Д И А Ф Р А Г М А
Понятие резкости
Одним из главных показателей технического качества фотоснимков является их резкость.
Хотя наш глаз отличает резкое изображение от нерезкого, такое определение недостаточно точно, так как оно не даёт никакого численного выражения. Поэтому дадим более точное определение резкости, исходя из физических принципов её образования.
Возникновение и нарастание нерезкости объясняется очень просто.
Изучая процесс образования оптического изображения, мы исходили из того, что поверхность любого предмета состоит из бесчисленного множества точек, каждая из которых даёт на экране своё изображение также в виде точек. Однако на практике, в силу ряда причин, каждая из точек изображения проецируется в диск, который называется диском нерезкости. Частично перекрывая друг друга, эти диски создают нерезкое изображение всего предмета.
Таким образом, степень резкости изображения определяется диаметром дисков нерезкости.
Резким в фотографии является изображение (на фотобумаге, позитиве и т.п.), при котором диск нерезкости в диаметре не превышает 0,1 мм (1/256 дюйма).
Вполне понятно, что диаметр дисков может быть меньше, чем 0,1 мм, и тогда резкость изображения будет ещё большей.
Не смотря на то, что для глаза предел нерезкости составляет 0,1 мм, повышение резкости в фотографии отнюдь не теряет смысла. Фотоснимки часто подвергаются увеличению, при котором нерезкость возрастает.
Сказанное выше абзацем имеет большое значение для малоформатных камер, негативы которых, как правило, подвергаются значительным увеличениям. Поэтому если для камер формата от 6,5x9 см и больше допускается диск нерезкости диаметром 0,1 мм, то для малоформатных камер он не должен превышать 0,03-0,05 мм (1/850-1/500 дюйма).
Что касается цифровой фотографии, то здесь тоже можно вывести зависимость между резкостью и геометрическими размерами матрицы. Эта зависимость следующая: чем больше геометрические размеры фотографической матрицы, тем большая резкость будет при одном и том же объективе. А значит, качество снимков будет меньше зависеть от качества объектива и условий съёмки, и можно сэкономить на дорогой автоматике. Поэтому полупрофессиональные и профессиональные цифровые камеры никогда не бывают малыми по размеру.
Глубина резкости.
Каждому расстоянию от объектива до фотографируемого предмета соответствует определённое расстояние от объектива до плоскости фотоплёнки или фотографической матрицы (при резком изображении).
Из сказанного вытекает, что получить резкое изображение на фотоснимке возможно лишь в случае, когда все точки этого предмета находятся в одной плоскости, перпендикулярной оптической оси объектива. При этом сам предмет должен быть плоским (см. рисунок 06).
Рис. 06. Формирование изображения объективом фотоаппарата.
Однако если бы это было верно не только теоретически, то фотографы могли бы снимать только плоские предметы, к тому же удалённые на значительные расстояния.
Способность объектива давать одновременно практически резкое изображение предметов, расположенных на разных расстояниях от объектива, называется глубиной резкости, а расстояние от передней и задней границы резкости или, что то же самое, разность расстояний от объектива до задней и передней границ резкости, называется глубиной резко изображаемого пространства. Именно вследствие глубины резкости возможно практическое применение фотографии.
Глубина резкости не является постоянной величиной. Она тем больше, чем:
- меньше действующее отверстие объектива;
- меньше фокусное расстояние объектива;
- больше расстояние до плана наводки;
- ниже заданная степень резкости.
Конструкция объектива на глубину резкости не влияет!
Степень резкости не для всех планов одинакова. Наибольшей она будет у предметов, расположенных в плоскости, по которой осуществляется наводка на резкость. По мере удаления предметов от этой плоскости резкость их изображения снижается (диаметр дисков нерезкости увеличивается, всё ближе приближаясь к максимальному значению в 0,1 мм.) При этом резкость убывает неравномерно от плоскости наводки: близко расположенные к объективу предметы быстрее теряют резкость, чем более отдалённые от плоскости наводки и объектива (см. рисунок 07).
Рис. 07. Иллюстрации к глубине резкости.
Устройство и действие
диафрагмы.
Для изменения отверстия объектива в фотоаппаратах используется диафрагма. В современных фотографических объективах применяется так называемая ирисовая диафрагма, состоящая из тонких, налегающих друг на друга дугообразных металлических пластинок. Она позволяет плавно изменять действующее отверстие объектива, подобно радужной оболочке глаза.
Основное назначение диафрагмы — изменение глубины резкости объектива. Это действие основано на следующем эффекте:
- Уменьшая действующее отверстие объектива, диафрагма уменьшает диаметр проходящих через объектив лучей;
- Уменьшая диаметр проходящих через объектив лучей, диафрагма делает угол сходящихся лучей острее;
- Из-за этого диски нерезкости уменьшаются (см. рисунок 08).
- Действуя таким образом на все диски, она доводит их до допустимого предела (0,1 мм).
- При этом точки, бывшие нерезкими, после диафрагмирования объектива становятся резкими.
Рис. 08. Уменьшение дисков нерезкости диафрагмой.
Таким образом, уменьшая отверстие объектива, диафрагма позволяет раздвинуть границы резко изображаемого пространства. Уменьшение отверстия диафрагмы, или, как принято говорить, диафрагмирование объектива, оказывает положительное влияние и на общую резкость фотоснимка, повышая его.
Для удобства применения диафрагма снабжена шкалой, показывающей, как изменяется относительное отверстие объектива при изменении отверстия диафрагмы. В СССР был принят следующий ряд делений шкалы диафрагмы:
1:1,4 1:2 1:2,8 и т.д.
Такой ряд удобен тем, что при переходе с одного деления шкалы диафрагмы к другому светосила объектива, а с нею, соответственно, и выдержка при съёмке изменяется ровно в 2 раза.
