در این مقاله ما قصد داریم در مورد یک اصطلاح که در ابتدا خیلی پیچیده به نظر میرسد، یعنی گامهای نوردهی صحبت کنیم. در این مقاله میفهمیم که منظور از گام های نوردهی چه چیزی است و چگونه گامهای پارامترهای مختلف مثلث نوردهی (سرعت شاتر، دیافراگم و حساسیت ایزو) با هم در ارتباط هستند. همچنین در مورد اینکه مقادیر عادی هر پارامتر چه مواردی هستند و گامهای کامل، نیمه و یک سوم نیز صحبت خواهیم کرد.
از ابتدا شروع کنیم
همانطور که میدانید، مقدار نور و یا اطلاعاتی که حسگر دیجیتال یا فیلم دوربین در طول مدت نوردهی دریافت میکند (مدت زمان ثبت عکس) به سه مورد بستگی دارد: سرعت شاتر، اندازه دیافراگم و حساسیت به نور سطح دریافت کنندهی نور. علاوه بر این هر کدام از این پارامترها نیز به تنهایی خیلی مهم هستند. برای اینکه تمامی این موارد با هم قابل مقایسه باشند و بتوانید تغییر هر کدام از این موارد را با تغییر مورد دیگر به سادگی جبران کنید باید یک نقطهی مشترک بین مدت زمان قرار دادن سطح حساس به نور در معرض نور (سرعت شاتر)، مقدار نوری که در یک مدت معین به سطح حسگر برخورد میکند (اندازه دیافراگم) و مقدار حساسیت سطح دریافت کنندهی عکس به نور پیدا کنید. برای این کار باید یک عدد یا واحد اندازهگیری مشخص پیدا کنیم. به بیانی دیگر، باید یک همبستگی و ارتباط واحد بین این سه پارامتر وجود داشته باشد که افزایش یک واحد خاص با کاهش واحد دیگر برابر باشد و بتوان با انجام این کار مقدار نوردهی کلی یا روشنایی تصویر را ثابت نگه داشت.
البته این واحد اندازهگیری خیلی وقت است که پیدا شده است و نیازی نیست که شما به دنبال چیزی بگردید.
برای مثال در صورتی که یک قطعه فیلم با حساسیت مشخص را با استفاده از دیافراگم مشخص برای مدت زمان یک ثانیه نوردهی کنید و سپس یک قطعه فیلم دیگر را با همان مشخصات و دیافراگم ثابت برای مدت زمان 2 ثانیه نوردهی کنید، فیلم دوم نور بیشتری را دریافت خواهد کرد زیرا مدت زمان قرار گرفتن آن در برابر نور دو برابر بیشتر بوده است. همچنین در صورتی که دو قطعه فیلم با حساسیت یکسان را برای مدت زمان 1 ثانیه در معرض نور قرار دهید ولی برای یکی از آنها از یک دیافراگم با گشودگی 2 برابر دیگری استفاده کنید، فیلم دوم نسبت به فیلم اول دو برابر روشنتر خواهد بود. این موضوع برای حساسیت فیلم هم صدق میکند. در صورتی که دو قطعه فیلم را با استفاده از دیافراگم ثابت برای مدت یک ثانیه در معرض نور قرار دهید در حالی که حساسیت یکی از فیلمها بیشتر از دیگری است، فیلمی که حساسیت بیشتری دارد، دوبرابر نسبت به عکس قبلی روشنتر است.
آیا متوجه الگویی که در این میان وجود دارد شدید؟ دوبرابر کردن هر کدام از این دو مورد باعث خواهد شد مقدار نوری که به سطح حساس به نور میخورد دو برابر شود (البته از لحاظ فنی افزایش حساسیت فیلم باعث افزایش مقدار نوری که به حسگر میرسد نخواهد شد ولی همان تاثیر را روی نوردهی دارد). همچنین هیچ فرقی هم ندارد که کدام یکی از این پارامترها را تغییر میدهید. افزایش دو برابری اندازهی دیافراگم برای یک قطعه فیلم همان تاثیری را دارد که دوبرابر کردن مدت نوردهی یک قطعه فیلم دیگر دارد. در صورتی که تمامی مقادیر دیگر ثابت باشد، نوردهی نهایی فیلم هم ثابت خواهد بود و هیچ تغییر نخواهد داشت. اینطور نیست که برای دوبرابر کردن مدت زمان نوردهی نیاز باشد از یک دیافراگم 7.4 برابر کوچکتر یا هر عدد دیگری استفاده کنید.
