Главное фокусное расстояние — База знаний Zen Designer

Определение главного фокусного расстояния фотографического объектива требует предварительного ознакомления с так называемыми главными плоскостями.

Под главными плоскостями имеют в виду условные плоскости, перпендикулярные, стоящие под прямым углом к оптической оси линзы или фотообъектива, в которых как бы суммируется все преломляющее действие системы.

Проходя через линзу, луч света преломляется на двух ее поверхностях: сначала на первой (по ходу луча) при переходе из воздуха в стекло, затем на второй, при переходе из стекла в воздух.

На рисунке показано преломление луча AB, параллельного главной оптической оси двояковыпуклой линзы. Луч преломляется сперва в точке B, а потом в точке C. Если продолжить луч AB вправо, а луч CD влево, то они пересекутся в точке h`, где образуют некоторый угол, как бы суммирующий оба преломления. Плоскость H`, перпендикулярная оптической оси линзы OO` и проходящая через точку h`, и есть одна из главных плоскостей линзы (в данном случае задняя).

Сделав аналогичное построение для луча ab, также проходящего вдоль главной оптической оси, но направленного в обратную сторону, найдем точку h«, через которую проходит вторая главная плоскость H (в данном случае передняя).

На следующем рисунке показано положение главных плоскостей в линзах различной формы.

Точки пересечения главных плоскостей с главной оптической осью линзы или объектива называются главными, или узловыми точками. Отсчет главного фокусного расстояния линзы или объектива производят от задней главной точки вдоль оптической осси. В качестве примера на следующем рисунке показано расположение задней главной плоскости в вымышленном объективе, указаны задняя главная точка и главное фокусное расстояние.

Таким образом, главным фокусным расстоянием объектива является расстояние от задней главной точки до главного фокуса.

Поскольку объектив может быть обращен к изображения как одной, так и другой стороной, у каждого объектива имеется два главных фокуса, которые располагаются по обе стороны от объектива. Главный фокус, расположенный в предметном пространстве, называется передним фокусом, а расположенный в пространстве изображения — задним фокусом. Соответственно различают переднее и заднее фокусное расстояния.

Главное фокусное расстояние объектива — величина постоянная. Величину фокусного расстояния выражают в сантиметрах или миллиметрах и обозначают в следующем виде:

F = 13,5 см или F = 50 мм

Необходимо иметь в виду, что обозначаемое на оправе объектива число, выражающее фокусное расстояние, часто округлено и отличается от истинного. Поэтому следует отличать номинальное и фактическое фокусные расстояния.

Фокусное расстояние определяется светосилу объектива, масштаб и глубину резкости изображения.

Масштаб изображения прямо пропорционален фокусному расстоянию объектива.

Светосила обратно пропорциональна квадрату фокусного расстояния.

Глубина резкости изображения, построенного объективом, при прочих равных условиях тем больше, чем меньше фокусное расстояние объектива.

Автор: Коллектив авторов. Компиляция: Hyosan. 25 июня 2013 в 12:57
Тэги: Технология фотографии (профессиональная, прикладная)

Главное фокусное расстояние рассеивающей линзы 12 см. Изображение предмета

Условие задачи:

Главное фокусное расстояние рассеивающей линзы 12 см. Изображение предмета находится на расстоянии 9 см от линзы. Чему равно расстояние от предмета до линзы?

Задача №10.5.45 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(F=12\) см, \(f=9\) см, \(d-?\)

Решение задачи:

Чтобы построить изображение точки A в рассеивающей линзе, нужно провести через точку A два луча: один параллельно главной оптической оси, а второй через главный оптический центр O. Первый луч, преломившись в линзе в точке C, пойдет дальше таким образом, что его продолжение влево пройдет через передний фокус линзы. Второй луч проходит через линзу, не преломляясь. На пересечении этих лучей и будет находиться точка A₁. Проекция этой точки на главную оптическую ось есть точка B₁. Вот и все, изображение построено. Как мы видим, оно получилось мнимым (поскольку получается на расходящемся пучке лучей), прямым и уменьшенным (\(\Gamma < 1\)).

Запишем формулу тонкой линзы:

\[ – \frac{1}{F} = \frac{1}{d} – \frac{1}{f}\;\;\;\;(1)\]

В этой формуле \(F\) – фокусное расстояние линзы, знак перед ним “-“, поскольку линза – рассеивающая, \(d\) – расстояние от линзы до предмета, знак перед ним “+”, поскольку предмет – действительный (в случае одиночной линзы предмет всегда действительный, оно бывает мнимым в случае системы линз), \(f\) – расстояние от линзы до изображения, знак перед ним “-“, поскольку изображение – мнимое (то есть образуется на расходящемся пучке лучей – смотрите рисунок).

Из уравнения (1) имеем:

\[\frac{1}{d} = \frac{1}{f} – \frac{1}{F}\]

Приведем в правой части под общий знаменатель:

\[\frac{1}{d} = \frac{{F – f}}{{Ff}}\]

Окончательное получим такое решение задачи в общем виде:

\[d = \frac{{Ff}}{{F – f}}\]

Подставим численные данные задачи в полученную формулу и посчитаем численный ответ (не забываем переводить величины в систему СИ):

\[d = \frac{{0,12 \cdot 0,09}}{{0,12 – 0,09}} = 0,36\;м = 36\;см\]

Ответ: 36 см.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Каково главное фокусное расстояние линзы, если для получения изображения

Условие задачи:

Каково главное фокусное расстояние линзы, если для получения изображения какого-нибудь предмета в натуральную величину предмет этот должен быть помещен на расстоянии 20 см от линзы?

Задача №10.5.19 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(\Gamma = 1\), \(d=20\) см, \(F-?\)

Решение задачи:

Собирающая линза может получить изображение предмета в натуральную величину только для действительного изображения, поэтому предмет должен находиться левее переднего фокуса линзы, то есть \({d} > {F}\).

Чтобы построить изображение точки A в собирающей линзе, нужно провести через точку A два луча: один параллельно главной оптической оси, а второй через главный оптический центр O. Первый луч, преломившись в линзе в точке C, пройдет через задний фокус линзы. Второй луч проходит через линзу, не преломляясь. На пересечении этих лучей и будет находиться точка A₁. Проекция этой точки на главную оптическую ось есть точка B₁. Вот и все, изображение построено. Как мы видим, оно получилось действительным (поскольку получается на сходящемся пучке лучей) и перевернутым.

Запишем формулу тонкой линзы:

\[\frac{1}{F} = \frac{1}{d} + \frac{1}{f}\;\;\;\;(1)\]

В этой формуле \(F\) – фокусное расстояние линзы, знак перед ним “+”, поскольку линза – собирающая, \(d\) – расстояние от линзы до предмета, знак перед ним “+”, поскольку предмет – действительный (в случае одиночной линзы предмет всегда действительный, оно бывает мнимым в случае системы линз), \(f\) – расстояние от линзы до изображения, знак перед ним “+”, поскольку изображение – действительное (то есть образуется на сходящемся пучке лучей – смотрите рисунок).

Поперечное увеличение линзы \(\Gamma\) определяют по следующей формуле (она выводится из подобия треугольников AOB и A₁OB₁ по трем углам):

\[\Gamma = \frac{f}{d}\]

Тогда:

\[f = \Gamma d\;\;\;\;(2)\]

Выражение (2) подставим в формулу (1):

\[\frac{1}{F} = \frac{1}{d} + \frac{1}{{\Gamma d}}\]

Приведем под общий знаменатель в правой части уравнения:

\[\frac{1}{F} = \frac{{\Gamma + 1}}{{\Gamma d}}\]

Перемножим “крест-накрест”:

\[\Gamma d = F\left( {\Gamma + 1} \right)\]

Откуда получим такую формулу:

\[F = \frac{{\Gamma d}}{{\Gamma + 1}}\]

Так как по условию задачи изображение получается в натуральную величину, то есть \(\Gamma = 1\), то:

\[F = \frac{d}{2}\]

Численный ответ равен:

\[F = \frac{{0,2}}{2} = 0,1\;м\]

Ответ: 0,1 м.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Главное фокусное расстояние — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Главное фокусное расстояние

Cтраница 1

Главное фокусное расстояние тонкой собирающей линзы, изготовленной из стекла, в воздухе F0 10 см. Чему оно будет равно, если линзу поместить в: а) воду; б) масло.  [1]

Главное фокусное расстояние объектива определяет собой масштаб изображения: чем больше фокусное расстояние, тем крупнее изображение удаленного предмета, видимого под данным углом.  [2]

Указанное главное фокусное расстояние дает длину фокуса при ньютоновской системе. Стеклянные зеркала, посеребренные с поверхности, быстро тускнеют, гл. Потускневший серебряный слой удаляется с зеркала азотной кислотой и после чистки зеркала вновь серебрится без всякого нарушения правильности его формы. В зависимости от загрязненности воздуха такую операцию приходится производить 1 — 4 раза в год.  [3]

Главные фокусные расстояния объективов для проектора fg и видеокамеры fk определяются с использованием тестового экрана.  [4]

Главное фокусное расстояние объектива Индустар-23 равно ПО мм, соответствующее ему расстояние между первой и второй линзами объектива устанавливается на специальных приборах на заводе-изготовителе. Однако правильное фокусное расстояние объектива можно установить и опытным путем, о чем рассказано ниже в описании юстировки фотоаппарата, но для этого потребуется длительная и кропотливая работа. Все эти предупреждения сделаны для того, чтобы заострить внимание на значении юстиро-вочных прокладок, находящихся между затвором и объективной стойкой фотоаппарата.  [5]

Главное фокусное расстояние объектива микроскопа / 063 мм, окуляра / ок5 см. Предмет находится от объектива на расстоянии а3 1 мм.  [6]

Главное фокусное расстояние двояковыпуклой линзы 50 см. Предмет высотой 1 2 см помещен на расстоянии 60 см от линзы.  [7]

Главное фокусное расстояние двояковыпуклой линзы равно 50 см. Предмет высотой 1 2 см помещен на расстоянии 60 см от линзы.  [8]

Главное фокусное расстояние двояковыпуклой линзы 50 см. Предмет высотой 1 2 см помещен на рае стоянии 60 см от линзы.  [9]

Главное фокусное расстояние объектива проекционного фонаря 15 см. Диапозитив находится на расстоянии 15 6 см от объектива. Какое линейное увеличение дает фонарь.  [10]

Главное фокусное расстояние объектива проекционного аппарата равно 15 см. Диапозитив находится на расстоянии 15 6 см от объектива. Какое линейное увеличение дает аппарат.  [11]

Главное фокусное расстояние объектива проекционного фонаря 15 см. Диапозитив находится на расстоянии 15 6 см от объектива. Какое линейное увеличение дает фонарь.  [12]

Главное фокусное расстояние собирающей линзы F — — 18 см. Где расположена светящаяся точка, если ее изображение получается на расстоянии f 12 см от линзы и L 5 см от главной оптической оси.  [13]

Каково главное фокусное расстояние линзы F, если для получения изображения какого-нибудь предмета в натуральную величину предмет этот должен быть помещен на расстоянии d 20 см от линзы.  [14]

Чему равно главное фокусное расстояние плоско-вогнутой линзы с радиусом кривизны 25 см, сделанной из сильвина, когда она находится: 1) к воздухе.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Главный фокус и главное фокусное расстояние

Если с одной какой-либо стороны на собирательную линзу направить пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то, пройдя сквозь линзу, лучи света соберутся по другую сторону от нее в одну точку, лежащую на главной оптической оси. Эта точка называется главным фокусом линзы. Расстояние от линзы до главного фокуса есть величина для всякой линзы постоянная и называется главным фокусным расстоянием, или просто фокусным расстоянием линзы. Это расстояние условно обозначается буквой.

Фокусное расстояние, постоянное для одной линзы, у различных линз различно, и величина его зависит главным образом от величины радиусов кривизны линзы, т. е. от степени выпуклости или вогнутости ее сферических поверхностей. Чем линза выпуклее, тем короче ее фокусное расстояние.

Простые опыты с собирательной линзой показывают, что чем дальше от линзы находится предмет, тем ближе к линзе образуется его изображение, и наоборот. При этом каждому расстоянию от линзы до предмета соответствует строго определенное расстояние от линзы до изображения этого предмета, называемое сопряженным фокусным   расстоянием.

Главное фокусное расстояние линзы является частным случаем сопряженного фокусного расстояния, но в отличие от всех остальных сопряженных расстояний оно образуется в тех случаях, когда предмет значительно удален от линзы. При таком расположении предмета угол, образованный лучами, соединяющими концы диаметра линзы с какой-либо точкой предмета, становится настолько малым, что лучи эти можно практически считать параллельными. Такие лучи, пройдя сквозь линзу, собираются в главном фокусе или в главной фокальной плоскости линзы. Таким образом, главное фокусное рас¬стояние является наикратчайшим из всех возможных сопряженных фокусных расстояний.

Для приближенного определения главного фокусного расстояния можно воспользоваться лучами солнца, которые вследствие значительной удаленности солнца практически параллельны.

Линзы. Оптическая сила линзы. Изображения, даваемые линзой

1349. Фокусное расстояние линзы равно 10 см. Какова ее оптическая сила?

 

1350. Фокусное расстояние рассеивающей линзы равно 12,5 см. Определите оптическую силу линзы.

 

1351. Фокусное расстояние самого большого пулковского телескопа около 14 м. Какова оптическая сила его объектива?

 

1352. Чему равно фокусное расстояние линзы, если ее оптическая сила равна 0,4 дптр?

1353. Фокусное расстояние объектива фотоаппарата равно 60 мм. Какова оптическая сила фотоаппарата?

 1354. Есть две линзы: первая – с фокусным расстоянием 5 см, вторая – с фокусным расстоянием 20 см. Какая из линз сильнее преломляет?

С фокусным расстоянием 5 см.

1355. В главный фокус собирающей линзы поместили источник света. Начертите ход лучей.

1356. Постройте изображение вертикально стоящего карандаша, формируемое собирающей линзой, для случая, когда карандаш находится за двойным фокусным расстоянием.

 

1357. Карандаш стоит между фокусом и двойным фокусным расстоянием собирающей линзы. Постройте полученное изображение.

 

1358. Постройте изображение карандаша, стоящего между фокусом собирающей линзы и самой линзой.

 

1359. Собирающая линза рассеивает лучи, падающие от точечного источника света на линзу. Нарисуйте, где находится в этом случае точечный источник света?

1360. Покажите построением наиболее простой способ определить главное фокусное расстояние собирающей линзы. Продемонстрируйте этот опыт.

1361. Объект АВ находится в двойном фокусе собирающей линзы (рис. 169). Постройте его изображение. Охарактеризуйте изображение.

 1362. Постройте изображение точечного источника света S, которое образует собирающая линза, для случаев, показанных на рисунке 170.

 

1363. Рассеивающая линза дает изображение предмета АВ (рис. 171). Постройте это изображение и перечислите его свойства. Как зависит размер изображения от расстояния между предметом и линзой?

 

1364. Постройте изображение светящейся точки S, формируемое рассеивающей линзой (рис. 172). Охарактеризуйте изображение.

 

1365. На рисунке 173 ОО’ – главная оптическая ось линзы, S — точечный источник света, S’ — его изображение. Постройте положение линзы и ее фокусов. Определите, собирающая это линза или рассеивающая?

 

1366. В одном из ящиков на рисунке 174 находится собирающая линза, в другом – рассеивающая. Определите построением, где какая линза.

 

1367. На расстоянии 20 см от собирающей линзы расположен предмет, а его изображение находится на расстоянии f=10 см от линзы. Чему равно расстояние линзы?

 

1368. От флакончика до собирающей линзы расстояние d=30 см, а его действительное изображение до линзы расстояние f=60 см. Определите фокусное расстояние линзы.

1369. Объект находится на расстоянии 40 см от собирающей линзы. Его изображение получилось на расстоянии 120 см. Каково фокусное расстояние линзы?

 

1370. На расстоянии 50 см от собирающей линзы стоит карандаш. На каком расстоянии от линзы находится его изображение? Фокусное расстояние линзы 10 см. Охарактеризуйте изображение карандаша.

 

1371. Изображение предмета, сформированное собирающей линзой, получилось на расстоянии 22 см. Фокусное расстояние линзы равно 20 см. На каком расстоянии от линзы находится предмет, если:
а) его изображение – действительное;
б) его изображение – мнимое?

 

1372. В воде находится полая стеклянная двояковыпуклая линза, заполненная воздухом. На линзу падает параллельный пучок лучей света. Каков будет этот пучок после прохождения линзы? Сделайте чертеж.
Какие изображения будут давать в воде такая линза? Всегда ли двояковыпуклая линза является собирающей линзой?

