Введение в цифровую фотографию. Теоритические основы.

снимающий имеет возможность видеть изображение через объектив (TTL =

through the lens), которое будет точно таким же, как и изображение,

получаемое на снимке. Установленное за объективом зеркало обеспечивает

отражение снимаемого объекта через стеклянную призму (пентапризму), давая

в видоискателе обращенное и правильно ориентированное изображение. При

срабатывании затвора в большинстве SLR- фотоаппаратов зеркало

поворачивается вверх, обеспечивая пропускание света к пленке в течение

времени, когда затвор открыт. Вместо пентапризмы в среднеформатных

фотоаппаратах может использоваться матовое стекло, по которому

производится наводка на резкость. Светочувствительные элементы в SLR-

фотоаппаратах находятся либо в линии передачи светового потока к

видоискателю, либо позади полупрозрачного зеркала. За счет этого точное

определение экспозиции будет производиться при установке объектива с любым

фокусным расстоянием. В крупноформатных фотоаппаратах зеркала и

пентапризмы не применяются, поэтому наводка на резкость в них производится

по матовому стеклу, устанавливаемому в плоскости пленки. После подготовки

композиции и наводки на резкость вместо матового стекла устанавливают

крышку с фотопленкой.

Принцип действия однообъективного зеркального фотоаппарата

+------------------------------------------------------------------------+

| | В однообъективном зеркальном фотоаппарате свет |

| | отражается установленным под углом зеркалом вверх и |

| 0x01 graphic | проходит через стеклянную пентапризму, оборачивающую |

| | изображение точно таким, каким оно будет |

| | сфотографировано после срабатывания затвора. |

+------------------------------------------------------------------------+

Конструкция затвора может быть самой разной, начиная от простого

центрального затвора, встроенного в объектив и кончая шторно-щелевыми

затворами, расположенными вблизи пленки. Для фотоаппаратов со сменной

оптикой шторно-щелевые затворы являются самыми распространенными. В первых

шторно-щелевых затворах вдоль плоскости пленки перемещались две матерчатые

шторки, образующие между шторками щель. Чем уже щель, тем короче выдержка.

Затворы с матерчатыми шторками значительно уступают затворам с ламельными

шторками, которые легче и менее подвержены действию дрожания фотоаппарата.

В цифровых камерах затворы обычно не нужны, поскольку управление

экспозицией производится электронным способом. При наличии затвора он

может использоваться для перекрывания света к ПЗС во время калибровки.

Виды затворов

0x01 graphic

Технические характеристики сменного объектива обычно выгравированы на

переднем элементе объектива. Здесь указываются фокусное расстояние и

наибольшее значение диафрагмы объектива. Для обычного объектива фокусное

расстояние - это расстояние от плоскости фотопленки до центра объектива,

установленного в положение «бесконечность». Чем ближе расстояние до

объекта съемки, тем дальше объектив должен быть удален от плоскости

пленки, обеспечивая резкость изображения.

Фокусное расстояние

+------------------------------------------------------------------------+

| | Фокусное расстояние одинарной двояковыпуклой линзы - |

| | это расстояние между ее центром и точкой, в которой |

| | фокусируются параллельные пучки света, поступающего от |

| 0x01 graphic | объекта, находящегося в бесконечности (точка |

| | фокусировки). |

| | |

| | Точка фокусировки |

+------------------------------------------------------------------------+

Ирисовая диафрагма, встроенная в центр объективной сборки, состоит из

перекрывающихся ламелей, образующих регулируемую диафрагму. Значения

диафрагмы определяются числами (значения или деления диафрагмы: f-numbers

или «f-stops»). Разделив фокусное расстояние объектива на определенное

значение диафрагмы, можно получить установленное значение диаметра

диафрагмы. При установке для объектива с фокусным расстоянием 52 мм

значения диафрагмы f/2 (фокусное расстояние /2), диаметр отверстия

диафрагмы составляет 26 мм. Стандартный ряд значений диафрагмы такой: f/1,

f/1,4, f/2, f/2,8, f/4, f/5,6, f/8, f/11, f/16, f/22, f/32 и f/64. Для

объективов обычно предлагаются только некоторые значения из этого рада,

причем наибольшее значение часто является нестандартным, например, f/1,2.

На передней части объектива оно будет обозначено как «1:1,2».

