Фото&Техника

08/2011
02/2011
07/2007
33/2006
18/2006
06/2006
33/2005

18/2005

34/2004
20/2004
7/2004
33/2003

ПОИСК

ИНФОРМАЦИЯ

О нас
Контакты
Где купить?
Реклама на сайте
Подписка на новости
Карта сайта








  главная    содержание    форум    архив  

Статья

Оптика для цифровой зеркалки

Обсуждая как технические, так и художественные аспекты фотографии, мы традиционно уделяем оптике едва ли не больше внимания, чем всем остальным компонентам фотопроцесса. И это не удивительно, ведь качество используемого объектива в значительной мере определяет техническое качество получаемого изображения, а от параметров объектива напрямую зависят возможности фотографа выразить в виде фотографии свои творческие замыслы и чувства. С массовым переходом фотографов и фотолюбителей с пленочных на цифровые фотоаппараты актуальность вопросов, связанных с выбором и правильным использованием объективов, не только не уменьшилась, а наоборот возросла. Ведь все недостатки оптики, даже мало заметные на фотографии, на экране качественного монитора видны более чем отчетливо. К тому же широкое распространение цифровых фотоаппаратов с матрицами самых разнообразных типоразмеров привело к появлению новых вопросов и связанных с ними не всегда понятных, неоднозначно толкуемых и зачастую неправильно применяемых терминов и понятий, таких как «эквивалентное фокусное расстояние», «кроп-фактор», «эквивалентное увеличение» и так далее.

Поэтому мы решили снова вернуться к теме оптики, посвятив эту статью основным параметрам и характеристикам объективов, особенностям использования объективов на современных цифровых фотоаппаратах и особенностям выбора соответствующей оптики к цифровым зеркальным фотоаппаратам.

 

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОБЪЕКТИВОВ

К самым востребованным и активно используемым в фотографической практике параметрам объектива относятся его фокусное расстояние, угол зрения и относительное отверстие. Физический смысл этих оптических характеристик мы рассматривали на наглядных примерах, со схемами и формулами в статье «Объективно об объективах» зимнего выпуска (№34 (19)/2004) каталога «Потребитель. Фототехника и видеокамеры», поэтому в данной статье лишний раз повторяться не будем. А вот на подробностях использования этих терминов остановимся еще раз, более детально.

ФОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ ОБЪЕКТИВА — одна из его наиболее важных характеристик. По величине фокусного расстояния (естественно, с учетом размеров матрицы цифрового или кадра пленочного аппарата) можно судить о «крупности» изображения объекта съемки на получившейся фотографии. Чем больше фокусное расстояние объектива, тем более крупным, приближенным, будет изображение объекта съемки на фотографии. И наоборот, при уменьшении фокусного расстояния угол, захватываемый объективом, увеличивается, и в кадр можно вместить более широкую панораму. В соответствии с фокусным расстоянием объектива (точнее — с углом зрения объектива) в фотографической практике принято различать следующие категории оптики.

Нормальный (стандартный) объективэто объектив, имеющий средний (порядка 40-50 градусов по диагонали кадра) угол зрения при использовании на фотоаппарате с соответствующим размером кадра или матрицы. В системах фотоаппаратуры, рассчитанной на применение привычной нам 35-мм перфорированной фотопленки «тип 135» (размер кадра 24х36 мм), нормальным будет считаться объектив, имеющий фокусное расстояние примерно от 40 до 55 мм. Наиболее же распространенные стандартные объективы для таких систем — это объективы с фокусным расстоянием 50-52 мм. Такой объектив в большинстве случаев воспроизводит на снимке перспективу наиболее естественно и привычно для нашего зрения. Иными словами, нормальный объектив передает относительно широкую панораму, а масштабные соотношения объектов съемки остаются таковыми, какими их видит наш глаз. Выполняя съемку объективом с нормальным (для размеров кадра) фокусным расстоянием, достаточно легко добиться впечатления естественности и привычности восприятия перспективы. Такой подход позволяет при съемке максимально сосредоточить внимание зрителя именно на естественном, оптимальном балансе объекта съемки и окружающего его пространства, не отвлекая внимание ни искаженной перспективой, ни излишним отделением переднего плана от заднего.

Объективы с меньшим, чем у нормального, фокусным расстоянием и углом зрения по диагонали кадра 60 градусов и более носят название широкоугольных. К примеру, в системах пленочных камер с кадром размером 24х36 мм «широкоугольниками» принято называть объективы с фокусным расстоянием 35 мм и менее. Широкоугольный объектив полностью оправдывает свое наименование, поскольку более широкий, чем у нормального, угол зрения такого объектива позволяет вместить в рамки кадра значительно большее пространство, захватить гораздо более широкую и впечатляющую панораму. При этом, естественно, происходит и значительное изменение характера передачи перспективы в сравнении со стандартной оптикой. Предметы на заднем плане становятся меньше по размеру в сравнении с передним планом. К тому же и глубина резкости субъективно увеличивается (во-первых, из-за того, что предметы на заднем плане изображаются визуально более четкими, а во-вторых, из-за конструктивных особенностей большинства широкоугольных объективов). Широкоугольная оптика незаменима при съемках в условиях ограниченного пространства (например, в интерьерных съемках). Также она более чем востребована в бытовой любительской съемке. Самые распространенные любительские сюжеты типа «мы все вместе за праздничным столом» и «я и горы» без широкоугольника просто не получаются.

