Պահաժամ

Պահաժամ կամ փականակի արագություն, լուսանկարչության մեջ այն ժամանակամիջոցը, որի ընթացքում լույսը լուսակայում է լուսազգայուն նյութի կամ լուսազգայուն մատրիցի մասը, նաև այն ժամանակամիջոցը, որի ընթացքում ֆոտոխցիկի փականակը բաց է։ Ժապավենին կամ մատրիցին հասնող լույսի չափը համամասնական է պահաժամին։ ​Վայրկյանի 1⁄500 թույլ կտա կիսով չափ ավելի քիչ լույս ներթափանցել, քան ​1⁄250֊ը։

Պահաժամի կարգավորում 
Առաջին ֆոտոապարատներում պահաժամը կարգավորվում էր օբյեկտիվի կափարիչով. այն հանելիս պահաժամը սկսվում էր, իսկ դնելիս՝ ավարտվում։ Լուսատպության ժամանակ պահաժամի տևությունը սահմանվում է լուսախոշորացուցիչի կամ պատճենման հաստոցի լամպը միացնելով և անջատելով։ Ժամանակակից ֆոտո֊ և կինոտեխնիկայում պահաժամը տեղի է ունենում լուսանկարչական փականակի կամ դրա կինեմատոգրաֆիական տարատեսակի՝ օբտուրատորի (փակիչի) օգնությամբ։ Կիսահաղորդչային մատրիցները լուսակայումն ավարտելու համար չեն պահանջում լույսի ֆիզիկապես ծածկում, ուստի տեսախցիկները և թվային ամենահասարակ ֆոտոապարատները պահաժամի կարգավորման համար օգտագործում են տարրերից (էլեկտրոնային փականակ) լիցքի ընթերցման ժամանակի սահմանափակումը և մեխանիկական փականակի կարիքը չունեն։ Սակայն ԿՄՕԿ-մատրիցների արտեֆակտները կանխելու համար թվային ֆոտոապարատները և թվային որոշ կինոխցիկներ սարքավորում են մեխանիկական փականակով, որը ֆիզիկապես փակում է լույսը։

Պահաժամերի սանդղակ 
Պահաժամը, օբյեկտիվի դիաֆրագման կամ հարաբերական անցքը և նկարահանվող տարածքի պայծառությունը միասին որոշում են ժապավենին կամ մատրիցին հասնող լույսի չափը՝ լուսակայումը։ Լուսակայման թիվը (EV) այն թիվն է, որն իրենից ներկայացնում է պահաժամի և հարաբերական անցքի համադրությունը, այնպես որ բոլոր համադրությունները, որոնք տալիս նույն լուսակայումը, ունեն լուսակայման նույն թիվը (տեսարանի ցանկացած ֆիքսված պայծառության համար)։ Հենց որ լուսազգայունությունը սահմանվում է «ISO»-ով արտահայտված թվերով (օրինակ՝ 200 ISO, 400 ISO), նկարահանվող տեսարանից արտանետվող լույսը կարելի է վերահսկել օբյեկտիվի դիաֆրագմայով և պահաժամով՝ ժապավենի կամ մատրիցի լուսազգայունությանը համապատասխանեցնելու համար։ Այս ամենի ճիշտ համադրությունը կհանգեցնի ճիշտ լուսակայման։ Խցիկ ներթափանցած չափազանց շատ լույսը (գերապահումը) հանգեցնում է շատ գունատ պատկերի, իսկ չափազանց քիչ լույսը (թերապահումը)՝ շատ մութ պատկերի։

Պահաժամի և դիաֆրագմայի հարաբերական անցքի տարբեր համադրությունները կարող են տալ լուսակայման նույն թիվը (EV)։ Ըստ լուսակայման թվի բանաձևի, եթե կրկնապատկվում է լուսակայման ժամանակը, ապա կստացվի նաև կրկնապատկված լույսի քանակ։

