По мере возрастания фотографических аппетитов человечества конструкция объективов все более усложняется. Когда-то все они были одного типа — с фиксированным фокусным расстоянием. Такие объективы выставлялись на относительно маленькую диафрагму и использовались в камерах большого формата. Подобную оптику значительно легче проектировать, а ограниченный диапазон диафрагмы позволяет скрыть неизбежные аберрации (дефекты изображения), в то время как для современной светосильной оптики производитель должен предусмотреть целую систему сложной коррекции светового потока и гашения аберраций. С появлением 35-мм пленочного стандарта ситуация резко изменилась, так как заданный новоиспеченными камерами репортажный стиль требовал от производителей «ускорения» оптики. На потребительском рынке продажи зум-объективов стали превалировать над реализацией фикс-фокусов — фотографы сделали выбор в пользу мобильности и оптической универсальности. Впрочем, зум-объективы — не панацея для современной фотографии, а их оптические системы имеют и обратную сторону — модели премиум-класса влетят вам в копеечку и при этом стандартный зум-объектив обязательно страдает геометрическими аберрациями в крайних положениях фокусных расстояний. Полный диапазон доступных диафрагм среднестатистического зума обычно ниже, чем у его собратьев с фиксированным фокусным расстоянием.
Цифровые камеры поставили конструкторам объективов новые задачи. Нужно было как-то подстраиваться под меньшие сенсоры, меньший оптический путь, сверхвысокую чувствительность, обеспечить для некоторых современных компакт-моделей 8-ме-гапиксельное разрешение на площадке размером всего лишь 6х8 мм.Чем меньше формат сенсора, тем более требуется высокое оптическое разрешение объектива, что существенно сказывается на конечной стоимости фотокамеры. Один из главных факторов, определяющий невысокую стоимость бюджетных камер, — ограничение мегапиксельности сенсора. Но поскольку оптика работает в тесном тандеме с матрицей, производители из коммерческих соображений создают оптическое решение объектива под стать имеющимся пикселям и зачастую изготавливают объективы из недорогого стекла с минимальным количеством оптических элементов.
Конструирование объектива разбивается на три стадии. Ознакомившись со спецификацией, инженеры определяются с базовым типом оптики. Существует ряд стандартных конфигураций элементов, такие как Cooke Triplet, Petzvar и др. Каждое дизайнерское решение оптимизировано под конкретный тип, будь то зум-объектив, широкоугольник или телевик.
Далее инженер работает над конструкцией, «нащупывая» оптимальное сочетание линз из различных типов стекла (у каждого свой коэффициент преломления и т.д.). Учитывается масса, размер, разрешение, фокусное расстояние, максимальная диафрагма и, наконец, стоимость конечного продукта.
Эта фаза традиционно сопровождается множеством сложнейших вычислений с целью предугадать поведение объектива перед его запуском в производство.
Особенно помогают в моделировании современные компьютерные технологии. Самые точные оптические расчеты теперь осуществляются в мгновение ока. Это позволяет ускорить производственный цикл и выпускать более продвинутые объективы по более доступным ценам.
Фокусное расстояние традиционно определяет тип объектива: стандартный, широкоугольный, телеобъектив и.т.д. Впрочем, у каждого формата камер (средний, цифровые SLR и т.д.) есть свои пограничные величины для классов оптики. Это объясняется, прежде всего, отличием размеров отображающих областей. За счет большей площади кадра среднего формата 50-мм объектив создаст широкоугольный эффект: при том же уровне увеличения сцена захватывается более широко.
Использовать на среднеформатном «агрегате» 50-мм объектив 35-мм камеры, конечно, не удастся — окружность отображения недостаточно велика, чтобы заполнить больший кадр. Поэтому теоретически более правильным было бы рассматривать объективы с позиции их угла зрения, ведь очевидно, например, что угол зрения 50-мм объектива на среднем формате гораздо шире, чем на 35-мм камере. Но, с подачи фотографов и производителей, базовым параметром объектива все же считается фокусное расстояние. В зависимости от формата его эффективное значение меняется. В нашей таблице сведены эквивалентные фокальные величины для цифровых «мыльниц», цифровых 35-миллиметровых и полнокадровых среднего формата. Впрочем, такой список нетрудно составить и самому.
