Относительное отверстие объектива: ZENITcamera: Q&A — , ,
Относительное отверстие объектива — это… Что такое Относительное отверстие объектива?
Шкала наводки на резкость (сверху),калькулятор ГРИП (в центре),
шкала диафрагм (снизу).
Относительное отверстие объектива — отношение диаметра действующего отверстия (диаметра действующей диафрагмы) объектива к его главному фокусному расстоянию . Его величину выражают в виде дроби: , когда числитель приведён к единице.
Для всех объективов с фиксированным фокусным расстоянием справедливо также утверждение, что относительное отверстие приблизительно равно отношению фокусного расстояния к диаметру изображения диафрагмы, образованного передним компонентом и измеренного на главной плоскости объектива. Для неширокоугольных объективов упрощённо можно считать, что относительное отверстие приблизительно равно отношению фокусного расстояния к диаметру передней линзы объектива.
Относительное отверстие объектива уменьшают ирисовой диафрагмой, позволяющей менять её величину (как правило — ступенчато, однако существуют объективы и с плавной регулировкой).
Шкала ирисовой диафрагмы стандартизована, и образует следующий ряд:
1:0,7; 1:1; 1:1,4; 1:2; 1:2,8; 1:4; 1:5,6; 1:8; 1:11; 1:16; 1:22; 1:32; 1:45; 1:64.
Впрочем, первые диафрагменные числа на объективах могут и не совпадать со стандартными (1:2,5; 1:1,7).
Для удобства пользования на шкалу диафрагм обычно наносят только знаменатели относительных отверстий.
В современных автоматических и полуавтоматических фотоаппаратах, число диафрагмы может устанавливаться не только на значения стандартного ряда, но и на промежуточные величины.
Следует отметить, что для некоторых зеркально-линзовых объективов данные рассуждения применимы с оговорками. В них диафрагма может иметь форму не круга, а кольца, и для расчёта радиуса следует использовать другие формулы.
См. также
Литература
Яштолд-Говорко В. А. Фотосъемка и обработка. Съемка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977.
Wikimedia Foundation. 2010.
Относительное отверстие объектива — это… Что такое Относительное отверстие объектива?
- Относительное отверстие объектива
Князев А.
А. Энциклопедический словарь СМИ. — Бишкек: Издательство КРСУ.
А. А. Князев.
2002.
- Освещенность
- Очерк
Смотреть что такое «Относительное отверстие объектива» в других словарях:
относительное отверстие объектива — Отражает собирательную способность объектива и равно отношению диаметра входного зрачка объектива D к фокусному расстоянию f объектива D/f. Наибольшее относительное отверстие объектива (при полностью открытой диафрагме) называется светосилой.… … Справочник технического переводчика
Относительное отверстие объектива — Шкала наводки на резкость (сверху), калькулятор ГРИП (в центре), шкала диафрагм (снизу). Относительное отверстие объектива отношение диаметра действующего отверстия (диаметра действующей диафрагмы) объектива к его главному фокусному расстоянию .… … Википедия
относительное отверстие объектива — светотехническая характеристика объектива, определяющая освещённость формируемого им изображения.
Геометрическое относительное отверстие объектива отношение диаметра входного зрачка (отверстия) объектива к его заднему фокусному расстоянию.… … Энциклопедический словарьОтносительное отверстие — Шкала наводки на резкость (сверху), калькулятор ГРИП (в центре), шкала диафрагм (снизу). Установлена диафрагма 1:8 … Википедия
ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ОТВЕРСТИЕ — отношение диаметра действующего отверстия объектива к его фокусному расстоянию. Квадрат О. о. определяет освещённость в плоскости изображения и наз. геом. светосилой объектива. Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия.… … Физическая энциклопедия
ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ОТВЕРСТИЕ — отношение диаметра действующего отверстия объектива к его фокусному расстоянию. Квадрат относительного отверстия определяет освещенность в плоскости изображения и часто называется геометрической светосилой объектива … Большой Энциклопедический словарь
ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ОТВЕРСТИЕ — ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ОТВЕРСТИЕ, отношение диаметра действующего отверстия объектива к его фокусному расстоянию.
Квадрат относительного отверстия определяет освещенность в плоскости изображения и часто называется геометрической светосилой объектива … Энциклопедический словарьОТНОСИТЕЛЬНОЕ ОТВЕРСТИЕ — отношение диаметра действующего отверстия (см.) к его фокусному расстоянию. Квадрат О. о. определяет освещённость (см.) в плоскости изображения и называется геометрической (см.) объектива … Большая политехническая энциклопедия
Относительное отверстие — отношение диаметра действующего отверстия Объектива к его фокусному расстоянию. Квадрат О. о. определяет освещённость в плоскости изображения и часто называют светосилой объектива … Большая советская энциклопедия
Светосила объектива — Светосила объектива величина, характеризующая степень ослабления объективом светового потока. Иногда светосилой неправильно называют величину знаменателя относительного отверстия (диафрагменное число), так как светосила характеристика… … Википедия
Геометрическое относительное отверстие объектива отношение диаметра входного зрачка (отверстия) объектива к его заднему фокусному расстоянию.… … Энциклопедический словарь
Квадрат относительного отверстия определяет освещенность в плоскости изображения и часто называется геометрической светосилой объектива … Энциклопедический словарьГеометрическое относительное отверстие объектива | БЛОГ ДМИТРИЯ ЕВТИФЕЕВА
Относительное отверстие объектива — отношение диаметра выходного зрачка объектива к его заднему фокусному расстоянию .
Теоретический предел относительного отверстия для апланатических систем 1:0,5
Относительное отверстие объектива уменьшают ирисовой диафрагмой, позволяющей бесступенчато менять её величину (большинство современных объективов оснащаются кольцами управления такой диафрагмой с фиксацией на конкретных значениях) . На оправу объектива может быть нанесена шкала из знаменателей относительных отверстий (числа ирисовой диафрагмы) , соответствующих различному диафрагмированию, на большинстве современных объективов такая шкала (как и кольцо регулировки диафрагмы) отсутствует и установка диафрагмы производится органами управления на теле камеры. Перевод ирисовой диафрагмы на одно деление изменяет относительное отверстие в раза, что даёт увеличение или уменьшение освещённости оптического изображения в два раза, за исключением первых двух чисел ирисовой диафрагмы, у которых такого изменения может и не быть.
Шкала ирисовой диафрагмы стандартизована, и образует следующий ряд:
1:0,7; 1:1; 1:1,4; 1:2; 1:2,8; 1:4; 1:5,6; 1:8; 1:11; 1:16; 1:22; 1:32; 1:45; 1:64.
Впрочем, первые диафрагменные числа на объективах могут и не совпадать со стандартными (1:2,5; 1:1,7).
Для удобства пользования на шкалу диафрагм обычно наносят только знаменатели относительных отверстий.
В современных автоматических и полуавтоматических фотоаппаратах число диафрагмы может устанавливаться не только на значения стандартного ряда, но и на промежуточные величины.
Следует отметить, что для некоторых зеркально-линзовых объективов данные рассуждения применимы с оговорками. В них диафрагма может иметь форму не круга, а кольца, и для нахождения диаметра входного зрачка необходимо реальный входной зрачок (кольцо) заменить при расчёте кругом эквивалентной площади. Диаметр найденого круга и будет являться искомым диаметром входного зрачка для применения в дальнейших расчётах.
Диафрагма фотоаппарата, светосила, относительное отверстие
Говоря простым языком, диафрагма фотоаппарата – это устройство, через которое свет попадает на матрицу фотоаппарата.
Диафрагма состоит из так называемых «лепестков», количество которых может варьироваться от трех до двадцати штук. В зависимости от интенсивности освещения лепестки уменьшают или увеличивают диаметр светопропускающего отверстия. Принцип их действия аналогичен зрачку: при тусклом свете он расширяется, при ярком – сужается.
Чтобы лучше понять принципы расчета характеристики объектива (в том числе, и значения диафрагмы), необходимо знать, что такое фокусное расстояние объектива.
Фокусное расстояние объектива
Фокусное расстояние – это расстояние между матрицей фотоаппарата и главной оптической плоскостью объектива при условии его фокусировки в бесконечность. Этим показателем определяется угол обзора, достигаемый тем или иным объективом. Чем фокусное расстояние больше, тем угол обзора меньше. В характеристиках обычно указываются минимальное и максимальное фокусное расстояние, которые обеспечивает объектив. Измерять его принято в миллиметрах.
Отношение фокусного расстояния к размеру отверстия диафрагмы называется f-числом. Именно оно и определяет значение диафрагмы. Чем меньше этот показатель, тем больше отверстие, и тем больше света проникает на матрицу фотоаппарата. Стоит учесть, что значение диафрагмы часто указывается в виде знаменателя дроби, без уточнения фокусного расстояния.