 

1373. Разберите аналогичную задачу для полой двояковогнутой линзы, заполненной воздухом и находящейся в воде. Если в школьном физическом кабинете имеются часовые стекла, изготовьте из них описанные выше линзы и проделайте с ними опыты.

 

1374. Пользуясь формулой собирающей линзы:
1/d+1/f=1/F, рассчитайте положение и определите характер изображения предметов, различно удаленных от линзы, для случаев, указанных в таблице.
Для случаев d<2F и d

1375. Напишите формулу рассеивающей линзы, принимая во внимание, что расстояние от оптического центра линзы до мнимого изображения точки берется со знаком минус.

 

1376. Определите оптическую силу линзы, фокусное расстояние которых 10 см; — 10 см.

 

1377. На каком расстоянии от линзы с фокусным расстоянием F = 10 см получится изображение предмета, помещенного на расстоянии 50 см от линзы?

 

1378. Изображение предмета, помещенного на расстоянии 40 см от двояковыпуклой линзы, получилось на расстоянии 15 см от линзы. Определите фокусное расстояние линзы и величину изображения, если величина самого предмета 60 см.

 

1379. На снимке, сделанном камерой с фотообъективом, фокусное расстояние которого 13,5 см, при длине камеры 15 см, получилось изображение предмета величиной 2 см. Какова действительная величина предмета?

 

1380. Расстояние между лампочкой и экраном равно L=150 см. Между ними помещается собирающая линза, которая дает на экране резкое изображение нитей лампочки при двух положениях линзы. Каково фокусное расстояние линзы, если расстояние между указанными положениями линзы l =30 см?

 

1381. Предмет находится на расстоянии 20 см от линзы, а его действительное изображение – на расстоянии 5 см от линзы. Определите оптическую силу линзы.

 

1382. Действительное изображение пузырька с клеем получилось на расстоянии 42 см от линзы, оптическая сила которой равна 2,5 дптр. На каком расстоянии от линзы находится пузырек?

 

1383. Предмет находится на расстоянии 30 см от рассеивающей линзы, его мнимое изображение – на расстоянии 15 см от линзы. Определите фокусное расстояние линзы.

 

1384. Оптическая сила линзы – 2,5 дптр. Источник света находится на ее главной оптической оси. На каком расстоянии от линзы находится источник света?

 

1385. Предмет высотой 50 см находится на расстоянии d=60 см от собирающей линзы с фокусным расстоянием F=40 см. Определите высоту изображения.

 

1386. Человека ростом 2 м сфотографировали фотоаппаратом (фокусное расстояние объектива 12 см). величина человека на снимке оказалась 10 мм. определите расстояние между человеком и объективом.

 

1387*. Объектив проектора имеет фокусное расстояние 15 см и расположен на расстоянии 6 м от экрана. Определите линейное увеличение изображения на экране.

 

1388*. Вместо объектива с фокусным расстоянием 15 см (см. предудыщую задачу) поставили объектив с фокусным расстоянием 12 см. какое стало увеличение изображения на экране?

 

1389*. Объектив имеет фокусное расстояние 15 см. На каком расстоянии от него надо поместить фотографическую бумагу, чтобы с негатива размером 9 см х 12 см получить на бумаге увеличенный отпечаток 18 см х 24 см?

 

1390*. На рисунке 175 приведена схема проектора: S-источник света, А-конденсор, С-диапозитив, В – объектив, F- фокус объектива. Начертите ход лучей в проекторе.

 1391*. Как вы думаете, можно ли на зеркальном экране получить изображение диапозитива от проектора?
Нет. Потому что все лучи будут отражаться от поверхности.

1392*. Постройте ход лучей в микроскопе.

 

1393. Начертите ход лучей в телескопе.

1394*. Верно ли выражение: в телескоп мы видим предметы в «увеличенном виде»?

Мы видим увеличенные изображения предметов.

1395. Какая из двух луп дает большее увеличение: с фокусным расстоянием 4 см или 2 см?

Лупа с фокусным расстоянием 2 см дает большее увеличение.

1396. Фокусное расстояние человеческого глаза около 15 мм. Вычислите его оптическую силу.

1397. Изображение диапозитива размером 8,5 см х 8,5 см желают получить на экране, имеющем размеры 1,5 м х 2 м, находящемся на расстоянии l = 6 м от проекционного аппарата. Какое фокусное расстояние должен иметь для этой цели объектив?

1398. Какое увеличение дает лупа в 10 диоптрий?

1399. Фокусное расстояние объектива микроскопа 4 мм, а окуляра 2,5 см. Определите увеличение этого микроскопа, если предмет помещается на 0,2 мм дальше фокуса объектива.

1400. Объектив телескопа имеет фокусное расстояние 10 м, а окуляр 5 см. Определите увеличение, даваемое этим телескопом.

1401. Отличается ли хрусталик здорового глаза от хрусталика близорукого глаза? дальнозоркого глаза? Если да, то в чем состоит отличие?

Отличается. Здоровый хрусталик фокусирует изображение точно на сетчатке. При дальнозоркости фокус располагается за сетчаткой. При близорукости фокус располагается перед сетчаткой.

1402. Какие линзы применяются при близорукости?

Рассеивающие линзы.

1403. Какие линзы применяются при дальнозоркости?

Собирающие линзы.

Понятие об объективе фотоаппарата

Новиков М.Г.
22.09.2008

Содержание

Вступление

В данной статье я постараюсь дать базовый материал по оптике, без которого невозможно понять причины тех или иных действий при пользовании фотоаппаратом. Также эта статья будет очень полезна при прочтении других моих статей на этом сайте по теме фотографии. Поэтому её стоит прочесть первой. Итак, начнём.

Хотя современный объектив фотоаппарата состоит из большого количества линз, по сути, его можно заменить всего лишь одной. Все дополнительные линзы служат только для компенсации оптических искажений, происходящих в главной линзе. Поэтому, в целях простоты, рассмотрим в качестве объектива лишь одну линзу, и выясним, как же она формирует изображение на матрице (или плёнке).

[Вернуться в начало]

Линза. Фокусное расстояние.

Итак, обычная выпуклая линза обладает способностью собирать падающие на неё лучи света в пучок за счёт явления преломления света на границах сред с разной плотностью (в данном случае воздух-стекло). Мы не будем вдаваться в природу этого физического явления, примем это как есть.

Любая линза имеет своё фиксированное фокусное расстояние. Что такое фокусное расстояние? Это расстояние от оптического центра линзы до того места, где параллельные лучи, направленные вдоль оптической оси линзы соберутся в пучок. Чем выпуклее линза, тем фокусное расстояние короче. На фокусное расстояние также оказывает влияние показатель преломления стекла и толщина линзы, но влияние это невелико.

Фокусное расстояние — это очень важный параметр линзы. Вокруг этого параметра завязаны практически все её свойства. Ниже на рисунке показано, как определяется главное фокусное расстояние линзы.

В простейшем случае мы можем взять линзу (например, увеличительное стекло), направить её на солнце, и спроецировать пучок его лучей на бумагу. Меняя расстояние до бумаги, найдём положение, при котором пучок станет наиболее концентрированным. Расстояние от оптического центра линзы до этого пучка и будет главным фокусным расстоянием этой линзы.

Рассмотрим ещё несколько простых свойств линзы, понимание которых поможет нам в дальнейшем. Предположим, мы направили линзу не на солнце, а на маленький горящий светодиод, расстояние до которого около метра. В этом случае, лучи света, падающие от него на линзу, не будут параллельны. Они будут расширяться от светодиода к линзе. Таким образом, изменится угол падения на линзу каждого лучика, а значит, они выйдут с другой стороны линзы тоже немного под другим углом. Пучок сфокусированных лучей в этом случае сместиться чуть дальше от главного фокуса линзы. Расстояние от оптического центра линзы до этого нового пучка будет называться сопряжённым фокусным расстоянием. То есть это фокусное расстояние, сопряжённое с конкретным расстоянием до светодиода:

Чем ближе мы поднесём светодиод, тем дальше от линзы отодвинется сопряжённый фокус, и поэтому больше будет сопряжённое фокусное расстояние. Интересный момент — поднеся светодиод к линзе на дистанцию двух главных фокусных расстояний, мы получим с противоположной стороны линзы сопряженный фокус, также отстоящий от линзы на дистанцию двух фокусных расстояний. Запомним этот факт.

Зависимость расстояний от объекта до линзы и от линзы до сопряжённого фокуса можно выразить математически простой формулой, т.н. формулой тонкой линзы:

1/S + 1/f = 1/F,

где S — расстояние от линзы до объекта;
f — расстояние от линзы до сопряжённого фокуса;
F — главное фокусное расстояние линзы.

Запомним эту формулу. Она нам в дальнейшем пригодится, в частности, в статье про природу ГРИП.

[Вернуться в начало]

Как линза формирует изображение

На схеме предыдущей главы показан ход лучей, исходящих из одной точки, находящейся на оптической оси линзы. Однако изображение формируется бесконечным множеством точек кадра, которые лежат и выше, и ниже оптической оси. На следующей схеме показаны траектории хода лучей, исходящих от трёх точек кадра — верхней, центральной и нижней. Для каждой точки показано по три луча — два крайних, попадающих в линзу, и центральный, проходящий через оптический центр линзы:

Из этой схемы видно, что линза фокусирует позади себя пучки лучей, исходящих от каждой из трёх точек объекта. На самом деле этих точек у объекта бесконечное множество, и все они фокусируются с другой стороны линзы, образовывая своими фокусами некую фокусную плоскость. Эту плоскость называют фокальной (от лат. fоcus — очаг). Этот термин очень часто употребляется среди фотоспециалистов, поэтому запомним его значение.

Вообще, фокальная плоскость не является строго плоской. Согласно элементарным законам геометрии (гипотенуза всегда длиннее катета), самая верхняя и самая нижняя точки объекта отстоят от оптического центра линзы немного дальше, чем центральная точка, находящаяся непосредственно на оптической оси линзы. Поэтому (согласно формуле линзы) и сопряжённые с этими крайними точками фокусы будут чуть ближе к линзе, нежели сопряжённый фокус центральной точки. В результате фокальная плоскость слегка вогнута.

В результате фокусировки линзой лучей, исходящих от всех точек объекта, в фокальной плоскости окажется сформировано перевёрнутое его изображение (причина его перевёрнутости хорошо видна на схеме). Именно в эту фокальную плоскость в фотоаппарате и помещают фотоплёнку или электронную матрицу, фиксирующую изображение. При изменении расстояния до объекта фокальная плоскость тоже сдвигается (согласно формуле линзы), и чтобы вновь получить резкое изображение, линзу чуть смещают относительно матрицы так, чтобы матрица вновь оказалась фокальной плоскости. Этот процесс называется фокусировкой.

В предыдущей главе я упоминал, что при дистанции до объекта, равной двум фокусным расстояниям, сопряжённый фокус также будет отстоять от линзы на расстоянии двух фокусов. Если мы нарисуем предыдущую схему применительно к описанному случаю, то увидим, что размер изображения на матрице в этом случае будет совпадать с размером самого объекта. То есть масштаб съёмки будет 1:1. Такой режим съёмки называется «макро». Ниже приведена упрощённая (показаны только центральные лучи) схема этого варианта:

Стоить заметить, что режим «макро» при разных размерах матрицы естественно будет давать разное увеличение объекта в итоговом кадре. Поэтому «макро» — это не определение степени увеличения, а всего лишь технический режим съёмки, ничего особенного пользователю не говорящий. Также ничего не скажет пользователю и такая чисто маркетинговая характеристика режима «макро», как «минимальная дистанция съёмки». При одной и той же минимальной дистанции, результат может быть разный в зависимости от минимального фокусного расстояния объектива и размера матрицы. Кроме того, опять же в маркетинговых целях, в некоторых «цифрокомпактах» режимом «макро» могут назвать и масштаб 1:2 (диагональ изображения в 2 раза меньше объекта), и даже больше, что не совсем правильно, хотя при таких масштабах некоторые особенности макросъёмки уже и начинают действовать.

Единственным информативным параметром возможностей режима «макро» могла бы стать минимальная фокусная диагональ кадра, помещающаяся на всю матрицу, но у гуманитариев-маркетологов иная точка зрения на этот вопрос, с физикой (истинным положением вещей) никак не связанная.

Итак, мы выяснили, как работает объектив фотоаппарата на его модели — обычной выпуклой линзе. Это был базовый материал, и теперь вы вполне готовы к прочтению других моих статей по этой теме.

[Вернуться в начало]

Какое фокусное расстояние лучше всего? 5 важных фокусных расстояний, которые стоит попробовать

Какое фокусное расстояние лучше всего в фотографии? Как можно использовать разные фокусные расстояния? И — самое главное — какое фокусное расстояние вы должны использовать в своих собственных фотографиях?

В этой статье я постараюсь ответить на все эти и многие другие вопросы. Я поделюсь несколькими ключевыми фокусными расстояниями и обязательно объясню , почему они хороши, что вы можете с ними сделать и кому следует рассмотреть возможность их использования.Я также приведу множество примеров, чтобы вы могли увидеть различные фокусные расстояния в действии.

Учтите, что неважно, снимаете ли вы с увеличением или с фиксированным фокусным расстоянием. Все фокусные расстояния, указанные в этой статье, достижимы с помощью любого типа линз, поэтому не нужно беспокоиться, если вы предпочитаете зум простым или наоборот. Вместо этого просто сосредоточьтесь на фокусных расстояниях, которые я упоминаю, и на том, как они могут улучшить ваши изображения.

Приступим.

1. 24 мм

Лучшие жанры для объективов 24 мм : пейзажи, астрофотография, групповые портреты, фотосъемка событий

24 мм — это прекрасное фокусное расстояние, обеспечивающее широкий угол обзора, не отвлекая вас от сверхширокой территории.С ним легко экспериментировать не только потому, что доступно множество доступных вариантов с постоянным фокусным расстоянием 24 мм, но и потому, что вы найдете это фокусное расстояние на широком конце многих зум-объективов, таких как 24-70 мм f / 4 или f / 2,8. . Кроме того, многие комплектные линзы имеют торец шириной 24 мм, если учесть кроп-фактор APS-C.

Объектив с постоянным фокусным расстоянием 24 мм будет достаточно широким и удивительно резким, что сделает его идеальным кандидатом для пейзажной фотографии. Масштабирование прекрасно подходит и для пейзажной фотографии, но фиксированное поле зрения (на 24-миллиметровом объективе с постоянным фокусным расстоянием) заставит вас тщательно продумать композицию.

Фокусное расстояние 24 мм также отлично подходит для съемки при слабом освещении. Это включает в себя астрофотографию, где 24-миллиметровые объективы с широкой максимальной диафрагмой (например, f / 2,8) облегчат съемку Млечного Пути, а также фотосъемку событий, где у вас будет достаточно поля зрения для окружающих, контекстных снимков, а также более широкая максимальная диафрагма облегчит резкие снимки в помещении и ночью.

Кроме того, фокусного расстояния 24 мм достаточно для съемки групповых портретов с минимальным искажением перспективы.Только не подходите слишком близко и следите за краями кадра.

2. 35 мм

Лучшие жанры для 35-мм объективов : уличная фотография, фотография событий, портретная съемка окружающей среды и повседневная портретная фотография

35 мм — это классическое фокусное расстояние для многих фотожурналистов и уличных фотографов. Почему? Во-первых, поле обзора требует, чтобы вы приближались к действию для более захватывающей перспективы, а также предоставляет много полезного контекста. С другой стороны, 35 мм — это не ширина и ширина ; вы можете использовать его для фотографирования естественных людей, деталей крупным планом и многого другого.

Та же самая философия применима к свадебной фотографии или фотосъемке мероприятий, поэтому фотографы любят фокусное расстояние 35 мм, особенно в сочетании с широкой максимальной диафрагмой, такой как f / 1.8 или даже f / 1.4. Обратите внимание, что 35-миллиметровые объективы с постоянным фокусным расстоянием, как и 24-миллиметровые объективы, как правило, впечатляюще дешевы, поэтому, если у вас ограниченный бюджет, 35 мм — отличное место для начала.

Еще одна приятная особенность 35 мм: он отлично подходит для портретов на фоне окружающей среды, особенно для тех случайных, сиюминутных портретных возможностей, которые возникают на семейных собраниях и ужинах с друзьями.Например, я часто использую 35 мм, чтобы снимать портреты через обеденный стол:

Если шире, лицо моего объекта может страдать из-за чрезмерного искажения перспективы; немного уже, и мне пришлось бы встать со стула, чтобы вернуться назад для выстрела.