Длиннофокусными (или телеобъективами) называют объективы с большим, чем стандартные, фокусным расстоянием (более 80 мм для камер с размером кадра 24мм х 36мм). Такие объективы имеют меньший угол зрения (не более 30 градусов по диагонали кадра) и позволяют «приблизить» объект съемки, давая при той же дистанции съемки заметно более крупное, увеличенное изображение. Поэтому одно из важных применений длиннофокусной оптики — это портретная съемка. Ведь избежать искажения пропорций лица человека можно лишь в том случае, если дистанция съемки составляет примерно полтора-два метра. А на таком расстоянии стандартный и, тем более, широкоугольный объектив даст достаточно мелкое изображение. И только применение длиннофокусной оптики дает возможность одновременно получить и правильные, естественные пропорции лица и фигуры человека, и добиться наиболее выразительной и сбалансированной композиции кадра. Детали на заднем плане при съемке длиннофокусным объективом изображаются в более крупном масштабе, а поэтому падение четкости и детализации изображения заднего плана становится гораздо заметнее. Длиннофокусный объектив — это отличный инструмент и в том случае, когда к объекту съемки невозможно (или затруднительно) подойти поближе, чтобы сфотографировать его в достаточно крупном масштабе, или когда возникает необходимость акцентировать внимание на каких-то небольших деталях и крупных планах объекта съемки, отрезав и размыв до неузнаваемости ненужный задний план. Кроме того, телеобъективы совершенно по-особенному передают перспективу, «сплющивая» ее и сокращая расстояния между передним и задним планами. Наиболее близко к нашему восприятию запруженную машинами дорогу, теряющуюся в дымке тропинку, уходящие вдаль рельсы или ровный ряд фасадов домов лучше и легче всего передать именно с помощью длиннофокусной оптики. Чем сильнее фокусное расстояние длиннофокусного объектива отличается от стандартного, тем более заметным будет укрупнение главного объекта съемки на будущей фотографии, и тем более спрессованной будет восприниматься перспектива на снимке.

Вторая важная характеристика объектива (точнее — пара характеристик), на подробном описании которой мы бы хотели остановиться, — это угол поля изображения объектива и угол зрения объектива на пленке (или матрице) фотоаппарата.

УГОЛ ЗРЕНИЯ ОБЪЕКТИВА — это величина, определяемая соотношением фокусного расстояния объектива и размером матрицы (или кадра пленки) фотоаппарата.

Чем меньше фокусное расстояние объектива, и чем больше размеры кадра пленки или матрицы, тем более широкая панорама сможет уместиться в пределах кадра. И наоборот, при увеличении фокусного расстояния объектива и уменьшении размеров матрицы (кадра пленки) изображение на фотографии будет представлять собой более узкий, ограниченный рамками кадра «взгляд» на окружающую действительность. Угол зрения пары объектив — матрица (или объектив — кадр пленки) зависит исключительно от размеров матрицы (кадра) фотоаппарата и фокусного расстояния объектива. (Это правило не срабатывает только в одном-единственном случае — для сверхширокоугольного объектива специальной конструкции типа «рыбий глаз», предназначенного для получения особого «вывернутого» изображения.) Угол зрения каждого объектива, приводимый в большинстве таблиц и справочников, обычно указывается исходя из размера диагонали кадра пленки (или матрицы), для работы с которыми объектив предназначен. К примеру, угол зрения объективов для 35-мм системных пленочных зеркальных аппаратов рассчитывается, исходя из размера диагонали стандартного (24х36 мм) кадра пленки и составляющего около 43 мм. Однако если этот же объектив установить на соответствующую цифровую системную зеркалку с матрицей уменьшенного размера, то угол зрения того же самого объектива уже будет заметно меньше. Иными словами, один и тот же объектив при работе с кадром меньшего размера станет как бы «длиннофокуснее».

Вполне логично было бы продолжить наши рассуждения и в «обратную» сторону. То есть предположить, что при увеличении размера матрицы (кадра пленки) угол зрения объектива соответственно увеличится. Однако так можно предполагать лишь в случае «идеального» объектива. В реальной жизни, конечно, идеальных объективов не существует. А у каждого реального объектива в качестве одной из важных оптических характеристик выступает угол поля изображения (и связанный с ним размер поля изображения объектива). Эти параметры описывают максимальный размер изображения, которое может построить объектив на пленке или матрице. Если размер матрицы (или кадра пленки) хотя бы немного превысит размер поля изображения объектива, то по углам фотографии будет наблюдаться заметное падение резкости. Значительное несоответствие размера поля изображения и размера кадра может даже привести к так называемому «виньетированию», то есть затемнению краев кадра. Поэтому для предотвращения подобных проблем обязательно соблюдение важного правила — использовать только те объективы, размер поля изображения которых больше, чем диагональ кадра.

Для наглядной иллюстрации этого эффекта приведем в пример три объектива с одинаковым фокусным расстоянием, но построенных по разным оптическим схемам и рассчитанных для применения на фотоаппаратах с различным размером кадра — Flektogon 50 мм f/4 (широкоугольный объектив для среднеформатных камер с размером кадра 6х6см), Canon EF 50 мм f/1.8 (стандартный объектив для 35-мм камер с размером кадра 24х36 мм) и Zuiko Digital ED 50 мм f/2.0 Macro (длиннофокусный макрообъектив для цифровых камер системы Four Thirds с размером кадра 13,5x18 мм). Несмотря на одинаковое фокусное расстояние всех трех объективов, только объектив Flektogon 50 мм f/4, спроектированный как широкоугольный (угол поля изображения около 80 градусов), сможет создать изображение около 9 сантиметров в диаметре, достаточное для покрытия кадра 6х6 см. Объективы же другой конструкции — стандартный Canon EF 50 мм f/1.8 (угол зрения около 50 градусов) и длиннофокусный Zuiko Digital ED 50 мм f/2.0 Macro (угол зрения около 30 градусов) не в состоянии выполнять функции 50-мм широкоугольника в системе среднеформатных камер, поскольку создаваемое ими изображение имеет диаметр лишь чуть больше 50 мм/25 мм соответственно (вместо необходимых для этого 90 мм). С другой стороны, функции стандартного 50-мм объектива в системе 35-мм пленочных камер с размером кадра 24х35 мм может выполнять не только специально спроектированный для этой цели Canon EF 50 мм f/1.8, но и широкопленочный широкоугольник Flektogon 50 мм f/4. А уж функции длиннофокусного объектива в системе цифровых зеркальных камер «четыре третьих» может выполнять любой 50 мм объектив из представленной нами тройки — любой из них без виньетирования и каких-либо других проблем покрывает изображением матрицу 13,5x18 мм.