Диаметр отверстия диафрагмы от выбраного f-числаВозможные значения f-чисел описываются специальной шкалой диафрагм, представляющей собой последовательность чисел:
1 – 1,4 – 2 – 2,8 – 4 – 5,6 – 8 – 11 – 16 – 22 и так далее.
Суть шкалы в том, что сужение отверстия объектива в два раза приводит к уменьшению количества света, попадающего на матрицу, в четыре раза. Аналогичное действие оказывает и двойное увеличение фокусного расстояния. Диафрагменная шкала нередко наносится на оправу объектива для удобства фотографа.
Максимальное количество света пропускают объективы с наименьшими f-числами (f/1,2 – f/1,8). Называются такие объективы светосильными.
Светосила объектива
Светосила – это степень ослабления объективом фотоаппарата светового потока, или, другими словами, способность объектива передавать реальную яркость объекта. Чем больше светосила, тем качественнее получаются снимки, сделанные в условиях плохого освещения без использования штатива и вспышки. Кроме того, светосильные объективы позволяют фотографировать с максимально короткой выдержкой.
Значение светосилы определяется значением максимально открытой диафрагмы. Вместе с фокусным расстоянием его обычно указывают на ободе объектива. Так, например, надпись 7-21/2,0-2,8 означает, что при фокусном расстоянии в 7 миллиметров светосила равна 2,0. Соответственно, при фокусном расстоянии в 21 миллиметр – 2,8.
При выборе объектива стоит учитывать, что максимально открытая диафрагма используется очень редко. При этом цена светосильных объективов ощутимо выше. Для большинства покупателей нет никакого смысла переплачивать за показатель 1:1.
2, вполне достаточно купить более бюджетный вариант со светосилой 1:1.8.
Относительное отверстие
Величину, обратную диафрагменному числу, называют относительным отверстием. Величина относительного отверстия определяет, во сколько раз фокусное расстояние объектива превышает диаметр его отверстия. На оправе объектива этот показатель обычно имеет вид дроби типа 1:2. Такие цифры означают, что диаметр отверстия вдвое меньше фокусного расстояния.
В разных источниках понятия значения светосилы, величины относительного отверстия и непосредственно диафрагмы часто описаны научным, малопонятным языком. Чтобы не ошибиться при выборе фотоаппарата и не запутаться в характеристиках объектива, стоит запомнить зависимости, существующие между ними.
Так, светосила – это постоянное свойство оптики, которое невозможно изменить или настроить. Следует помнить, что светосила не имеет отношения к текущему значению диафрагмы. Как уже упоминалось выше, ее значение равно значению диафрагмы в максимально открытом положении.
Относительное отверстие, в отличие от светосилы, величина изменяемая. Отрегулировать ее можно при помощи диафрагмы.
Фотографические аппараты
Общие сведения
Фотоаппараты — это сложные оптико-механические устройства. Все современные фотоаппараты имеют узлы, которые являются обязательными и в различных по типу моделях выполняют одинаковые функции. Такими узлами являются: корпус фотоаппарата, фотографический объектив, фотографический затвор, видоискатель. Большинство фотоаппаратов имеют экспонометрическое устройство.
Кроме этих основных узлов фотоаппараты оснащаются дополнительными устройствами, среди них — устройство для наводки на резкость, для синхронного включения лампы-вспышки с работой фотозатвора, автоспуск и др.
Корпус фотоаппарата представляет собой
светонепроницаемую камеру, в которую монтируются все узлы и механизмы фотоаппарата
и размещается светочувствительный материал.
Фотографический объектив — это система линз, заключенная в общую оправу; может быть от 3 до 15 линз. Объектив бывает несъемный и съемный.
Для изменения действующего отверстия объектива между линзами устанавливается специальное приспособление — диафрагма. Диафрагма имеет в разных фотоаппаратах различную конструкцию.
Основные свойства объекта
Фокусное расстояние — это расстояние от задней главной точки объекта до точки главного фокуса. В объективах с фиксированным расположением линз фокусное расстояние является величиной постоянной. Объективы с переменным фокусным расстоянием позволяют получать снимки с разным масштабом изображения. Величина фокусного расстояния измеряется в миллиметрах и указывается на оправе объекта.
Угловое
поле зрения определяется
углом, образованным прямыми, соединяющими оптический центр объекта с крайними точками объекта съемки или заднюю главную
точку с концами диагонали кадра.
В зависимости от угла изображения и фокусного
расстояния объективы подразделяют на нормальные, длиннофокусные,
телескопические; широкоугольные и узкоугольные.
Относительное отверстие объектива — это отношение диаметра действующего отверстия объектива к его фокусному расстоянию. От величины относительного отверстия зависит светосила объектива. Знаменатель такого отношения показывает, во сколько раз диаметр отверстия объектива меньше его фокусного расстояния.
Светосила — это свойство объектива воспроизводить изображение объекта съемки с максимальной яркостью, создавая определенную освещенность на светочувствительном слое фотоматериала. От светосилы зависит выдержка при съемке.
С помощью диафрагмы можно менять действующее отверстие
объектива, а значит, и его относительное отверстие. На каждом объективе есть
шкала с указанием ряда чисел, которые обозначают величину относительного
отверстия при данном положении диафрагмы.
Эта шкала содержит знаменатели
относительного отверстия: Стандартный ряд значений относительных отверстий
объектива — 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22; 32.
При переходе от одного значения к другому светосила объектива изменяется в 2 раза.
Глубина резкости — способность объектива резко изображать предметы, расположенные в пространстве на разном расстоянии от объекта съемки. Глубина резкости зависит от фокусного расстояния и относительного отверстая; чем меньше фокусное расстояние и относительное отверстие, тем больше глубина резкости. Так как фокусное расстояние — величина постоянная, то для получения большей глубины резкости объектив диафрагмируют, г. е. уменьшают его относительное отверстие. Для определения границ глубины резкости на объективе имеется специальная шкала, которая наносится на оправу. Границы резкости определяют по метражной шкале в соответствии с выбранными значениями диафрагмы.
Разрешающая
сила — способность
объектива передавать мелкие детали изображения.
Высокую разрешающую силу имеют
лантановые объективы.
Рабочий отрезок объектива — расстояние от опорной плоскости оправы объектива до плоскости светочувствительного материала (измеряется в миллиметрах).
Фотографический затвор — это устройство, с помощью которого осуществляется экспонирование светочувствительного слоя.
Основные узлы фотографического затвора: механизм световых заслонок, закрывающих и открывающих световое отверстие (лепестки, шторки, диски), механизм силового привода, механизм выдержек с регулятором действия затвора, механизм автоспуска, механизм синхроконтакта с лампой-вспышкой.
Числовые значения выдержек в секундах, автоматически
отмеряемые затвором, наносятся на шкалу выдержек: 1; 1/2; 1/4; 1/8; 1/15; 1/30;
1/60; 1/125; 1/250; 1/500; 1/1000; 1/2000 сек. При установке на выдержку затвор
остается открытым, пока нажата спусковая кнопка. По месту расположения затворы
бывают апертурные и фокальные.
Апертурные могут быть междулинзовыми, фронтальными залинзовыми. Фокальные затворы устанавливают вблизи фокальной плоскости объектива.
По способу открывания и закрывания светового отверстия объектива затворы бывают центральные (открывается от середины к краям) и периферийные (световое отверстие открывается одних и тех же точках его периферии).
Видоискатель (визир) — устройство, которое служит для определения границ фотографируемого кадра. По конструкции видоискатели бывают рамочные и оптические (телескопические и зеркальные). Почти все видоискатели дают несовпадение грани видимого объекта с изображением, получаемым на снимке, та как их оптическая ось не совпадает с оптической осью съемочного объектива. Это называется «параллакс визирования». Исключение составляют видоискатели, в которых границы кадр определяются с помощью объектива фотоаппарата.
Механизмы наводки на резкость. Наводка на резкость —
это совмещение оптического изображения, создаваемого объективом, с плоскостью
фотоматериала.
Применяются приспособления: шкала
расстояний, символы, матовое стекло и дальномер.
Наводка на резкость по шкале расстояний осуществляется путем определения расстояния до объекта съемки и установки этого расстояния на шкале.
Наводка на резкость по символам. На метражную шкалу наносят символы (портрет, пейзаж, группа людей).
Наводка на резкость по матовому стеклу применяется в зеркальных аппаратах. Правильность установки объектива проверяют по резкости изображения на матовой поверхности стекла.
Наводка на резкость по дальномеру. Дальномер монтируют внутри корпуса фотоаппарата, он связан с оправой объектива. При рассмотрении объекта съемки в окне дальномера видны дна изображения. Совмещение двух изображений определяет момент точной наводки на резкость.
Механизм
передвижения пленки служит
для перемещения пленки на один кадр и точной ее установки перед объективом.
Фотоаппараты
снабжают счетчиками кадров, которые связаны с механизмом перемещения пленки.
У большинства моделей фотоаппаратов передвижение пленки, взвод затвора и работа счетчика кадров объединены и происходят одновременно.
