Fotografavimas tapo tokia kasdienybe, kad retai kada susimąstome apie stebuklą, vykstantį fotoaparato viduje. Kiekvieną kartą paspaudę mygtuką, mes užfiksuojame akimirką, kuri kitaip būtų prarasta amžiams. Bet kaip tiksliai tas mažas prietaisas sugeba „pagauti” šviesą ir paversti ją nuotrauka?
Šviesos kelionė nuo objekto iki jutiklio
Viskas prasideda nuo šviesos. Kai žiūrime į kokį nors objektą – medį, namą ar žmogų – mes matome šviesą, kuri atsispindi nuo to objekto ir patenka į mūsų akis. Fotoaparatas veikia panašiai, tik vietoj akies jis naudoja objektyvą ir jutiklį.
Šviesos spinduliai keliauja tiesiai, bet kai jie patenka į objektyvą, prasideda tikroji magija. Objektyvas – tai ne vienas stiklas, o sudėtinga kelių ar net keliolikos lęšių sistema. Kiekvienas lęšis turi savo paskirtį: vieni formuoja vaizdą, kiti taiso iškraipymus, treti kontroliuoja šviesos kiekį.
Pagrindinė objektyvo užduotis – surinkti šviesos spindulius, atsispindinčius nuo fotografuojamo objekto, ir sufokusuoti juos ant jutiklio paviršiaus. Čia svarbu suprasti, kad objektyvas formuoja apverstą vaizdą – kaip ir mūsų akies lęšis. Tik fotoaparato procesorius vėliau „apverčia” nuotrauką atgal.
Diafragmos ir užrakto šokis
Prieš patekdama ant jutiklio, šviesa turi „derybas” su dviem svarbiais fotoaparato komponentais – diafragma ir užraktu. Diafragma veikia kaip mūsų akies vyzdys: ji gali plėstis ar siaurėti, kontroliuodama šviesos kiekį.
Kai diafragma plačiai atidaryta (mažas f skaičius, pvz., f/1.4), pro ją patenka daug šviesos, bet fokusuotų objektų sritis būna maža – fono suliejimas. Kai diafragma susiaurinta (didelis f skaičius, pvz., f/8), šviesos patenka mažiau, bet visa nuotrauka būna aiški nuo priekio iki galo.
Užraktas – tai mechaninis „vartai”, kurie atsidaro ir užsidaro labai trumpam laikui. Užrakto greitis gali būti nuo kelių sekundžių iki 1/4000 sekundės ar dar greičiau. Kuo ilgiau užraktas atviras, tuo daugiau šviesos patenka ant jutiklio, bet tuo didesnis pavojus, kad judantys objektai bus neryškūs.
Jutiklio technologijų evoliucija
Senųjų fotoaparatų širdis buvo fotojuosta – cheminis paviršius, reaguojantis į šviesą. Šiuolaikiniuose skaitmeniniuose fotoaparatuose jos vietą užėmė elektroninis jutiklis – CMOS arba CCD technologijos mikroschema.
CMOS jutikliai šiandien dominuoja rinkoje dėl mažesnio energijos suvartojimo ir pigesnės gamybos. Jie susideda iš milijonų mažyčių fotodiodų – kiekvienas atsakingas už vieną pikselį. Kai šviesa patenka ant fotodiodo, jis generuoja elektros signalą, kurio stiprumas priklauso nuo šviesos intensyvumo.
Įdomu tai, kad jutikliai iš prigimties „mato” tik šviesumą, bet ne spalvas. Spalvų informacija gaunama naudojant specialų Bayer filtrą – mozaiką iš raudonų, žalių ir mėlynų filtrų, uždėtų ant kiekvieno pikselio. Fotoaparato procesorius vėliau „spėja” tikrąsias spalvas, analizuodamas gretimų pikselių duomenis.
Fokusavimo sistemos paslaptys
Automatinis fokusavimas – viena iš tų technologijų, kurias laikome savaime suprantamomis, nors jos veikimas gana sudėtingas. Yra keletas skirtingų autofokuso tipų, bet populiariausi – fazės detekcijos ir kontrasto detekcijos metodai.
Fazės detekcijos autofokusas veikia panašiai kaip mūsų akys. Jis dalija šviesos spindulius į du srautus ir analizuoja, ar jie sutampa. Jei nesutampa, fotoaparatas „žino”, į kurią pusę ir kiek reikia pasukti objektyvo lęšius, kad objektas būtų fokusuotas. Šis metodas greitas, bet veikia tik esant pakankamai šviesai.
Kontrasto detekcijos autofokusas analizuoja vaizdo kontrastą ir ieško taško, kuriame kontrastas didžiausias – ten objektas bus aštriausias. Šis metodas tikslus, bet lėtesnis, nes fotoaparatas turi „pabandyti” skirtingas fokusavimo pozicijas.
