Fotoeksponeringsmåler , eksponeringsmåler ( lat. expono ) - en fotometrisk anordning til instrumentel måling af lysstyrken eller belysningen af de objekter, der fotograferes, ved beregning af den korrekte fotografiske eksponering . De fleste eksponeringsmålere giver dig mulighed for at bestemme både eksponeringstallet og begge eksponeringsparametre såvel som kontrasten af den scene, der optages, hvilket er vigtigt i professionel filmoptagelse [1] . Indtil slutningen af 1950'erne var navnet eksponeringsmåler mest almindeligt anvendt . Alle eksponeringsmålere designet til måling af eksponering i filmfotografering og kinematografi er velegnede til måling af eksponering i digital fotografering , da de konventionelle værdier for fotofølsomheden af digitale kameraer er valgt i overensstemmelse med de sensitometriske parametre for gelatine -sølv lysfølsomme materialer [ 2] .
I moderne kameraer danner eksponeringsmåleren grundlaget for eksponeringsautomatisering , som indstiller eksponeringsparametrene uden menneskelig indblanding. I tv- og videokameraer justeres eksponeringsparametre ud fra et estimat af videosignalets konstante komponent , og de kredsløb, der måler det, fungerer som en lysmåler [3] .
I de første årtier efter fotografiets opfindelse blev den korrekte eksponering bestemt ud fra fotografers erfaringer eller testoptagelser. Fraværet af sensitometriske begreber tillod ikke, at man kvantitativt kunne måle afhængigheden af mørkningen af daguerreotypi- plader af belysningsintensiteten. Derudover forhindrede den kontinuerlige forbedring af processen og væksten af lysfølsomhed skabelsen af nogen almindeligt accepterede instruktioner. Men allerede i disse år blev der gjort forsøg på at måle lysets fotokemiske effekt. Den første sensitometriske enhed til daguerreotypi blev skabt i 1843 af Lewandowski [4] .
Fremkomsten af den mere forudsigelige våde collodion fotoproces gjorde det muligt at udarbejde eksponeringsregler og designe de første tabelformede eksponeringsmålere. De var en tabel, der beskriver skydeforholdene og de tilsvarende parametre [5] . Sagen blev kompliceret af fraværet af nogen standarder for lysfølsomhed på grund af behovet for uafhængig produktion af det fotofølsomme lag af fotografiske plader af fotografer. Bordene var beregnet til kollodionplader sensibiliseret på en bestemt måde og var ikke universelle.
Udbredelsen af industrielt fremstillede tørre gelatine -sølv fotografiske plader faldt sammen med udviklingen af sensitometri, som begyndte at studere og kvantitativt beskrive fotosensitiviteten af fotografiske materialer . Dette gjorde det muligt at skabe universelle borde, der passer til alle fotografiske plader, hvis lysfølsomhed er kendt. Efterhånden blev tabelregnere med roterende skalaer populære, hvilket letter beregningen af skydeparametre. Sådanne enheder blev kaldt "automatiske tabeller" eller "autofotometre" [6] [7] . Et andet navn for sådanne drejeborde er "posigraph" [8] .
De første anordninger til instrumentel måling af eksponering var aktinografer , baseret på vurderingen af mørkfarvning af fotografisk papir med "dagfremkaldelse", som det eksponeres [9] . Sådanne fotografiske papirer ( albumin , celloidin og aristotype) blev i vid udstrækning brugt til fotoudskrivning indtil begyndelsen af det 20. århundrede og udviklet under påvirkning af at udsætte sollys. En disk med sådant papir blev lagt i enheden, og den korrekte eksponering blev beregnet fra det tidspunkt, hvor den opnåede en tone svarende til det tilstødende referencefelt. De fleste aktinografer fra disse år lignede lommeure med et rundt hul i midten. Den mest berømte enhed i denne klasse var Watkins' aktinograf eller "eksponeringsmåler", som blev udbredt i Vesten [8] . I det russiske imperium var Wynns "posimeter" mere populær [10] .