3. 50 мм

Лучшие жанры для объективов 50 мм : уличная фотография, портретная фотосъемка всего тела, прогулочная съемка

Объективы

50 мм — это объективы для начинающих фотографов по целому ряду причин.На самом деле, если у вас нет 50-миллиметрового объектива, я рекомендую купить его прямо сейчас — они действительно так полезны.

Так что же делает простые числа 50 мм такими особенными? Во-первых, они безумно дешевы. Вы можете купить новый 50-миллиметровый объектив для большинства камер чуть более чем за 100 долларов. Я не говорю и о некачественной оптике. Объективы 50 мм f / 1.8, которые стоят от 100 до 200 долларов, как правило, предлагают удивительно хорошие характеристики, особенно по цене.

Кроме того, объективы 50 мм создают нормальное изображение (т.е.е., больше всего нравится то изображение, которое мы создаем собственными глазами). Поэтому на 50 мм часто легко «увидеть».

50-миллиметровый объектив действительно является классикой, и большая его часть заключается в том, что область в кадре часто бывает правильной. Он достаточно узкий, чтобы с легкостью создавать сбалансированные композиции, но все же достаточно широкий, чтобы вызывать интерес за пределами вашего объекта. Вот почему вы найдете объектив 50 мм в сумках большинства уличных фотографов (а также большинства фотографов-портретистов и фотографов мероприятий).

4.85 мм

Лучшие жанры для объективов 85 мм : портретная фотография, фотосъемка мероприятий и спортивная фотография

Вы найдете объективы 85 мм в сумках многих свадебных и портретных фотографов, и на то есть веская причина: они создают красивые портреты, которые выравнивают черты лица (это вообще лестно!), А также предлагают прекрасное разделение объекта и фона.

Поле зрения не настолько узкое, что вам придется находиться на улице, чтобы снимать с объективом 85 мм, но вы все равно получите хорошее рабочее расстояние, которое позволяет незаметно снимать откровенных снимков на свадьбах и семейных собраниях.

Это рабочее расстояние отлично подходит для снимков всего тела, когда вы находитесь в стороне от спортивного мероприятия. А объективы 85 мм также обеспечивают хорошее расстояние для съемки ваших детей и домашних животных.

Конечно, у каждого фокусного расстояния есть свои недостатки, и 85 мм не исключение. Такие объективы дороги, а более узкое поле зрения не идеально для уличной фотографии или контекстных портретов.

Тем не менее, для серьезных фотографов-портретистов и фотографов на мероприятиях 85 мм просто необходимо.

5. 135 мм

Лучшие жанры для объективов 135 мм : Хедшоты, портретная фотография и свадебная фотография

Если вам нужно подойти поближе или вы просто любите боке, 135-миллиметровый объектив — отличный выбор, особенно 135-миллиметровый фиксатор с широкой максимальной диафрагмой.

Вы можете использовать объектив 135 мм для детализации и хедшотов, которые оживят ваш объект. Кроме того, разделение фона просто фантастическое благодаря усиленному сжатию телефото. Великолепный эффект сглаживания (скажем, пять раз!) Делает этот объектив идеальным для снимков с головы до плеч, портретов пожилых людей, откровенных снимков и многого другого.Вам понравится снимать на широко открытой диафрагме, чтобы создать волшебное разделение между объектом и окружающей обстановкой.

Есть ли недостатки у фокусного расстояния 135 мм? Конечно.

Вам действительно нужно много рабочего места, а также много света. Помните правило 1 / фокусное расстояние для выдержки (также известное как правило взаимности )? Что ж, вы не захотите снимать 135-миллиметровый объектив со светосилой более 1/135 с (без очень устойчивой руки или штатива). Поэтому, когда свет или пространство становятся проблемой, хорошо иметь объектив с фокусным расстоянием 85 мм.

Лучшее фокусное расстояние: заключительные слова

Скорее всего, вам понравятся некоторые из этих фокусных расстояний и не понравятся другие, но вы никогда не узнаете, пока не попробуете их все!

Так что подумайте о ваших любимых вариантах из этого списка. И посмотрите, сможете ли вы заполучить каждое из фокусных расстояний — взяв напрокат, купив или одолжив линзы (у друга).

Теперь к вам:

Какие фокусные расстояния вам больше всего нравятся? Есть ли какие-то фокусные расстояния, которые вы хотите протестировать? Поделитесь своими мыслями в комментариях ниже!

Цвет

— Энциклопедия Нового Света

Эта статья посвящена свойству восприятия.Для использования в других целях, см Цвет (значения).

«Окраска» перенаправляется сюда.

Цвет — важная часть изобразительного искусства.

Цвет (или цвет ) — это свойство визуального восприятия, соответствующее у людей категориям, называемым красный , желтый , белый и т. Д. Цвет происходит из спектра света (распределения световой энергии с разными длинами волн), взаимодействующего в глазу со спектральной чувствительностью световых рецепторов.Категории цвета и физические характеристики цвета также связаны с объектами, материалами, источниками света и т. Д. На основе их физических свойств, таких как спектры поглощения, отражения или излучения света.

Обычно включаются только те особенности состава света, которые могут быть обнаружены людьми (спектр длин волн от приблизительно 400 нанометров (нм) до 700 нм), тем самым объективно связывая психологическое явление цвета с его физическими характеристиками.

Учитывая, что восприятие цвета проистекает из различной чувствительности различных типов колбочек в сетчатке к разным частям спектра, цвета можно определять и количественно оценивать по степени, в которой они стимулируют эти клетки. Однако эти физические или физиологические количественные определения цвета не полностью объясняют психофизическое восприятие внешнего вида цвета.

Науку о цвете часто называют хроматикой . Он включает восприятие цвета человеческим глазом и мозгом, происхождение цвета в материалах, теорию цвета в искусстве и физику электромагнитного излучения в видимом диапазоне (то, что мы обычно называем просто свет ).

Физика цвета

Непрерывный оптический спектр (предназначен для мониторов с гаммой 1,5).

Цвета спектра видимого света ^[1]

цвет	интервал длин волн	интервал частот
красный	~ 630–700 нм	~ 480–430 ТГц
оранжевый	~ 590–630 нм	~ 510–480 ТГц
желтый	~ 560–590 нм	~ 540–510 ТГц
зеленый	~ 490–560 нм	~ 610–540 ТГц
синий	~ 450–490 нм	~ 670–610 ТГц
фиолетовый	~ 400–450 нм	~ 750–670 ТГц

Электромагнитное излучение характеризуется длиной волны (или частотой) и интенсивностью.Когда длина волны находится в пределах видимого спектра (диапазон длин волн, который люди могут воспринимать, примерно от 380 нм до 740 нм), он известен как «видимый свет».

Большинство источников света излучают свет с разными длинами волн; спектр источника представляет собой распределение, дающее его интенсивность на каждой длине волны. Хотя спектр света, попадающего в глаз с заданного направления, определяет цветовое восприятие в этом направлении, существует гораздо больше возможных спектральных комбинаций, чем цветовые ощущения.Фактически, можно формально определить цвет как класс спектров, которые вызывают одно и то же цветовое ощущение, хотя такие классы будут широко варьироваться у разных видов и в меньшей степени среди людей одного и того же вида. Члены каждого такого класса называются метамерами рассматриваемого цвета.

Спектральные цвета

Знакомые цвета радуги в спектре — названные по латинскому слову внешний вид или видение Исааком Ньютоном в 1671 году — включают в себя все те цвета, которые могут быть получены с помощью видимого света только с одной длиной волны, pure спектральный или монохроматический цветов.В таблице справа показаны приблизительные частоты (в терагерцах) и длины волн (в нанометрах) для различных чистых спектральных цветов. Длины волн измеряются в вакууме (см. Преломление).

Таблицу цветов не следует рассматривать как исчерпывающий список. Чистые спектральные цвета образуют непрерывный спектр, и то, как он разделен на отдельные цвета, зависит от культуры, вкуса и языка. Общий список определяет шесть основных полос: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый. Концепция Ньютона включала седьмой цвет, индиго, между синим и фиолетовым, но большинство людей не различают его, и большинство ученых-цветоводов не признают его как отдельный цвет; иногда ее обозначают как длины волн 420–440 нм.

Интенсивность спектрального цвета может значительно изменить его восприятие; например, оранжево-желтый цвет низкой интенсивности — коричневый; а желто-зеленый с низкой интенсивностью — оливково-зеленый. Частично это вызвано тем фактом, что источник света не обязательно должен иметь одну длину волны, чтобы восприниматься как чистый спектральный цвет. Цвет низкой интенсивности может иметь множество длин волн, которые уменьшают чистую интенсивность цвета.

Цвет предметов

Оранжевый диск и коричневый диск имеют одинаковый объективный цвет и находятся в идентичной серой окружности; Основываясь на различиях контекста, люди воспринимают квадраты как имеющие разную отражательную способность и могут интерпретировать цвета как разные цветовые категории.

Цвет объекта зависит как от физики, так и от восприятия. С физической точки зрения можно сказать, что поверхности имеют цвет отражающегося от них света, который зависит от спектра падающего освещения и спектра отражения поверхности, а также потенциально от освещения и углов обзора. Однако восприятие зрителем цвета объекта зависит не только от спектра отраженного света, но и от множества контекстных подсказок, так что цвет объекта имеет тенденцию восприниматься как относительно постоянный, то есть относительно независимый от спектра освещения, угол обзора и т. д.Этот эффект известен как постоянство цвета.

Можно сделать некоторые обобщения физики, пока пренебрегая эффектами восприятия:

• Свет, попадающий на непрозрачную поверхность, либо отражается «зеркально» (то есть, как зеркало), рассеивается (то есть отражается с диффузным рассеянием), либо поглощается — либо их комбинация.

• Непрозрачные объекты, которые не отражают зеркально (которые имеют тенденцию к шероховатости поверхности), имеют цвет, определяемый тем, какие длины волн света они рассеивают больше, а какие меньше (при поглощении нерассеиваемого света).Если объекты рассеивают волны всех длин, они кажутся белыми. Если они поглощают все длины волн, они кажутся черными.

• Непрозрачные объекты, которые зеркально отражают свет разных длин волн с разной эффективностью, выглядят как зеркала, окрашенные в цвета, определяемые этими различиями. Объект, который отражает некоторую часть падающего света и поглощает остальной, может выглядеть черным, но также быть слабо отражающим; примерами являются предметы черного цвета, покрытые слоями эмали или лака.

• Объекты, которые пропускают свет, являются либо полупрозрачными, (рассеивающими проходящий свет), либо прозрачными (не рассеивающими проходящий свет).Если они также по-разному поглощают (или отражают) свет с различной длиной волны, они кажутся окрашенными в цвет, определяемый природой этого поглощения (или этой отражательной способности).

• Объекты могут излучать свет, который они генерируют сами, а не просто отражать или пропускать свет. Они могут делать это из-за их повышенной температуры (тогда они называются лампами накаливания ), в результате определенных химических реакций (явление, называемое хемолюминесценцией ) или по другим причинам (см. Статьи «Фосфоресценция» и «Список света»). источники).

• Объекты могут поглощать свет и, как следствие, излучать свет с другими свойствами. Затем они называются флуоресцентными (если свет излучается только во время поглощения света) или фосфоресцентными (если свет излучается даже после того, как свет перестает поглощаться; этот термин также иногда свободно применяется к свету, излучаемому в результате химических реакций) .

Для дальнейшей обработки цвета объектов см. Структурный цвет ниже.

Подводя итог, можно сказать, что цвет объекта — это сложный результат свойств его поверхности, свойств пропускания и излучения, все эти факторы влияют на сочетание длин волн в свете, покидающем поверхность объекта.Воспринимаемый цвет затем дополнительно определяется природой окружающего освещения и цветовыми свойствами других объектов поблизости с помощью эффекта, известного как постоянство цвета, и других характеристик воспринимающего глаза и мозга.

Цветовое восприятие

Развитие теорий цветового зрения

Хотя Аристотель и другие древние ученые уже писали о природе света и цветового зрения, только Ньютон опознал свет как источник цветового ощущения.В 1810 году Гете опубликовал свою всеобъемлющую теорию цвета . В 1801 году Томас Янг предложил свою теорию трехцветности, основанную на наблюдении, что любой цвет можно сопоставить с комбинацией трех источников света. Позднее эта теория была усовершенствована Джеймсом Клерком Максвеллом и Германом фон Гельмгольцем. По словам Гельмгольца, «принципы закона смешения Ньютона были экспериментально подтверждены Максвеллом в 1856 г. .» ^[2]

В то же время, что и Гельмгольц, Эвальд Геринг разработал теорию обработки цвета оппонентом, отметив, что дальтонизм и остаточные изображения обычно возникают в парах оппонентов (красный-зеленый, сине-желтый и черно-белый) В конечном итоге эти две теории были синтезированы в 1957 году Хурвичем и Джеймсоном, которые показали, что процессинг сетчатки соответствует трехцветной теории, тогда как процессинг на уровне латерального коленчатого ядра соответствует теории оппонента. Международная группа экспертов, известная как Международная комиссия по охране окружающей среды (CIE), разработала математическую цветовую модель, которая отображает пространство наблюдаемых цветов и присваивает каждому из трех чисел.

Цвет глаз

Способность человеческого глаза различать цвета основана на различной чувствительности различных клеток сетчатки к свету с разными длинами волн. Сетчатка содержит три типа цветных рецепторных клеток или колбочек. Один тип, относительно отличный от двух других, наиболее чувствителен к свету, который мы воспринимаем как фиолетовый, с длиной волны около 420 нм. (Колбочки этого типа иногда называют коротковолновыми колбочками , S конусами или, что ошибочно, синими конусами .) Два других типа тесно связаны генетически и химически. Один из них (иногда называемый длинноволновыми конусами , L конусами или, ошибочно, красными конусами ) наиболее чувствителен к свету, который мы воспринимаем как желтовато-зеленый, с длинами волн около 564 нм; другой тип (иногда называемый средневолновыми конусами , M конусами или ошибочно зелеными конусами ) наиболее чувствителен к свету, воспринимаемому как зеленый, с длиной волны около 534 нм.

Свет, независимо от того, насколько сложен его состав длин волн, глазом сокращается до трех цветовых компонентов. Для каждого места в поле зрения три типа колбочек выдают три сигнала в зависимости от степени стимуляции каждого из них. Эти значения иногда называют трехцветными значениями .

Кривая отклика как функция длины волны для каждого типа конуса показана выше. Поскольку кривые перекрываются, некоторые трехцветные значения не возникают ни при какой комбинации входящего света.Например, невозможно стимулировать только средневолновыми / «зелеными» колбочками; другие колбочки неизбежно будут стимулироваться до некоторой степени одновременно. Набор всех возможных значений тристимула определяет цветовое пространство человека. Было подсчитано, что люди могут различать около 10 миллионов различных цветов. ^[4]

Другой тип светочувствительных клеток в глазу, стержень, имеет другую кривую отклика. В обычных ситуациях, когда свет достаточно яркий, чтобы сильно стимулировать колбочки, палочки практически не играют никакой роли в зрении. ^[5] С другой стороны, при тусклом свете колбочки недостимулированы, остается только сигнал от стержней, что приводит к монохроматическому отклику. (Более того, стержни почти не чувствительны к свету в «красном» диапазоне.) При определенных условиях промежуточного освещения ответ стержня и слабый отклик колбочки могут вместе привести к цветовому различению, не учитываемому только откликами колбочки.

Цвет в мозгу

Показаны визуальный дорсальный поток (зеленый) и вентральный поток (фиолетовый).Вентральный поток отвечает за восприятие цвета.

Хотя механизмы цветового зрения на уровне сетчатки хорошо описаны в терминах трехцветных значений (см. Выше), обработка цвета после этой точки организована по-другому. Доминирующая теория цветового зрения предполагает, что информация о цвете передается из глаза тремя процессами-противниками, или каналами-соперниками, каждый из которых состоит из необработанных выходных данных колбочек: красно-зеленый канал, сине-желтый канал и черный канал. -белый канал «яркости».Эта теория была подтверждена нейробиологией и объясняет структуру нашего субъективного восприятия цвета. В частности, он объясняет, почему мы не можем воспринимать «красновато-зеленый» или «желтовато-синий», и предсказывает цветовое колесо: это набор цветов, для которого по крайней мере один из двух цветовых каналов измеряет значение на одном из крайних значений. .

Точная природа восприятия цвета, выходящая за рамки уже описанной обработки, и, действительно, статус цвета как характеристики воспринимаемого мира или, скорее, как характеристика нашего восприятия мира, является предметом сложного и продолжающегося философского спора. (см. квалиа).

