciwieństwie do nich, posiadają możliwość synchronizacji z lampami błyskowymi w pełnym zakresie pracy migawki.

Migawka centralna

Migawka elektroniczna – stosuje się ją głównie w smartfonach czy aparatach kompaktowych, ale jest również wykorzystywana w bezlusterkowcach, jako uzupełnienie możliwości migawki mechanicznej. Jest to raczej funkcja, niż element aparatu fotograficznego, gdyż w tym przypadku nie ma żadnych elementów, które zasłaniałyby i odsłaniały w sposób fizyczny światło docierające do sensora obrazowego. Matryca jest wystawiona na ekspozycję cały czas, dzięki czemu może na bieżąco wyświetlać obraz (podgląd) na ekranie LCD. Po naciśnięciu spustu migawki następuje wyłączenie matrycy, następnie jej ponowna aktywacja, a po określonym czasie naświetlania odczyt zarejestrowanych przez sensor wartości. Problemem w przypadku tego rozwiązania jest czas trwania odczytu zarejestrowanych wartości. W niektórych typach matryc może on wynosić nawet około 1/3 sekundy, co sprawia, że każdy kolejno odczytany rząd pikseli jest coraz mocniej naświetlony. Zapobiega się temu za pomocą odpowiedniego oprogramowania aparatu oraz rozwiązań umożliwiających szybszy odczyt danych z matrycy. Dodatkowo w przypadku elektronicznie eksponowanych matryc istnieje zagrożenie wystąpienia zjawiska bloomingu, które polega na rozlewaniu się prześwietlonych pikseli na sąsiednie pola, czy tzw. rolling shutter, który objawia się błędami w rejestrowaniu bardzo szybko poruszających się obiektów (np. śmigieł samolotu czy skrzydeł ptaków).

W najprostszych aparatach cyfrowych nie stosuje się mechanicznej migawki, a jej funkcję uzyskuje się przez odpowiednie sterowanie sensorem obrazowym. Pomimo posiadania pewnych wad, daje ona także sporo korzyści, które sprawiają, że funkcja migawki elektronicznej jest wykorzystywana także przez zaawansowane aparaty, uzupełniając tym samym możliwości mechanicznego elementu.

Migawka hybrydowa – to połączenie dowolnej migawki mechanicznej (najczęściej szczelinowej) z funkcją migawki elektronicznej. Takie rozwiązanie jest spotykane np. w niektórych prostszych modelach lustrzanek, gdyż pozwala zastosować tańszą migawkę mechaniczną, a jednocześnie zachować krótkie czasy naświetlania. Zaletami takiej konstrukcji jest obniżenie kosztów produkcji oraz możliwość uzyskania krótszych czasów synchronizacji z lampą błyskową. Po stronie wad należy wymienić obniżenie jakości uzyskiwanego obrazu (na skutek większego nagrzania matrycy) oraz podatność na efekt bloomingu.

W przypadku migawek mechanicznych (elektronicznie sterowanych) spotykanych obecnie w aparatach fotograficznych pojawia się jeszcze inny parametr, szczególnie ważny w odniesieniu do sprzętu cyfrowego. Jest nim wytrzymałość mechaniczna migawki, określana w prognozowanej ilości cykli pracy, które może wykonać ten element przed znaczącym obniżeniem dokładności działania lub unieruchomieniem. O ile w aparatach analogowych właściwie nie podawano takich informacji, gdyż praktycznie niemożliwe było wykonanie na kliszy tak dużej ilości zdjęć, która spowodowałaby konieczność wymiany migawki, o tyle w lustrzankach cyfrowych staje się to istotnym problemem. Typowa wytrzymałość tego elementu we współczesnych lustrzankach cyfrowych wynosi zwykle od 50 000 do 300 000 cykli w zależności od producenta i klasy aparatu.