این همان همبستگی است که در ابتدای مقاله به دنبال آن بودیم و پاسخ مشخصی برای سوال «گام های نوردهی چیستند؟» است. بنابراین هر گام، افزایش یا کاهش دوبرابری مقدار نوری است که در طول مدت نوردهی دریافت شده است. یک گام تغییر هر کدام از پارامترهای نوردهی باعث خواهد شد دوبرابر نور بیشتر یا کمتری ثبت شود. بنابراین گام های نوردهی روش خیلی خوبی برای مرتبط کردن پارامترهای مختلفی هستند که با واحدهای اندازهگیری مختلف اندازهگیری میشوند. در اینجا به جای استفاده از واحد اندازهگیری، از تاثیر هر پارامتر روی نوردهی تصویر برای اندازهگیری استفاده میشود.
درک مقادیر عددی
اکنون که میدانیم گام های نوردهی به صورت تئوری به معنای چیست، زمان آن رسیده است که با مقادیر عددی آشنا شویم و یاد بگیریم که چطور تغییر در یک پارامتر را با تغییر پارامتر دیگر جبران کنیم.
گامهای دیافراگم
در صورتی که هنوز با مفهوم دیافراگم یا f-stop در عکاسی آشنا نیستید بهتر است قبل از هر کاری مقالهی ما در مورد مفهوم دیافراگم در عکاسی را مطالعه بفرمائید. به زبان ساده، دیافراگم روزنهای است که نور قبل از رسیدن به حسگر یا فیلم، از میان آن عبور میکند. اندازه روزنه با استفاده از تیغههای دیافراگم کنترل میشود. هر اندازه عدد f-stop کوچک تر باشد، دیافراگم بازتر است و در یک مدت مشخص، نور بیشتری از طریق آن عبور میکند. همچنین هر اندازه عدد f-stop بزرگ تر باشد، دیافراگم نیز بستهتر است و در یک مدت مشخص نور کمتری از میان آن عبور میکند.
مقدار دیافراگم با استفاده از f-Stop اندازهگیری و تعریف میشود. اندازهی فیزیکی دیافراگم به فاصله کانونی لنز و همچنین f-stop واقعی نیز بستگی دارد. البته این موضوع به مقالهی امروز هیچ ارتباطی ندارد. چیزی که مهم است این است که برای دوبرابر کردن مقدار نور ورودی، مساحت این روزنه باید دو برابر شود، نه قطر آن. به همین خاطر است که محاسبهی مقادیر عددی گامهای دیافراگم کمی پیچیدهتر از محاسبهی سرعت شاتر و یا حساسیت ایزو است و همانطور که در ادامه مشاهده خواهید کرد، حفظ کردن این اعداد خیلی راحتتر از محاسبهی آنها است. درست مثل سرعت شاتر و حساسیت، برخی مقادیر f-stop به عنوان مقادیر پیشفرض، رند یا استاندارد شناخته میشوند. در تصویر زیر گام کامل، نیمه کامل و یک سوم را به همراه نمایش گرافیکی ابعاد روزنه مشاهده میکنید.
در تصویر بالا مقادیر دیافراگمهای گام کامل را از مقدار خیلی باز f/1.4 تا مقادیر خیلی بستهی f/32 و f/2، f/2.8، f/4، f/5.6، f/8، f/11، f/16 و f/22 را مشاهده میکنید. به صورت کلی محدودهی دیافراگم چیزی حدود 10 گام کامل است اما این بدین معنی نیست که تمام گامهایی که در اختیار شما قرار دارند همین موارد هستند. یک گام عریضتر از f/1.4 گام f/1 است و در صورتی که از این مقدار هم فراتر بروید به f/0.7 میرسید که خیلی باز است. البته لنزهایی که چنین پارامترهایی دارند به شدت کمیاب هستند و به همین خاطر قرار دادن آنها داخل تصویر خیلی ضروری نیست. همین موضوع در مورد بخش مقابل نیز صدق میکند. دیافراگمهایی مثل f/44 و یا f/64 کاربرد چندانی در دنیای عکاسی امروزی ندارند و لنزهای خیلی کمی وجود دارند که از چنین چیزی پشتیبانی کنند و مواردی هم که چنین قابلیتی دارند بیشتر برای دوربینهای آنالوگ قطع متوسط یا بزرگ طراحی شدهاند.