Нестандартное цветовосприятие

Дефицит цвета

Если один или несколько типов цветочувствительных колбочек человека отсутствуют или менее чувствительны, чем обычно, к падающему свету, этот человек может различать меньшее количество цветов и называется цветодефицитным или цветным слепым (хотя этот последний термин может вводить в заблуждение; почти все люди с дефицитом цвета могут различать хотя бы некоторые цвета). Некоторые виды дефицита цвета вызваны аномалиями в количестве или характере колбочек на сетчатке.Другие (например, центральный или кортикальный ахроматопсия ) вызваны нейронными аномалиями в тех частях мозга, где происходит обработка изображений.

Тетрахромия

В то время как большинство людей являются трехцветными (имеющими три типа цветовых рецепторов), многие животные, известные как тетрахроматы , имеют четыре типа. К ним относятся некоторые виды пауков, большинство сумчатых, птиц, рептилий и многие виды рыб. Другие виды чувствительны только к двум осям цвета или вообще не воспринимают цвет; они называются дихроматами и монохроматами соответственно.Различают тетрахроматию сетчатки (наличие четырех пигментов в колбочковых клетках сетчатки по сравнению с тремя в трихроматах) и функциональную тетрахроматию (способность улучшать различение цветов на основе этой разницы в сетчатке). Половина всех женщин, но лишь небольшой процент мужчин, являются тетрахроматами сетчатки. Это явление возникает, когда человек получает две немного разные копии гена для средне- или длинноволновых колбочек (которые переносятся на x-хромосоме).У некоторых из этих тетрахроматов сетчатки усилено различение цветов, что делает их функциональными тетрахроматами. ^[6]

Синестезия

При определенных формах синестезии восприятие букв и цифр (графема → синестезия цветов) или слушание музыкальных звуков (музыка → синестезия цветов) приводит к необычным дополнительным переживаниям, связанным с восприятием цветов. Поведенческие и функциональные эксперименты по нейровизуализации продемонстрировали, что эти цветовые ощущения приводят к изменениям в поведенческих задачах и приводят к повышенной активации областей мозга, участвующих в цветовом восприятии, тем самым демонстрируя их реальность и сходство с реальным цветовым восприятием, хотя и вызываемое нестандартным путем. .

Остаточное изображение

После воздействия сильного света в их диапазоне чувствительности фоторецепторы определенного типа теряют чувствительность. В течение нескольких секунд после того, как свет погаснет, они будут продолжать подавать менее сильный сигнал, чем в противном случае. В цветах, наблюдаемых в этот период, будет отсутствовать цветовой компонент, обнаруживаемый десенсибилизированными фоторецепторами. Этот эффект ответственен за явление остаточных изображений, при которых глаз может продолжать видеть яркую фигуру, даже отведя взгляд от нее, но в дополнительном цвете.

Эффекты остаточного изображения также использовались художниками, в том числе Винсентом Ван Гогом.

Постоянство цвета

Есть интересное явление, которое происходит, когда художник использует ограниченную цветовую палитру: глаз имеет тенденцию компенсировать это, видя любой серый или нейтральный цвет как цвет, который отсутствует в цветовом круге. Например, в ограниченной палитре, состоящей из красного, желтого, черного и белого цветов, смесь желтого и черного будет выглядеть как разновидность зеленого, смесь красного и черного будет выглядеть как разновидность фиолетового, и появится чистый серый цвет. голубоватый.

Теория трихроматрии, обсуждаемая выше, строго верна только в том случае, если вся сцена, видимая глазом, имеет один и тот же цвет, что, конечно, нереально. На самом деле мозг сравнивает различные цвета сцены, чтобы устранить эффекты освещения. Если сцена освещается одним светом, а затем другим, до тех пор, пока разница между источниками света остается в разумном диапазоне, цвета сцены тем не менее будут казаться нам постоянными.Это было изучено Эдвином Лэндом в 1970-х годах и привело к его теории постоянства цвета ретинекса.

Цветовое обозначение

Цвета различаются по-разному, включая оттенок (красный или оранжевый или синий), насыщенность, яркость и блеск. Некоторые цветные слова образованы от названия объекта этого цвета, например, «апельсин» или «лосось», а другие — абстрактные, например «красный».

В разных культурах используются разные термины для цветов, и они могут также назначать некоторые названия цветов для немного разных частей спектра: например, китайский иероглиф 青 (отображаемый как qīng на мандаринском и ao на японском) имеет значение который охватывает как синий, так и зеленый.

В исследовании 1969 года «Основные цветовые термины: их универсальность и эволюция» Брент Берлин и Пол Кей описали закономерность в названии «основных» цветов (например, «красный», но не «красно-оранжевый», «темно-красный» или «кроваво-красный»). , «которые являются» оттенками «красного). Все языки, которые имеют два «основных» названия цвета, различают темные / холодные цвета от ярких / теплых цветов. Следующие цвета, которые необходимо различить, обычно красный, а затем синий или зеленый. Все языки с шестью «основными» цветами включают черный, белый, красный, зеленый, синий и желтый.Шаблон выдерживает набор из двенадцати: черный, серый, белый, розовый, красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый, коричневый и лазурный (в отличие от синего в русском и итальянском языках, но не в английском).

Ассоциации

Отдельные цвета имеют множество культурных ассоциаций, таких как национальные цвета (обычно описываются в отдельных цветных изделиях и цветовой символике). Психология цвета пытается определить влияние цвета на эмоции и деятельность человека. Хромотерапия — это форма альтернативной медицины, относящаяся к различным восточным традициям.

Воздействие на здоровье

Когда цветовой спектр искусственного освещения не соответствует спектру солнечного света, могут возникнуть материальные последствия для здоровья, включая учащение головной боли. Это явление часто сочетается с неблагоприятными эффектами чрезмерного освещения, поскольку многие из тех же внутренних пространств, которые имеют несоответствие цветов, также имеют более высокую интенсивность света, чем желательно для задачи, выполняемой в этом пространстве.

Измерение и воспроизведение цвета

Отношение к спектральным цветам

Диаграмма цветности цветового пространства CIE 1931.Внешняя кривая граница — это спектральный (или монохроматический) локус с длинами волн, показанными в нанометрах. Обратите внимание, что отображаемые цвета зависят от цветового пространства устройства, на котором вы просматриваете изображение, и поэтому могут не быть строго точным представлением цвета в определенной позиции, особенно для монохроматических цветов.

Большинство источников света представляют собой смеси света различной длины. Однако многие такие источники все еще могут иметь спектральный цвет, поскольку глаз не может отличить их от монохроматических источников.Например, большинство компьютерных дисплеев воспроизводят оранжевый спектральный цвет как комбинацию красного и зеленого света; он кажется оранжевым, потому что красный и зеленый смешаны в правильных пропорциях, позволяющих красному и зеленому конусам глаза реагировать так же, как они реагируют на оранжевый.

Полезным понятием для понимания воспринимаемого цвета немонохроматического источника света является доминирующая длина волны, которая определяет единственную длину волны света, которая производит ощущение наиболее похож на источник света.Доминирующая длина волны примерно соответствует оттенку.

Конечно, существует множество цветовых восприятий, которые по определению не могут быть чистыми спектральными цветами из-за ненасыщенности или из-за того, что они пурпурные (смесь красного и фиолетового света с противоположных концов спектра). Некоторыми примерами обязательно неспектральных цветов являются ахроматические цвета (черный, серый и белый) и такие цвета, как розовый, коричневый и пурпурный.

Два разных световых спектра, которые одинаково влияют на три цветовых рецептора человеческого глаза, будут восприниматься как один и тот же цвет.Примером этого является белый свет, излучаемый люминесцентными лампами, который обычно имеет спектр, состоящий из нескольких узких полос, в то время как дневной свет имеет непрерывный спектр. Человеческий глаз не может отличить такие световые спектры, просто глядя в источник света, хотя цвета, отраженные от объектов, могут выглядеть по-разному. (Это часто используется, например, для того, чтобы фрукты или помидоры выглядели более ярко-красными в магазинах.)

Точно так же человеческое восприятие цвета может быть вызвано смесью трех цветов, называемых первичными цветами .Это используется для воспроизведения цветных сцен в фотографии, печати, телевидении и других средствах массовой информации. Существует ряд методов или цветовых пространств для определения цвета в терминах трех основных цветов. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки в зависимости от конкретного приложения.

Никакое смешение цветов, однако, не может дать полностью чистый цвет, воспринимаемый как полностью идентичный спектральному цвету, хотя можно подойти очень близко для более длинных волн, где диаграмма цветности выше имеет почти прямой край.Например, смешивание зеленого света (530 нм) и синего света (460 нм) дает голубой свет, который немного ненасыщен, потому что реакция рецептора красного цвета будет больше на зеленый и синий свет в смеси, чем на чистый голубой свет при 485 нм, имеющий такую ​​же интенсивность, как смесь синего и зеленого.

Из-за этого, а также из-за того, что основные цвета в системах цветной печати обычно не являются чистыми, воспроизводимые цвета никогда не бывают идеально насыщенными, и поэтому спектральные цвета не могут быть точно сопоставлены.Однако естественные сцены редко содержат полностью насыщенные цвета, поэтому такие сцены обычно могут быть хорошо аппроксимированы этими системами. Диапазон цветов, который может быть воспроизведен с помощью данной системы воспроизведения цвета, называется гаммой. Диаграмма цветности Международной комиссии по освещению (CIE) может использоваться для описания гаммы.

Другая проблема с системами воспроизведения цвета связана с устройствами сбора данных, такими как камеры или сканеры. Характеристики датчиков цвета в устройствах часто очень далеки от характеристик рецепторов человеческого глаза.Фактически, получение цветов с некоторыми особыми, часто очень «зубчатыми» спектрами, вызванными, например, необычным освещением сфотографированной сцены, может быть относительно плохим.

Виды, у которых есть рецепторы цвета, отличные от человеческих — например, птицы, у которых может быть четыре рецептора — могут различать некоторые цвета, которые выглядят одинаково для человека. В таких случаях система воспроизведения цвета, «настроенная» на человека с нормальным цветовым зрением, может давать неточные результаты для других наблюдателей.

Следующая проблема — разная цветовая характеристика разных устройств.Для информации о цвете, хранящейся и передаваемой в цифровой форме, метод управления цветом, основанный на цветовых профилях, прикрепленных к данным о цвете и к устройствам с разной цветовой характеристикой, помогает избежать деформации воспроизводимых цветов. Техника работает только для цветов в гамме конкретных устройств, например. может случиться так, что ваш монитор не сможет показать вам настоящий цвет вашей золотой рыбки, даже если ваша камера может правильно получать и сохранять информацию о цвете, и наоборот.

Пигменты и светоотражатели

Пигменты — это химические вещества, которые избирательно поглощают и отражают различные спектры света.Когда поверхность окрашена пигментом, свет, падающий на поверхность, отражается за вычетом некоторых длин волн. Это вычитание длин волн приводит к появлению разных цветов. Большинство красок представляют собой смесь нескольких химических пигментов, предназначенных для создания отражения определенного цвета.

Производители пигментов предполагают, что исходный свет будет белым или примерно одинаковой интенсивности по всему спектру. Если источник света не является чисто белым (как в случае почти всех форм искусственного освещения), результирующий спектр будет иметь немного другой цвет.Красная краска в синем свете может казаться черной. Красная краска является красной, потому что она отражает только красные компоненты спектра. Синий свет, не содержащий ни одного из них, не будет создавать отражения от красной краски, создавая видимость черного.

Структурный цвет

Структурные цвета — это цвета, вызванные эффектами интерференции, а не пигментами. Цветовые эффекты возникают, когда на материале нанесены тонкие параллельные линии, сформированные из тонкого слоя или двух или более параллельных тонких слоев, или иным образом составленные из микроструктур по шкале длины волны цвета.Если микроструктуры расположены случайным образом, свет с более короткими длинами волн будет рассеиваться преимущественно для получения цветов с эффектом Тиндаля: синего неба, аэрогеля из опалов и синего цвета радужной оболочки человека. Если микроструктуры выровнены в массивы, например массив ямок на компакт-диске, они ведут себя как дифракционная решетка: решетка отражает разные длины волн в разных направлениях из-за явлений интерференции, разделяя смешанный «белый» свет на свет с разными длинами волн.Если структура состоит из одного или нескольких тонких слоев, то она будет отражать одни длины волн и передавать другие, в зависимости от толщины слоев.

Структурный цвет отвечает за синий и зеленый цвет перьев многих птиц (например, голубой сойки), а также некоторых крыльев бабочек и панцирей жуков. Изменения в расстоянии между узорами часто вызывают эффект перелива, как это видно на павлиньих перьях, мыльных пузырях, масляных пленках и перламутре, поскольку отраженный цвет зависит от угла обзора.Питер Вукусич провел исследования крыльев бабочек и панцирей жуков с помощью электронной микрографии и с тех пор помог разработать ряд «фотонных» косметических средств с использованием структурных красителей. ^[7]

Структурный цвет изучается в области тонкопленочной оптики. Термин непрофессионала, который описывает наиболее упорядоченные структурные цвета, — это радужность.

Дополнительные условия

• Оттенок: направление цвета от белого, например, на диаграмме цветности CIE.
• Насыщенность: насколько «интенсивный» или «концентрированный» цвет; также известный как цветность или чистота.
• Значение: насколько светлый или темный цвет.
• Оттенок: светлее за счет добавления белого.
• Оттенок: темный цвет за счет добавления черного.

См. Также

Банкноты

1. ↑ Борен, Крейг Ф. Основы атмосферной радиации: введение с 400 проблемами . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-VCH, 2006. ISBN 3527405038.
2. ↑ MacAdam, Дэвид Л., Источники науки о цвете . Кембридж, Массачусетс: MIT Press, 1970. ISBN 0262130610.
3. ↑ Palmer, S.E. Vision Science: Photons to Phenomenology. Кембридж, Массачусетс: MIT Press, 1999. ISBN 0-262-16183-4
4. ↑ Джадд, Д. и Г. Вышецкий. Цвет в бизнесе, науке и промышленности . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Interscience, 1975. ISBN 0471452122.
5. ↑ Хиракава, К., и Т.В. Парки. Хроматическая адаптация и проблема баланса белого. IEEE ICIP. 2005. Проверено 12 октября 2007 года.
6. ↑ Джеймсон, К.А., С.М. Хайноут и Л.М. Вассерман. Более насыщенный цветовой опыт у наблюдателей с несколькими генами опсина фотопигмента. Психономический бюллетень и обзор . 8: 2: 244–261. 2001. Проверено 12 октября 2007 года.
7. ↑ Science in the Dock, Art in the Stocks. Общество ESRC сегодня. Проверено 12 октября 2007 года.

Список литературы

• MacAdam, Дэвид Л., Источники науки о цвете . Кембридж, Массачусетс: MIT Press, ed. 1970. ISBN 0262130610
.
• Палмер, С.E. Vision Science: Photons to Phenomenology . Кембридж, Массачусетс: MIT Press, 1999. ISBN 0-262-16183-4
• Джадд, Д. и Г. Вышецкий. Цвет в бизнесе, науке и промышленности . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Interscience, 1975. ISBN 0471452122

Внешние ссылки

Все ссылки получены 10 марта 2017 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света Писатели и редакторы переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников New World Encyclopedia, , так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Фокусное расстояние — wikidoc

Файл: Focal-length.svg

Фокус F и фокусное расстояние f положительной (выпуклой) линзы, отрицательной (вогнутой) линзы, вогнутого зеркала и выпуклого зеркала.

Фокусное расстояние оптической системы является мерой того, насколько сильно она сходится (фокусирует) или рассеивает (рассеивает) свет. Система с меньшим фокусным расстоянием имеет большую оптическую силу, чем система с большим фокусным расстоянием.

Аппроксимация тонкой линзы

Для тонкой линзы в воздухе фокусное расстояние — это расстояние от центра линзы до основных фокусов (или точек фокусировки) линзы.Для собирающей линзы (например, выпуклой линзы) фокусное расстояние положительно и представляет собой расстояние, на котором луч коллимированного света будет сфокусирован в единственное пятно. Для расходящейся линзы (например, вогнутой линзы) фокусное расстояние отрицательно и представляет собой расстояние до точки, от которой коллимированный луч кажется расходящимся после прохождения через линзу.

