Małpki wracają do ZOO, czyli fotografujemy w trybie manualnym

Od niepamiętnych czasów, człowiek pragnął uwiecznić świat wokół siebie na czymś trwałym. Potrzeba zapamiętania najważniejszych chwil w naszym życiu była już widoczna na jaskiniowych malowidłach i choć wymagało to sporo pracy, przez tysiące lat rozwijano i doskonalono techniki uwieczniania obrazów z naszego życia. Wynalezienie aparatów fotograficznych, które mogły w ułamku sekundy zatrzymać czas, było niewątpliwie krokiem milowym. Teraz w dobie cyfrowej fotografii jest to czynność niesłychanie łatwa i każdy może zarejestrować niezapomniane chwile swoim własnym smartfonem. Choć powszechnie postępująca miniaturyzacja pozwala montować aparaty fotograficzne w praktycznie każdym urządzeniu mobilnym, to istnieje grupa ludzi, którzy za nic w świecie nie porzucą prawdziwego, dedykowanego sprzętu fotograficznego.

Producenci aparatów prześcigają się w dodawaniu różnych trybów, które maja zapewnić automatycznie odpowiednie nastawy i wykonać za nas "czarną robotę". Początkowo był to po prostu tryb "AUTO", jednak z czasem wprowadzono dodatkowe tryby automatyczne, stopniujące łatwość wykonywania zdjęć. Część aparatów nie posiada trybów manualnych, przez co zostały nazwane "małpkami" - bo wystarczy tylko jeden guziczek, aby pstryknąć fotkę. Takie rozwiązanie sprawdzi się u cioci na imieninach, ale prawdziwa fotografia zaczyna się podczas korzystania z ręcznych nastaw.

Budowa aparatu fotograficznego - podstawy

Warto sobie zdawać sprawę jak wędruje światło, które "rysuje" obraz w naszym aparacie, ponieważ tutaj zaczyna się mechanizm wpływania na końcowy efekt. Zatem światło odbite o fotografowanego obiektu przechodzi przez obiektyw, przysłonę fotograficzną (jest częścią obiektywu), migawkę i pada na matrycę światłoczułą, a następnie obraz zostaje przetworzony przez oprogramowanie aparatu. Przyjrzyjmy się więc na początek podstawowym cechom poszczególnych elementów tego systemu, stojącego na drodze wspomnieniom.

Obiektyw fotograficzny

Obiektyw najprościej przedstawić, jako grupa soczewek i/lub luster zamkniętych w tubie, a charakteryzuje go:

• ogniskowa - jest odległością od układu optycznego do miejsca w którym skupiają się promienie świetlne. Wpływa na powiększenie uzyskanego obrazu oraz wielkość obszaru jaki obejmuje (kąt widzenia). Podawana jest w milimetrach np. 7.3mm (dla wygody porównania jest ona też przeliczana na odpowiednik formatu pełnej klatki 35mm) Ogniskowa nie zależy od zastosowanego elementu światłoczułego (matrycy bądź kliszy filmowej), ale dany czujnik inaczej widzi padający obraz, tzn. widzi innej wielkości wycinek, zależny od swoich rozmiarów. Obiektyw zmiennoogniskowy (zoom) jest przedstawiony jako zakres np. 7.3-29.2mm (odpowiednik 35-140mm). Ogniskowa wpływa na głębię ostrości. Jest ona obszarem (zakresem odległości) w którym fotografowany obiekt będzie ostry. Im większa ogniskowa, tym mniejsza głębia. [img=z3]
• jasność - określana liczbą f, jest związana z ilością światła, jaka przedostaje się do elementu światłoczułego. Zależy od średnicy i budowy układu optycznego oraz jego ogniskowej.
• rozdzielczość optyczna - zdolność rozróżniania punktów leżących najbliżej siebie. Im większa rozdzielczość, tym więcej będzie rozróżnianych szczegółów. Rozdzielczość zależy przede wszystkim od średnicy układu optycznego oraz jakości użytego materiału (szkła). Znaczenie ma też sama konstrukcja układu i jego zdolność do korekcji obrazu