با توجه به اینکه هر گام تغییر باعث دو برابر شدن یا نصف شدن مقدار نوری که به تصویر میرسد خواهد شد، محاسبهی تفاوت مقدار نوری بین دو انتهای مقیاس بالا خیلی ساده است. دیافراگم f/1.4 دو برابر نور بیشتری را نسبت به دیافراگم f/2، هشت برابر بیشتر نسبت به دیافراگم f/4 و 512 برابر بیشتر نسبت به f/32 را در هر لحظه به داخل دوربین منتقل میکند.
گامهای سرعت شاتر
ما خیلی وارد بحث سرعت شاتر نمیشویم زیرا یک مقالهی کامل در این مورد داریم و در صورتی که هنوز با این واژه خیلی آشنا نیستید، توصیه میکنیم مقالهای که در مورد سرعت شاتر نوشتهایم را مطالعه کنید. به صورت خلاصه، سرعت شاتر تعیین کننده مدت زمانی است که نور اجازه دارد از عنصر اپتیکال (لنز) به سطح حساس به نور (حسگر یا فیلم) برسد. یک عمارت را تصور کنید که دارای نرده و دروازه است و داخل آن نیز یک مهمانی بزرگ برپا شده است: حسگر یا فیلم خود عمارت هستند، نور نیز مهمانهایی هستند که قصد دارند از دروازه عبور کنند و به عمارت برسند. دیافراگم عرض جادهی منتهی به دروازه است. سرعت شاتر نیز مدت زمانی است که دروازه باز میماند تا مهمانهای کافی بتوانند وارد مهمانی شوند ولی عمارت هم خیلی شلوغ نشود.
همانطور که میتوانید تصور کنید، سرعت شاتر با استفاده از ثانیه و یا بیشتر اوقات با استفاده از کسری از ثانیه اندازهگیری میشود. درست مثل دیافراگم، در اینجا نیز گامهای کامل استاندارد، گامهای نیمه و گامهای یک سوم را داریم. در تصویر زیر میتوانید یک محدودهی سرعت شاتر متشکل از 10 گام نوردهی را از 1 ثانیه تا 1/500 ثانیه مشاهده کنید.
در صورتی که توجه کنید، اولین سرعت شاتر روی این مقیاس در کنار خودش یک علامت نقل قول ” دارد. این علامت بدین معنی است که سرعت شاتر به صورت ثانیه محاسبه شده است و کسری نیست. برای تمایز مقادیر کامل از مقادیر کسری استفاده از این علامت ضروری است زیرا مقادیر کسری علامتگذاری نمیشوند. برای مثال گام 250 نشاندهندهی سرعت شاتر 1/250 ثانیه است. تمامی این موارد با هدف راحتی بیشتر کاربر انجام شدهاند.
همچنین لازم به ذکر است که مقادیر مورد استفاده در دنیای امروزی خیلی بزرگتر از چیزهایی هستند که در مقیاس بالا مشاهده میکنید. امروزه عکاسها از سرعت شاترهای خیلی آهستهای مثل 30 ثانیه استفاده میکنند که 5 گام آهستهتر از سرعت شاتر 1 ثانیه است. همچنین مقادیری مثل 8000 (یا 1/8000 ثانیه) نیز که 4 گام سریعتر از مقدار 1/500 نمایش داده شده در گراف بالا است مورد استفاده قرار میگیرد. با این وجود برخی دوربینها میتوانند از مقادیر بالاتری نیز استفاده کنند. به بیانی دیگر گام های نوردهی سرعت شاترهای عملی خیلی وسیعتر از دیافراگم هستند. همچنین در صورتی که دقت کرده باشید، محاسبه گام های نوردهی در بخش سرعت شاتر خیلی راحتتر از دیافراگم است. فقط کافیست مقدار قبلی را در عدد 2 ضرب یا بر 2 تقسیم کنید تا مقدار گام بعدی یا قبلی را به دست بیاورید.
