Явление невзаимозаместимости, закон Шварцшильда (эффект Шварцшильда) в цифровой фотографии

Question

Явление невзаимозаместимости, закон Шварцшильда (эффект Шварцшильда) в цифровой фотографии

Андрей Котов Просветленный (34662), закрыт 3 года назад

Снимая на длительных выдержках (несколько минут) я столкнулся с тем, что увеличение экспозиции в 2 раза требовало увеличения выдержки не в 2 раза, как следовало бы ожидать, а в 3 и более раз, при прочих равных.

Хотя Википедия утверждает, что такое явление невзаимозаместимости характерно только для плёночной фотографии:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_взаимозаместимости
https://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_Шварцшильда

я задался вопросом, проводились ли какие-либо исследования в этом направлении касательно цифровой фотографии? Сталкивались ли вы с таким явлением в своей практике? Спасибо.

Answer 1

Исследования проводились. Закон Шварцшильда характерен именно для галогенид-серебряной фотографии. В цифровой фотографии происходит следующее. Свет, падающий на фоточувствительную ячейку, вне зависимости от архитектуры светочувствительной матрицы, заряжает (или разряжает) некий конденсатор. У этого конденсатора есть ток утечки. Этим током утечки в большинстве случаев можно пренебречь, но на длинных выдержках он начинает играть роль. Программное обеспечение фотоаппарата пытается (должно, по крайней мере) учесть снижение чувствительности в зависимости от выдержки. К сожалению, этот ток утечки зависит от не только от разности потенциалов на этом конденсаторе, но и от количества света, которое попадает на конденсатор, поэтому в полной мере такой учет довольно труден. Всё это относится к области know-how производителей матриц и фотоаппаратов, и информации на эту тему довольно мало. В теории фотографы не должны вообще замечать этого эффекта. На практике, как видите, эффект есть. К тому же фотограф думает, что значение ISO, которое он задал -- это то, как ПО фотоаппарата сконфигурировало матрицу. Это тоже не совсем так, и часть эффекта может наблюдаться из-за того, что при увеличении выдержки может без ведома фотографа тихо меняться (уменьшаться) значение ISO. У Sony это происходит (и не в точности на 1EV, как пишут в популярных статьях, а в пределах этого значения, по крайней мере, на старых моделях), если включена функция DRO.

Answer 2

Тут зависит от точности закрытия диафрагмы, точности экспонометрии, настроек, связанных с внутрикамерной обработкой. Условия освещения могут меняться в процессе экспонирования. На телефонах экспозиция условная штука, на цифровых камерах с затвором, сменными объективами всё намного линейнее. Опять же, при высоких ИСО может быть выше контраст, могут появляться различные искажения.

Answer 3

А стоит ли лепить всё в кучу? Закон Шварцшильда оперирует двумя элементами: интенсивностью света и длительностью. В свою очередь, экспозиция состоит из трёх элементов: если выдержку можно соотнести с длительностью, то интенсивность, нужно, как-то распределить между чувствительностью и диаметром светового потока (диафрагмой)... ну, в каких пропорциях будешь распределять? Увеличишь чувствительность выдержка сократится... и чем больше чувствительность, тем короче выдержка при прочей константе.
Да и закон Бунзена, тоже описан для двух элементов.
Пользы в этом мозгозамесе нет. У тебя в руках конкретный аппарат, имеющий конкретные рабочие характеристики, при какой здесь эти законы?, исходи из конкретных эмпирических изысканий, завязанных на эту камеру. А притягивать за уши то, что не адаптировано процентов на 30 - фигня какая-то.

Answer 4

В аналоговой фотографии одно кино (и "закон" Шварцшильда имеет отношение исключительно к ней, да и не закон это вовсе, а эмпирическое правило) , а в цифровой, есть похожее, но совсем другое по сути. Это перетекание заряда на соседние пикселы, на длинных выдержках оно может быть значимым и приводить к снижению микроконтраста изображения и, как следствие, к потерям детализации.

Answer 5

сейчас для интереса попробовал, f/4 c выдержкой 1с и f/8 с выдержкой 4с, разницы не заметил. хотя производители вполне могли этот эффект учесть при разработке фотоаппарата

Answer 6

Сам не замечал и даже не слышал про это но в теории соглашусь с т. Безруковым. Действительно, в CCD матрицах напрямую а в CMOS - косвенно есть элемент хранения заряда, накопленного при экспозиции, в виде конденсатора, а он естественно обладает током утечки. Так что при длительной выдержке финально накопленный заряд будет меньше ожидаемого что эквивалентно падению эффективного ISO. Более того, скорее всего есть некая предельная выдержка (либо значение освещенности) дальнейшее увеличение которой не ведет к увеличению заряда (а может и наоборот). Производитель может частично компенсировать этот эффект увеличением усиления сигнала при длительной выдержке но это уже его know-how.

Answer 7

...для любителя, не снимающего на предельных выдержках, этим эффектом (как о большинством фотодрочерских), можно пренебречь, или делать поправки, имея ввиду предыдущий опыт.

Answer 8

Снимая однажды безлунной ночью вдали от населенных пунктов, обратил внимание на то что длина выдержки меняет только длину треков звезд, но не меняет степень освещенности пейзажа под ними... вообще. Вот пожалуй единственный случай, так что это не проблема для меня... вообще. :)