Основы фотографии #2.2. Поле зрения фотоаппарата


Что видит видеокамера?

controlvision.ru

Видеокамера, оснащенная объективом с фиксированным фокусным расстоянием «видит» в строго ограниченных углах по горизонтали и вертикали. Угол по вертикали актуален для определения размера просматриваемой зоны вглубь контролируемой территории при установке видеокамеры на высоте (а, как правило, камера устанавливается на высоте с тем, чтобы затруднить ее хищение и избежать теневых зон от близко расположенных объектов). Иногда указывается одно значение угла обзора. В этом случае, обычно, указывается значение угла по диагонали матрицы. Значение, естественно, получается больше.

В основном на рынке применяются матрицы формата 1/3".

Ниже в таблицы приведены углы обзора для типовых объективов для формата матрицы 1/3".

Фокусное расстояние объектива f 2,8 3,6 4,3 6 8 12 17 25
Угол зрения по горизонтали H 81° 68° 58° 44° 34° 23° 16° 11°
Угол зрения по горизонтали V 65° 53° 45° 33° 26° 17° 12°

Обязательная задача, которую приходится решать при проектировании системы - степень идентификации объекта наблюдения - нам необходимо заметить человека на объекте или распознать известного человека на экране, или опознать незнакомого человека для распознавания его в дальнейшем, или читать номер автомобиля.

Именно поле зрения и является основным параметром для определения степени идентификации объекта. Сам объект имеет фиксированный размер, поле зрения увеличивается с удалением от объектива. С удалением объект занимает все меньшую часть поля зрения, на него приходится все меньше телевизионных линий матрицы, различимость деталей уменьшается.

Ниже в таблице с достаточной для практического использования степенью округления приведены данные по полю зрения (в метрах) для наиболее применяемых объективов в зависимости от дистанции до объекта ; формат матрицы 1/3".

f (мм) S (м)
5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200
2,8 Н 7,7 15,5 31 46 63 79 94
V 5,7 11,5 23 34 46 58 70
3,6 Н 6 12 24 36 50 60 73 85
V 4,5 9 18 27 37 45 55 63
4,3 Н 5,1 10 20 30 41 51 61 71 80
V 3,8 7,5 15 23 30 38 46 53 60
6 Н 3,6 7,3 15 22 29 36 44 51 59 65 73 110
V 2,7 5,5 11 16 22 27 32 38 44 49 55 81
8 Н 2,8 5,5 11 16 22 27 33 38 44 50 55 82 110
V 2,1 4,2 8 12 16 20 24 28 25 37 42 61 81
12 Н 1,8 3,6 7,3 11 15 18 22 26 30 33 37 55 74
V 1,4 2,7 5,5 8,2 11 13 17 19 22 24 28 41 55
17 Н 1,3 2,6 5,2 7,9 10,5 13 16 18 21 23 26 38 52
V 0,9 1,9 3,8 5,8 7,8 9,5 12 14 16 17 19 28 38
25 Н 0,88 1,8 3,5 5,3 7 8,9 10,5 12,5 14,1 16 18 26 35
V 0,65 1,3 2,6 4 5,2 6,5 7,9 9,1 10,5 12 14 19 26

H - по горизонтали; V- по вертикали

Теперь необходимо увязать эти числовые параметры с вопросами практического применения.

Существуют рекомендации по выбору необходимого поля зрения для различных задач идентификации объекта. Ниже приведены рекомендации фирмы Philips:

Задача идентификации Рекомендуемое поле зрения по горизонтали
Заметить человека 18 м
Читать номер автомобиля 3,6 м
Опознать незнакомого человека 1,8 м
Узнать знакомого человека 4,5 м

Справедливости ради скажем, что эти данные приведены «с запасом». При нормальной видимости Вы прочтете номер автомобиля и с полем обзора по горизонтали в 5 метров, человека заметите, если приглядываться, и с полем в 50 метров. Внешнюю видеокамеру в гермобоксе можно заметить при фокусном расстоянии объектива 12 мм с расстояния в 100 метров. Но, именно заметить, да еще при условии хорошей видимости. В действительности же охрана со временем перестает тщательно всматриваться в экран, поэтому надо исходить из того, что необходимый объект был идентифицирован в реальных условиях наблюдения и видимости с необходимой степенью вероятности. Кроме того, если аппаратура приема содержит в своем составе детекторы движения, которые на самом деле оценивают изменение видеосигнала, вызванное движением объекта, а не само движение, при малом масштабе объекта идентификации изменение видеосигнала может оказаться ниже порога срабатывания. Если же такой порог при этом снизить до уровня гарантированного срабатывания, количество ложных тревог, вызванных листвой, снегопадом, дождем, затемнением от облаков сделает такой детектор не пригодным для практической работы. Поэтому, особенно для целей безопасности, вышеуказанные цифры можно брать за исходные при выборе объективов.

Оригинал статьи

Харктеристики фотообъективов. Поле зрения. | ДРУГ ФОТОАППАРАТ

В описании фотообъектива и его характеристик осталось рассмотреть такие его характеристики, как поле зрения, поле изображения и разрешающую силу.

Поле зрения — это пространство, проецируемое объективом в виде круга, см. рис. 1.

Рис. 1. Поле изображения.

По качеству создаваемого изображения поле зрения неодинаково. Резкость изображения и освещенность ухудшается от центра поля к краям поля.

Поле изображения — это центральная часть проецируемого пространства, в пределах которого различие между центром поля и его краями по резкости и освещенности изображения считается допустимым.

Фотографическое изображение имеет прямоугольную форму, поэтому в поле изображения вписывают прямоугольник по формату кадра, на который рассчитан объектив.

Величина углового поля изображения, зависящая от фокусного расстояния объектива и размера кадра, определяется по формуле: tg ω = D/2f, где ω — половина углового поля изображения ; D – диагональ кадра; f — фокусное расстояние объектива.

Вот, например характеристики углового поля изображения распространенных советских фотоаппаратов:

Рис.2.

По угловому полю изображения объективы делятся на:

Нормальные — угловое поле изображения 40 — 50˚ , фокусное расстояние близко к диагонали кадра. Нормальными их называют потому, что их угол изображения близок к углу зрения человека.

Узкоугольные (длиннофокусные) — угловое поле изображения менее 30˚, а фокусное расстояние — от 2-х до 10-ти диагоналей кадра.

Телеобъективы - угловое поле изображения значительно меньше 30˚. У этих объективов задний отрезок, т. е. Расстояние от последней поверхности линзы до фокуса, значительно меньше фокусного расстояния, что позволяет уменьшить размер и массу объектива.

Подразделение объективов по угловому полю изображения проиллюстрировано на рис.3.

Рис.3.

Особый интерес представляют зеркально-линзовые объективы, имеющие помимо линз еще и зеркала. Эти объективы относительно небольшие по размеру (для формата пленки) и очень длиннофокусные. К ним относятся советские объективы «МТО-500» и «МТО-1000», соответственно с фокусным расстоянием — 500мм и 1000мм.

Рис.4. Объектив МТО-500.

Рис. 5. Оптическая схема объектива.

Объектив МТО-500 имеет фокусное расстояние 500 мм, максимальную диафрагму (светосилу) f/8,0, угловое поле зрения  5˚.

Рис.6. Объектив МТО-1000.

Широкоугольные объективы (короткофокусные) — объективы, у которых угловое поле изображения 60 — 90˚, а фокусное расстояние короче диагонали кадра (от 0,8 до 0,5 диагонали).

Сверхширокоугольные объективы — угловое поле изображения более 90˚, а фокусное расстояние значительно короче диагонали кадра. К таким объективам относятся объективы с угловым полем изображения, близким к 180˚, так называемые объетивы «рыбий глаз».

Так, например, производимый Красногорским механическим заводом объектив МС Зенитар 16/2,8 имеет угловое поле изображения по диагонали кадра близкое к 180˚.

Рис.7. Объектив МС Зенитар 16/2,8 “Рыбий глаз”.

Объектив имеет фокусное расстояние 16 мм, максимальную диафрагму (светосилу) 2,8, многослойное просветляющее покрытие, значительно улучшающее его характеристики.

Вот снимок, сделанный этим объективом:

Объектив получил название “Рыбий глаз” (Fish eye)  по аналогии с глазом рыбы. Дело в том, что рыбы примерно под таким углом видят из-под воды расположенные вблизи воды предметы.

Благодаря таким свойствам объектива получают довольно интересные, оригинальные  снимки.

Далее рассмотрим еще одну важнейшую характеристику объектива – разрешающую силу.

Поделиться в соц. сетях

Об авторе

Я живу в г Новосибирске. Образование высшее - НГТУ, физикотехнический факультет. В настоящее время на пенсии. Семья: жена, две дочери, две внучки. Работал в последнее время в электронной промышленности в ОКБ по разработке и производству приборов ночного видения. Люблю музыку- классику, джаз, оперу, балет. Главное увлечение - любительская фотография.

makal47.ru

4. Угол поля зрения

Полем зрения (углом поля зрения) называется та часть пространства предметов, которая видна или изображается с помощью данной оптической системы. Поле зрения оптических систем принято характеризовать в угловой мере. Так, рассматривая какой либо предмет, о его размере судим по тому углу, под которым он виден. Угол зрения объектива понимается как телесный угол (конический) угол, образованный линиями, соединяющими переднюю главную точку объектива с краями изображаемого пространства. Выражают угол зрения величиной плоского угла, вращение которого образует данный конический угол.

Изображение, даваемое объективом, не обладает одинаковым качеством по всему полю, наибольшая резкость и освещенность изображения наблюдаются в центре поля. По мере удаления от центра резкость и освещенность заметно снижаются, а у границ поля изображение весьма расплывчатое и тусклое. Так на изображении, полученном при помощи простой линзы, границы поля зрения невозможно даже установить из-за значительной потери резкости и освещенности к краям поля.

Центральная часть поля зрения объектива, в пределах которой изображение обладает степенью резкости, достаточной для фотографических целей и которая фактически используется в фотосистеме для получения изображения на светочувствительном материале, называют полем изображения объектива. Размер поля изображения определяет размер кадра. Диагональ кадра равна диаметру поля изображения.

Угол, образованный лучами, соединяющими крайние точки поля изображения с задней главной точкой объектива, называется углом изображения объектива β:

где d – диагональ кадра, f - фокусное расстояние.

Поле зрения ограничивается полевой диафрагмой , которая обычно имеет форму круга в наблюдательных приборах (бинокли) и прямоугольную форму – в фотоаппаратах. Размер полевой диафрагмы определяется величиной резкого и достаточно освещенного изображения, заметно неухудшенного аберрациями, пригодного для практических целей.

Рис. Угол поля зрения

Рис. Угол поля зрения и круг изображения кадра 24*36 мм

Классификация объективов по углу изображения

В зависимости от соотношения диагонали кадра и фокусного расстояния объектива различают следующие основные типы объективов:

  • нормальноугольный— объектив, у которого фокусное расстояние примерно равно диагонали кадра;

  • узкоугольный — объектив, у которого фокусное расстояние значительно превышает диагональ кадра, имеет небольшой угол изображения и предназначен для съёмки удаленных предметов;

  • широкоугольный— объектив, у которого фокусное расстояние заметно меньше диагонали кадра; предназначен для съёмки в ограниченном пространстве;

  • сверхширокоугольный объектив(«рыбий глаз») — объектив, у которого угол изображения больше 140° или даже 180°. Имеет очень большие геометрические искажения и используется, в основном, для художественной съёмки.

  • объектив с переменным фокусным расстоянием, так называемый трансфокатор(иногда их также называютзумм-объектив, или простозум).

5. Разрешающая спообность (сила) объектива.

Разрешающей способностью называется способность оптической системы изображать раздельно две линии или точки, характеризуется максимальным числом прозрачных и непрозрачных штрихов, равных по ширине, различаемых на 1 мм длины изображения. Определяется по специальным штриховым тестам:

  • визуально - рассматриванием в микроскоп оптического изображения штриховой миры, построенного объективом, на оптической скамье, не фотографируя его на пленку, полученное значение принято называть разрешающей силойобъектива.

  • фотографически - фотосъемкой теста. При анализе полученного изображения применяют термин "фотографическая разрешающая способность".

Величину разрешающей силы определяют ряд факторов: 1) дифракция светана круглых отверстиях оправ, в которые вмонтированы линзы и другие компоненты объектива; 2) остаточныеаберрационные погрешностиоптической системы объектива; 3) светорассеяние в объективе; 4) контраст миры.

Разрешающая сила объективов неоднородна по полю изображения, центральные лучи, идущие вблизи главной оптической оси перпендикулярно плоскости пленки, обеспечивают наибольшее разрешение. Изображение на краях снимка строится наклонными лучами и имеет меньшее разрешение из-за наличия у объективааберраций, которые на краях всегда больше, чем в центре.

Разрешающая сила максимальна при определенном значенииотносительного отверстия (диафрагмы).

studfiles.net

Основы фотографии #2.2

  1. Основы фотографии #1
  2. Основы фотографии #2.1

В этой части я перейду к основным параметрам объектива. Вначале обозначу роль объектива в создании изображения.

Зачем нужны объективы?

Основная задача объектива – направлять отражённые от снимаемого объекта лучи света на светочувствительный слой, находящийся в фотоаппарате. Объектив создаёт плоское (двумерное) изображение на светочувствительном слое, а последний это изображение фиксирует.

Разные объективы решают эту задачу по-разному. Разнообразие съёмочных ситуаций (футбольный матч, интерьер дома, постановка для журнала мод, модельный тест, реклама средств по уходу за лицом, блюда для меню ресторана, свадебное торжество на открытом воздухе, горное озеро и т.д.) обуславливает выбор объектива. Например, объектив, используемый в интерьерной фотографии, чаще всего, не подойдёт для лицевого портрета. С другой стороны, с объективом, пригодным для food-фотографии, можно создавать семейные, детские и любые другие постановочные портреты в студии или на открытом воздухе.

Для того чтобы показать, чем отличается один объектив от другого, введу основные параметры объективов. Затем приведу классификацию объективов с комментариями, которые призваны помочь в самостоятельном выборе объектива для конкретной съёмочной ситуации.

Каковы основные параметры объективов?

К основным параметрам объектива я отношу фокусное расстояние, угол поля зрения, искажение перспективы и светосилу.

Фокусное расстояние

Основной параметр любого объектива – фокусное расстояние. Это расстояние от оптического центра объектива до светочувствительного слоя. Оптический центр объектива – виртуальная точка, центр воображаемой двояковыпуклой линзы, которая могла бы заменить все линзы в объективе, суммировать их действия над пропускаемым светом. На рис. 6 изображена такая воображаемая линза. Параллельные друг другу лучи света, входящие в неё слева, со стороны снимаемой сцены (или области предметов), пройдя через линзу, собираются в точку на светочувствительном слое. Оптический центр объектива может располагаться не только внутри тубуса, но за его пределами: впереди передней линзы объектива или позади задней линзы объектива.

Оптический центр объектива находится на оптической оси объектива, невидимой линии, которая обладает следующим свойством. Если луч света совпадает с оптической осью, то он пройдёт сквозь объектив, не изменив направления. Другими словами, такой луч не модифицируется объективом. На языке образов оптическую ось можно назвать «голубым коридором» для световых лучей.

На оптическую ось объектива «нанизаны» оптические центры каждой линзы в объективе. Обычно, объектив устанавливается на фотоаппарат таким образом, чтобы оптическая ось была перпендикулярна плоскости светочувствительного слоя. Некоторые специальные объективы позволяют наклонять оптическую ось относительно плоскости светочувствительного слоя.

Рис. 6. Фокусное расстояние объектива.

Фокусное расстояние измеряется в миллиметрах. Маркировка «18mm», нанесённая на объектив, означает, что фокусное расстояние данного объектива равно 18-ти миллиметрам. Каково фокусное расстояние объектива, изображённого на рис. 5? Постоянно ли оно?

Угол поля зрения

На практике важно понятие угла поля зрения объектива, связанное с фокусным расстоянием. Введу новое понятие с помощью двух примеров.

Чем больше фокусное расстояние, тем более далёкий от меня объект я могу запечатлеть. Например, снимая объективом с фокусным расстоянием равным 18 мм, я смогу запечатлеть птицу, сидящую на ветке дерева в нескольких метрах от меня. Однако, она получится на фотографии маленькой. Если я воспользуюсь объективом с фокусным расстоянием равным 180 мм, то размер птицы на фотографии получится в 10 раз больше. При этом я буду фотографировать в том же месте. Таким образом, объективы с большим фокусным расстоянием позволяют снимать объект, удалённый от фотографа на большое расстояние. Это актуально в репортажной съёмке спортивных мероприятий, например, футбольных матчей, в съёмке дикой природы, где у меня не будет возможности подойти близко к осторожному животному. Теперь приведу другой пример.

Я фотографирую в небольшом помещении группу из 10 человек. Снимая с объективом с фокусным расстоянием равным 180 мм, мне придётся отойти от группы так далеко, чтобы все люди «попали» в кадр. Но в помещении это не всегда выполнимо – ограничивают стены. В этом случае мне необходимо воспользоваться объективом с меньшим фокусным расстоянием равным, например,18 мм. Располагаясь близко к портретируемым, я смогу сфотографировать всю группу целиком. Это актуально при съёмке в ограниченном пространстве, интерьерной фотографии.

Таким образом, фокусное расстояние объектива влияет на дистанцию съёмки. А именно, чем ближе я хочу подойти к снимаемому объекту, тем объектив с меньшим фокусным расстоянием мне нужен. Почему так? Потому что, чем меньше фокусное расстояние объектива, тем больше угол поля зрения.

Поле зрения объектива – это изображаемая объективом часть снимаемой сцены. Углу поля зрения можно дать следующие определение. Двойной (умноженный на 2) угол между оптической осью объектива и линией, соединяющей самую крайнюю изображаемую точку снимаемой сцены с оптическим центром объектива, называется углом поля зрения объектива.

Также, введу понятие угла поля зрения через построение. Представьте прямоугольный кадр-изображение. Проведите диагональ между противоположными вершинами кадра. Угол между двумя линиями, одна из которых проходит через одну вершину и оптический центр объектива, другая – через другую вершину и оптический центр объектива, можно обозначить как угол поля зрения.

Угол поля зрения измеряется в градусах.

Замечание. Для угла поля зрения объектива существует строгое определение, но оно требует более развитой понятийной базы. Вы можете «окунуться» в неё в книге [1] из списка литературы, приведённого в конце статьи, а познакомиться со строгим определением на стр. 50. Возможно, простым для восприятия и понимания для Вас будет определение из книги [2], приведённое на стр. 196 («Угол зрения»).

Зависимость угла поля зрения от фокусного расстояния демонстрирует рис. 7. Точка съёмки, ракурс, параметры съёмки остаются неизменными для всех 9-ти снимков, изменяется лишь фокусное расстояние объектива. На снимке, сделанном с фокусным расстоянием равном 24 мм, слева изображена серая дверь. При фокусном расстоянии равном 35 мм её в кадре нет: угол поля зрения уменьшился и объектив больше не «охватывает» какую-то часть сцены. Обзор сузился. На 3-ёх последних снимках, сделанных с фокусными расстояниями равными 105 мм и выше, трудно сказать, какая обстановка окружает фотографа.

Рис. 7. Зависимость угла поля зрения от фокусного расстояния объектива.

Обратите внимание, что с увеличением фокусного расстояния, не только уменьшается угол поля зрения, но и увеличивается размер изображаемого объекта (изображение объекта масштабируется). Размер белой карточки и расстояние до неё оставались неизменными на всех снимках. Однако, размеры изображённого объекта относительно размера кадра увеличились с ростом фокусного расстояния.

Угол поля зрения не обозначается на объективе. Его можно узнать из инструкции к объективу или его спецификации. Знание угла поля зрения помогает мне при подготовке к постановочной съёмке, когда я заранее планирую кадр. Вот каким образом.

В некоторых студиях из-за их маленькой площади я не могу использовать объектив с большим фокусным расстоянием. А по соображениям, о которых я расскажу далее и в третьей части «основ», это желательно. Рассчитав минимальную дистанцию съёмки для портрета в полный рост, я выбираю один или несколько объективов с подходящими фокусными расстояниями.

Искажение перспективы

Объективы создают перспективное изображение. Другими словами, трёхмерное пространство проецируется объективом на плоский светочувствительный слой по законам центральной перспективы.

Перспектива – это способ изображения трёхмерного пространства, объёмных тел на плоскости. Центральная перспектива предполагает наличие центра проекции. Центр проекции, условно, совпадает с оптическим центром объектива.

Перспектива остаётся неизменной при любом фокусном расстоянии, соответственно, она не зависит от угла поля зрения. Однако, её ощущение наблюдателем зависит от фокусного расстояния объектива, размера светочувствительного слоя, размера фотографии и дистанции, с которой зритель рассматривает фотографию.

Если Вы хотите подчеркнуть реалистичность сюжета, то Вы можете подобрать такое фокусное расстояние, при котором перспектива будет ощущаться натуральной, неискажённой, естественной. Помимо фокусного расстояния необходимо знать на каком расстоянии будет просматриваться Ваша фотография, и какого она будет формата.

И наоборот. Вы можете заведомо исказить восприятие зрителем снимаемого объекта, уменьшить или увеличить кажущуюся глубину пространства. Обычно, на малых фокусных расстояниях глубина пространства «увеличивается», фон «отдаляется», на больших фокусных расстояниях глубина «уменьшается», пространство «уплощается», фон «приближается».

Пример. Если Вы будете смотреть на портрет (рис. 8) на расстоянии примерно 35 см от монитора, то перспектива будет ощущаться Вами неискажённой (так, словно Вы находитесь на месте фотографа). Это справедливо при условии, что разрешение Вашего монитора равно 1366 х 768 точек и масштаб изображения равен 100%. Если разрешение Вашего монитора равно 1920 х 1080 точек, то расстояние просмотра, при котором перспектива ощущается естественной, равно 25 см.

Рис. 8. Лицевой портрет, сфотографированный на объектив с фокусным расстоянием равным 50 мм.

Аналогично, портрет на рис. 8 не будет казаться искажённым, если Вы приблизитесь к экрану на неудобное расстояние – 16 см.

Рис. 9. Лицевой портрет, сфотографированный на объектив с фокусным расстоянием равным 24 мм.

Эффект «большого носа», который на больших («удобных») расстояниях от экрана Вы можете наблюдать на рис. 8, называется дисторсией. Это геометрическое искажение. Оно свойственно объективам с малыми фокусными расстояниями. Эффект возникает потому, что центр перспективы находится близко к лицу человека. Кончик носа модели расположен ближе, чем её веки и брови к центру перспективы, поэтому последние кажутся меньшими по размеру, чем нос.

Обобщу вышесказанное. Подобно полю зрения объектива, благодаря которому Вы можете строить кадр (помещать или исключать объекты из кадра), в Ваших руках находится ещё одно выразительное средство. Меняя фокусное расстояние и дистанцию съёмки, Вы можете управлять ощущением перспективы у зрителя, «приближать» или «отдалять» фон в снимаемой сцене.

Некоторые объективы искажают центральную перспективу благодаря специфической оптической схеме. Пример искажения представлен на рис. 10. Снимок сделан с помощью объектива, который за особенное изображение назвали «рыбий глаз» (англ. fisheye). Угол поля зрения такого объектива близок к углу поля зрения рыбьего глаза – 180 градусов. Фокусное расстояние объектива, с помощью которого создана фотография на рис. 10, равно 10,5 мм.

Рис. 10. Искажение перспективы объектива fisheye (с англ. «рыбий глаз»).

Также, искажение форм изображаемых объектов происходит, когда оптическая ось направлена к объекту под углом, отличным от прямого. Например, фронтальная часть здания, обычно, запечатлевается искажённой («прямоугольник» фасада превращается в трапецию, сужаясь к верху), потому что, обычно, точка съёмки находится на уровне первого этажа здания. Чтобы поместить здание целиком в кадр, я поднимаю объектив вверх. Оптическая ось перестаёт быть перпендикулярной фасаду здания.

Такое искажение вызывает трудности в архитектурной фотографии. Оно может быть исправлено путём подъёма точки съёмки, например, я могу занять позицию в здании напротив. Либо можно наклонить плоскость резкости, которая в обычном объективе перпендикулярна его оптической оси. Наклон фокусировочной плоскости можно осуществлять, например, с помощью специального объектива, называемого, тилт-объективом (от англ. tilt – «наклонять»).

Подробнее о перспективных эффектах объектива Вы можете узнать, например, из книги [3] на страницах 275 – 277.

Перед тем, как ввести следующий параметр объектива – светосилу – сделаю промежуточное резюме.

Фокусное расстояние – основной параметр объектива. Несмотря на то, что оно имеет конкретное значение и единицу измерения – миллиметр – оценить его с помощью линейки будет непросто, потому что оптический центр объектива нередко находится за пределами тубуса. Этого и не нужно делать. На практике важны связанные с фокусным расстоянием параметры: углы поля зрения и искажение перспективы.

Первый параметр – больше технический. Хватит ли мне поля зрения, чтобы «охватить» в кадре комнату целиком или модель в полный рост? Второй параметр – больше художественный. Что зритель будет ощущать, если я покажу невероятно длинными ноги модели, сидящей в кресле? Насколько явным будет производимый эффект? Или. Как мне показать модель в окружении тенистого леса и реки, обвивающей каменистый ландшафт на заднем плане? («Приблизить» задний план).

Светосила

Любой объектив, будучи оптическим прибором, неизбежно уменьшает интенсивность пропускаемого светового потока. Часть лучей рассеивается в оптических элементах, другая часть, обычно наибольшая, намеренно экранируется (ограничивается) специальными конструктивными элементами объектива. Ограничение световых лучей необходимо для того, чтобы управлять уровнем искажений.

Другими словами, изображение, создаваемое любым объективом, всегда содержит искажения. Но их степень отличается от модели к модели. Чем меньше нужно ограничивать световые лучи, тем выше освещённость изображения, тем больше возможностей предоставляет такой объектив в условиях с малой интенсивностью освещения снимаемой сцены.

В качестве одного из «ограничителей» выступает диафрагма, речь о которой я вёл в первой части. Чем больше диаметр установленных в объектив оптических элементов, соответственно, больше диаметр тубуса, и чем больше максимальный диаметр отверстия, образуемого лепестками диафрагмы, тем больше световых лучей проходит сквозь объектив и, как следствие, выше освещённость изображения.

Светосилой объектива называется минимальное значение диафрагмы, возможное для выбора у данной модели объектива. Вспомните, как связан диаметр отверстия и значение диафрагмы: чем больше значение диафрагмы, тем меньше диаметр отверстия. Введу второе определение. Светосила – это максимальный диаметр отверстия, образованного лепестками диафрагмы, для данной модели объектива.

Маркировка светосилы наносится на тубус (см. рис. 5). Надпись следует за обозначением фокусного расстояния и может иметь один из двух видов: например, «F1:1,4» или «f/4», «F1:3,5-5,6» или «f/3,5-5,6». Светосила объектива, изображённого на рис. 1 – 5 равна 4. Это означает, что, фотографируя с помощью него, я могу установить минимальное значение диафрагмы равным 4.

Не у всех объективов светосила постоянна. Она может зависеть от фокусного расстояния. Для разных фокусных расстояний, программа микропроцессора будет ограничивать максимально возможный диаметр отверстия, образованного лепестками диафрагмы. Для того, чтобы рассказать о светосиле подробнее, введу классификацию объективов по возможности изменять фокусное расстояние.

Существуют объективы, у которых фокусное расстояние можно менять, соответственно, можно менять угол поля зрения. Создавая фотографии для рис. 7, я использовал два таких объектива. У одного фокусные расстояния изменялись в пределах 24 – 70 мм, у другого – в пределах 70 – 200 мм. Оба «представителя» относятся к классу вариофокальных объективов или объективов с переменным фокусным расстоянием, или «зумов».

Изменять фокусное расстояние можно в любой момент съёмки путём вращения соответствующего кольца на тубусе (метка 3 на рис. 5).

О том, что объектив является вариофокальным, свидетельствует маркировка с указанием диапазона фокусных расстояний, возможных для данной модели объектива (метка 8 на рис. 5). Например, фокусные расстояния у вариофокального объектива, изображённого на рис. 1 – 5 можно изменять в пределах отрезка от 16 до 35 мм.

Вариофокальные объективы удобны. С одним и тем же объективом я могу фотографировать как осторожную птицу, сидящую на ветке дерева, так и группу людей в небольшом замкнутом помещении.

Объективы с фиксированным фокусным расстоянием называются также дискретными объективами или «фиксами». Качество изображения, получаемого с помощью таких объективов, обычно, выше, чем получаемое с помощью вариофокальных. Однако, с дискретными объективами может быть неудобно снимать репортажи или некоторые сюжеты, одновременно, например, и пейзажи, и цветки. Съёмка репортажей часто предполагает быстроту и чёткость действий (постоянно менять объективы может быть неудобно), а также различных полей зрения.

За удобство вариофокальных объективов я «расплачиваюсь» высоким уровнем искажений, особенно на крайних значениях доступного диапазона фокусных расстояний, и/или высокой стоимостью вариофокального объектива. И всегда меньшим количеством пропускаемого через объектив света в сравнении с дискретными объективами.

Оптическая схема вариофокальных объективов более сложная, чем дискретных: в ней больше подвижных оптических групп и элементов. Производители объективов стараются реализовать такую схему, при которой на каждом значении фокусного расстояния из доступного диапазона искажения не превышают заданный уровень. А степень искажений вариофокального объектива всегда изменяется в некоторых пределах.

Чтобы сделать искажения стабильно малыми вне зависимости от выбранного фотографом фокусного расстояния из диапазона допустимых значений, намеренно уменьшается светосила объектива. Вы редко встретите вариофокальный объектив со светосилой больше 2,8. В вариофокальных объективах низкого ценового диапазона подход более «гибкий», но менее удобный для фотографа. Светосила автоматически изменяется в зависимости от выбранного Вами фокусного расстояния. Например, у объектива с маркировкой «18-55mm F1:3,5-5,6» светосила равная 3,5 соответствует фокусному расстоянию равному 18 мм, светосила равная 5,6 – фокусному расстоянию равному 50 мм. На промежуточных фокусных расстояниях светосила будет принимать промежуточные значения. Например, при 35 мм она будет близка к 4,5.

У дискретных объективов светосила постоянна по определению. В этом заключается одно из их преимуществ перед вариофокальными объективами.

В виду неизменности фокусного расстояния (в оптической схеме на одну переменную величину меньше), светосила у дискретных объективов может быть больше, чем у вариофокальных, и достигать значений 1,2 и даже больше. Для вариофокальных объективов такая светосила пока является непреодолимым рубежом. Чтобы оценить степень преимущества, вспомните разницу в экспозиции для диафрагменных чисел 1,4 и 2,8. Она составляет 2 EV. Дискретные объективы способны пропустить от 2 до 16 раз больше света, чем высококачественные вариофокальные объективы.

Чем выше светосила, тем выше стоимость объектива. Для светосильных объективов применяются дорогие материалы и сложные технологии изготовления линз, линзы большего диаметра. Вариофокальные объективы с постоянной светосилой также дороже своих «одноклассников» со светосилой, зависимой от фокусного расстояния.

Приведу классификацию объективов по фокусному расстоянию, снабжённую некоторыми пояснениями по применению в различных съёмочных ситуациях.

Классификация объективов по фокусному расстоянию

Все существующие объективы можно распределить по трём «полочкам». Иногда их пять: первая и третья делятся ещё на две. Однако, деление условно и зависит от размеров светочувствительного слоя. Классификация ниже приведена для фотоаппаратов узкого (малого) формата, размер светочувствительного слоя которых по диагонали равен 36 мм. Подробнее об форматах читайте в четвёртой части «основ».

К короткофокусным или широкоугольным объективам относятся модели, фокусное расстояние которых менее 24 мм. Их удобно применять в ситуациях, когда требуется «охватить» большую часть пространства, сохраняя минимальную дистанцию съёмки: интерьерная фотография, групповой портрет и т.д. Вследствие способности «увеличивать» глубину пространства, усиливать «объёмность», такие объективы применяют для создания динамичных снимков, например, в свадебной фотографии. На «широкий угол» сложно фотографировать классические портреты. У широкоугольных объективов ярко выражена дисторсия. На левом верхнем снимке рис. 7 рама окна изогнута к краю кадра. В реальности она – прямая. Искажениям объектива и его оптических свойствам посвящена отдельная статья.

К стандартным объективам относятся модели, фокусное расстояние которых более 35 мм и менее 85 мм. Объективы с фокусным расстоянием равным 50 мм в большинстве режимов просмотра (на экране компьютера, отпечаток 15х20, журнальная полоса и т.д.) вызывают у зрителя ощущение натуральной перспективы. Поэтому «полтинники» часто используют для изображения снимаемых сцен такими, какими их увидел бы человек, если бы находился на месте фотографа.

Фокусное расстояние длиннофокусных объективов или телеобъективов больше 85 мм. Из-за "уменьшения" глубины пространства, эффекта «приближения» заднего плана к переднему плану, длиннофокусные объективы активно применяются в портретной и предметной фотографии. Вследствие способности сильно масштабировать изображение снимаемого объекта телеобъективы применяются там, где требуется запечатлеть объект издалека, например, в съёмке спортивных мероприятий, фотографии дикой природы и проч.

Иногда, дополнительно рассматривают ультра-широкоугольные объективы и супер-длиннофокусные объективы.

Замечание. Вариофокальные объективы, охватывающие широкий диапазон фокусных расстояний, могут «занимать» сразу несколько «полочек» в приведённой классификации, обеспечивая, тем самым, разнообразный набор съёмочных ситуаций. Например, объективы с диапазоном фокусных расстояний 18 – 55 мм или 24 – 105 мм, или 18 – 300 мм. Здесь отмечу следующее: универсальность, чаще всего, занимает одну из двух чаш весов. На другой находится качество. С универсальными объективами удобно пробовать себя в различных жанрах и видах фотографии.

В завершении этой части приведу список литературы для углублённого изучения, домашнее задание и контрольные вопросы для усвоения и закрепления материала.

Литература

  1. Волосов Д.С. Фотографическая оптика / Д.С. Волосов – М. Искусство, 1978. – 543 с.
  2. Оптическая терминология // EF LENS WORK III – Canon Inc. Lens Products Group, 2006. – С. 192-215.
  3. Теория оптических систем / Б.Н. Бегунов, Н.П. Заказнов – М. Машиностроение, 1973. – 488 с."

Домашнее задание

  1. Сфотографируйте модель в полный рост с максимальным и минимальным фокусными расстояниями, доступными на Вашем объективе. Отметьте точку съёмки, затем измерьте расстояние до снимаемого объекта в метрах. Какова она в обоих случаях? Если Вы пользуетесь дискретным объективом, проведите измерения для него.
  2. Задание аналогично 1-ому. Вместо портрета в полный рост, сфотографируйте лицевой портрет. Удалось ли Вам сфокусироваться? В каком случае искажения формы лица менее заметны?
  3. Измерьте минимальную дистанцию фокусировки своего объектива.

Ключевые вопросы

  1. Какие возможности предлагают объективы с большим фокусным расстоянием? маленьким
  2. Сможете ли Вы с помощью объектива с фокусным расстоянием равным 200 мм сфотографировать интерьер комнаты или модель в полный рост в студии площадью кв
  3. Какой объектив Вы выберите для съёмки репортажа в кафе с тусклым освещением: светосильный с фиксированным фокусным расстоянием или вариофокальный объектив с постоянной светосилой? Почему?
  4. Почему для всех видов съёмки сложно обойтись одним объективом?
  5. Можно ли сфотографировать пейзаж с объективом с фокусным расстоянием равным 85 мм, 200 мм?
  6. Приведите примеры съёмочных ситуаций, в которых может понадобиться объектив с фокусным расстоянием равным 400 мм.

photo-monster.ru


Смотрите также