گامهای حساسیت ایزو
بالاخره به آخرین پارامتر نوردهی و گامهای مربوط به آن رسیدیم. درست مثل دو پارامتر قبلی، ما یک مقالهی جامع دیگر هم در زمینه حساسیت سنسور داریم. موارد زیادی وجود دارد که باید در مورد حساسیت حسگر بدانید ولی در این مقاله ما در مورد گام های نوردهی صحبت میکنیم و به همین خاطر خیلی عمیق نگاه کردن به این قضیه ضروری نیست. برای هدفی که ما داریم توضیحاتی که در ادامه مشاهده میکنید، کافی است ولی در صورتی که میخواهید بیشتر در مورد این قضیه بدانید، توصیه میکنیم حتما مقالهی مورد اشاره را مطالعه کنید. ایزو سطح حساسیت حسگر دوربین و یا فیلم مورد استفاده به نور موجود در محیط است. هرچقدر که مقدار ایزو پائینتر باشد، حسگر نیز حساسیت کمتری نسبت به نور دارد و افزایش ایزو نیز باعث افزایش حساسیت حسگر به نور خواهد شد. عنصری که در داخل دوربین شما قرار دارد و میتواند میزان حساسیت را تغییر دهد حسگر تصویر و یا به زبان ساده حسگر نامیده میشود. این قطعه مهمترین و گرانترین قطعهی داخل دوربین است و وظیفهی آن جمعآوری نور و تبدیل آن به تصویر است. با افزایش حساسیت، دوربین شما میتواند در شرایط کم نور بدون استفاده از فلاش عکاسی کند اما افزایش حساسیت دوربین باعث افزایش نویز یا گرین تصویر خواهد شد.
تمامی حسگرها یک ایزو پایه (مقداری که با استفاده از آن حساسیت حسگر به نور افزایش پیدا نمیکند) دارند. در برخی دوربینها مثل مدلهای قدیمیتر نیکون و یا مدلهای فعلی دوربین های بدون آینه فوجی، این مقدار برابر با ایزو 200 است. در برخی مدلهای دیگر نیز مقدار ایزو پایه، ایزو 100 است. در شکل زیر هم گامهای نوردهی از ایزو 100 شروع شده است.
درست مثل گامهای سرعت شاتر، محاسبهی گامهای حساسیت حسگر نیز خیلی آسان است و فقط کافی است مقدار فعلی را در عدد 2 ضرب یا بر 2 تقسیم کنید تا به گام بعدی یا قبلی برسید. حفظ کردن گامهای استاندارد هم خیلی آسان است. با وجود اینکه خیلی از دوربینهای مدرن میتوانند از ایزو 100 پائینتر و از ایزو 51200 نیز بالاتر بروند، اما به دلیل محدودیتهای موجود در زمان افزایش حساسیت حسگر ، در شکل بالا فقط کاربردیترین و قابل استفادهترین مقادیر ایزو نمایش داده شده است و دو یا سه مورد آخر هم به ندرت توسط عکاسها مورد استفاده قرار میگیرند.
درست مثل دو تصویر قبلی در این تصویر هم گامهای کامل و یک سوم نمایش داده شده است. البته هنوز در مورد آنها صحبتی نکردهایم و دلیل آن هم نقصی است که وجود دارد.
استانداردسازی
در صورتی که یکبار دیگر به تصاویر بالا نگاه کنید ولی این بار به جای تمرکز روی گامهای کامل، روی گامهای نیمه و یک سوم تمرکز کنید متوجه وجود برخی نا هماهنگی ها در مقیاس خواهید شد. برای مثال گام نیمهی بین f/11 و f/16 مقدار f/13 است ولی در عین حال اولین گام یک سوم هم f/13 است. در صورتی که گام یک سوم کمتر از گام نیمه است، چنین چیزی چطور ممکن است؟ آیا این مقدار نباید کمتر باشد؟ از لحاظ تئوری بله ولی از لحاظ عملی، تولیدکنندهها کمی متفاوتتر رفتار کردهاند.
