 |
Виды и маркировка объективов.
|
|
|
|
В зависимости от угла зрения, объективы традиционно делят на широкоугольные, нормальные и длиннофокусные. Из элементарной геометрии следует, что угол зрения зависит от отношения фокусного расстояния (далее - ФР) к диагонали матрицы (или плёнки), но в связи с широкой распространённостью плёночного формата "35мм" принято характеризовать объектив не углом, а так называемым "эквивалентным фокусным расстоянием" (далее - ЭФР). Для плёнки ЭФР просто равно истинному, т.е. ФР. "Нормальные" объективы имеют ЭФР около 50мм, широкоугольные 28-35мм, более короткофокусные обычно называют сверхширокоугольными. Длиннофокусные объективы обычно имеют ЭФР 100-400мм. Длиннее используются очень редко, в специальных целях (шпионы, астрономы, папарацци и т.п.). Отдельно стоит отметить ЭФР 80-100мм - их часто называют "портретниками". Именно с этими объективами лицо человека крупным планом имеет наиболее естественную перспективу (точнее, именно с этими объективами удобно снимать с РАССТОЯНИЯ, которое обеспечивает естественную перспективу, сами по себе объективы на перспективу не влияют). У цифровых матриц с диагональю меньшей, чем у плёнки, для обеспечения того же угла зрения (и соответственно того же кадра с того же места) истинное фокусное расстояние объективов делают пропорционально меньше. Так, для матриц с диагональю 9мм (т.н. 1/1,8" матрицы), нормальным будет объектив 10мм, портретником будет 16-20мм, а 35мм - уже полноценным "телевиком". Таким образом, в характеристиках аппарата мы можем увидеть два разных ФР - истинное и эквивалентное. К примеру, довольно распространён зум с ФР=7-21мм и ЭФР=35-105мм.
На оправе обычно пишут через дробь ФР и светосилу, например 50/1,4 или 7-21/2,0-2,8. В последнем случае надпись означает, что светосила при 7мм равна 2,0, а при 21мм - 2,8. Очень часто диафрагму пишут не как число (например, 8), а как дробь с буквой F (например, F/8). Так же в технических данных обычно кроме светосилы пишут диапазон диафрагмирования, например для цифровых мыльниц типично F/2-F/8. В результате часто в обзорах, особенно сравнительных, диапазон значения диафрагмы путают либо с диапазоном светосилы, либо вообще с фокусным расстоянием (из-за буквы F). Я уже неоднократно встречал "светосилу" 2-8 (вместо 2-2,8) в сводных таблицах, причём только у некоторых аппаратов в таблице, у других значения были правильными. Такие "опечатки" могут сильно повредить при сравнительном выборе камер. Так же я неоднократно (хотя и реже) встречал "фокусное расстояние" 2-8мм (вместо тех же 7-21например).
|
|
|
Повторю на всякий случай, что светосила - это значение максимально открытой диафрагмы. Таким образом, если написано что у объектива 7-21мм/2,0-2,8 диафрагмы 2,0-8,0, это означает что при 7мм диапазон диафрагм 2-8 (и светосила = 2,0), а при 21мм диапазон 2,8-8 (и светосила = 2,8).
Вернёмся к углам зрения. Для большинства любительских съёмок достаточно "нормального" объектива (ЭФР=50мм), т.к. его охват пространства близок к естественному восприятию глаза. Разумеется, иногда хочется вместить в кадр побольше (пейзаж, тесное помещение), а иногда, наоборот "наехать поближе"(крупный портрет или деталь при невозможности подойти). Поэтому обычно в качестве основного (а у большинства аппаратов - и единственного) объектива применяется зум с диапазоном "вокруг" нормального, например с ЭФР 35-90 или 35-105. Отношение "длинного" ЭФР к "короткому" называется кратностью зума, меряется в буквах "х" и часто гордо указывается на корпусе, особенно для плёночных мыльниц с длинными "хоботами". Многие считают, что чем больше "х", тем лучше. Почему это не так, мы обсудим в следующей главе. Если же вы собираетесь снимать нечто специальное (особо широкие пейзажи или наоборот - фотоохота), стоит подумать о сменных широкоугольнике/телевике. Суперкратные зумы конечно частично спасают положение, но обычно ценой либо качества, либо светосилы (об этом уже говорилось выше). То же относится и к "насадкам" на штатный объектив. Любой специализированный "ширик"/"телевик"/"макрик" снимает заметно лучше, чем универсальный зум с насадками.
|
|
|
Диафрагма и экспозиция.