Ирисовая диафрагма

+------------------------------------------------------------------------+

| | Ирисовая диафрагма, встроенная в объектив, имеет |

| | стандартный ряд значений (делений) диафрагмы, в |

| 0x01 graphic | соответствии с которым действующая площадь отверстия |

| | последовательно изменяется в два раза. Экспозиция, |

| | связанная с любым установленным значением диафрагмы, |

| | будет одинакова для любого объектива. |

+------------------------------------------------------------------------+

При установке следующего большего значения диафрагмы количество света,

пропускаемого диафрагмой, уменьшится вдвое. Если при этом время открытия

затвора увеличить в два раза, количество света, падающего на плоскость

пленки, останется прежним. Числовые значения диафрагмы получены

последовательным умножением на число, полученное при извлечении

квадратного корня из 2 (примерно 1,4142). Дело в том, что при умножении

диаметра отверстия диафрагмы на число, полученное при извлечении

квадратного корня из 2, площадь отверстия увеличится в два раза, пропуская

в два раза большее количество света.

Соотношение диафрагмы/скорости затвора

+------------------------------------------------------------------------+

| | Увеличение диафрагмы на одно деление (меньшее числовое |

| | значение) увеличивает площадь сечения для прохождения |

| 0x01 graphic | света через нее. Уменьшив также в два раза время |

| | открытия затвора, получим общее количество света, |

| | поступающего в фотоаппарат, неизменным. |

+------------------------------------------------------------------------+

Перспектива изображения

Объективы с разным фокусным расстоянием часто используются для того, чтобы

изменить угол зрения и сфотографировать важные детали или приблизить

удаленные объекты. При использовании сменной оптики будет изменяться

глубина резко изображаемого пространства для выборочной наводки на

резкость, а также перспектива или сравнительный размер объектов в кадре.

Экспериментирование с ограниченной глубиной резко изображаемого

пространства или необычной перспективой может придать снимкам

выразительность.

Объективы для 35-мм фотоаппаратов

+------------------------------------------------------------------------+

| 0x01 graphic | 0x01 graphic |

+------------------------------------------------------------------------+

Фокусное расстояние стандартного объектива

+------------------------------------------------------------------------+

| | Стандартный объектив для любого аппарата конкретного |

| | формата выбран таким образом, чтобы его фокусное |

| 0x01 graphic | расстояние было примерно равно размеру диагонали его |

| | кадра. Фокусное расстояние объектива, имеющего |

| | несколько компонентов, измеряется от его задней |

| | фокальной плоскости. |

+------------------------------------------------------------------------+

Пленочные фотоаппараты обычно снабжены объективом с «нормальным» или

«стандартным» фокусным расстоянием, выбор которого обусловлен тем, что он

передает перспективу аналогично тому, как она воспринимается людьми. Такое

фокусное расстояние примерно равно размеру диагонали кадра, поэтому

стандартный объектив для 35-мм аппарата имеет фокусное расстояние около 50

мм (диагональ кадра 24х36 мм составляет 43 мм). Стандартный объектив для

аппарата 9 х 12 см (4\" x 5\") обычно имеет фокусное расстояние 150 мм

(диагональ кадра 163 мм).

Объективы с фокусным расстоянием больше, чем у стандартного объектива, для

какого-либо конкретного аппарата обычно называют телеобъективами. Заполняя

кадр или ПЗС, они дают увеличение при очень малом угле зрения. При

увеличении расстояния между аппаратом и объектом съемки и использовании

объектива с большим фокусным расстоянием во время съемки одного и того же

объекта перспектива станет более плоской. Кажущееся расстояние между

объектами будет сокращаться, и их протяженность станет меньше. Для

портретной съемки малоформатным аппаратом идеальным является объектив с

фокусным расстоянием 105 мм, поскольку он делает перспективу плоской.

Объективы с фокусным расстоянием, меньшим, чем у стандартного объектива,

называют широкоугольными. Они часто используются для фотографирования

внутри помещения или автомобиля. Объективы типа «рыбий глаз» имеют очень

большой угол зрения, приводя к искажению или бочкообразности (barreling)

изображения. Приближение к объекту съемки и использование более

широкоугольного объектива так, чтобы этот же объект съемки заполнял поле

видоискателя, будет искажать перспективу. Расстояние между объектами будет

казаться большим, а их кажущаяся протяженность увеличится.