Естественно, что использование огромного, тяжелого и менее светосильного среднеформатного объектива вместо такого же по выполняемым функциям, но заметно более легкого, компактного и светосильного объектива, специально спроектированного для работы в системе «четыре третьих» — это больше теоретическая идея, чем практическая необходимость (тем более что применяемые при этом переходники значительно ухудшают функциональность камеры). К тому же различие в способе крепления объектива к аппарату еще больше затрудняет такого рода эксперименты. А уж поставить объектив от цифровой зеркалки формата 4/3 на 35-миллиметровую или на среднеформатную зеркалку — и вовсе невыполнимая задача, поскольку в этом случае наведению резкости такого объектива на бесконечность будет мешать зеркало.

Так почему мы так подробно остановились именно на этой проблеме, которая раньше была знакома лишь фотографам, работающим с крупноформатными карданными и полевыми камерами?

Причиной этому — широкое распространение относительно недорогих системных цифровых зеркальных фотоаппаратов Canon, Nikon, Pentax, Sigma и Minolta, совместимых по оптике с пленочными 35-мм зеркальными аппаратами тех же фирм. Уменьшенные (в сравнении с кадром 24х36 мм) размеры матрицы этих цифровых аппаратов привели со временем к необходимости разработки широкоугольных и стандартных зум-объективов, оптимизированных для работы с матрицей формата APS-C, поскольку любой объектив от пленочной зеркалки при использовании на цифровой зеркалке имеет заметно меньший угол зрения. Для телеобъективов это, конечно, удобно. А вот широкоугольная оптика сразу теряет свои замечательные свойства. Поэтому, когда количество выпускаемых цифровых фотоаппаратов с «полукадровой» матрицей (15,6х23,7 мм или 15х22,5 мм) стало значительным, а цены на них стали вполне демократичны, в продаже появились и специальные объективы, рассчитанные на работу с такой матрицей. Первыми «полукадровую» оптику выпустили компании Nikon (серия объективов «DX» — AF-S DX 12-24/4 IF ED, AF-S DX 18-70/3.5-4.5G IF ED, AF-S DX 17-55/2.8 G IF ED и AF DX Fisheye 10.5/2.8D ED) и Canon (серия объективов «EF-S» — EF-S 18-55/3.5-5.6, EF-S 10-22/3.5-4.5 USM и EF-S 17-85/4-5.6 IS USM). А сейчас у большинства производителей оптики уже есть целые линейки специальных «полукадровых» объективов — это, например, серия объективов «DA» у Pentax (DA 14/2.8, DA 16-45/4 ED AL, DA 18-55/3.5-5.6, DA 50-200/4-5.6 ED) и серия «DC» у Sigma (10-20/4.0-5.6 EX DC HSM, 18-50/2.8 EX DC, 18-50/3.5-5.6 DC, 18-125/3.5-5.6 DC, 18-200/3.5-6.3 DC, 55-200/4-5.6 DC, 30/F1.4 EX DC HSM). Специальные «цифровые» объективы чаще всего являются, образно говоря, «уменьшенными аналогами» стандартных и широкоугольных «полнокадровых» зумов за счет того, что они рассчитаны на покрытие «полукадровой» матрицы (а не полного кадра 24х36 мм), а диапазон фокусных расстояний пропорционально смещен в сторону уменьшения. К примеру, объектив Canon EF-S 17-85/4-5.6 IS USM при применении на цифровых зеркалках Canon EOS 300D, EOS 350D и EOS 20D практически полностью идентичен «полнокадровому» объективу Canon EF 28-135/3.5-5.6 IS USM как функционально (при использовании последнего на пленочных зеркалках), так и по размерам и даже по внешнему виду!

Однако с выпуском относительно недорогих «полукадровых» цифровых зеркальных аппаратов пленочная техника не пошла в утиль. Достаточно многие фотографы используют одновременно как цифровые, так и пленочные аппараты. Тем более что для кого-то из них основным критерием выбора цифрового аппарата была совместимость по оптике и аксессуарам с имеющейся на руках пленочной системой. И если на цифровой зеркалке без проблем можно использовать практически любой объектив от пленочного аппарата, то «цифровой» объектив установить на пленочную зеркалку в большинстве случаев можно (поскольку байонет «цифровых» объективов Nikon, Pentax, Minolta и Sigma полностью совместим с байонетом соответствующих пленочных аппаратов). А вот при попытке фотографировать выясняется, что специальный «цифровой» объектив в состоянии покрыть изображением всего лишь около двух третей площади кадра пленки. Увы, «бесплатным широкоугольником» такой объектив не сможет работать, и место ему исключительно на цифровых аппаратах с «полукадровой» матрицей. Поставить же своеобразный предохранитель, запрещающий использовать «полукадровую» оптику, на полнокадровых цифровых и пленочных аппаратах решила только компания Canon, разработав для своих «полукадровых» цифровых объективов особый байонет EF-S, механически несовместимый со стандартным байонетом EF. При этом ответный байонет EF-S «полукадровых» цифровых зеркалок EOS 300D, EOS 20D и EOS 350D спроектирован таким образом, что позволяет без ограничений устанавливать и использовать любой объектив как с новым байонетом EF-S, так и со стандартным байонетом EF.