Не беда, что соотношения сторон картинки могут различаться. Чтобы скорректировать фокус, достаточно соотнести с выбранным форматом 35-миллиметровую область изображения (или сравнить диагонали — так будет даже точнее).
Дискуссия по поводу диафрагмы может быстро завести в тупик. Как «среднеформатное» f8 на диаграмме может быть физически больше аналогичного отверстия для 35 мм? И почему в цифровой камере гораздо раньше проявляются дифракционные эффекты? Аналогия примерно такая же, как и в случае с фокусными расстояниями. При диафрагме f8 размер отверстия на среднеформатной Hasselblad физически больше отверстия с таким же значением диафрагмы на 35-мм Canon, однако область формирования изображения у него также больше. Поэтому относительная яркость в обоих случая одинакова.
Уяснив это, нетрудно истолковать и несоответствие второй ситуации. Для объектива карданной камеры f32 — это сравнительно большое отверстие. А для 35-мм или цифровой SLR — это уже микроскопическая точка. Поэтому картинка сильно пострадает из-за дифракции.
Объектив выбирают не только по фокусному расстоянию. Следует рассмотреть и другие факторы — как технические, так и из области повседневной фотопрактики. Абстрагируясь от типа камеры, мы коснулись некоторых аспектов устройства и работы объективов. Надеемся, что эта информация вдохновит вас на творческие свершения.
Фокусный эквивалент
Фокусное расстояние меняется соответственно изменению области изображения. Эффективное фокусное расстояние зависит от формата пленки (или цифрового сенсора). Тем не менее, при вычислении фокуса многие по-прежнему привязываются к 35-мм эквиваленту. В данной таблице приведены фокусные расстояния для различных форматов относительно 35-мм камеры. Помните, что табличные значения — этого всего лишь эквиваленты, призванные дать представление о широкоугольном или телескопическом эффекте.
| Действительное фокусное расстояние | Приведенное фокусное расстояние | ||||
| Компактная цифровая камера | Цифровая зеркальная камера | 35 мм (полнокадровая цифровая зеркальная камера) | 6х4,5 средний формат | 6х9 средний формат | |
| 7 мм | 35 мм | - | - | - | - |
| 14 мм | 70 мм | 22 мм | 14 мм | - | - |
| 21 мм | 105 мм | 34 мм | 21 мм | - | - |
| 28 мм | 140 мм | 45 мм | 28 мм | - | - |
| 35 мм | 175 мм | 56 мм | 35 мм | 21 мм | - |
| 50 мм | 250 мм | 80 мм | 50 мм | 30 мм | 23,6 мм |
| 90 мм | - | 144 мм | 90 мм | 54 мм | 36 мм |
| 150 мм | - | 240 мм | 150 мм | 90 мм | 60 мм |
| 300 мм | - | 480 мм | 300 мм | 180 мм | 120 мм |
Цифра: найдите отличия
Объектив выполняет одинаковые функции как в цифровых, так и в пленочных камерах. Однако из-за меньшей поверхности сенсора отображения цифровая фотография имеет свои особенности.
- Глубина резкости: чем меньше область изображения, тем меньше габаритные размеры оптической системы вообще и больше глубина ее резкости. Эквивалентный 50-мм объективу пленочной камеры цифровик при одинаковой диафрагме уверенно рисует предметы, расположенные гораздо дальше той области, которая доступна 50-мм оптике. Конечно, это хорошо для пейзажной съемки, но усложняет работу в студии, где будет намного труднее добиться художественного размытия фона.
- Фокальный множитель: эффект фокального умножения как бы превращает 28-мм объектив в 45-миллиметровый, если тот установлен на бюджетном цифровом SLR (например, Canon EOS 300D). Чтобы добиться широких углов, здесь придется задействовать сверхширокоугольную оптику (с фокусным расстоянием 18 мм и меньше). Впрочем, сейчас производители все активнее разрабатывают объективы исключительно для своих цифровых моделей. Однако вследствие применения меньшей области формирования изображения теряется обратная совместимость объективов с 35-мм камерами.
- Дифракционный лимит: фотографы знают, что диафрагму объектива нельзя прикрывать до бесконечности. При постепенном уменьшении диафрагмы до f16 или f22 начинает проявляться дифракционный эффект. Как известно, дифракция возникает по краям оптического проема. Чем меньше ее величина, чем больше доля искаженного потока и, как следствие, хуже качество получаемой фотографии. Так как объективы цифровых «мыльниц» имеют меньший физический размер, дифракция у них наступает раньше. Поэтому в дешевых цифровых камерах производители ограничивают максимальное значение диафрагмы до f8 или f11.
Формат фактор
Почему при одинаковом фокусном расстоянии результат зависит от формата? Размер кадра 35-мм камеры (36x24 мм) больше, чем светочувствительный участок цифрового SLR (22,5x15 мм). Так как у цифровой модели угол зрения уже, фокусное расстояние объектива как бы удлиняется.
Фильтры
Как же не вспомнить о фильтрах для объектива? Photoshop способен на многое, однако и он не воссоздаст в полной мере целый ряд эффектов (например, поляризационный). А чтобы не «вылететь» из динамического диапазона, при отдельных видах съемки необходимо градуировать яркие тона неба. Для этого нужны объективы с держателями фильтров. Увы, последние не предусмотрены для большинства любительских и полупрофессиональных цифровых моделей.
Пользователи цифровых зеркалок, 35-миллиметровых, средних и форматных камер с этой проблемой не столкнутся. Однако у некоторых зум-объективов посадочные крепления весьма велики, что делает прямоугольные фильтры непрактичными, а стеклянные — слишком дорогими. Самыми удобными остаются объективы с фиксированным фокусным расстоянием.
Хотим предостеречь относительно объективов с вращающимися передними линзами, все еще распространенных среди бюджетных зумов. Так как они вращаются при фокусировке, использование градиентных и поляризационных фильтров становится почти невозможным.
Оптические искажения
Объективы — это исключительно сложные оптические устройства. Не только из-за высоких требований фотографов, но и вследствие природы стекла, поведения света, организации производственного цикла. Привносимые объективом дефекты изображения принято называть аберрациями. Полностью избавиться от аберраций практически невозможно. По крайней мере, в рамках приемлемой отпускной цены.
- Сферическая аберрация: проще всего изготавливать объективы со сферической поверхностью. Увы, свет, проходящий через них по краям, не фокусируется в номинальной точке. Это приводит к сферическим аберрациям, или, иначе говоря, общему смягчению деталей. Проблема решается методом уменьшения максимально возможной диафрагмы. Лучшее решение — применение объективов с асферическими элементами, имеющими не сферический, а параболический профиль поверхности.
- Кома: это такая аберрация, в результате которой точки на оптической оси не сходятся в точке на светочувствительном сенсоре, а имеют небольшой так называемый «диаметр разброса». В результате картинка теряет в резкости. Особенно сильно этот эффект проявляется ближе к краям снимка, он «лечится» применением асферических элементов в конструкции объектива.
- Астигматизм: проявляется в невозможности получения одновременной резкости вертикальных и горизонтальных линий. Возникает при недостаточно точной сферичности линзы. Данный дефект относится к числу наиболее трудноисправимых и устраняется подбором определенного сочетания линз с различной кривизной поверхности.
- Хроматическая аберрация: погрешность объектива, вследствие которой лучи различной длины волны пересекают оптическую ось системы в точках, расположенных на разном расстоянии от оптической оси. Хроматическая аберрация свойственна объективам дешевых камер и проявляется в виде интерференционных полос или, что встречается еще чаще, цветной окантовки вокруг объекта.
- Дисторсия: наблюдается, когда плоскость фокусировки изогнута или параллельные линии не получаются таковыми на кадре. Зум-объективы частенько грешат искажением линий. На широком конце диапазона зум привносит бочкообразную дисторсию (выпуклость от центра), а на дальнем конце — «подушкообразную». По этой причине в ландшафтной и архитектурной фотографии профессионалы предпочитают использовать оптику с фиксированным фокусным расстоянием.
Цифровой «усилитель»
Часто фотографии, полученные при помощи цифровой камеры, выходят немного смазанными. Фильтр из арсенала Photoshop — Unsharp Mask — может восстановить четкость оригинала. Но и он имеет свои ограничения: увеличивает контрастность по краям объектов, не может восстановить пропущенные детали, просто выделяя существующие. Но если перестараться, то можно так усилить искажения, что первоначальный вариант покажется шедевром. Вследствие многократного усиления цифрового шума возможно даже появление объектов-фантомов.
В целом, цифровая корректировка может сделать картинку более привлекательной. Многие камеры усиливают кадр уже на стадии первоначальной обработки. Правда, это не всегда приводит к заметным улучшениям.
Чтобы картинка выходила предельно резкой, вам нужен широкий формат, качественный сканер или большая ПЗС-матрица . В противном случае не помогут даже супердорогие объективы и все ухищрения Photoshop.
Макро
Как известно, макрообъектив воспроизводит образ, равновеликий фотографируемому объекту. Но на практике макрооптика стала атрибутом крупноплановой съемки. Редко когда стандартный или зум-объектив может сфокусироваться ближе чем на 0,3 м. Поэтому приверженцам цифровых SLR, 35-мм и среднего формата необходим специальный макрообъектив (или макроконвертер) для работы на минимальных дистанциях. А если позволяет конструкция камер, то с помощью удлинительных колец можно увеличить расстояние между объективом и фокальной плоскостью.
Впрочем, такой подход скорее временное решение. Для цифровой зеркалки лучше приобретать макрообъектив у производителя вашей камеры. При использовании насадок идеально, когда один производитель изготавливает камеру, объектив и саму насадку. Полноценное макро может достойно обеспечить любительская цифровая камера с режимом супермакро. Благодаря меньшим размерам светочувствительного сенсора в таких камерах намного проще изготовить макрорежим, по своим характеристикам и результатам вполне сравнимый с макрокадрами, выполненными дорогими зеркальными камерами. Например, Pentax Optio 550 может фокусироваться на объектах в 2 см от линз объектива, а Fuji S7000 — даже с 1 см.
Спец. объективы
Объективы с возможностью смещения относительно оптической оси — что это такое и кому это нужно? Прежде всего тем, кто когда-либо пытался сфотографировать небоскреб или интерьер широкоугольным объективом. В момент вертикального наклона камеры появляется соответствующий эффект перспективы. Эта процедура больше отождествляется с «широкой» съемкой, поскольку речь идет о максимальном захвате деталей кадра. Ведь вертикаль получится вертикальной, только если камера зафиксирована строго по горизонтали.
В этом-то и кроется проблема — кому нужны на снимке куски припаркованных машин или обрезанная верхушка здания? Впрочем, в случае с небоскребом можно сфотографировать его верхушку, даже если та не видна в видоискателе. Для этого нужно осуществить вертикальное смещение объектива, что сдвинет вверх «оптический прицел», и все строение впишется в отображенную область. Так как никаких других наклонов не предусматривается, то все вертикали останутся таковыми. Требования к точности смещения и качеству оптики делают такой объектив сугубо профессиональным инструментом. Всем прочим остается уповать на цифровое «мошенничество»: инструмент Photoshop Transform может достаточно уверенно модифицировать перспективу и восстановить вертикаль.
Good
ОтветитьУдалить