Об'єктиви: фокусна відстань і діафрагма

1. Елементи об'єктива і якість зображення
2. Вплив фокусної відстані об'єктива
3. Фокусна відстань і зйомка з рук
4. Варіоб'ектіви (зуми) і прості об'єктиви (фікси)
5. Вплив діафрагми або число f

Розуміння особливостей об'єктивів може допомогти вам контролювати створення цифрових фотографій. Вибір правильного об'єктива для вирішення знімальному завдання може виявитися комплексним компромісом між вартістю, розміром, вагою, швидкістю фокусування і якістю зображення. Дана глава покликана поліпшити розуміння цього вибору, надавши початковий огляд концепцій якості зображення, фокусної відстані, перспективи, об'єктивів з постійною і змінною фокусною відстанню, а також апертури діафрагми або числа f.

Елементи об'єктива і якість зображення

Всі камери, крім найпростіших, укомплектовані об'єктивами, які складаються з декількох «оптичних елементів». Кожен з цих елементів допомагає направити потік світлових променів так, щоб відтворити на цифровому сенсорі зображення настільки точно, наскільки це можливо. Мета полягає в мінімізації аберацій, використовуючи при цьому найменшу кількість найменш дорогих елементів.

Оптичні аберації виникають, коли елементи сцени не транслюються в аналогічні елементи зображення після проходження через об'єктив, створюючи розмиття зображення, знижений контраст або розбіжність кольорів (хроматичну аберацію). Об'єктиви можуть також страждати дисбалансом, круговим затемненням (віньєтування) або спотвореннями перспективи. Наведіть курсор на кожен з наведених нижче варіантів, щоб побачити, як ці дефекти впливають на якість зображення в граничних випадках.

Кожна з цих проблем представлена ​​в деякій мірі в будь-якому об'єктиві. Далі в цій главі, коли об'єктив згадується як має найгірше оптичне якість, ніж інший об'єктив, це означає деяку комбінацію вищеописаних дефектів. Одні з цих дефектів можуть бути менш небажаними, ніж інші, в залежності від предмета зйомки.

Вплив фокусної відстані об'єктива

Фокусна відстань об'єктива визначає його кут зору і заодно ступінь збільшення предмета в даній точці зйомки. ширококутні об'єктиви мають малі фокусні відстані, тоді як телеоб'єктивів притаманні суттєві фокусні відстані.

Примітка: точка перетину світлових променів необов'язково еквівалентна фокусної відстані, як це показано вище, але дистанція приблизно пропорційна. Таким чином, збільшення фокусної відстані дійсно призводить до скорочення кута зору, як намальовано.

Багато хто скаже, що фокусна відстань також визначає перспективу зображення, але строго кажучи, перспектива змінюється тільки зі зміною положення фотографа щодо предмета зйомки. Якщо спробувати зняти один і той же предмет ширококутним і телеоб'єктивом, перспектива дійсно зміниться, оскільки фотографу доведеться переміщатися ближче до предмету зйомки або далі від нього. Тільки в цих випадках ширококутний об'єктив перебільшити або розтягне перспективу, тоді як телеоб'єктив стисне або згладить її.

Управління перспективою може служити потужним композиційним інструментом в фотографії і часто визначає вибір фокусної відстані (якщо існує можливість зйомки з будь-якої позиції). Наведіть курсор на вищенаведене зображення, щоб побачити зрушення перспективи внаслідок широкого кута. Зауважте, що предмети в кадрі залишаються практично ідентичними і тим самим вимагають для ширококутний об'єктив ближчою позиції. Відносні розміри об'єктів змінюються настільки, що віддалена двері стає менше щодо ламп на передньому плані.

Наступна таблиця надає відомості про те, які фокусні відстані потрібні, щоб об'єктив вважався ширококутним або телеоб'єктивом, а також їх типове застосування. Врахуйте, що вказані лише приблизні діапазони фокусних відстаней, і реальне застосування може варіюватися відповідно; багато, наприклад, використовують телеоб'єктиви при зйомці протяжних ландшафтів для стиснення перспективи.

Фокусна відстань * Група Типове застосування Менш 21 мм надширококутним архітектура 21-35 мм ширококутні ландшафт 35-70 мм нормальні вулична і документальна зйомка 70-135 мм ближні телеоб'єктиви портрети 135-300 + мм телеоб'єктиви спорт, птиці і дика природа

* Примітка: фокусні відстані об'єктивів дійсні для камер, в яких розмір сенсора еквівалентний плівці 35 мм. Якщо ви використовуєте компактну або бюджетну дзеркальну камеру,
швидше за все, розмір сенсора в ній інший. Щоб скорегувати ці цифри для вашої камери,
використовуйте конвертор фокусних відстаней в чолі про розміри сенсорів цифрових камер .