Уделим внимание и второй причине, по которой в качестве нормальной и широкоугольной оптики на цифровом фотоаппарате желательно применение специально спроектированных для этого объективов. Светоприемные сенсоры цифровых фотоаппаратов (КМОП и ПЗС-матрицы), в отличие от пленки, гораздо критичнее относятся к углу падения лучей света. И если лучи попадают на поверхность матрицы не перпендикулярно ее поверхности, а под более острым углом, то некоторая часть света уже не попадает на светочувствительную поверхность фотоприемника из-за перегородок между ячейками. Эта особенность работы матриц приводит к тому, что при использовании на цифровых зеркалках некоторых объективов, разрабатывавшихся для работы на пленочных аппаратах, изображение по краям кадра заметно теряет четкость, становится несколько темнее, а в некоторых случаях могут даже появиться цветовые артефакты. Для предотвращения этого неприятного явления объективы для цифровых аппаратов должны обладать свойствами так называемой «телецентрической» оптики. Основное преимущество телецентрической оптики состоит в том, что она обеспечивает попадание лучей света на матрицу фотоаппарата практически перпендикулярно к поверхности не только по центру кадра, но и на его краях. За счет оптимального угла падения лучей света на матрицу правильно рассчитанный объектив позволяет добиться лучшей четкости, равномерной яркости и правильной цветопередачи по всему полю изображения.

Термин «телецентрическая оптика» впервые ввела в широкий оборот компания Olympus Optical, представляя разработанную ей систему зеркальных цифровых фотоаппаратов формата «четыре третьих». При этом, разумеется, компания пообещала, что вновь рассчитываемая оптика Zuiko Digital для новой системы будет обладать телецентрическими свойствами, а значит картинки будут яркими и четкими от края до края.

Современные объективы других фирм, предназначенные для использования как на пленочной, так и на цифровой технике, также либо разрабатываются с учетом особенностей применения их на цифровых зеркалках, либо (как минимум) проходят обязательное тестирование на отсутствие явных проблем при работе в «цифровом» варианте. В качестве примера такой универсальной оптики можно привести объективы Canon EF 24-70/2.8 L и Canon EF 17-40/4 L. Другой пример — компания Sigma, которая провела «инвентаризацию» немалого количества своих объективов на предмет совместимости с цифровыми аппаратами. В результате этой работы более полудюжины объективов были заменены аналогами, имеющими в своем названии аббревиатуру «DG» (Digital Grade), то есть рекомендованными для использования и на цифровых аппаратах.

Мы видим, что объективов, как разработанных для использования только с «полукадровыми» цифровыми зеркалками, так и одинаково пригодных для эксплуатации на цифровых и пленочных зеркальных фотоаппаратах становится все больше и больше. Поэтому будем надеяться, что благодаря широкому распространению объективов, специально разработанных с учетом особенностей использования на цифровых аппаратах, проблем с качеством изображения (даже при росте «мегапиксельности» этого класса фотоаппаратуры в будущем), наблюдаться не будет.

 

НОВЫЕ ТЕРМИНЫ

По внешнему виду цифровые зеркальные аппараты отличаются от пленочных весьма незначительно, используют практически те же вспышки и объективы. Да и по концепции управления пленочные и цифровые камеры мало отличаются друг от друга. Однако сочетание внешней и функциональной похожести цифровых и пленочных зеркальных аппаратов с разницей в размерах кадра пленки и матрицы (вызванных техническими и экономическими причинами) привели к возникновению ряда вопросов, касающихся использования и классификации сменной оптики.

До наступления эры любительских цифровых зеркалок с классификацией объективов было все гораздо проще. Основную массу любительских, полупрофессиональных и профессиональных зеркальных камер со сменной оптикой, а также основную часть «мыльниц» объединял формат используемой в них 35-мм перфорированной пленки «тип 135» и размер кадра пленки 24х36 мм.

Менее распространенные фотоматериалы других типоразмеров использовались либо в откровенно любительских системах («тип 110», «тип 126», «диск», APS), либо в серьезной профессиональной работе (60-мм роликовая пленка «тип 120» и «тип 220», плоская форматная пленка). Фотоаппаратура, использующая пленку «тип 135», господствовала на рынке фототехники много десятков лет, не сильно сдав свои позиции даже сейчас. Поэтому фотографы и фотолюбители в течение нескольких поколений привыкли к тому, что свойства сменного объектива вполне правильно и наиболее удобно описывать его фокусным расстоянием. Например, объектив с фокусным расстоянием 50 мм однозначно воспринимался как нормальный (штатный) объектив. Фокусное расстояние 35 мм или 28 мм однозначно характеризовало объектив как широкоугольный. А 85-миллиметровым или 135-миллиметровым мог быть только портретный длиннофокусный объектив. То есть, конечно, все понимали, что «нормальный» — это объектив с углом зрения порядка 40-50 градусов. Но раз размер кадра у большинства аппаратов один и тот же (24х36 мм), то и угол зрения объектива зависит лишь от фокусного расстояния. Тем более что на оправе любого объектива всегда написано его фокусное расстояние, а угол зрения можно узнать разве что из паспорта объектива или справочника. Видимо, поэтому и прижилась у фотографов и фотолюбителей устойчивая привычка характеризовать величиной фокусного расстояния назначение объектива как нормального, широкоугольного или длиннофокусного.