Оптические системы общего назначения

Для линзы толщиной (имеющей значительную толщину) или системы формирования изображения, состоящей из нескольких линз и / или зеркал (например,g., фотографический объектив или телескоп), фокусное расстояние часто называют эффективным фокусным расстоянием (EFL), чтобы отличить его от других обычно используемых параметров:

• Переднее фокусное расстояние (FFL) или Переднее фокусное расстояние (FFD) — это расстояние от передней фокусной точки системы до вершины первой оптической поверхности . ^[1]
• Заднее фокусное расстояние (BFL) или Заднее фокусное расстояние (BFD) — это расстояние от вершины последней оптической поверхности системы до задней фокусной точки. ^[1]

Для оптической системы в воздухе эффективное фокусное расстояние дает расстояние от передней и задней главных плоскостей до соответствующих точек фокусировки. Если окружающая среда не воздух, то расстояние умножается на показатель преломления среды. Некоторые авторы называют это расстояние передним (задним) фокусным расстоянием, отличая его от переднего (заднего) фокусного расстояния , определенного выше. ^[1]

В общем, фокусное расстояние или EFL — это значение, которое описывает способность оптической системы фокусировать свет, и значение, используемое для расчета увеличения системы.Другие параметры используются для определения того, где будет формироваться изображение для данной позиции объекта.

Для случая линзы толщиной d в воздухе и поверхностей с радиусами кривизны R ₁ и R ₂ эффективное фокусное расстояние f определяется как:

1f = (n − 1) [1R1−1R2 + (n − 1) dnR1R2], {\ displaystyle {\ frac {1} {f}} = (n-1) \ left [{\ frac {1} { R_ {1}}} — {\ frac {1} {R_ {2}}} + {\ frac {(n-1) d} {nR_ {1} R_ {2}}} \ right],}

, где n — показатель преломления линзовой среды.Величина 1/ f также известна как оптическая сила линзы.

Соответствующее переднее фокусное расстояние:

FFD = f (1+ (n − 1) dnR2), {\ displaystyle {\ mbox {FFD}} = f \ left (1 + {\ frac {(n-1) d} {nR_ {2}}) } \ right),}

и заднее фокусное расстояние:

BFD = f (1- (n − 1) dnR1). {\ Displaystyle {\ mbox {BFD}} = f \ left (1 — {\ frac {(n-1) d} {nR_ {1}}) } \ right).}

В используемом здесь соглашении о знаках значение R ₁ будет положительным, если первая поверхность линзы выпуклая, и отрицательным, если она вогнутая.Значение R ₂ положительное, если вторая поверхность вогнутая, и отрицательное, если выпуклая. Обратите внимание, что соглашения о знаках различаются у разных авторов, что приводит к разным формам этих уравнений в зависимости от используемого соглашения.

Для сферически изогнутого зеркала в воздухе величина фокусного расстояния равна радиусу кривизны зеркала, деленному на два. Фокусное расстояние положительное для вогнутого зеркала и отрицательное для выпуклого зеркала. В знаковом соглашении, используемом в оптической конструкции, вогнутое зеркало имеет отрицательный радиус кривизны, поэтому

f = −R2 {\ displaystyle f = — {R \ over 2}},

, где R {\ displaystyle R} — радиус кривизны поверхности зеркала.

См. Радиус кривизны (оптика) для получения дополнительной информации о знаках радиуса кривизны, используемых здесь.

В фотографии

Файл: Focal length.jpg

Как фокусное расстояние влияет на композицию фотографии: регулируя расстояние камеры от основного объекта при изменении фокусного расстояния, основной объект может оставаться того же размера, в то время как другой, находящийся на другом расстоянии, изменяет размер.

Когда фотографический объектив установлен на «бесконечность», его задняя узловая точка отделена от сенсора или пленки в фокальной плоскости фокусным расстоянием объектива.Объекты, расположенные далеко от камеры, затем создают четкие изображения на датчике или пленке, которые также находятся в плоскости изображения. Фотографы иногда называют плоскость изображения фокальной плоскостью; эти плоскости совпадают, когда объект находится на бесконечности, но для более близких объектов фокальная плоскость фиксируется относительно линзы, а плоскость изображения перемещается в соответствии со стандартными оптическими определениями.

Фокусное расстояние объектива определяет увеличение, при котором он отображает удаленные объекты. Фокусное расстояние объектива равно расстоянию между плоскостью изображения и отверстием (см. Модель камеры-обскуры), которое отображает удаленные небольшие объекты того же размера, что и рассматриваемый объектив.Объединение этого определения с предположением о прямолинейном изображении (то есть без искажения изображения) приводит к простой геометрической модели, которую фотографы используют для вычисления угла обзора камеры.

Для визуализации более близких объектов в резком фокусе объектив необходимо отрегулировать так, чтобы увеличить расстояние между задней узловой точкой и пленкой, чтобы пленка находилась в плоскости изображения. Фокусное расстояние f {\ displaystyle f}, расстояние от передней узловой точки до объекта для фотографирования S1 {\ displaystyle S_ {1}} и расстояние от задней узловой точки до плоскости изображения S2 {\ displaystyle S_ { 2}} связаны следующим образом:

1S1 + 1S2 = 1f {\ displaystyle {\ frac {1} {S_ {1}}} + {\ frac {1} {S_ {2}}} = {\ frac {1} {f}}}.

При уменьшении S1 {\ displaystyle S_ {1}} необходимо увеличить S2 {\ displaystyle S_ {2}}. Например, рассмотрим обычный объектив для 35-мм камеры с фокусным расстоянием f = 50 мм {\ displaystyle f = 50 {\ text {mm}}}. Чтобы сфокусировать удаленный объект (S1≈∞ {\ displaystyle S_ {1} \ приблизительно \ infty}), задняя узловая точка линзы должна находиться на расстоянии S2 = 50 мм {\ displaystyle S_ {2} = 50 {\ текст {мм}}} из плоскости изображения. Чтобы сфокусировать объект на расстоянии 1 м (S1 = 1000 мм {\ displaystyle S_ {1} = 1000 {\ text {mm}}}), линзу необходимо переместить 2.На 6 мм дальше от плоскости изображения до S2 = 52,6 мм {\ displaystyle S_ {2} = 52,6 {\ text {мм}}}.

Обратите внимание, что некоторые простые и обычно недорогие камеры имеют объективы с фиксированным фокусом, которые нельзя отрегулировать.

Фокусные расстояния обычно указываются в миллиметрах (мм), но все же встречаются более старые линзы, маркированные в сантиметрах (см) и дюймах. Угол обзора зависит от соотношения фокусного расстояния и размера пленки.

Объектив с фокусным расстоянием, примерно равным размеру диагонали пленки или формата сенсора, называется обычным объективом; его угол обзора аналогичен углу, который образует достаточно крупный отпечаток, просматриваемый на типичном расстоянии просмотра диагонали отпечатка, что, таким образом, дает нормальную перспективу при просмотре отпечатка; ^[2] этот угол обзора составляет около 53 градусов по диагонали.Для полнокадровых камер формата 35 мм диагональ составляет 43 мм, а типичный «нормальный» объектив имеет фокусное расстояние 50 мм. Объектив с фокусным расстоянием короче обычного часто называют широкоугольным объективом (обычно 35 мм и меньше для камер формата 35 мм), тогда как объектив, который значительно длиннее обычного, может называться телеобъективом (обычно 85 мм и более для фотоаппаратов формата 35 мм), хотя использование этого термина неточно, поскольку оно подразумевает определенные оптические конструктивные качества, которые могут или не могут применяться к данному объективу.

Из-за популярности стандарта 35 мм комбинации камера-объектив часто описываются в терминах их эквивалентного фокусного расстояния 35 мм, то есть фокусного расстояния объектива с таким же углом зрения или полем зрения. view, если используется на полнокадровой 35-мм камере. Использование эквивалентного фокусного расстояния 35 мм особенно характерно для цифровых фотоаппаратов, в которых часто используются датчики размером меньше 35 мм пленки, и поэтому для достижения заданного угла обзора требуется соответственно меньшее фокусное расстояние с коэффициентом, известным как кроп-фактор.

См. Также

Список литературы

• Гривенкамп, Джон Э. (2004). Полевой справочник по геометрической оптике . SPIE Field Guides vol. ФГ01 . ШПИОН. ISBN 0-8194-5294-7.
• Hecht, Юджин (2001). Оптика (4-е изд.). Pearson Education. ISBN 0-8053-8566-5.

ca: Distància focal cs: Ohnisková vzdálenost da: Brndvidde de: Brennweite et: Fookuskaugus eo: Ĉefa fokusa distanco fa: فاصله کانونی عدسی hr: arišna duljina id: Ярак фокус это: Lunghezza focale lt: Židinio nuotolis nl: Brandpuntsafstand sk: Ohnisková vzdialenosť fi: Polttoväli sv: Brännvidd

Шаблон: WH Шаблон: WS

Фокусное расстояние камеры и восприятие изображений

Ecol Psychol.Авторская рукопись; доступно в PMC 2015 1 января 2015 г.

Опубликован в окончательной отредактированной форме как:

PMCID: PMC4114730

NIHMSID: NIHMS586338

Программа Vision Science, Калифорнийский университет, Беркли

См. другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья .

Введение

Фотографы, кинематографисты и инженеры компьютерной графики создают графические эффекты различными способами. Например, фотографии сцен, снятых с помощью объективов с коротким фокусным расстоянием, кажутся расширенными по глубине, в то время как фотографии, снятые с помощью длинных объективов, выглядят сжатыми.Эти эффекты можно увидеть на фотографиях и видео. показывает два примера фотографий. Слева коза выглядит растянутой в глубину; справа питчер и тесто кажутся намного ближе друг к другу, чем они есть на самом деле. показывает, как сжатие и расширение глубины также могут повлиять на внешний вид лица. Длинные линзы могут сделать человека умнее, привлекательнее и менее доступным; короткие линзы имеют противоположный эффект (Perona, 2007).

Сжатие и расширение глубины с разными фокусными расстояниями.А) Левая панель: широкоугольный эффект (короткое фокусное расстояние). Этот снимок был сделан с помощью объектива 16 мм (все фокусные расстояния указаны как эквивалент 35 мм). Коза выглядит растянутой в глубине. Правая панель: телеобъектив (длинное фокусное расстояние). Этот снимок был сделан с фокусным расстоянием 486 мм. Расстояние между насыпью питчера и домашней тарелкой на официальном поле Высшей бейсбольной лиги составляет 18,4 метра. Это расстояние кажется сжатым. Б) Фотографии одного и того же человека были сделаны с фокусным расстоянием слева направо 16, 22, 45 и 216 мм.Искажение линз было удалено в Adobe PhotoShop, так что изображения имеют почти правильную перспективную проекцию. Расстояние камеры было пропорционально фокусному расстоянию, поэтому межглазное расстояние объекта на изображении было постоянным. Лицо объекта выглядит более круглым при коротком фокусном расстоянии и более плоским при длинном фокусном расстоянии.

Кажущееся расширение и сжатие по глубине часто называют перспективным искажением, как если бы эти эффекты были вызваны искажением в физической проекции сцены на плоскость пленки.Однако эффекты возникают, когда проекции геометрически правильны. Таким образом, эффекты восприятия не вызваны физическим искажением проекций. Чтобы объяснить их, нужно рассмотреть механизмы восприятия и взгляды людей, и это цель данной главы. Большая часть этой работы появилась в Cooper, Piazza and Banks (2012).

Практическое правило профессиональных фотографов — использовать фокусное расстояние 50 мм для стандартной 35-мм пленки (в более общем смысле, фокусное расстояние, равное диагональной длине пленки или сенсора) для создания естественных изображений (Kingslake, 1992; Belt, 2008; Modrak & Anthes, 2011; London, Stone & Upton, 2010).Тексты с фотографиями предлагают объяснения эффективности этого правила, но они либо расплывчаты, либо просто повторяют суть явления. Например, Modrak and Anthes (2011) утверждают, что использование 50-миллиметровых линз «приближает угол зрения и увеличение человеческого зрения». Бэлт (2008) утверждает, что «нормальное фокусное расстояние для данного формата наиболее близко соответствует человеческому зрению и проецирует изображение с наименьшими искажениями и сжатием пространства от переднего плана к фону». Мы искали более строгое объяснение того, почему правило 50 мм работает и почему отклонения от него приводят к искажениям восприятия.

Изображения (т. Е. Фотографии, компьютерные изображения и перспективные рисунки) создаются путем проецирования света от 3D-сцены через точку — центр проекции или COP — на плоскую поверхность (). Это перспективная проекция. Поле зрения захваченной проекции:

Камера, изображение и параметры просмотра. А) Сцена, камера и изображение. Камера с фокусным расстоянием f фиксирует изображение на сенсоре. Диагональ поля зрения камеры составляет θ. Длина диагонали датчика составляет l _s, , а отпечаток увеличивается на m , чтобы иметь длину диагонали ml _s . КС расположен в оптическом центре камеры. Расстояние до COP, d _COP , составляет фм , а диагональное поле зрения, которое образует изображение при просмотре с COP, составляет θ . Б, В) Перспективная проекция. Исходная сцена — шахматная доска — проецируется с двух разных КС на плоскость проекции.D) Если изображение с B просматривается с d _COP , указанная сцена такая же, как и на исходной шахматной доске. E) Если одно и то же изображение просматривается с удвоенного расстояния COP (2 d _COP ), указанная сцена растягивается по глубине относительно исходной шахматной доски.

, где l _s — длина по диагонали пленки или сенсора, f — фокусное расстояние, а θ — диагональное поле зрения. Если изображение на датчике увеличено на м , результирующее изображение будет иметь длину диагонали мл _с .Если взгляд зрителя расположен в точке COP изображения, изображение, отбрасываемое изображением на сетчатку, совпадает с изображением, которое было бы отражено исходной сценой. Расстояние до COP:

Конечно, невозможно точно восстановить исходную сцену из одного изображения сетчатки глаза, независимо от того, было ли оно создано реальной сценой или изображением. Но мозг в большинстве случаев достаточно точно реконструирует, используя предположения о перспективе (например, шахматные фигуры одного размера, шахматная доска состоит из квадратных плиток, противоположные стороны шахматной доски параллельны; La Gournerie, 1859; Pirenne, 1970; Седжвик, 1991; Тодорович, 2005).Поскольку при просмотре изображения с КС создается такое же изображение сетчатки, что и исходная сцена, неудивительно, что изображение, просматриваемое таким образом, дает точное представление о расположении сцены или физических характеристиках человека (Smith & Gruber, 1958; Koenderink, van Doorn, & Kappers, 1994; Vishwanath, Girshick, & Banks, 2005).

Однако люди не обязательно занимают позицию возле КС при просмотре изображений; они могут быть слишком далеко или слишком близко. Если зрители не смогут компенсировать неправильное расстояние, интерпретация изображенной сцены будет искажена.Например, покажите два изображения одной и той же сцены для двух расстояний COP; картинки отличаются. показать, как кажущаяся трехмерная сцена может отличаться, когда одно из изображений (2B) рассматривается с двух разных расстояний. При просмотре с расстояния, вдвое превышающего COP, макет, заданный линейной перспективой, растягивается по глубине: ближняя шахматная фигура проецируется на более крупное изображение, чем удаленная фигура, и, учитывая предположение, что шахматные фигуры одинакового размера, они кажутся дальше от каждой из них. кроме того, что они есть на самом деле.Точно так же для зрителя, расположенного слишком близко к изображению, видимый макет может быть сжат по глубине.

Предыдущее исследование показало, что люди не компенсируют неправильное расстояние просмотра (Smith & Gruber, 1958; Bengston, Stergios, Ward, & Jester, 1980; Kraft & Greene, 1989; Todorović, 2009). Фактически, Леонардо да Винчи описал искажения восприятия, когда картины не рассматривались с правильного расстояния, и посоветовал художникам реалистичных сцен, чтобы зритель мог видеть вблизи полицейского участка (da Vinci, 1970).Некоторые исследования, однако, сообщают о частичной компенсации расстояния просмотра: то есть наблюдатели воспринимали геометрию 3D-сцены достаточно точно, даже когда изображенная геометрия с линейной перспективы была искажена из-за просмотра с расстояний ближе или дальше, чем COP (Lumsden, 1983; Yang И Кубовы, 1999).

Мы предлагаем новую гипотезу об эффективности правила 50 мм и об искажениях восприятия от других линз. Гипотеза включает в себя привычки просмотра людей и механизмы восприятия, участвующие в оценке трехмерной структуры изображения сетчатки.Мы представляем два эксперимента, результаты которых подтверждают основные положения гипотезы. Первый эксперимент заново исследует, как люди интерпретируют трехмерную геометрию изображенной сцены в богатых, реалистичных изображениях при просмотре с неправильного расстояния. Второй тестирует, как люди естественным образом устанавливают расстояние просмотра при просмотре изображений. Затем мы описываем соответствующие рекомендации по построению изображений, когда намерение создателя изображения состоит в том, чтобы дать точное представление о трехмерной структуре.

