Нажмите "Enter" для пропуска содержимого

Что такое светосила объектива: Что такое светосила? Возможности светосильного объектива и нюансы, которые пригодятся фотографу

Содержание

Что такое светосила? Возможности светосильного объектива и нюансы, которые пригодятся фотографу

NIKON D850 / 50.0 mm f/1.4 УСТАНОВКИ: ISO 64, F1.4, 1/320 с, 50.0 мм экв.

Светосила, апертура, максимальное относительное отверстие… Фотографу стоит разобраться в этих терминах, ведь речь идёт об одном из важнейших параметров объектива. В этом уроке мы шаг за шагом, последовательно всё объясним.

Простыми словами

Каждый объектив может пропустить через себя определённое количество света. Чем шире в нём отверстие, тем больше света попадёт на матрицу фотоаппарата и тем выше качество кадра и больше творческих возможностей у фотографа.

Ширину отверстия в объективе, через которое проходит свет, регулирует механизм диафрагмы. Но и у него есть свой максимум. Чем шире открывается диафрагма, тем выше светосила объектива.

Объектив с низкой светосилой: диафрагма открыта до предела, однако отверстие в объективе всё равно небольшое.

Объектив с высокой светосилой. На открытой диафрагме получается крупное отверстие, через которое на матрицу попадает большое количество света.

  • Светосила объектива — это значение самой открытой диафрагмы (в теории всё несколько сложнее, но об этом ниже).

  • На объективе всегда пишут значение диафрагмы, до которого её можно открыть. Светосила — одна из важнейших характеристик оптики наряду с фокусным расстоянием. Как правило, перед её обозначением ставят букву F. Этой же буквой обозначается любое значение диафрагмы, установленное на камере. Чем меньше число, обозначающее светосилу, тем она выше. Объектив, на котором указано значение F2,8 (2.8, F 1:2.8, f/2,8 — обозначаться может по-разному), имеет светосилу выше, чем тот, на котором написано F4 (4, F1:4), а объектив F1,2 ещё более светосильный.

Объектив со светосилой F4

Объектив со светосилой F2,8

Объектив со светосилой F1,2

  • Производители смартфонов светосилу объективов своих камер часто называют апертурой, а вот в фототехнике такой термин не прижился. Но в английском языке слово aperture означает «значение диафрагмы». Термин «светосила» по-английски — maximum aperture, а «светосильный объектив» — fast lens. Да-да, слово fast вовсе не про скорость фокусировки, а про светосилу.

  • Светосилу нельзя путать со светочувствительностью. Светосила — характеристика объектива. Светочувствительность (ISO) — один из трёх параметров экспозиции.

Nikon Z 50 с китовым объективом NIKKOR Z DX 16-50mm f/3.5-6.3 VR. Объектив имеет переменную, сравнительно низкую светосилу. На минимальном зуме она равна F3,5, а на максимальном — F6,3. Это плата за малые размеры и доступную цену.

Светосила может быть переменной. У некоторых зум-объективов светосила отличается на минимальном и максимальном положении зума. Скажем, на самом коротком фокусном расстоянии она составит F3,5, а на максимальном — уже F6,3. Такова особенность некоторых бюджетных объективов. Зум-объективы, имеющие постоянную светосилу во всём диапазоне фокусных расстояний, считаются более продвинутыми.

Две ключевые возможности объективов с высокой светосилой. Почему фотографы любят объективы с высокой светосилой?

Съёмка при слабом освещении

Одно из важнейших достоинств светосильного объектива — возможность получать качественные фото даже при слабом освещении (например, ночью или в плохо освещённом помещении). Ведь он способен передать матрице фотокамеры гораздо большее количество света.

То, что обычным китовым объективом вы снимали на ISO 6400 (это чревато высоким уровнем цифрового шума, низким качеством картинки), можно снять объективом со светосилой F1,4 на ISO 400.

Кадр снят в оранжерее зимой. Погода пасмурная, вечереет, света мало. Для съёмки светосильным объективом F1,4 было использовано ISO 1100. Для этих же условий объектив со светосилой F4 потребовал бы ISO 8000!

NIKON Z 7 / 85.0 mm f/1.4 УСТАНОВКИ: ISO 1100, F1.4, 1/160 с, 85.0 мм экв.

Съёмка портретным объективом на диафрагме F1,8. Открытая диафрагма позволила не только красиво размыть люстру на фоне, но и дала возможность использовать ISO 400. Объектив со светосилой F5,6 потребовал бы уже ISO 4000.

NIKON D850 / 85.0 mm f/1.8 УСТАНОВКИ: ISO 400, F1.8, 1/125 с, 85.0 мм экв.

Со светосильным объективом вы значительно расширите список сюжетов и условий, в которых сможете работать. Теперь вам подвластны интерьеры ресторанов с приглушённым светом, вечерние улицы, храмы, театры… Просто открываем диафрагму и снимаем! Кроме того, за счёт высокой светосилы объектива будет быстрее и точнее работать система автофокуса: камера уверенно сфокусируется даже в сложных условиях освещения.

Размытый фон и съёмка при слабом освещении — конёк светосильной оптики! Учитывая, что для фотоаппарата любое освещение, кроме дневного, можно считать слабым, недостаточным, это весомое преимущество.

NIKON D850 / 50.0 mm f/1.4 УСТАНОВКИ: ISO 280, F2.2, 1/100 с, 50.0 мм экв.

При наличии штатива светосильная оптика позволяет получить качественные кадры звёздного неба.

NIKON D850 / 18.0-35.0 mm f/3.5-4.5 УСТАНОВКИ: ISO 3200, F3.5, 25 с, 18.0 мм экв.

Сильное и красивое размытие фона. Боке

Чем сильнее открыта диафрагма, тем меньше глубина резкости. А светосильные объективы позволяют открывать диафрагму широко. С ними глубину резкости можно сделать очень небольшой, а остальное — размыть! Светосильная оптика — лучший инструмент для работы с размытым фоном.

NIKON D850 УСТАНОВКИ: ISO 250, F1.6, 1/400 с, 105.0 мм экв.

Фон размывают для того, чтобы выделить главный объект, добавить объём или же скрыть нежелательные детали заднего плана. Размытый фон называют «боке». Такие снимки смотрятся дороже по сравнению с кадрами, сделанными на смартфон. Из-за технических ограничений камера смартфона не может сильно размывать фон (разве что с помощью цифровой обработки, но такое размытие часто смотрится неестественно).

NIKON D780 / 50mm f/1.4G УСТАНОВКИ: F1.8, 1/125 с, 50.0 мм экв.

Чемпионами по размытому фону являются портретные объективы. Они созданы для работы с малой глубиной резкости. Подробнее о том, как получить размытый фон и какие для этого нужны настройки — в отдельном уроке. Разумеется, фон следует размывать далеко не всегда. К примеру, в предметной, пейзажной, архитектурной и интерьерной съёмке размывать передний и задний план не принято.

NIKON Z 5 / 85mm f/1.4G УСТАНОВКИ: ISO 280, F1.6, 1/1600 с, 85.0 мм экв.

Что такое светосильный объектив?

Какие объективы называются светосильными? Это модели, которые имеют светосилу F2,8 или выше (F1,8, F1,4). Для зум-объективов (за редчайшими исключениями) максимальной светосилой как раз и будет значение F2,8.

NIKKOR Z 24-70mm F/2.8 S на Nikon Z 7

Как правило, зумы с такой светосилой принадлежат линейке профессиональной оптики и, кроме светосилы, имеют быстрый привод автофокуса и надёжную конструкцию. Зумы со светосилой F2,8 обычно дороже и имеют внушительные размеры.

NIKON Z 7_2 / NIKKOR Z 70-200mm f/2.8 VR S Z TC-1.4x УСТАНОВКИ: ISO 560, F4, 1/400 с, 210.0 мм экв.

Однако есть объективы со значительно более высокой светосилой! Они позволяют получить ещё более качественную картинку при слабом освещении, сильнее размывают фон. И при этом могут быть компактнее и дешевле. Речь о светосильных фикс-объективах. Они лишены возможности менять угол обзора, зато обладают светосилой F2, F1,8, F1,4 или даже F1,2! К сравнению: объектив F1,4 пропускает в 4 раза больше света, чем объектив F2,8, и в 16 раз больше, чем объектив со светосилой F5,6! Увеличение светосилы в 1,4 раза соответствует увеличению светового потока в два раза.

Nikon AF-S NIKKOR 50mm f/1.8G — доступный светосильный фикс для зеркалок Nikon.

Полнокадровые камеры позволяют пользоваться самыми светосильными объективами при самой большой по площади матрице. Только здесь мы встретим объективы со светосилой F1,4 или F1,2. На полный кадр светосильных объективов существует огромное количество, с любыми фокусными расстояниями и на любой кошелёк.

NIKON Z 5 / 50mm f/1.4G УСТАНОВКИ: ISO 100, F1.4, 1/500 с, 50.0 мм экв.

На камерах среднего формата (с площадью матрицы больше 36×24 мм) объективы с такой светосилой мы уже не встретим — придётся довольствоваться оптикой F2,8 или даже F5,6: чем больше площадь сенсора, тем в среднем ниже светосила оптики в системе. Ведь чтобы сделать объектив с высокой светосилой, покрывающий большую площадь матрицы, само изделие должно быть очень крупным и дорогим. Но и на матрицах меньшего размера (кроп x1.5, x2, компакты) тоже практически нет объективов со светосилой более F1,2. Так что полный кадр на сегодня продолжает оставаться золотой серединой.

Рекордсмен по светосиле NIKKOR Z 58mm f/0.95 S Noct на камере Nikon Z 7

Светосила и класс оптики. В чём разница между объективами F1,8, F1,4 и F1,2?

При выборе оптики фотографы часто спрашивают: «Почему объектив со светосилой F1,8 стоит вдвое дешевле, чем F1,4? Ведь разница в экспозиции между ними — меньше ступени!». Действительно, разница между объективами со светосилой F1,4 и F1,8 крайне мала, а на итоговой фотографии вряд ли кто-то сможет определить, на объектив с какой светосилой она была сделана. Так откуда же такая разница в цене?

NIKKOR Z 50mm f/1.2 S — топовый «полтинник» для системы Nikon Z, дороже своего собрата со светосилой F1,8 в 4 раза.

Так исторически сложилось, что светосила F1,8 — атрибут сравнительно доступной, любительской оптики. Тогда как профессиональные модели обладают значением F1,4 или даже F1,2. Чтобы сделать любительские объективы доступнее, упрощают конструкцию, применяют бюджетные материалы и менее сложные оптические схемы. Тогда как оптика профессионального уровня, наоборот, должна выдерживать все испытания — конструкция таких объективов делается пыле- и влагозащищённой, автофокус максимально быстр.

Если вы ищете недорогой объектив с высокой светосилой, смело берите модель F1,8, она порадует отличной картинкой. Если же вы занимаетесь фотографией серьёзно, снимаете много и часто, имеет смысл выбрать объектив профессионального уровня со светосилой F1,4 или F1,2.

Недавно был анонсирован NIKKOR Z 40mm f/2 — самый компактный и бюджетный «полтинник» для байонета Z. Он хорош тем, что будет давать универсальный угол обзора как на полном кадре, так и на кропе. Отличное дополнение к Nikon Z 5 и Nikon Z 50.

С учётом уже упомянутых NIKKOR Z 58mm f/0.95 S Noct, NIKKOR Z 50mm f/1.2 S, и NIKKOR Z 50mm f/1.8 S в линейке оптики Nikon Z на сегодня есть целых четыре «полтинника». Четвёртым стал NIKKOR Z 40mm f/2. Пусть вас не смущает то, что фокусное расстояние у него не 50, а 40 мм. По своему классу и области применения это самый настоящий универсальный «полтинник».

В чём измеряется светосила? Диафрагма и относительное отверстие

Мы привыкли, что значение диафрагмы характеризуются числами. Их часто называют F-числами (F-number), а в обозначении диафрагмы перед ним ставят букву F: F2,8 или f/2,8. Чем меньше число, тем сильнее открыта диафрагма на объективе. Но откуда вообще взялись эти числа и что они обозначают?

