Съемка при слабом освещении на камеры EOS R

Существует множество ситуаций съемки, где фотографам приходится делать снимки в условиях слабого освещения. К ним относятся: съемка ночного неба и астрофотография, съемка ночных животных, а также съемка световых полос и работа в технике светографики при длительной выдержке. Возможно, вы любите снимать городские виды в ночное время или на закате либо вам даже довелось поработать фотографом в угольной шахте, где попросту необходимо запечатлеть окружение и обстановку, а вспышка испортит атмосферу. Многие фотографы любят вести съемку в так называемый «золотой час», то есть прямо перед рассветом и незадолго до захода солнца — в это время все вокруг окутано мягким золотистым сиянием, а общий уровень освещенности будет ниже, чем в дневное время.

Однако хотя съемка ночью и в условиях слабого освещения позволяет создавать атмосферные и выразительные изображения, она связана с определенными трудностями. Фотография по определению неотрывно связана с использованием света — и чем меньше света есть в наличии, тем сложнее вам будет запечатлеть детали объекта и широкий диапазон цветовых оттенков. Когда объект в кадре кажется едва заметным, на нем становится сложнее фокусироваться, а автофокусировка также может не помочь, если камере не удается распознать объект в темноте. Более длительная выдержка позволяет обеспечить достаточно сбалансированную экспозицию, однако с ней связан риск размытия кадра, в то время как если повысить светочувствительность ISO, на итоговом снимке наверняка будет заметен цифровой шум.

В этой статье мы расскажем больше о том, как передовые технологии и конструктивные решения позволяют фотографам справляться с проблемами, свойственными съемке при слабом освещении — именно они позволяют эффективно снимать с нехваткой света на камеры Canon системы EOS R.

Когда фотографы используют фотоэкспонометр для замера яркости сцены, а затем подстраивают параметры камеры соответствующим образом, такой показатель называется значением экспозиции или просто EV. Более высокие значения, например +10 EV, указывают на экспозицию по яркому объекту, а более низкие — что сцена является менее освещенной. В реальных условиях съемки определенным ситуациям обычно соответствуют следующие (приблизительные) значения EV: 

• Дневной свет (ясное солнце, отчетливые тени) = 15 EV
• Мягкий солнечный свет, мягкие тени = 14 EV
• Пасмурно, рассеянный свет (без теней) = 12–13 EV
• Пейзаж сразу после заката = 11 EV
• Спортивный стадион при свете прожекторов = 9 EV
• Улица при ярком свете фонарей и вывесок = 8 EV
• Типичный интерьер дома = 7 EV
• Новогодние гирлянды = 4–5 EV
• Подсвеченные здания издалека = 2 EV
• Ночной пейзаж при свете полной луны = -4 EV
• Ночной пейзаж при свете полумесяца = -5 EV

Вы наверняка заметите, что при разных сочетаниях диафрагмы и выдержки результатом бывает одинаковое значение EV. Например, при ISO 100, 1/500 сек. и f/1.4 вы получите EV 10, что примерно соответствует уровню освещенности на улице в «золотой» час, однако такое же значение вы получите, выбрав 1 сек. и f/32. Если добавить в уравнение ISO и выбрать значение ISO 400, значение EV 10 также получится при параметрах 1/60 сек. и f/16. Это означает, что для каждой сцены существует ряд конфигураций, позволяющих получить оптимальную экспозицию. (Такой же принцип камера применяет, рассчитывая значения в том числе в режиме приоритета диафрагмы: измените значение диафрагмы, и камера автоматически подстроит значение выдержки для поддержания сбалансированной экспозиции.)

Это полезно, поскольку выбор других параметров экспозиции не только повлияет на баланс экспозиции, но и изменит визуальный стиль изображения. К примеру, меняя диафрагму, вы фактически меняете и глубину резкости; именно поэтому вы не всегда можете снимать с широко открытой диафрагмой — при минимальной глубине резкости вы не сможете добиться четкости по всему кадру при съемке пейзажа.

Соответственно, при съемке в условиях нехватки света иногда стоит добиваться баланса, используя длительную выдержку. Однако с длительной выдержкой возникает риск размытия снимка из-за сотрясения камеры или движения объекта. К счастью, с этим вам помогут современные технологии в камерах системы EOS R.