Уменьшение угла зрения объектива

Стоимость изготовления и действующие технические ограничения лимитируют

размеры большинства матричных массивов до размеров, меньших, чем формат

фотопленки 35-мм аппарата. Поэтому регистрируется только центральную часть

проецируемого изображения. Если увеличить эту заснятую часть так, чтобы

она заполняла обычный пленочный формат, окажется, что снимок сделан как бы

объективом с большим фокусным расстоянием. Отсюда происходит обычно

используемый термин «увеличение фокусного расстояния» (focal length

magnification). В действительности, изменяется угол зрения, а не фокусное

расстояние. Кажущееся удвоение фокусного расстояния следует расценивать

как коэффициент увеличения 2:1 или, еще проще, коэффициент 2. Иногда его

называют коэффициентом сопряжения объектива (lens coupling factor).

Большинство крупноформатных аппаратов, снабженных матричным массивом,

имеют большое увеличение фокусного расстояния.

Увеличение фокусного расстояния

+------------------------------------------------------------------------+

| Если модифицировать обычный фотоаппарат для | |

| фотографирования под цифровой носитель, массив ПЗС | |

| может оказаться меньше, чем формат пленки, которую он | |

| заменил. Это приведет к уменьшению угла восприятия, за | |

| счет чего достигается эффект, аналогичный использованию | 0x01 graphic |

| длиннофокусного объектива для исходного формата пленки. | |

| Таким образом, фокусное расстояние любых объективов, | |

| предназначенных для обычных пленочных аппаратов, | |

| окажется увеличенным. | |

+------------------------------------------------------------------------+

Некоторые матричные массивы снабжены ПЗС более чем среднего размера. Эти

массивы фактически соответствуют формату 35-мм фотоаппарата, так что имеет

место либо небольшое увеличение фокусного расстояния, либо его вообще нет.

Поэтому еще можно использовать широкоугольные объективы для протяженной

перспективы и охвата большого пространства. ПЗС большего размера дают

также больше возможностей для съемки быстро движущихся объектов или при

фотографировании в условиях слабой освещенности. Сниженное разрешение,

которое получается за счет увеличения элементов, приемлемо для газетной

печати с грубым растром. Для других цифровых аппаратов можно обойтись без

увеличения фокусного расстояния за счет установки дополнительной оптики

между матрицей ПЗС и обычным объективом. Качество изображения может

снизиться за счет ухудшения передачи света и аберраций дополнительной

оптики, используемой в такой конструкции.

С практической точки зрения увеличение фокусного расстояния означает

просто то, что для съемки изображения нужного размера придется

использовать более широкоугольный объектив. Положительным является то, что

вместо дорогостоящего телеобъектива с большим фокусным расстоянием можно

использовать телеобъектив со средним фокусным расстоянием. Единственным

реальным недостатком будет то, что эффект съемки сверхширокоугольным

объективом может быть достигнут только путем искусственного фотомонтажа.

Изменение перспективы

Форматные аппараты

Профессиональные форматные аппараты включают переднюю панель с объективом

и заднюю крышку с фотопленкой или с ПЗС, соединенные гибким мехом. Панели

с объективом и с фотопленкой можно перемещать в горизонтальном (продольное

перемещение) и вертикальном направлении (вверх и вниз). Их можно также

поворачивать относительно горизонтальной (наклон) и вертикальной оси

(колебания). С помощью таких перемещений можно исправить перспективу,

композицию снимка и глубину резко изображаемого пространства, обеспечивая

оптимальность результатов съемки при любом заданном положении аппарата.

Аналогичные перемещения для 35-мм и среднеформатных аппаратов облегчаются

использованием специальных «перемещаемых» объективов: весь корпус аппарата

функционирует как перемещаемая плоскость пленки. Такие объективы рисуют в

плоскости пленки изображение, большее по площади по сравнению с нормальным

изображением, с тем, чтобы при перемещении изображения углы кадра на

пленке были экспонированы нормально.