Как химические (в плёнке), так и электрические(в матрице) процессы фиксации изображения требуют определённого количества света для своей работы. Чем меньше это количество - тем выше т.н. чувствительность плёнки/матрицы. Измеряется она в так называемых "единицах ISO". Типичные значения - 100, 200, 400, но бывают и меньше/больше. Для получения одинаково "серого" цвета на плёнку(матрицу) чувствительностью ISO400 нужно подать вчетверо меньше энергии света по сравнению с ISO100. Обсуждение самих чувствительностей (и их оборотной стороны - шумов) мы отложим до главы о размере матриц, а пока вернёмся к диафрагме. Итак, при заданной чувствительности нам нужно подать на матрицу заданную энергию, которая, как известно равна произведению яркости на время действия (т.н. выдержка). Таким образом, меняя выдержку, мы не только "замораживаем" движение, но и "дозируем" свет. А вот яркостью как раз управляет диафрагма - яркость обратно пропорциональна квадрату диафрагменного числа. Т.е. диафрагма 2 пропускает вчетверо больше света, чем диафрагма 4. Именно поэтому диафрагму маркируют по степеням корня из двойки (т.н. "деления" или "стопы") - каждый стоп изменяет яркость вдвое. Сочетание выдержки и диафрагмы (с точки зрения энергии пропущенного света) называют экспозицией. Совершенно очевидно, что для одной и той же внешней освещённости существует не одна "верная" экспозиция. Например, 2,0*1/2000c=2,8*1/1000c=4,0*1/500c=5,6*1/250c=8*1/125c=11*1/60c=16*1/30c (знак умножения здесь условен, обозначает лишь сочетание). Все эти экспозиции ОДИНАКОВЫ, т.е. дадут одинаковый по яркости результат. При бОльшей освещённости нужно ещё укоротить выдержку или прикрыть диафрагму и наоборот - при меньшей - удлинить выдержку или приоткрыть диафрагму. Таким образом, диафрагма при одних и тех же внешних условиях влияет на выдержку, т.к. они жёстко связаны между собой "верной" экспозицией. Иногда это полезно - например, при съёмке быстрых движений и спорта мы можем полностью открыть диафрагму - тогда выдержки станут максимально короткими и не будет "смаза" от движения объектов. И наоборот...
|
|
|
Кроме смаза от движения объекта, существует ещё т.н. "шевелёнка" - дрожание рук фотографа. Она коварна тем, что не поддаётся строгому измерению, т.к. является случайным процессом. Но "народный опыт" вывел очень усреднённое правило - шевелёнки следует бояться при выдержке (в сек) длиннее, чем 1/ЭФР(в мм). Т.е. при ЭФР=105мм лучше длиннее, чем на 1/100 без штатива не снимать. Таким образом, чем более длиннофокусен объектив, тем важнее ему иметь достаточную светосилу, т.к. длинные выдержки ему недоступны из-за шевелёнки (штатив пока не рассматриваем). И вот тут-то самое время вспомнить про "хоботы" "особопродвинутых" плёночных мыльниц. 35-140, 35-160, 35-200мм! "Круто"?! Пустые цифры и выброшенные деньги. Для сохранения компактности диаметр этих хоботков остался прежним, следовательно, светосила на "длинном" конце доходит до 12-16. Поскольку снимать можно только короче чем 1/200 - это только очень яркие объекты на ярком солнце. Как только оно зайдёт за тучку или объект уйдёт в тень - начнётся шевелёнка. Не говоря о вечере. Таскать же штатив вместе с компактной камерой слегка странно - проще иметь недорогую зеркалку, разница в размерах и весе гораздо меньше чем нормальный штатив. А про оптическое качество с повышением кратности зума уже было сказано выше.
Подведём краткий итог: диафрагма позволяет управлять экспозицией, и при фиксированном освещении жёстко связана с выдержкой - чем "открытее" диафрагма, тем короче выдержка. Чем выше светосила, тем в более тёмных условиях можно снимать (при фиксированной выдержке) либо тем с более короткой выдержкой можно снимать (при фиксированной освещённости). Далее значение диафрагмы, влияющее на экспозицию, мы ещё будем называть яркостной диафрагмой (ниже будет понятно почему). Кстати, возвращаясь к определению диафрагмы, можно, наконец, дать его более строго. Мы ведь рассматривали одну линзу с одной "дыркой", и самый тонкий диаметр пучка совпадал с физическим диаметром отверстия. Реальные объективы имеют много линз с разными диаметрами, и не всегда отверстие диафрагмы находится физически в самом тонком месте на самой маленькой линзе. Как же тогда определяют и градуируют диафрагменные числа? А очень просто - через яркость. Т.е. некоторое положение реальных лепестков диафрагмы соответствует такому числу, какое бы дала одна тонкая линза с той же яркостной диафрагмой (т.е. пропускающая столько же света).
|
|
|
Диафрагма и ГРИП.
По законам оптики расстояния от объектива до плёнки и до объекта съёмки жёстко связаны. Если мы хотим "навести" объектив скажем на объект в 3м от аппарата, мы (вручную или средствами автоматики) передвигаем его относительно плёнки(матрицы) на нужное расстояние - это и называется фокусировка (в автоматическом случае - "автофокус"). А что же происходит с объектами "не в фокусе", например на расстоянии 3,5 метра? Из элементарной геометрии следует, что каждая точка вместо точки сфокусируется в пятнышко, тем большего диаметра, чем более открыта диафрагма и чем сильнее удалён объект от "правильного" расстояния(на которое сфокусирован объектив). Практика показывает, что средний человеческий глаз при рассматривании фотографий 13*18см практически не различает разницы для диаметра пятнышка около 1/1500 диагонали кадра. Применяя элементарную геометрию и формулы линзы, несложно вывести формулы для тех расстояний, для которых пятно нерезкости будет в точности равно 1/1500 диагонали. Всё что между ними будет изображаться "практически резко". Если "дальнее" из двух расстояний конечно, то разницу между ним и "ближним" принято называть ГРИП (Глубина Резко Изображаемого Пространства). Формула для неё довольно громоздка, но, к счастью, в некоторых типичных случаях легко упрощается. Рассмотрим три основных случая - "пейзажный", "портретный" и "макро". Но предварительно введём два более удобных во многих случаях параметра:
Kf - отношение диагонали 35мм кадра к диагонали матрицы ("обобщённый кропфактор"). Для плёночных фотоаппаратов равен 1. Для Canon 10D/300D равен 1.6. Для матриц 2/3"(SONY717, SONY828) равен примерно 4, для матриц 1/1.8" - пяти. Ну и так далее...
|
|
|
Внимание! Не пытайтесь вычислять диагонали матриц из их "дюймовых" обозначений! Исторически сложилось так, что там несколько другие, "видиконовые", дюймы. Впрочем, они меньше стандартных примерно в 1,7 раза и если поделить результат на 1,7, получится близкая к истине диагональ... Поэтому, хоть по своей сути Kf - характеристика размера матрицы, гораздо проще и точнее рассчитывать её по приводимым в документации или рекламе характеристикам объектива - из элементарной геометрии следует, что Kf=ЭФР/ФР! ЭФР обычно указывают в рекламе (ну, к примеру, 35-105мм), ФР у уважающей себя фирмы нарисовано на объективе (скажем, 7-21мм). Для приведённого примера, очевидно, Kf=105/21=35/7=5.
P - размер(диагональ) ОБЪЕКТА (в простейшем случае когда мы снимаем картинку на стене - диагональ того прямоугольника, который влез в кадр). Измеряем в метрах. Типичные значения скажем для портрета - 1метр, для лица самым крупным планом - 0,5м, для макро - сантиметры, для портрета "в рост" - 2,5-3м и так далее.
ВНИМАНИЕ! Очень часто этот параметр (P) гораздо важнее чем "дистанция фокусировки L", которая упорно входит во все учебники, т.к. именно P отражает КОМПОЗИЦИЮ (компоновку) кадра, т.е. ЦЕЛЬ снимающего. Часто нам совершенно неважно с какого расстояния снимать, важно ЧТО снимать. А вот при одном и том же P дистанция сильно зависит от ЭФР объектива, т.е. не является константой при сравнении разных объективов. Упорное непонимание этого факта рождает стойкие мифы, к которым мы ещё вернёмся при рассмотрении "портретной" зоны.
Пейзажная зона.
Пусть L - дистанция фокусировки (расстояние до объекта). При L=бесконечность резкими будут не только объекты на бесконечности, но и на всех расстояниях больших некоторого расстояния H, получившего название "гиперфокальное" расстояние. Из упоминавшихся "сложных" формул оно легко выводится, получается хрестоматийное выражение
H = Fист2/(A∙c), где
Fист -истинное (не эквивалентное!) фокусное расстояние, метры (оно же - ФР).
A - диафрагменное число
c - допустимый кружок нерезкости, 1/1500 диагонали матрицы (метры).
Но нетрудно вывести и более удобную и универсальную формулу, учитывая, что Fист=ЭФР/Kf, а с =0.042/1500/Kf (0.042метра-диагональ плёночного кадра).
Подставив и округлив, получим
H = (0.19∙ЭФРмм)2/(Kf∙A), где, ЭФРмм-это значение ЭФР в миллиметрах, а H получается в метрах.
При уменьшении L от бесконечности до H "дальняя" граница резкости остаётся бесконечной, а ближняя уменьшается до H/2.
При L=H ГРИП "максимальна" - от Н/2 до бесконечности. Таким образом, выставив объектив на гиперфокальное расстояние, мы получаем максимально возможный для этого значения диафрагмы охват - от половины гиперфокального расстояния до бесконечности. Этим часто пользуются изготовители самых дешёвых мыльниц (а также веб-камер и камер наблюдения) для экономии на системе фокусировки. Широкоугольный объектив жёстко крепится сфокусированным на гиперфокал.
Чтобы не утомлять Вас расчётами, приведу типичные значения гиперфокальных расстояний для некоторых случаев.
| Диафрагма (не все возможны у реальных аппаратов) | |||
| Плёнка,F=35мм | 22м | 11м | 5м |
| Плёнка,F=50мм | 45м | 22м | 11м |
| Плёнка,F=105мм | 200м | 100м | 50м |
| Canon G3/G5(1/1,8"), F=7мм(ЭФР=35мм) | 4.4м | 2.2м | 1.1м |
| Canon G3/G5(1/1,8"), F=10мм(ЭФР=50мм) | 9.0м | 4.5м | 2.2м |
| Canon G3/G5(1/1,8"), F=21мм(ЭФР=105мм) | 40м | 20м | 10м |
Очевидно, что если пейзаж имеет не только "дальние" объекты, но и средний и, тем более, ближний план, диафрагму лучше прикрыть. Видно, однако, что если у плёночных аппаратов для хорошей проработки многоплановых (с объектами на переднем плане) пейзажей нужно закрывать диафрагму до 8-11 (а на длинных фокусах и более), то у цифрокомпактов пейзаж "начинается от порога" - на "коротком"(ЭФР=35мм) конце зума даже на диафрагме 4 всё резко от метра до бесконечности. Этим иногда можно пользоваться в репортажных целях - отключив автофокус (если это позволяет камера!) и наводясь на гиперфокальное расстояние. Экономит ценные доли секунд!
Портретная зона. Fист«L«H
Общая формула сильно упрощается, вот так:
ГРИП=2*A*c/M2 Здесь М - масштаб, отношение размера изображения к размеру реального объекта. Поскольку как c, так и М зависят от размера матрицы, вновь перейдём к моим "фирменным" переменным Kf и P. После несложных подстановок, получаем
ГРИП=(Kf*A)*P2/32
32 в знаменателе - размерная величина (метры, получена из диагонали плёночного кадра), так что с размерностью всё в порядке. Оставив обсуждение значения Kf до следующего раздела, отметим другую важную деталь - если мы хотим снять некий объект, занимающий фиксированную часть кадра (ну скажем портрет, P=1метр), т.е. размер P фиксирован (а для портретной съёмки это - типичная ситуация), то ГРИП не зависит ни от фокусного расстояния объектива, ни от расстояния до объекта, только от диафрагмы. Это воспринимается в штыки большинством фотографов, приученных к расхожей (неверной!) поговорке что "у телевиков ГРИП меньше чем у широкоугольников". Эта поверхностная поговорка справедлива для фиксированного расстояния до объекта. Но при изменении фокусного расстояния и прежнем расстоянии до объекта мы сравниваем фактически разные кадры - например, портрет в полный рост и глаза крупно. Это совершенно разные стили и сравнение теряет всякий смысл. Единственное что имеет смысл - это сравнение одинаковых по построению кадров (например, "лицо и плечи", грудной портрет, P=1метр). Мы можем снимать его близко, нормальным объективом, можем отойти подальше и снимать телевиком, но ГРИП от этого не изменится (при одинаковой диафрагме). С этим не все сразу соглашаются, но это так. И не только из сухих формул - это легко подтверждается практикой.
Другой важный вывод - ГРИП прямо пропорциональна диафрагме. Т.е. если мы хотим "размыть" фон и придать портрету объём, мы диафрагму должны максимально открыть. Если же резкий фон почему-либо важен - наоборот, прикрыть.
Легко посчитать, что для типичного портрета (P=1м) и диафрагмы 2,8 мы имеем ГРИП около 9см на плёнке и целых 45см на цифрокомпактах с матрицей 1/1.8".
Макрозона. Fист~L.
Для "неглубокого" макро (P более 4см для плёнки и более 1см для цифрокомпактов) вполне удовлетворительное приближение даёт формула из "портретной" зоны. Приводить же точную формулу для "глубокого" макро я не вижу смысла, т.к. там всё равно требуются поправки на непостоянство светосилы от масштаба и толщину объектива, да и редко встречается такое макро у любителей. Итак,
ГРИП~(Kf*A)*P2/32
Если мы снимаем скажем пятисантиметровый объект, P=0.05 то на плёнке ГРИП будет от 0,2мм (A=2) до 2мм (A=22). На цифрокомпакте типа G5 ситуация получше - от 1мм (А=2) до 4мм(А=8). Но общая тенденция одна - ГРИП слишком мала и приходится максимально возможно закрывать диафрагму. ГРИП по-прежнему прямо пропорциональна диафрагме.
Раз уж мы заговорили о "макро", отмечу очень важный факт: во всех без исключения рекламных и технических параметрах указывается вопиюще неграмотный параметр - минимальное расстояние до объекта. При условии разных фокусных расстояний и конструкций объективов этот параметр не значит ровно ничего. Аппарат А с расстояния 1см может снимать мельче(т.е. с меньшим увеличением) чем аппарат Б с 10см. Полное отсутствие связи между Pmin и МДФ (минимальной дистанцией фокусировки) наглядно демонстрирует отдельная фотогалерея, собранная из писем читателей. Иногда (особенно в плёночной фотографии) вместо расстояния в качестве характеристики макрообъектива указывают масштаб съёмки. Но в связи с разными размерами матриц этот параметр также не годится. Единственно верным и корректным параметром, характеризующим макровозможности камеры следует считать Pmin - минимальную величину объекта, показанного во весь кадр. Для этого просто достаточно взять в магазин линейку и снять её во весь кадр. Например, вот так:
Для данного снимка Pmin~5мм. Не расстраивайтесь, если у Вас получится сильно больше - этот снимок сделан отнюдь не штатным объективом, применялись кольца, насадочные линзы и т.п.
Размытие фона и ГРИП. (NEW!)
В "портретной зоне" часто фотографу хочется "размыть" фон, выделив тем самым портретируемого. Казалось бы, чем меньше ГРИП, тем лучше размытие. Однако следует различать эти два понятия. Если ГРИП определена достаточно строго, то "степень размытия фона" до сих пор вызывает споры и вопросы.
Для одного и того же ЭФР никаких проблем нет - действительно чем меньше ГРИП, тем лучше размыт фон. Т.е. при съёмке на одном и том же ЭФР фон "моется" прямо пропорционально светосиле (т.е. на диафрагме 2,0 вдвое лучше чем на 4,0) и обратно пропорционально Kf (т.е. с матрицей 1/2,7" примерно вдвое хуже чем с 2/3" и примерно в 7 раз хуже чем на 35мм плёнке).
Сложности начинаются при сравнении объективов с разным ЭФР. При одном и том же P (т.е. объект одного размера снимается во весь кадр) при изменении ЭФР меняется расстояние от объекта до фотоаппарата, а вместе с ним и перспектива. Т.е. относительные размеры фона по сравнению с объектом. Если фон относительно недалеко от объекта (на расстояниях порядка ГРИП), то размытие его деталей в пространстве объектов не зависит от фокусного расстояния (как и ГРИП, см. выше). Это означает что размер размытия относительно деталей фона не меняется. Однако из-за разной перспективы с ростом ЭФР это размытие растёт относительно кадра, т.е. занимает всё большую и большую его часть. Формулы там достаточно длинные, но можно грубо считать что размытие в пространстве изображений при одной и той же ГРИП прямо пропорционально ЭФР (а когда фон уже достаточно далеко, то это уже не грубо, а точно), т.е. размытие больше у длиннофокусных объективов (при равных диафрагмах и матрицах, разумеется). Проиллюстрирую это на примере. Он снят мною на D60, при одном и том же P и разных ЭФР. На иллюстрациях везде указаны истинные фокусные расстояния (без умножения на 1,6), а также значения диафрагмы. Сначала выделим одну и ту же ДОЛЮ кадра:
А теперь выделим из этих снимков одинаковые части фона (приходится делать масштабирование до одинаковых размеров):
Наглядно видно, что размытие в пространстве объектов (в долях от фона) примерно одинаково, а в пространстве изображений (в долях от кадра) заметно растёт с фокусным расстоянием. Однако общее СУБЪЕКТИВНОЕ впечатление от размытия фона на кадрах растёт неким ПРОМЕЖУТОЧНЫМ образом. Т.е. мозг (подсознательно) сравнивает размытие как абсолютно (в долях кадра или если хотите в миллиметрах на ОТПЕЧАТКЕ), так и относительно (соседних деталей фона, в данном примере - букв). Причём, чем дальше фон и чем более он размыт, тем меньше деталей, за которых глаз может зацепиться, и тем ближе субъективная оценка к абсолютной (в долях кадра). И, наоборот, чем меньше размыт фон, чем больше в нём мелких контрастных и "узнаваемых" деталей, тем больший вклад вносит "относительная" оценка.
Резюмируем (все результаты при одинаковом P, т.е. доля объекта в кадре не меняется):
- при "плохом" размытии и близком и контрастном фоне субъективное размытие пропорционально ~1/(Kf*A), т.е. как и ГРИП не зависит от фокусного расстояния. "Относительный" случай.
- При "хорошем" размытии (далёкий и неконтрастный фон) субъективное размытие пропорционально ~ЭФР/(Kf*A), т.е. прямо пропорционально фокусному расстоянию ("абсолютный случай"). В частности, на одной и той же диафрагме т.н. "ультразумы" с небольшой матрицей способны на максимальном значении зума "догнать" по размытию аппараты с матрицей вдвое большей. Надо только понимать, что для этого придётся отходить от объекта вдвое дальше, что в помещении практически нереально.
- При "среднем" размытии наблюдается некоторая промежуточная картина, т.е. телевики (при равных диафрагме и размере матрицы!) размывают фон всё равно лучше широкоугольников, но зависимость более слабая чем прямая пропорциональность. Это наглядно видно на вышеприведённом примере с 50/1,4, 50/2,8 и 100/2,8. Размытие 100/2,8 больше чем у 50/2,8 (а не равно как в "относительном" случае), но заметно меньше чем у 50/1,4 (а не равно, как в "абсолютном" случае).
- Если светосила конкретного аппарата падает при зуммировании незначительно, максимальное размытие достигается на максимальном значении фокусного расстояния (хотя ГРИП при этом может быть и больше(!)).
- Не следует абсолютизировать ни ГРИП, ни размытие. Размытие "отделяет" фон от объекта. Небольшая ГРИП придаёт объекту объёмность. Но ни то, ни другое не заменяет удачного выражения лица, а это - исключительно заслуга фотографа (не считая, конечно, проблем с большим лагом, о которых речь пойдёт во второй половине статьи).
|
|
|
