Диафрагма и экспозиция.

Электрические процессы фиксации изображения матрицей требуют определённого количества световой энергии на единицу площади матриц для своей работы. Чем меньше это количество - тем выше т.н. чувствительность матрицы. Измеряется она в так называемых "единицах ISO". Типичные значения - 100, 200, 400, но бывают и меньше/больше. Для получения одинаково "серого" цвета на единицу площади матрицы чувствительностью ISO400 нужно подать вчетверо меньше энергии света по сравнению с ISO100. Обсуждение самих чувствительностей (и их оборотной стороны - шумов) мы отложим до главы о размере матриц, а пока вернёмся к диафрагме.

Итак, при заданной чувствительности нам нужно подать на каждый квадратный миллиметр матрицы заданную энергию, которая, как известно равна произведению освещённости на время действия (т.н. выдержка). Таким образом, меняя выдержку, мы не только "замораживаем" движение, но и "дозируем" свет. А вот освещённостью матрицы как раз управляет диафрагма - освещённость обратно пропорциональна квадрату диафрагменного числа. Т.е. диафрагма 2 "подаёт" на единицу площади матрицы вчетверо больше света, чем диафрагма 4. Именно поэтому диафрагму маркируют по степеням корня из двойки (т.н. "деления" или "стопы") - каждый стоп изменяет освещённость матрицы вдвое.

Сочетание выдержки и диафрагмы называют экспозицией. Совершенно очевидно, что для одной и той же внешней освещённости существует не одна "верная" экспозиция. Например, 2,0*1/2000c=2,8*1/1000c=4,0*1/500c=5,6*1/250c=8*1/125c=11*1/60c=16*1/30c (знак умножения здесь условен, обозначает лишь сочетание). Все эти экспозиции ОДИНАКОВЫ, т.е. квадратный миллиметр матрицы примет одинаковое количество световой энергии в каждом из этих случаев. При бОльшей внешней освещённости нужно ещё укоротить выдержку или прикрыть диафрагму и наоборот - при меньшей - удлинить выдержку или приоткрыть диафрагму. Таким образом, диафрагма при одних и тех же внешних условиях влияет на выдержку, т.к. они жёстко связаны между собой "верной" экспозицией. Иногда это полезно - например, при съёмке быстрых движений и спорта мы можем полностью открыть диафрагму - тогда выдержки станут максимально короткими и не будет "смаза" от движения объектов. И наоборот...

Кроме смаза от движения объекта, существует ещё т.н. "шевелёнка" - дрожание рук фотографа. Она коварна тем, что не поддаётся строгому измерению, т.к. является случайным процессом. Но "народный опыт" вывел очень усреднённое правило - шевелёнки следует бояться при выдержке (в сек) длиннее, чем 1/ЭФР(в мм). Т.е. при ЭФР=105мм лучше длиннее, чем на 1/100 без штатива не снимать. Таким образом, чем более длиннофокусен объектив, тем важнее ему иметь достаточную светосилу, т.к. длинные выдержки ему недоступны из-за шевелёнки (штатив пока не рассматриваем). В этой связи при сравнении двух ультразумов важно обращать внимание на светосилу именно на "длинном" конце.

Подведём краткий итог: диафрагма позволяет управлять экспозицией, и при фиксированном освещении жёстко связана с выдержкой - чем "открытее" диафрагма, тем короче выдержка. Чем выше светосила, тем в более тёмных условиях можно снимать (при фиксированной выдержке) либо тем с более короткой выдержкой можно снимать (при фиксированной освещённости).

Кстати, возвращаясь к определению диафрагмы, можно, наконец, дать его более строго. Мы ведь рассматривали одну линзу с одной "дыркой", и самый тонкий диаметр пучка совпадал с физическим диаметром отверстия. Реальные объективы имеют много линз с разными диаметрами, и не всегда отверстие диафрагмы находится физически в самом тонком месте на самой маленькой линзе. Как же тогда определяют и градуируют диафрагменные числа? А очень просто - через освещённость матрицы. Т.е. некоторое положение реальных лепестков диафрагмы соответствует такому числу, какое бы дала одна тонкая линза с той же диафрагмой (т.е. создающая ту же освещённость матрицы).

Диафрагма и ГРИП.