Эквивалентное фокусное расстояние

С приходом эры цифровых аппаратов на этой привычке, культивировавшейся десятилетиями, чуть было не был поставлен жирный крест. Разнобой размеров матриц цифровых аппаратов просто поражает — от «полнокадровых» (24х36 мм), «полукадровых» (формата APS-C, примерно 16х24 мм) и «четвертькадровых» («тип 4/3», размер 13,5х18 мм) до применяемых в компактных и миниатюрных цифровых аппаратах «тип 2/3», «тип 1/1,8» и «тип 1/2,5» (самые большие из которых не превышают по размерам ноготь мизинца руки). И такая характеристика зум-объектива цифрового фотоаппарата, как «диапазон фокусных расстояний

7,2-50,8 мм» практически ничего не говорит современному фотолюбителю даже с учетом знания реального размера матрицы 2/3» — 6,6х8,8 мм. Поэтому, чтобы добиться в этом случае какой-то ясности и удобства, стоит найти в справочнике по фотографии соответствующие формулы, рассчитать соответствующий угол зрения объектива с учетом размера матрицы, а потом сравнить эти данные с параметрами привычных объективов, рассчитанных для кадра 24х36 мм. В итоге оказывается, что объектив с фокусным расстоянием 7,2 мм на матрице 2/3» имеет по диагонали примерно такой же угол зрения, как и широкоугольный объектив с фокусным расстоянием 28 мм на кадре 24х36 мм. А в положении 50,8 мм этот же объектив видит мир так же, как 200-миллиметровый длиннофокусный объектив, установленный на 35-мм камеру. То есть вышеупомянутым объективом с диапазоном фокусных расстояний 7,2-50,8 мм, установленном на цифровом аппарате, можно воспользоваться так же, как и зумом с диапазоном изменения фокусного расстояния 28-200 мм на обычной 35-мм зеркалке. Вот это уже ценная и понятная информация, которой удобно и приятно пользоваться! Поэтому вполне логичен стал шаг производителей, указывающих в характеристиках фотоаппарата не только реальные цифры фокусного расстояния объектива, а и рассчитанные таким же образом, как мы это сделали выше, цифры, которые получили название «эквивалентного фокусного расстояния». Исходя из значений эквивалентного фокусного расстояния, мы легко можем представить себе параметры и возможности объектива, установленного на фотоаппарат.

Некоторые производители даже пошли дальше. К примеру, на аппарате DiMAGE A200 компании Konica Minolta на кольце управления зумированием объектива обозначены цифры не реального, а эквивалентного фокусного расстояния. И это решение правильное — ведь для осознанного управления перспективой важно знать в первую очередь угол зрения объектива (который нам наиболее привычно воспринимать в виде цифр эквивалентного фокусного расстояния). А вот цифры реального фокусного расстояния, обозначенные на передней панели оправы объектива, пользователю такого фотоаппарата, скорее всего, никогда и не понадобятся.

«Кроп-фактор»

Пользователи системных цифровых зеркальных фотоаппаратов оказались в несколько более сложной ситуации. С одной стороны, понятно, что за счет меньшего размера матрицы в сравнении с кадром пленки 24х36 мм все объективы становятся как бы «длиннофокуснее». Например, использовавшийся на пленочной камере в качестве стандартного объектива Canon EF 50/1.8 при установке на цифровую камеру Canon EOS 350D сразу приобретает угол зрения, свойственный скорее портретному объективу. С другой стороны, бессмысленно перемаркировывать все объективы, так как они могут быть использованы не только на цифровой зеркалке с «полукадровой» матрицей, но и на аппаратах с другими размерами кадра — пленочных, полнокадровых (например, Canon EOS 1Ds mkII) и почти полнокадровых (например, Canon EOS 1D mkII) цифровых аппаратах. Поэтому для пользователей зеркальных цифровых камер с меньшей по размеру, чем кадр пленки, матрицей более удобным методом для расчета эквивалентного фокусного расстояния оказалось применение коэффициента уменьшения угла зрения объектива (другие названия этого коэффициента — «кроп-фактор» или «коэффициент увеличения эквивалентного фокусного расстояния»). Кроп-фактор численно представляет собой соотношение между размером диагонали кадра 24х36 мм и размером диагонали матрицы. В этом случае примерное эквивалентное фокусное расстояние объектива можно получить, умножив реальное фокусное расстояние объектива на коэффициент пересчета (кроп-фактор).

Для каждого размера матрицы коэффициент уменьшения угла зрения объектива имеет свои определенные значения. К примеру, для цифровых зеркальных аппаратов Nikon, Dynax и Pentax коэффициент увеличения эквивалентного фокусного расстояния составляет 1,5, для Canon EOS 1D и EOS 1D mkII — 1,3, для Canon EOS 10D, 20D, 300D, 350D, D60 и D30 — 1,6, для Sigma SD-9 и SD-10 — 1,7, а для аппаратов системы «4/3» — 2.

Заканчивая тему пересчетов реального фокусного расстояния в эквивалентное, остановимся на очень важном моменте. Цифра эквивалентного фокусного расстояния (то есть произведение реального фокусного расстояния на кроп-фактор) предназначена только для того, чтобы понятными по 35-мм пленочной фототехнике значениями охарактеризовать угол зрения объектива. Реальное фокусное расстояние объектива, установленного на цифровую камеру, при этом не изменяется. Соответственно, все остальные вычисления (например, расчет глубины резкости и определение оптимальной степени диафрагмирования) нужно проводить исходя из реального, а не эквивалентного значения фокусного расстояния. К примеру, на цифровом «полукадровом» аппарате Nikon D70 (кроп-фактор 1,5) можно использовать широкоугольный объектив AF Nikkor 35 мм f/2 D в качестве стандартного, поскольку эквивалентное фокусное расстояние при этом будет около 50 мм. Однако визуально глубина резкости при тех же значениях диафрагмы будет заметно больше, чем при использовании объектива с фокусным расстоянием 50 мм на пленочной зеркалке (хотя угол зрения в обоих случаях будет одинаковым). В этом случае достичь той же глубины резкости для разделения переднего и заднего планов можно, открыв диафрагму как минимум на одну — две ступени дополнительно.

Те же корни имеют заметные «плоскость» и «одноплановость» изображения, присущие компактным цифровым фотоаппаратам с матрицей размером 2/3’’ и менее. Ведь реальное фокусное расстояние объективов таких аппаратов оказывается как минимум в 4-5 раз (!) меньше, чем эквивалентное. А поэтому даже при диафрагме 2,8 глубина резкости объектива компактного цифрового аппарата оказывается вполне сравнимой с глубиной резкости соответствующего объектива 35-мм пленочной зеркалки при съемке аналогичного сюжета на диафрагме как минимум 8-11.