Эксперимент 1: Компенсация за расстояние обзора

Методы

Участвовали пять молодых людей.В качестве стимулов использовались компьютерные изображения двух прямоугольных плоскостей, соединенных в шарнир. Самолеты были текстурированы прямоугольной сеткой. Изображения были визуализированы с помощью Maya (Autodesk) и состояли из фотографий дерева, текстуры которых были наложены на две стороны петли, обоев на заднем плане, пола с текстурой дерева и случайно расположенных кубиков, разбросанных по полу (). Изображения были визуализированы с пятью различными расстояниями COP и отображены на ЭЛТ.

Примеры шарнирных раздражителей.Окружающая среда (фон, кубики) и форма петель были рандомизированы, чтобы не дать испытуемым усвоить определенные графические подсказки относительно угла поворота. Было три фона, каждый с тремя уникальными формами петель, в результате чего всего получилось девять сцен. В каждом испытании отображаемый шарнир выбирался случайным образом из этих девяти сцен.

Субъекты располагались на расстоянии 28 см от ЭЛТ. Они смотрели на экран в бинокль, при этом середина межглазной оси располагалась перед экраном.Им сказали, что петли с двух сторон были прямоугольными. После каждого 1,5-секундного предъявления стимула испытуемые указывали, был ли угол поворота больше или меньше 90 °. Лестница 1 вверх / 1 вниз изменяла угол поворота симметрично относительно срединно-сагиттальной оси с 10 переворотами и минимальным размером шага 2 °. Данные соответствовали кумулятивному гауссиану (психометрическая функция) с использованием критерия максимального правдоподобия (Wichmann & Hill, 2001). Среднее значение наиболее подходящей функции было определено как угол, воспринимаемый как 90 °.

Результаты

Результаты эксперимента 1 показаны на. Если бы испытуемые могли компенсировать расстояние обзора относительно расстояния COP, они бы правильно восприняли изображенный угол поворота и установили бы шарнир на 90 ° в координатах сцены (горизонтальная пунктирная линия). Если испытуемые не смогли компенсировать разницу между их расстоянием обзора и расстоянием COP и вместо этого интерпретировали сцену непосредственно из геометрии изображения сетчатки глаза, они установили бы изображенный угол поворота на разные значения в координатах сцены для каждого расстояния COP.Прогнозируемые параметры для этой второй гипотезы могут быть рассчитаны на основе геометрического анализа перспективной проекции, например, представленных Седжвиком (1991) и Росинкси и Фарбером (1980). Без компенсации прогнозируемый угол поворота, воспринимаемый как 90 °, составляет:

Влияние расстояния до COP на угол, воспринимаемый как 90 °. Серые круги представляют средний угол, воспринимаемый испытуемыми как 90 °; планки погрешностей — стандартные ошибки. Пунктирная вертикальная линия указывает расстояние просмотра. Вид сверху на изображенные углы, которые оказались равными 90 °, показаны черным справа.Серые петли показывают 90 ° для сравнения.

, где d _COP — это расстояние COP изображения, а d _v — расстояние просмотра (сплошная кривая).

Данные очень согласуются с прогнозом без компенсации. У некоторых субъектов наблюдалось смещение угла, воспринимаемого как 90 ° при просмотре с COP, но, несмотря на это смещение, изменение расстояния COP всегда оказывало влияние на воспринимаемый угол поворота, что было предсказано геометрией изображения сетчатки.Когда расстояние COP было меньше расстояния просмотра, субъекты воспринимали больший угол как 90 °, что означает, что они испытали расширение глубины. Когда расстояние COP было больше, чем расстояние просмотра, они воспринимали меньший угол как 90 °, то есть испытывали сжатие по глубине. Когда расстояние COP и расстояние обзора были одинаковыми, шарнир на 90 ° воспринимался как близкий к 90 °.

Были небольшие, но систематические расхождения между нашими данными и прогнозами без компенсации.Обычно субъекты устанавливают угол поворота немного меньше прогнозируемого значения, что означает, что они воспринимают углы как несколько более плоские, чем это диктуется геометрией изображения сетчатки. (Единственное исключение из этого — на самом большом расстоянии COP, где они устанавливают угол немного больше, чем прогнозировалось.) Мы полагаем, что причиной этого смещения является плоскостность, определяемая рядом сигналов, включая бинокулярное несоответствие и сигналы фокусировки (Watt, Akeley , Ernst, & Banks, 2005). Мы пришли к выводу, что зрители не компенсируют неправильное расстояние просмотра, когда демонстрируют изображения с подробной информацией о перспективе.

Эксперимент 2: Предпочтительное расстояние просмотра

В этом эксперименте мы измерили предпочтительное расстояние просмотра людьми для изображений с разным фокусным расстоянием, увеличением и размером отпечатка. Результаты позволили нам определить, используют ли люди последовательные стратегии для установки расстояния просмотра, и если да, то каковы эти стратегии.

Методы

Восемь молодых людей участвовали в основном эксперименте, а еще одиннадцать молодых людей участвовали в последующем эксперименте.Сцены для изображений были выбраны из пяти категорий: закрытые, внутренние, открытые, открытые, закрытые и портретные (Torralba & Oliva, 2003; Torralba, 2009). Для каждой из первых четырех категорий мы использовали три уникальные сцены: одну сцену с фотографией и две сцены, созданные компьютером (CG). Для пятой категории мы использовали две сфотографированные сцены.

Фотографии были сделаны высококачественной камерой и распечатаны с разрешением 300 dpi и соотношением сторон 3: 2. Все изображения компьютерной графики были визуализированы с бесконечной глубиной резкости (т.е.е., без размытия) и освещались комбинацией направленного и рассеянного источника света. Для фотографий мы использовали наименьшую диафрагму, допускаемую условиями освещения, чтобы минимизировать различия в глубине резкости и экспозиции между фотографиями, сделанными с разным фокусным расстоянием.

Было две первичных манипуляции со стимулом: фокусное расстояние и увеличение. Чтобы управлять фокусным расстоянием, мы выбрали фокусный объект в каждой сцене и создали серию из пяти изображений, снятых с пятью разными фокусными расстояниями — от 22 до 160 мм (эквивалент 35 мм) — при этом камера оставалась в одном месте.Все эти изображения были увеличены в восемь раз и напечатаны с размером 18 × 12 см. Чтобы управлять увеличением, мы сделали фотографии с помощью объектива 56 мм и распечатали их с размерами 18 × 12 см (как указано выше) и четырьмя дополнительными размерами (6 × 4, 9 × 6, 29 × 19 и 39 × 26 см).

При изменении фокусного расстояния фокусный объект на отпечатках стал другого размера (). Чтобы определить, влияет ли изменяющийся размер этого объекта на предпочтительное расстояние просмотра, мы также создали пять изображений с фиксированным фокусным расстоянием 56 мм, но камера была сдвинута вперед и назад так, чтобы размер фокусного объекта соответствовал размерам объекта съемки. пять фокусных расстояний ().Все они были напечатаны с размером 18 × 12 см.

Изменение фокусного расстояния и расстояния камеры для поддержания постоянного размера фокусного объекта (в данном случае подушки). A) Эффект изменения фокусного расстояния при сохранении постоянного положения камеры. Фокусные расстояния слева направо — 160, 56, 32 и 22 мм. Б) Эффект изменения расстояния до камеры при постоянном фокусном расстоянии. Слева направо камера перемещается все дальше и дальше от фокусного объекта. Фокусное расстояние всегда было 56 мм. При удалении камеры от объекта в фокусе размеры объекта в фокусе совпадают с размерами в верхнем ряду без изменения расстояния COP.Различия между изображениями в A и B особенно заметны в видимой форме кровати и наклоне стены.

Нам было любопытно посмотреть, будут ли эти результаты распространяться на изображения большего размера, поэтому мы провели дополнительный эксперимент с изображениями большего размера. Участвовали одиннадцать новых субъектов. Стимулы были такими же, за некоторыми исключениями. Использовались только четыре сцены: одна внутренняя, одна уличная, одна открытая на открытом воздухе и одна открытая закрытая. Все картинки были CG. Мы создали изображения с тремя фокусными расстояниями (22, 56 и 160 мм) и распечатали каждое в четырех размерах (18 × 12, 53 × 35, 73 × 49 и 100 × 67 см).Мы отклонили камеру от фокусного объекта, увеличив фокусное расстояние, чтобы соответствовать размеру объекта по всем фокусным расстояниям. Субъектам было показано каждое фокусное расстояние дважды и каждый размер отпечатка дважды со случайным выбором двух из четырех сцен.

В начале каждого испытания изображение крепилось на стене на уровне глаз испытуемого. Первоначально объекты находились в 5 метрах от изображения. Им было приказано ходить взад и вперед по линии, перпендикулярной изображению, пока они не окажутся на «наилучшем расстоянии для просмотра изображения».Как только они указали, что находятся на предпочтительном расстоянии для этого изображения, экспериментатор записал расстояние с помощью фотографии. Испытания были записаны, поэтому предпочтительные расстояния можно было измерить в автономном режиме с помощью линейки в Adobe Photoshop.

Субъектам были представлены изображения каждого уровня каждой манипуляции восемь раз, со случайным выбором 8 из 14 сцен. Следовательно, испытуемые не видели одну и ту же комбинацию сцены / манипуляции дважды. Мы измерили надежность повторного тестирования, представив восемь изображений по четыре раза каждое.Таким образом, каждый субъект завершил в общей сложности 136 испытаний.

Процедура последующего эксперимента была по существу идентична основному эксперименту. Для оценки надежности повторного тестирования мы случайным образом представили три изображения четыре раза. Таким образом, каждый субъект выполнил в общей сложности 36 испытаний на этой фазе эксперимента.

Мы также исследовали, влияет ли способ просмотра изображения — стоя перед настенным изображением в отличие от удерживания изображения сидя — на предпочтительном расстоянии просмотра.В этих измерениях участвовали трое испытуемых из основного эксперимента. Они сели в кресло и держали в руках каждую картинку. Они меняли расстояние, регулируя руки, пока не достигли желаемого значения. Мы измерили это расстояние с помощью лазерного дальномера. Подмножество стимулов из основного эксперимента использовалось с одним фокусным расстоянием (56 мм) и двумя размерами печати (9 × 6 и 18 × 12 см). Для каждого размера печати случайным образом были выбраны 10 из 14 сцен. Каждый испытуемый прошел в общей сложности 20 испытаний.

Результаты

Сначала мы спросили, отличаются ли данные последующего эксперимента от основного эксперимента. Односторонний дисперсионный анализ, выполненный на данных из перекрывающихся условий, не выявил значительного эффекта ( p = 0,53), поэтому с этого момента мы объединяем данные из этих двух экспериментов.

Результаты основных манипуляций со стимулами — фокусное расстояние и увеличение — показаны на рис. Панель A показывает среднее предпочтительное расстояние просмотра как функцию фокусного расстояния.Результаты отображаются отдельно для каждого увеличения. Некоторые увеличения имеют только одно фокусное расстояние, потому что две переменные не были полностью пересечены в основном эксперименте. Очевидно, что фокусное расстояние не влияло на предпочтительное расстояние просмотра для данного увеличения. Панель B показывает те же данные, но со средним предпочтительным расстоянием просмотра, построенным как функция увеличения. Было сильное влияние увеличения / размера изображения на предпочтительное расстояние просмотра, независимо от фокусного расстояния.Пунктирная линия показывает линейную регрессию этих данных ( p <0,0001). Уравнения для линии в зависимости от диагонали изображения ( l _p ) и увеличения ( м ) показаны рядом с линией. Примечательно, что отрезок Y линии (25 см) совпадает с ближайшим удобным расстоянием обзора для молодых людей (Ray, 2000).

Влияние фокусного расстояния и увеличения на предпочтительное расстояние просмотра. A) Предпочтительное расстояние просмотра отображается как функция фокусного расстояния для каждого увеличения.Кружки представляют данные: среднее предпочтительное расстояние просмотра для разных субъектов. Планки погрешностей представляют собой стандартные ошибки среднего. Каждый цвет соответствует разному увеличению изображения (и, следовательно, разному размеру изображения), как указано в легенде. B) Данные с панели A, отображенные заново как функция увеличения для каждого фокусного расстояния. Вверху указана длина диагонали картинки для разного увеличения. Линейная регрессия данных представлена ​​пунктирной черной линией и уравнением.Все пять уровней фокусного расстояния нанесены для увеличения = 4,9, но круги в значительной степени перекрываются, потому что влияние фокусного расстояния было очень незначительным.

показывает два подмножества стимулов для одной примерной сцены: пять фокусных расстояний для одного увеличения и восемь увеличений для одного фокусного расстояния. показывает среднее предпочтительное расстояние просмотра для этих подмножеств всех стимулов. Если испытуемые предпочитали, чтобы изображения отображались под определенным углом зрения или полем зрения (FOV), предпочтительное расстояние было бы пропорционально размеру отпечатка, и данные падали бы вдоль одной из синих линий, в зависимости от желаемого угла.В качестве альтернативы, если бы объекты всегда перемещались на расстояние COP изображения ( d _COP ), предпочтительное расстояние просмотра будет пропорционально фокусному расстоянию и увеличению (уравнение 2), и данные будут располагаться на красных линиях в. Левая панель показывает, что предпочтительное расстояние просмотра практически не зависит от расстояния COP. От ближайшего к самому дальнему COP предпочтительное расстояние увеличилось только на 20%, что значительно меньше, чем изменение на 614%, которое произошло бы, если бы субъекты соответствовали расстоянию просмотра и расстоянию COP.Правая панель показывает, что предпочтительное расстояние просмотра сильно зависело от увеличения (или, что эквивалентно, размера изображения). Но у испытуемых не было постоянного поля зрения; они предпочли маленькое поле (∼22 °) с мелкими отпечатками и большее поле (∼36 °) с большими отпечатками. Это меньшее предпочтительное поле зрения для небольших отпечатков, вероятно, отражает компромисс между комфортом просмотра и углом, который образует отпечаток. Мы пришли к выводу, что зрители изображений не устанавливают естественное расстояние для просмотра на расстояние COP изображения.Вместо этого они регулируют расстояние в соответствии с полем зрения (хотя поля меньшего размера для небольших отпечатков и поля большего размера для больших отпечатков). Эти данные согласуются с исследованиями просмотра телевидения, которые показывают, что предпочтительное расстояние просмотра определяется размером экрана, а не содержанием изображения или разрешением телевизора (Ardito, 1994; Lund, 1993).

A) Примеры стимулов для двух подмножеств условий. Один поднабор содержит пять фокусных расстояний с увеличением 4,9 (диагональ напечатанного изображения составляла 21.4 см). Другой поднабор содержит восемь увеличений с фокусным расстоянием 56 мм. Относительные размеры стимулов действительно изменились в 15,4 раза, но мы не можем показать такое большое изменение в цифре. Следовательно, изменение относительного размера, показанное выше, является качественным. Фиолетовые рамки вокруг двух картинок указывают на то, что было в обоих подмножествах. Б) Два графика среднего предпочтительного расстояния просмотра между объектами для каждой манипуляции. Черные и зеленые кружки представляют собой манипуляции с фокусным расстоянием и увеличением соответственно и соответствуют рамкам вокруг изображений на панели A.Фиолетовые кружки на обоих графиках представляют данные для одного увеличения и одного фокусного расстояния (4,9 и 56 мм соответственно). Планки погрешностей представляют собой стандартные ошибки среднего.

Чтобы оценить надежность повторного тестирования, мы также рассчитали стандартное отклонение предпочтительного расстояния просмотра для каждого субъекта для каждого из повторяющихся изображений. Средние стандартные отклонения для всех изображений и субъектов составили 14 см для основного эксперимента и 22 см для последующего эксперимента. Эти значения малы по сравнению со средними значениями, поэтому предпочтительные расстояния были достаточно воспроизводимыми.

Наконец, мы исследовали влияние стояния (когда испытуемые регулировали расстояние просмотра, ходя туда-сюда) и сидения (когда испытуемые держали изображения в руках) на предпочтительное расстояние просмотра. Двусторонний дисперсионный анализ, выполненный в условиях перекрытия из двух наборов данных, не выявил никакого эффекта ( p = 0,59), поэтому мы заключаем, что люди ведут себя одинаково при просмотре настенных изображений стоя и при просмотре изображений с рук, сидя. (при условии, что размер картинки не настолько велик для длины руки, чтобы ограничить возможность установки расстояния до желаемого значения).