Інші фактори теж можуть залежати від фокусної відстані об'єктива. Телефотооб'єктиви більш чутливі до струсів камери, оскільки мінімальний рух руки призводить до значного зсуву зображення, як можна переконатися, спробувавши утримати тремтячими руками бінокль з великим наближенням. Ширококутні об'єктиви в цілому менше блікуют, зокрема тому, що при їх розробці враховувалося, що при широкому куті ймовірніше потрапляння сонця в кадр. Нарешті, ближні телеоб'єктиви зазвичай забезпечують краще оптичне якість при подібною ціною.

Фокусна відстань і зйомка з рук

Фокусна відстань об'єктива може також істотно впливати на простоту отримання різкого знімка з рук. Збільшення фокусної відстані вимагає скорочення часу витримки, щоб мінімізувати розмиття, викликане тремтінням рук. Уявіть, як утримати нерухомо лазерну указку: на прилеглому об'єкті її промінь стрибає помітно менше, ніж на віддаленому.

Це відбувається тому, що найлегші кругові вібрації істотно наростають з відстанню, тоді як якщо б коливання були тільки горизонтальними або тільки вертикальними, відстань від лазера до об'єкта зберігалося б.

Загальноприйнятий практичний метод визначення необхідної витримки для заданого фокусної відстані ділить одиницю на фокусна відстань. Це означає, що для камери 35 мм час експозиції має бути не більше одиниці, поділеній на фокусна відстань, часток секунди. Іншими словами, при використанні фокусної відстані 200 мм на камері 35 мм витримка повинна бути не більше 1/200 секунди, інакше уникнути розмиття буде складно. Не забувайте, що це вкрай приблизне правило, хтось зможе утримувати кадр значно довше або, навпаки, менше. власникам цифрових камер зі зменшеним сенсором доведеться розраховувати ефективне (справжнє) фокусна відстань з урахуванням розміру кадру.

Варіоб'ектіви (зуми) і прості об'єктиви (фікси)

Варіоб'ектівом називається такий, фокусна відстань якого може змінюватися в заданих межах, тоді як в «простих» або фіксованих об'єктивах воно незмінно. Основна перевага варіоб'ектіва полягає в простоті досягнення різноманітності композицій або перспектив (оскільки немає необхідності міняти об'єктиви). Ця перевага часто критично для динамічної зйомки, наприклад, в фотожурналістики і дитячої фотографії.

Не забувайте, що використання зуму не обов'язково означає, що переміщатися більше не потрібно; зуми всього лише підвищують гнучкість. У наведеному нижче прикладі показано початкове положення, а також два варіанти використання варіоб'ектіва. Якби використовувався простий об'єктив, зміна композиції було б неможливо без кадрування зображення (якщо потрібно наблизити композицію). Аналогічно прикладу в попередньому розділі, зміна перспективи було досягнуто скороченням фокусної відстані і наближенням до предмету. Щоб отримати протилежне зміна перспективи, слід було б збільшити фокусну відстань і відійти від предмета далі.

Навіщо ж навмисно обмежувати свої можливості, використовуючи простий об'єктив? Прості об'єктиви існували задовго до появи варіоб'ектівов і як і раніше мають багато переваг над своїми більш сучасними аналогами. Коли зуми вперше з'явилися на ринку, їх використання означало принесення в жертву значної частини оптичної якості. Однак більш сучасні високоякісні варіоб'ектіви в цілому не вносять помітних погіршень в якість зображення, якщо не вдивлятися тренованим оком (або не друкувати дуже великий відбиток).

Основними перевагами простих об'єктивів є вартість, вага і швидкість (світлосила). Недорогі прості об'єктиви як правило можуть забезпечити не гірше (якщо не найкращий) якість зображення в порівнянні з дорогими варіоб'ектівамі. Крім того, якщо ми розглядаємо зум з невеликим діапазоном фокусних відстаней, простий об'єктив з аналогічним фокусною відстанню буде значно менше і світліше. Нарешті, кращі прості об'єктиви практично завжди забезпечують кращу светосилу (максимальну діафрагму), ніж найкращі зуми - що часом буває критично для зйомки спорту або в театрі в умовах низької освітленості, коли необхідна мала глибина різкості .

Для компактних цифрових камер об'єктиви, на яких вказано зум 3x, 4x, і т. Д., Це число означає діапазон між найменшим і найбільшим фокусною відстанню. Таким чином, більша кількість необов'язково означає, що зображення може бути сильніше збільшено (оскільки у цього зуму може просто бути більш широкий кут на мінімальній фокусній відстані). Крім того, цифровий зум - це не те ж саме, що оптичний, оскільки в ньому збільшення зображення досягається за рахунок інтерполяції . Прочитайте те, що написано дрібним шрифтом, щоб переконатися, що вас не ввели в оману.

