Некоторые аспекты фотографии. Свойства FF и FX объективов
В связи с известным событием по всему интернету развернулись бурные дискуссии, участники которых обвиняют своих оппонентов то в незнании программы средней школы, то в непонимании того очевидного факта, что в военное время косинус угла может достигать четырёх.
Не желая в эти дискуссии ввязываться, я лучше на наглядном примере покажу вам, как, имея на руках фотографию какого-либо известного объекта и немного вспомогательной информации, можно с большой точностью по совсем не сложным формулам рассчитать, на каком расстоянии этот объект находился от фотографа в момент съёмки. По возможности я постараюсь каждый шаг сопровождать иллюстрацией, расчётом или ссылкой на источник. Итак, приступим.
Он определяет расширение фокуса до и после субъекта и способен изменять баланс между субъектом и фоном. Таким образом, диафрагма - это не просто устройство, способное регулировать световой поток, который попадет на датчик, но он также является фактором, наиболее важным из всех задействованных, для управления глубиной резкости. Они ведут себя точно так же, как роговица и кристалл человеческого глаза.
Световые лучи, отраженные субъектом, захватываются и сходятся в точную точку: где сетчатка преобразует световые импульсы в электрические импульсы, обрабатываемые головным мозгом, и преобразуется в изображения. Композиция объектива состоит в том, чтобы сблизить световые лучи, спроецированные субъектом, и привести их в точно чувствительную область машины. Чтобы возобновить объекты на разных расстояниях, внутренняя линза объектива должна быть перемещена соответствующим образом: это движение называется «фокус», и в последние годы мы забываем опираться исключительно на различные автофокусы, присутствующие на любом воспроизводящем устройстве.
Какую полезную информацию можно извлечь из данной фотографии? Напомню, для расчёта нам нужны неизвестные пока величины h , H и f . h — это реальная высота дома (в метрах). Сходу я её не нагуглил, зато выяснил вот что: высота потолков в этом доме — 2,64 м, а толщина перекрытий — 0,22 м. Наверняка при измерении высоты потолков не учитывалась толщина напольного покрытия. Точно она мне не известна, так что, немного округлив, примем высоту одного этажа равной 2,9 м. Хорошо видны 23 панели, таким образом, высота видимого участка составляет примерно 66,7 м . Запомним эту величину и приступим к анализу фотографии.
Фокусировка - это, пожалуй, самый важный творческий момент фотографической композиции, потому что она определяет главный объект съемки. Но это определенно первая техническая операция, которую машина делает перед выстрелом. Фотографическое размытие является обычно нежелательным эффектом, при котором изображение «истинного» воспроизводится, представляет собой общую или частичную нехватку ясности, путаных контуров, отсутствие ясности, точности и определения. Например, мы можем сказать, что общая точка воспроизводится как точка только в том случае, если ее изображение отлично падает на фокальную плоскость.
H — это размер изображения дома на матрице фотоаппарата. По фотографии мы можем подсчитать его в пикселях, но, как известно, размер пикселя — это всё равно что размер ангела: точных данных ни у кого нет. Но здесь нужно вспомнить, что конкретные физические размеры имеет матрица фотоаппарата. Лезем в поисковик и узнаём, что для камеры Nikon D90 размер матрицы составляет 2,36 × 1,58 см, а разрешение — 4288 × 2848 пикс. Наша фотография не была кадрирована или повёрнута, поэтому мы можем узнать точный линейный размер изображения дома на матрице, составив пропорцию. Но чтобы делать это не вручную, воспользуемся программой Adobe Photoshop, где есть масса полезных инструментов.
Если оно падает до или после того, как оно будет воспроизведено в виде шара из краев края, большего размера, чем расстояние фокальной плоскости. В первом случае в видоискателе автофокуса, настройки фокуса, непонятных проблем зрителя видны ошибки отображения, движение движения камеры, мгновенное перемещение объекта и т.д. второй случай обычно определяемый размером объекта, трудно воспроизвести все ясно, сосредоточив внимание на одной точке, или фотография состоит из двух или более предметов одинаковой важности, размещенных на неравных расстояниях с разными фокусами. именно знание среды позволяет нам найти решение еще до возникновения проблемы.
По умолчанию Photoshop, конечно, не знает, какого размера должна быть наша фотография, и указывает ей разрешение 300 пикс./дюйм, или 118,11 пикс./см:
Но мы, зная физический размер матрицы и количество пикселей по длинной стороне снимка, делаем такой расчёт: 4288 / 2,36 (размер матрицы в сантиметрах), и получаем правильное разрешение — 1817 пикс./см. Вписываем его в соответствующее окошко и, чтобы не изменились реальные размеры фотографии, а лишь были пересчитаны её длина и ширина в см, указываем в верхних полях «100 проц»:
Автофокусировка - это система, которая позволяет фотографу не вращать спиральное кольцо объектива для правильного выравнивания объектива, быстро срабатывает и активируется, указывая на камеру и слегка нажимая кнопку спуска затвора. позволяет активировать все датчики фокусировки, имеющиеся на внутренней стороне камеры.
Вы можете заметить смещение датчиков пожара, имеется 65 из них. При использовании многоточечной фокусировки камера автоматически выбирает точку фокусировки. Это «профессиональная настройка», но она может генерировать множество ошибок, особенно если есть разные темы, потому что это будет машина, а не фотограф, чтобы определить, какой фокус должен быть сфокусирован, а что нет. В первом случае фокус активируется и блокируется, слегка нажав и удерживая кнопку спуска затвора. Как вы уже выяснили, чтобы избежать размытия, вам нужно узнать особенности, которые камера может наилучшим образом обеспечить, но размытие всегда является ошибкой?
Как видите, при этом в поле «Размер печатного оттиска» появились уже известные нам размеры матрицы: 2,36 × 1,57 см. Точнее, в спецификации было указано 1,58 см, но это несущественная погрешность.
Теперь при помощи инструмента «Линейка» измерим высоту видимого участка дома (23 панели) на фотографии (смотрите в правый верхний угол):
Когда мы говорим о композиции, мы заметим, что особенно в фотографии также противоположно любому правилу, и на самом деле размытость может превратиться в один из многих методов передавать ощущения. Незадолго до этого и сразу после этого точки все остальные предметы будут размыты пропорционально на основе расстояния, которое они относятся к основному предмету.
Как происходит это огненное вымирание? Наш глаз не может видеть размытые только что упомянутые: так, если размытые области ниже толерантности нашего глаза, мы все равно будем чувствовать себя четкими и совершенно разборчивыми. определить степень или контрастность областей фокусировки - четыре: диафрагма, фокусное расстояние объектива, плоскость плоскости объекта и увеличение, которое будет применяться к заключительной фотографии.
Получается, что высота изображения дома на матрице составляет 1,92 см, или 0,0192 м .
Осталось только выяснить фокусное расстояние, но для этого, к счастью, ничего считать не нужно: оно сразу прописывается при съёмке в метаданных фотографии (EXIF). Открываем их в фоторедакторе и видим:
Фокусное расстояние при съёмке составляло 105 мм, или 0,105 м , то есть я снимал дом с максимально возможным для этого объектива приближением.
Поэтому в камерах параметры для регулировки света равны двум. Нам нужно научиться уделять приоритетное внимание, то есть выбирать параметр, основанный на наших творческих потребностях, и изменять другое в соответствии с потребностями воздействия. Правильная фотография не просто воспроизводит реальность, но и знает, как интерпретировать реальную сцену, которая представлена, чтобы воспроизвести ее в соответствии с личной чувствительностью, присутствующей во всех и во всех остальных.
Каждая цель может сосредоточиться «только» на определенном расстоянии. - «За пределами определенного предела», независимо от расстояния объекта от камеры. Таким образом, понятие «бесконечное» вступает в игру. То есть, если мы сосредоточимся на бесконечности, расстояние субъекта больше не будет влиять на его остроту: все, что далеко, будет ясным. Бесконечный параметр расположен на кольце объектива под символом ∞. Тем не менее, бесконечное значение используется для фокусировки объектов далеко, не обязательно иметь все в фокусе.
Ну что ж, теперь у нас есть все данные для расчёта. Подставляем их в формулу d = (f (H + h )) / H и получаем: d = (0,105(0,0192 + 66,7)) / 0,0192 = 364,9 м . Внимательный читатель наверняка заметил, сколь ничтожно мала величина H в сравнении с h , поэтому нашу формулу смело можно упростить до вида d = f h / H . Для любых фотографий относительно крупных объектов, сделанных с расстояния больше 10 м, она будет давать практически тот же результат.
Чтобы все было в фокусе, вы должны использовать гиперфокальное расстояние. - Зачем устанавливать его на бесконечность? Потому что с ней мы теряем много глубины резкости. И наоборот, если мы сосредоточимся на предмете, мы увидим размытие на отдаленных элементах.
По этой причине открытые диафрагмы обычно выбираются для закрытых портретов и диафрагм для ландшафтов. Просто будьте осторожны, чтобы не закрыть диафрагму с максимальным значением, иначе резкость будет скомпрометирована дифракцией. По этой причине телеобъектив имеет уменьшенную глубину поля.
Ну а теперь самое интересное — нужно проверить, верна ли была использованная нами формула? Ведь в начале я говорил, что мы рассматриваем упрощённую конструкцию объектива, а не реальную. Может быть, наши расчёты не имеют ничего общего с действительностью? К счастью, это легко выяснить. Заходим на Яндекс.Карты и переходим в точку с координатами 55.604364, 37.611455. Затем активируем инструмент «Линейка» и ставим на карте две точки: одну — возле окна, из которого было сделано фото, а другую — возле стены дома, на которой мы считали панели:
Знание, прогнозирование и знание глубины резкости - лучший способ получить желаемые эффекты от ваших снимков. Отклонить фон, чтобы придавать большее значение предмету или все это в фокусе? Если мы знаем, чего хотим достичь, полезно также знать, как его достичь.
После этого краткого резюме перейдем к определению гиперфокального расстояния. Гиперфокальное - это расстояние, за которым одновременно могут сфокусироваться все элементы сцены. Поэтому они будут ясны. Это то, что мы только что сказали: с гиперфокалом у меня будет все в фокусе «приемлемым» способом, то есть глаз не будет воспринимать умеренную потерю резкости, которая все еще возникает. По этой причине это значительно сфокусированное фокусное расстояние от ландшафтных фотографов, поскольку оно позволяет максимально широкую глубину поля в фокальную дату и для данной диафрагмы.
Получаем 365 м . Ну не красота, а? Величины совпали с точностью до 0,1 м! Конечно, такая точность в известной мере является результатом везения, потому что и при измерении размеров изображения, и при подсчёте высоты этажей, и при расстановке точек на карте я вполне мог допускать погрешности в 1-3%. Но, как бы то ни было, в конечном итоге расчётная и измеренная величины сошлись.
Среди фотографов, сделавших концепцию гиперфокального расстояния знаменитой, вспоминает Ансель Адамс. «Сколько» расширяет глубина резкости, если сосредоточиться на гиперфокальном расстоянии? Он простирается от половины гиперфокального расстояния до бесконечности.
Изображение представляет это понятие: фокусируясь на гиперфокальном расстоянии, глубина поля будет простираться от половины этого расстояния до бесконечности, а это значит, что мы сосредоточимся на предмете, который находится на половине гиперфокального расстояния, что фон.
Скептически настроенный читатель может подумать, что я подгонял цифры, и что для другой фотографии всё будет по-другому. Что ж, у меня есть ещё одно фото того же дома, сделанное с аналогичной точки, но совсем с другим фокусным расстоянием:
Проделаем для него те же измерения и расчёты. У меня получилось, что размер изображения дома составляет 0,39 см, а фокусное расстояние — 21 мм. Подставляем эти числа в упрощённую формулу и получаем d = (0,021 × 66,7) / 0,0039 = 359,2 м . Результат немного отличается, но всё равно в рамках погрешности совпадает с измеренным по карте. Расхождение несложно объяснить: камера указывает фокусное расстояние как целое число, то есть и 20,51, и 21,49 мм она покажет как 21 мм. А это уже даёт погрешность 2,4%.
Вот почему гиперфокальное вычисление теряет смысл с длинными фокусными расстояниями. В этом случае гиперфокальное расстояние будет составлять около 47 метров, а глубина поля будет простираться от 23 метров до бесконечности. Но если моя основная тема находится всего в нескольких футах от камеры? Поэтому гиперфокальное расстояние не помогает нам в этой ситуации, потому что план огня далеко и приближается к бесконечности. Поэтому он возвращает полезную информацию с короткими фокусными расстояниями, лучше, если широкоугольный.
Мы сказали, что для «закрытия» гиперфокала нам нужно выбрать малые фокусные расстояния и закрытые диафрагмы. Однако мы должны быть осторожны, чтобы не закрывать слишком много, потому что это было бы противоречием, поскольку феномен дифракции будет присутствовать и, поскольку цель состоит в том, чтобы иметь максимальную ясность, само по себе это мы не можем взять на себя этот риск. Это не фиксированное правило, но всегда полезно знать ваши цели и знать, что такое диафрагма, которая обеспечивает наивысший уровень ясности.
Впрочем, самых въедливых скептиков наверняка не убедил и этот пример. Ведь в обоих случаях я использовал один и тот же объектив — а что, если формула работает для него чисто по совпадению? Справедливое замечание. Чтобы проверить, так ли это, я возьму кадр, сделанный не только другим объективом, но и другим фотоаппаратом, причём не цифровым, а плёночным.
Прежде чем перейти к формуле, давайте назовем несколько определений. Гиперфокальное расстояние прямо пропорционально квадрату фокусного расстояния. То есть увеличение фокусного расстояния увеличивает гиперфокальное расстояние. Давайте возьмем 28 мм, гиперфокальное значение будет в четыре раза больше расчетного значения для 14 мм. - гиперфокальное расстояние обратно пропорционально значению диафрагмы. Поэтому, увеличивая апертуру, гиперфокальное расстояние уменьшается. Это означает, что, увеличивая путающую окружность, гиперфокальное расстояние уменьшается.
Вот фотография, которую мы будем анализировать:
Её много лет назад сделал мой отец на свой «Зенит-Е» с объективом Гелиос-44-2. Фокусное расстояние этого объектива составляет 58 мм. Определить физический размер изображения дома очень просто: у меня есть слайд, который я оцифровал с определённым разрешением, и сканер прописал его в свойствах файла. Тут даже пересчитывать ничего не нужно, достаточно воспользоваться линейкой.
Как рассчитать гиперфокальное расстояние. Это факторы, которые влияют на него, что можно было бы вывести из приведенного выше примера. И именно сочетание этих факторов позволяет выстрелу добиться успеха. По этой причине недостаточно закрыть диафрагму для большей глубины резкости, но вам нужно выбрать правильное расстояние для конкретной фокальной точки и точной диафрагмы. Вот почему мы увидим, что существует множество таблиц результатов, основанных на всех этих факторах.
Из вышеупомянутых элементов выводится формула для вычисления гиперфокального расстояния, которая выглядит следующим образом. Мы также находим такой вариант. Но, как правило, последняя сумма не влияет на результат, поэтому она игнорируется. Короче говоря, в запутанном круге мы подразумеваем, что максимальное значение размытости, которое воспринимается глазом, поскольку оно все еще резкое, то есть воспринимается как точка.
Участок из тех же 23-х панелей имеет на слайде высоту 1,06 см. Подставляем значения в формулу: d = (0,058 × 66,7) / 0,0106 = 365 м . Полное совпадение!
Что ж, мы получили интересные результаты: выходит, простая формула для тонкой линзы позволяет получать весьма точные (и легко проверяемые) результаты при анализе реальных фотографий, а не «сферических коней в вакууме». Почему же так происходит, если реальный объектив представляет собой не одну линзу, а целый бутерброд из линз? Ответ на этот вопрос поможет дать Википедии. Для сложного объектива при расчёте вводят не одну, а две главные плоскости. Фактически, расстояния d и D , которые вы видели на схеме в самом начале этого поста, в этом случае отсчитываются от разных (хотя и не слишком удалённых друг от друга) точек. Но расстояние D , даже небольшое изменение которого могло бы существенно повлиять на результат просто в силу небольших размеров этого плеча оптической системы, нам, к счастью, знать не нужно, потому что производитель объектива уже рассчитал и нанёс на его корпус фокусное расстояние, через которое величину D , как было показано выше, легко выразить. А что касается изменения расстояния от передней главной плоскости до объекта, то какими бы толстыми ни были линзы и каким бы длинным ни был объектив (мы, конечно, говорим о реальных конструкциях, а не воображаемых объективах размером с дом), при расстоянии до объекта съёмки в несколько сотен метров, как в нашем случае, величиной в десяток-другой сантиметров можно смело пренебречь.
Когда точка не находится в фокусе, она принимает форму круга. Однако, если диаметр этого круга меньше определенного значения, человеческий глаз будет продолжать рассматривать его как точку, поэтому очевидно, что он проявляет резкость при указании полосы, затронутой глубиной резкости. Все это происходит потому, что наш глаз имеет ограниченную мощность разрешения. Размер круга путаницы зависит как от датчика, так и от увеличения фотопечати. Давайте рассмотрим этот формат печати, потому что это формат, выбранный во многих случаях, мы думаем о портфолио или странице журнала.
На основании вышеизложенного легко вывести формулу для соотношения расстояний до объектов, запечатлённых на одной и той же фотографии. Причём знать фокусное расстояние объектива и размер матрицы в этом случае уже будет не нужно, поскольку они сократятся при составлении пропорции.
Как видите, даже знаний из программы средней школы достаточно, чтобы убедиться в полной некомпетентности отдельных «экспертов». Любите математику и не давайте себя обмануть!
Можно найти много статей о влиянии фокусного расстояния объектива на передачу перспективы на снимке. За этими описаниями как-то забылось основное предназначение сменной фотографической оптики (сменных объективов для системных фотокамер). Этим свойствам оптики для FF и FX фотокамер посвящён предлагаемый ниже материал…
Как всегда немного истории. Первые объективы конструировались исходя из простой предпосылки, суть которой сводилась к передаче перспективы так, как её видит глаз человека, точнее так, как эту перспективу воспринимает его мозг.
Конечно, художники экспериментировали в попытках передать перспективу несколько иначе, чем это видят глаза человека, однако экспериментами дело и ограничивалось.
Первых фотографов вполне устраивало такое положение, ведь многие из них были прекрасными рисовальщиками.
Тем не менее, по мере развития фотографии и совершенствования, как самих фотокамер, так и фотоматериалов, стали возникать новые потребности.
Прежде всего, эти потребности были связаны с фотографированием удалённых объектов, к которым сложно или невозможно подойти. Например, дом, находящийся на противоположном берегу реки. Стали появляться, говоря образным языком, попытки совместить фотоаппарат и подзорную трубу. Это вызвало к жизни длиннофокусные объективы, фокусное расстояние которых превышало фокусное расстояние штатного объектива.
С другой стороны, была съёмка в тесных помещениях или на тесных улицах, а также в других местах, где фотограф не мог отступить на нужное расстояние, так, чтобы объект съёмки полностью вписался в кадр. При такой съёмке нужен был объектив с углом охвата превышающим угол охвата штатного объектива.
Считается, что объективы типа «рыбий глаз» изначально создавались с целью изучения ледовой обстановки. Для этого фотокамера устанавливалась на самолёт, а ось объектива направлялась вертикально вниз. Такое решение позволяло получать снимки ледяного поля до горизонта.
Другими словами сменные объективы изначально служили для того, чтобы «приблизить» или «отдалить» объект съёмки.
Удаление от объекта при съёмке объективами с разными фокусными расстояниями
Существует простое эмпирическое правило, связывающее три величины: размеры объекта съёмки, дистанцию съёмки и фокусное расстояние объектива.
Ввиду большой популярности «леечного» формата, такое правило было разработано как раз для него. В цифровую эпоху к «леечному» формату относятся форматы FF и FX, у которых размер светочувствительной матрицы равен 24х36 мм.
Рис.1. Удаление от объекта при съёмке объективами 24, 35, 50 и 100 мм
Правило очень простое: если объект съёмки имеет постоянные размеры (в нашем примере 2.4х3.6 м), то дистанция съёмки (расстояние от объекта съёмки до камеры) прямо пропорциональна фокусному расстоянию съёмочного объектива.
Можно сформулировать иначе: при съёмке в одном масштабе, дистанция съёмки (расстояние от объекта съёмки до камеры) прямо пропорциональна фокусному расстоянию съёмочного объектива .
Размеры объекта съёмки выбраны не случайно. Они в 100 раз больше размеров кадра FF и FX фотокамеры. Другими словами речь идёт о том, что фотосъёмка производится с уменьшением в 100 раз. Соответственно и расстояние от фотокамеры до объекта съёмки также в 100 раз больше. Это удобно при устном счёте.
О применении этого правила можно узнать из материала в разделе Теория
Расстояние до объекта съёмки в зависимости от фокусного расстояния при одинаковом масштабе
Масштаб съёмки 1:100
Таблица 1
Фокусное расстояние объектива, мм |
Дистанция съёмки, м |
Пример использования:
Предположим, фотографу предстоит фотосъёмка автомобиля. Автомобиль находится в помещении. Максимальное расстояние, на которое фотограф может отнести свою фотокамеру, равняется 5 метрам. Длина автомобиля – 4 метра. С расстояния 5 м, снимая 50 мм объективом, фотограф получит поле объекта съёмки размером 2.4х3.6 м. Иначе говоря, автомобиль в кадр не войдёт. Выход прост: использовать умеренный широкоугольник. Это может быть 35-40 мм объектив.
Prostophoto, 2013
Удачных снимков!