Даже если камера установлена на самый устойчивый штатив, всего одно нажатие кнопки спуска затвора может вызвать вибрацию, которая приведет к размытию изображения, в частности при работе с длительной выдержкой. Поэтому мы рекомендуем использовать дистанционный спуск затвора или приложение Canon Camera Connect для смартфона или планшета. На цифровых зеркальных камерах существует риск (пусть и незначительный) образования вибрации в результате движения зеркала при открытии датчика изображения, однако на беззеркальных камерах, включая модели системы EOS R, такая вероятность отсутствует. Более того, новые камеры и объективы Canon используют целый ряд технологий стабилизации изображения, которые компенсируют и устраняют эффект сотрясения камеры вне зависимости от причин его возникновения.

• Оптическая стабилизация в объективах с пометкой IS — это система гироскопических датчиков внутри объектива, которые распознают движение, и группа плавающих элементов, которые перемещаются, компенсируя это движение и устраняя вероятное смещение изображения на датчике изображения камеры.
• Инновационная система EOS R использует еще более новую технологию — датчик изображения также распознает сдвиг изображения и отправляет данные о таком сдвиге процессору в объективе, который точно подстраивает алгоритм стабилизации в режиме реального времени. Такая система стабилизации изображения может точно определить и компенсировать низкочастотное (медленное) размытие, которое раньше было трудно обнаружить с помощью только гироскопических датчиков — именно такое размытие оставалось наиболее проблемным при съемке с длительной выдержкой. Технологию Dual Sensing IS удалось реализовать благодаря широкой шине пропускания и быстрому обмену данными между объективом и камерой, что стало возможным благодаря инновационному байонету Canon RF.
• В камерах со встроенной системой стабилизации IBIS, которая впервые появилась на моделях EOS R5 и EOS R6 в 2020 году, сам датчик изображения находится между магнитами и также может менять положение для компенсации любых вибраций камеры.

При съемке в ночное время и работе со штативом необходимо отключать стабилизацию изображения — она в любом случае не поможет вам, если вы не можете видеть объект достаточно четко для фокусировки на нем. К счастью, камеры системы EOS R также оснащены инновационными системами автофокусировки, которые остаются эффективны даже при низком уровне освещенности (-EV).

Dual Pixel CMOS AF — это разработанная Canon в 2013 году технология, второе поколение которой теперь используется в новых камерах модельного ряда. Каждый пиксель двухпиксельного датчика CMOS имеет два независимых фотодиода (компоненты датчика, регистрирующие интенсивность или яркость света). Процессор камеры сравнивает сигналы обоих фотодиодов, и, если они совпадают, он понимает, что данная точка изображения находится в фокусе. Если это не так, он проверяет пары фотодиодов в группе пикселей и рассчитывает, в каком направлении необходимо отрегулировать объектив для достижения точной фокусировки, и насколько сильная требуется регулировка фокуса. Эта схема работает даже при минимальной освещенности, поскольку для нее важна относительная сила сигнала для пар фотодиодов, а не общий уровень.

Более того, когда в других системах для фазовой автофокусировки используется ограниченное количество отдельных пикселей, система Dual Pixel CMOS AF использует каждый пиксель на датчике изображения, благодаря чему зона активной автофокусировки охватывает весь кадр. Она также дает значительное преимущество при отслеживании объекта в кадре, так как между точками автофокусировки отсутствуют пропуски. Эта система работает как при фото-, так и при видеосъемке, поэтому очень полюбилась видеографам, которым требуется стабильная фокусировка с отслеживанием объектов.

«Технология Dual Pixel CMOS AF сделала автофокусировку при слабом освещении значительно эффективнее; теперь система работает даже при уровне освещенности -6 EV и ниже, — отмечает Майк. — Отслеживание лиц и глаз допустимо при значениях до -1 EV; более того, эта технология также обеспечивает автофокусировку при относительно закрытой диафрагме».

Камеры Canon системы EOS R поддерживают автофокусировку при чрезвычайно низких уровнях освещенности:¹

• Canon EOS R10: -4 EV
• Canon EOS R7: -5 EV
• Canon EOS RP: -5 EV
• Canon EOS R: -6 EV
• Canon EOS R6: -6 EV
• Canon EOS R5: -6 EV
• Canon EOS R6 Mark II: -6,5 EV
• Canon EOS R3: -7.5 EV

Однако Майк также говорит следующее: «Все системы автофокусировки используют контрастность для измерения и фокусировки на объектах». Поэтому автофокусировка не будет эффективна в условиях, где освещенности не хватает для разграничения объектов либо где в кадре отсутствует достаточная степень контрастности. При съемке в условиях слабого освещения иногда необходимо использовать более высокие значения ISO.