Przysłona fotograficzna

Jest to element mechaniczny w formie regulowanego otworu, którym światło pada na matrycę światłoczułą. Zbudowana jest z nachodzących na siebie listków (przeważnie metalowych). Cechy charakterystyczne to:

• ilość przepuszczanego światła - określana liczbą f, która jest odwrotnie proporcjonalna do wielkości otworu przysłony. Im większa liczba f, tym oznacza ona mniejszy otwór i mniej światła wpada do wnętrza aparatu. Przyjęło się oznaczenie, będące kolejnymi przybliżonymi potęgami pierwiastka z liczby 2: f1, f1.4, f2, f2.8, f4, f5.6, f8 itd.
• budowa - przysłona może być zbudowana z różnej ilości listków. Wpływa to na wygląd rozmycia poza obszarem zwanym głębią ostrości (zakresem odległości, w którym fotografowana scena będzie ostra)

Przysłona ma wpływ na dwie, a w zasadzie na trzy rzeczy. Pierwsza to ilość przepuszczanego światła, czyli poziom naświetlenia zdjęcia. Druga to głębia ostrości, im większa wartość przysłony (mniejszy otwór) tym większa będzie głębia. Trzecią rzeczą jest (właściwie jako skutek uboczny) kształt obrazu poza głębią ostrości. Im bardziej otwór przysłony przypomina okrąg, tym bardziej rozmycie będzie gładkie i płynne. Sposób oddawania nieostrości zwany jest bokeh.

Migawka

Ten element jest odpowiedzialny za czas naświetlania matrycy światłoczułej. Im dłużej będzie naświetlana, tym jaśniejszy będzie obraz. Dodatkowo długość otwarcia migawki, w zależności o ruchu fotografowanego obiektu, daje nam kontrolę nad tym, czy obraz będzie zamrożony czy poruszony. Migawka może być mechaniczna oraz elektroniczna. Elektroniczna jest realizowana w samym sensorze światłoczułym (czas zbierania światła przez matryce jest kontrolowany przez oprogramowanie aparatu). W aparatach kompaktowych przysłona zazwyczaj jest jednocześnie migawką i działa łącznie z elektroniczną. W momencie gdy dokonujemy nastaw, migawka jest otwarta, a po naciśnięciu spustu przymyka się do wartości nastawionej przysłony. Następnie po ustalonym czasie zostaje zamknięta, aby przerwać dopływ światła.

Matryca światłoczuła

Jest to ostatnia część na drodze promieni świetlnych. Rejestruje obraz, przekazany przez obiektyw. Składa się z milionów, czułych na światło punktów. Jego podstawowymi cechami są:

• wielkość fizyczna - to fizyczny rozmiar elementu światłoczułego. Im większy obszar zbierający światło, tym mniej szumów i lepsza jakość zdjęcia. Dla małych matryc, ich rozmiar jest oznaczany w calach np. 1/3", 1/2.3", 1/1.8" itd. Im mniejsza liczba w mianowniku, tym matryca jest większa. W większych aparatach (np. lustrzankach cyfrowych) rozmiar jest podawany w milimetrach np. 36x24mm.
• rozdzielczość - ilość pikseli tworzących obraz. Im ich więcej tym bardziej szczegółowy otrzymamy obraz, jednak wraz ze wzrostem ilości punktów na tej samej powierzchni, wzrasta ilość szumów (mniejsze komórki światłoczułe, zbierają mniej światła i muszą dokonywać wzmocnienia). Rozdzielczość określana jest w milionach pikseli (najmniejszy punkt na obrazie) np. 16M, co oznacza 16 milionów pikseli. Jednak ilość szczegółów będzie ograniczona rozdzielczością optyczną obiektywu oraz wielkością szumów.
• czułość - jest związana z budową matrycy, większe punkty światłoczułe zbierają więcej światła i są czulsze. Obecnie dość często stosowane są matryce BSI (tzw. podświetlane), w uproszczeniu chodzi o to, że wszelkie połączenia komórek i "metal" tworzący matrycę - zostały przeniesione pod element światłoczuły i nie zasłania już fotonów do nich docierających. Umożliwiło to na zwiększenie czułości, bez pogarszania jakości. Czułość jest oznaczana przez liczbę ISO np. ISO100, ISO200, ISO800