Вплив діафрагми або число f

Діапазон ступенів діафрагми об'єктива означає ступінь, в якій об'єктив може бути відкритий або закритий, щоб пропустити більше або менше світла, відповідно. Діафрагми вказуються в термінах чисел f, які кількісно описують відносну площу світлопропускання (показано нижче).

Примітка: дане порівняння приблизно: пелюстки діафрагми рідко утворюють
ідеальний коло, оскільки зазвичай діафрагма складається з 5-8 пелюсток.

Врахуйте, що чим більше площа світлопропускання, тим менше число f (це часто збиває з пантелику). Ці два терміни часто помилково взаємозаміняють. Залишок цієї статті розглядає об'єктиви як діафрагми. Об'єктиви з більш широкими діафрагмами часто називають більш «швидкими», оскільки при однаковій світлочутливості ISO для однакової експозиції може використовуватися більш коротка витримка. Крім того, менша діафрагма означає, що об'єкти можуть залишатися у фокусі в більшому діапазоні відстаней, ця концепція описується терміном « глибина різкості ».

число f вплив на параметри зйомки: Площа світлопропускання
(Розмір діафрагми) Витримка Глибина різкості Більше Менше Довше Ширше Менше Більше Коротше Уже

При покупці об'єктивів звертайте увагу на характеристики, де зазначено максимальну (і іноді мінімальна) можлива діафрагма. Об'єктиви з великим діапазоном діафрагм забезпечують більшу гнучкість як по можливій витримці, так і по глибині різкості. Максимальна діафрагма є, ймовірно, найважливішою характеристикою об'єктива і часто вказується на коробці разом з фокусною відстанню.

Число f може бути також зазначено як 1: X (замість f / X), як наприклад на об'єктиві Canon 70-200 f / 2.8 (його коробка показана вище, і на ній написано f / 2.8).

Зйомка портретів, а також в театрі або на спортивних змаганнях часто вимагає від об'єктива максимально можливих діафрагм, щоб забезпечити короткі витримки або малу глибину різкості, відповідно. Мала глибина різкості при зйомці портрета допомагає відокремити предмет зйомки від фону. Для цифрових камер об'єктиви з більшою діафрагмою забезпечують значно більш яскраве зображення в видошукачі, що може виявитися критичним для зйомки вночі і в умовах малої освітленості . Найчастіше вони також забезпечують більш швидкий і точний автофокус при малій освітленості. Ручне фокусування також спрощується, оскільки об'єкт зйомки має меншу глибину різкості (таким чином простіше помітити, коли об'єкт потрапляє у фокус).

Типові максимальні діафрагми Відносна світлосила Типові об'єктиви f / 1.0 32x Кращі доступні прості об'єктиви
(Споживчі) f / 1.4 16x Хороші прості об'єктиви f / 2.0 8x f / 2.8 4x Кращі варіоб'ектіви
(З постійною діафрагмою) f / 4.0 2x Легкі зуми або супертелефікси f / 5.6 1x

Мінімальні діафрагми об'єктивів зазвичай далеко не так важливі, як максимальні. Вони рідко використовуються в зв'язку з розмиванням знімка в результаті дифракції , А також оскільки можуть зажадати неможливо довгих витримок. У випадках, коли потрібна екстремальна глибина різкості, можна використовувати об'єктиви з меншою максимальною діафрагмою (великим числом f).

Нарешті, деякі зуми на цифрових дзеркальних і компактних цифрових камерах часто вказують діапазон максимальних діафрагм, оскільки величина діафрагми може залежати від фокусної відстані. Ці діапазони діафрагм визначають тільки максимальні можливі діафрагми, а не повний діапазон. Наприклад, f / 2.0-3.0 означає, що максимально можлива діафрагма поступово зменшується від f / 2.0 (на самому широкому куті) до f / 3.0 (на максимальній фокусній відстані). Основна перевага варіоб'ектіва з постійною максимальною діафрагмою полягає в тому, що параметри експозиції більш передбачувані незалежно від фокусної відстані.

Врахуйте також, що навіть якщо максимальна діафрагма об'єктива не може бути використана, це не обов'язково означає, що такий об'єктив не потрібен. Аберації об'єктивів зазвичай менше, коли використовується експозиція на одну або дві f-ступені менше максимального розкриття (наприклад, при використанні f / 4.0 на об'єктиві з максимальною діафрагмою f / 2.0). Це може означати, що для фотографії при діафрагмі f / 2.8 об'єктив з f / 2.0 або f / 1.4 може досягти більш високої якості, ніж об'єктив з максимальною апертурою діафрагми f / 2.8.

Інші міркування включають в себе ціну, розмір і вага. Об'єктиви з великими максимальними апертурами діафрагми зазвичай набагато важче, більше і дорожче. Розмір і вага можуть бути критичні для зйомок дикої природи, походів і подорожей, оскільки в них обладнання підлягає тривалого перенесення.