Обсуждение

Теперь мы можем объяснить, почему фокусное расстояние влияет на кажущуюся глубину изображаемых сцен и внешний вид лиц на портретах. Напомним, что изображения с длинным и коротким фокусным расстоянием выглядят соответственно сжатыми и расширенными по глубине. Мы предполагаем, что предпочтительное поле зрения людей при просмотре большинства изображений приводит их к просмотру изображений с большим фокусным расстоянием со слишком близкого расстояния и изображений с коротким фокусным расстоянием со слишком большого расстояния. Восприятие сжатия и расширения происходит потому, что люди не принимают во внимание неправильное расстояние просмотра.Таким образом, сцены, снятые с помощью длинных объективов, выглядят сжатыми по глубине, что делает лица более плоскими. Точно так же сцены, снятые с помощью коротких линз, кажутся расширенными по глубине, что делает лица более округлыми.

Однако это не говорит нам, почему изображения, созданные с помощью объектива 50 мм, выглядят наиболее естественно: то есть ни в расширенном, ни в сжатом виде. Чтобы исследовать это, мы вычислили для каждого размера изображения фокусное расстояние, для которого среднее предпочтительное расстояние просмотра субъектов будет равно расстоянию COP.Мы называем это рекомендуемым фокусным расстоянием :

, где d _pref — среднее предпочтительное расстояние просмотра, l _p — длина диагонали изображения, а 43,3 — длина диагонали стандартной 35-мм пленки. в миллиметрах. Рекомендуемые значения из наших данных, рассчитанные путем усреднения предпочтительного расстояния просмотра по всем фокусным расстояниям для каждого размера изображения из Эксперимента 2, представлены на графике. Линия регрессии также построена заново с учетом рекомендованного фокусного расстояния.Уравнение для линии:

Рекомендуемое фокусное расстояние как функция размера изображения. Мы рассчитали рекомендуемое фокусное расстояние для каждого размера изображения, определив среднее предпочтительное расстояние просмотра по всем фокусным расстояниям из эксперимента 2 (), а затем вычислив фокусное расстояние, которое обеспечило бы расстояние COP, равное предпочтительному расстоянию (уравнение 4). Кружки представляют эти значения, а планки погрешностей представляют собой стандартные ошибки. Черная кривая показывает линейную регрессию от пересчитанного значения рекомендованного фокусного расстояния.Вертикальные полосы указывают некоторые типичные размеры изображений для различных форматов. Горизонтальные полосы показывают квантили из нескольких значений совокупной вероятности для 3930 фотографий Flickr, сделанных с помощью зеркальных фотоаппаратов.

Таким образом, для отпечатков размером 35 см и более рекомендуемое фокусное расстояние составляет ∼50 мм. Большинство отпечатков, особенно профессиональных, имеют как минимум такой размер. Таким образом, мы утверждаем, что следование эмпирическому правилу 50 мм максимизирует вероятность того, что зритель будет смотреть на фотографию с расстояния COP, и тем самым сделает наиболее вероятным, что восприятие будет неискаженным.Предположительно, это правило эволюционировало с течением времени на основе коллективного опыта. Аналогичные рекомендации применимы для кинематографистов, инженеров компьютерной графики и художников реалистичных изображений. Некоторые типичные размеры изображений для различных форматов (Take, 2003) наложены на рисунок в виде вертикальных полос. Для большинства мест рекомендуемое фокусное расстояние составляет ~ 50 мм (эквивалент 35 мм). С маленькими экранами мобильных устройств следует использовать более длинные фокусные расстояния. Если создатели изображений знают размер типичного отпечатка или проекции своей работы, они могут использовать уравнение 5, чтобы лучше выбрать фокусное расстояние или изменить расстояние COP при постобработке (Carroll, Agarwala & Agrawala, 2010 ).

Большинство текстов по фотографиям отстаивают правило 50 мм (Kingslake, 1992; Belt, 2008; Modrak & Anthes, 2011; London et al., 2010), но мы задались вопросом, действительно ли это правило используется на практике. Чтобы выяснить это, мы собрали с веб-сайта Flickr 3930 фотографий, сделанных однообъективными зеркальными (SLR) камерами (эти камеры, как правило, используются профессионалами и серьезными любителями). Мы получили фокусное расстояние, эквивалентное 35 мм, для этих фотографий из данных EXIF. Медиана составляет 68 мм (горизонтальная линия 50% квантиля).Интересно, что 68 мм ближе, чем рекомендуемые 50 мм к рекомендованному нами фокусному расстоянию для широкого диапазона размеров. Таким образом, текущая практика немного отклоняется от правила 50 мм, но больше соответствует нашим экспериментальным данным.

Рекомендуемое нами фокусное расстояние намного больше для изображений небольшого размера, например, на мобильных устройствах. Просмотр изображений на мобильных устройствах становится все более распространенным явлением (Choney, 2009; Carlsson & Walden, 2007). Люди склонны рассматривать смартфоны с высоты около 30 см (Knoche & Sasse, 2008).Когда стандартный контент просматривается на таком расстоянии, пользователь смартфона обычно находится намного дальше от дисплея, чем расстояние COP, из-за чего изображения объектов выходят под малые углы и увеличиваются в видимой глубине. Интересно, что зрители со смартфонов предпочитают увеличивать и обрезать стандартный контент (Knoche et al., 2007; Song et al., 2010), что увеличивает расстояние COP, подобно увеличению фокусного расстояния; такая практика должна сделать просматриваемый контент менее развернутым, чем в противном случае.

Фокусное расстояние сильно влияет на воспринимаемую личность персонажей портретов (Perona, 2007). Мы предполагаем, что такие эффекты происходят из-за корреляции между фактическими размерами лица людей и личностными чертами. Например, лица кажутся более узкими при съемке с короткими объективами и шире при съемке с длинными объективами (). Фактическое отношение ширины к высоте мужских лиц положительно коррелирует с агрессивным поведением (Carre & McCormick, 2008), поэтому атрибуции, сделанные на основе видимых изменений соотношения, вероятно, происходят из корреляций с реальными отношениями.Было бы интересно изучить взаимосвязь между другими размерами лица, на которые влияет фокусное расстояние (например, длина носа, округлость лица) и личностными качествами.

Заключение

Мы утверждаем, что правило 50 мм возникло из-за того, что люди склонны рассматривать изображения с расстояния, которое создает желаемое поле зрения, и их неспособности компенсировать это, когда эта тенденция приводит к неправильному расстоянию для просмотра. Наши данные могут быть использованы для создания лучших рекомендаций, основанных на эмпирических результатах, для создания эффективных изображений для всех ситуаций просмотра.

Благодарности

Эта работа была поддержана грантом NIH EY012851 и грантом NSF BCS-0617701, а также стипендией NDSEG Эмили Купер.

Финансирование : Авторы благодарят Дариуса Лерупа за помощь в проведении экспериментов, а также Лоуренса Аренда, Джеймса О’Ши, Маниша Агравала, Дэвида Уитни и Стивена Палмера за полезные комментарии.

Ссылки

• Adams KR. Перспектива и точка зрения. Леонардо. 1972; 5: 209–217. [Google Scholar]
• Ардито М.Исследования влияния размера дисплея и яркости изображения на предпочтительное расстояние просмотра программ HDTV. SMPTE Journal. 1994; 103: 517–522. [Google Scholar]
• Ремень AF. Элементы фотографии: понимание и создание сложных изображений. 2 Focal Press; Берлингтон, Массачусетс: 2008. [Google Scholar]
• Бенгстон Дж. К., Стергиос Дж. К., Уорд Дж. Л., Шут Р. Р.. Определители оптической матрицы видимого расстояния и размера на изображениях. Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и производительность.1980; 6: 751–759. [PubMed] [Google Scholar]
• Карлссон К., Уолден П. Мобильное телевидение — жить или умереть с помощью контента. Труды 40-й Гавайской международной конференции по системным наукам. 2007; 1: 1530–1605. [Google Scholar]
• Carre JM, McCormick CM. Вам в лицо: показатели лица предсказывают агрессивное поведение в лаборатории и в университете, а также у профессиональных хоккеистов. Труды Королевского общества B. 2008; 275: 2651–2656. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Кэрролл Р., Агарвала А., Агравала М.Искажения изображения для художественной обработки перспективы. Транзакции ACM на графике. 2010; 29 (4): 127, 1–9. [Google Scholar]
• Чони С. С 2006 года количество просмотров онлайн-видео увеличилось почти вдвое. [Проверено 22 сентября 2011 г.]; Pew Internet. 2009 г. http://www.pewinternet.org/Media-Mentions/2009/Online-video-watching-nearly-doubles-since-06.aspx.
• Купер Э.А., Пьяцца Э.А., Бэнкс, МС. Перцептивная основа обычной фотографической практики. Журнал видения. 2012; 12 (5): 8, 1–14. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Да Винчи Л.В кн .: Литературные произведения Леонардо да Винчи. Рихтер Дж. П., редактор. Phaidon; Лондон: 1970. [Google Scholar]
• Кингслейк Р. Оптика в фотографии. SPIE; Bellingham, WA: 1992. [Google Scholar]
• Knoche H, Papaleo M, Sasse MA, Vanelli-Coralli A. Самый лучший вариант: повышение удобства использования мобильного ТВ за счет адекватного масштабирования. Материалы ACM Multimedia. 2007; 1: 23–29. [Google Scholar]
• Knoche H, Sasse MA. Золотая середина: как люди выбирают компромисс между размером и четкостью на мобильных устройствах.Материалы ACM Multimedia. 2008; 1: 21–30. [Google Scholar]
• Koenderink JJ, van Doorn AJ, Kappers AML. О так называемой парадоксальной монокулярной стереоскопии. Восприятие. 1994; 23: 583–594. [PubMed] [Google Scholar]
• Kraft RN, Green JS. Восприятие расстояния как функция фотографической области обзора. Восприятие и психофизика. 1989. 45 (4): 459–466. [PubMed] [Google Scholar]
• La Gournerie JD. Линии перспективы содержат трассы для картин, планы и курсы, барельефы и театральные декорации, а также теорию эффектов перспективы.Dalmont et Dunod; Париж: 1859. [Google Scholar]
• Лондон Б., Стоун Дж., Аптон Дж. Фотография. 10 Прентис Хилл; Нью-Джерси: 2010. [Google Scholar]
• Ламсден EA. Восприятие радиального расстояния как функции увеличения и усечения изображаемого пространственного плана. Восприятие и психофизика. 1983. 33 (2): 177–182. [PubMed] [Google Scholar]
• Lund AM. Влияние размера и разрешения видеоизображения на предпочтительное расстояние просмотра. SMPTE Journal. 1993. 102: 406–415.[Google Scholar]
• Модрак Р., Антез Б. Рефрейминг фотографии. Рутледж; Нью-Йорк: 2011. [Google Scholar]
• Перона П. Новый взгляд на портретную живопись. Журнал видения. 2007; 7 (9): 992. [Google Scholar]
• Пиренн М. Оптика, живопись и фотография. Издательство Кембриджского университета; Кембридж: 1970. [Google Scholar]
• Ray SF. Геометрия формирования изображения. В: Jacobson RE, Ray SF, Atteridge GG, Axford NR, редакторы. Руководство по фотографии: фотография и цифровая обработка изображений.Focal Press; Oxford: 2000. С. 39–57. [Google Scholar]
• Розински Р.Р., Малхолланд Т., Дегельман Д., Фарбер Дж. Восприятие изображения: анализ визуальной компенсации. Восприятие и психофизика. 1980; 28: 521–526. [PubMed] [Google Scholar]
• Sedgwick HA. Эффекты точки зрения на виртуальное пространство картинок. В: Эллис С.Р., Кайзер М.К., Грюнвальд А.С., редакторы. Живописное общение в виртуальном и реальном окружении. Тейлор и Фрэнсис; Лондон: 1991. С. 460–479. [Google Scholar]
• Смит О.В., Грубер Х.Восприятие глубины на фотографиях. Перцептивные и моторные навыки. 1958; 8: 307–313. [Google Scholar]
• Song W., Tjondronegoro DW, Wang S, Docherty MJ. Влияние масштабирования и расширения области интересов для оптимизации взаимодействия с пользователем при просмотре мобильного спортивного видео. Материалы международной конференции по мультимедиа. 2010; 1: 321–329. [Google Scholar]
• Возьмите H. Тенденции рынка и технологий ЖК-телевизоров. Технический журнал Sharp. 2003; 4: 1–4. [Google Scholar]
• Тодорович Д. Геометрические и перцепционные эффекты расположения точки обзора для изображений с линейной перспективой.Восприятие. 2005; 34: 521–544. [PubMed] [Google Scholar]
• Тодорович Д. Влияние точки наблюдения на воспринимаемые искажения в изображениях с линейной перспективой. Внимание, восприятие и психофизика. 2009. 71: 183–193. [PubMed] [Google Scholar]
• Торральба А., Олива А. Статистика категорий естественных изображений. Сеть: вычисления в нейронных системах. 2003. 14: 391–412. [PubMed] [Google Scholar]
• Торральба А. Сколько пикселей составляет изображение? Визуальная неврология. 2009. 26: 123–131.[PubMed] [Google Scholar]
• Вишвант Д., Гиршик А.Р., Бэнкс М.С. Почему картинки выглядят правильно, если смотреть не с того места. Природа Неврологии. 2005; 8: 1401–1410. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Watt SJ, Akeley K, Ernst MO, Banks MS. Сигналы фокусировки влияют на воспринимаемую глубину. Журнал видения. 2005; 5: 834–862. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Wichmann FA, Hill NJ. Психометрическая функция: I Подгонка, выборка и степень соответствия. Восприятие и психофизика.2001; 63: 1293–1313. [PubMed] [Google Scholar]
• Ян Т., Кубови М. Ослабление устойчивости перспективы: доказательства модифицированной теории компенсации в восприятии изображения. Восприятие и психофизика. 1999. 61: 456–467. [PubMed] [Google Scholar]

Простое объяснение фокусного расстояния — мой любимый объектив

Фокусное расстояние объясняется просто.

Потому что, когда вы только начинаете заниматься фотографией, все эти числа и термины могут быть довольно пугающими.Они вызывают у новичков множество вопросов о фокусном расстоянии.

Найти статью, которая отвечает на эти вопросы понятным вам образом, не всегда легко.

Итак, я написал для вас.

Думаю, лучше всего начать с самого начала.

Что такое фокусное расстояние?

Проще говоря, фокусное расстояние, обозначенное цифрами на объективе (35 мм, 50 мм и т. Д.), — это расстояние между датчиком или пленкой и объективом камеры, когда он сфокусирован на бесконечность.

Насколько я понимаю, чтобы эта статья была как можно более простой, вот и все.

Даже тот , когда он сфокусирован на бесконечность, бит уже глубже, чем я хотел.

Если у вас есть зум-объектив, скажем, 18–55 мм, вы можете использовать его с любым фокусным расстоянием от 18 до 55 мм. Постоянные линзы фиксируются на одном значении.

Вот изображение, которое поможет вам наглядно представить, как измеряется фокусное расстояние.

Важно ли фокусное расстояние?

Мое мнение — да, но только пока не начнешь стрелять.

Позвольте мне объяснить.

В зависимости от того, что вы снимаете — пейзаж, портрет, улица, путешествие или что-то еще — важно понимать оптимальное фокусное расстояние для фотографий, которые вы хотите получить.

Мое общее представление о фокусном расстоянии таково: когда я снимаюсь, фокусное расстояние — одна из последних вещей, о которых я думаю.

Я уже выбрал свой объектив, который всегда имеет фиксированную длину, и меня гораздо больше беспокоит , что я могу захватить с ним, и , как , чем я с , почему .

Я не думаю о том, что можно снимать с другим фокусным расстоянием. Я концентрируюсь на том, что могу снимать, и не беспокоюсь о том, что не могу.

Итак, используя любой объектив, который у вас может быть, вы должны адаптировать свой разум к тому, что вы видите в видоискателе, адаптировать свои идеи, адаптировать объекты, адаптировать композицию и соответственно делать фотографии.

Небольшое понимание фокусного расстояния поможет вам выбрать лучший объектив для получения наилучших результатов.Это важно.

Но как только вы сделали свой выбор, рекомендую забыть об этом.

Как фокусное расстояние влияет на мои фотографии?

Фокусное расстояние влияет на ваши фотографии по-разному.

Первый, который, пожалуй, самый заметный, — это то, насколько близко к камере появляются ваши объекты. Это основное действие увеличения и уменьшения масштаба.

По мере приближения (или использования большего фокусного расстояния) и приближения наших объектов мы также теряем ширину.

Взгляните на следующую диаграмму, на которой показано, как большее фокусное расстояние означает более узкое поле зрения при съемке.

Более близкие объекты и сужение поля зрения — очевидные эффекты разных фокусных расстояний.