Dodatkowo na matrycy światłoczułej, znajduje się filtr przepuszczający tylko światło widzialne. Jakość i pasmowość tego filtra będzie miała znaczenie dla poprawnego reprezentowania kolorów. Najbardziej niepożądane (w rejestracji pasma widzialnego) jest widmo promieni podczerwonych. Sensor jest najbardziej czuły na tą długość fali, jednak dla nas jest to zjawisko niepożądane (z wyjątkiem chęci fotografowania w tym paśmie). Kolejnym filtrem jest filtr/siatka barwna. Najczęściej jest to tzw. filtr Bayera, o dość specyficznym układzie. Stosowane są też inne filtry barwne, również bezpośrednio przepuszczające składowe RGB (czerwony, zielony i niebieski).

Aby możliwe było zapisanie obrazu za pomocą 3 składowych (RGB) na piksel, trzeba dokonać uśrednienia i interpolacji obrazu z 4 subpikseli do 3. Działanie to jest zwane demozaikowaniem. Teraz już wiecie dlaczego nie raz można zauważyć "schodki" na krawędziach czerwonych fragmentów zdjęcia. "Surowe" dane pobrane bezpośrednio z matrycy są nazywane "cyfrowym negatywem" (RAW) i trafiają do oprogramowania, potocznie zwanego "cyfrową ciemnią". Po procesie demozaikowania, obraz jest przekształcany w zakresie balansu bieli, częściowo czułości (wzmocnienia), poprawy geometrii obrazu, odszumiania oraz innych filtrów obrazowych.

Z uwagi na to, że dane RAW posiadają większą rozpiętość tonalną - zazwyczaj 12bit, 14bit lub więcej - możliwe jest korygowanie ekspozycji (naświetlenie, wzmocnienie) już po wykonaniu zdjęcia. Na samym końcu obraz jest "wywoływany" w cyfrowej ciemni i zapisywany do dobrze nam znanego formatu JPEG, który w swej podstawowej odmianie i tak obejmuje tylko 8 bitowy zestaw kolorów.

Przegląd ustawień manualnych

Sprawdźmy zatem jakie tryby podstawowe mamy do dyspozycji w naszym aparacie.

1. tryb M - ekspozycja kontrolowana w całości ręcznie: czułość, wielkość przysłony, szybkość migawki, natężenie błysku lampy, balans bieli itd.
2. tryb Av - preselekcja przysłony, nastawiamy ręcznie przysłonę, a pozostałe parametry są dobierane automatycznie.
3. tryb Tv - preselekcja czasu otwarcia migawki, nastawiamy ręcznie migawkę, a pozostałe parametry są dobierane automatycznie.
4. tryb P - półautomatyka, kontrolujemy czułość ISO, jasność ekspozycji EV (zazwyczaj jest możliwość regulacji w zakresie ±2EV), balans bieli, korektę siły błysku. Pozostałe parametry są dobierane automatycznie.

Powyższe tryby są podstawowymi opcjami w dobrym aparacie kompaktowym, w prostszych modelach możemy nie mieć trybu M.

W ramach powyższych trybów będziemy mogli ustawić następujące parametry:

• migawka - czas naświetlania w zakresie od jednej kilkutysięcznej sekundy (np. 1/2000s) do kilkunastu sekund, a w lustrzankach możemy wybrać tryb "B", czyli migawkę otwartą na dowolnie długi okres czasu. [img=z8]
• przysłona - oznaczana literą F, możliwa do ustawienia od wartości ograniczonej jasnością obiektywu (np. F2.8) do wielkości ograniczonej konstrukcyjnie, przewidzianej przez producenta (w kompaktach z niewymiennym obiektywem, może to być F8 lub F16). Stosowane są też rozwiązania ze stałą przysłoną.
• czułość ISO - zaczynają się od wielkości np. ISO50, 80 lub 100. Wartość maksymalna, jaką można spotkać to nawet 6400 lub więcej, jednak taka czułość jest obarczona dużymi szumami. W praktyce, maksymalna użyteczna czułość w większości przypadków to ISO400 lub ISO800. [img=z9]
• balans bieli - ustawienie to powoduje przywrócenie naturalnego odcienia kolorów przy różnym świetle (zbyt ciepłym lub zbyt zimnym). Mamy możliwość wybrania jednego z predefiniowanych ustawień lub ustawić ręcznie, kierując aparat na biały lub neutralnie szary fragment sceny. [img=z10]
• ręczne wymuszenie i siła błysku - kilku stopniowe nastawienie siły lampy błyskowej, przydatne w przypadku doświetlania pierwszego planu. [img=z11]
• punkt pomiaru światła - może być uśredniony z całego kadru lub pobrany z jednego punktu na obrazie. [img=z12]
• nastawy ostrości - możemy ręcznie wyostrzyć dany obiekt lub ustawić punkt ostrości w wybranym miejscu (punkt centralny lub wybrany ramką ostrości). [img=z13]