Начнём с того, что параметр, который фотографы называют диафрагмой, правильно называть относительным отверстием. Диафрагма — это лишь механизм, его регулирующий. Его в объективе может и не быть, и тогда он будет всегда снимать на самой открытой диафрагме — так устроены почти все объективы камер смартфонов. Нет диафрагмы и в зеркально-линзовых объективах.

Механизм диафрагмы состоит из нескольких лепестков, регулирующих размер отверстия в объективе.

Относительное отверстие объектива — отношение диаметра входного зрачка (место, где расположен механизм диафрагмы) к его фокусному расстоянию. К примеру, при фокусном расстоянии 50 мм и диаметре отверстия 25 мм объектив будет иметь относительное отверстие 1:2 или F2.

Если максимальный диаметр отверстия в объективе с фокусным расстоянием 50 мм составит те же 50 мм, такой объектив будет иметь относительное отверстие 1:1 или F1. В любом современном объективе есть механизм диафрагмы, поэтому диаметр относительного отверстия можно уменьшить. Но вот максимальное относительное отверстие (светосила) ограничено максимальным диаметром отверстия в объективе.

Nikon AF-S NIKKOR 200mm f/2G ED VR II. Чтобы обеспечить светосилу F2 при 200 мм фокусного расстояния, объектив должен быть крупным. Этот «малыш» весит почти три кило.

Чтобы иметь относительное отверстие F2 на объективе в 200 мм, потребуется уже диаметр 100 мм! Представьте себе размеры такого объектива! Между прочим, в линейке Nikon такая модель существует. Чем более длиннофокусный объектив перед нами, тем сложнее добиться высокой светосилы. Как правило, светосильные длиннофокусные объективы очень крупные и дорогие: для их изготовления нужно много стекла, требуются огромные по размеру линзы.

Почему же значения диафрагмы обозначаются в формате F2,8 (относительное отверстие 1:2.8)? Давайте посмотрим на так называемый диафрагменный ряд, чтобы увидеть все его значения.

Между каждым из этих значений разница в одну ступень экспозиции. Переключившись с диафрагмы F2,8 на F4, мы сократим поток света, проходящий через объектив, в два раза. Эти значения различаются на квадратный корень из двух. И именно такие цифры получаются из-за того, что меняется прежде всего площадь отверстия в объективе — она влияет на количество проходящего света. А нам нужно охарактеризовать площадь круглого отверстия через его диаметр. Увеличение площади круга вдвое приводит к увеличению его диаметра в 1,4 раза, отсюда получаются такие числа в ряду диафрагм.

В современных фотоаппаратах есть и другие, промежуточные значения, так как в них относительное отверстие регулируется с шагом не в одну ступень экспозиции, а в ⅓ ступени. Это нужно для более гибкой регулировки параметров, яркости получаемых кадров.

Итак, относительное отверстие объектива, значение диафрагмы, в полном виде будет обозначаться как дробь (например, 1:2.8). Но для упрощения записи фотографы стали писать F/2,8, а потом и просто F2,8. Теперь мы знаем, почему значения диафрагмы имеют такой странный вид и почему открытая диафрагма обозначается малым числом, а закрытая — бóльшим, хотя интуитивно всё должно быть наоборот. Чем больше делитель дроби, тем меньшее число он обозначает, и поэтому, например, отверстие 1:1.8 (F1.8) значительно крупнее, чем 1:16 (F16).

Эффективная и геометрическая светосила. F-stop и T-stop

Всё сказанное выше относилось к геометрической светосиле. В своих расчётах мы учитывали лишь геометрические параметры — диаметр, ширину отверстия… Однако на то, сколько света пройдёт через объектив, влияет ещё и качество стёкла, из которого сделаны линзы. Ни одно стекло не пропускает через себя 100% света, какая-то его часть отражается от поверхности линз, теряется в оптической схеме объектива. У современной оптики потери могут доходить до 40%! Потери тем больше, чем сложнее оптическая схема объектива. Разумеется, на светопропускание линзы влияет и качество её изготовления, совершенство антибликовых просветляющих покрытий. Чтобы сократить потери, часто объединяют несколько линз в группы.

Но эффективная светосила объектива всегда будет чуть ниже геометрической. Если геометрическую светосилу обозначают буквой F, то эффективную светосилу, учитывающую потери света в объективе, характеризуют буквой T (Transmission).

Производители фотооптики редко указывают светосилу в T-стопах. Поэтому светопропускание объектива измеряют сторонние лаборатории, такие как DXOmark.

При одинаковой геометрической светосиле объектив с более высокой эффективной светосилой будет давать более яркую картинку. За редкими исключениями, разница между геометрической и эффективной светосилой у современной оптики невелика и составляет менее ½ ступени экспозиции.

Однако для кинематографистов эффективная светосила важна. Поэтому на кинообъективах всегда указывают именно T-стопы, а не F-стопы.

«Эквивалентная светосила»: несостоятельность термина

На просторах форумов можно встретить такой термин как «эквивалентная светосила». Подобно тому как пересчитывают эквивалентное фокусное расстояние, чтобы охарактеризовать угол обзора объектива на камерах с разным кроп-фактором, некоторые пользователи предлагают пересчитать и светосилу.

Отталкиваются они от величины глубины резкости, получаемой на одном и том же угле обзора объективами с разным фокусным расстоянием на кропе и полном кадре.

Формула простая: F экв. = F × кроп-фактор

Кадр снят на объектив Nikon AF-S 50mm f/1.4G Nikkor. Тот же угол обзора и глубину резкости на полном кадре мы получим с объективом 75мм F2.2. Стало быть, «эквивалентная светосила» Nikon AF-S 50mm f/1.4G Nikkor на кропе составит F2,2.

NIKON D3500 / 50.0 mm f/1.4 УСТАНОВКИ: ISO 400, F1.4, 1/125 с, 75.0 мм экв.

Однако термин «эквивалентная светосила» всё же несостоятелен. Почему? Реальная светосила влияет не только на глубину резкости и степень размытия фона, но и на экспозицию! Светосила — термин, имеющий отношение именно к экспозиции, а она не зависит от размера матрицы. В одних и тех же условиях и камера смартфона, и кроп-камера, и полнокадровая камера будут снимать на одинаковых параметрах выдержки, диафрагмы и светочувствительности. А значит «эквивалентная светосила» не нужна.

Светосила и выбор объектива

Дадим несколько рекомендаций по выбору и работе со светосильной оптикой.

NIKON D810 / 50.0 mm f/1.8 УСТАНОВКИ: ISO 64, F1.8, 1/500 с, 50.0 мм экв.

Да, светосила — это здорово. Однако светосильная оптика часто бывает тяжёлой, дорогой. Есть жанры, где светосила объектива неважна, ведь снимать нужно на закрытых диафрагмах, со штатива. Это любая студийная съёмка с импульсным светом, каталожная предметная съёмка, интерьерная фотография, пейзажная (за исключением съёмки звёздного неба, где высокая светосила принципиально важна) и архитектурная фотография.

Каталожная съёмка всегда ведётся на закрытых диафрагмах, ведь нужно обеспечить достаточно большую глубину резкости, чтобы в неё вошел весь объект съёмки. Следовательно, высокая светосила объектива для таких съёмок необязательна.

Если вы интересуетесь такими видами съёмки, светосила не должна быть решающим фактором при выборе оптики. Есть и другие важные свойства объективов (диапазон фокусных расстояний, резкость, бликозащита, минимальная дистанция фокусировки, «рисунок» и др.), на которые необходимо обратить внимание. Порой, выбрав менее светосильную оптику, можно серьёзно сэкономить бюджет и облегчить комплект оборудования.

Для достижения достаточной глубины резкости и хорошей резкости по всей площади кадра объектив закрыт до F9. Съёмка ведётся со штатива, без него получится «шевелёнка».

NIKON D850 / 18.0-35.0 mm f/3.5-4.5 УСТАНОВКИ: ISO 64, F9, 20 с, 24.0 мм экв.

В каких направлениях съёмки точно понадобится светосильный объектив? В портретной и свадебной фотографии пригодится светосильный портретный фикс и, возможно, другие объективы с высокой светосилой.

Nikon AF-S NIKKOR 105mm f/1.4E ED

Nikon AF-S NIKKOR 85mm f/1.8G

Светосильные фикс-объективы широко применяются и в творческих съёмках.

Для камер формата DX (кроп 1.5) в качестве портретных объективов можно использовать «полтинники», например Nikon AF-S NIKKOR 50mm f/1.4G. Они дадут на кропе подходящий для классического портрета угол обзора.

NIKON D3500 / 50.0 mm f/1.4 УСТАНОВКИ: ISO 400, F1.4, 1/80 с, 75.0 мм экв.

Если вы занимаетесь репортажной фотографией, присмотритесь к зум-объективам со светосилой F2,8. Конечно, самый востребованный класс объективов для репортажа — 24-70 F2.8, но не надо забывать и о 70-200 F2.8. Телевики бывают нужны часто!

Nikon AF-S NIKKOR 24-70mm f/2.8G ED

NIKON Z 7_2 / NIKKOR Z 70-200mm f/2.8 VR S Z TC-1.4x УСТАНОВКИ: ISO 320, F4, 1/1000 с, 210.0 мм экв.

Для съёмки звёздного неба тоже нужна высокая светосила. Чтобы снимать в жанре астропейзажа, потребуется светосильный широкоугольный объектив. Есть класс объективов 14-24 F2.8, они хороши и для репортажа, и для любых видов пейзажной фотографии, в том числе ночной.

Nikon AF-S NIKKOR 14-24mm f/2.8G ED

Альтернативой этим зумам могут стать фиксы типа 20 мм F1.8

Nikon AF-S NIKKOR 20mm f/1.8 G ED

А что, если вы пока не знаете, в каком жанре будете снимать? Может, сейчас нужен максимально универсальный объектив с высокой светосилой? В таком случае обратите внимание на «полтинники». На кропе такой вариант будет неплохим «портретником», позволит заниматься предметной съёмкой, а на полном кадре он превратится в универсал на все случаи жизни. О них мы писали выше.

NIKON Z 7 / 0.0 mm f/0.0 УСТАНОВКИ: ISO 800, F1.2, 1/125 с, 55.0 мм экв.

Светосильный объектив сделать нетрудно, что подтверждает множество дешёвых объективов от сторонних производителей с рекордной светосилой. Но трудно сделать оптику, которая на открытой диафрагме даёт резкое изображение. Качественный объектив уже на самой открытой диафрагме даст отличное изображение с минимумом искажений и аберраций. Если же резкость изображения вам не так важна и вы скорее за художественность картинки, то присмотритесь к винтажной оптике: она «рисует» интереснее современной, и те же старинные объективы Nikkor способны на многое, а использовать их на современных камерах очень просто.

NIKON D850 / 85 mm f/1.4 УСТАНОВКИ: ISO 800, F1.4, 1/200 с, 85.0 мм экв.

Заключение

«А что, так можно было?!» — часто слышу от своих учеников, впервые попробовавших что-то типа простого 50mm F1.8 после китового объектива. Переход на светосильную оптику — отдельный этап в становлении фотографа, открывающий ему новые возможности.

Как и любой инструмент, светосильный объектив требует от пользователя определённых навыков. К примеру, съёмка на открытых диафрагмах требует идеально точной фокусировки и рационального расчёта глубины резкости. Поэтому автофокус по глазам на беззеркальных камерах — такая классная штука, он позволяет гораздо эффективнее работать со светосильной оптикой.

Не останавливайтесь на достигнутом и совершенствуйтесь в съёмке вместе с нами!

Что такое светосила объектива

Что такое светосильный объектив?

 Под выражением светосила может иметься в виду насколько объектив может пропускать свет.  Пропускаемость зависит от наибольших габаритов в отношении величины объектива. Или можно сказать по-другому самого небольшого значения диафрагмы. Светосила может именоваться геометрической, так как идет учет всей геометрии отверстий, размеров.

И если фотограф упоминает световую силу объективов, то он подразумевает под этой величиной самое маленькое число диафрагмы, ничего более.

Если объектив обладает более сильной светосилой, а значения ISO равны, то это может вести к более короткой выдержке, чем техника с более слабой светосилой.

В литературе англоязычной имеет большое распространение термин «скорость объектива», что означает самое небольшое число диафрагмы.

Объективы могут называть светосильными, так как он позволяет производить снимки на высокой скорости.

Также линзы сильного в световом диапазоне объектива довольно внушительные по объему, что требует затрат на использование оптического стекла, которое дорого обходится впоследствии для покупателей.

Так какие же объективы имеют право иметь название светосильными?

Самое небольшое значение диафрагмы f/2,8 такая техника характеризуется светосильной. А если вы выбираете себе объектив, то обязательно прочтите у нас статью, как выбирать объектив правильно.

Если зум имеет значение диафрагмы f/4, то это модель более легкая и простая, такая уже не называется светосильной.

Зум-объектив любительской камеры представляет собой переменную светосилу, то есть значения колеблются в пределах f/3,5-5,6. Например, в широкоугольном положении будет f/3,5, а теле положение ведет к значению f/5,6.

Такие значения позволяют хорошо варьировать цены на технику.

Если объектив располагает фиксированным расстоянием фокуса, то величина светосилы идет значительно больше.

Многие фотографы в силу своей еще небольшой осведомленности и опыта думают, что чем больше светосила объектива, тем лучше. Здесь двоякое мнение, то есть 50 на 50.

Конечно, объектив с высокой световой силой могут позволять проводить фотосъемку с более короткими выдержками. И конечно такие функции просто незаменимы при работе, например, с фотосъемками необузданной природы, спортсменов, когда кадры должны получаться отличными.

В то время как съемка обычного пейзажа, без практически объектов движущихся в зале не требует такой выдержки. Плюс в помощь Вам всегда идет штатив. Так что съемка изначально застрахована от шевеленки и смазанности кадра.

И, кстати говоря, утверждение, что у светосильного объектива имеется в распоряжении большая резкость также не до конца достоверно.

Конечно, техника данного уровня идет более тяжелой и по стоимости дорогой, однако ее качества не сравнить с менее дешевыми моделями.

Как выбрать объектив часть 2 — светосила

Год назад, когда написал первую часть статьи про выбор объектива, думал, что остальные напишу где-то за месяц. Но сколько раз ни начинал все никак не получалось спокойно сесть и продолжить тему. Сейчас появилось некоторое время для того, чтобы расставить характеристики оптики, что называется по полочкам, и вторая часть перед вами. Напомню, что в предыдущей статье речь шла о фокусном расстоянии и его пересчете с учетом кропа. Сегодня подробно рассмотрим светосилу и ее производные —  выдержку и глубину резкости.

Светосила

После того, как вы определились с необходимым фокусным расстоянием, светосила — второй по важности параметр объектива. На что же она влият? Прежде всего на выдержку — чем выше светосила, тем меньше выдержка, а значит можно снимать в более темных условиях без штатива. Второе — это размытие фона, при прочих равных чем выше светосила, тем меньше глубина резкости и тем больше размывается фон. Подробно я на этом вопросе останавливался в статье «Глубина резкости или красивое размытие фона«, поэтому здесь особенно повторятся не буду, но в двух словах все-таки расскажу.

Светосила объектива по сути обусловлена тем, насколько широко открыта диафрагма. В маркировке, например Canon EF 50mm f/1.4 USM, максимальное значение диафрагмы указано как f/1.4. За редким исключение, у Canon есть объектив с диафрагмой 1.2 и вроде бы готовился со значением 1, все остальные объективы имеют более «узкую» диафрагму например 3,5 или 4 или даже 5,6. Максимальные значения могут быть постоянными для высококачественной оптики (указана одна цифра) или переменными в зависимости от фокусного расстояния для оптики классом ниже (цифры указаны через дефис). Для снимка слева использовалась диафрагма 2.2, даже для многих профессиональных объективов серии L такой уровень размытия недоступен.

Влияние светосилы на выдержку

Думаю теперь с определением значения светосилы проблем возникать не должно, поэтому поговорим о том, для чего нам это нужно в реальных условиях, а не в теории. Малое значение диафрагмы делает объектив более светлым или быстрым, как вам больше нравится, по сравнению с большим. Иными словами объектив со светосилой 2.8 лучше подойдет для работы в сумерках или для съемки динамичного футбольного матча, чем оптика со светосилой 4. Меньшая выдержка в первом случае позволит получить четкие светлые снимки с рук, т.к. при более широкой диафрагме, света за тоже время на матрицу попадет больше. А во втором остановит момент игры, т.к. выдержка будет совсем маленькой и фотоаппарат поймает самое быстрое движение, не размыв при этом игроков.

В качестве иллюстрации приведу фотографию вверху. Параметры съемки были следующие — выдержка 1/1000с, диафрагма 4.0. Эти значения позволили получить четкую фотографию спортсмена, хотя скорость при приземлении была весьма ощутимой. Но если бы было темнее, то выдержка бы выросла и фигура прыгуна получилась бы размазанной, вот тут-то и пригодилась бы более светосильная оптика.

Светосила объектива и размытие фона

Надеюсь с этим понятно, теперь второй аспект — размытие фона. Если коротко, то — хотите красивое размытие фона — берите светосильный объектив. Для съемки архитектуры, пейзажей, предметной съемки и работы в студии вполне подойдут недорогие китовые объективы и объективы серии L со значением диафрагмы 4.0. В этих жанрах резкость должна быть у всех объектов в кадре и размытие фона скорее мешает. А вот если вы хотите снимать портреты, то отделить модель от заднего плана становится очень важной задачей и тут как раз приходит на выручку оптика с широкой диафрагмой, ведь чем шире открыта диафрагма, тем больше размывается фон. Так же малая глубина резкости может пригодится и в макросъемке.

Для примера посмотрим на фотографию ящерицы. Значение диафрагмы — 2.8, задний фон размыт и внимание зрителя сконцентрированно на рептилии. Уже при диафрагме 4.0 размытие значительно меньше, что сделает фотографию более плоской и отвлечет от главного объекта съемки.

Оптический стабилизатор

Объективы для камер Canon и Nikon могут оснащаться стабилизатором изображения. Обозначается буквами IS для Canon и VR для Nikon. Подробнее можно прочитать зачем нужен стабилизатор в другой моей статье в разделе «выдержка». У Sony стабилизатор встроен в саму камеру и соответственно выбор объектива несколько проще.

Это отступление появилось в статье о светосиле не просто так. Если для вас не важно размытие фона, но довольно часто бывают съемки при недостаточной освещенности, то наличие стабилизатора позволяет довольно сильно съэкономить на покупке объектива. Вы можете взять менее светосильный объектив, но со стабилизатором, при этом значения выдержек, при которых будут получаться несмазанные фотографии, остануться примерно одинаковыми. Кроме этого объективы с меньшей диафрагмой обычно проще конструктивно, что позволяет заметно снизить их вес, а это иногда бывает большим преимуществом.

Чтобы подвести некий итог статье, сформулирую краткий вывод по светосиле объективов. Чем выше светосила объектива, тем шире диапазон возможных условий освещения и тем более красивое размытие фона можно получить, оборотная сторона медали — это конечно цена, которая растет вместе со светосилой.

Светосила объектива — База знаний Zen Designer

Светосила объектива — это величина, определяющая освещенность, которую дает объектив в плоскости изображения. Светосила объектива прежде всего зависит от величины отверстия, пропускающего свет и называемого действующим отверстием объектива.

С другой стороны, освещенность оптического изображения, а следовательно, светосила объектива зависит от его фокусного расстояния.

Светосила объектива прямо пропорциональна квадрату диаметра его действующего отверстия и обратно пропорциональна квадрату его фокусного расстояния:

i = d^2/f^2 = (d/f)^2, где i — светосила; d — диаметр действующего отверстия объектива; f — фокусное расстояние.

Величина d/f называется относительным отверстием объектива.

Для сравнения светосилы двух объективов необходимо сравнить квадраты их относительных отверстий. Однако для характеристики светосилы можно пользоваться величиной относительного отверстия, не возводя ее в квадрат, что обычно и делается на практике. Таким образом, относительное отверстие характеризует светосилу объектива, но численно ее не выражает.

Так как фокусное расстояние объектива всегда больше диаметра его фокусирующего отверстия, относительное отверстие обозначают в виде дроби 1/(f:d), в числителе которой единица, а в знаменателе — число, показывающее, во сколько раз фокусное расстояние объектива больше диаметра его действующего отверстия. Так, например, если F = 13,5 см, то относительное отверстие объектива

1/(f:d) = 1/(13,5:3) = 1/4,5 = 1:4,5

В таком виде относительное отверстие обозначают на оправе объектива. Из сказанного ясно, что чем больше знаменатель относительного отверстия, тем светосила объектива меньше.

Важнейшее практическое значение относительного отверстия объектива заключается в том, что от величины его зависит выдержка при фотосъемке. Чем больше относительное отверстие объектива, т.е. чем меньше знаменатель дроби, тем больше освещенность изображения и меньше требуемая выдержка.

Величинами относительных отверстий обозначают также деления на шкале диафрагмы.

В основу международного ряда стандартных величин относительных отверстий объективов положен переходный коэффициент, равный 1,41. При изменении относительного отверстия, т.е. при переходе от одного деления шкалы диафрагмы к другому, рядом стоящему, светосила объектива, а с нею соответственно и требуемая выдержка изменяются ровно в два раза.

Что бы не загромождать цифрами шкалу диафрагмы, на нее наносят только знаменатели указанных дробей и шкала принимает примерно следующий вид:

2 | 2,8 | 4 | 5,6 | 8 | 11 | 16 | 22 | 32

Таким образом, чем больше число диафрагмирования, обозначенное на шкале, тем светосила объектива и освещенность изображения меньше, а требуемая при фотографировании выдержка больше.

Если цифровая величина максимального относительного отверстия не совпадает с числами стандартного ряда, то в качестве второй величины принимают ближайшее к нему число, имеющееся в ряде. Так, например, если максимальное относительное отверстие объектива 1:3,5, то следующим делением на шкале диафрагмы берут 1:4. Далее следуют все цифровые величины стандартного ряда.

В таких случаях необходимо учитывать, что при переходе с первого деления шкалы диафрагмы ко второму необходимо изменять выдержку меньше чем в два раза.

В некоторых странах принят другой стандартный ряд цифровых величин относительных отверстий объективов, построенный по тому же принципу, но с иным начальным числовым значением. Ряд этот имеет следующий вид:

1:1,6 | 1:2,3 | 1:3,2 | 1:4,5 | 1:6,3 | 1:9 | 1:12,5 | 1:18 | 1:25 | 1:36

Эффективная светосила

При прохождении света через линзы свет частично поглощается стеклами и частично отражается от поверхности линз. Вследствие потери света светосила объектива уменьшается. В связи с этим следует различать геометрическую светосилу объектива, вычисляемую без учета световых потерь, и физическую или эффективную светосилу, при расчете которой учитываются все световые потери.

Потери света вследствие поглощения массой стекла составляют не более 1% на сантиметр толщины стекла, а в некоторых стеклах не достигают и 0,5%, поэтому их можно не принимать в расчет. Между тем потери света в результате отражения от каждой поверхности раздела стекло-воздух достигают 5%. Таким образом, в объективе, состоящем всего из трех оптических деталей, соприкасающихся с воздухом, потери света вследствие отражения составляют 27-28%. В более сложных объективах они могут достигать 50%.

Светосила объектива

Светоси́ла — величина, характеризующая светопропускание оптической системы, то есть соотношение освещённости действительного изображения, даваемого ей в фокальной плоскости, и исходной яркости отображаемого объекта[1]. Светосила пропорциональна квадрату относительного отверстия оптической системы и определяет её световую эффективность[2][3].

Сверхсветосильный объектив «Canon 50 мм f/0,95»

В практической фотографии и кинематографе используется упрощённое обиходное понятие светосилы объектива, которой называют максимальное относительное отверстие, получаемое при полностью открытой диафрагме, и при котором достижимо наибольшее светопропускание объектива[4][5]. Квадратичная зависимость при этом не принимается во внимание, поскольку автоматически учитывается в экспонометрических расчётах. Таким образом, объектив с максимальным относительным отверстием f/2,0 светосильнее объектива f/4,5.

Геометрическая светосила

Принято различать геометрическую и эффективную светосилу, которые пропорциональны квадратам геометрического и эффективного относительных отверстий[6]. Геометрическая светосила Qg{\displaystyle Q_{g}} может быть вычислена с помощью выражения:

Qg=(Df′)2{\displaystyle Q_{g}=\left({\frac {D}{f’}}\right)^{2}},

где D{\displaystyle D} диаметр входного зрачка, а f′{\displaystyle f’} — заднее фокусное расстояние. Светосила любой оптической системы имеет теоретический предел, определяемый волновыми свойствами света. Он вычисляется при помощи математической зависимости:

Nmin=12NAmax=12nsin⁡θ{\displaystyle N_{\text{min}}={\frac {1}{2\;\mathrm {NA} _{\text{max}}}}={\frac {1}{2\,n\sin \theta }}}

где

Учитывая, что коэффициент преломления воздуха близок к единице, максимально достижимое относительное отверстие любой оптической системы не может превышать f/0,5 или 2:1[* 1]. Соответственно, максимально достижимая светосила, равная квадрату этой величины, не превышает значения 4:1.

Эффективная светосила

Геометрическая светосила характеризует светопропускание объектива лишь отчасти, поскольку не учитывает прозрачность его линз. При прохождении светового потока через объектив часть его поглощается массой стекла, а часть отражается и рассеивается поверхностью линз и оправы, поэтому световой поток доходит до светочувствительного элемента ослабленным.{2}},

где τ{\displaystyle \tau } — коэффициент светопропускания системы. В современной оптике для увеличения светопропускания используют просветление, снижающее световые потери. У непросветлённых объективов при прохождении света сквозь линзы световой поток ослабляется на 1 % на каждый сантиметр толщины стекла и на 5 % за счёт отражения лучей на каждой поверхности раздела воздух-стекло. Среднее значение коэффициента светопропускания у непросветлённых объективов составляет 0,65, а у просветлённых — 0,9. Световой поток, проходя через непросветлённый объектив, ослабляется в среднем примерно на 1/3. У просветлённых объективов световой поток ослабляется в среднем на 0,1, практически не влияя на экспозицию.

В сложных многолинзовых вариообъективах даже при наличии просветления потери возрастают, доводя разницу между геометрической и эффективной светосилой до величин, которые приходится учитывать. В киносъёмочной оптике, для которой разница между геометрической и эффективной светосилой может быть существенной, принято отдельное обозначение эффективных относительных отверстий в виде буквы «Т». Например Т1,3 свидетельствует об эффективном относительном отверстии объектива f/1,3 с соответствующей эффективной светосилой. В практическом кинематографе квадратичную зависимость светосилы от относительного отверстия опускают, называя эффективной светосилой максимальное эффективное относительное отверстие «Т». На оправах фотообъективов указывается геометрическое максимальное относительное отверстие, характеризующее наибольшую геометрическую светосилу при том, что промежуточные значения диафрагмы маркируются в значениях эффективного относительного отверстия с учётом светопропускания стекла[5]. На оправах современной киносъёмочной оптики, напротив, указываются эффективные относительные отверстия с дополнительным обозначением буквой «Т».

Практическое значение светосилы

Светосила косвенно влияет на качество астрономических приборов, имеющих объектив: телескопов и астрографов. Её значение неразрывно связано с максимальной апертурой, от которой зависит минимальная светимость небесных тел, доступных для регистрации визуальным или фотографическим способами. Для ведения успешных наблюдений создаются оптические приборы с наибольшей возможной светосилой, позволяющие обнаруживать звёзды и их скопления на больших расстояниях. Для других приборов наблюдения светосила объектива определяет минимальную освещённость, при которой ещё можно различать видимые сквозь оптическую систему объекты.

В фотографии и кинематографе максимальная светосила не менее важна. От неё зависит минимальная выдержка, с которой возможна съёмка при конкретной освещённости сцены. Особенно важна светосила при видео- и киносъёмке, поскольку в этом случае максимальная выдержка не может быть длиннее, чем период съёмки одного кадрика, в отличие от фотографии, где экспонирование может продолжаться несколько секунд и даже минут. Тем не менее, в фотографии светосила объектива ограничивает минимальную освещённость, при которой ещё возможна съёмка на моментальных выдержках без штатива. Англоязычное название светосильного объектива fast lens (буквально — «быстрый объектив») подчёркивает его пригодность для съёмки быстродвижущихся объектов на коротких выдержках.

Не следует забывать, что при максимальном относительном отверстии качество получаемого изображения хуже, чем при средних значениях диафрагмы, несмотря на совершенство конструкции объектива[9]. Виньетирование достигает своих максимальных значений также при полной светосиле[10]. Кроме того, глубина резкости при этом очень мала и недостаточна для резкого отображения объектов, протяжённых в глубину кадра. Более всего это заметно при съёмке с небольших дистанций, поэтому светосила макрообъективов часто сравнительно мала. Тем не менее, использование сверхсветосильных объективов с открытой диафрагмой позволяет получать в фотографии и кинематографе художественные эффекты, недоступные оптике с невысокой светосилой. Большое максимальное относительное отверстие характерно для портретных объективов, допускающих остаточную сферическую аберрацию и мягкий оптический рисунок[11].

В проекционных объективах величина светосилы определяет световую эффективность всего проектора и, в конечном итоге, яркость изображения на экране. Ненужность большой глубины резкости и небольшое угловое поле позволяют изготавливать большинство объективов для проекции плоских объектов достаточно светосильными.

Классификация оптики по светосиле

Объективы с различным значением максимальной геометрической светосилы принято делить на несколько групп. Кроме обычной оптики с невысокой светосилой объективы могут быть светосильными и сверхсветосильными. В кинематографе к первым относят оптику с максимальным относительным отверстием выше f/2,8, а вторая группа начинается со значения f/1,5[12]. В фотографии из-за более крупных размеров кадра сверхсветосильной считается оптика, начиная с f/2,0[13]. Максимальное относительное отверстие лучших сверхсветосильных объективов приближаются к теоретическому пределу f/0,5 для съёмки в воздухе[* 2]:

  • объектив Zeiss Super Q Gigantar 40/0,33 для фотоаппарата Contarex: 0,33[14][15];
  • Зеркально-линзовый объектив «ЧВ» 20/0,5, разработанный ГОИ в 1948 году: 0,5[16][17][18];
  • Военный объектив Signal Corps Engineering 33/0,6: 0,6;
  • Объектив «Искра-3» 72/0,65, разработанный ГОИ: 0,65;
  • Специальный объектив для космической программы НАСА Zeiss Planar 50/0,7: 0,7;
  • Серийный объектив для фотосистемы Micro Four Thirds Handevision Ibelux: 0,85[19];
  • Mitakon 50mm f/0.95 для байонета Sony E, Nikon Z-Mount, Micro Four Thirds, Canon RF и Canon EF[20];
  • Leica Noctilux для дальномерного фотоаппарата: 0,95;
  • Canon EF 50 мм для зеркальных фотоаппаратов Canon EOS: 1,0[21];
  • Noct-Nikkor для зеркального фотоаппарата Nikon F2: 1,2;
  • Штатные объективы 50 мм для зеркальных фотоаппаратов Canon, Nikon, Minolta и т. п.: 1,4;
  • Объективы Zeiss Sonnar и их советский аналог Юпитер-3[22]: 1,5;

Для разных классов аппаратуры типичны следующие значения светосилы объектива[23]:

  • Профессиональные дискретные киносъёмочные объективы: T1,3—2,8;
  • Проекционные объективы для кинопроекторов и диапроекторов: 1,0—2,8
  • Вариообъективы для профессиональных видеокамер: 1,2—2,0;
  • Объективы с постоянным фокусным расстоянием для зеркальных фотоаппаратов: 1,2—4,5;
  • Профессиональные зум-объективы для зеркальных фотоаппаратов: 2,8—4,0;
  • Бюджетные зум-объективы для зеркальных фотоаппаратов: 3,5—6,3;
  • Цифровая или плёночная компактная камера: 3,5—8;
  • Плёночная бокс-камера: 8—11;

Высокая светосила легко достигается в нормальных объективах при их небольших габаритах и сравнительно низкой себестоимости. При сохранении малых аберраций и высокого разрешения увеличение светосилы требует ограничения углового поля[24]. Поэтому светосила широкоугольных объективов обычно ниже, а светосила длиннофокусных ограничена хроматической аберрацией, растущей пропорционально фокусному расстоянию и поддающейся устранению с большим трудом. Габариты светосильных широкоугольников и телеобъективов могут возрастать в несколько раз по сравнению с менее светосильными аналогами. В соответствии с принципом инвариантности оптических систем, произведение тангенса углового поля, квадратного корня фокусного расстояния и светосилы является константой для любых объективов-анастигматов при одинаковом уровне их оптического совершенства[25].

Высокая светосила требуется от объективов, предназначенных для изобразительной голографии. Это объясняется необходимостью сочетания широкого (150—200 мм) входного зрачка с большим угловым полем, которому соответствует короткое фокусное расстояние. Таким образом обеспечивается широкое поле зрения при сохранении многоракурсности[26]. Так, светосила созданного в СССР голографического киносъёмочного объектива «ОКГ-2» при диаметре входного зрачка 200 мм и фокусном расстоянии 150 составляет f/0,75[27].

См. также

Видеоурок: светосила

Примечания

  1. ↑ Утверждение справедливо в воздухе и других средах с близкими коэффициентами преломления
  2. ↑ Объектив Carl Zeiss Super Q Gigantar, созданный в маркетинговых целях, считается техническим курьёзом, поскольку непригоден для практической фотографии

Источники

  1. 1 2 Краткий справочник фотолюбителя, 1985, с. 35.
  2. ↑ Бутиков, 1986, с. 363.
  3. ↑ Общий курс фотографии, 1987, с. 18.
  4. ↑ Киносъёмочная техника, 1988, с. 81.
  5. 1 2 Гордийчук, 1979, с. 152.
  6. ↑ Волосов, 1978, с. 75.
  7. ↑ Волосов, 1978, с. 76.
  8. ↑ Краткий справочник фотолюбителя, 1985, с. 35.
  9. ↑ Краткий справочник фотолюбителя, 1985, с. 34.
  10. ↑ Общий курс фотографии, 1987, с. 20.
  11. ↑ Волосов, 1978, с. 316.
  12. ↑ Киносъёмочная техника, 1988, с. 82.
  13. ↑ Общий курс фотографии, 1987, с. 19.
  14. ↑ Carl Zeiss Super Q Gigantar 40мм F/0.33: самый светосильный объектив или ирония производителя? (рус.). «Cameralabs». Дата обращения: 14 ноября 2015.
  15. Michael Zhang. Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 40mm f/0.33: The Fastest Lens Ever Made? (англ.). News. «Petapixel» (6 August 2013). Дата обращения: 14 ноября 2015.
  16. ↑ Объективы, разработанные в ГОИ, 1963, с. 269.
  17. Luiz Paracampo. World’s fastest lens (англ.). USSR Photo (25 December 2007). Дата обращения: 14 ноября 2015.
  18. ↑ Десятка самых светосильных объективов (англ.). «Кадрр». Дата обращения: 14 ноября 2015.
  19. Владимир Самарин. Handevision Ibelux 40 мм f/0,85: новый рекордсмен (рус.). «Fototips» (28 декабря 2013). Дата обращения: 14 ноября 2015.
  20. ↑ Products | Mitakon — ZY Optics (англ.). Дата обращения: 31 августа 2020.
  21. Ken Rockwell. Canon 50mm f/1.0 L (англ.). Reviews (October 2013). Дата обращения: 14 ноября 2015.
  22. ↑ Юпитер-3 (рус.). ZENIT Camera. Дата обращения: 16 апреля 2019.
  23. ↑ Фотоаппараты, 1984, с. 43.
  24. ↑ Теория оптических систем, 1992, с. 243.
  25. ↑ Волосов, 1978, с. 295.
  26. ↑ Изобразительная голография и голографический кинематограф, 1987, с. 128.
  27. ↑ Изобразительная голография и голографический кинематограф, 1987, с. 129.

Литература

  • Е. И. Бутиков. 7. Геометрическая оптика и роль дифракции в оптических приборах // Оптика / Н. И. Калитеевский. — М.: «Высшая школа», 1986. — С. 329—391. — 512 с. — 23 000 экз.
  • Д. С. Волосов. Фотографическая оптика. — 2-е изд. — М.,: «Искусство», 1978. — С. 75, 76. — 543 с. — 10 000 экз.
  • Гордийчук, И. Б. Справочник кинооператора / И. Б. Гордийчук, В. Г. Пелль. — М. : Искусство, 1979. — 440 с. — 30 000 экз.
  • Ершов К. Г. Киносъёмочная техника / С. М. Проворнов. — Л.: «Машиностроение», 1988. — 272 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-217-00276-0.
  • Н. П. Заказнов, С. И. Кирюшин, В. И. Кузичев. Глава XV. Фотографический объектив // Теория оптических систем / Т. В. Абивова. — М.: «Машиностроение», 1992. — С. 240—268. — 448 с. — 2300 экз. — ISBN 5-217-01995-6.
  • Е. А. Иофис. Фотокинотехника / И. Ю. Шебалин. — М.,: «Советская энциклопедия», 1981. — С. 228. — 447 с. — 100 000 экз.
  • В. Г. Комар, О. Б. Серов. Изобразительная голография и голографический кинематограф (рус.) / О. Ф. Гребенников. — М.: «Искусство», 1987. — 286 с.
  • Н. Д. Панфилов, А. А. Фомин. Краткий справочник фотолюбителя / Н. Н. Жердецкая. — М.: «Искусство», 1985. — С. 179—184. — 367 с. — 100 000 экз.
  • Фомин А. В. § 4. Фотографические объективы // Общий курс фотографии / Т. П. Булдакова. — 3-е. — М.,: «Легпромбытиздат», 1987. — С. 124—130. — 256 с. — 50 000 экз.
  • М. Я. Шульман. Фотоаппараты / Т. Г. Филатова. — Л.,: «Машиностроение», 1984. — 142 с. — 100 000 экз.
  • Фотографические и проекционные объективы, разработанные в ГОИ / Е. Б. Лишневская. — Л.: ГОИ, 1963. — 447 с. — 300 экз.

Светосила

                                     

2. Эффективная светосила

Геометрическая светосила характеризует светопропускание объектива лишь отчасти, поскольку не учитывает прозрачность его линз. При прохождении светового потока через объектив часть его поглощается массой стекла, а часть отражается и рассеивается поверхностью линз и оправы, поэтому световой поток доходит до светочувствительного элемента ослабленным.{2}},

где τ {\displaystyle \tau } — коэффициент светопропускания системы. В современной оптике для увеличения светопропускания используют просветление, снижающее световые потери. У непросветлённых объективов при прохождении света сквозь линзы световой поток ослабляется на 1 % на каждый сантиметр толщины стекла и на 5 % за счёт отражения лучей на каждой поверхности раздела воздух-стекло. Среднее значение коэффициента светопропускания у непросветлённых объективов составляет 0.65, а у просветлённых — 0.9. Световой поток, проходя через непросветлённый объектив, ослабляется в среднем примерно на 1/3. У просветлённых объективов световой поток ослабляется в среднем на 0.1, практически не влияя на экспозицию.

В сложных многолинзовых вариообъективах даже при наличии просветления потери возрастают, доводя разницу между геометрической и эффективной светосилой до величин, которые приходится учитывать. В киносъёмочной оптике, для которой разница между геометрической и эффективной светосилой может быть существенной, принято отдельное обозначение эффективных относительных отверстий в виде буквы «Т». Например Т1.3 свидетельствует об эффективном относительном отверстии объектива f/1.3 с соответствующей эффективной светосилой. В практическом кинематографе квадратичную зависимость светосилы от относительного отверстия опускают, называя эффективной светосилой максимальное эффективное относительное отверстие «Т». На оправах фотообъективов указывается геометрическое максимальное относительное отверстие, характеризующее наибольшую геометрическую светосилу при том, что промежуточные значения диафрагмы маркируются в значениях эффективного относительного отверстия с учётом светопропускания стекла. На оправах современной киносъёмочной оптики, напротив, указываются эффективные относительные отверстия с дополнительным обозначением буквой «Т».

Светосила

Светосила — величина, характеризующая светопропускание оптической системы, то есть соотношение освещённости действительного изображения, даваемого ей в фокальной плоскости, и исходной яркости отображаемого объекта. Светосила пропорциональна квадрату относительного отверстия оптической системы и определяет её световую эффективность.
В практической фотографии и кинематографе используется упрощённое обиходное понятие светосилы объектива, которой называют максимальное относительное отверстие, получаемое при полностью открытой диафрагме, и при котором достижимо наибольшее светопропускание объектива. Квадратичная зависимость при этом не принимается во внимание, поскольку автоматически учитывается в экспонометрических расчётах. Таким образом, объектив с максимальным относительным отверстием f/2.0 светосильнее объектива f/4.5.

1. Геометрическая светосила
Принято различать геометрическую и эффективную светосилу, которые пропорциональны квадратам геометрического и эффективного относительных отверстий.{2}},
где D {\displaystyle D} диаметр входного зрачка, а f ′ {\displaystyle f} — заднее фокусное расстояние. Светосила любой оптической системы имеет теоретический предел, определяемый волновыми свойствами света. Он вычисляется при помощи математической зависимости:
N min = 1 2 N A max = 1 2 n sin ⁡ θ {\displaystyle N_{\text{min}}={\frac {1}{2\;\mathrm {NA} _{\text{max}}}}={\frac {1}{2\,n\sin \theta }}}
где
NA max — максимально возможная числовая апертура;
θ — половина телесного угла светового пучка, строящего действительное изображение;
N min — минимально возможное диафрагменное число;
n — коэффициент преломления среды, в которой находится объектив;
Учитывая, что коэффициент преломления воздуха близок к единице, максимально достижимое относительное отверстие любой оптической системы не может превышать f/0.5 или 2:1. Соответственно, максимально достижимая светосила, равная квадрату этой величины, не превышает значения 4:1.

2.{2}},
где τ {\displaystyle \tau } — коэффициент светопропускания системы. В современной оптике для увеличения светопропускания используют просветление, снижающее световые потери. У непросветлённых объективов при прохождении света сквозь линзы световой поток ослабляется на 1 % на каждый сантиметр толщины стекла и на 5 % за счёт отражения лучей на каждой поверхности раздела воздух-стекло. Среднее значение коэффициента светопропускания у непросветлённых объективов составляет 0.65, а у просветлённых — 0.9. Световой поток, проходя через непросветлённый объектив, ослабляется в среднем примерно на 1/3. У просветлённых объективов световой поток ослабляется в среднем на 0.1, практически не влияя на экспозицию.
В сложных многолинзовых вариообъективах даже при наличии просветления потери возрастают, доводя разницу между геометрической и эффективной светосилой до величин, которые приходится учитывать. В киносъёмочной оптике, для которой разница между геометрической и эффективной светосилой может быть существенной, принято отдельное обозначение эффективных относительных отверстий в виде буквы «Т». Например Т1.3 свидетельствует об эффективном относительном отверстии объектива f/1.3 с соответствующей эффективной светосилой. В практическом кинематографе квадратичную зависимость светосилы от относительного отверстия опускают, называя эффективной светосилой максимальное эффективное относительное отверстие «Т». На оправах фотообъективов указывается геометрическое максимальное относительное отверстие, характеризующее наибольшую геометрическую светосилу при том, что промежуточные значения диафрагмы маркируются в значениях эффективного относительного отверстия с учётом светопропускания стекла. На оправах современной киносъёмочной оптики, напротив, указываются эффективные относительные отверстия с дополнительным обозначением буквой «Т».

3. Практическое значение светосилы
Светосила косвенно влияет на качество астрономических приборов, имеющих объектив: телескопов и астрографов. Её значение неразрывно связано с максимальной апертурой, от которой зависит минимальная светимость небесных тел, доступных для регистрации визуальным или фотографическим способами. Для ведения успешных наблюдений создаются оптические приборы с наибольшей возможной светосилой, позволяющие обнаруживать звёзды и их скопления на больших расстояниях. Для других приборов наблюдения светосила объектива определяет минимальную освещённость, при которой ещё можно различать видимые сквозь оптическую систему объекты.
В фотографии и кинематографе максимальная светосила не менее важна. От неё зависит минимальная выдержка, с которой возможна съёмка при конкретной освещённости сцены. Особенно важна светосила при видео- и киносъёмке, поскольку в этом случае максимальная выдержка не может быть длиннее, чем период съёмки одного кадрика, в отличие от фотографии, где экспонирование может продолжаться несколько секунд и даже минут. Тем не менее, в фотографии светосила объектива ограничивает минимальную освещённость, при которой ещё возможна съёмка на моментальных выдержках без штатива. Англоязычное название светосильного объектива англ. Fast Lens буквально — «быстрый объектив» подчёркивает его пригодность для съёмки быстродвижущихся объектов на коротких выдержках.
Не следует забывать, что при максимальном относительном отверстии качество получаемого изображения хуже, чем при средних значениях диафрагмы, несмотря на совершенство конструкции объектива. Виньетирование достигает своих максимальных значений также при полной светосиле. Кроме того, глубина резкости при этом очень мала и недостаточна для резкого отображения объектов, протяжённых в глубину кадра. Более всего это заметно при съёмке с небольших дистанций, поэтому светосила макрообъективов часто сравнительно мала. Тем не менее, использование сверхсветосильных объективов с открытой диафрагмой позволяет получать в фотографии и кинематографе художественные эффекты, недоступные оптике с невысокой светосилой. Большое максимальное относительное отверстие характерно для портретных объективов, допускающих остаточную сферическую аберрацию и мягкий оптический рисунок.
В проекционных объективах величина светосилы определяет световую эффективность всего проектора и, в конечном итоге, яркость изображения на экране. Ненужность большой глубины резкости и небольшое угловое поле позволяют изготавливать большинство объективов для проекции плоских объектов достаточно светосильными.

4. Классификация оптики по светосиле
Объективы с различным значением максимальной геометрической светосилы принято делить на несколько групп. Кроме обычной оптики с невысокой светосилой объективы могут быть светосильными и сверхсветосильными. В кинематографе к первым относят оптику с максимальным относительным отверстием выше f/2.8, а вторая группа начинается со значения f/1.5. В фотографии из-за более крупных размеров кадра сверхсветосильной считается оптика, начиная с f/2.0. Максимальное относительное отверстие лучших сверхсветосильных объективов приближаются к теоретическому пределу f/0.5 для съёмки в воздухе:
Специальный объектив для космической программы НАСА Zeiss Planar 50/0.7: 0.7 ;
Noct-Nikkor для зеркального фотоаппарата Nikon F2: 1.2 ;
Leica Noctilux для дальномерного фотоаппарата: 0.95 ;
Canon EF 50 мм для зеркальных фотоаппаратов Canon EOS: 1.0 ;
Серийный объектив для фотосистемы Micro Four Thirds «Handevision Ibelux»: 0.85 ;
Штатные объективы 50 мм для зеркальных фотоаппаратов Canon, Nikon, Minolta и т. п.: 1.4 ;
Объективы Zeiss Sonnar и их советский аналог Юпитер-3: 1.5 ;
Объектив «Искра-3» 72/0.65, разработанный ГОИ: 0.65 ;
Зеркально-линзовый объектив «ЧВ» 20/0.5, разработанный ГОИ в 1948 году: 0.5 ;
Выставочный объектив «Zeiss Super Q Gigantar» 40/0.33 для фотоаппарата «Contarex»: 0.33 ;
Mitakon 50mm f/0.95 для байонета Sony E;
Военный объектив «Signal Corps Engineering» 33/0.6: 0.6 ;
Для разных классов аппаратуры типичны следующие значения светосилы объектива:
Цифровая или плёночная компактная камера: 3.5 — 8 ;
Объективы с постоянным фокусным расстоянием для зеркальных фотоаппаратов: 1.2 — 4.5 ;
Бюджетные зум-объективы для зеркальных фотоаппаратов: 3.5 — 6.3 ;
Вариообъективы для профессиональных видеокамер: 1.2 — 2.0 ;
Профессиональные дискретные киносъёмочные объективы: T1.3 — 2.8 ;
Проекционные объективы для кинопроекторов и диапроекторов: 1.0 — 2.8
Профессиональные зум-объективы для зеркальных фотоаппаратов: 2.8 — 4.0 ;
Плёночная бокс-камера: 8 — 11 ;
Высокая светосила легко достигается в нормальных объективах при их небольших габаритах и сравнительно низкой себестоимости. При сохранении малых аберраций и высокого разрешения увеличение светосилы требует ограничения углового поля. Поэтому светосила широкоугольных объективов обычно ниже, а светосила длиннофокусных ограничена хроматической аберрацией, растущей пропорционально фокусному расстоянию и поддающейся устранению с большим трудом. Габариты светосильных широкоугольников и телеобъективов могут возрастать в несколько раз по сравнению с менее светосильными аналогами. В соответствии с принципом инвариантности оптических систем, произведение тангенса углового поля, квадратного корня фокусного расстояния и светосилы является константой для любых объективов-анастигматов при одинаковом уровне их оптического совершенства.
Высокая светосила требуется от объективов, предназначенных для изобразительной голографии. Это объясняется необходимостью сочетания широкого 150 — 200 мм входного зрачка с большим угловым полем, которому соответствует короткое фокусное расстояние. Таким образом обеспечивается широкое поле зрения при сохранении многоракурсности. Так, светосила созданного в СССР голографического киносъёмочного объектива «ОКГ-2» при диаметре входного зрачка 200 мм и фокусном расстоянии 150 составляет f/0.75.

Диафрагма объектива

Апертура оптики соответствует апертуре линзы, через которую свет может попадать на датчик. Следовательно, он напрямую отвечает за яркость изображения. Размер апертуры достигается за счет кругового расположения перекрывающихся лезвий, функция которых соответствует зрачку человеческого глаза. Это достигается за счет радиального ограничения оптического пути от края линзы.

Изменение диафрагмы влияет на

Более высокое фокусное отношение приводит к увеличению времени экспозиции, однако создает большую глубину резкости изображения; широко открытая диафрагма приводит к короткому времени экспозиции сенсора, но также и к низкой глубине резкости.

Число F-ступеней в зависимости от интенсивности изображения

Международная шкала диафрагмы устроена таким образом, что каждый шаг означает уменьшение вдвое или удвоение времени экспозиции.


Диафрагма, падение света и глубина резкости

Лепестки диафрагмы уменьшают диаметр отверстия оптики в 1,4 раза (корень квадратный из 2), что соответствует уменьшению площади отверстия вдвое.

1,4 * 1,4 = 2
2 * 1,4 = 2,8 2,8 * 1,4 = 4 и т. Д.

Результатом является международная серия значений диафрагмы:
f / 1 — f / 1 0,4 — f / 2 — f / 2,8 — f / 4 — f / 5,6 — f / 8 — f / 1 — f / 16-f / 22 ..

Абсолютный диаметр диафрагмы зависит от фокусного расстояния оптики. В случае объектива с f´ = 50 мм диафрагма, открытая на 12,5 мм, имеет тот же эффект, что и диафрагма, открытая на 25 мм, для оптики с фокусным расстоянием 100 мм.Если диаметр апертуры разделить на фокусное расстояние, результат в обоих случаях нашего примера будет 1/4, независимо от фокусного расстояния.

Следовательно, указание диафрагмы часто указывается как доля фокусного расстояния, а не как абсолютное значение в миллиметрах, их называют числами диафрагмы или диафрагмами. Показания объектива 1/4 также записываются как f / 4, F4 или 1: 4.

Эффективное фокусное отношение

Значения фокусного отношения, указанные на объективе, обычно рассчитываются для изображения из бесконечности.Однако в случае изображений с близкого расстояния, что довольно часто встречается в машинном зрении, становится очевидным, что изображение темнее. В случае макро-изображений этот эффект особенно очевиден.

k эффективный = k * (1 + β)

Масштаб изображения β рассчитывается из

β = изображение / объект

В случае изображения 144 мм («размер открытки» в качестве поля объекта) на микросхеме камеры 1/3 дюйма с размером 4,8 мм, результат будет β = 1/30, т.е.е. β не имеет большого значения в приведенной выше формуле. При использовании очень маленьких полей объекта и сравнительно больших датчиков эффективное фокусное отношение может сильно варьироваться. Изображение выглядит более темным.

Совет:
Онлайн-мастер для расчета эффективного фокусного отношения можно найти в разделе «Сервис» на этом веб-сайте.

Важно для визуализации

За счет отсечения краевых лучей (искусственное виньетирование оптики) некоторые ошибки изображения, такие как хроматические продольные ошибки, сферическая аберрация, кому и астигматизм, уменьшаются при остановке.Таким образом повышается качество оптического изображения, поскольку устраняются различия в фокусировке и другие формы нечеткого изображения.


Остановка линзы: уменьшение сферической аберрации

Оптимальные результаты визуализации обычно достигаются при использовании диафрагмы от 5,6 до 8 в случае энтоцентрических линз. Дальнейшее закрытие апертуры усиливает нарастающий эффект дифракции света на механической щели диафрагмы, что, в свою очередь, может привести к снижению резкости изображения.

Что такое диафрагма объектива / диафрагма на фотоаппарате?

Апертура камеры или объектива, также известная как число ƒ или диафрагма, относится к размеру отверстия объектива (диафрагмы) по сравнению с оптической силой объектива, которая называется фокусным расстоянием (измеряется в мм). Чем меньше число F, тем больше апертура, что приводит к более высокой способности улавливания света или инфракрасного излучения, в то время как высокое значение ƒ ступени приводит к меньшему количеству света или способности улавливания инфракрасного излучения. Чем ниже число f (большая диафрагма), тем лучше объектив и тем лучше камера будет работать в видимом, ближнем и инфракрасном диапазонах и особенно в тепловом инфракрасном диапазоне.В камерах Visible, NIR и SWIR более низкая диафрагма приводит к системе камеры с повышенной световой (или люкс) чувствительностью, которая позволяет камере снимать более точные изображения при более низких уровнях освещенности и лучше реагировать на инфракрасное или белое освещение. Для инфракрасных тепловизоров он увеличивает способность собирать тепло, которая измеряется mk (милликельвин 0,001 ° C). Тепловизор «FLIR» (передовые инфракрасные камеры), оснащенный объективом GE с меньшим диафрагмой, увеличивает дальность действия и производительность как для неохлаждаемых LWIR-камер, так и для тепловизионных камер с MWIR-охлаждением.Оптика Infiniti создает на заказ все типы решений EO / IR и может предлагать их в виде модулей с открытой рамкой (объектив и датчик прикреплены) или в виде полностью интегрированных PTZ-камер с датчиками видимого и SWIR-диапазона для получения изображений на сверхдальних дистанциях, необходимых для множества военных и оборонных приложений. .

Для видимого, SWIR и NIR Моторизованная диафрагма — это объектив, в котором используется механизм, который может адаптивно регулировать количество света, проходящего через объектив, а также глубину резкости камеры. Оно измеряется числом диафрагмы (/ #) или диафрагмой, которое относится к отношению фокусного расстояния объектива к диаметру его апертуры в камерах видимого диапазона. Моторизованная диафрагма позволяет камере регулировать количество попадающего света для Охлаждаемые тепловизионные камеры MWIR из-за калибровки NUC часто фиксируются и остаются неизменными даже при увеличении или уменьшении масштаба.Чем больше фокусное расстояние, тем сложнее получить низкую диафрагму. Например, наш 135x 15,5 ~ 2075 мм при максимальном зуме — это объектив F32, который снижает чувствительность камеры примерно до 1/700 по сравнению с объективом F1.2, который является часто предполагаемые характеристики объектива, которые позволяют производителям заявлять о более низких световых характеристиках, чем могут быть достигнуты в реальных условиях. / NIR-камеры, требующиеся ИК / белого света, светодиодное освещение на расстоянии около 100-500 м или для 5-6 км активного освещения Требуются ZLID (лазерный диодный диод с зумом).

Для тепловизионных инфракрасных камер меньшее значение диафрагмы увеличивает контраст и четкость изображения, что приводит к увеличению расстояния обнаружения. Это особенно верно для неохлаждаемых камер LWIR, где требуются объективы с меньшим диафрагменным числом, например от ƒ / 1,0 до / 1,6. Объектив / 1.0 Ge позволяет передавать инфракрасному датчику в 2,5 раза больше тепловой энергии, чем объектив ƒ / 1,6. Тепловизионные камеры не требуют освещения и могут работать при 0 люксах (полная темнота).

При тепловизионном изображении очень важно смотреть на диафрагменное число объектива, так как это часто не менее важно, чем термодатчик при определении фактических характеристик системы.Infiniti в основном использует линзы ƒ / 1.0 и ƒ / 1.3 в наших тепловизионных камерах LWIR, чтобы обеспечить высокую контрастность и производительность на большом расстоянии для обнаружения, распознавания и идентификации, за исключением нашего самого большого объектива LWIR, который составляет 15-400 мм и F1,5. .

Оптика

Infiniti предлагает широкий спектр решений для камер EO / IR, начиная с уровня компонентов, модулей с открытой рамкой (объектив и датчик прикреплены) или заканчивая интегрированными PTZ-камерами с видимым, SWIR и тепловым датчиками для оптимизированной визуализации на сверхдальних дистанциях. для множества военных и оборонных приложений.

Для получения дополнительной информации о тепловизионном инфракрасном изображении для ночного видения и наблюдения см. Нашу страницу «Объяснение тепловизионных изображений».

Источник изображения: https://www.photographer.org/aperture-f-stop/

Что такое объектив с постоянной диафрагмой?

Изучение диафрагмы — один из основных принципов фотографии, но все эти цифры также могут сбивать с толку, особенно на корпусе объектива.

Линзы

бывают разных видов, но мы собираемся сосредоточиться на линзах с постоянной или фиксированной диафрагмой, а не на линзах с переменной диафрагмой.

Ищете зум-объектив для своей камеры Nikon? Мы рекомендуем Nikon 70-200mm f / 2.8G ED VR II AF-S Nikkor Zoom Lens.

Давайте посмотрим на объектив Nikon 70-200mm f / 2.8. Это объектив с постоянной или также известной как объектив с фиксированной диафрагмой.

Как узнать? В нем говорится, что это объектив с диафрагмой f / 2,8 — это одно число.

Объектив с переменной диафрагмой — это объектив Nikon 18-200 мм f / 3,5-f / 5,6, где на объективе указаны два значения диафрагмы.

Что все это значит?

Объектив Nikon 70-200 мм имеет фокусное расстояние 70 мм на коротком конце и может уменьшать масштаб до 200 мм.

Имея это единственное число f / 2.8, он может поддерживать небольшую диафрагму при увеличении и уменьшении масштаба.

Вы можете снимать при f / 2.8 на 70 мм, 100 мм, 150 мм, а также 200 мм и все, что между ними.

Также имейте в виду, что диафрагмы являются дробными: чем больше число, тем меньше отверстие в линзе и чем меньше число, тем больше отверстие.

У объектива с постоянной или фиксированной диафрагмой диафрагма работает независимо от фокусного расстояния объектива.

Тубус объектива не выдвигается и не убирается при изменении фокусного расстояния.

Объектив с переменной диафрагмой означает, что он будет снимать при f / 3,5 на более коротком конце фокусного расстояния — 18 мм и изменится на f / 5.6 на более длинном конце или на 200 мм.

Это максимальная диафрагма, которую объектив может открыть для каждого конца диапазона увеличения. Как правило, объективы с переменной диафрагмой дешевле.

Многие производители включают их в пакет при покупке корпуса камеры.

Это обычно выгодно, особенно для новичков в фотографии. За хорошую цену вы получаете корпус камеры и приличный объектив.

Производитель исключает из уравнения некоторые догадки.Потребителю может быть достаточно сложно понять, какую камеру купить, не говоря уже о том, какой хороший стартовый объектив.

Когда вы научитесь комфортно фотографировать, следующим шагом будет переход на объектив с постоянной диафрагмой.

Эти линзы обычно тяжелее, лучше сконструированы и дороже, но это стекло в линзах более высокого качества.

Преимущество состоит в том, что у вас будет большая диафрагма во всем диапазоне фокусных расстояний, а большее количество света означает, что вы сможете снимать в условиях низкой освещенности.

Но не думайте, что объектив с постоянной диафрагмой может снимать только с одной диафрагмой, скажем, f / 2,8.

Они могут переключаться на все обычно доступные значения диафрагмы — весь диапазон значений диафрагмы вплоть до f / 22 или f / 32.

Измерительная апертура объектива — только изображения

Только в начале 20 века все ведущие производители начали последовательно гравировать или печатать максимальную диафрагму и фокусное расстояние на своих фотообъективах.Но факт в том, что есть еще много интересных старинных бокалов 19 века, которые можно использовать и сегодня. Проблема в том, что информация о диафрагме либо недоступна, либо представлена ​​в масштабе, который не соответствует теперь стандартным значениям диафрагмы, к которым мы привыкли. В этом посте вы узнаете простой метод самостоятельной оценки числа f. Это интересно не только для старых объективов, если вы создаете камеру, предназначенную для использования с альтернативными процессами или экспериментами с мягким фокусом, это может быть полезно и в этих случаях.Фильм стал очень дорогим, чтобы с ним гадать.

Диафрагма объектива

Предварительно мы можем сказать, что диафрагма в числах f — это просто отношение между фокусным расстоянием и диаметром диафрагмы, наименьшего отверстия, через которое свет проходит внутри корпуса линзы. Оба вместе, выраженные в числах f, дают представление о том, насколько яркий или светосильный объектив.

Проблема при использовании отверстия диафрагмы для построения шкалы диафрагм заключается в том, что чаще всего перед ним располагаются линзы.Это означает, что он может быть увеличен этими передними элементами, и тогда маленький диаметр будет работать так, как если бы он был больше. Чтобы разобраться с этим, мы призываем на помощь концепцию под названием «начальный ученик». Это кажущаяся диафрагма, которая работает как настоящая. Итак, формула:

Число f = фокусное расстояние / диаметр входного зрачка

Разницу между «входным зрачком» и диафрагмой можно проиллюстрировать на рисунке ниже. На нем показано, как выглядит диафрагма для этого объектива с передним элементом и без него.Понятно, что при наличии переднего элемента есть прибавка. В этом Rapid Rectilinear эффект не столь драматичен, но это может иметь место и в других объективах.

Это также означает, что, к счастью, нам не нужно прибегать к формулам и расчетам для оценки этого диаметра. Нам даже не нужно разбирать линзу и измерять что-то внутри. Достаточно рассмотреть изображение, которое диафрагма производит, когда свет исходит из задней части камеры. Это основа метода оценки апертуры объектива с учетом увеличения, обеспечиваемого передним элементом.Итак, давайте посмотрим, как это будет происходить шаг за шагом.

Метод

1 Сделайте снимок: Поместите объектив, который вы хотите оценить, в таком месте, где он более или менее освещен как спереди, так и сзади, чтобы объектив не был полностью черным. Сделайте цифровой снимок с расстояния от 3 до 5 метров. Вы можете использовать длинный объектив, но не подходите слишком близко, чтобы сделать этот снимок. Это может выглядеть так, как на картинке выше, без крупных планов. Моя камера Canon Rebel T3i находилась на расстоянии ~ 4 метра с фокусным расстоянием 135 мм.Исследуемая линза — старая латунная линза последней четверти XIX века. Он гласит: Rapid Rectilinear, № 11509 A.Bauz, Opticien PARIS, и все. Никакой другой информации я не смог собрать в сети, за исключением того, что буква «А» означает «Адольф».

2 Измерьте изображение: Необходимо разумное расстояние от объекта до камеры, чтобы сохранить пропорции входного зрачка и его внешних частей, которые не обязательно находятся на одинаковом расстоянии от снимающей камеры. Если бы мы могли разместить камеру на бесконечном расстоянии от объекта, пропорции были бы строго точными.Но в реальной жизни нам такая точность не нужна.

Второй шаг — проверить изображение объектива на экране компьютера. Это должно выглядеть примерно так, как на картинке выше. Качество не на высоте, потому что это небольшая часть оригинала. Внешний диаметр кольца в объективе составляет 53 мм. Я проверил это с помощью линейки штангенциркуля, как это также показано на первом изображении. Это немного перебор, простое правило сработает. На экране моего компьютера тот же диаметр был 282 пикселей, а отверстие линзы — 130 пикселей.Поскольку нас интересуют соотношения, нет проблем с их использованием в пикселях, и их очень легко измерить таким образом. Я просто сделал прямоугольник с помощью InDesign и проверил высоту в пикселях. В противном случае также будет работать правило над экраном в миллиметрах или дюймах.

3 Подсчитать ученика: Теперь это простой подсчет. Если мы скажем, что E обозначает входной зрачок, R — внешнее кольцо, r — реальное, а i — изображение. У нас есть следующее уравнение:

E r / R r = E i / R i ⇒ E r = R x E i / R i

или, подставив соответствующие значения:

E r = 53 x 130/282 = 24,4 мм

, и это дает нам входной зрачок или размер диафрагмы, видимый через линзу.Можем ли мы измерить его напрямую с помощью линейки или линейки? Да, мы могли бы, но я чувствовал себя немного неуверенно по поводу параллакса, пытаясь сопоставить вещи, которые недоступны, но все же разделены линзой, которая заставляет их выглядеть больше. Сглаженное цифровое изображение обеспечивает более надежное состояние.

4 Рассчитать диафрагму: Так как случается, что этот объектив имеет фокусное расстояние 220 мм (см. Как это вычислить в другом посте: оценка фокусного расстояния объектива ), мы применяем два значения в формуле чисел f:

f = фокусное расстояние / диаметр входного зрачка

, и это дает нам, наконец, максимальную диафрагму для этого объектива как f / 9.01 округлим до f / 9. Это разумная апертура для Rapid Rectilinear 1890 года или около того.

Уотерхаус останавливается

Очень часто можно встретить линзы, в которых используются стопоры Waterhouse, но они отсутствуют. Вы можете использовать описанный выше метод, чтобы вырезать свой собственный набор, используя шкалу, которая соответствует тому, что, вероятно, отображается на вашем люксметре, например, 4 — 5,6 — 8 — 11-16 — 22, или любые другие значения, которые вы можете захотеть.

Для начала сделайте временную остановку Waterhouse из любого материала. Это может быть любая белая бумага или картон, который удобно помещается в прорезь для объектива.Сделайте хорошо отцентрованный круг диаметром примерно половину диаметра линзы и вставьте его в линзу.

Идея состоит в том, чтобы использовать эту ссылку, чтобы оценить, насколько передний элемент объектива увеличивает отверстие диафрагмы. Это постоянная величина, которая будет использоваться в обратном порядке для определения размеров, которые будут соответствовать отверстиям, которые соответствуют стандартной шкале диафрагмы.

Теперь вам нужно в цифровом виде сфотографировать свой объектив с этим поддельным упором Уотерхауса, как это было объяснено выше, и использовать ту же формулу, чтобы найти полученный входной зрачок для сделанного вами отверстия / круга.

E r = R r x E i / R i

Теперь у вас есть два необходимых показателя: входной зрачок и фактический диаметр круга. Найдите их соотношение:

Соотношение

= входной зрачок / фактический диаметр

Это то, насколько передняя линза вашего объектива увеличивает любое отверстие, которое вы делаете в упоре Waterhouse для этого объектива.

Теперь вам нужно фокусное расстояние объектива. Если у вас его нет, его можно вычислить: оценка фокусного расстояния объектива.

Помня, что числа f:

f число = фокусное расстояние / диаметр входного зрачка

или

Диаметр входного зрачка = фокусное расстояние / диафрагменное число

Вы просто составляете таблицу со всеми числами f, которые вы хотите иметь, в вас установлены стопы Waterhouse и их соответствующий входной ученик, теперь вы просто заполняете свою таблицу еще одним столбцом, который представляет собой найденный входной ученик, разделенный на коэффициент входа . зрачок / фактический диаметр — это размеры отверстий, которые вам нужно просверлить в упорах Waterhouse.

Отношение
фокусное расстояние
f
номер
вход
ученик
к фактическому диаметру
фактический
диаметр
200 4 50,0 1,1 45,5
200 5,6 35,7 1,1 32,5
200 8 25,0 1,1 23.7
200 11 18,2 1,1 16,5

Приведенный выше пример относится к объективу с фокусным расстоянием 200 мм и передним элементом, увеличивающим диафрагму в 1,1 раза (10%). Для диафрагмы f / 4 требуется входной зрачок ровно 50,0 (200/4). Это означает, что в упоре Уотерхауса необходимо отверстие 45,5 в том смысле, что при увеличении объективом на 10% оно приведет к виртуальному или оптическому отверстию 50 мм, как того требует диафрагма f / 4 для фокусного расстояния 200 мм. .

Тот же метод можно использовать также для маркировки упоров ирисовой диафрагмы. После расчета фактических диаметров вам нужно будет открыть линзу, установить один за другим фактический диаметр для соответствующей диафрагмы и отметить положение рычага диафрагмы для этой диафрагмы.

Тестирование метода

Убежденный в теории, но еще не подтвержденный практическими доказательствами, я провожу ту же процедуру с Tessar 210 mm f4.5, просто чтобы проверить, насколько близок метод к заводским спецификациям.

Фактический наружный диаметр кольца составляет 70 мм. Замена значений:

E r = R r x E i / R i —- Er = 70 x 198/300 = 46,2

Если теперь использовать снова: f стоп = F длина / E r

Получаем fstop = 210 / 46,2 = 4,54, что совсем неплохо по сравнению с f4,5, обозначенным Zeiss. Чувствую себя более уверенно.

Затем я попробовал еще раз с камерой Heliar, оригинальной для Bessa II, камерой Voigtlander.Объектив имеет маркировку 1: 3,5 / 105.

Фактический диаметр наружного кольца 37 мм. Действуя таким же образом, я обнаружил, что входной зрачок составляет 24,6 мм

Ой, деление фокусного расстояния на это значение дает f4,3 вместо f3,5. Я, конечно, был разочарован и пошел проверить, не промерял ли я внешнее кольцо. Диаметр был правильным, но до сих пор не учтено то, что линза была открыта не полностью, а на самом деле на 4. что-то.

Я хочу воспользоваться этой ошибкой, чтобы указать, что этот метод, очевидно, можно использовать для оценки других входных зрачков для любой диафрагмы, которая меньше полностью открытой.Мы даже можем перевернуть все это и выяснить, каким должен быть диаметр диафрагмы, чтобы получить определенную желаемую апертуру. Например, для проектирования стопов Waterhouse, а также для проецирования фотоаппаратов с использованием неизвестных линз, линз с увеличительным стеклом, деталей других линз и любого стекла, способного фокусироваться и создавать изображение.

Для упоров Waterhouse или любой диафрагмы за линзой, если мы оценим входной зрачок, затем удалим передний элемент, оценим самое большое отверстие без установленного упора, мы сможем получить соотношение входного зрачка / диаметра диафрагмы.Используя это соотношение, мы можем затем спроектировать новые упоры Waterhouse или любую закругленную диафрагму в соответствии с желаемыми числами f.

Линзы 0,99 цента

Когда мы говорим о домашних проектах, о создании фотоаппаратов, об альтернативных процессах в фотографии, вероятно, то, что приходит в голову, это своего рода «научная ярмарка» уровня качества, изображения, которые трудно понять и которые нужны только для подтверждения принцип основателя и насколько наши сегодняшние технологии намного лучше. Это совершенно не так.При небольшой осторожности можно создавать красивые снимки даже с очень ограниченными ресурсами. Главное — не гадать и не двигаться методом проб и ошибок. Это более чем часто разочаровывает и рано или поздно заставляет кого-то отказываться от этого.

Марк Сойер — фотограф и преподаватель фотографии из Тусона, штат Аризона. В одном из своих курсов, говоря о мягком фокусе, мне пришла в голову идея создать несколько изображений с такой ориентацией. Боясь, что его собственные фотоаппараты и объективы окажутся в руках его учеников-подростков, он пошел в один из тех долларовых магазинов и купил несколько увеличительных линз.Пакет из двух или один побольше по 0,99 цента. Он измерил фокусное расстояние и диафрагму и нашел значения от 9,5 до 14 дюймов и аналогичную диафрагму f3,8 для всех из них. Марк Сойер установил линзы на Cambo 4 × 5 ″ и вместе со своими учениками сделал пару снимков. Они использовали вспышку для освещения, но с f3.8 можно было бы также использовать естественный свет при условии, что будет установлен какой-то контроль времени. Более полное описание можно найти на форуме широкоформатной фотографии с наводящим на размышления заголовком «Новая линия китайских фотообъективов!».Я хотел бы поблагодарить Марка за то, что позволил мне добавить эти изображения в этот пост.

Обратная связь в один клик:
Была ли эта статья полезной? [рейтинги]

Что означает «светосильная линза»?

Хотите знать, что означает слово «быстрый» перед словом «линза»? Прочтите это.

| Общая фотография

Что такое «светосильный» объектив?

Когда вы слышите термин «светосильный объектив», это означает, что рассматриваемый объектив имеет большую максимальную диафрагму (чем больше диафрагма, тем светлее будет объектив).Диафрагма часто отображается как f, за которым следует число, но помните, что большая максимальная диафрагма на самом деле будет небольшим числом, например f / 1.8. Светосильный объектив с постоянным фокусным расстоянием считается светосильным, если его максимальная диафрагма меньше f / 2,8. Однако, если объектив 300 мм или больше, диафрагма f / 2,8 будет считаться быстрой, и то же самое касается зум-объективов.

Давайте поговорим, отверстия

Большая диафрагма (малое число f) позволит большему количеству света попадать на сенсор камеры, что означает, что более короткие выдержки можно использовать даже в условиях низкой освещенности.Они полезны в различных ситуациях съемки, в том числе в местах, где нельзя использовать вспышку, на концертах, где мало окружающего света, в помещении, когда вы пытаетесь запечатлеть движение, например танцоров на сцене, и для таких объектов, как спортивная фотография, где быстро выдержки важны.

Объектив Nikon 50mm f / 1.4D, разные значения диафрагмы: f / 1,4, f / 4, f / 16. Подробнее об экспозиции и настройках камеры здесь.


Вы можете работать в ручном режиме

Еще одно преимущество светосильных объективов состоит в том, что вам не всегда придется использовать штатив, поскольку более короткие выдержки позволяют снимать с рук в большем количестве ситуаций.Это особенно полезно в местах, где нельзя использовать штативы, например в соборах или в людных местах, где освещение может быть проблемой, например в музее.

Отрицательные

Обратной стороной светосильных линз является то, что они могут быть дорогими и, как правило, тяжелее и крупнее других объективов. При использовании автофокуса необходимо уделять внимание фокусировке, так как вы можете обнаружить, что он пытается сфокусироваться не на той части кадра, оставляя фокус на той области изображения, которая не была вашим предполагаемым объектом.Также стоит приобрести объектив хорошего качества, чтобы изображения не казались мягкими при просмотре на экране.

Вы прочитали технику, теперь поделитесь своими фотографиями, чтобы получить шанс выиграть призы: Ежедневный конкурс форума

Поддержите этот сайт, сделав пожертвование, купив членство Plus или совершив покупки у одного из наших аффилированных лиц: Amazon UK, Amazon США, Amazon CA, ebay UK

Использование этих ссылок не требует дополнительных затрат, но поддерживает сайт, помогая сохранить бесплатный доступ к ePHOTOzine, спасибо. Объектив

с ручной диафрагмой, 35 мм F1.7 с большой диафрагмой, ручной объектив с постоянным фокусным расстоянием APS-C для зеркальных фотоаппаратов Sony с байонетом E: Электроника


Марка Serounder
Тип линзы основной
Совместимые крепления Sony E
Объектив камеры Описание 6
Максимальное фокусное расстояние 35 миллиметров

  • Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
  • Линза изготовлена ​​из качественного материала, линза прозрачная с множеством покрытий, улучшает пропускание света.
  • Металлическое крепление изготовлено точно, устойчиво к коррозии и долговечно, легко и идеально подходит для камер и обеспечивает хорошую проводимость сигнала.
  • Поддерживает функцию ручной фокусировки, позволяет точно регулировать диафрагму.
  • Обеспечивает лучшую диафрагму при съемке при слабом освещении, помогает создавать более четкие и качественные изображения.
  • Необходимый аксессуар для любителей фотографии.

Объективы для понимания: диафрагма, диафрагма и Т-диафрагма

F-ступени имеют решающее значение для понимания того, как работает объектив камеры.

Нет более непонятой концепции объектива, чем диафрагма… и это справедливо. Все, что касается диафрагмы, противоречит здравому смыслу, как можно было бы подумать, но не бойтесь. В следующем посте мы рассмотрим каждый аспект диафрагмы и его отношение к фотографии и видео. Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь их задавать в комментариях ниже!

Что такое F-Stop?

Диафрагма — это числовое представление размера апертуры объектива по отношению к фокусному расстоянию.Вообще говоря, диафрагма быстро скажет вам, сколько света пропускает ваш объектив. Меньшее значение диафрагмы (1,2, 1,4, 1,8, 2) позволит пропускать больше света по сравнению с более высоким значением диафрагмы ( 8,11,16,22), который не пропускает очень много света.

Хотя фактические значения диафрагмы могут показаться произвольными , на самом деле они обозначают нечто важное. В фотографии и видео остановка — это шаг, который либо удваивает падающий свет, либо разрезает его пополам. Для определения количества света, попадающего в вашу камеру, очень важно знать, какие числа представляют собой стопы.Следующая диаграмма показывает нам, какие числа диафрагмы представляют собой точки:

Изменение диафрагмы с меньшего числа на большее число уменьшает количество падающего света вдвое, перемещение на два шага выше уменьшает падающий свет на четыре и так далее. Если вы переходите от меньшего числа (2.8) к большему числу (4), это называется « останавливается на ». Если вы переходите от большего числа (11) к меньшему числу (8), это называется «, остановка ». Каждый объектив дает пользователям возможность переключаться между большинством значений диафрагмы, перечисленных в этой таблице.Однако иногда фотографы и режиссеры хотят иметь очень конкретное значение диафрагмы, которого нет в этой таблице. По этой причине многие объективы дают пользователям возможность делать половину, треть или даже четверть шага между диафрагмой. Дроби могут быть сведены к десятичным разрядам, покупайте, если вы ищете исчерпывающую диаграмму, посмотрите этот пост на Hometown Sevier.

Наука о F-stop

Хотя большинство людей думают, что диафрагма — это реальное показание количества света, проходящего через линзу, на самом деле это далеко не так.Показание диафрагмы — это математическое уравнение для фокусного расстояния объектива, деленного на диаметр входного зрачка (или размер апертуры). На практике это означает, что объективы с большей диафрагмой (малое число диафрагм) обычно физически больше, чем их аналоги с малой диафрагмой (большое число диафрагм). Возьмем, к примеру, линейку Canon 50 мм. 1.2 больше, чем 1.4, и 1.4 больше, чем 1.8. Формула диафрагмы также означает, что телеобъективы обычно намного шире, чем сопоставимые стандартные объективы.

Тот факт, что объектив имеет одинаковое значение диафрагмы, не означает, что он пропускает такое же количество света. Например, объектив 50 мм f / 1,4 от Canon, вероятно, будет пропускать другое количество света по сравнению с объективом 50 мм f / 1,4 от Sigma. Это связано с пропусканием света и через линзу. Из-за стеклянных элементов линза не может пропускать 100% света через линзу. Большинство линз пропускают 60-90% света. Более красивые (и более дорогие) модели обычно пропускают через объектив больше света.

Итак, как вы должны знать, сколько света на самом деле проходит через ваш объектив?

Т-образные упоры

Кинематографисты в раннем Голливуде ответили на этот вопрос, придумав Т-образные упоры или упоры трансмиссии. Т-стопы — это измерение того, сколько света фактически проходит через объектив при любой заданной диафрагме. Т-диафрагма учитывает процент света, проходящего через линзу, и смешивает его с числом диафрагмы. Так, например, 100-миллиметровый объектив на f / 2 с коэффициентом пропускания света , равным 75%, будет иметь Т-ступень 2.3. Как и в случае с диафрагмой, чем больше значение Т-стопа, тем темнее изображение. Вообще говоря, t-стопы используются гораздо чаще в киноиндустрии , чем в мире фотографии.

Глубина резкости

Помимо указания количества света, проходящего через объектив, диафрагма показывает, насколько размытыми будут части изображения « вне фокуса, ». Возможно, вы знакомы с термином «глубина резкости». Проще говоря, глубина резкости — это количество места, которое находится в фокусе на вашем изображении.Более низкие значения диафрагмы (1,2, 1,4, 1,8) будут иметь гораздо большее размытие камеры, чем более высокие значения диафрагмы (8, 11, 16).

С практической точки зрения это может создать проблемы, когда вам нужно пропустить много света, но также необходимо иметь большую глубину резкости. Быстрое решение — взять объектив с более широким полем зрения , потому что они имеют большую глубину резкости по сравнению с телеобъективом. Это распространенная проблема в мире фотографии / кинопроизводства, и лучшее решение — использовать выносное освещение.

Резкость

Вы, вероятно, подумали бы, что максимальная резкость объектива достигается при максимально широкой диафрагме, но на самом деле это не так. Современные объективы на самом деле наиболее резкие при f / 5,6-8. Это просто из-за науки о множестве стеклянных элементов внутри объектива. Таким образом, хотя изображение, снятое при f / 1,2, может выглядеть очень резким из-за глубины резкости, на самом деле оно может быть намного резче при f / 5,6.


Предоставлено ImprovPhotography.Обратите внимание, насколько резкое изображение при f / 7 по сравнению с f / 2,8

Линзы с щелчком и без щелчка

Для большинства современных объективов диафрагма регулируется двигателем, который сообщается с камерой. Поэтому, если вы хотите отрегулировать диафрагму, вы должны использовать колесо на камере вместо того, чтобы регулировать что-либо на объективе. Однако, если у вас старый объектив или объектив, предназначенный для кинопроизводства, у вас, вероятно, есть настоящее кольцо на объективе, которое позволяет вам регулировать лепестки диафрагмы .Объектив будет издавать щелкающий звук при переходе от одного заданного значения диафрагмы к следующему. Их часто называют «щелкающими» линзами. Объективы, которые щелкают между диафрагмами, плохо подходят для кинопроизводства, потому что, если вам когда-нибудь понадобится отрегулировать диафрагму во время записи, резко перескочит с с одной диафрагмы на другую, что вызовет раздражение у зрителя.


Rokinon продает линзы без щелчка, специально разработанные для кинопроизводства.

Чтобы избежать этой проблемы, производители линз продают линзы с «лишенным щелчков», которые могут плавно перемещаться между диафрагмами.Если вам когда-нибудь понадобится перейти от одного освещения к другому, например, из помещения в помещение, объектив без щелчка позволит вам плавно отрегулировать диафрагму , а зрители не заметят этого. Если вам нужен объектив без щелчка и , вы можете заплатить, чтобы сделать это профессионально, или если вы действительно разбираетесь в технологиях, вы можете даже сделать это самостоятельно … но будьте осторожны, потому что вы можете разрушить свой объектив, если не будете очень осторожны.

Если вы фотограф или кинорежиссер, понимание диафрагмы имеет решающее значение для овладения мастерством.Хотя поначалу они могут показаться нелогичными, со временем вы сможете вспомнить, как диафрагма соотносится с освещением и глубиной резкости, даже не задумываясь об этом.

Станьте первым комментатором

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2019 © Все права защищены. Интернет-Магазин Санкт-Петербург (СПБ)