Эквивалентное увеличение

«Увеличение» — это еще одна привычно-условная величина, к которой фотографов и фотолюбителей приучило продолжительное использование 35-мм пленочной фотоаппаратуры с размером кадра 24х36 мм. По величине максимального увеличения (или максимального масштаба изображения, что одно и то же) мы судим о применимости такого объектива для съемки в крупном масштабе или даже для использования его в макросъемке. Для фотографов и фотолюбителей, привычных к использованию 35-мм пленочной фототехники, не составляет труда классифицировать макросвойства объектива по величине максимального масштаба изображения. Например, объектив, который может фокусироваться до масштаба 1:1 («один к одному»), — это полноценный современный макрообъектив. Максимальным масштабом 1:2 («один к двум») могут похвастаться либо относительно недорогие макрообъективы, либо макрообъективы старой конструкции. А уж если максимальный масштаб изображения объектива составляет 1:5 или даже менее, то такой объектив считается практически непригодным для съемки мелких предметов крупным планом.

(По определению масштаб — это соотношение линейных размеров изображения на пленке (матрице) к размерам объекта съемки. Если объект съемки вдвое больше по размеру, чем его изображение на пленке, то такое соотношение иначе называется «масштабом 1:2». Если же изображение имеет такие же размеры, что и объект съемки, то в таком случае масштаб получается 1:1. Следовательно, чем больше максимальный масштаб, тем более мелкий предмет можно сфотографировать «на весь кадр».)

Теперь перейдем к цифровым аппаратам с матрицей уменьшенного размера. В этом случае для того, чтобы сфотографировать во весь кадр предмет такого же размера, вполне достаточно меньшего увеличения (ведь размер матрицы меньше!). К примеру, для фотографирования во весь кадр марки размером 24х36 мм пленочным аппаратом необходим объектив, обеспечивающий масштаб съемки 1:1. Если же мы для такой съемки воспользуемся цифровым аппаратом с «полукадровой» матрицей (15,6х23,7 мм, размер диагонали в 1,5 раза меньше, чем у кадра 24х36 мм), то оказывается, что уже при меньшем коэффициенте увеличения (1:1,5, «один к полутора») изображение марки занимает всю площадь кадра. Еще меньшее увеличение для проведения подобной съемки потребуется для аппаратов с еще меньшим размером матрицы — примерно 1:2 для аппарата «четвертькадровой» системы 4/3 (размер диагонали матрицы в 2 раза меньше), 1:4 для аппаратов с матрицей 2/3’’ (размер диагонали матрицы в 4 раза меньше) и так далее. Однако, несмотря на различный коэффициент увеличения при съемке, результат можно считать одинаковым — изображение марки занимает практически все поле кадра. Поэтому логично было бы для упрощения переноса «пленочных» понятий на цифровую технику ввести еще один «эквивалентный» параметр — «эквивалентное увеличение». Смысл эквивалентного увеличения, в общем, примерно такой же, как и в случае с эквивалентным фокусным расстоянием — одинаковость эффекта при съемке пленочной и цифровой камерой. Да и коэффициент пересчета реального увеличения в эквивалентное численно равен соотношению реального и эквивалентного фокусного расстояния.

Приведем реальный пример. Макрообъектив для системы камер 4/3 (кроп-фактор 2) Zuiko Digital ED 50 мм/f2 имеет реальное фокусное расстояние 50 мм и может быть сфокусирован до максимального увеличения 0.52х (т.е. примерно 1:2). В то же время эквивалентное фокусное расстояние такого объектива составит 100 мм, а эквивалентное увеличение — 1.04х (то есть примерно 1:1). Соответственно этот объектив на камерах системы 4/3 функционально будет аналогичен 100-мм макрообъективу с максимальным масштабом изображения 1:1 в системе 35-мм пленочных камер с размером кадра 24х36 мм. С другой стороны, объектив Nikkor AF Micro 105 мм f/2.8D, имеющий при работе с пленочными камерами Nikon максимальный масштаб изображения 1:1, при установке на цифровую зеркалку Nikon (кроп-фактор 1,5) не только будет иметь увеличенное в полтора раза эквивалентное фокусное расстояние, но и сможет производить более крупноплановую съемку (до эквивалентного масштаба 1,5:1).

Светосила и относительное отверстие

Светосила — еще одна из чрезвычайно важных технических характеристик объектива. Как можно догадаться из названия, светосила характеризует яркость изображения, которое способен построить на пленке (или матрице) объектив. Чем светосильнее объектив, тем ярче изображение он может создать. И наоборот, менее светосильный объектив создает более темное изображение. Светосила объектива характеризуется значением его относительного отверстия (то есть отношением диаметра действующего отверстия объектива к его фокусному расстоянию) и обозначается в виде дроби. К примеру, у объектива с относительным отверстием 1:4 (часто встречается вариант маркировки f/4) диаметр действующего отверстия в четыре раза меньше значения фокусного расстояния. При этом заметим, что размер реально действующего отверстия объектива — величина виртуальная. Он, как правило, не соответствует точно ни диаметру передней линзы, ни размеру диафрагмы. Поэтому размер действующего отверстия объектива нельзя измерить, его можно только рассчитать.