Praktyka

Po tym trochę przydługawym wstępie, nadszedł czas na praktyczne wykorzystanie "narzędzi" ręcznych. Sprytne manipulowanie migawką i przysłoną pozwala nam na kierowanie uwagi odbiorcy, w konkretne miejsce kadru oraz "generowanie" dodatkowych efektów potęgujących wrażenia. Przysłona jest takim fajnym pomocnikiem, który pomaga skierować uwagę na wybrany plan (dalszy lub bliższy) albo sprawić, że cała scena będzie ostra.

Na pierwszym zdjęciu mamy ustawioną ostrość na najbliższym obiekcie oraz nastawioną przysłonę na najniższą wartość (największy otwór) - tutaj F2.8. Widzimy, że nasza uwaga została skierowana w konkretne miejsce, jako najważniejsze dla fotografa. Pozostała część sceny jest nieostra. Na kolejnym zdjęciu ostrość została ustawiona na najdalszy plan i widzimy, że w obrębie robocika jest pewna przestrzeń, która jest ostra. To jest nasza głębia ostrości (zwana potocznie GO), która się zmienia w zależności od wielkości przysłony oraz odległości od fotografowanego obiektu (punktu nastawionej ostrości) - im bliżej fotografujemy, tym GO będzie mniejsze. Na trzecim zdjęciu została ustawiona ostrość w połowie odległości - w dalszym ciągu przy najmniejszej przysłonie. Ostatnia fotografia została wykonana z przysłoną F8, co spowodowało rozszerzenie głębi ostrości na praktycznie cały kadr.

W tym momencie zastanawiacie się zapewne, czy ustawiając odpowiednio przysłonę, nie można spowodować wyostrzenie całej sceny od bardzo bliska do nieskończoności. Można. Od konkretnej odległości (punktu ostrości) i odpowiednio dużej przysłonie, zyskamy ostrość od tego punktu do właśnie nieskończoności. Punkt ostrości od którego zyskujemy taką głębię ostrości, nazywa się odległością hiperfokalną. Wszystko od tej odległości w dal, będzie ostre. Tę zasadę wykorzystuje się w aparatach ze stałą ogniskową obiektywu, na przykład w kamerkach internetowych czy prostych kamerach do monitoringu. Jeśli będziemy potrzebowali wyliczyć dokładniej GO czy odległość hiperfokalną, to przyjdzie nam z pomocą kalkulator głębi ostrości, który przeprowadzi nam nawet wizualną symulację.

Zwiększenie przysłony daje nam też pewien efekt, który bardzo dobrze wygląda w fotografii nocnej i powoduje pojawienie się "promieni" na jasnych punktach światła, np. lampach. Poniżej przykładowe fotografie, które ukazują różnice w zależności od wielkości otworu przez jaki wpada światło do aparatu.

Nieodłącznym elementem kontroli ekspozycji, jest oczywiście migawka, a dokładniej czas jej otwarcia (czas naświetlania). Oprócz jasności fotografii, ma ona też wpływ na sposób zarejestrowania poruszających się obiektów. Dłuższy czas naświetlania spowoduje, że obraz będzie poruszony, ale odpowiednio dobrana migawka wydobędzie ze sceny dynamikę i wzmocni odbiór na statycznym zdjęciu. Poniżej cztery fotografie obrazujące różnice w czasie naświetlania sceny z fontanną na Placu Matejki w Krakowie. Doskonale widać jak wygląda woda przy czasie naświetlania kilkusekundowym oraz przy ułamku sekundy. Bardzo krótka migawka powoduje "zamrożenie" zdjęcia, które nie oddaje prawdziwej atmosfery uwiecznionego miejsca - w tym przypadku.