Экспонометрическое устройство предназначено для измерения освещенности объекта и определения экспозиции во время съемки. В автоматических аппаратах экспонометрическое устройство связано с затвором и объективом. Выдержка и диафрагма устанавливаются автоматически при нажатии на спусковое устройство.
ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ОТВЕРСТИЕ (СВЕТОСИЛА) ОБЪЕКТИВА. Фотосъемка. Универсальный самоучитель
ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ОТВЕРСТИЕ (СВЕТОСИЛА) ОБЪЕКТИВА. Фотосъемка. Универсальный самоучительВикиЧтение
Фотосъемка.
Универсальный самоучительКораблев Дмитрий
ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ОТВЕРСТИЕ (СВЕТОСИЛА) ОБЪЕКТИВА
Светосилой объектива называется его способность давать ту или иную яркость изображения для светочувствительного слоя. Чем выше светосила объектива, тем меньшая выдержка требуется при съемке. Светосила объектива зависит от двух величин: от размера отверстия и от фокусного расстояния. Объектив тем светосильное, чем больше его отверстие и чем короче его фокусное расстояние. Эта взаимосвязь выражается величиной относительного отверстия, которое представляет собой отношение диаметра полного действующего отверстия объектива к его главному фокусному расстоянию. Например, диаметр отверстия объектива 5 см, а фокусное расстояние 20 см. Выполняем арифметический подсчет: 5:20 = 1/4. Это и есть числовое значение относительного отверстия, которое показывает, во сколько раз диаметр полного отверстия данного объектива меньше его фокусного расстояния, обозначаемого буквой F (а данном случае F 1:4).
Чем больше второй член отношения, тем меньше само относительное отверстие, тем хуже с потребительской точки зрения объектив. Например, есть два объектива с относительными отверстиями 1/1,6 и 1/5,6. При съемке в конкретных условиях при недостаточном освещении первым объективом выдержка, например, будет 1/30 секунды, тогда как для второго объектива, соответственно, выдержка будет довольно большой — 1/2 секунды, так что возникнут технические трудности во время съемки.
На этом снимке диафрагма была полностью прикрыта, и ее значение составляло 22.
На этом снимке диафрагма была полностью открыта, и ее значение составляло 2.
Читайте также
Люк (отверстие)
Люк (отверстие)
Люк (от голландского luik), отверстие в сооружении, агрегате, машине и тому подобное, обеспечивающее доступ внутрь них.
В условиях нормальной эксплуатации Л. закрыт и открывается только для проведения необходимых работ. Л. судовой — вырез или отверстие в
АБСОЛЮТНОЕ И ОТНОСИТЕЛЬНОЕ
АБСОЛЮТНОЕ И ОТНОСИТЕЛЬНОЕ (лат. absolutus — отделенное, отпущенное и лат. relativus — отнесенное в то или иное место) — противоположные по смыслу и сопряженные философские категории. А. — безусловное, независимое, безотносительное, самостоятельное, непреложное, само по себе сущее,
Фокусное расстояние объектива
Фокусное расстояние объектива Фокусное расстояние объектива – это расстояние между матрицей цифровой камеры и центром объектива.Фокусные расстояния цифровых и пленочных камер различаются, так как матрица цифровой камеры в несколько раз меньше стандартного кадра
apertura, ae f – отверстие (проем)
apertura, ae f – отверстие (проем) Примерное произношение: апертУра.Z: Происшествие в замке Иф: Узник был зАПЕРТ, Но проделал АПЕРТ. Крикнул «У-РА!» — Вот и АПЕРТУРА. У-ра – так (с ударением на «У») начинался гимн Швамбрании в книге Льва Кассиля «Кондуит и Швамбрания»: «У-ра,
ostium, i n – отверстие
ostium, i n – отверстие Примерное произношение: Остиум.Z: В палатке ОТВЕРСТИЕ – ОСТИУМ, Отбоя не будет от гОСТИУМ. Мошкара и комары Вьются около дыры. Решить с миграцией вопрос Поможет средство – Дихлофос! P.S. Пожалуйста, используйте дихлофос только против шестиногих
Что такое постоянная дырка объектива
Еще в начале свое фотографического пути я слышал от старших товарищей что, мол «объектив с постоянной дыркой» это круто! Чуть позже я узнал, что на жаргоне «постоянной дыркой» обозначается неизменность максимальной диафрагмы при изменении фокусного расстояния. Разумеется, речь шла о зум-объективах.
Прошли годы, и я уже сам стал старшим товарищем, к чьим словам прислушиваются фотографы. Но все это время мне не давала покоя мысль¸ каким же техническим образом обеспечивается эта самая «постоянная дырка» при увеличении фокусного расстояния. Ведь по закону «обратных квадратов» любому школьнику известно, что яркость света в точке B по отношению к точке A уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния, который свет прошел от точки A до точки B. Поскольку нас интересует что происходит со светом внутри объектива, то расстояние A-B это фокусное расстояние объектива. Т.е. чем больше фокусное расстояние, тем темнее свет на выходе из объектива.
Число, которое написано на объективе в виде 1:(число) все и всегда называют максимальной диафрагмой или «дыркой». Число диафрагмы характеризует яркость, чем меньше само число, тем ярче свет и наоборот. Значит, при потере света на длинном фокусе, максимальное число диафрагмы должно меняться в сторону увеличения. А в объективах с «постоянной дыркой» оно не меняется, о чем гласит маркировка на объективе – например 1:2.8
И вот сейчас я вам открою страшную тайну: объективом с «постоянной дыркой» в природе не существует.
Но, позвольте, как же так, спросите вы? Ведь, например, объектив 24–70мм 1:2,8 – объектив с постоянной максимальной диафрагмой 2,8! Т.е. яркость света в этом объективе неизменна на любом фокусном расстоянии. Противоречие? Нет!
Просто дело в непонимании устройства объектива и в фотографической терминологии.
Многие фотографы не понимают, что является диафрагмой в строгом понимании этого термина, а что нет. В фотографии что только не называют диафрагмой: например, выражение F2.8 называют диафрагмой, или выражение 1:2.8 тоже называет диафрагмой.
Но, диафрагма — это механизм, который создает скругленное отверстие внутри объектива с возможностью изменения диаметра, что необходимо для регулирования светового потока. Нам нужно понимать диафрагму в точном значении этого слова именно как диаметр отверстия, через которое проходит свет внутри объектива и никак иначе.
Если мы говорим об объективе с «постоянной дыркой», мы считаем, что диаметр диафрагмы не изменяется при увеличении фокусного расстояния (постоянная дырка)? Но если диаметр остается неизменным, тогда яркость света все равно должна уменьшится обратно пропорционально фокусному расстоянию! Физику же никто пока не отменял! В численном выражении вы должны это увидеть через число диафрагмы, которое при зумировании будет изменено на большее. Например, на коротком фокусном расстоянии число диафрагмы будет равно 3.5, на длинном — 5.6.
Это вам ничего не напоминает? Именно так ведут себя китовые объективы. Но мы говорим ведь о дорогих светосильных объективах, в которых число диафрагмы не меняется.
Все объясняется довольно просто. Главное – не путаться в терминологии.
На объективе нанесено не число диафрагмы, а максимальное относительное отверстие.
Что это такое? Это отношение максимального диаметра диафрагменного отверстия (той самой «дырки») к фокусному расстоянию.
Абсолютная и относительная диафрагмы объектива
Что на самом деле означают цифры диафрагмы f при выборе объективов и работе с фотоаппаратом? Как фокусное расстояние и диафрагма влияют на экспозицию изображения? Как соотносятся размеры диафрагмы объектива в камерах с разными размерами сенсора? Чтобы ответить на эти и другие вопросы, мы рассмотрим модель того, как работает система объектив-камера, и проведем наблюдения с этой модели.
Содержание
Упрощенная модель объектива
Базовая оптическая сцена состоит из сенсора, единственной линзы и объекта, находящегося на большом расстоянии от линзы.Все три компонента плоские и перпендикулярны центральной оси, а толщина линзы незначительна. Можно предположить, что объект излучает свет или отражает свет от какого-то внешнего источника. На датчике формируется изображение объекта (возможно, резкое или размытое).
Часть света, идущего от объекта, направляется к линзе. Лучи преломляются линзой в зависимости от того, где она падает на поверхность и под каким углом. В идеальной линзе два правила определяют, как изгибаются лучи: луч, пересекающий центр линзы, остается неизменным, и все лучи, исходящие из одной точки объекта, будут направляться к одной точке на фокальной плоскости (где находится датчик ставится).
Основы абсолютных апертур
Количество света, получаемого линзой из окружающей среды, пропорционально площади передней поверхности линзы. На диаграммах на этой странице диаметр — это высота линзы. Например, диаметр линзы может составлять 36 мм. Предположим, что все линзы круглые. Для идеальной линзы скорость света, попадающего в линзу, равна скорости света, выходящего из линзы. Вскоре этот принцип станет важным.