Fotopapiret krævede dog en lang eksponering på 20-30 minutter, hvilket bremsede forberedelserne til optagelsen. En hurtigere måling blev leveret af enheder baseret på en visuel vurdering af lysstyrken af de objekter, der fotograferes gennem en optisk kile med variabel gennemsigtighed [11] . Sådanne enheder, kaldet optiske fotometre , krævede bestemmelsen af den tætteste del af det blå eller grå filter , bag hvilket øjet stadig adskiller motivet [5] . Den største ulempe ved denne type anordning er subjektiviteten af de opnåede resultater, da øjets følsomhed afhænger af den generelle omgivende belysning [12] .
En mere perfekt måde var at sammenligne motivets lysstyrke med en kalibreret lyskilde, såsom en glødelampe . Lampens lysstyrke blev udlignet med lysstyrken af objektet ved at vælge tætheden af et kileformet neutralt lysfilter installeret i en speciel bevægelig ramme, som blev matchet med den tilsvarende skala. Nøjagtigheden af en sådan måling er højere, da den nedre grænse for synlighed er mere subjektiv end en sammenligning af en tilstrækkelig stor lysstyrke. Behovet for en strømkilde til lampen udelukkede muligheden for at bruge denne metode til lokationsoptagelser. Det fandt anvendelse i fotografiske studier og blev senere brugt i nogle typer kompakte eksponeringsmålere, såsom "SEI Photometer" [13] . Princippet om at udligne lysstyrken af referencelampen bruges i gennemsynet af nogle modifikationer af Arriflex 35 - II filmkameraet [14] .
Målenøjagtighed, uafhængig af subjektive faktorer, blev kun opnået med fremkomsten af fotoelektriske eksponeringsmålere [11] . Deres handling er baseret på måling af størrelsen af den elektromotoriske kraft opnået som et resultat af den fotoelektriske effekt [15] . I moderne fotografi og biograf bruges kun fotoelektriske eksponeringsmålere. De første apparater af denne type var beregnet til filmoptagelser og blev skabt i begyndelsen af 1930'erne [ 16] . Den allerførste eksponeringsmåler anses for at være Electrophot ( eng. Electrophot DH ), skabt i 1928 af det amerikanske firma Rhamstine [17] . En af de første fotomodstande , det såkaldte "Gripenberg-element" [9] , blev brugt som en lysfølsom sensor i enheden .
Behovet for et omfangsrigt batteri gjorde det uegnet til udendørs målinger [18] . Løsningen på problemet var opfindelsen i slutningen af 1920'erne af den magnetiske alnico- legering , som gjorde det muligt at skabe følsomme galvanometre , der kunne måle den svage fotostrøm fra selen- fotovoltaiske celler . En af de første selen batteriløse eksponeringsmålere var "Weston" model 617, udgivet af Weston Electrical Instruments i august 1932 [19] . Fraværet af batterier gjorde det muligt at reducere enheden til lommestørrelse. I USSR blev den første fotoelektriske eksponeringsmåler med en selenfotocelle "NKAP-149" skabt af GOI i begyndelsen af 1940'erne [20] . I de næste tre årtier blev alle fotoelektriske eksponeringsmålere bygget efter princippet om direkte måling af fotostrøm. På grund af den lave specifikke følsomhed var selenfotoceller voluminøse og tillod ikke måling af små lysstyrker med tilstrækkelig nøjagtighed [21] .
Fremkomsten af cadmiumsulfid fotoresistorer i 1960'erne , der krævede strømforsyninger med lav effekt , gjorde det muligt at vende tilbage til princippet om "elektrofoto" [18] . Den høje specifikke følsomhed af fotomodstande gjorde det muligt at opnå en kompakt sensor og dramatisk forbedre målenøjagtigheden, både i dagslys og indendørs, og endda om natten [22] . Derfor erstattede fotoresistive eksponeringsmålere meget hurtigt selen, hvis fotocelle nedbrydes og bliver ubrugelig med tiden [23] . Den lille størrelse af halvledersensorer gjorde det muligt at installere dem selv i den optiske vej af en spejlsøger og at designe de første TTL-eksponeringsmålere [24] .
De første fotoresistive eksponeringsmålere blev bygget på basis af cadmiumsulfid (CdS) fotoresistens, som har god lysfølsomhed, men en stor inerti, især ved lav belysning [23] . Siliciumfotodioder har ikke denne ulempe, men deres spektrale følsomhed, hvis maksimum ligger i det infrarøde område , gør det nødvendigt at installere et ekstra lysfilter for at bringe det i overensstemmelse med egenskaberne af fotografiske materialer og fotomatricer. Behovet for at forstærke meget små ændringer i ledningsevnen af en sådan fotodiode øger strømforbruget, hvilket reducerer niveauet af autonomi [25] . Den mest perfekte type sensor anses for at være næsten inerti -fri galliumarsenid-phosphid fotodioder med en spektral følsomhed tæt på menneskets syn [26] .