Jako przykład próby przeniesienia dynamizmu ruchu samochodów, prezentują poniższe dwie fotografie, które powstały "z ręki". Widzimy tutaj wyraźną sylwetkę auta, a tło jest rozmyte w poziomie, czyli tak jak poruszają się pojazdy. Taki efekt uzyskamy, gdy będziemy poruszali aparat wraz z jadącym pojazdem i w chwili gdy będzie on najbliżej, wykonamy ujecie. Zastosowałem tutaj migawkę 1/80 sekundy i przysłonę F7.1, co pozwoliło całkiem przyzwoicie na osiągnięcie zamierzonego efektu.

Na koniec tego akapitu, stary jak świat efekt nocnych świateł samochodów. Zdjęcie powstało przy otwartej migawce na 15 sekund i przysłonie przymkniętej na F16 w moim starym (ale jarym) Canonie A610. Mimo, że było po godzinie dwudziestej pierwszej, to światła zebrałem sporo z uwagi na długi czas naświetlania. Oczywiście statyw obowiązkowo.

Ustawienie odpowiedniego balansu bieli naszego zdjęcia jest kolejnym istotnym elementem, który przekazuje właściwy nastrój. Skorzystanie z automatycznego trybu daje zazwyczaj zadowalające efekty. Niestety w pewnych, specyficznych warunkach ten pomocnik zawodzi. Gdy fotografowana scena jest w jednym przeważającym odcieniu, automatyka próbuje dostosować prawidłowy odcień, ale nie jest w stanie poprawnie tego zrobić. Do poprawnego ustalenia kolorów, wymagany jest obszar o neutralnym zabarwieniu, jak biały lub szary. Jeśli nie ma takiego obszaru, to balans bieli zostanie ustalony na podstawie zbliżonego odcienia - czyli błędnie. W takim przypadku przychodzi nam z pomocą ręczne nastawienie, w którym zazwyczaj możemy wybrać z kilku predefiniowanych wartości, w zależności od panujących warunków. Na przykład dla światła żarowego, dziennego, chłodnego przy zachmurzonym dniu itd. Możemy też zazwyczaj nastawić balans z użyciem wzorca bieli. Może to być biała karta papieru, z której pobierana jest próbka światła i na tej podstawie jest dobierany odpowiedni odcień sceny.

W profesjonalnym użyciu, funkcjonują specjalne szare karty z wzorcami bieli, które mogą mieć różne odcienie i tym samym można specjalnie wymusić pożądany odcień fotografii - choć teraz w dobie kombajnów graficznych, takie operacje są możliwe na etapie obróbki i ręcznego "wywoływania" cyfrowych negatywów.

Innym przydatnym ręcznym nastawem, jest kontrola lampy błyskowej. Gdy fotografowana scena, ma zbyt jasny drugi plan, to możemy doświetlić pierwszy wymuszoną lampą. Ustawiamy zatem ekspozycję na tło (dalszy plan), a następnie włączamy wymuszony błysk z odpowiednią siłą. W efekcie mamy poprawnie oświetlone całe zdjęcie.

Mam nadzieję, że troszkę zainteresowałem Was zabawą z ustawieniami manualnymi w fotografii. Może ktoś zdecyduje się na zakup troszkę bardziej manualnego sprzętu, bo to bardzo interesujące doświadczenie, które pozwala na wydobycie kreatywnego spojrzenia.

Podczas przygotowywania tego materiału, gdy przechadzałem się po Krakowie, nie zauważyłem żadnej osoby, która posługiwała by się samodzielnym aparatem - wszyscy fotografowali swoimi smartfonami. No cóż, nie wiecie co tracicie :‑) A można wiele ciekawego osiągnąć. Za rogiem czekają do odkrycia sposoby na wzbogacenie fotografii dodatkowymi efektami. Ale to już temat na zupełnie nowy wpis.