В данном случае диафрагма не является частью упрощенной модели объектива, но многие настоящие линзы имеют диафрагму.Это диск переменного размера внутри линзы, который блокирует свет от внешних частей линзы, эффективно заставляя линзу вести себя как меньшая. Для наших целей мы будем предполагать, что диафрагма полностью открыта (ничего не блокирует), поэтому мы можем ссылаться на размер линзы и размер диафрагмы как на одно и то же.
Фокусные расстояния
Фокусное расстояние линзы — это свойство самой линзы (не связанное со сценой), определяемое кривизной ее поверхностей и показателем преломления ее материала.Он определяется как расстояние, на котором параллельные лучи (от бесконечно удаленного объекта) сходятся в одну точку.
Объективы с большим фокусным расстоянием позволяют получить более крупное изображение одного и того же объекта на том же расстоянии. Для объектов, находящихся достаточно далеко, размер изображения приблизительно пропорционален фокусному расстоянию. Например, объектив 100 мм даст изображение в два раза больше, чем объектив 50 мм.
Однако здесь действует закон сохранения энергии.Количество света, собираемого линзой, пропорционально ее площади. Если исходящее проецируемое изображение увеличивается, тогда изображение должно быть более тусклым в каждой точке, потому что общая энергия изображения должна оставаться неизменной. Эта ситуация аналогична перемещению лампы дальше от стены или перемещению видеопроектора дальше от экрана, при этом освещенная поверхность становится темнее.
Следовательно, если два объектива имеют одинаковый диаметр апертуры, но разные фокусные расстояния, то объектив с большим фокусным расстоянием будет давать более тусклое изображение.Этот эффект можно уравновесить, увеличив диаметр диафрагмы пропорционально фокусному расстоянию, что подводит нас к теме относительных размеров диафрагмы.
Обозначения относительных отверстий
Если диаметр апертуры разделить на фокусное расстояние, то получится безразмерное число. Например, объектив с фокусным расстоянием f = 50 мм и диаметром апертуры 25 мм имеет относительный размер апертуры 25 мм ÷ 50 мм = 0,5 = 1/2 (апертура вдвое меньше фокусного расстояния).Мы можем взять это соотношение и сказать, что диафрагма равна f /2, потому что 50 мм / 2 = 25 мм.
Вот почему мы должны записывать относительные значения апертуры в таких обозначениях, как f /2, а не F2, F / 2 или иначе. Строчный курсив f — это переменная, которая обозначает физическую величину, называемую фокусным расстоянием. Косая черта обозначает деление — например, f /2 математически эквивалентно f ÷ 2, f × 0,5 и 0,5 f , хотя эти другие обозначения не могут быть распознаны фотографами.(Если курсив недоступен, можно написать f / 2. Не используйте похожий символ ƒ (U + 0192), который имеет другое значение.)
Это также объясняет, почему число диафрагмы, кажется, увеличивается по мере того, как мы уменьшаем физический размер диафрагмы — потому что размер диафрагмы — это фокусное расстояние , разделенное на это число . Обозначение типа f /5.6 делает эту операцию деления понятной, тогда как запись типа F5.6 — нет. (В реальных продуктах Nikon использует правильные обозначения, а Canon — нет.)
Свойства абсолютных и относительных апертур
Мы видели, что если мы сохраняем постоянный абсолютный размер апертуры при увеличении фокусного расстояния, изображение становится более тусклым. В частности, из-за закона обратных квадратов для излучения в трехмерном пространстве яркость изображения обратно пропорциональна квадрату фокусного расстояния. Например, удвоение фокусного расстояния сделает каждую точку на четверть ярче.
В то же время увеличение абсолютного размера диафрагмы вдвое увеличит площадь объектива в четыре раза.Объединив эти два факта, если мы удвоим абсолютный размер диафрагмы и удвоим фокусное расстояние, то яркость изображения не изменится. Поскольку относительный размер апертуры представляет собой соотношение двух величин, ясно, что в этом примере сценария он не меняется.
Таким образом, мы заключаем, что квадрат относительного размера апертуры пропорционален яркости изображения. Например, объектив f / 2,8, снимающий равномерно освещенную белую стену, передаст на датчик одинаковую яркость изображения независимо от фокусного расстояния объектива.Вот почему относительные размеры диафрагмы так полезны для фотографа. Но именно абсолютные размеры апертуры объясняют происходящее и оправдывают необходимость выражения в терминах относительных апертур.
Следствием этих наблюдений является то, что зум-объективы с «постоянной диафрагмой», такие как популярный 24–70 мм f / 2,8, на самом деле не являются постоянными с точки зрения абсолютного размера диафрагмы. По мере увеличения объектива отверстие диафрагмы, если смотреть спереди, кажется, увеличивается в размере, как и предсказывается уравнением: абсолютная диафрагма = фокусное расстояние / 2.8.
Еще одним следствием является то, что мы можем оценить физический размер объектива на основе его фокусного расстояния и характеристик диафрагмы. Например, у дорогого 200-мм телеобъектива f /2.0 абсолютная диафрагма составляет 100 мм, а это значит, что его передний элемент должен быть не менее 10 см в диаметре!
Что касается телеконвертеров, мы можем понять, почему они делают изображение более тусклым. За объективом помещается телеконвертер, увеличивая изображение и тем самым увеличивая эффективное фокусное расстояние.Объектив остается неизменным, поэтому абсолютная диафрагма и количество падающего света не меняются. В результате относительное отверстие становится меньше. Например, 2-кратный телеконвертер удваивает фокусное расстояние, таким образом, относительная диафрагма становится наполовину (например, объектив 300 мм f / 2,8 становится 600 мм f / 5,6, «теряя» 2 ступени скорости увеличения).
Сравнение датчиков разных размеров
| Шаг | Размер сенсора | Разрешение сенсора | Фокусное расстояние | Абсолютная апертура | Относительное отверстие | Поле зрения | Свет на пиксель |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Шаг 0 | 20 мм × 20 мм | 1000 × 1000 | 30 мм | 7.5 мм | f / 4,0 | 37 ° | 20 шт. |
| Шаг 1 | 10 мм × 10 мм | 500 × 500 | 30 мм | 7,5 мм | f / 4,0 | 19 ° | 20 шт. |
| Шаг 2 | 10 мм × 10 мм | 1000 × 1000 | 30 мм | 7.5 мм | f / 4,0 | 19 ° | 5 шт. |
| Шаг 3 | 10 мм × 10 мм | 1000 × 1000 | 15 мм | 7,5 мм | f /2.0 | 37 ° | 20 шт. |
| Шаг 4 | 10 мм × 10 мм | 1000 × 1000 | 15 мм | 3.75 мм | f / 4,0 | 37 ° | 5 шт. |
Шаг 0: Предположим, у нас есть датчик 20 мм × 20 мм с разрешением 1000 × 1000 пикселей, помещаем перед ним объектив 30 мм f / 4.0 и устанавливаем фокус и экспозицию, чтобы получить приличное изображение. Абсолютная апертура объектива — 7,5 мм.
Шаг 1: Если мы просто обрежем пиксели, сохранив только центральную область размером 10 мм × 10 мм размером 500 × 500 пикселей, тогда мы получим меньшее окно просмотра мира, в то время как все остальное останется прежним (фокусное расстояние, правильный фокус, правильная экспозиция и т. Д. .). Обратите внимание, что каждый пиксель получает такое же количество света, как на шаге 0.
Шаг 2: Затем, если мы возьмем эту обрезанную область и повторно спроектируем разрешение сенсора до 1000 × 1000 пикселей в меньшей области 10 мм × 10 мм, это даст нам то же разрешение изображения, что и на этапе 0, но вид будет похож на 2-кратное увеличение. Теперь, поскольку каждый пиксель физического датчика составляет половину размера по каждому измерению, он составляет четверть площади по сравнению с шагами 0 и 1 и, таким образом, получает четверть света при тех же настройках экспозиции.Чтобы восстановить нормальную экспозицию, мы должны повысить чувствительность ISO, увеличить диафрагму и / или увеличить время открытия затвора всего на 2 ступени.
Шаг 3: Поскольку вид все еще увеличивается, нам нужно уменьшить фокусное расстояние объектива, чтобы получить тот же угол обзора мира, что и на шаге 0. В частности, мы уменьшаем фокусное расстояние вдвое до 15 мм. Если мы сохраним абсолютную апертуру на уровне 7,5 мм, то изображение станет в 4 раза ярче в результате уменьшения фокусного расстояния.Фактически, каждый пиксель будет получать такое же количество света, как и на шаге 0. Относительная диафрагма теперь составляет f / 2.0. Таким образом, мы можем сделать вывод, что если мы уменьшим размер сенсора и фокусное расстояние в той же пропорции, но сохраним неизменным абсолютный размер апертуры, то угол обзора и свет на пиксель останутся неизменными, но относительная апертура будет больше (т. Е. Меньшая доля). .