Skaitmeninės apdorojimo magijos
Kai jutiklis užfiksavo šviesą, prasideda intensyvus skaitmeninis apdorojimas. Fotoaparato procesorius per kelias sekundes atlieka darbus, kurie anksčiau užtrukdavo valandas fotolaboratorijoje.
Pirmiausia procesorius konvertuoja analoginius signalus iš jutiklio į skaitmeninius duomenis. Tada jis „interpretuoja” spalvas pagal Bayer filtro informaciją – šis procesas vadinamas demozaikingu. Kiekvieno pikselio galutinė spalva apskaičiuojama analizuojant ne tik jo paties, bet ir gretimų pikselių duomenis.
Toliau procesorius taiko baltojo balanso korekciją (kad balti objektai atrodytų balti nepriklausomai nuo apšvietimo tipo), triukšmo mažinimą, kontrastingumą ir spalvų sotumo reguliavimą. Jis taip pat gali atpažinti veidus ir automatiškai optimizuoti jų atvaizdavimą.
Objektyvų optikos subtilybės
Objektyvas – tai fotoaparato „akis”, ir jo kokybė labai paveiks galutinį rezultatą. Paprasčiausi objektyvai turi 3-4 lęšius, o profesionalūs gali turėti 15 ar daugiau optinių elementų, įskaitant specialius asferinio paviršiaus lęšius ir mažo dispersijos stiklus.
Kiekvienas lęšis objektyve turi savo vaidmenį. Priekiniai lęšiai renka šviesą ir formuoja pradinį vaizdą, viduriniai koreaguoja aberacijas (optinių iškraipymų tipus), o galiniai formuoja galutinį vaizdą ant jutiklio. Tarp lęšių dažnai būna diafragmos mechanizmas, kontroliuojantis šviesos kiekį.
Šiuolaikiniuose objektyvuose naudojamos pažangios dangos technologijos – ant kiekvieno lęšio paviršiaus užpurkšti plonieji sluoksniai, mažinantys atspindžius ir pagerinantys šviesos pralaidumą. Be šių dangų objektyvas prarastų daug šviesos ir duotų blankų, mažo kontrasto vaizdą.
Stabilizavimo technologijų stebuklai
Vaizdo stabilizavimas – technologija, kuri leidžia fotografuoti ryškias nuotraukas net šiek tiek drebant rankoms. Yra du pagrindiniai stabilizavimo tipai: optinis (objektyve) ir jutiklio stabilizavimas (fotoaparato korpuse).
Optiniame stabilizavime specialūs lęšiai objektyve juda priešinga fotoaparato drebėjimo kryptimi, kompensuodami rankų judesius. Sistemos giroskopai ir akselerometrai fiksuoja mažiausius fotoaparato judesius ir per elektromagnetinius varikliukus perstato stabilizuojančius lęšius iki 5000 kartų per sekundę.
Jutiklio stabilizavimas veikia panašiai, tik juda pats jutiklis, o ne objektyvo lęšiai. Šis metodas turi privalumą – jis veikia su bet kokiu objektyvu, net su senais, neturinčiais stabilizavimo. Kai kurie šiuolaikiniai fotoaparatai naudoja abi sistemas kartu, pasiekdami iki 8 stop’ų stabilizavimo efektyvumą.
Kada technologija susitinka su menu
Supratę fotoaparato veikimo principus, galime geriau valdyti šį įrankį savo kūrybiniams tikslams. Žinodami, kaip veikia diafragma, galime sąmoningai kontroliuoti fono suliejimą. Suprasdami jutiklio ypatybes, galime geriau pasirinkti ISO jautrumą skirtingomis apšvietimo sąlygomis.
Praktiškai tai reiškia: fotografuojant portretus, naudokite plačiai atidarytą diafragmą (f/1.4-f/2.8) fono suliejimui; peizažams – siauresnę (f/8-f/11) viso vaizdo aštrumui; judantiems objektams – greitą užraktą (1/500s ir greičiau); silpnoje šviesoje – didesnį ISO, bet stebėkite triukšmo lygį.
Autofokuso sistemų žinojimas padės pasirinkti tinkamą fokusavimo režimą: vienkartinį (AF-S/One Shot) nejudantiems objektams, nuolatinį (AF-C/AI Servo) judantiems. Stabilizavimo supratimas leis išnaudoti jo privalumus ir žinoti, kada jį išjungti (pvz., naudojant trikojį).
Fotoaparatas – tai ne tik techninis įrankis, bet ir tiltas tarp mūsų kūrybinės vizijos ir realybės. Kuo geriau suprantame jo veikimą, tuo laisviau galime kurti, neribojami techninių nežinių. Galiausiai, geriausia kamera – ta, kurią turite su savimi, o geriausia nuotrauka – ta, kurią padarėte.