Однако есть и другие, менее заметные способы, которыми фокусное расстояние изменяет внешний вид ваших изображений. Хотя они могут быть не столь очевидны для новичка, они могут быть столь же важны, в зависимости от того, что вы снимаете.

Один из них — насколько близко или далеко друг от друга кажутся разные объекты на изображении.

С помощью Бранстона Пикла, Басен Эзопа и двух мужчин, бьющих друг друга по лицу, я дам вам еще один образ.

Первый снимок, сделанный на 18 мм, кажется, показывает большее расстояние между объектами, в то время как один снимок на 55 мм несколько более плоский, при этом изображения кажутся ближе друг к другу.

Обратите внимание на размер книги по отношению к рассолу.

При съемке этих изображений три объекта не двигались. Мне пришлось отодвинуть камеру подальше от маринада, когда я увеличил фокусное расстояние, чтобы бутылка была одинакового размера на каждом снимке, но это было единственное изменение, которое я сделал.

Объяснение фокусного расстояния с помощью реальной фотографии

Хотя эта мини-съемка была интересной, мы всегда узнаем больше из реальных примеров, таких как эти кадры из парка.

Для этих трех изображений мне пришлось стоять подальше от фонарного столба, чтобы он выглядел того же размера на каждом снимке, когда мое фокусное расстояние увеличивалось (когда я увеличивал масштаб).

Обратите внимание на расстояние от фонарного столба до дерева и мусорного ведра, а также на то, как синий знак кафе приближается при увеличении фокусного расстояния.

Если внимательно присмотреться, первое дерево на первом снимке даже не попадает в другие кадры.

Из трех фотографий парка мне больше всего нравится один снимок с фокусным расстоянием 18 мм. В нем есть глубина, которой не хватает другим.

Снимки, сделанные на 33 мм и 55 мм, были сделаны с этой позиции только для того, чтобы показать вам, как уменьшается расстояние между фонарным столбом и деревом.

Это никоим образом не хорошие картинки.

Когда фокусное расстояние не важно

Я сказал ранее, что не верю, что фокусное расстояние — это то, о чем нужно беспокоиться, когда вы снимаете, и здесь я могу объяснить это дальше.

Если бы я был в том же парке, чтобы делать реальные фотографии с объективом 55 мм, а не просто делать снимки для демонстрации фокусного расстояния, я бы не сделал этот третий снимок. Я бы нашел другие вещи, которые можно сфотографировать. Вещи больше подходят для доступного мне фокусного расстояния.

Действительно, я был в этом парке с объективом 55 мм. Результаты здесь.

Вы могли подумать, что изображения в этом сообщении — мусор, или вы могли подумать, что они неплохие. Я был бы удивлен, если бы вы подумали, что они — мусор из-за фокусного расстояния .

Я не припомню, чтобы когда-либо смотрел на снимок на открытом воздухе и думал «все в порядке, не считая фокусного расстояния» .

Не бывает. Если это хорошо, то это хорошее фото.

Если это выглядит плохо, я очень сомневаюсь, что размышления о фокусном расстоянии были бы лучшим способом для фотографа улучшить снимок.

Не тогда, когда всегда можно найти другой ракурс или композицию или, если это действительно не работает, просто забыть об этом и найти другой предмет.

Когда важно фокусное расстояние?

При использовании неправильного фокусного расстояния ваши снимки получаются плохими.

Когда я снимаю на улице, я могу настроить свои изображения в соответствии с фокусным расстоянием. Однако, если вы снимаете что-то, что требует особого вида, например портреты, выбор правильного фокусного расстояния жизненно важен.

Одна из причин, по которой фокусное расстояние не имеет значения при съемке улицы, заключается в том, что никто не знает или не заботится о том, насколько близко или далеко на самом деле находятся объекты на ваших изображениях, если они выглядят хорошо.

Однако при портретной съемке это искажение имеет значение.

Несмотря на то, что все люди разные, у нас есть представление о границах нормальности, когда речь идет о человеческой форме. И ни одна модель не хочет, чтобы камера увеличивала нос или подбородок.

фотография, использованная под лицензией Creative Commons от Марка Робертса

Как мы видели выше, более короткие и широкоугольные линзы добавят глубины. Более длинные и узкие линзы сглаживают изображение.Так какой объектив мы используем для портретов?

Более длинные.

Более длинные линзы не только позволяют использовать меньшую глубину резкости для размытия фона, что представляет собой отдельную статью, но и помогают людям выглядеть лучше.

Если более широкий объектив сделает их черты лица более заметными, более длинные линзы могут использоваться, и часто используются, чтобы они выглядели более миниатюрными.

Разговор о сглаживании или преувеличении элементов приводит нас к следующему вопросу.

Какое фокусное расстояние нормальное?

Другой способ сформулировать этот вопрос: «какое фокусное расстояние такое же, как у человеческого глаза?»

И простой ответ будет где-то около 50 мм .

Однако более полезным ответом будет где-то около 50 мм на полнокадровой камере или камере FX .

И это ведет нас к следующей кроличьей норе. Потому что, если вы хотите понять, как именно фокусное расстояние ваших линз заставит ваши изображения выглядеть, вам нужно будет немного узнать о кроп-факторе.

Что такое кроп-фактор?

Коэффициент кадрирования напрямую зависит от типа датчика, установленного в вашей камере, и изменяет эффективное фокусное расстояние объектива, которым вы снимаете.

Короче говоря, 50-миллиметровый объектив, который вы покупаете, может не дать вам фокусного расстояния 50 мм. 35-миллиметровый объектив, который вы покупаете, также может не дать вам фокусного расстояния 35 мм.

Первый шаг к пониманию этого — спросить, какая у вас камера? И что еще более важно, сенсор какого размера у него?

Основными вариантами камер со сменными объективами являются FX и DX в зеркальных фотокамерах, APS-C в беззеркальных камерах Sony (и других) и беззеркальные камеры micro four thirds или m43 в Olympus (и других).

Хотя эта диаграмма не соответствует фактическому размеру, она показывает их относительные размеры.

Если у вас есть зеркальная фотокамера и вы не уверены, вероятно, это будет DX. Это более распространенный тип, и если вы никогда не спрашивали, когда покупаете его, вы, вероятно, получили DX.

Большинство людей с камерой FX знают, что у них есть камера FX.

Итак, повторяя это предыдущее утверждение, на полнокадровой камере или камере FX 50-миллиметровый объектив даст вам фотографии, которые выглядят в значительной степени , как человеческий глаз видит мир.

Как кроп-фактор влияет на фокусное расстояние?

Датчики камеры, отличные от полнокадровых или FX, изменяют эффективное фокусное расстояние в зависимости от своего размера.

Проще говоря, датчики FX примерно в два раза больше, чем DX и APS-C, и в четыре раза больше, чем m43.

Эти размеры можно использовать для расчета эффективных фокусных расстояний линз при использовании с этими датчиками.

• Объектив 50 мм на камере FX дает поле обзора 50 мм
• Объектив 50 мм на камере DX или APS-C дает поле обзора 75 мм (50 мм x 1.5)
• Объектив 50 мм на камере m43 дает поле обзора 100 мм (50 мм x 2)

На следующей диаграмме наглядно показано, почему.

Все это означает, что если вы хотите знать, что снимаете с фокусным расстоянием, указанным на объективе, вам понадобится полнокадровая камера или камера FX.

Фактор кадрирования может раздражать, когда он сводит на нет действительно широкоугольные объективы на неполнокадровых камерах, но его обычно можно обойти для более общих фокусных расстояний.

Например, 35-миллиметровый объектив на датчике DX или APS-C даст что-то достаточно близкое к 50 мм при x1,5, а 50-миллиметровый объектив даст что-то около 85 мм, что удобно для портретов.

Итак, вам нужно знать о фокусном расстоянии?

Для меня фокусное расстояние — это то, о чем вы, вероятно, должны знать как фотограф. И знаю об этом достаточно хорошо, чтобы объяснить это кому-то другому.

Однако я также считаю, что об этом следует как можно чаще забывать.Особенно на съемках.

Используйте его, чтобы выбрать объектив, подходящий для того, что вы собираетесь снимать, а затем полностью сконцентрируйтесь на творческой стороне дела. Не математика.

Лично я делаю снимки с фокусным расстоянием, которое есть в моем распоряжении, даже не имея в голове слова «фокусное расстояние».

Я приспосабливаюсь к тому, что у меня есть, и если это объектив с постоянным фокусным расстоянием, то мы, по сути, пытаемся максимально использовать ограничения, которые мы себе наложили.

Фотография должна доставлять удовольствие.Забудьте о числах, когда окажетесь там. Наслаждайтесь этим и не возвращайтесь без отличных фотографий — независимо от того, какое фокусное расстояние вы используете. 😀

Если вы нашли этот пост о фокусном расстоянии полезным и хотите больше практических руководств по фотографии, вот еще три, которые могут вам помочь:

1. Лучшие сайты-портфолио для продажи и распространения ваших работ
2. Как использовать винтажные линзы на цифровой камере
3. Полное руководство по винтажным адаптерам для объективов

И если вы думаете, что другие тоже получат что-то из этого объяснения фокусного расстояния, помогите им найти это, поделившись или закрепив. 😀

Фокусное расстояние в фотографии — что это такое и как оно работает?

В целом, большинство людей ассоциируют фокусное расстояние с «степенью увеличения» своего объектива. Это довольно упрощенно, но на самом деле это основное влияние фокусного расстояния на изображение. Проще говоря, он меняет угол обзора и то, как мы будем видеть снимаемый объект. Однако важно знать, что выбор фокусного расстояния влияет на многие параметры, будь то на вашем изображении или на самом объективе.Я расскажу об этом в двух абзацах ниже.

Чтобы полностью понять понятие фокусного расстояния объектива , очень важно знать, как различать датчики APS-C и полнокадровые.

Большинство новичков и любителей (но не только) используют небольшой сенсор (APS-C) с коэффициентом увеличения 1,5 или даже 1,6 (Canon). Я предвижу, вы собираетесь сказать мне, что это всего лишь цифры, верно? А на самом деле совсем нет! Чтобы упростить задачу, угол обзора с фокусным расстоянием 85 мм на полнокадровой камере более или менее эквивалентен фокусному расстоянию 50 мм на камере APS-C.Не верите мне? Сделайте расчет 50 мм x 1,6, и вы увидите. Мы говорим об «эквивалентном фокусном расстоянии», чтобы дать эквивалент фокусного расстояния на полнокадровом датчике.

Это очень важный элемент для понимания, и он будет предметом более подробной статьи позже. Вы просто должны иметь в виду, что при равном фокусном расстоянии датчик APS-C «увеличивает масштаб», чем полнокадровый датчик. И наоборот, всегда при одинаковом фокусном расстоянии полнокадровая камера будет иметь более широкое поле зрения, чем датчик APS-C.Зная, что полнокадровые датчики являются эталоном, когда говорят о фокусном расстоянии.

Таким образом, это решающий фактор при покупке камеры (и объектива). В фотографии :

есть несколько основных категорий фокусного расстояния .

• Широкоугольное фокусное расстояние: обычно мы считаем фокусное расстояние «широкоугольным», если оно меньше 28–35 мм. Иногда вы также встретите термин «короткое фокусное расстояние», «широкоугольный» или «сверхширокоугольный» (UWA). Мы также находим линзы под названием «Рыбий глаз», которые представляют собой линзы, в которых искажение не было исправлено (что иногда дает довольно приятный эффект!), С очень большим полем обзора,
• Стандартные фокусные расстояния: часто это первый объектив, который у вас есть в камере (например, 18–55 мм).Обычно это фокусное расстояние от 40 до 60 мм, в зависимости от типа корпуса камеры,
• Телеобъективы: мы обычно так классифицируем объективы, если они имеют фокусное расстояние 85 мм.

Когда вы поймете, что в фотографии используются разные фокусные расстояния, давайте посмотрим, как они влияют на ваше изображение, а также на объектив, который вы собираетесь купить. Это то, что нас больше всего интересует.

Фокусное расстояние

Фокусное расстояние — один из основных параметров любого объектива. Он определяет полезный угол обзора для определенного размера кадра в вертикальной и горизонтальной плоскостях.Меньшее фокусное расстояние означает более широкий угол обзора как в плоскости объекта, так и в плоскости изображения.

Угол обзора (2β) объектива образован линиями, соединяющими центр переднего элемента объектива с граничными точками пространства, изображаемого объективом с приемлемой резкостью и яркостью. Объектив можно использовать для съемки в кадре с диагональю меньше или равной диаметру окружности изображения объектива. Многие кинообъективы имеют больший круг изображения, чем размер круга приемлемого качества изображения, поэтому фактический угол обзора большинства объективов больше, чем угол обзора, определяемый размером кадра.

Мы будем иметь дело с углом зрения, определяемым фокусным расстоянием объектива для определенного формата кадра кино. Вертикальный угол обзора определяется высотой кадра, горизонтальный угол обзора определяется шириной кадра.

Во всех случаях мы указываем значения угла для линзы с фокусировкой на бесконечность (когда угол обзора достигает максимального значения).

В таблице 1 перечислены углы обзора различных объективов для формата 35-мм кинопленки (16×22 мм).

Таблица 1

Фокусное расстояние, мм

Горизонтальный угол обзора

Вертикальный угол обзора

Фокусное расстояние, мм

Горизонтальный угол обзора

Угол обзора по вертикали 166

9152 18 22 28 35 40 50

69 ° 62 ° 50 \ ‘ 53 ° 10 \’ 42 ° 50 \ ‘ 34 ° 50 \’ 30 ° 50 \ ‘ 25 °

53 ° 10 \’ 47 ° 50 \ ‘ 39 ° 50 \’ 31 ° 50 \ ‘ 25 ° 40 \’ 22 ° 40 \ ‘ 18 ° 10 \’

75 80 100 150 200 300

16 ° 40 \ ‘ 15 ° 40 \’ 12 ° 30 \ ‘ 8 ° 20 \’ 6 ° 20 \ ‘ 4 ° 10 \’

12 ° 10 \ ‘ 9000 2 11 ° 30 \ ‘ 9 ° 10 \’ 6 ° 10 \ ‘ 4 ° 40 \’ 3 °

При фокусировке на определенное расстояние линза отодвигается от плоскость пленки, и угол обзора уменьшается для того же размера кадра (см. рисунок ниже).

Изменение угла обзора на разных дистанциях фокусировки:
α — угол обзора на бесконечность,
β — угол обзора на определенное расстояние.

Это изменение угла обзора становится значительным только при очень коротких дистанциях фокусировки. В таблице 2 показана зависимость угла обзора от расстояния фокусировки для линз с разным фокусным расстоянием.

Фокусное расстояние, мм	Расстояние фокусировки, м
	0,5	1,0	2.0	3,0	5,0	∞
18 28 50 75 100	61 ° 04 \ ‘ 40 ° 40 ° ‘ 14 ° 32 \’ 10 ° 28 \ ‘	61 ° 58 \’ 41 ° 48 \ ‘ 23 ° 40 \’ 15 ° 32 \ ‘ 11 ° 26 \ ‘	62 ° 24 \’ 42 ° 20 \ ‘ 24 ° 14 \’ 16 ° 06 \ ‘ 11 ° 58 \’	62 ° 34 \ ‘ 42 ° 32 \ ‘ 24 ° 26 \’ 16 ° 16 \ ‘ 12 ° 10 \’	62 ° 40 \ ‘ 42 ° 40 \’ 24 ° 34 \ ‘ 16 ° 26 \ ‘ 12 ° 18 \’	62 ° 50 \ ‘ 42 ° 55 \’ 24 ° 50 \ ‘ 16 ° 40 \’ 12 ° 30 \ ‘

Фокусное расстояние также влияет на коэффициент масштабирования изображения.Это также связано с расстоянием до объекта:

R = L ₂ / L ₁ — F / (UF)

, где R — линейное увеличение (масштабный коэффициент), L ₁ — размер объекта, L ₂ — размер изображения объекта, F — фокусное расстояние объектива, U — расстояние до объекта. Расстояние U должно быть выражено в тех же единицах измерения, что и F .

Объективы производства СССР имеют следующие фокусные расстояния:

для кадра 16×22 на пленке 35 мм — 10, 14, (16), 18, 22, 28, (32), 35, 40, 50, 75, (80), 100, 125, 150, 200, 300, 500, 750 и 1000 мм;

для 52.Рамка 5×23 мм на пленке 70 мм — (15), 22, 28, 40, 56, 75, 100, 125, 150 и 200 мм.

Не рекомендуется использовать значения в скобках для новых линз.

Отклонение фактических фокусных расстояний от указанных выше значений не должно превышать ± 2% для объективов с F <= 22 мм и ± 3% для всех остальных объективов.

No related posts.