Den første indbyggede eksponeringsmåler blev brugt af Zeiss Ikon i Contaflex -reflekskameraet med to linser i 1935 [27] . Men optagelser på sort-hvide negative fotografiske materialer med en stor fotografisk breddegrad i disse år gjorde det i mange tilfælde muligt at undvære en lysmåler, baseret på de enkleste regler eller professionel erfaring. Derfor var der før krigen kun to kameraer udstyret med en fotoelektrisk eksponeringsmåler: Contax III og Super Ikonta II [28] . Udbredelsen af farvefotografering , og især reversible fotografiske materialer , der kræver nøjagtig eksponering, tvang en revision af disse principper, og siden begyndelsen af 1960'erne er en indbygget eller tilsluttet fotoelektrisk eksponeringsmåler blevet en obligatorisk egenskab for både kameraer og filmkameraer [ 29] . Enheden begyndte at kommunikere med kontrollerne, hvilket giver semi-automatisk eksponeringskontrol [30] [31] . Det første sovjetiske kamera med en indbygget eksponeringsmåler baseret på en fotomodstand var Sokol afstandsmåleren [ 32 ] .
Siden midten af 1970'erne er de indbyggede eksponeringsmålere i stort set alle reflekskameraer med enkelt objektiv og gennemsynsbiografkameraer blevet klassificeret til off- objektiv måling . Funktioner ved TTL-eksponeringsmålere gjorde det muligt at implementere parallel måling af individuelle dele af det optagne billede, efterfulgt af automatisk fejlkompensation ved måling af kontrastscener . Moderne TTL eksponeringsmålere tillader både spotmåling og evaluerende måling , baseret på sammenligning af eksponeringen af individuelle dele af det fremtidige billede og softwarebehandling af resultaterne baseret på statistisk analyse [34] .
Siden da er eksterne eksponeringsmålere fortsat kun blevet brugt til professionel fotografering til mere nøjagtige målinger af indfaldende eller reflekteret lys. I amatørpraksis blev individuelle enheder erstattet af mere bekvemme indbyggede enheder i kameraet. Udviklingen af digital teknologi har gjort det muligt yderligere at forbedre nøjagtigheden af eksponeringsmålere ved at nægte at behandle sensorens analoge signal . Gradvist begyndte alle eksponeringsmålere at blive udført efter dette princip, med resultaterne vist på et flydende krystaldisplay . På samme tid blev flashmålere udbredt, primært designet til at måle lyset fra studieblitzen , som erstattede kontinuerlige lyslamper i reklamer og iscenesat fotografering.
Digitale eksponeringsmålere kan udover lysstyrke og belysningsstyrke også måle andre fotometriske størrelser, såsom farvetemperaturen i belysningen. Sådanne enheder kaldes farvetemperaturmålere eller, i filmiske termer, farvemålere [35] . De mest avancerede instrumenter gør det muligt at kvantificere den spektrale sammensætning af optagelsesbelysning. I 2014 lancerede Seconic enheden Seconic C-700, som udover eksponering og farvetemperatur bestemmer et detaljeret billede af fordelingen af spektret af eventuelle lyskilder [36] .
Alle moderne spejlreflekskameraer og biografkameraer med gennemgående søger er udstyret med indbyggede TTL fotoelektriske eksponeringsmålere med halvledersensor. Eksponeringsmåleren for digitalt udstyr af andre klasser modtager data direkte fra den lysfølsomme matrix. Indbyggede koblede eksponeringsmålere danner grundlaget for automatisk eksponeringskontrol , som indstiller en eller begge eksponeringsparametre i overensstemmelse med måleresultaterne [37] . Eksterne eksponeringsmålere bruges kun til professionel fotografering og biograf og bruges i øjeblikket som universelle multifunktionelle enheder (multimetre), der ikke kun er egnede til at bestemme eksponeringen, men også til at måle grundlæggende fotometriske størrelser.