Шаг 4: Но настоящие камеры стараются сохранить относительную диафрагму той же самой, вместо того, чтобы поддерживать абсолютную диафрагму.Если мы уменьшим диафрагму нашего 15-миллиметрового объектива до f / 4.0, то мы вернемся к той же ситуации, что и на шаге 2: каждый пиксель получает четверть света по сравнению с шагом 0. Следовательно, поэтому f Объектив /2,8 на полнокадровой камере будет давать гораздо больше света на матрицу (и каждый пиксель), чем объектив f /2,8 аналогичного класса на камере с меньшим датчиком, кадрирующей ту же сцену. Больше света на пиксель означает меньший шум изображения — из-за присущего квантовому дробовому шуму фотонов и различных фоновых шумов от электроники датчика.
Подробнее
Эта статья только начинает касаться физических и инженерных принципов фотографии. Вы можете прочитать больше в другом месте в Интернете, и вот некоторые темы в качестве отправной точки:
Светосила (относительная диафрагма)
Относительная диафрагма (или светосила) — это способность линзы давать более или менее яркое изображение на пленке при одинаковых условиях. Большая относительная диафрагма позволяет снимать при более низком уровне освещенности.Используемая диафрагма также влияет на глубину резкости.
Имеется два разных относительных отверстия — геометрическое и эффективное .
Геометрическая относительная диафрагма определяется максимальным диаметром фокусной апертуры и фокусным расстоянием как
C = D / F
где D — максимальный диаметр фокусной апертуры, F — фокусное расстояние.
Фокусное отверстие — это изображение апертурной диафрагмы через линзовую часть перед ней. У большинства объективов фокусное отверстие в полностью открытом состоянии практически равно диаметру переднего стеклянного элемента.Исключением из этого правила являются сверхширокоугольные объективы, у которых передний элемент намного больше фокусной диафрагмы.
При определении геометрического значения апертуры не учитываются потери света из-за отражения и поглощения. Таким образом, фактическая светосила (эффективная относительная диафрагма) всегда меньше геометрической на величину всех потерь света в линзе. В сложных линзах с большим количеством стеклянных элементов такие потери могут составлять около 30-40%, и их следует учитывать при расчете экспозиции. Поэтому все современные кинообъективы имеют шкалу диафрагмы, обозначенную значениями эффективных диафрагм.Значение геометрической апертуры указано на переднем кольце корпуса объектива. Некоторые зарубежные объективы имеют шкалу диафрагмы, отмеченную как геометрическим, так и эффективным значением диафрагмы. В этом случае эффективные значения диафрагмы отмечены красной краской, а значения геометрической апертуры — белой краской.
Для уменьшения потерь света и повышения контрастности изображения все современные линзы имеют элементы с покрытием. Это означает, что поверхности элементов, граничащих с воздухом, покрыты этим прозрачным материалом, который имеет средний коэффициент преломления между стеклом и воздухом.Такая пленка значительно снижает количество отраженного света, что приводит к тому, что больше света проходит через линзу, и меньше света рассеивается.
Наилучшие характеристики достигаются, когда толщина покрытия равна длины световой волны. Это условие может выполняться только для одной длины волны, поэтому полностью исключить отражения невозможно.
График ниже показывает соотношение количества отраженного света от одной границы стекло / воздух до и после нанесения покрытия. Как видите, отражение полностью устраняется только для одной длины волны (в данном случае λ = 560 мкм), но значительно уменьшается и для других длин волн.
Соотношение коэффициентов отражения различных длин волн
для непокрытой (1) и покрытой стеклянной поверхности (2)
В соответствии с ГОСТ СССР шкалы диафрагм линз маркируются в значениях эффективной диафрагмы . Устанавливается серия отмеченных значений таким образом, чтобы каждая следующая метка диафрагмы соответствовала двойному или половинному количеству света, прошедшему через линзу, по сравнению с предыдущей меткой. Количество проходящего света прямо пропорционально площади отверстия диафрагмы, поэтому подходящие относительные значения диафрагмы составляют 1: 1, 1: 1.4; 1: 2; 1: 2,8; 1: 4; 1: 5,6; 1: 8; 1:11; 1:16; 1:22.
Первая отметка линзы шкалы диафрагмы соответствует величине полностью открытой диафрагмы и может отличаться от указанной выше серии. Все остальные значения должны соответствовать указанной строке. Вторая отметка может быть без надписи, если ее значение отличается от первой отметки менее чем на 10%.
Для удобства пользователя значения диафрагмы обозначены только их знаменателями — 1, 1,4; 2; 2,8; 4; 5.6 и т. Д.
Общие сведения об экспозиции, часть 2: Диафрагма
Диафрагма — это размер отверстия в объективе.Некоторые объективы имеют фиксированную диафрагму, но большинство фотографических объективов имеют переменную диафрагму для управления количеством света, попадающего в объектив. Эта апертура регулируется диафрагмой, состоящей из перекрывающих друг друга лезвий, которые можно регулировать для изменения размера отверстия, через которое проходит свет. Размер отверстия также оказывает вторичное влияние на фотографию, поскольку диафрагма также изменяет угол, под которым свет проходит через линзу. Мы обсудим два «побочных эффекта» изменения размера диафрагмы после того, как закончим обсуждение отношения диафрагмы к экспозиции.
Эта статья является частью серии статей о фотографической экспозиции.
1. Введение: Треугольник экспозиции
2. Диафрагма
3. Выдержка
4. Лепестки диафрагмы ISO
Как и зрачок в вашем глазу, апертурная диафрагма открывается и сужается для управления количеством света, проходящего через линзу. Чтобы облегчить правильно экспонированную фотографию, нам нужно количественно определить размер отверстия, чтобы мы могли математически включить это отверстие в наш расчет экспозиции +.К счастью, особенно если у вас есть мои математические навыки, это уже сделано для нас!
Графическое изображение диафрагмы при разных значениях диафрагмыОтношение раскрытия диафрагмы объектива по сравнению с фокусным расстоянием объектива — не измерение, а отношение — называется числом диафрагмы, диафрагма / ступень. , фокусное отношение, f / отношение или относительное отверстие. Независимо от используемой метки, значения диафрагмы для математических целей разнесены по значениям экспозиции (EV) или ступеням.
Преимущество математического вычисления EV состоит в том, что мы можем применить это измерение ко всем трем настройкам, которые влияют на выдержку, диафрагму, ISO и выдержку.Благодаря трем настройкам, говорящим на одном «языке», мы можем использовать их одновременно или независимо по мере необходимости.
Формула, используемая для присвоения номера отверстию объектива: f / ступень = фокусное расстояние / диаметр эффективной апертуры (входного зрачка) объектива.
Написано на тубусе объектива или в цифровой форме внутри камеры и отображено в видоискателе или ЖК-экране, вы, вероятно, увидите отметки диафрагмы с шагом в одну ступень.
Чем меньше число, тем шире отверстие.Следовательно, объектив с оптикой и оптикой большего диаметра позволит увеличить отверстие, представленное меньшим диафрагменным диафрагмой. Ваш объектив / камера может позволить вам «набирать» номера, отличные от указанных выше; старые объективы с ручным управлением обычно «щелкают» с шагом 1/2 ступени. Эти числа, отображаемые на цифровом дисплее, например, такие как f / 3.3, представляют собой соотношение 1/2 ступени или 1/3 ступени.
Для простоты в этой статье давайте работать с точками, не так ли?
Возвращаясь к физике с некоторой математикой, вот как диафрагма изменяет вашу экспозицию: если вы установите камеру на f / 8, а затем расширите диафрагму до f / 5.6 вы удвоили количество света, проходящего через линзу. При переключении с f / 8 на f / 4 количество света увеличивается в четыре раза. При переходе от f / 11 к f / 16 количество света уменьшается вдвое.
Вы заметили что-то странное? Когда мы переходим от f / 8 к f / 4, мы удваиваем размер отверстия объектива. Верный? Почему же тогда количество света увеличивается в четыре раза, если проем только вдвое больше? Возвращение математики и закона обратных квадратов.
Посчитайте: удвоение радиуса апертуры означает, что в камеру попадает в четыре раза больше света.Формула для площади круга: Площадь = , умноженная на квадрат радиуса.Если вы вычислите какие-то числа, вы обнаружите, что, удвоив или уменьшив вдвое радиус апертуры, вы в четыре или четыре раза увеличите площадь, как когда мы говорили о разнице в интенсивности данного света в зависимости от расстояния.
Когда мы вводим эти числовые данные в систему для электромобилей, это довольно просто. Изменение диафрагмы, в результате которого свет удваивается или уменьшается вдвое, означает, что вы изменили экспозицию на один EV или остановились. Итак, если вы расширите диафрагму с f / 16 до f / 11, вы получите результат +1 EV, так как вы удвоили количество света, проходящего через апертурную диафрагму.от f / 16 до f / 8 удваивает размер отверстия, в четыре раза увеличивает количество света и представляет сдвиг на +2 EV. Все просто, правда?