Լուսանկարչության վաղ օրերին մատչելի պահաժամերը ստանդարտացված չէին, չնայած տիպիկ հաջորդականությունը կարող էր լինել 1⁄10 վ, ​1⁄25 վ, ​1⁄50 վ, ​1⁄100 վ, ​1⁄200 վ և ​1⁄500 վ։ Շուտով գտնվեց այս խնդրի հանգուցալուծումը, որը կայանում էր դիաֆրագմայի ընտրության ստանդարտացված եղանակի ընդունման մեջ, երբ յուրաքանչյուր խոշոր քայլը ճիշտ կկրկնապատկի կամ կրկնակի կնվազեցնի խցիկ ներթափանցող լույսի քանակը (f/2.8, f/4, f/5.6, f/8, f/11, f/16 ևն), պահաժամերի համար ընդունվեց ստանդարտացված 2:1 սանդղակը, որի համաձայն դիաֆրագմամայի մեկ քայլը և պահաժամի ժամանակի նվազեցումը մեկ քայլով հանգեցնում են միևնույն լուսակայման։

Ժամանակակից ֆոտոապարատների փականակներում օգտագործվում է պահաժամերի ստանդարտ սանդղակ՝ վայրկյանի մասերով, ընդ որում կարճ պահաժամերի (վայրկյանից պակաս) համար համարիչը չի նշվում, և պահաժամը նկարագրվում է միայն հայտարարով՝

 32000 (1⁄32000 վ) — Fujifilm֊ի որոշ խցիկներ էլեկտրոնային փականակի ռեժիմում
 16000 (1⁄16000 վ) — կա միայն թվային որոշ խցիկներում (օրինակ՝ Nikon D1, D1H, D1X, Canon EOS-1D, նաև Nikon 1 շարքի խցիկներում)
 8000 (1⁄8000 վ) — տիպիկ կարճագույն պահաժամ ժամանակակից թվային հայելային պրոֆեսիոնալ խցիկների համար
 4000 (1⁄4000 վ) — տիպիկ կարճագույն պահաժամ ժամանակակից թվային հայելային սիրողական խցիկների համար
 2000 (1⁄2000 վ)
 1000 (1⁄1000 վ)
 500 (1⁄500 վ)
 250 (1⁄250 վ)
 125 (1⁄125 վ)
 60 (1⁄60 վ)
 30 (1⁄30 վ)
 15 (1⁄15 վ)
 8 (1⁄8 վ)
 4 (1⁄4 վ)
 2 (1⁄2 վ)
 1 վ
 2 վ

…

Սանդղակի այսպիսի կառուցվածքը փոխարինեց նախկինին, որում օգտագործվում էին 100֊ին բազմապատիկ կոտորակներ։ Օրինակ՝ 1⁄25, 1⁄50, 1⁄100 — այսպիսի սանդղակ ԽՍՀՄ֊ում մինչև 1959 թվականին նոր ԳՈՍՏ մտցնելը ունեին բոլոր ֆոտոապարատները։ Այլ երկրներում այս սանդղակին անցումը տեղի է ունեցել մոտավորապես նույն ժամանակ։ Կարելի է հանդիպել միևնույն մոդելի խցիկներ, որոնց սանդղակները որոշված են տարբեր համակարգերի համաձայն։ Օգտագործվող թվերից անկախ՝ պահաժամերի սանդղակը կառուցվում է լոգարիթմական սկզբունքով, երբ ամեն մի արժեք երկու անգամ տարբերվում է հարևան արժեքից։ Էլեկտրոնային պահաժամ ունեցող ժամանակակից ֆոտոխցիկների էլեկտրոնային «սանդղակն» ունի կոտորակային արժեքներ, որոնք նշանակում են միջակա պահաժամերը սովորականների միջև։ Օրինակ՝ 1⁄30֊ի և 1⁄60֊ի միջև կարող են լինել 1⁄40 и 1⁄50, որոնք համապատասխանում են լուսակայման փոփոխության 1/3 աստիճանով։ Բացի դրանից, պահաժամերի սանդղակներին հանդիպում են այսպիսի արժեքներ՝

 B — «Bulb» — ձեռքով կարգավորվող պահաժամ — փականակը բաց է մինչև սեղմված է փականակի իջեցման կոճակը։ «Leica» վաղ ֆոտոապարատներում և դրանց խորհրդային պատճեններում («ФЭД» և «Зоркий») նշանակվում էր «Z» տառով։
 T — «Time» — փականակը բաց է մնում (փականակի իջեցման կոճակը սեղմելուց հետո) մինչև կրկին չսեղմվի փականակի իջեցման կոճակը։ ԽՍՀՄ֊ում արտադրված խցիկներում նշանակվում է «Д» տառով (ռուս.՝ «длительная» выдержка)։