Для упрощения шкалы вместо полного обозначения отверстий ставят только знаменатели дробей. В этом виде шкала ГОСТ принимает следующий вид:
1,4 2 2,8 4 5,6 8 11 16 22 32
В некоторых странах применяется другой стандартный ряд делений диафрагмы, построенный по тому же принципу. Вот он:
1,6 2,3 3,2 4,5 6,3 9 12,5 18 25 36
Разновидности и классификация
объективов
Фотографические объективы классифицируются по назначению, по величине угла изображения и по величине фокусного расстояния.
По назначению фотообъективы делятся на две группы:
- Объективы общего назначения.
- Объективы специального назначения.
Каждый фотоаппарат поступает в продажу с одним объективом, технические характеристики которого являются оптимальными для данного аппарата. Такие объективы называются объективами общего назначения, или основными.
По своим техническим характеристикам эти объективы удовлетворяют требованиям широкого круга фотосъёмок и являются универсальными.
По величине угла изображения и фокусного расстояния объективы классифицируются сразу по обоим этим признакам, поскольку эти величины взаимосвязаны.
По этим признакам объективы делятся на нормальные, широкоугольные, длиннофокусные и телеобъективы.
Нормальными называют объективы, фокусное расстояние которых примерно равно диагонали расчётного кадра, а угол изображения находится в пределах 45°-60°. В таблице I приведены соответствия фокусных расстояний объективов формату кадров.
Такой набор фокусных расстояний продиктован необходимостью выдерживать угол изображения нормальных объективов (45°-60°) примерно одинаковый во всех аппаратах. Благодаря этому границы кадра на фотоснимках у всех фотоаппаратов с нормальным объективом получаются примерно одинаковыми и различаются только по абсолютным размерам и по масштабу изображений.
Широкоугольными называют объективы, обладающие большим углом изображения , а, следовательно, относительно малым фокусным расстоянием (короткофокусные). Угол изображения широкоугольных объективов обычно не менее 62°-63°. Глубина резкости у них больше, чем у нормальных объективов.
Широкоугольные объективы предназначены главным образом для съёмок в условиях, когда не представляется возможным отойти от объекта на достаточное расстояние, съёмки общим планом и в др. случаях.
Широкоугольные объективы дают несколько преувеличенную перспективу. При съёмке с коротких расстояний широкоугольные объективы дают значительное масштабное искажение изображения, а при съёмке архитектуры — к сильному ракурсу при наклоне объектива.
Вследствие этого при съёмке портретов и архитектуры пользоваться широкоугольными объективами не рекомендуется.
В качестве основных объективов чаще всего используются нормальные и широкоугольные (в «мыльницах») объективы.
Длиннофокусными называют объективы, фокусное расстояние которых, по крайней мере, в 1,5 раза больше, чем нормальных.
Длиннофокусные объективы применяются преимущественно для съёмки портретов крупным планом.
Телеобъективами называют объективы, фокусное расстояние которых значительно (не менее чем в 2 раза) превосходит фокусное расстояние нормальных объективов, а угол изображения не превышает 24°.
Телеобъективы применяют для съёмки крупным планом значительно удалённых предметов (например, спортивных соревнований). Телеобъективы дают заниженную перспективу, а снимки обычно получаются «плоскими».
Телеобъективы отличаются от обычных длиннофокусных объективов тем, что позволяют получать крупное изображение при меньшем, чем его фокусное расстояние, расстоянии камеры. При этом они отличаются значительно меньшим полем изображения.
Как показывает практика, основной объектив не всегда пригоден для решения технических и творческих задач фотографа. Бывают случаи, когда нужен конкретно либо нормальный, либо широкоугольный, либо длиннофокусный, либо телеобъектив. В этих случаях применяются объективы специального назначения, или сменные объективы. Как правило, в качестве сменных объективов выступают широкоугольные, длиннофокусные и телеобъективы. Важно отметить, что применение сменных объективов возможно не во всех фотоаппаратах. Так, объективы не сменяются практически на всех «мыльницах» и фотоаппаратах начального уровня (типа «Москва», «Смена», «Любитель» и т.п.) В этом случае приходится довольствоваться только одним объективом.
Однако в некоторых любительских и полупрофессиональных камерах без сменных объективов существует такая возможность, как «оптический Zoom». Эта возможность реализуется в виде фотообъектива с переменным фокусным расстоянием (от короткофокусного широкоугольного объектива, через нормальный объектив, к длиннофокусному объективу). Zoom осуществляется путём выдвижения линз объектива специальным механизмом. Механизм приводится в действие рычагом на верхней панели фотоаппарата. Он же осуществляет наводку на резкость. Оптический Zoom бывает от 2x (в дешёвых аппаратах) до 4x (четырёхкратном увеличении). Число показывает увеличение фокусного расстояния объектива относительно базового значения.
Замечания по поводу объективов
цифровых камер
Размеры светочувствительной матрицы (геометрические) сильно отличаются у разных производителей. Соответственно меняется и оптическая подсистема
Но при съёмке необходимо соблюсти стандарты, которые позволяют получить на разных камерах одинаковые границы кадров. В качестве стандартов стали использовать аппараты для малоформатной 35-мм киноплёнки, а вместо истинного фокусного расстояния стали использовать эффективное фокусное расстояние аналогичного объектива для этой киноплёнки (с теми же параметрами и качеством съёмки).
Так, объектив цифровой камеры 3,5 см соответствует объективу малоформатной камеры с фокусным расстоянием 3,5 см (широкоугольный, типа «Юпитер-12»). При этом его истинное фокусное расстояние намного меньше (поскольку размер кадра, то есть матрицы, также меньше).