Итак, теперь, когда вы знаете, как диафрагма влияет на экспозицию, давайте поговорим о тех двух «побочных эффектах» диафрагмы, о которых мы упоминали выше. Размер апертурной диафрагмы не только влияет на количество света, проходящего через объектив, он также влияет на резкость изображения и является одним из нескольких факторов, которые влияют на то, что называется «глубиной резкости».
Глубина резкости определяется как расстояние между ближайшими и самыми дальними объектами, которые кажутся резко сфокусированными на изображении.Без глубины резкости тонкая как бритва фокальная плоскость объектива создала бы проблемы для фотографии. Сфотографируйте человека, и, например, кончик его носа будет в фокусе, а остальные будут полностью размытыми. Глубина резкости позволяет этой фокальной плоскости иметь воспринимаемую глубину.
Пример большой глубины резкостиГлубина резкости — это функция размера диафрагмы объектива, фокусного расстояния объектива, расстояния между объектом и камерой и так называемого круга нерезкости.В рамках этой статьи мы сохраним обсуждение глубины резкости, относящееся к диафрагме. В зависимости от вашей камеры и объектива, открыв диафрагму до самых широких настроек, вы сузите диапазон фокальной плоскости до очень небольшого расстояния. Это можно использовать в фотографии для создания творческих композиций с макросъемкой и, что наиболее популярно, для размытия отдаленного фона при съемке портретов.
Малая глубина резкости (большая диафрагма)Важно отметить, что некоторые комбинации фотоаппарата / объектива не дадут ощутимо малой глубины резкости, поэтому не думайте, что, просто открыв апертурную диафрагму до максимума, вы добьетесь чрезвычайно высокой небольшая глубина резкости.Регулировка апертурной диафрагмы в другую сторону до самого узкого значения увеличивает глубину этой плоскости фокусировки и позволяет получить резкий фокус на большом диапазоне изображения. При съемке пейзажей обычно используются методы глубокой глубины резкости.
Для обсуждения глубины резкости, состоящего из трех частей, нажмите здесь.
Большая глубина резкости (малая диафрагма)Диафрагма не только контролирует количество света, проходящего через линзу, но и влияет на угол, под которым световые лучи проходят через линзу.Чтобы быть ясным, мы не говорим о том, как линзы искривляют свет, мы говорим о том, как свет, проходя мимо объекта, слегка отклоняется этим объектом — в этом примере, лопастями апертурной диафрагмы. Это отклонение света называется «дифракцией» и является характеристикой свойств световой волны.
Когда вы сужаете апертурную диафрагму объектива, вы приближаете эту дифракцию к центру изображения. Многие фотографы, когда начинают разбираться в диафрагме, думают, что ключом к максимальной резкости является малая диафрагма из-за влияния диафрагмы на глубину резкости.Однако это неверно из-за дифракции. Хотя вы увеличиваете глубину резкости за счет сужения диафрагмы, вы также увеличиваете степень дифракции в изображении, что приводит к потере резкости изображения.
Кроме того, даже при современной точности производства и компьютерном дизайне не существует такой вещи, как оптически идеальные линзы. Из-за несовершенства стекла и того, как свет ведет себя при изгибе, линзы создают аберрации, которые негативно влияют на изображение.
Когда вы открываете апертурную диафрагму до максимального размера, вы пропускаете максимальное количество света в объектив и, соответственно, максимальное количество аберраций. «Остановив объектив вниз» или уменьшив размер апертурной диафрагмы, вы уменьшите эти аберрации, и резкость изображения, созданного объективом, повысится. Однако, как мы обсуждали выше, недостатком является то, что по мере уменьшения апертурной диафрагмы вы увеличиваете дифракцию, поскольку меньшее отверстие вызывает больший изгиб световых лучей.Золотая середина, область, где аберрации уменьшены, а дифракция управляема, известна как «зона наилучшего восприятия» объектива — обычно в области между f / 4 и f / 11 в зависимости от конструкции объектива. Эта оптимальная диафрагма — это то место, где вы получите максимальную производительность объектива в том, что касается резкости и уменьшения аберраций, а также получения средней глубины резкости.
Для получения дополнительной информации о дифракции щелкните здесь.
Итак, диафрагма не только служит для управления количеством света, проходящего через объектив, но и влияет на характеристики объектива с точки зрения глубины резкости и резкости.Теперь пора перейти к следующему сегменту серии эпопозиций — «Выдержка затвора».
Относительная апертура объектива камеры
|
Пропускная способность системы, f / # и числовая апертура
Это Раздел 2.1 Руководства по работе с изображениями.
Параметр f / # (произносится как «число F») на объективе управляет общей светопропускной способностью, глубиной резкости (DOF) и способностью создавать контраст при заданном разрешении. По сути, f / # — это отношение фокусного расстояния объектива $ \ small {\ left (f \ right)} $ к эффективному диаметру апертуры $ \ small {\ left (\ varnothing _ {\ text {EA }} \ right)} $:
(1) $$ \ text {f} / \ # = \ frac {f} {\ varnothing _ {\ text {EA}}} $$
(1)$$ \ text {f} / \ # = \ frac {f} {Ø _ {\ text {EA}}} $$
В большинстве объективов f / # устанавливается поворотом регулировочного кольца диафрагмы (см. «Анатомия объектива»).Это движение открывает и закрывает ирисовую диафрагму внутри. Цифры, обозначающие кольцо, обозначают светопропускную способность, связанную с диаметром апертуры, и обычно увеличиваются в несколько раз на $ \ sqrt {2} $. Увеличение f / # в $ \ sqrt {2} $ уменьшит вдвое площадь диафрагмы, уменьшая светопропускную способность объектива в 2 раза. Объективы с меньшим f / # считаются быстродействующими и пропускают больше света. проходят через систему, в то время как линзы с более высоким f / # считаются медленными и имеют пониженную светопропускную способность. Таблица 1 показывает пример f / #, диаметров диафрагмы и эффективных размеров отверстия для объектива с фокусным расстоянием 25 мм. Обратите внимание, что при настройке от f / 1 до f / 2 и снова от f / 4 до f / 8, диафрагма объектива уменьшается вдвое, а эффективная площадь уменьшается в 4 раза на каждом интервале. Это иллюстрирует снижение пропускной способности, связанное с увеличением f / # объектива.
| f / # | Диаметр диафрагмы объектива (мм) | Площадь отверстия диафрагмы (мм 2 ) |
|---|---|---|
| 1 | 25.0 | 490,8 |
| 1,4 | 17,9 | 251,6 |
| 2 | 12,5 | 122,7 |
| 2,8 | 8,9 | 62,2 |
| 4 | 6,3 | 31,2 |
| 5,6 | 4,5 | 15,9 |
| 8 | 3,1 | 7,5 |
Таблица 1: Соотношение между f / # и эффективной площадью для синглетного объектива 25 мм.По мере увеличения f / # площадь уменьшается, что приводит к более медленной системе с меньшей светопропускной способностью.
f / # и влияние на теоретическое разрешение объектива, контрастность, глубину резкости
F / # влияет не только на светопропускание. В частности, f / # напрямую связано с теоретическим разрешением, пределами контраста, глубиной резкости (DOF) и глубиной резкости объектива (дополнительные сведения о DOF см. В разделе «Глубина резкости» и «Глубина резкости»). F / # также влияет на аберрации конкретной конструкции объектива.По мере уменьшения размера пикселя f / # становится одним из наиболее важных факторов производительности системы, поскольку f / # влияет на глубину резкости и разрешение в противоположных направлениях. Как показано в Таблице 2 , требования часто находятся в прямом противоречии, и необходимо идти на компромиссы. Эти компромиссы обсуждаются более подробно позже в этом разделе.
Таблица 2: Характеристики объектива изменяются в зависимости от диафрагмы f / #.
f # Изменения при изменении рабочего расстояния
f / # Изменения с изменением рабочего расстояния
Определение f / # в Уравнение 1 ограничено; f / # определяется на бесконечном рабочем расстоянии (WD), где увеличение фактически равно нулю.В большинстве приложений машинного зрения объект расположен гораздо ближе к линзе, чем бесконечно далеко. Таким образом, рабочий F-номер , (f / #) w , замеченный в Equation 2 , является более полезным представлением f / # в большинстве приложений.