همانطور که میبینید فقط گامهای کامل، کاملا استانداردسازی شدهاند و تولیدکنندهها هم تمام تلاش خودشان را میکنند تا این مقادیر گام کامل را رعایت کنند. اما برای گامهای یک سوم و نیمه، مجبور به رند کردن مقادیر شدهاند. علاوه بر این، هر تولید کننده به شکل مختلفی این اعداد را رند کرده است. برای مثال اولین گام یک سوم بین مقادیر f/5.6 و f/8 در نیکون D700 برابر با f/6.3 است اما در دوربینهایی مثل فوجی این مقدار برابر با f/6.4 است. در اینجا میتوانید حاشیه خطا را مشاهده کنید زیرا از لحاظ ریاضی شما باید مقدار f-stop را در ریشهی دوم عدد 2 ضرب کنید تا یک گام به آن اضافه کنید و ریشه دوم عدد 2یعنی (1.414) نیز یک مقدار رند نیست. بنابراین از لحاظ تئوری سومین گام بین f/11 و f/16 باید مقدار خیلی کمی از f/13 کمتر باشد ولی گام نیمه باید کمی بیشتر باشد. برای راحتی بیشتر، تولیدکنندههای دوربین این مقادیر را رند میکنند و به همین خاطر اعداد مشخص شده، مقادیر دقیقی هستند که در طول نوردهی مورد استفاده قرار میگیرند. به صورت عملی این موضوع به ندرت کاربرد دارد. خلاصه کلام اینکه ممکن است گامهای نیمه و یک سوم داخل دوربین شما با چیزی که داخل این تصاویر میبینید متفاوت باشد. این موضوع کاملا عادی است.
جبران تغییرات یک پارامتر با پارامتر دیگر
هر سه پارامتر موجود یک تاثیر ثابت روی نوردهی تصویر دارند. افزایش هر کدام از این مقادیر به اندازهی یک گام باعث دو برابر شدن مقدار نوری که به حسگر میرسد خواهد شد (البته این موضوع در مورد ایزو صدق نمیکند ولی همان تاثیر را دارد) و هر گام کاهش نیز برعکس عمل خواهد کرد. این بدین معنی است ک افزایش یک پارامتر به اندازهی یک گام را میتوانید با کاهش یک پارامتر دیگر به اندازهی یک گام یا دو پارامتر دیگر به اندازهی نیم گام، جبران کنید.
برای مثال تصور کنید که در حال عکاسی ورزشی هستید ولی عکسهای نهایی شما که با تنظیمات دیافراگم f/5.6، سرعت شاتر 1/250 ثانیه و ایزو 400 گرفته شدهاند، تار میشوند. شما باید سرعت شاتر را افزایش دهید تا حرکات سریع را با وضوح بیشتری به تصویر بکشید ولی در عین حال باید نوردهی را ثابت نگه دارید. در چنین شرایطی چاره چیست؟ در صورتی که لنز شما از این قابلیت پشتیبانی میکند، باز کردن دیافراگم لنز به اندازهی یک گام (به f/4) و افزایش ایزو نیز به اندازهی یک گام (و رساندن آن به ایزو 800) باعث خواهد شد که 4 برابر نور بیشتری به حسگر دوربین برسد و شما قادر خواهید بود که سرعت شاتر را به اندازهی دو گام افزایش دهید تا تصاویر را با وضوح بیشتری ثبت کنید و نوردهی تصویر نیز نرمال باشد.
بنابراین با باز کردن دیافراگم و افزایش حساسیت حسگر هر کدام به اندازهی یک گام و در نهایت افزایش سرعت شاتر به اندازهی دو گام، شما به تنظیمات دیافراگم f/4، سرعت شاتر 1/1000 و ایزو 800 خواهید رسید و میتوانید یک تصویر واضح با نوردهی صحیح داشته باشید. تنها اتفاقی هم که در اینجا رخ میدهد، کمی افزایش نویز و کاهش عمق میدان تصویر خواهد بود.