Типичные значения относительного отверстия объектива обычно находятся в прямой зависимости от размера поля изображения, на покрытие которого рассчитан такой объектив. Чем меньше размер матрицы (кадра пленки), на обслуживание которого рассчитывается объектив, тем более светосильным его можно сделать при сравнимых (а то и меньших!) стоимости и сложности конструкции. К примеру, зум-объективы современных компактных цифровых видеокамер, рассчитанных для работы с матрицей диагональю 1/6’’, могут иметь относительное отверстие до 1:1,2 (JVC GR-DV3000), а значения 1:1,6-1:1,8 стали стандартными в этом классе. Для сменных объективов 35-мм зеркалок «потолок» светосилы заметно ниже — относительное отверстие 1:2,8 имеют лишь некоторые профессиональные зумы, а для остальных зум-объективов максимальная светосила составляет 1:3,5-1:4,5 и даже меньше. При этом заметим, что объективы с постоянным фокусным расстоянием, как правило, обладают заметно большей светосилой, чем оптика с переменным фокусным расстоянием. Например, для тех же 35-мм зеркалок существует достаточно много объективов с фиксированным фокусным расстоянием и относительным отверстием f/1.4-f/1.8, а объективы со светосилой менее f/2.8 практически не встречаются (разве что среди сверхтелеобъективов). К тому же оптика с переменным фокусным расстоянием часто для упрощения конструкции имеет не постоянное, а переменное значение светосилы в зависимости от фокусного расстояния. К примеру, зум-объектив 18-70/3.5-4.5 при фокусном расстоянии 18 мм имеет относительное отверстие f/3.5, при фокусном расстоянии 25-50 мм — f/4, а при максимальном фокусном расстоянии (70 мм) значение относительного отверстия падает до f/4.5. С учетом высокоразвитой автоматики современных камер, оснащенных замером света через объектив, переменная светосила оптики практически не вызывает каких-либо неудобств.

Диафрагмирование и глубина резкости

При максимальном относительном отверстии фотографические объективы используются довольно редко. Большая светосила объектива обычно выступает в роли запаса, который «карман не тянет» и может быть применен в случае необходимости (малое количество света, необходимость в получении минимальной глубины резкости и так далее). Основная же масса съемок требует значительно меньшего относительного отверстия объектива. Поэтому каждый фотографический объектив оснащен устройством оперативного регулирования относительного отверстия — диафрагмой. Процесс уменьшения светосилы объектива при помощи диафрагмы называется «диафрагмированием», а величина, обратная величине относительного отверстия объектива, называется «диафрагменным числом» (или просто — «диафрагмой»). В процессе диафрагмирования происходит уменьшение действующего отверстия объектива, а яркость создаваемого объективом изображения прямо пропорциональна площади действующего отверстия объектива. Уменьшив диаметр действующего отверстия объектива в 2 раза, можно уменьшить в 4 раза количество проходящего через него света. Соответственно яркость изображения становится меньше по мере увеличения значения диафрагменного числа. Значения на шкале диафрагм объективов сейчас принято выбирать из стандартного ряда — 1, 1,4, 2, 2,8, 4, 5,6, 8, 11, 16, 22 и так далее. Такой шаг значений диафрагмы выбран прежде всего для удобства, поскольку при переходе к соседнему в ряду значению диафрагмы количество проходящего через объектив света изменяется вдвое. Поэтому диафрагмирование объектива на 1 ступень (например — от 2,8 до 4) приводит к такому же уменьшению экспозиции, как и укорочение выдержки в 2 раза.

Безусловно, не стоит отождествлять диафрагмирование лишь с функцией уменьшения яркости изображения на пленке (матрице). При диафрагмировании происходит еще целый ряд изменений в характере создаваемого объективом изображения — увеличивается глубина резкости, изменяются резкостные свойства объектива и его рисунок. Так что сейчас, в эпоху высокочувствительных матриц и скоростных затворов, диафрагмирование объектива применяется чаще не как средство регулирования количества света, а как художественный прием, позволяющий расставлять акценты в соотношении переднего и заднего планов за счет выбора оптимальной глубины резкости.

Понятие глубины резкости и формулы расчета глубины резкости мы подробно рассматривали в статье «Объективно об объективах» зимнего выпуска каталога «Потребитель. Фототехника и видеокамеры» (№ 34 (19)/2004). Поэтому мы лишь повторим выводы этой статьи. Итак, глубина резко изображаемого пространства (именно так правильнее всего называть эту характеристику) в общем случае тем больше, чем меньше относительное отверстие объектива, чем меньше фокусное расстояние объектива (субъективное увеличение глубины резкости), и чем больше расстояние до объекта съемки. Также глубина резко изображаемого пространства сильно зависит от объекта съемки и от резкостных параметров оптики и пленки (матрицы). Пропадание или явное ухудшение деталировки изображения достаточно четко разграничивают зоны резкости и нерезкости. Поэтому использование резкой оптики, высококачественной матрицы большого формата (или мелкозернистой пленки) с высоким разрешением и наличие многочисленных мелких деталей на объекте съемки делают даже незначительную расфокусировку изображения хорошо заметной. И наоборот — если использована не слишком качественная оптика, если матрица фотоаппарата не отличается высокой четкостью, если объект съемки лишен четких контуров и мелких деталей, то кажущаяся глубина резкости становится больше.

Рассматривая характеристики современных компактных цифровых фотоаппаратов, несложно подметить следующие закономерности. Фокусное расстояние объективов фотоаппаратов, построенных на миниатюрных (2/3’’ и менее) матрицах, оказывается достаточно небольшим (в 4-6 раз меньше, чем у аналогичной по углу зрения оптики для 35-мм пленочных зеркалок). А сами матрицы за счет особенностей своего строения достаточно плохо справляются с изображением особо мелких деталей изображения (волос, шерсти, мелких фактур и так далее), по передаче которых легче всего прослеживается граница между зонами резкости и нерезкости. К тому же качество передачи мелких деталей и фактур дополнительно ухудшается в результате обработки изображения процессором фотоаппарата. Ведь миниатюрные матрицы компактных цифровых фотоаппаратов «шумят» сильно даже на невысокой чувствительности. Поэтому системы подавления шума на таких аппаратах работают, как правило, достаточно агрессивно, избавляя изображение не только от шума, но и от мелких деталей. А процесс автоматического повышения четкости изображения (обязательный этап обработки) делает переход между зонами резкости и нерезкости еще менее заметным, что субъективно воспринимается как дополнительное увеличение глубины резко изображаемого пространства. Поэтому глубина резко изображаемого пространства при использовании таких фотоаппаратов получается достаточно большой даже при максимальных значениях светосилы объектива. Ну а на «привычных» по пленочной фототехнике значениях диафрагмы 5,6-8 возросшая сверх меры глубина резко изображаемого пространства просто не позволяет пользоваться данным художественным приемом, отделяя передний план от заднего. Стоит также заметить, что малое фокусное расстояние оптики таких фотоаппаратов приводит и к тому, что физический диаметр диафрагмы при значениях диафрагменного числа 8 и более становится настолько мал, что может приводить к значительному падению резкости из-за дифракционных явлений (см. статью «Объективно об объективах», «Потребитель. Фототехника и видеокамеры» № 28/2002).