(2) $$ \ left (\ text {f} / \ # \ right) _w \ приблизительно \ left (1 + m \ right) \ times \ left (\ text {f} / \ # \ right)
$ (2)$$ \ left (\ text {f} / \ # \ right) _w \ приблизительно \ left (1 + m \ right) \ times \ left (\ text {f} / \ # \ right) $$
В уравнении для (f / #) w , m представляет собой увеличение (отношение изображения к высоте объекта) объектива.Обратите внимание, что когда m приближается к нулю (когда объект приближается к бесконечности), (f / #) w приближается к f / #. Особенно важно помнить о (f / #) w для меньших WD. Например, объектив с фокусным расстоянием 25 мм и f / 2,8, работающий с увеличением 0,5X, будет иметь эффективное (f / #) w f / 4,2. Это влияет на качество изображения, а также на способность объектива собирать свет.
f / # и числовая апертура
Часто бывает проще говорить об общей светопропускной способности как об угле конуса или числовой апертуре (NA) объектива.ЧА линзы определяется как синус угла, образованного краевым лучом и оптической осью в пространстве изображения, как показано на Рис. 1 .
Рис. 1: Визуальное представление f / # как для простого объектива (a), так и для реальной системы (b).Важно помнить, что f / # и NA обратно связаны.
(3) $$ \ text {NA} = \ frac {1} {2 \ times \ left (\ text {f} / \ # \ right)} $$
(3)$$ \ text {NA} = \ frac {1} {2 \ times \ left (\ text {f} / \ # \ right)} $$
Таблица 3 показывает типичное расположение f / # на объективе (каждое значение f / # увеличивается в $ \ sqrt {2} $ раз вместе с его числовой апертурой.
| f / # | 1,4 | 2 | 2,8 | 4 | 5,6 | 8 | 11 | 16 |
| NA | 0,36 | 0,25 | 0,18 | 0,13 | 0,09 | 0,06 | 0,05 | 0,03 |
Таблица 3: Соотношение между f / # и числовой апертурой.
В микроскопии пропускная способность обычно обозначается как NA вместо f / #, но важно отметить, что значения NA, указанные для объективов микроскопа, указаны в пространстве объекта. Более подробную информацию о том, как f / # влияет на разрешение, можно найти в разделах, посвященных функции передачи модуляции (MTF), дифракционному пределу и диску Эйри. Подробности о f / # и глубине резкости можно найти в разделе «Глубина резкости» и «Глубина резкости».
Рекомендуемые ресурсы
Указания по применению
Объяснение диафрагмыи диафрагмы | Школа наружной фотографии
Поначалу изучение диафрагмы и диафрагмы может быть довольно неприятным занятием.Многие фотографы, впервые изучающие диафрагму, остаются с множеством вопросов.
Почему диафрагма измеряется в диафрагмах? Почему это называется f-stop? Почему числовая шкала диафрагмы такая странная? У меня было много таких же вопросов, когда я впервые изучал фотографию, так что если это вы, то вы не одиноки.
Давайте начнем с общего обзора диафрагмы и диафрагмы, а затем углубимся в эти вопросы.
Что такое диафрагма?Диафрагма — это одна из трех настроек камеры, которые управляют относительной экспозицией.Диафрагма — это отверстие в диафрагме объектива, которая во многом похожа на радужную оболочку человека. Отверстие похоже на зрачок глаза. Он открывается и закрывается, чтобы в линзу попало больше или меньше света. Диафрагма измеряется в диафрагмах.
Что такое F-Stop?f-ступень (или f-число) — это отношение фокусного расстояния объектива к диаметру входного зрачка апертуры. Таким образом, диафрагма представляет собой относительную апертуру объектива; По сути, это способ нормализовать настройку диафрагмы для разных объективов.F-ступень и f-число — это термины, которые взаимозаменяемо используются для обозначения настройки диафрагмы на объективе.
Чтобы лучше понять соотношение диафрагмы и почему это так важно знать, как правильно использовать диафрагму в фотографии, обязательно ознакомьтесь с Что такое диафрагма в фотографии: объяснение основных понятий .
Значит, диафрагма и диафрагма — одно и то же?
По сути, да.
Апертура — это физическое отверстие диафрагмы объектива. Количество света, которое диафрагма пропускает в объектив, функционально представлено диафрагмой, которая представляет собой соотношение фокусного расстояния объектива и диаметра входного зрачка.
Интенсивность света, проходящего через объектив и открывающего датчик камеры, зависит как от длины объектива, так и от диаметра отверстия.
Диафрагма учитывает и то, и другое путем нормализации диаметра отверстия на фокусное расстояние объектива, в результате получается относительная апертура . Таким образом, диафрагма одного объектива позволяет тому же количеству света попадать на датчик, что и такая же диафрагма другого объектива. Таким образом, диафрагма — это относительные, а не абсолютные значения, которые представляют относительную диафрагму объектива.
Почему это называется F-Stop?
Давайте разберем элементы обозначения диафрагмы.
f обозначает фокусное расстояние, а число в знаменателе — это отношение фокусного расстояния к диаметру входного зрачка.
Анатомия F-стопа или F-числа.Раньше диафрагма объектива регулировалась вручную путем вставки металлических пластин в переднюю часть объектива ( вы представляете? ).Каждую пластину называли «стоп», потому что она предотвращала попадание света в линзу, изменяя площадь отверстия.
Каждый «стоп» был разработан, чтобы удвоить или уменьшить вдвое интенсивность света , проходящего через линзу , в зависимости от того, был ли он удален или добавлен. Это слово просто прижилось, и хотя сегодня оно не имеет для нас особого смысла, это терминология, используемая в лучшую или худшую сторону.
Изображение остановки Waterhouse. Первоначально загрузил Dicklyon из английской Википедии.- Перенесено из en.wikipedia в Commons., CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1964802.Примечание: отсюда также происходит фраза «остановка линзы», что означает уменьшение диаметра входного зрачка.
Отличается ли F-Stop от световой остановки?
Слово «стоп» имеет и другое значение в фотографии. Как часть треугольника экспозиции, диафрагма, выдержка и ISO используют значения экспозиции для увеличения или уменьшения относительной экспозиции на эквивалентные ступени света .
Стоп света — это единица измерения относительной экспозиции. Одна ступень света эквивалентна одному значению экспозиции (EV).
Обычно увеличение значения относительной экспозиции на один EV или одну ступень света удваивает интенсивность света, освещающего датчик. Точно так же уменьшение относительного значения экспозиции на один EV уменьшит вдвое интенсивность света.
Это удвоение или уменьшение вдвое количества света должно показаться знакомым, поскольку оно осталось от первых дней, когда в линзы вставляли металлические упоры для изменения экспозиции.
Что такое шкала F-Stop?
Многие объективы имеют диапазон диафрагмы, в котором каждая диафрагма представляет собой одну полную ступень света, отличную от предыдущей или следующей диафрагмы. Вот пример шкалы диафрагмы с шагом полной ступени:
f / 1.0, f / 1.4, f / 2, f / 2.8, f / 4, f / 5.6, f / 8, f / 11 , f / 16, f22, f / 32, f / 45, f / 64
Если у вас есть дополнительные параметры диафрагмы на ваших объективах, они, вероятно, представляют собой шаг или ½ ступени в дополнение к шагу полной ступени.
Примечание — многие современные объективы фотоаппаратов больше не имеют кольца диафрагмы, поэтому диафрагма регулируется корпусом камеры и просматривается на ЖК-дисплее. На некоторых камерах вы можете выбрать, будет ли экспозиция регулироваться на полную, ⅓ или ½ ступени, выбрав шаг управления экспозицией в настройках меню.
Почему F-остановки пронумерованы именно так?
Есть две причины, по которым диафрагма пронумерована таким образом.
Первая причина проста.
Как вы теперь знаете, диафрагма — это дробь. Как и для всех дробей, когда число в знаменателе увеличивается, значение дроби уменьшается. Например, ½ стакана сахара намного больше стакана сахара, даже если число 8 больше числа 2.
Аналогичным образом, с увеличением числа диафрагм уменьшается относительное отверстие диафрагмы. Более низкие числовые значения диафрагмы пропускают больше света, чем более высокие числовые диафрагмы.
Вторая причина, по которой диафрагма пронумерована таким образом, немного сложнее.
Давайте сначала напомним несколько вещей, которые мы знаем о диафрагме:
- Каждая диафрагма изменяет значение экспозиции на одну ступень света.
- Каждая остановка света либо удваивает, либо уменьшает вдвое интенсивность света, попадающего на датчик.
- Диафрагма — это доля фокусного расстояния, деленная на диаметр входного зрачка.
Теперь давайте добавим следующие факты:
- Чтобы добиться удвоения или уменьшения вдвое интенсивности света, площадь входного зрачка должна быть увеличена вдвое или уменьшена вдвое.
- Начальный ученик представляет собой круг.
- Площадь круга A =? r 2 . Диаметр круга равен удвоенному радиусу.
- Поскольку площадь круга пропорциональна его радиусу или диаметру, если вы измените радиус или диаметр, вы измените площадь.
- Чтобы удвоить площадь круга, умножьте радиус или диаметр на √2. Чтобы уменьшить площадь круга вдвое, нужно разделить радиус или диаметр на √2.
Итак, шкала диафрагмы выглядит как неудобный числовой список чисел, потому что они представляют собой удвоение или уменьшение вдвое площади круга, изменение, которое зависит от радиуса (или диаметра), изменяющегося в √ раз. 2 между каждой диафрагмой.