Պահաժամի նշանակությունը լուսանկարչությունում 
Որքան կարճ է պահաժամը, այնքան ավելի քիչ է լուսակայումը դիաֆրագմայի սևեռուն հարաբերական անցքի դեպքում, և այնքան ավելի մութ լուսանկար է ստացվում։ Լուսակայումն անփոփոխ պահելու համար պետք է բարձրացնել զգայունությունը կամ բացել դիաֆրագման։

Բացի լուսակայումից պահաժամն ազդում է նաև շարժվող առարկաների պատկերման վրա. երկար պահաժամը (սովորաբար ավելի քան 1⁄30 վ) թույլ է տալիս ստանալ «տեսանելի շարժում» էֆեկտը, որի արդյունքում առարկան վերածվում է ճապաղված շերտագծերի։ Կարճ պահաժամերի (սովորաբար վայրկյանի 1⁄500 մասից պակաս) դեպքում ստացվում է «ստոպ կադր»՝ հստակ պատկերելով առարկան։ Եթե լուսակայման ժամանակ ճառագայթման հզորությունը փոփոխական է, ապա տարբերում են արդյունավետ և ամբողջական պահաժամ։ Արդյունավետ պահաժամը հաճախ ավելի կարճ է, քան ամբողջականը և արտահայտում է փականակի միջով ներթափանցված լույսի փաստային քանակը, հաշվի առնելով այդ ընթացքում դրա ինտենսիվության բոլոր փոփոխությունները։ Եթե շերտի լուսավորության փոփոխությունը կապված է կիրառվող փականակի աշխատանքի առանձնահատկությունների հետ, ապա արդյունավետ պահաժամի հարաբերությունն ամբողջականին արտացոլում է փականակի օգտակար գործողության գործակիցը։

Պահաժամի և լուսավորվածության արտադրյալը կոչվում է լուսակայում կամ լուսավորության քանակ։ Կախված պահաժամից միևնույն լուսակայումը կարող է տալ փոքր֊ինչ տարբեր լուսանկարչական էֆեկտ։ Նման լուսաքիմիական երևույթը կոչվում է շեղում համափոխարինելիության օրենքից կամ Շվարցշիլդի օրենք։

Առավելագույն չափով այս էֆեկտը դրսևորվում է երկար պահաժամերի դեպքում և կարող է հանգեցնել բազմաշերտ լուսաժապավենների գունային հավասարակշռության խախտման՝ տարբեր շերտերում էֆեկտի անհավասար դրսևորման պատճառով։ Կիսահաղորդչային մատրիցներն ավելի քիչ ենթակա են Շվարցշիլդի էֆեկտին, քան լուսաէմուլսիան։

Ժամանակային պարալաքս (տեղազանություն) 
Եթե լույսի մուտքը սկսվում և վերջանում է պատկերի ամբողջ դաշտում միաժամանակ (օրինակ, բացվածքային փականակի դեպքում), ապա ամբողջ պատկերը միաժամանակ է լուսակայվում։ Կիզակետային վարագույրաճեղքավոր փականակի կամ օբտուրատորի օգտագործման դեպքում լույսն ընկնում է պատկերի տարբեր մասերին ժամանակի տարբեր հատվածներում, քանի որ լուսակայումը տեղի է ունենում շարժվող ճեղքի օգնությամբ, որը որոշ դեպքերում զգալիորեն փոքր է կադրի ամբողջ շրջանակից։

Օրինակ, «ՖԷԴ», «Զորկի», «Զենիթ» լուսանկարչական ապարատներում կիրառվում էր վարագույրային փականակ, որը կարճատև պահաժամերին (1⁄60, 1⁄125, 1⁄250, 1⁄500, 1⁄1000) 1⁄30 վայրկյանում կադրի երկայնքով տեղափոխում է ճեղք, որը կազմում է կադրի լայնության 1⁄2, 1⁄4, 1⁄8, 1⁄16 և 1⁄32 համապատասխանաբար։ Ընդորում՝ կադրի աջ մասը լուսակայվում է վայրկյանի 1⁄30 մասով ավելի ուշ, քան ձախը։ Դա կարող է հանգեցնել ժամանակային պարալաքսի էֆեկտի, որը դրսևորվում է արագաշարժ օբյեկտների ձևի աղավաղմամբ։ Ժամանակային պարալաքսի երևույթն այնքան ավելի նկատելի է, որքան ավելի մեծ է տարբերությունը պահաժամի և փականակի գործարկման ամբողջ ժամանակի միջև։ Շարժվող առարկա նկարահանելիս, որի ուղղությունը համընկնում է փականակի ճեղքի շարժման ուղղության հետ, դրա պատկերը կստացվի ավելի երկար, քան եթե այն անշարժ լիներ։ Հակադարձ դեպքում կստացվի փականակի շարժմանը հակառակ ուղղությամբ շարժված նույն օբյեկտի կրճատված պատկեր։ Կինոնկարահանման ժամանակ շարժվող առարկաների ձևի աղավաղումն առավել նկատելի է օբտուրատորի բացման փոքր անկյունների դեպքում, երբ ճեղքի լայնքը դառնում է կադրային լուսամուտի չափսերից փոքր։

Ստեղծարար օգտագործում լուսանկարչությունում 
Պահաժամը մեկն է մի քանի եղանակներից, որոնք օգտագործվում են թվային տվիչի կամ ժապավենի կողմից գրանցված լույսի քանակը վերահսկելու համար։ Այն օգտագործվում է նաև վերջնական լուսանկարում տեսողական էֆեկտների կառավարման համար։

Դանդաղ պահաժամը հաճախ ընտրվում է լուսանկարի մեջ օբյեկտի շարժումը պատկերելու համար։

Չափազանց արագ պահաժամը կարող է հանգեցնել այն բանին, որ շարժվող օբյեկտն անբնականորեն կարկամած կթվա։ Օրինակ, վազող մարդը կարող է բռնվել երկու ոտքով օդում՝ քարացած պահին կորցրած շարժման բոլոր հայտանիշներով։

Որքան դանդաղ է պահաժամը, այնքան երկար ժամանակ կանցնի փականակի բացվելուց մինչև լիովին փակվելը։ Ավելի շատ ժամանակ մատչելի է այն նպատակով, որ օբյեկտի տեղաշարժումը պատկերվի ճապաղված տեսքով։

Մի քիչ ավելի դանդաղ պահաժամը թույլ կտա լուսանկարչին մտցնել ճապաղման տարր կա՛մ օբյեկտի համար, որը, մեր օրինակում՝ ոտքերը՝ ամենաարագ շարժվող տարրը կադրի մեջ, կարող է ճապաղված լինել, իսկ մնացած մասը մնում է հստակ, կա՛մ երբ խցիկը համայնապատկերում է շարժվող օբյեկտին, ապա հետնապատկերը ճապաղվում է, իսկ օբյեկտը մնում է համեմատաբար հստակ։

Ճշգրիտ կետը, որից հետնապատկերը կամ օբյեկտը կսկսի ճապաղվել, կախված է այն արագությունից, որով օբյեկտը շարժվում է, այն անկյունից, որի տակ օբյեկտը շարժվում խցիկի նկատմամբ, խցիկի հեռավորությունից և օբյեկտիվի կիզակետային հեռավորությունից թվային տվիչի կամ ժապավենի չափսի նկատմամբ։

Օրինակ, երբ հոսող ջուրը լուսանկարելիս օգտագործվում են դանդաղ պահաժամերը, որոնք կես վայրկյանից մի քիչ երկար են, ապա ստացված պատկերում ջուրը կունենա մարախուղ հիշեցնող ուրվականանման սպիտակ տեսք։ Այս էֆեկտը կարող է օգտագործվել բնապատկերային լուսանկարչությունում։

Zoom-էֆեկտը լուսանկարչական էֆեկտ է, որը կարելի է ստանալ համեմատաբար երկար պահաժամի դեպքում անմիջապես լուսակայման ժամանակ օբյեկտիվի կիզակետային հեռավորությունը փոփոխելիս։ Էֆեկտի կիրառումը նկարահանման օբյեկտին տալիս է դեպի նայողին արագ շարժման զգացում, դինամիկա հաղորդելով ստատիկ սյուժեներին։ Պատկերի կենտրոնը մնում է հստակ, մինչդեռ կենտրոնից հեռու գտնվող տարրերը ձևավորում են ճառագայթային ճապաղում, որը առաջացնում է տեսողական ուժեղ էֆեկտ, ստիպելով դարձնել աչքերը դեպի պատկերի կենտրոնը։

Ծանոթագրություններ 

Լուսանկարչական եզրեր