از تئوری تا عمل
اکنون که این موضوع را به صورت کاملا تئوری یاد گرفتیم زمان آن رسیده است که چند آزمایش ساده داشته باشیم تا ببینیم که واقعا چنین چیزی ممکن است یا خیر! پیدا کردن چند عکس معمولی برای مقاصد آموزشی خیلی سخت نبود. از عکس ماشین لندروور قدیمی و جالب برای نمایش اینکه افزایش سرعت شاتر به اندازهی دو سوم گام و یک گام کامل چه تاثیری روی نوردهی دارد استفاده میکنیم و از عکس طاق ورودی هم برای نمایش جبران یک پارامتر با پارامتر دیگر استفاده میکنیم. اجازه دهید اول با عکس طاق ورودی شروع کنیم:
عکس زیر با تنظیمات دیافراگم f/1.4، سرعت شاتر 1/800 و ایزو 200 گرفته شده است:
عکس بعدی نیز همان سوژه ولی با تنظیمات مختلف است (دیافراگم f/2، سرعت شاتر 1/800 و ایزو 400):
همانطور که مشاهده میکنید پس از جبران یک گام افزایش حساسیت ایزو با یک گام کاهش اندازه دیافراگم، نوردهی نهایی تصویر هیچ تغییری نکرده است. با وجود اینکه یک گام کاهش دیافراگم باعث شد که مقدار نور رسیده به حسگر نصف شود اما یک گام افزایش حساسیت حسگر تاثیر معکوس داشت. در عکسهای زیر نتیجه تغییر سرعت شاتر را مشاهده میکنید:
عکس قبل از تغییر با دیافراگم f/1.4، سرعت شاتر 1/800 و ایزو 200 گرفته شده است. عکس بعد نیز با دیافراگم f/1.4، سرعت شاتر 1/1600 و ایزو 400 گرفته شده است. در نتیجه یک گام افزایش سرعت شاتر که با یک گام افزایش حساسیت ایزو جبران شده است، باعث شده است که نتیجه نهایی هیچ تغییری نداشته باشد و همان نوردهی ثابت را در هر دو عکس داشته باشیم.
لازم است بدانید که در دنیای واقعی کمتر عکاس (و دوربینی) وجود دارد که از گامهای کامل استفاده کند. احتمال اینکه برای نوردهی صحیح یک صحنه به گامهای استاندارد کامل یک پارامتر نیاز داشته باشید خیلی کم است. بنابراین در عکس بعدی از مقادیر بزرگتر یا کوچکتری نسبت به گامهای کامل استفاده کردهایم.
نکته: تصاویری که به عنوان مثال مشاهده میکنید، بدون سه پایه و روی دست گرفته شدهاند. هر گونه تغییر پرسپکتیو عجیب و غریبی که مشاهده میکنید، به دلیل استفاده از ابزار Layer Align فتوشاپ است.
عکس بعدی چیزی است که میتوان آن را یک عکس با نوردهی مناسب دانست (سرعت شاتر 1/680، دیافراگم f/1.4، ایزو 400):
اجازه بدهید ببینیم کمی تغییر سرعت شاتر از 1/680 ثانیه به 1/1700 ثانیه (تقریبا 1/3 گام) چه تاثیری روی نوردهی نهایی دارد:
همانطور که مشاهده میکنید تغییر خیلی چشمگیر است زیرا نوری که به سنسور میرسد تقریبا دو برابر کمتر است زیرا برای مدت زمان خیلی کمتری باز بوده است. اما اگر سرعت شاتر را به اندازهی دو سوم گام کاهش دهیم چه اتفاقی میافتد (از 1/680 ثانیه به 1/420 ثانیه):
در اینجا نیز تفاوت کاملا مشهود است ولی به هیچ عنوان به اندازهی قبل مشهود نیست. با این وجود ثابت میکند که حتی دو سوم گام تغییر نیز خیلی زیاد است. همچنین ثابت میکند که نوردهی صحیح هم یک موضوع کاملا شخصی است. شما میتوانید هر کدام از این سه عکس را به عنوان نوردهی مناسب انتخاب کنید.