Что такое ISO? ISO — это стандартная шкала измерения светочувствительности пленки или датчика изображения в цифровой камере. Название параметра произошло от Международной организации по стандартизации (IOS), которая еще в 1970-е годы объединила существовавшие ранее стандарты ASA и DIN для пленки в общий стандарт. Разновидности пленки с более высокими значениями ISO содержали больше галогенида серебра, в частности в виде частиц большего размера — поэтому на снимках, созданных с помощью такой пленки, более заметен эффект зернистости. В цифровой фотографии с повышением ISO меняется значение усиления для электронного сигнала, который образуется при попадании фотонов на датчик изображения.

В отличие от популярного мнения, что именно на этом этапе образуется заметный цифровой шум, аналогичный эффекту «зернистости» для пленки, это не так. Фактически при съемке в условиях слабого освещения (а объем данных изображения зависит от освещенности) соотношение сигнал/шум будет менее оптимальным, а усиление просто увеличивает количество шума вместе с количеством деталей. Поэтому цифровой шум становится более заметным.

На современных камерах Canon эта проблема решается за счет внедрения передовых технологий шумоподавления. «Возможности шумоподавления в современных камерах Canon EOS и Cinema EOS стали гораздо эффективнее, чем технологии предыдущих поколений», — говорит Майк. К ним относятся встроенные автоматизированные алгоритмы шумоподавления при высоких значениях ISO. (Их можно применить при любых значениях ISO, однако эффект будет более заметен именно при высоких значениях.)

«В системе каждой камеры прописаны карты хроматического и яркостного шума, — рассказывает Майк. — Эти предустановки в зависимости от спецификации датчика изображения и параметров ISO сообщают камере, что в случае съемки в формате JPEG при определенных значениях ISO необходимо применить то или иное значение шумоподавления».

Среди других встроенных технологий можно отметить шумоподавление при серийной съемке, которое устраняет случайный шум, сравнивая кадры, отснятые с одной позиции, и шумоподавление при длительной выдержке, которое использует современную версию темнового кадра для выявления фиксированных шумов, образуемых в результате длительной выдержки.

Помимо этого компания Canon продолжает разрабатывать датчики изображения с высокой степенью усиления, более высокой степенью усиления и улучшенным соотношением сигнал/шум, подкрепляя их все более современными процессорами обработки изображений DIGIC. Стопочная конструкция датчика с задней подсветкой в камере EOS R3, к примеру, состоит из двух контуров цепи на задней стороне чипа, что позволяет ему эффективнее воспринимать свет и таким образом значительно сокращает уровень шума. Кроме того, такая конструкция позволяет размещать на датчике изображения часть контура процессора. «Возможность установить конвертеры A/D ближе к источнику сигнала означает, что помех будет меньше, в результате чего изображение получится более четким», — рассказывает Майк.

Более того, стопочная конструкция повышает скорость передачи данных изображения с датчика на процессор DIGIC X, вычислительных мощностей которого даже при чрезвычайно слабом освещении оказывается достаточно для применения шумоподавления для высоких значений ISO.

Все датчики CMOS в камерах системы EOS R предлагают ряд значимых улучшений по сравнению со старыми чипами CCD. Начнем с того, что они эффективнее воспринимают свет, что означает оптимальную производительность ISO и меньший уровень шума. Фотоприемники также имеют больший ресурс насыщенности, что позволяет воспринимать более широкий динамический диапазон.

Кроме того, видеографы также могут оценить эффективность революционного датчика изображения Canon с двойным усилением (DGO), который используется в профессиональных кинокамерах EOS C300 Mark III и EOS C70. В датчике DGO каждый пиксель одновременно считывается с двумя разными уровнями усиления. Верхнее усиление сохраняет детали в тенях и снижает уровень шума, а нижнее усиление сохраняет детали в светлых участках. Затем оба показания датчика объединяются в одно, что обеспечивает сверхвысокую четкость и свыше 16 ступеней динамического диапазона. Технология DGO потребляет столько же энергии, что и обычный датчик изображения, однако позволяет создавать четкие материалы HDR даже в условиях нехватки света.

