f-стоп или шесть вещей, которые вы обязаны знать о диафрагме
Диафрагма как механический узел представляет собой тонкую непрозрачную структуру с отверстием в центре. Роль диафрагмы заключается в том, чтобы остановить прохождение света, за исключением света, проходящего через её отверстие. Диафрагма помещается внутри объектива, а её размер регулирует количество света, проходящего через объектив. Центр диафрагмы(апертуры) совпадает с оптической осью системы линз.
Понятие диафрагма
Отверстие диафрагмы – апертура представляет собой отверстие, через которое проходит свет. Более конкретно, диафрагма и фокусное расстояние из оптической системы определяют угол конуса пучка лучей света, которые приходят в фокус в плоскости изображения. Диафрагма определяет, как коллимируют проникающие в объектив лучи, что имеет большое значение для появления на плоскости изображения.
Коллимация — создание тонкого параллельно идущего потока излучения при помощи щелей, через которые он проходит.
Если апертура узкая, то допускаются сильно коллимированные лучи, что приводит к резкому фокусу изображения на плоскости. Широкая диафрагма пропускает неодинаковые лучи, что приводит к резкому фокусу только для лучей, идущих с определенного расстояния. Это означает, что широкая апертура приводит к четкому изображению для вещей на определенном расстоянии. Диафрагма также определяет сколько света достигает плоскости изображения (чем меньше диафрагма, тем темнее изображение для заданной выдержки).
Диафрагма измеряется с помощью «f-числа», которое иногда называют «f-стоп», оно показывает величину диаметра отверстия. Необходимо помнить, что меньшее f-число соответствует больше открытой диафрагме, при которой большее количество света попадает на светочувствительный элемент, в то время как более высокое f-число означает более узкую диафрагму (меньше света).
Базовое число диафрагмы – единица. Хотя в мире не так много объективов, у которых диафрагма может раскрыться до 1, тем не менее, они существуют. Умножая на 1,4, получаем стандартный диафрагменный ряд: 1; 1,4; 2; 2,8; 4 и т.д. каждое последующее число говорит о том, что количество света, проходящего через объектив, стало больше или меньше почти в два раза. То есть снимок на 2,8 с выдержкой 1/60 секунды будет засвечен также, как снимок на 4 с выдержкой 1/30. Чем больше число диафрагмы, тем сильнее она закрывается и тем с меньшим количеством света экспонируется снимок.
Полный ряд значений диафрагмы выглядит следующим образом: f/1,4; f/2; f/2,8; f/4; f/5,6; f/8; f/11; f/16; f/22 и f/32. Большинство современных камер позволяют управлять диафрагмой с шагом в 1/3 стопа, поэтому при регулировке диафрагмы на современном фотоаппарате между числами 2,8 и 4,0 можно найти такие промежуточные значения, как 3,2 и 3,5.
Понимание работы двойного увеличения пропускной способности при изменении числа диафрагмы на 1 СТОП полезно при настройке экспозиции и выборе выдержки и/или настройки чувствительности. Разница в экспозиции кадра при открытии диафрагмы с f/8 до f/5,6 как при смене чувствительности ISO 100 до 200 будет одинаковой – т.е. на один стоп светлее в обоих случаях. Аналогичным образом можно получить снимок на один стоп светлее, если чувствительность сохранить прежней, а экспозицию скорректировать выдержкой, сменив 1/125 на 1/60 с. И будет тот же самый результат, как если бы изменили диафрагму с f/8 на f/5,6.
Многих начинающих фотографов смущает тот факт, что небольшое отверстие имеет большее значение f (или f/число), в то время как большие значения диафрагмы имеют небольшие f-числа. Все дело в том, что значение диафрагмы – это отношение диаметра выходного зрачка объектива к его фокусному расстоянию, выражается дробью с числителем, равным единице. В фотографии вместо единицы часто используют латинскую букву f, которая конкретизирует назначение дроби: например, относительное отверстие 1/5,6 обозначается f/5,6. Из этого видно, что для разных объективов одно и то же значение диафрагмы будет обозначать разный диаметр. Например, диафрагма f/11 на объективе 100 мм (100/11) будет составлять 9,09 мм. Для 50-мм объектива та же самая диафрагма будет уже (50/11) равна 4,54 мм.
Теперь наглядно понятно, что не может пройти одинаковое количество света через отверстие в 9,09 мм и 4,54 мм.
Дифракция – это искривление лучей света, когда они проходят по краю лепестков диафрагмы. При закрытии диафрагмы для увеличения глубины резкости увеличивается дифракция, которая смягчает изображение, так как лучи не сходятся в одну точку на поверхности датчика, а преломляются и, следовательно, дают мягкий образ. Для получения принципиально четкого изображения по всей площади картинки обычно не используют при съемке наименьшее возможное значение диафрагмы.
4. Оптимальная диафрагма
Для большинства объективов характерно, что на максимально открытой диафрагме сложно добиться максимальной резкости в кадре. Как правило, диафрагму чуть прикрывают. Оптимальное значение диафрагмы для каждого объектива получают экспериментальным путем. Нужно проследить за дифракцией – при каких значениях f она будет минимально приемлемой для фотографа, то значение диафрагмы можно считать оптимальным для работы.
Для тестирования объектива важным моментом является использование прочного штатива для фотоаппарата. Необходимость в этом продиктована тем, что следует фокусироваться на одном и том же месте. После того, как тестовые снимки сделаны, просмотрите их в 100% увеличении на экране монитора. Вы сможете выбрать наиболее резкие и, проверив данные EXIF, определить при какой диафрагме была сделана та или иная фотография. Это и будет оптимальное значение диафрагмы для данного объектива.
5. Резкость объектива и боке – почувствуйте разницу
Боке (бокэ) – японское слово и обозначает художественное размытие фона. Хорошим боке считается такое, которое как бы скругляет основные моменты изображения, нежели оставляет стороны предметов, которые находятся вне фокуса, резко очерченными, например, образующими четкий шестиугольник. Боке следует отнести к свойствам объектива, результату работы его оптических элементов и диафрагмы, а не к возможностям камеры, которой сделана фотография.
Наилучшее боке получается у тех объективов, которые имеют большее количество лепестков и закругленные края.
Для начала достаточно будет знать, что чем шире угол лучей света, тем точнее будет автофокус. На приведенной схеме угол лучей, полученных от объектива f/2,8 (синие линии), будет больше, чем от объектива f/4 (красные линии), которые в свою очередь больше, чем от объектива f/5,6 (желтые линии). При использовании объектива с максимальной диафрагмой f/8, только самые точные датчики способны работать, но фокусировка будет медленной и менее точной. Именно по этой причине прекращают автофокусироваться объективы f/5,6, когда фотограф пытается использовать телеконвертер, снижающий их максимальную светосилу до f/8 или f/11.
Это, конечно же, не все те знания, которые необходимы опытному пользователю, тем не менее, для начала следует очень хорошо ориентироваться в данных технических тонкостях. Мы будем и дальше давать уроки по фундаментальной теории фотографии – оставайтесь с нами, делитесь уроками с друзьями и с удовольствием используйте свой творческий потенциал.
F stops что это
Скорость затвора довольно легко понять, но почему диафрагма так странно увеличивается? Почему такие странные числа: 1.4, 2.0, 2,8? Почему большие числа — означают меньшую диафрагму? И как, черт возьми, ты должен помнить все это?
Не волнуйтесь — это меньшая загадка, чем вам может показаться. Вот как это работает.
Почему это важно
Часто важно знать, что такое «половина диафрагмы» от любой заданной диафрагмы, потому что если вы снимаете в ручном режиме (вы ведь уже снимаете не в автоматическом режиме?!), то вы можете использовать то, что называется « синонимичные воздействия ». То есть, вы можете получать одинаковое количество света, попадаемого на датчик вашей камеры двумя разными путями.
Другими словами: если вы снимаете фотографию с 1/100 секунды, f/4 и ISO 200, вы получите точно такую же яркость на вашей фотографии, если вы вдвое уменьшите ISO и удвоите скорость затвора (то есть, установив выдержку в 1/50 секунды и ISO 100) или наоборот (выдержку 1/200 секунды и ISO 400).
Примечание: технически, изменение ISO не изменяет количество света, попадаемого на датчик вашей камеры, но фактически, оно действует также, как если бы вы меняли количество света, входящего в вашу камеру.
Есть ещё и другой путь, за счет изменения диаметра диафрагмы. Но об этом ниже.
ISO и выдержка
Прежде чем мы погрузимся в диафрагму, давайте взглянем на выдержку. Как я уже упоминал ранее, она интуитивно понятна: 2-секундная выдержка означает, что затвор камеры открывается на две секунды, что вдвое большее время, чем при 1-секундной выдержке. То же самое касается 1/100 и 1/200 — в первом случае, затвор камеры будет открытым в два раза дольше, чем во втором случае.
ISO касается светочувствительности; В старые времена мы говорили о светочувствительности плёнки, что означало время, в течении которого нужно воздействовать светом на плёнку, чтобы в ней произошли соответствующие химические реакции. В наши дни это относится к чувствительности вашего датчика освещенности (или, точнее, к коэффициенту умножения света, получаемому датчиком вашей камеры). Когда вы снимаете при ISO 100, ваша камера будет использовать данные с чипа камеры как есть. При ISO 200 процессор вашей камеры измеряет ваши значения освещенности, а затем умножает их на 2. При ISO 400 он умножает все на 4 — и так далее.
Шкала F-стопов представляет собой геометрическую последовательность чисел: последовательность степеней квадратного корня из 2.
F-stops и диафрагмы
Диафрагма — это то, что всегда сбивает моих учеников с толку, потому что кажется, что шкала диафрагмы не имеет никакого смысла. Во-первых, f/2.8 — довольно странное число, но как может f/2.8 быть отверстием с большим диаметром, чем f/4?
Открытие диафрагмы измеряется в f-stops, которые, по сути, являются дробью. В частности, отверстие диафрагмы является частью фокусного расстояния вашего объектива. Итак, если у вас 100 мм объектив установлен на f/4, то в действительности вы говорите, что отверстие диафрагмы в объективе составляет 1/4 от 100 мм. Давайте посчитаем: 1/4 от 100 мм — это 25 мм — или около дюйма.
Эта дробь, очевидно, является причиной, по которой диафрагма f/4 больше, чем f / 8, — если вы получаете 1/4 (25%) торта, вы получаете больше торта, чем если вы получаете 1/8 (12,5%) торта.
Возможно, вы видели очень шикарные объективы f/1.0 (версия Canon 50mm f / 1.0 стоит около 4500 долларов США), и если вы достаточно долго были в мире фотографии, то возможно вы даже сталкивались с объективом 50 мм f/ 0,95. Если вам сразу стало интересно, как это возможно, просто вернитесь к математике: объектив 50 мм f/1.0 имеет отверстие диафрагмы 50 мм. Таким образом, 50 мм f/.95 не является физическим явлением, бросающим вызов физике — он просто имеет отверстие диафрагмы, превышающее его фокусное расстояние; 52,6 мм, если быть точным.
Шкала f-stops
Шкала F-стопов представляет собой геометрическую последовательность чисел: последовательность степеней квадратного корня из 2. Это звучит довольно мистически, но взгляните на таблицу, которая находится выше от этого текста; фактические квадратные корни на левой стороне таблицы могут выглядеть загадочно, но с правой стороны, без сомнения, узнаете f-stops, да да, те самые, которые используются вашей фото камерой при съемке фотографий.
Так почему же была выбрана такая странная шкала? Ну, F-стопы увеличиваются и уменьшаются, идут вверх и вниз (обратно) геометрически в степенях квадратного корня из двух, просто потому, что так увеличивается физическая площадь круга. То есть, если вам нужно удвоить площадь круга, то вы должны текущий диаметр круга умножить на квадратный корень из двух. И тогда вы получите диаметр, который будет соответствовать кругу с площадью в два раза большей, чем исходный круг.
В свою очередь, удвоение площади круга, означает что количество света, попадающего на датчик вашей камеры за единицу времени — удвоится. Ведь просто, а?
Конечно, шкала диафрагмы не работает исключительно с целыми числами; посмотрите на вторую таблицу, чтобы увидеть, что происходит, когда я беру выборку дробей и вставляю их в формулу квадратного корня. Ваша камера будет работать либо с третями, либо с половиной стопа, поэтому, когда мы смотрим на разные доли пяти (пять с половиной, пять и одна треть, пять и две трети), мы вы получите больше f-стопов, которые вы, вероятно, узнаете (f/6.7, f/6.3 и f/7.1 соответственно).
Этот способ расчета диафрагмы является причиной того, что вы очень редко такие значения, как например, f / 3.0 или f / 7.0 — хотя я видел их время от времени на некоторых причудливых камерах, особенно на камерах телефонов, где кажется, фотографические соглашения пустили по ветру.
Offroad-Opposition
Оплот независимых странников. Мы знаем короткую дорогу.. Ну как дорогу..
Объективы. Часть 3 Диафрагма, f- и t-стопы
Список разделов › Жизнь клуба › Увлечения › Фото
Описание: Для тех кто увлекается фотографированием
#1 leshco » 06.03.2013, 10:22
Один из важных компонентов объектива это диафрагма (от греч. — перегородка) — устройство, которое призвано ограничивать/дозировать попадание света в фотокамеру. Во многом принцип работы диафрагмы схож с принципом работы зрачка глаза: когда диафрагма закрывается, то света в объектив и, соответственно, на матрицу, попадает меньше, когда открывается, то наоборот — больше. Таким образом, грубо говоря, открытием и закрытием диафрагмы можно добиваться более ярких или тёмных снимков или влиять на другие параметры съёмки (это мы рассмотрим позже).
Нецелесообразно размещать диафрагму, ограничивающую световой поток, на передней линзе объектива (хотя так тоже иногда делают). Диафрагму помещают в место, где пучок света имеет меньший диаметр, внутрь объектива.
Диафрагменные числа
Объектив, как уже вы поняли, устройство довольно сложное и количество света, попадающего в него, как правило, напрямую связано с фокусным расстоянием. То есть, чем больше фокусное расстояние (и чем меньше угол обзора объектива), тем меньше света попадает в объектив. В предельно простой аналогии объектив — это как труба. Меньше фокусное расстояние — труба меньшей длинны, кольцо по сути. Больше фокусное расстояние — труба большей длинны. В длинной трубе света меньше, чем в кольце. Это, конечно, предельно упрощённая аналогия, но она отражает положение вещей.
Если бы диафрагма открывалась на заданные величины, измеряемые, допустим, в миллиметрах, то при одинаково открытой диафрагме на объективах с различными фокусными расстояниями получалось бы разное количество света, попадающего внутрь фотоаппарата. И контролировать процесс получения снимка заданной яркости в таких условиях было бы довольно затруднительно: при фиксированной диафрагме (отверстии неизменного диаметра в данном случае) на коротком фокусном расстоянии в объектив попадало бы больше света, чем в объектив с длинным фокусным расстоянием.
Поэтому были придуманы так называемые диафрагменные числа. Диафрагменное число — это дробь, отношение заднего фокусного расстояния объектива к диаметру входного зрачка (изображения диафрагмы, построенного стоящими перед ней линзами в обратном ходе лучей). Если говорить проще — то эти числа (обозначим их здесь буквой N) представляют собой соотношения фокусного расстояния (f) к реальному размеру диафрагмы (D): 
Эта странная на первый взгляд вещь сделана для того, чтобы на объективах с разным фокусным расстоянием была возможность получать одинаковое количество света, установив нужное значение диафрагменного числа (N). По сути, диафрагменные числа позволяют проще контролировать процесс съёмки, делая его независимым от фокусного расстояния объективов. Выбрал диафрагменное число и если оно доступно для данной модели объектива, то при изменении фокусного расстояния, количество света, попадающего на матрицу, будет одно и то же:
При фокусном расстоянии f=50mm для получения какой-то освещённости диафрагму нужно открывать, допустим, на D=25mm
При фокусном расстоянии f=100mm для получения того же количества света диафрагму нужно открывать уже на D=50mm
Здесь показана некая условная иллюстрация работы с диафрагменным числом. Допустим, в первом случае при фокусном расстоянии f=50mm для получения нормально экспонированного (по яркости такого, как и было задумано) кадра диафрагму нужно открывать на D=25mm. При увеличении фокусного расстояния до f=100mm уменьшится количество света, попадающего в объектив. Поэтому, чтобы получить по яркости такой же кадр, как был первом случае, реальный размер диафрагмы нужно будет сделать уже D=50mm. В обоих случаях будет соблюдаться пропорция отношения N=f/D=2. То есть если установить на объективе диафрагменное число 2, то света на матрицу будет попадать одинаковое количество, вне зависимсоти от длинны фокусного расстояния.
Маркировка и обозначения
Поскольку диафрагменное число — это результат дроби, то и записывают его в виде 1:1.2, например:
Слева — маркировка минимально возможного диафрагменного числа у этого объектива (1.2), справа — фокусное расстояние объектива (58mm)
. или как дробь с буквой «f»: f/5.6 или f/8.
Ряд диафрагменных чисел
Цифры такие «кривые», потому что яркость изображения определяется количеством света, попавшего в объектив. А оно, в свою очередь, зависит от площади входного отверстия. Площадь отверстия при диафрагменном числе f/1.4 ровно в 2 раза больше площади при f/2. А при f/2 в 2 раза больше, чем при f/2.8, и так далее. А поскольку площадь круга определяется формулой п х R2 («пи ар квадрат», где R — это радиус круга), то в результирующих коэффициентах будет фигурировать квадратный корень, который и даёт в результате «кривизну» цифр диафрагменного ряда.
Для удобства эти ступени часто разбивают на более мелкие отрезки (с шагом 1/3 ступени), которые вы можете видеть в настройках техники:
Как правило, управление камеры позволяет ступенчато менять значение диафрагменного числа. Однако существуют объективы и с плавной регулировкой и она всё больше входит в обиход, особенно в связи с развитием электронного управления параметрами фототехники. На оправу объектива может быть нанесена шкала из диафрагменных чисел и у объективов может быть очень удобное решение с управлением диафрагмой при помощи специального кольца (вообще-то, это старое решение, вернувшееся к нам как «новое — это хорошо забытое старое» в модном сейчас ретро-дизайне фотоаппаратов):
Но на большинстве современных объективов такая шкала (как и кольцо регулировки диафрагмы) отсутствует и установка диафрагмы производится органами управления на самой камере, специальными колёсиками, крутилками, кнопками и/или через меню.
Мало того, физически в современных фотоаппаратах применяется, как правило, так называемая «прыгающая диафрагма». При таком устройстве управления диафрагмой осуществляется электроникой (согласно установленным пользователем режимам съёмки) и когда фотограф наводится и строит кадр, то диафрагма постоянно полностью открыта, максимально возможно для этого объектива. Стоит нажать на кнопку затвора, как диафрагма закрывается на выставленную в настройках величину на время экспонированная снимка, а сразу после — опять максимально открывается. То есть, как бы «прыгает». Это сделано для того, чтобы при съёмке с сильно закрытой диафрагмой можно было хоть что-то разглядеть в видоискателе, ведь в таком случае света через малое отверстие закрытой диафрагмы проходит крайне мало.
#2 leshco » 06.03.2013, 10:22
Впервые эффект потерь света в объективах с разной кострукцией был замечен при съёмке кино. Кинооператоры вообще не жалуют трансфокаторную оптику, то есть, говоря проще — они не любят зум-объективы. Эта нелюбовь появилась у них потому что качественных зум-объективов не так много и доступными они стали относительно недавно. Классическая школа операторского искусства построена на применении объективов с фиксированными фокусными расстояниями, а все приближения-удаления в кадре осуществляются, как правило, при помощи тележки на рельсах (она называется «долли», от англ. — dolly: платформа, тележка):
При работе со сложными сценами оператором приходится периодически менять объективы на камере, подбирая нужные фокусные расстояния. И тут выясняется, что разные по конструкции объективы на одинаковых диафрагменных числах дают разную по яркости картинку! Перепад яркости в одном эпизоде при просмотре фильма расценивается как дефект. Поэтому, кинематографическую оптику было решено калибровать не в диафрагменных числах (f-stop), а в величинах, учитывающих также потери света в объективе. Новая величина была названа t-stop. Буква «t» была взята из английского слова «transmission» (пропускание).
Представить, что такое t-stop можно следующим образом. Вообразите два объектива, один идеальный (которого не бывает в природе), со 100% светопропусканием, работающий без потерь. Другой — выглядит точно так же, но часть света не доходит до матрицы из-за отражений и поглощения света внутри объектива. Понятно, что первый объектив доставит больше света к матрице, чем второй, при прочих равных условиях. Теперь прикроем диафрагму первого (идеального) объектива настолько, чтобы до матрицы дошло ровно столько же света, как у нашего второго объектива. Полученное диафрагменное число и будет являться значением t-stop для второго объектива. Другими словами, t-stop — это диафрагменное число, учитывающее неидеальность (светопоглощение в объективе).
Однако, вернёмся к практической фотографии. Фотообъективы всегда калибруются в диафрагменных числах. Минимальное диафрагменное число, которое можно выставить на данном объективе, называется его светосилой. А соответсвующая ей величина t-stop будет характеризовать прозрачность стекол объектива. Чем сильнее t-stop отличается от диафрагменного числа, тем менее прозрачен объектив.
В заключение — пара таблиц t-чисел для некоторых популярных объективов. Информация взята с известного сайта DxO. На сегодняшний день там содержатся наиболее аккуратные измерения параметров камер и оптики различных производителей. Чтобы уйти от малопонятных величин, указанных на сайте, прозрачность объективов пересчитана в проценты. В принципе, этой величине не стоит придавать слишком большое значение. Хотя для качественной оптики она заметно выше, чем для аналогичной бюджетной, но, всё же, она очень сильно зависит ещё и от сложности объектива (количества линз в нём).
Результаты вполне предсказуемые. Наибольшим (наилучшим) светопропусканием обладают объективы имеющие простейшую схему и состоящие из малого количество линз. В то же время, светосильные (f/1.2) объективы имеют наименьшее светопропускание, что объясняется сложностью их оптической схемы. Как правило, такие объективы имеют еще и плохую устойчивость к засветкам.
Тут не приведены коэффициенты прозрачности для объективов, у которых светосила зависит от фокусного расстояния. Подчеркнём преимущества объективов с высокой светосилой: они не только позволяют сильнее открыть диафрагму, но и ещё, как правило, обладают более высокой прозрачностью — до матрицы доходит больше света.
Куда девается остальной свет, отражённый от поверхностей раздела воздух-стекло? Часть его поглощается зачерненными стенками корпуса объектива, а часть в виде снижающей контраст поразитной засветки попадает на матрицу. Из таблицы видно, что паразитной засветки может быть много. Производители объективо постоянно работают над этой проблемой, совершенствуя материалы и покрытие линз.
Кстати, вполне возможно, что на ультразум-объективах, с их сложной многолинзовой конструкцией, свет съедается уже более ощутимо, в сравнении с аналогичными настройками диафрагменных числел на объективах «попроще». И при конструировании таких объективов нужно прилагать дополнительные усилия, чтобы всё это компенсировать.