En billig erstatning for en ekstern enhed kan være en smartphone med en passende mobilapplikation , såsom den gratis "Pocket Light Meter" [38] . Mere komplekse betalte applikationer kan fungere som lysmåler såvel som flashmåler eller farvetemperaturmåler [39] . Det er endnu mere praktisk at bruge en tilsluttet sensor med en mælkeagtig sfærisk diffuser, såsom Lumu. Efter docking med iPhone gennem hovedtelefonstikket, giver gadgetten dig mulighed for at måle ikke kun lysstyrken, men også belysningen af scenen [40] .
For at bestemme eksponeringen under fotoudskrivning blev der fremstillet specialiserede eksponeringsmålere med en fjernfotocelle [41] . I USSR svarede denne type enhed til "Photon-1" [42] . Der er to hovedvarianter af sådanne enheder, ofte kaldet fotometre: med en mobil fotocelle placeret i fotografisk papirplan og med en fast monteret på et beslag over rammen. Den første type måler indfaldende lys, mens den anden måler reflekteret lys [43] . En separat klasse af enheder bestod af fotometre til farvefotoprint, kaldet farveanalysatorer [44] . Sådanne enheder er udover eksponering i stand til at måle farvebalance ved at bestemme farven og tætheden af korrigerende filtre [45] . I øjeblikket produceres der ikke eksponeringsmålere til manuel fotoudskrivning på grund af den fuldstændige forskydning af processen ved inkjet- og laserprint. Ved maskinudskrivning bestemmes eksponeringen af et fotometer indbygget i et minifotolaboratorium .
De fleste af de indbyggede eksponeringsmålere er forbundet med kontrollerne på moderne foto- og videoudstyr, der automatisk indstiller de korrekte eksponeringsparametre. Med automatisk optagelse er det nok at vælge den ønskede eksponeringskontroltilstand og justere den måde, hvorpå motivets lysstyrke estimeres . I semi-automatisk tilstand indstilles parametrene manuelt baseret på indikationen af eksponeringsafvigelsesindikatoren på kameraets flydende krystaldisplay [30] .
En ekstern eksponeringsmåler er et hus, der rummer et lysfølsomt element med en strømkilde, et galvanometer eller en LED-indikator. Seleneksponeringsmålere indeholder ikke batterier. Målevinklen er normalt begrænset på forskellige måder til 30-40° og svarer til synsfeltet for en normal linse [46] . I nogle tilfælde bruges et lille objektiv til dette, suppleret med en simpel rammefinder . Sidstnævnte gør det muligt nøjagtigt at vælge det område, der skal måles. Inden eksponeringen måles, indtastes ISO-værdien for fotomaterialets følsomhed eller tilsvarende valgt i digitalkameraet [47] i eksponeringsmåleren . Derefter rettes sensoren mod motivet, og derefter aflæses galvanometerets aflæsninger. Dens skala kan markeres i eksponeringstal eller indeholde værdierne for en af parametrene, oftest blænde.
Værdien angivet af pilen konverteres til eksponeringsparametre ved hjælp af den såkaldte lommeregner, som er et sæt koaksiale roterende diske med skalaer for følsomhed, blænde, lukkertid og filmfrekvens [15] . Når de indledende parametre og måleresultatet indstilles, sker deres relative rotation ved at kombinere de korrekte eksponeringspar på lukkerhastigheds- og blændevælgeren. I nogle eksponeringsmålere (for eksempel Sverdlovsk-4) indstilles lommeregneren automatisk til den korrekte position, når "nul"-indikationen nås. Alle modtagne eksponeringspar giver den korrekte eksponering i overensstemmelse med loven om gensidighed . En lignende enhed har indbyggede ikke-koblede eksponeringsmålere til foto- og filmkameraer.
Mere moderne eksponeringsmålere har digital indikation på flydende krystalskærme . Samtidig kan du i indstillingerne angive, hvilke parametre der skal vises på displayet med mulighed for at opnå både eksponeringspar og fotometriske værdier. Sammenlignet med indbyggede eksponeringsmålere, som kun kan måle motivernes lysstyrke, giver eksterne målere dig også mulighed for at måle scenebelysning. Dette er en af de vigtigste grunde til præferencen for eksterne enheder indbygget i professionel fotografering og biograf [48] .
Måling af lysstyrken af det motiv, der fotograferes (eller "måling af reflekteret lys") anses for at være den vigtigste måde at bestemme eksponeringen på, da den er lavet fra kameraet eller gennem dets linse [49] . Alle indbyggede eksponeringsmålere er lysstyrkemålere. Den største ulempe ved denne metode er afhængigheden af måleresultaterne af objektets reflektivitet. Når man for eksempel måler lysstyrken af lyse og mørke objekter, vil eksponeringsmåleren give forskellige eksponeringsværdier, på trods af den samme belysning af scenen, og i billeder taget med den beregnede eksponering vil sådanne objekter fremstå med samme optiske tæthed .
For at eliminere fejl og uoverensstemmelser er alle eksisterende eksponeringsmålesystemer bundet til gennemsnitlig grå, hvilket cirka svarer til reflektionen af 18 % af det indfaldende lys [* 1] . På den karakteristiske kurve for det fremkaldte fotografiske materiale er denne tone placeret cirka i midten, svarende til V-zonen på Adams-skalaen [50] . For nøjagtigheden af måling i lysstyrke er der specielle grå kort, der tjener som standard for sådan reflektivitet. Måling af lysstyrken af lyset, der reflekteres fra kortet, resulterer i en korrekt eksponering, normalt det samme som lysmålingen [* 2] .
Det er sædvanligt at skelne mellem en integreret måling af lysstyrke, når den gennemsnitlige lysstyrke af hele scenen, der optages, måles, og måling af individuelle sektioner og objekter. Sammenligning af måleresultaterne for de mørkeste dele af scenen med de lyseste giver dig også mulighed for at få den korrekte eksponering og matche den overordnede kontrast med den fotografiske breddegrad . Måling af individuelle sektioner af scenen kræver, at eksponeringsmåleren placeres i umiddelbar nærhed af optagelsesobjekterne, så deres overflade fylder fotocellens synsfelt [51] . I moderne TTL-eksponeringsmålere udføres selektiv måling, når spottilstanden er slået til .
Når der måles "ved belysning" (eller "ved indfaldende lys"), bestemmes intensiteten af optagelsesbelysningen, som belysningen af den scene, der optages , afhænger direkte af [52] . Denne metode er i de fleste tilfælde den mest nøjagtige, da den målte eksponering ikke afhænger af reflektionsevnen af de objekter, der fotograferes [24] . Den eneste ulempe ved denne metode er behovet for at placere eksponeringsmåleren direkte på hovedmotivet (oftest en persons ansigt) med et lysfølsomt element til kameraet, hvilket ikke altid er muligt [53] .
De fleste eksterne eksponeringsmålere til en sådan måling er udstyret med en mælkeagtig diffuserende dyse (nogle gange halvkugleformet), som øger sensorens perceptionsvinkel op til 180 ° og kompenserer for lysstrømmen i overensstemmelse med måletilstanden. Ved måling af lysstyrke og belysning anvendes forskellige beregningskoefficienter, som kompenseres af en mælkedyse med kalibreret lystransmission, eller en tilstandsomskifter. Princippet om måling af indfaldende lys anvendes også i luxmålere designet til tekniske målinger.
Digital fotografering giver dig i nogle tilfælde mulighed for at forsømme brugen af en lysmåler, bestemme den korrekte eksponering ved testoptagelse, efterfulgt af at se det færdige billede på skærmen på en elektronisk søger eller computer . Histogrammer kan bruges til at kvantificere eksponeringsnøjagtighed . Ved studieoptagelse med blitz eliminerer denne metode behovet for en dyr flashmåler. I dette tilfælde udfører det digitale kamera selv funktionen af en fotoelektrisk eksponeringsmåler.
En lignende metode er anvendelig i et tv-studie, når den korrekte eksponering indstilles ved operationel justering af blænde- og gammakorrektion af sendekameraer ved hjælp af en studiemonitor eller et oscilloskop . Denne metode til eksponeringsmåling er dog nyttig i situationer, hvor optagelsen kan gentages mange gange, og et dårligt billede kan ofres. Ved optagelse af begivenheder, der ikke kan gentages, især journalistiske rapporter , er nøjagtig eksponeringsmåling nødvendig, ikke kun ved optagelse på film, men også for elektroniske enheder.
En enhed, der ligner en lysmåler - en flashmåler ( engelsk. Flash Meter ) bruges til at måle belysning, når der optages med pulserende lysanordninger [54] . Flashmåleren adskiller sig fra en konventionel eksponeringsmåler ved behovet for at synkronisere måletiden direkte med blitzimpulsen, hvilket udføres både med kablede og trådløse metoder [52] . Flashmetre kan kun bruge silicium eller galliumarsenid phosphid fotodioder, som har en lav inerti, da alle andre typer lysdetektorer ikke reagerer på hurtige ændringer i lysstyrken. Alle moderne kameraer er udstyret med indbyggede TTL-flashmålere, som som udgangspunkt er en del af den indbyggede eksponeringsmåler, der måler konstant lys, eller arbejder parallelt med det, måler eksponeringen af indbyggede, eksterne og fjernbetjente flashenheder og automatisk justering af deres styrke.
Sådanne flashmålere er uegnede til at måle eksponeringen af studieblitzbelysningsapparater, da de ikke er udstyret med nogen indikation, men kun danner kommandoer for blænden og kredsløbene for tilhørende blitz. I studiet kan der bruges et eksternt blitzmåler, lavet som en separat enhed og i stand til at måle både indfaldende og reflekteret lys. Da lukkerhastigheden ved flashfotografering ikke har nogen indflydelse på mængden af flashlys, der når det lysfølsomme materiale eller sensoren, tjener flashmåleren kun til at bestemme blændeværdien. Lukkerhastigheden er normalt indstillet til synkroniseringsværdien eller hurtigere [* 3], hvis billedet kombinerer blitz og konstant lys. I sidstnævnte tilfælde måles konstant lys med en konventionel lysmåler, og den resulterende eksponering bestemmes som summen af to eksponeringer: fra blink og konstant belysning.
En mere alsidig enhed - et multimeter ( engelsk Multi Meter ) eller fotometer (ikke at forveksle med et fotometer , en specialiseret enhed til anvendte områder inden for videnskab og teknologi) - kombinerer mulighederne for en konventionel eksponeringsmåler og en flashmåler, og også måler andre fotometriske størrelser [55] [56] . Eksempelvis giver fotometre "Gossen" dig mulighed for at måle blandt andet lysfiltrenes optiske tæthed [57] .
Spotmeter (fra det engelske spot - spot, point) - en fotoelektrisk eksponeringsmåler designet til selektivt at måle lysstyrken af lys udsendt af dets kilder eller reflekteret fra objekter. Den adskiller sig fra en konventionel eksponeringsmåler ved at måle inden for en meget lille vinkel. Dette muliggør punktmåling af lysstyrken af små genstande eller deres individuelle sektioner, uden at komme tæt på dem [24] . Målevinklen for de fleste af disse instrumenter overstiger ikke 1-3° [58] . Delvis måling er især relevant for kontrasterende scener og under modlys , når det vigtige motiv i optagelsen er væsentligt anderledes i lysstyrke fra resten af plottet [59] .
Regnemaskinerne på de fleste eksterne eksponeringsmålere er udstyret med en eksponeringskompensationsskala, som bruges til at kompensere for indflydelsen på eksponeringen af individuelle faktorer, som ikke tages i betragtning af fotocellen. Dette kan være en uoverensstemmelse mellem sensorens og det fotografiske materiales spektrale følsomhed, forstørrelsen af lysfilteret installeret på linsen eller andre omstændigheder. I de indbyggede eksponeringsmålere i automatiske foto- og filmkameraer kræves eksponeringskompensation, når eksponeringen af kontrastscener automatisk indstilles for at kompensere for forkert måling af lysstyrken på objekter, hvis reflektionsevne afviger fra standarden på 18 % [60] [61] . I nogle tilfælde er eksponeringskompensation af en TTL-eksponeringsmåler nødvendig, når du bruger en ikke-standard fokuseringsskærm for at kompensere for forskellen i lystransmission.
I simple automatiske kameraer er der ingen sådan regulator. I dette tilfælde er eksponeringskompensation kun mulig ved at indstille en anden værdi for filmfølsomheden.
| eksponeringsmåling | |
|---|---|
| Betingelser for eksponeringsmåling | |
| Manuel eksponeringskontrol |
|
| Automatisk eksponeringskontrol | |
| Flashmålingsstandarder | |