И еще кое-что о датчиках изображения. «Многие слышали, что чем больше мегапикселей, тем лучше будут изображения, однако при съемке в условиях слабого освещения все не так просто», — говорит Майк. Если две камеры имеют одинаковое количество пикселей, однако датчик одной из них физически больше, камера с большим датчиком обеспечит более высокое качество изображений при нехватке света. Это связано с тем, что отдельные пиксели, то есть фотоэлементы, в датчике большего размера также будут физически больше, чем пиксели на датчике меньшего размера. Как широкое ведро быстрее наполнится дождевой водой, так и большой фотоэлемент будет воспринимать больше света, что крайне важно при съемке в условиях слабого освещения.

И наоборот — если две камеры имеют датчики изображения одинакового формата, однако у одной из них общее количество мегапикселей будет ниже, именно эта камера будет эффективнее при слабом освещении, даже если остальные показатели равны; все потому, что меньшее количество пикселей на такой же области означает больший размер каждого из них, что означает более эффективное восприятие света и оптимальное соотношение сигнал/шум.

«Важно помнить об этом, когда выбираете камеру по техническим характеристикам, — говорит Майк. — Создавая EOS R6 Mark II, мы хотели сделать ее пригодной к съемке в совершенно разных условиях, поэтому старались найти оптимальный баланс между высоким разрешением и эффективностью при слабом освещении».

Камеры системы EOS R также имеют ряд других преимуществ для съемки при ограниченном освещении. Будучи беззеркальными камерами, они используют электронный затвор, который предотвращает образование низкочастотных вибраций в результате движения элементов механического затвора.

Кроме того, высококачественные электронные видоискатели на камерах системы EOS R предлагают ряд значимых преимуществ для тех, кто снимает с нехваткой света. Поскольку электронный видоискатель имеет подсветку, он позволяет просматривать даже сцены с тусклым освещением и четко следить за объектом в ситуациях, где оптический видоискатель не позволит различить его в темноте. При съемке в ночное время, например при астрофотографии, оптический видоискатель не обеспечит той четкости, что возможна с электронным видоискателем. Электронный вариант также позволяет использовать такие функции, как усиление контуров фокусировки и помощь при фокусировке, которые недоступны на оптических видоискателях.

Еще одним важным преимуществом электронного видоискателя по сравнению с оптическим является возможность просматривать композицию с уже примененными настройками стиля изображения и экспозиции. Функция предварительного просмотра поможет сразу же определить, необходимо ли вам подстроить экспозицию перед созданием фотографии.

Более того, линейка объективов RF открывает доступ к дополнительным преимуществам. Некоторые объективы RF имеют покрытия с субволновой структурой и Air Sphere, которые устраняют двоение и блики, часто возникающие при съемке с сильным контровым светом на рассвете или закате.

Все камеры системы EOS R поддерживают коррекцию объектива и другие данные, хранящиеся в объективе, что позволяет камере исправлять оптические недочеты в работе объектива — все это при создании изображений JPEG или обработке файлов RAW прямо в камере, если выбран этот формат. Цифровой оптимизатор объектива Canon может корректировать разнообразные аберрации объектива прямо в камере, включая эффекты дифракции при съемке с длительной выдержкой и закрытой диафрагмой.

«Canon имеет подробную схему, в которой для объективов указаны определенные значения фокусного расстояния, диафрагмы и зума для анализа возможных аберраций, — говорит Майк. — Поэтому цифровой оптимизатор применяет коррекции и обеспечивает более высокое разрешение, чем было бы возможно без него. Эта функция работает с объективами RF и EF при их установке на камеры системы EOS R».

Все эти возможности — от инновационной стабилизации изображения и функций автофокусировки до передового шумоподавления и конструктивных особенностей датчика изображения и процессора — позволяет Canon разрабатывать в линейке камер EOS R и объективов RF решения, способные справиться с фундаментальными трудностями съемки при слабом освещении и обеспечивать результат, который ранее казался чем-то совершенно невозможным.

¹ Автофокусировка во время фотосъемки со следующими параметрами: f/1.2, центральная точка автофокусировки, покадровая автофокусировка, 23 °C, ISO 100. За исключением объективов RF с покрытием DS для смягчения боке.