По законам оптики расстояния от объектива до матрицы и до объекта съёмки жёстко связаны. Если мы хотим "навести" объектив скажем на объект в 3м от аппарата, мы (вручную или средствами автоматики) передвигаем его относительно матрицы на нужное расстояние - это и называется фокусировка (в автоматическом случае - "автофокус"). А что же происходит с объектами "не в фокусе", например на расстоянии 3,5 метра? Из элементарной геометрии следует, что каждая точка вместо точки сфокусируется в пятнышко, тем большего диаметра, чем более открыта диафрагма и чем сильнее удалён объект от "правильного" расстояния(на которое сфокусирован объектив). Практика показывает, что средний человеческий глаз при рассматривании фотографий 13*18см практически не различает разницы для диаметра пятнышка около 1/1500 диагонали кадра. Применяя элементарную геометрию и формулы линзы, несложно вывести формулы для тех расстояний, для которых пятно нерезкости будет в точности равно 1/1500 диагонали. Всё что между ними будет изображаться "практически резко". Если "дальнее" из двух расстояний конечно, то разницу между ним и "ближним" принято называть ГРИП (Глубина Резко Изображаемого Пространства). Формула для неё довольно громоздка, но, к счастью, в некоторых типичных случаях легко упрощается. Мы рассмотрим три основных случая - "пейзажный", "портретный" и "макро". Но предварительно введём два более удобных во многих случаях параметра - Kf и P

P - размер(диагональ) ОБЪЕКТА (в простейшем случае когда мы снимаем картинку на стене - диагональ того прямоугольника, который влез в кадр). Измеряем в метрах. Типичные значения скажем для портрета - 1метр, для лица самым крупным планом - 0,5м, для макро - сантиметры, для портрета "в рост" - 2,5-3м и так далее.

ВНИМАНИЕ! Очень часто этот параметр (P) важнее чем "дистанция фокусировки L", которая упорно входит во все учебники, т.к. именно P отражает КОМПОЗИЦИЮ (компоновку) кадра, т.е. ЦЕЛЬ снимающего. Часто нам совершенно неважно с какого расстояния снимать, важно ЧТО снимать. А вот при одном и том же P дистанция сильно зависит от ЭФР объектива, т.е. не является константой при сравнении разных объективов. Упорное непонимание этого факта рождает стойкие мифы, к которым мы ещё вернёмся при рассмотрении "портретной" зоны.

Пейзажная зона.

Пусть L - дистанция фокусировки (расстояние до объекта). При L=бесконечность резкими будут не только объекты на бесконечности, но и на всех расстояниях больших некоторого расстояния H, получившего название "гиперфокальное" расстояние. Из упоминавшихся "сложных" формул оно легко выводится, получается хрестоматийное выражение
H = Fист²/(A∙c), где
Fист -истинное (не эквивалентное!) фокусное расстояние, метры (оно же - ФР).
A - диафрагменное число
c - допустимый кружок нерезкости, 1/1500 диагонали матрицы (метры).
Но нетрудно вывести и более удобную и универсальную формулу, учитывая, что Fист=ЭФР/Kf, а с =0.042/1500/Kf (0.042метра-диагональ плёночного кадра).
Подставив и округлив, получим
H = (0.19∙ЭФРмм)²/(Kf∙A), где, ЭФРмм-это значение ЭФР в миллиметрах, а H получается в метрах.
При уменьшении L от бесконечности до H "дальняя" граница резкости остаётся бесконечной, а ближняя уменьшается до H/2.
При L=H ГРИП "максимальна" - от Н/2 до бесконечности. Таким образом, выставив объектив на гиперфокальное расстояние, мы получаем максимально возможный для этого значения диафрагмы охват - от половины гиперфокального расстояния до бесконечности. Этим часто пользуются изготовители самых дешёвых мыльниц (а также веб-камер и камер наблюдения) для экономии на системе фокусировки. Широкоугольный объектив жёстко крепится сфокусированным на гиперфокал.
Чтобы не утомлять Вас расчётами, приведу типичные значения гиперфокальных расстояний для некоторых случаев. В таблице под "бюджетной зеркалкой" понимается любой аппарат с размером матрицы APS-C (на момент публикации статьи таковыми были: Canon 1000D/450D/500D/40D/50D, Nikon D60/D90/D300, Sony A200/A300/A350, Pentax KM/K200/K20 и т.п.), а под "цифромыльницей" любой аппарат с матрицей примерно 1/2,3" (на момент публикации - почти все модели незеркальных камер, за редкими исключениями).

Очевидно, что если пейзаж имеет не только "дальние" объекты, но и средний и, тем более, ближний план, диафрагму лучше прикрыть. Видно, однако, что если у "крупноматричных" аппаратов для хорошей проработки многоплановых (с объектами на переднем плане) пейзажей нужно закрывать диафрагму до 8-11 (а на длинных фокусах и более), то у цифрокомпактов пейзаж "начинается от порога" - на "коротком"(ЭФР=35мм) конце зума даже на диафрагме 4 всё резко от метра до бесконечности. Этим иногда можно пользоваться в репортажных целях - отключив автофокус (если это позволяет камера!) и наводясь на гиперфокальное расстояние. Экономит ценные доли секунд!

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: