Характеристики объективов. Светосила

Светосила объекти́ва — отношение освещённости оптического изображения, образованного объективом в плоскости светочувствительного материала, к яркости фотографируемого объекта.

Следует разделять геометрическую и эффективную светосилу.

Значение геометрической светосилы пропорционально и равно площади действующего отверстия (π/4 * d2), деленной на квадрат фокусного расстояния объектива (f2). Т.е. π/4 * d2 : f2 или π/4 * (d/f)2

Но для простоты обозначения светосилы в фототехнике принято обозначать, как величину относительного отверстия, которая выражается, как отношение диаметра действующей диафрагмы к фокусному расстоянию (d/f), которое обычно принято обозначать, как 1/K, когда числитель приведен к единице.

Исходя из этого получается, что светосила тем больше, чем больше относительное отверстие. При этом для сравнения светосилы двух объективов достаточно взять квадраты знаменателей относительного отверстия.

Следовательно, для знания и сравнения светосилы нам достаточно знать величину относительного отверстия.

Относительное отверстие объектива является геометрическим понятием и характеризует его светосилу только условно. При прохождении светового потока через объектив часть его поглощается массой стекла, а часть отражается и рассеивается поверхностью линз, поэтому световой поток доходит ослабленным до светочувствительного элемента. Светосила, учитывающая эти потери, называется эффективной светосилой.

Т.к. относительное отверстие является значением максимально открытой диафрагмы для данного фокусного расстояния, где 1 – это значение максимально открытой диафрагмы, а K – это во сколько раз фокусное расстояние объектива больше диаметра диафрагмы, а также одновременно обозначает число диафрагмы. Отсюда следует, что светосила тем больше, чем больше значение числа диафрагмы.

Экспозиция

Экспозицию составляют 2 параметра: Выдержка и Диафрагма. Не верно подобранная экспозиция приводит к тому, что света на матрицу попадёт меньше или больше необходимого: снимок получится тёмный или светлый (недоэкспонированный или переэкспонированный). Сочетание двух параметров даёт возможность различного комбинирования: большая выдержка при малой диафрагме или наоборот. Увеличивая диафрагму на одну ступень, надо на столько же уменьшить выдержку и наоборот. Изменение экспозиции обозначают в ступенях. Одна ступень соответствует изменению количества проходящего света в два раза, что соответствует изменению диафрагмы в 1,4 раза (1, 1.4, 2, 2.8) либо выдержки в 2 раза (1/ 30, 1/60, 1/125).

Выдержка или Shutter

Время фиксации изображения матрицей, т.е. время в течении которого пиксели накапливают свет. Измеряется в долях секунды 1/30, 1/250 и т.д. (бывает и 1/2000 и 1/4000). Бывает и больше, например 15 секунд.

Чем больше по времени выдержка, тем больше света попадёт на матрицу и наоборот. Короткая выдержка нужна при очень ярком свете или при фотографировании быстродвижущихся объектов, большая же выдержка очень актуальна при съемке ночью или в помещениях со слабым освещением.

Диафрагма или Aperture

Это регулируемое отверстие в объективе.

Величина отверстия определяется числом диафрагмы: 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6.

Чем меньше число – тем больше отверстие, тем больше света попадёт на матрицу и наоборот. Диафрагма обозначается числом диафрагмы, как мы уже выяснили это знаменатель относительного отверстия объектива и позволяет регулировать размер относительного отверстия. И в частности саму светосилу объектива.

Шкала ирисовой диафрагмы стандартизована, и образует следующий ряд:

1:0,7; 1:1; 1:1,4; 1:2; 1:2,8; 1:4; 1:5,6; 1:8; 1:11; 1:16; 1:22; 1:32; 1:45; 1:64.

Перевод ирисовой диафрагмы на одно деление изменяет относительное отверстие в корень из 2 ~ 1,41 раза, что даёт увеличение или уменьшение освещённости оптического изображения в два раза.

В современных автоматических и полуавтоматических фотоаппаратах, число диафрагмы может устанавливаться не только на значения стандартного ряда, но и на промежуточные величины.

Диафрагма и Глубина резкости или ГРИП Глубина резко изображаемого пространства.

Это характеристика указывает, насколько резким будет изображение вокруг основного объекта снимка, проще говоря: фон за ним.

Малая глубина резкости–если нужно, чтобы резко получился сам объект, а фон получился «размытым»: подбирается экспозиция смалым числом диафрагмы.

Открытая диафрагма, число 1,2

Большая глубина резкости – резко получается сам объект и фон вокруг него:

экспозиция с большим числом диафрагмы. Нужно помнить, что движущиеся предметы получаться «смазано».

Закрытая диафрагма, число 16

Экспозамер

Замер уровня освещенности объекта съемки и вокруг него, необходимый для определения правильной экспозиции. Осуществляется за счет экспонометров, встроенных в камеру.

Для автоматической установки делают все фотоаппараты. Бывают 3-х типов:

точечный – фотоаппарат оценивает освещенность центральной точки кадра, такой замер самый быстрый и неточный; Эффективен, когда между объектом съемки и фоном существует значительный перепад света и тени.

центровзвешенный – оценивается освещенность центральной части кадра; Эффективен, когда объект съемки находится в центре кадра, а весь кадр освещен достаточно равномерно.

матричный или мультизонный – такой замер самый точный, но и самый долгий. Эффективен, когда в кадре очень яркий фон или когда много контрастов, например при съемке на закате, на рассвете или ночью.

Баланс белого илиWB – White Balance

При любом освещении на снимке белый цвет должен оставаться белым. Если то, что было белым, приобретает какой то оттенок, значит и другие цвета изменились. Именно по белому цвету легко определить – изменились цвета или остались естественными. Изменения цветов вызваны разными искусственными источниками света: желтым «подкрашивают» лампы накаливания, зеленым - флуоресцентные лампы, голубым – лампы дневного света.

AWB – Automatic White Balance

Фотоаппарат сам определяет, какой цвет необходимо «приглушить». Автоматическая установка баланса белого есть во всех фотоаппаратах.

Предустановки

Лампы накаливания, флуоресцентные лампы или другие источники света – такие предустановки уменьшают / компенсируют излишнюю насыщенность определённого цвета.

Существуют и другие: ясно – уменьшается насыщенность цветов, облачно – увеличивается яркость цветов, подводная съёмка – увеличивается яркость красного (под водой красный цвет теряет насыщенность).

Предустановки могут быть более эффективны, т.к. автоматика может ошибаться.

Ручной

Для ручной настройки баланса белого необходимо поместить белый лист под освещение, которое будет использовано при съемке, направить на него камеру и произвести замер.

Режимы съемки

Автоматический (Auto) – Auto – в данном режиме фотоаппарат сам оценивает освещенность и выставляет значения диафрагмы и выдержки (экспозиции) по своему усмотрению.

Программный (Program) – P – в этом режиме фотоаппарат делает тоже самое что и в режиме Auto, но при этом позволяет менять значения ISO, Баланса белого, управлять режимами вспышки, т.е. производить простейшие настройки.

Приоритет выдержки (Time variation) – Tv (S) – в этом режиме пользователь сам выставляет нужную ему выдержку, а значение диафрагмы подбирается фотоаппаратом в зависимости от освещенности.

Приоритет диафрагмы (Aperture variation) – Av (A) – режим обратный Приоритету выдержки. В нем пользователь может выбрать значение диафрагмы, а выдержку подстраивает фотоаппарат.

Ручной (Manual) – M – полностью ручной режим. И выдержка и значение диафрагмы выбираются пользователем вручную.

Макросъёмка — вид фото- или видеосъёмки, особенностью которого является получение изображений маленьких объектов во весь кадр, в масштабе 1:5—20:1 (то есть 1 см изображения на светочувствительном элементе фотоаппарата соответствует 5-0,05 см объекта), однако чётких границ нет.

Иногда под макросъёмкой понимают возможность фотографировать с близкого расстояния (несколько сантиметров).

Экспокоррекция

При съемке в нестандартных ситуациях часто возникает необходимость использования экспокоррекции. Это может быть вызвано несколькими причинами:

- объект сильно отличается от среднесерого. Все экспонометры замеряют освещенность исходя из того, что объект среднесерый и отражает 18% света. Это соответствует большинству стандартных ситуаций, но при съемке без экспоррекции кадров где большую часть занимают очень светлые или очень темные объекты в результате получается серое изображение, то есть при съемке светлых объектов необходимо увеличивать экспозицию, а для темных наоборот уменьшать

- объекты в кадре имеют очень большой разброс по яркости (световые источники, глубокие тени). Поскольку фотоматериалы имеют ограниченный диапазон передачи яркостей, приходится сдвигать экспозицию в сторону наиболее важной для данной ситуации. Например невозможно одинаково проработать детали яркого неба и темного леса на фоне неба.

- если необходимо в художественных целях передать часть композиции в виде белых или черных тонов, например черную фигуру на белом фоне.

Величина экспозиции (EV) - понятие, используемое для объяснения разницы экспозиций. Разница в экспозиции на 1 ступень (1 EV) соответствует изменению на +/- 1 деление диафрагмы, или, соответственно, уменьшению, либо увеличению выдержки в два раза.

Современные фотокамеры позволяют вводить экспокоррекцию ступенями в 1EV, 1/2EV, а ряд профессиональных камер даже более точно.

Брекетинг

Брекетинг - это автоматический режим серийной съемки, в котором каждый кадр снимается с разными смещенными друг относительно друга значениями (например с разной выдержкой и диафрагмой). Наиболее распространённый тип автобрекетинга, который применяется как в случае пленки, так и в случае цифры - это стандартный брекетинг экспозиции, называемый в России эксповилкой. Он используется, в основном, в сложных световых условиях, когда затруднительно точно определить требующиеся диафрагму и выдержку.

Рассмотрим его подробнее: - автоматическая серия кадров: нормальный, с недодержкой, с передержкой. Шаг брекетинга - это отклонение параметров кадра от нормы. Таким образом будет сделана серия.

Идея брекетинга проста - это гарантия того, что, по крайней мере, один из снимков будет удачным. Наше пожелание: экспериментируйте, не жалейте кадров, выбирайте из отснятого лучшее и оттачивайте своё мастерство...

Форматы фото

Постепенно мы переходим в эру цифровой фотографии и автоматики. Фотокамеры становятся все «умнее» и совершенно не обязательно знать о наличии того или иного формата. Но это знание может оказаться очень полезным.

Формат JPEG (Joint Photographic Experts Group)

Один из самых распространенных форматов. Он позволяет сжимать изображение, экономя место на диске, но при этом происходит потеря части данных и качества исходного изображения. JPEG (jpg) рассматривает изображения блоками 8х8 пикселей, анализирует их и усредняет информацию. Это, конечно, примитивное изложение. Алгоритм сжатия сложный и многоступенчатый. Степень сжатия, а, следовательно, и потери качества, регулируются при сохранении файла. При работе с изображениями в формате JPEG надо помнить, что при каждом сохранении файла через «Файл > Сохранить как» происходит повторное сжатие и дополнительная потеря качества. Данный формат не сильно подходит для дальнейшей обработки на компьютере, но для просто для хранения снимков является оптимальным в соотношении качество – размер.

Формат TIFF (Tagged Image File Format)

При сохранении изображения в формате TIFF обработанные данные с матрицы записываются в несжатом виде, что дает большие преимущества в последующей обработке в сравнении с JPEG. Необходимо отметить, что, в связи с выше сказанным, размеры TIFF-файла значительно больше JPEG.

Формат RAW

RAW часто называют «цифровым негативом». RAW-файлы содержат не обработанные данные, записанные непосредственно с сенсора камеры. Поэтому в них больше информации, чем в любом другом формате. Что нам дает такой информационный запас?

По сути, назначение «RAW» это дальнейшая обработка на компьютере. Этот формат позволяет нам поправить многие допущенные нами ошибки во время съемки.

Во-первых, коррекция экспозиции. Удается существенно улучшить кадры, снятые с передержкой или недодержкой, т.е. возможно восстановить детали, соответственно, в тенях и в светах.

Во-вторых, коррекция баланса белого. Если при съемке вы ошиблись и не правильно выставили баланс белого, это не означает что кадр потерян. При обработке RAW-файла эту ошибку легко исправить.

EXIF (Exchangeable Image File Format)

Стандарт, позволяющий добавлять дополнительную информацию, описывающую параметры съемки, при которых был сделан кадр. Прикрепляется к файлу изображения (JPEG, TIFF).

Наиболее распространенные из них такие как:

- Производитель и модель камеры;

- Значение выдержки и диафрагмы (Экспозиция);

- Светочувствительность (ISO);

- Разрешение снимка;

- Фокусное расстояние;

- Тип баланса белого;

- Дата и время снимка

Начиная с версии EXIF 2.1, можно добавлять к кадру информацию для прямой печати.

Видоискатель и дисплей

Дисплей в цифровом фотоаппарате используется в двух направлениях:

- компоновка и визирование изображения, т.е. по сути выполняет функции видоискателя;

- просмотр сделанных снимков, осуществление настроек фотоаппарата и т.д.

Стоит отметить, что дисплей в современных цифровых фотоаппаратах используется всегда с активной матрицей и в своем большинстве выполнен по технологии TFT, хотя в последнее время начали появляться и OLED, что уже говорит о том, что дисплей является одной из энергоемких частей фотоаппарата.

Обычно разрешение дисплея не превышает 640х480 и именно это является главной причиной того, что мы не в состоянии на таком дисплее определить насколько хорошо получился наш снимок, т.к. разрешение дисплея в разы меньше разрешения наших снимков. Очень часто можно столкнуться с ситуацией, когда смотрим на снимок на дисплее фотоаппарата и кажется, что он вышел просто отлично, а когда этот же снимок скидываем на ПК, и смотрим его на мониторе нашего компьютера, понимаем что не очень.

По сути дисплей позволяет только оценить сильно ли мы ошиблись при съемке или не очень J

Видоискатель в цифровых фотоаппаратах следует разделить на три вида:

- оптический - является самым простым видоискателем. Это оптический канал, параллельный главному объективу камеры, при этом он зумируется одновременно с основным объективом. Такие видоискатели зачастую обладают небольшими погрешностями. Но при этом они не требуют практически никакого питания, что по сути позволяет нам экономить заряд АКБ и очень дешевы в производстве.

- электронный видоискатель - просто дублирует изображение, выводимое на задний ЖК-дисплей на маленьком ЖК-экранчике. Сигнал на него подаётся с матрицы, поэтому вы видите абсолютно то же самое, что будет записано. Такой видоискатель зачастую более точно захватывает поле съёмки, чем простой оптический видоискатель, но теряются мелкие детали снимка и он зачастую имеет запаздывание. Потребляет меньше энергии, чем основной дисплей, поэтому также при использовании позволяет сэкономить заряд АКБ, а также эффективен к применению при ярком солнце, когда основной дисплей блекнет.

- зеркальный видоискатель - TTL видоискатель (through the lens – через объектив), в котором прошедший через объектив свет системой призм или зеркал перенаправляется в глазок. Такие сложные и дорогие видоискатели имеют только цифровые зеркальные фотокамеры. Такой тип видоискателя дает нам самую точную картинку того, что мы сейчас будем снимать, а также позволяет значительно точно оценить фокусировку объектива и глубину резкости будущего снимка, что не в состоянии дать нам предыдущее типы видоискателей.

Видеосъемка в цифровом фото

Многие современные цифровые фотоаппараты позволяют записывать небольшие видеоролики (некоторые новые аппараты позволяют снимать видео на всю длину памяти).

Основные характеристики - это частота в кадрах/секунду и разрешение. Чем выше и первая, и вторая характеристика тем лучше качество ролика. Разрешение бывают:

1) 320х240 точек при 15 кадрах в секунду – картинка обновляется рывками, качество ниже среднего.

2) 320х240 точек при 30 кадрах в секунду – картинка плавная, качество по-прежнему не поражает воображение, занимает больше места на карте памяти.

3) 640х480 точек при 15 кадрах в секунду– качество картинки намного лучше, воспроизведение видео идет рывками, объем видеоролика еще больше.

4) 640х480 точек при 30 кадрах в секунду– самый лучший вариант, требователен к свободному месту.

Съемка может осуществляться как со звуком, так и без него. Возможность записи видео со звуком можно определить по наличию на корпусе камеры микрофонного отверстия. Но стоит отметить, что по качеству видеоролик, снятый фотоаппаратом, не сможет сравниться, даже с самой дешевой видеокамерой.

Стабилизация изображения

Стабилизация изображения — это технология, применяемая в фото- и видеосъёмочной технике, механически компенсирующая собственные угловые движения камеры для предотвращения смазывания изображения при больших выдержках.

Система стабилизации не рассчитана на компенсацию движения объекта съёмки и, по сути дела, служит заменой штативу в некотором диапазоне условий съёмки.

Возможности систем стабилизации изображения ограничены. По самым оптимистическим данным, выигрыш в величине допустимой выдержки составляет 8-16 раз. Тем не менее, в целом ряде случаев автоматическая стабилизация бывает крайне полезна, позволяя увеличить выдержку на эти самые 3-4 ступени и спокойно снимать с рук в таких условиях освещения и на таких фокусных расстояниях объектива, когда без стабилизатора понадобился бы штатив. Кроме того, иногда стабилизация позволяет избежать «принудительного» увеличения чувствительности матрицы, приводящего к росту уровня шумов.

Стабилизаторы изображения бывают оптическими, с подвижной матрицей и электронными (цифровыми).