Цифровые фотоаппараты с матрицей значительно большего размера (камеры системы «4/3» и «полукадровые» зеркалки) дают гораздо больше возможностей в плане художественного использования глубины резко изображаемого пространства. Однако и при работе с этими аппаратами необходимо помнить о том, что для достижения необходимого эффекта разделения переднего и заднего плана диафрагму желательно открывать как минимум на 1-2 ступени сильнее в сравнении с привычными по пленочной 35-мм фототехнике цифрами.

С другой стороны, сюжеты, требующие при съемке большой глубины резко изображаемого пространства, гораздо проще «отрабатывать» при помощи цифровых аппаратов. К примеру, в случае каталожной предметной съемки возможность достигнуть необходимой глубины резкости при заметно менее глубоком диафрагмировании позволяет значительно уменьшить требования к мощности студийного освещения и сделать такую съемку более быстрой и удобной.

 

ЗУМ-объективы

Правильнее называть их объективами с переменным фокусным расстоянием (ОПФР). Это словосочетание исчерпывающим образом объясняет их суть. В таких объективах фокусное расстояние меняется непрерывно, благодаря плавному перемещению внутренних линз вдоль оптической оси. Зум-объективы большинства компактных камер имеют моторный привод и как следствие работают медленно и требуют питания. В продвинутых моделях фотоаппаратов применяется только ручное зумирование. Основные преимущества ОПФР: плавный переход от общего плана к крупному без потери качества (не будь важным качество, можно было бы просто увеличить нужный фрагмент при печати); возможность кадрирования изображения; «управление» восприятием перспективы. Зум-объективы могут так же, как и обычные (фиксированные), относиться к разным группам — нормальные (например, 35-70 мм (в 35-мм эквиваленте)), длиннофокусные (70-300 мм, 80-200 мм и т.п.), широкоугольные (17-35 мм, 24-50 мм и т.п.). Наибольшее распространение в бюджетной фотографии получили универсальные зум-объективы с диапазонами типа 28-90 мм или 35-140 мм. Они позволяют вести как пейзажную, так и портретную съемку. Изготовить светосильный многофункциональный зум-объектив высокого разрешения стоит дорого денег, но альтернативой является целый мешок «широкоугольников», «штатников» и «портретников», который фотограф вынужден таскать за собой на все случаи жизни. Слабосветосильные ОПФР значительно проще в устройстве, имеют малый вес и невысокую цену. Заметим, что отношение максимального фокусного расстояния к минимальному называется кратностью объектива. Так зум-объектив 35-140 мм имеет кратность 4 и может изменять масштаб съемки в четыре раза.

Сергей ДУБИЛЬЕР





Мнения пользователей

Егор  (2010-01-19) 
Хорошо, статья пойдёт в мою курсовую.


Trionix  (2009-03-25)
Первая половина статьи очень растянута. Можно сказать проще: нормальный объектив - длина фокуса равна или чуть больше диагонали кадра, широкоугольный - меньше в полтора и больше раз, длиннофокусный - фокусное расстояние в полтора и больше раз больше диагонали кадра.
Все эти кроп-факторы тоже можно перечеркнуть простой формулой:
На расстоянии от камеры в метрах, равному фокусному расстоянию в сантиметрах, поле зрения в метрах тоже равно размеру кадра в сантиметрах. Всего-то.
Для 36х24 с полтинником с 5 метров в кадре 2,4х3,6 м, с 500 мм МТО - с 50 метров поле зрения те же 2,4 на 3,6 м.
Для маленьких матриц - пропорционально падает поле зрения того же объектива, что делает его относительно длиннофокуснее. Но если вы возьмете матрицу 2х3 мм, то с ней "полтинник" не станет супертелевиком, так как разрешающая способность объективов ограничена, что наглядно показывают "замыленные" снимки многомегапиксельных телефонов и прочих недофото-уродцев.


Алексей  (2008-10-31)
Очень познавательно, как раз для тех кто только начинает увлекаться фотографией


Андрей  (2008-02-04)
Прочитал статью, скорее даже лекцию прослушал. Сложно для любителя, но интересно. Толковая статья.



Оставить мнение

Имя

E-mail (не обязательно)

Мнение


Введите код

 
  все статьи    все тесты    экспертная оценка    школа потребителя  




Яндекс цитирования Яндекс.Метрика
Rambler's Top100 Система Orphus


Нашли ошибку на сайте? Выделите ее мышью и нажмите Ctrl+Enter.

Copyright © "Потребитель".
Использование материалов сервера в on-line изданиях разрешается при наличии гиппертекстовой ссылки на foto.potrebitel.ru.
Ссылка должна содержать слова: "Журнал ПОТРЕБИТЕЛЬ. Фото&Техника".
Использование материалов в off-line изданиях возможно лишь с письменного разрешения редакции.
По вопросам размещения рекламы, ошибкам на сайте, предложениям по работе сайта -


Место для рекламы: