Automatické řízení expozice , Expoziční automatika ( anglicky Automatic Exposure, AE [1] ) - sada zařízení pro fotoaparát nebo fototiskárnu, která umožňuje automaticky nastavit správnou expozici při fotografování nebo tisku [* 1] . Hlavní součástí expoziční automatiky je přidružený fotoelektrický expozimetr , na základě jehož odečtů se automaticky nastavuje jeden nebo oba expoziční parametry [2] [3] . To poslední se nevztahuje na televizi a videokamery, ve kterém probíhá automatické řízení expozice na základě měření konstantní složky videosignálu . V digitálních fotoaparátech a videokamerách umožňují některé režimy také automatické řízení citlivosti na světlo ( automatické řízení zisku videa , anglicky Video AGC ).
Na rozdíl od automatického řízení vyžaduje poloautomatické řízení jednání osoby, která volí oba expoziční parametry na základě „nulové“ indikace expozimetru [2] .
Expozici lze automaticky upravit jak pro stálé osvětlení, tak pro bleskové osvětlení . V druhém případě je to možné při použití tyristorových fotoblesků, které umožňují upravit dobu trvání pulzu, protože jeho intenzitu lze jen stěží upravit [4] .
Automatické řízení expozice bylo možné až po nástupu fotoelektrických expozimetrů na počátku 30. let [ 5] . První fotoaparát vybavený expoziční automatikou je středoformátový skládací Kodak Super Six-20 (Kodak Super 620), který byl uveden na trh v roce 1938 [6] [7] [8] [9] . Automatická regulace clony byla prováděna mechanickým spojením se selenovým expozimetrem [10] . Po stisknutí uvolňovacího tlačítka byla jehla galvanometru upevněna zámkem a poté se o ni opřelo stupňovité vodítko na membránovém prstenci, které omezovalo stupeň automatického uzavření. Pro zohlednění nastavené rychlosti závěrky byla závěrka spojena s závěrkou, která reguluje stupeň otevření fotobuňky. Automatizace pracovala s jedinou hodnotou citlivosti na světlo, což vyžadovalo přechod na ruční ovládání s nestandardními fotografickými materiály .
První patent na takové zařízení se však objevil o tři roky dříve. 11. prosince 1935 si fyzici Albert Einstein a Gustav Bacca zaregistrovali copyright #2058562 na „samoregulační kameru“, která automaticky upravuje množství světla procházejícího objektivem [11] [12] . Později tento návrh nebyl nikdy realizován. "Kodak Super Six-20" byl vyroben v množství pouze 719 exemplářů, protože jeho cena byla polovina nového vozu Ford a spolehlivost automatizace zůstala mnoho přání [13] . K masové implementaci automatického řízení expozice ve fotografických a filmových zařízeních došlo po rozšíření mikroelektroniky , která poskytuje vyšší přesnost a spolehlivost než pákové vačkové mechanismy s galvanometrem [14] . V automatických fototiskárnách se podobná zařízení stala standardem již před 2. světovou válkou a upravovala provozní dobu tiskové lampy pomocí fotobuňky.
První automatické fotoaparáty a filmové kamery byly amatérské a nastavovaly clonu pouze při ručně nastavené rychlosti závěrky. V zrcadlovém vybavení byl tento druh expoziční automatiky poprvé implementován v roce 1959 ve francouzském fotoaparátu Royer Savoyflex s centrální závěrkou [15] [16] . První klasickou „zrcadlovkou“ s ohniskovou závěrkou a výměnnými objektivy byl v roce 1965 sovětský fotoaparát „ Kyjev-10 “ a o několik měsíců později japonský fotoaparát Konica Autoreflex [17] [18] [19] [20] . . Ve stejné době se rozšířilo mezinárodní označení „EE“ ( anglicky Electric Eye , „Electric Eye“), používané v názvech fotoaparátů, filmových kamer a dalších zařízení . Princip „elektrického oka“ poprvé použila firma Bell-Howell ve filmovacích zařízeních s automatickým ovládáním irisové clony [21] . Zkratka „TEE“ popisovala stejnou technologii v kombinaci s TTL expozimetrem . V moderním hardwaru se tento režim nazývá „ priorita závěrky “.
Pro některé profesionální fotoaparáty se od poloviny 70. let 20. století vyrábí připojená elektromechanická zařízení, která podporují automatické nastavení clony pomocí serva . Mezi taková zařízení patří zařízení Nikon DS-1 EE pro fotoaparát Nikon F2 [* 2] , výměnný pentaprisma Servo EE Finder pro fotoaparát Canon F-1 [24] [25] a řada objektivů Zeiss Planar AA pro fotoaparáty Hasselblad [26] . Přístroje měly podobný princip činnosti a otáčely clonovým kroužkem objektivu pomocí servopohonu, který vykonává příkazy měřicího systému. Objemnost a nepohodlnost takových zařízení vedla k jejich rychlému nahrazení automatizací zabudovanou přímo ve fotoaparátu.
Dalším směrem paralelního vývoje byla automatizace nastavení rychlosti závěrky při pevné hodnotě clony. U jednookých zrcadlovek se takový režim poprvé objevil v roce 1967 v sovětském experimentálním Zenitu-D , vydaném v malé dávce, a v zahraničí byl prvním fotoaparátem s automatickou rychlostí závěrky v roce 1971 sériový Pentax Electro Spotmatic [27] . Kamery " Silhouette-electro ", " Zenith-18 ", " Zenith-Avtomat " byly postaveny podle podobného schématu. Moderní název pro tento režim je „ priorita clony “. Různí výrobci nějakou dobu preferovali některý z automatických režimů s manuální clonou nebo rychlostí závěrky, přičemž jeden či druhý považovali za nejdokonalejší. Oba režimy byly poprvé implementovány současně do fotoaparátu Minolta XD-11 v roce 1977, díky čemuž si fotograf mohl vybrat ten nejvhodnější [17] .
Oba typy automatizace vyžadovaly ruční nastavení jednoho z parametrů, omezující rozsah výkonu [* 3] . Když se například po úplném otevření automatické clony sníží světlo, je nutné ruční nastavení delší rychlosti závěrky. Stejně tak příliš mnoho světla vede k nutnosti manuálně zavírat clonu, protože nejrychlejší čas závěrky zvolený automatikou stále způsobuje přeexponování. Automatizace, která reguluje oba parametry expozice pákovým-vačkovým mechanismem s galvanometrem, byla implementována v roce 1959 do dálkoměrné kamery Agfa Optima [29] [30] [31] . V SSSR byly amatérské kamery, jako jsou Sokol-Avtomat , Zorkiy-10 , Viliya-auto , FED-Mikron , vybaveny automatickým softwarem mechanického typu [32] . Moderní digitální mikroprocesorový programátor se poprvé objevil v roce 1978 v zrcadlovce Canon A-1 [ 33] .
Moderní název pro takovou expoziční automatizační techniku je „ softwarový stroj “. Digitální fotografická technika je vybavena expoziční automatikou všech tří typů, která umožňuje zvolit poměr expozičních parametrů a prioritu jednoho z nich. Navíc se objevily režimy, které se automaticky přizpůsobují, včetně citlivosti na světlo.
U filmových kamer byla automaticky nastavena pouze clona, protože rychlost závěrky závisí na úhlu otevření clony a nejčastěji se nemění při pevné frekvenci natáčení . Nejsofistikovanější systémy automatického řízení expozice se používají u fotoaparátů, které vyžadují kontrolu obou expozičních parametrů. Nejjednodušší režimy fotoaparátu automaticky nastavují pouze rychlost závěrky nebo pouze clonu, zatímco druhé nastavení se nastavuje ručně a je považováno za prioritu. V sovětských zdrojích byl tento druh expoautomatů nazýván „automat s volnou volbou jednoho z parametrů“ [28] . Nejpokročilejší forma automatické expozice, nazývaná multiprogramový automat, nastavuje oba parametry nezávisle. Vzájemná závislost parametrů se může měnit podle různých zákonů, které se někdy nazývají "plot programy".
Vzhledem k tomu, že automatické nastavení zábleskové expozice probíhá pouze v důsledku trvání pulsu, který je mnohonásobně kratší než jakákoli rychlost závěrky , je prováděno v jediném režimu, který se na ovládacích prvcích nijak nezobrazuje. Blesková automatika v tomto případě pracuje v režimu slave ve vztahu k expoziční automatice trvalého osvětlení. Výkon blesku je řízen na základě hodnoty clony nastavené pro trvalé osvětlení automaticky nebo ručně. Navíc je omezen rozsah rychlostí závěrky v jakémkoli automatickém režimu při zapnutém blesku, což zajišťuje synchronizaci blesku . V režimech s automatickým nastavením expozice fotoaparáty obvykle poskytují doplňkový alarm, který vás upozorní na příliš dlouhé časy závěrky, jejichž použití může vést k rozmazání snímku.
V tomto režimu nastavuje rychlost závěrky fotograf a clonu automaticky fotoaparát [34] . Většina výrobců fotografických zařízení označuje tento režim symbolem „Tv“ ( anglicky Time Value ), který odpovídá symbolu „S“ ( anglicky Shutter ) od jiných společností. Automatické ovládání clony je nejrozšířenější u filmových a videokamer, protože rychlost závěrky v těchto zařízeních lze nastavit jen velmi obtížně. To platilo zejména pro videokamery založené na vakuových přenosových trubicích , které mohly poskytovat pouze rychlosti závěrky, které přesně odpovídaly trvání poloviny snímku . U filmových kamer s konstantní frekvencí natáčení lze rychlost závěrky upravit pouze úhlem otevření uzávěru , jehož změna je spojena s velkými obtížemi a nelze ji automatizovat. V moderních fotoaparátech se automatická clona používá spolu s dalšími automatickými režimy v případech, kdy hodnota clony není kritická, ale je důležitá rychlost závěrky, na které závisí míra rozmazání pohybujících se objektů.
U fotoaparátů vybavených tímto druhem automatizace volí clonu fotograf a rychlost závěrky se nastavuje automaticky pomocí elektromechanické závěrky [34] . Někteří výrobci fotografických zařízení označují tento režim symbolem "Av" ( angl. Aperture Value ) [1] . Automatická rychlost závěrky fotoaparátu potřebuje dodatečnou signalizaci příliš dlouhých rychlostí závěrky, která fotografovi říká, že při fotografování bez stativu existuje riziko rozmazání snímku . Různí výrobci poskytují různé typy alarmů, v některých případech využívajících zvuk. Kontrolky LED nebo rychlost závěrky zobrazené na displejích mohou také blikat.
Priorita clony je nejvhodnější pro fotoaparáty, protože nastavení rychlosti závěrky u filmových kamer a videokamer je spojeno s určitými obtížemi. To lze do určité míry eliminovat u videokamer založených na polovodičových maticích , které umožňují upravit dobu čtení snímků. Zpomalení rychlosti závěrky při fotografování pohyblivého obrazu však zhoršuje plynulost pohybu na obrazovce, a je proto nežádoucí. Při fotografování se priorita clony používá v případech, kdy nejdůležitější hloubka ostrosti řízená clonou a konkrétní rychlost závěrky může být libovolná.
V tomto režimu se automaticky nastaví oba parametry expozice. Technologie zajišťuje pevný nebo řízený vztah mezi rychlostí závěrky a clonou, měnící se v souladu s naměřenou expozicí [34] . Se změnou expozice určuje proporce, ve kterých se oba parametry mění, program, který lze nastavit v různých možnostech, zvolených v závislosti na snímané scéně [35] . Různé programy takového automatu se nazývají "plot programy".
Ve filmovacích zařízeních softwarový stroj nenašel uplatnění, ale ve videokamerách nezávisle nastavuje hodnotu clony a dobu čtení snímku z matice. Charakteristickým rysem tohoto režimu při natáčení videa je omezení maximální rychlosti závěrky trváním televizního pole . V moderních digitálních fotoaparátech a videokamerách je programovací stroj součástí standardní sady režimů a je považován za nejuniverzálnější. Jeho variaci lze považovat za režim „zelené zóny“, označený zeleným obdélníkem. V tomto režimu se kromě rychlosti závěrky a clony automaticky volí i hodnota ISO a některé další parametry. Hlavní uplatnění „zelené zóny“ je v amatérské fotografii a natáčení videa, protože v některých situacích neposkytuje dostatečnou kontrolu nad procesem.
Ve fotografii je softwarový automat nejvýhodnější při reportážním natáčení, protože neodvádí pozornost od jiných úkolů. Většina výrobců profesionální fotografické techniky uvádí tento režim jako hlavní režim v kombinaci s poměrovým měřením expozice , které umožňuje automaticky zohlednit vlastnosti libovolné scény. V amatérském zařízení je režim „zelené zóny“ považován za hlavní.
Podle sovětské terminologie se rozlišovalo „jednoprogramové“ a „víceprogramové“ automaty, které řídí oba expoziční parametry podle odlišných principů. V prvním případě se automaticky nastavené dvojice expozice clona nemění a není zde možnost volby např. kratšího času závěrky při stejné cloně [28] . Ve druhém případě automatizace zpracovává několik programů, z nichž každý odpovídá konkrétní hodnotě určitého parametru, například rychlosti závěrky. Jedním z nejpokročilejších víceprogramových automatů v SSSR byla kamera Sokol-Avtomat [32] . Každý z pěti expozičních časů měl svůj program, který měnil clonu v souladu s naměřeným jasem snímané scény. Při překročení dostupného rozsahu clony program také změnil rychlost závěrky [36] [37] .
Jakýsi softwarový stroj fotoaparátu ( ang. A-DEP ), který vybírá clonu na základě dat z několika autofokusových senzorů. Poprvé implementován v roce 1992 ve fotoaparátu Canon EOS 5 , vybaveném pěti senzory autofokusu [38] . Senzory měří vzdálenost v různých bodech záběru a clona je zvolena tak, aby poskytovala dostatečnou hloubku ostrosti pro zachycení celé scény v ostrém záběru. Rychlost závěrky se automaticky nastaví na základě měření a výsledné hodnoty clony. Tento režim je považován za amatérský, protože v mnoha situacích volí plnou clonu a pomalou rychlost závěrky.
Na rozdíl od poloautomatického režimu řízení expozice, ve kterém se korekce provádějí odchylkou indikace od „nuly“, je v automatických režimech při focení nestandardních scén pro správnou expozici nutné mít funkci kompenzace expozice popř. expoziční paměť [39] .
Například při natáčení jasně osvětlené tváře herce proti tmavé scéně může měření se zdůrazněným středem způsobit chybu 2–3 EV. Výsledkem je, že při fotografování v některém z automatických režimů bude obličej přeexponovaný. Obdobná situace může nastat při fotografování s protisvětlem a v dalších podobných případech [40] . Většina fotoaparátů vybavených automatickým řízením expozice je proto navíc vybavena korekčním vstupem zvaným kompenzace expozice [41] . Za jakousi kompenzaci expozice lze považovat režim protisvětla ( angl. Backlight ), který se u některých videokamer a fotoaparátů aktivuje samostatným tlačítkem. V tomto režimu je zpravidla zavedena pevná kompenzace expozice +1-1,5 kroku, která v určitých situacích kompenzuje chybu měření.
Při bodovém a středově zdůrazněném měření může jeho zóna dopadat na část obrazu s nestandardním jasem, což vede k chybě [42] . Proto je většina fotoaparátů s automatickou expozicí vybavena funkcí paměti expozice ( ang. Automatic Exposure Lock, AE-Lock [1] ). Stisknutím tlačítka, které tento režim zapne, se zastaví měření, jehož výsledky jsou uloženy do paměti mikroprocesoru . Lze tedy provést měření na požadované části snímku a po zapnutí expoziční paměti se kompozice podle plánu změní a fotografování se provádí v automatickém režimu [39] . Některé fotoaparáty jsou vybaveny expoziční pamětí pro několik měření, po kterých jsou automaticky zprůměrovány a exponovány s automatickou expozicí [43] .
U automatického řízení zábleskové expozice je v některých případech nutná i kompenzace expozice, která se nastavuje odděleně od kompenzace průběžné světelné expozice. Paměť zábleskové expozice ( angl. Flash Exposure Lock, FE-Lock , u amatérských fotoaparátů je součástí režimu AE-Lock ) je implementována pomocí předběžného impulsu emitovaného bleskem pro měření expozice pomocí systému TTL před zvednutím zrcátka. . Po stisku příslušného tlačítka dojde k vyslání pulsu, který se za normální situace generuje bezprostředně před fotografováním po stisknutí spouště. Výsledek se uloží do paměti a lze jej použít pro jeden nebo více obrázků.
| měření expozice | |
|---|---|
| Podmínky měření expozice | |
| Manuální ovládání expozice |
|
| Automatická kontrola expozice | |
| Standardy měření blesku | |