На рисунке ниже показано, как это будет выглядеть в числовом выражении на примере объектива 50 мм. Обратите внимание, что разница между каждой диафрагмой составляет √2 или 1 / √2, и что результирующая площадь проема уменьшается наполовину или удваивается с каждым последующим изменением диафрагмы.
© Школа фотографии на открытом воздухеТеперь я мог бы остановиться на этом и посоветовать вам просто принять эту математическую реальность, но я счел полезным понять , почему √2 был фактором, необходимым для того, чтобы эффект удвоения или уменьшения вдвое увеличивался. площадь входного зрачка.
Если вы хотите узнать больше о математике, стоящей за этим, продолжайте читать. Если нет, просто помните, что по мере увеличения числа диафрагм уменьшается отверстие диафрагмы.
Почему F-остановки различаются на коэффициент √2?
Если вы не разбираетесь в математике, вы, вероятно, не сразу поймете, почему √2 является фактором, который используется для удвоения или уменьшения площади круга вдвое, и вы можете найти работу с квадратными корнями болезненным занятием.
Если это ты, я понял! Мне тоже потребовалось время, чтобы понять это. Но как только я разобрался с этим, мой маленький мозг понял, что цифры на шкале диафрагмы меня меньше сбивают с толку.
Значение √2 определяется следующим уравнением, где A 1 — площадь круга 1 и A 2 — площадь круга 2 , что в два раза больше площади круга 1 .
A 2 = 2A 1
Решение и объяснение подробно описаны на рисунке ниже.
© Школа наружной фотографииИтак, готово! Вот почему шкала диафрагмы такая странная, благодаря формуле вычисления площади круга. Это было не так уж плохо, правда?
Вкратце:
Каждое число диафрагмы на шкале диафрагмы отличается от предыдущего и последующего деления на коэффициент √2, что приводит к удвоению или уменьшению вдвое площади входного зрачка, который изменяет относительную экспозицию на одну ступень света (одно значение экспозиции) в любом направлении.
Надеюсь, это помогло демистифицировать числа, стоящие за шкалой диафрагмы! Если вы хотите продолжить изучение диафрагмы и ее использования при съемке на открытом воздухе, обязательно ознакомьтесь с соответствующими ссылками ниже.
Диафрагма и число f | Nageldinger Film and Video Production в Гамбурге, Германия
Есть линзы, чаще всего фотографические, которые щелкают. Это потому, что это дает вам очень определенные отверстия. Кинематографические линзы обычно не щелкают, потому что, если вы наклоните или повернете, настройка освещения может измениться, и вам потребуется постепенное перемещение диафрагмы. Я часто снимаю на фотообъективы, потому что они значительно дешевле, а иногда даже обеспечивают превосходное качество изображения.То, что они щелкают, меня не беспокоит, потому что часто есть другие меры для контроля экспозиции — но у меня, безусловно, есть кинематографические линзы на тот случай, если мне действительно нужно постепенно регулировать диафрагму.
На многих объективах диафрагма регулируется электронными средствами. Это и хорошо, и плохо одновременно. Часто текущее значение диафрагмы отображается в видоискателе, что не всегда так точно. Объективы для телекамер имеют электронную регулировку диафрагмы. Вы также можете управлять им вручную, но поскольку он не щелкает, вы, скорее всего, не попадете точно в желаемую диафрагму.Есть объективы, на которых вы не можете управлять диафрагмой — например, телеобъективы, в которых используется зеркало. Некоторые камеры имитируют диафрагму, что довольно глупо. Теперь апертура — это то, что вы должны увидеть, это довольно физически.
Диафрагма важна как в видео, так и в фотографии, чтобы контролировать количество света, попадающего либо на пленку, либо на светочувствительный чип. Следовательно, диафрагма является параметром управления экспозицией, и это творческий параметр, поскольку он позволяет вам управлять глубиной резкости.) Собственно говоря — многие параметры можно назвать креативными. Но эта терминология обычно относится к затвору и диафрагме.
Листья на левом снимке были сняты с помощью объектива 50 мм и диафрагмы 1,2. Правый снимок сделан с диафрагмой 22. Итак, вы видите, что диафрагма влияет на глубину резкости. Мы собираемся узнать об этом больше в наших следующих эпизодах, потому что диафрагма — не единственный параметр, который контролирует глубину резкости.
Если я скажу «Я использовал апертуру 1.2 ″ это немного небрежно, но многие люди понимают, о чем я. Поскольку мы проводим денситометрию в наших более поздних эпизодах, что важно для контроля экспозиции, я хотел бы немного отступить и уточнить термин диафрагма. Я имею в виду эти маленькие цифры, которые написаны на многих механических линзах.
Реальная апертура вер. Эффективная апертура
Начнем с источника света. Это первоначальное отверстие диафрагмы присутствует только для того, чтобы определять наш свет. Добавляем к нашему источнику света отверстие диафрагмы и тонкую линзу.Объектив имеет фокусное расстояние f. Наше отверстие диафрагмы k называется «относительным отверстием». Диаметр луча называется «эффективной апертурой». Между «эффективной диафрагмой D» и «относительной диафрагмой k» есть взаимосвязь, которая показана на следующем слайде.
Важно помнить, что у нас есть две апертуры: (i) эффективная диафрагма и (ii) относительная диафрагма. Эффективная апертура связана с поперечным сечением фактического светового луча диаметром d, который попадает в линзу.Если f — фокусное расстояние вашего объектива, то относительная диафрагма определяется как
(i) d = f / k
Это уравнение предполагает, что наш объект находится далеко, поэтому мы фокусируемся на бесконечности. В мире видео или фотографии термин «апертура», скорее всего, относится к относительной диафрагме.
Диафрагма задается серией чисел, которые часто называют f-числами из-за этого маленького f (фокусного расстояния нашего объектива) в уравнении. Диафрагма 1 или, скажем, f-число 1 означает, что диаметр нашего луча, который проходит через линзу, соответствует фокусному расстоянию линзы.Итак, ваш луч имеет 50-миллиметровый объектив с диафрагмой 1 или диафрагменным числом 1, диаметром 50 мм. Давайте посмотрим на эти f-числа.
Эту серию также называют «серией международных f-чисел», поскольку она используется во всем мире. В этой серии используется f-номер один. У этой серии нет ни начала, ни конца. Но создать объектив с апертурой 0,5 и больше достаточно сложно. Почему у нас такие сумасшедшие цифры?
Если мы хотим контролировать экспозицию, мы всегда думаем в форме стопов.Если мы уменьшим количество света на 1/2, мы скажем: «Мы выставляем на 1 ступень меньше». Если мы удвоим количество света, мы скажем: «Мы выставляем 1 стопу вверх». Концепция стопов является фундаментальной в денситометрии, которая является дисциплиной контроля экспозиции. Например, если вы удвоите время выдержки, то выставите на 1 ступень выше. Если вы используете диафрагму для управления экспозицией, как люди часто говорят, например, можете ли вы уменьшить диафрагму на 2 ступени, что означает, что вы уменьшите диафрагму на 2 ступени. Люди имеют тенденцию становиться немного небрежными в своих терминах и вместо того, чтобы говорить: «… Я выставил с f-числом 8 ″, они, вероятно, говорят:« Я использовал f-ступень 8 ″.
ПРИМЕР. Допустим, у вас текущая диафрагма 8 — это популярное число f, и вы уменьшаете диафрагму на 1 ступень. В итоге вы получите фактическое число f 11. И если вы отойдете от исходного числа f 8 на 2 ступени вверх, то получите апертуру 4. Таким образом, в последнем случае вы увеличили количество света в четыре раза.
Вы, наверное, догадались. Эти сумасшедшие числа появляются из-за определения поверхности круга, которая используется для вычисления площади поперечного сечения луча света. Таким образом, количество передаваемого света является функцией квадрата диаметра, который обратно пропорционален нашему f-числу.2/4
На следующем слайде я рассчитал площадь поперечного сечения как функцию числа f для объектива 50 мм. Итак, если мы продолжим в рамках нашей серии f-чисел, то это площадь поперечного сечения половин балки.
Система f-числа — это всего лишь один из способов калибровки линз. Кинематографические линзы иногда калибруются с помощью t-числа, которое учитывает коэффициент пропускания линзы. Система f-чисел не учитывает этого. Некоторые объективы, вероятно, оценили бы T / 2.8, а не f / 2.0. T-система на самом деле не кешировала популярность — вероятно, потому, что люди, вероятно, предпочтут купить объектив f / 2.0, чем получить T / 2.8, даже если это тот же объектив. Есть и другие методы калибровки, такие как система APEX, которые вы могли бы рассмотреть.
Многие физические уравнения представляют собой просто идеализированную форму. Они служат нам больше как модель и полезны для установления правильных отношений и общего понимания.