Павильонные камеры и перемещаемые объективы

+------------------------------------------------------------------------+

| | Плоскость фотопленки/ПЗС и панель с объективом в |

| | павильонной камере могут быть перемещены в поперечной |

| | плоскости А, могут быть передвинуты вверх или вниз (В), |

| 0x01 graphic | наклонены вверх-вниз (С) или повернуты вправо-влево |

| | (D). Перемещаемые объективы в мало- и среднеформатных |

| | фотоаппаратах позволяют производить аналогичные |

| | перемещения. |

+------------------------------------------------------------------------+

Виды перемещений объектива

0x01 graphic

Исправление перспективы

При фотографировании высокого здания с уровня земли, когда аппарат

направляют под углом вверх, изображение на снимке получится в виде

сходящихся вертикальных линий. В результате перспектива двухмерного снимка

может оказаться искаженной. Кроме того, чтобы при наклоне фотоаппарата все

здание получилось на снимке резко, потребуется дополнительное увеличение

глубины резко изображаемого пространства.

При использовании форматного аппарата или «перемещаемого» объектива можно

поднять плоскость объектива (и/или опустить плоскость пленки), обеспечивая

параллельность плоскостей объектива и пленки относительно объекта съемки.

За счет этого перевернутое проецируемое изображение переместится на

плоскости пленки вверх, и при этом все здание будет занимать на пленке

центральную часть снимка, причем вертикальные линии не будут казаться

сходящимися и увеличение глубины резко изображаемого пространства не

потребуется.

То же происходит и при фотографировании натюрморта с верхней точки:

сохраняется вертикальное положение плоскостей пленки и объектива, но

плоскость объектива теперь не поднимают, а опускают.

Другие соображения

При поперечном перемещении плоскости объектива удается избежать схождения

горизонтальных линий в том случае, когда аппарат расположен не

непосредственно перед снимаемым объектом. Причиной такого смещенного от

центра фотографируемой сцены положения аппарата может быть наличие

какого-либо препятствия, например, осветителя, или намерение снять

панораму композиции, на которой были бы резкими как центральная часть, так

и все остальное. Это в равной степени справедливо и для вертикальных

композиций высоких объектов съемки, когда для исправления перспективы

используют подъем вверх плоскости объектива и опускание вниз плоскости

пленки/ПЗС.

Изменение перспективы

+------------------------------------------------------------------------+

| | Если при съемке высокого здания обычным фотоаппаратом |

| | его поднимают вверх, то вертикальные линии здания |

| | получатся сходящимися. |

| 0x01 graphic | |

| | Подъем плоскости объектива или опускание плоскости |

| | пленки/ПЗС при сохранении их параллельности передней |

| | стене здания, не приведут к искажению перспективы. |

+------------------------------------------------------------------------+

Правило Шаймпфлюга

Когда плоскости объектива и пленки параллельны друг другу (обычная

ситуация для мало- и среднеформатных фотоаппаратов), плоскость резко

изображаемого пространства в снимаемой сцене также параллельна им.

Согласно открытию, сделанному австрийским ученым Шаймпфлюгом, эти три

плоскости, если их продолжить (до бесконечности), пересекутся друг с

другом.

Аналогичным образом, любые плоскости двухмерного пространства снимаемой

сцены, которая находится под углом к аппарату, например, сторона здания

или упаковочной коробки, могут быть в полном фокусе по всей поверхности.

Чтобы добиться этого, плоскости объектива и пленки поворачивают так, чтобы

при продлении всех трех плоскостей они пересеклись друг с другом в одной

точке. Диафрагмирование объектива увеличивает глубину резко изображаемого

пространства перед плоскостью, на которую наведена резкость, и за этой

плоскостью. Обе плоскости, представляющие собой переднюю и заднюю границы

этой дополнительной глубины резко изображаемого пространства, также

пройдут через эту же точку пересечения.

Это правило особенно важно для макрофотографии, где глубина резко

изображаемого пространства может составлять всего лишь несколько

миллиметров. Наклонные поверхности крошечного объекта могут быть полностью

резкими за счет наклона (относительно вертикально наклоненной поверхности)

или перемещения объектива вправо или влево (относительно горизонтальной

наклоненной поверхности).

Часто намеренно стремятся ограничить глубину резко изображаемого

пространства для того, чтобы выделить из окружающих деталей какой-то

определенный предмет композиции. По правилу Шаймпфлюга, плоскость резкой

фокусировки может быть наклонена так, чтобы она проходила только через

предмет, представляющий интерес.

Если для 35-мм и среднеформатного фотоаппарата с «перемещаемым» объективом

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5