|
Оптический и цифровой zoom
Начнем с определения понятия объектива. Что это такое, зачем оно нам нужно? Для лучшего понимания всех тонкостей придется обратиться к сухой теории.
Мы поймали в видоискатель красивую картинку. Ее мы дальше будем называть скучным термином обьект сьем/Ш. Чтобы получить фотографию, аппарату нужно корректным образом осветить светочувствительный элемент (или пленку). Для этого камера определенным образом пропускает свет через оптическую систему линз. Эту самую оптическую систему передачи изображения из быстротекущей реальности в запечатленную на носителе вечность мы и называем обьекmuвом.
Объектив состоит из нескольких линз, особым образом объединенных между собой. На самом деле оптических систем в объективе может быть от двух до пяти. Несмотря на разнообразие объективов, все они устроены и работают одинаково: фокусируют проходящие через линзы лучи света на светочувствительной пленке или, если речь идет о цифровых камерах, на светочувствительной матрице(сенсоре). На рис.6 изображена схема фокусировки световых лучей линзойобъектива.
Рис.6: Линза объектива собирает лучи в одной точке - своем фокусе
Главная характеристика объектива, определяющая его способность освещать светочувствительный материал (сенсор или пленку), называется светосилой. Чембольше отверстие объектива и чем короче его фокусное расстояние, тем он считается светосильнее. Эта зависимость светосилы объектива от физических размероввыражается величиной относительного отверстия, которая показывает, сколькораз диаметр отверстия укладывается в фокусном расстоянии объектива. По светосиле объективы делят на сверхсветосильные (со значением отношения 0,7-2), светосильные (2,8-4,5) и малосветосильные (5,6 и меньше).
Фокусом объектива, как, впрочем, и любой другой линзы, называется точка, где собираются (фокусируются) лучи света, параллельные главной оптической оси этого объектива. Фокус находится на главной оси объектива. Воображаемая плоскость, которая походит через фокус под прямым углом к главной оптической осиобъектива, называется фокальной плоскостью. На этой плоскости в пленочном фотоаппарате располагается пленка, а в цифровом - светочувствительная матрица.
Фокусное расстояние (англ. focallength) - это расстояние от оптического центра объектива до плоскости светочувствительной матрицы или (для нецифровых фотоаппаратов) пленки. Обычно фокусное расстояние указывается на объективеи измеряется в миллиметрах. У объективов с переменным значением данного параметра указывается диапазон фокусных расстояний объектива. Вот это самое переменное фокусное расстояние (zoom) и позволяет "приближать. и ~удалять. объект съемки, добиваясь при этом наилучшей картинки.
Примечание
Фокусное расстояние (англ. focallength) - это расстояние от оптического центра объектива до плоскости светочувствительной матрицы или (для нецифровых фотоаппаратов) пленки. Обычно фокусное расстояние указывается на объективеи измеряется в миллиметрах. У объективов с переменным значением данного параметра указывается диапазон фокусных расстояний объектива. Вот это самое переменное фокусное расстояние (zoom) и позволяет "приближать. и ~удалять. объект съемки, добиваясь при этом наилучшей картинки.
В наше время фотографы все чаще полагаются на автоматическую систему фокусировки. Наводка на резкость с помощью автофокуса срабатывает, как правило, при нажатии спусковой кнопки до половины. Камера с автофокусом сама 4схватывает" резкость по предметам в центре кадра.
в теории все замечательно, но на практике гораздо сложнее. Почему? Проведите эксперимент: возьмите лупу и наведите ее на любой предмет. Изображение в ее центре будет достаточно четким, а по краям - размытым и размазанным. Эти отклонения от идеальных условий называются аберрацuямu.
Примечание
Объектив вовсе не идеально передает на светочувствительный материал лучи света, формирующие изображение. Порой именно по вине объектива изображение получается дефектным. Дефекты изображения, появляющиеся из-за недостатков оптической системы, носят общее названиеаберрации (сферическая и хроматическая аберрация, дисторсия, астигматизм, кома). ДЛя нас наиболее значимы два дефекта: сферическая и хроматическая аберрации. Сферическая аберрация - это такой дефект, когда проходящие через линзу параллельные лучи сходятся не в идеальной точке фокусировки, а на разном расстоянии от нее по главной оптической оси. Хроматическая аберрация - это искажение внешнего вида объектов за счет различий коэффициента преломления у волн разной длины.
Самые простые объективы имеют постоянное фокусное расстояние и не обладают системой фокусировки. При съемке камерой с объективом, обладающим постоянным фокусным расстоянием, хорошо получаются предметы, расположенные от фотографа не ближе 4-5 метров.
у более сложных объективов тоже постоянное фокусное расстояние, но они могут фокусироваться. Фокусировка бывает ручной и автоматической. Одни камеры оснащены системой автофокусировки, другие - нет. Фокусное расстояние цифровых камер обычно довольно мало по сравнению с пленочными (на рис.7 это расстояние обозначено буквой f).
Рис.7: Съемка широкоугольным объективом зрительно удаляет объектСъемка широкоугольным объективом зрительно удаляет объект
Рассмотрим рис.7, на котором расстояние от оптического центра невелико и, выражаясь Iюрректно, система настроена на минимальное фокусное расстояние. Уголзрения при этом достаточно широкий. Объективы с небольшим фокусным расстоянием по этой причине называют широкоугольными или коротКОфОКУСНblМи. Такиеобъективы зрительно удаляют предметы съемки, поэтому при съемке с их использованием в кадр попадает больше предметов.
Широкоугольные объективы позволяют снимать крупные объекты (дома, деревья, целые пейзажи), так как имеют большую глубину резкости. Поэтому и расположенные близко от фотографа предметы, и удаленные от него на снимке выглядятпочти одинаково четкими. Недостаток таких объективов в том, что они несколько"изгибают" линию горизонта по краю снимка.
Теперь взгляните на рис.8. Фокусное расстояние на нижнем примере увеличено вдвое, из-за чего угол зрения сузился. Увеличение фокусного расстояния вдвое еще называют двукратным зумом (от англ. zoom - приближение). Обратите внимание на то, что объект на снимке получится увеличенным: хотя угол зрения сужен, картинка занимает на матрице столько же места, сколько в первом случае. На рис. 3.3 также видно, что угол обзора камеры определяют фокусное расстояние и размер ее сенсора.
Рис.8: С увеличением фокусного расстояния объект съемки "приближается"
Длиннофокусные объективы используются для съемки удаленных объектов, так как они зрительно уменьшают расстояние. Узкий угол зрения позволяет также делать фотографии крупного плана объектов: фрагмент лица, цветок во всех подробностях, глаз или кошачьи усы и т. д.
Длиннофокусные объективы хороши для портретной съемки. Очень интересная подробность: длиннофокусные объективы обладают свойством визуального сжатия. Объекты съемки словно приближаются друг к другу. Такие искажения, исходящие от оптики, как уже было сказано, называются аберрациями и возникаютобычно по краям кадра, вызывая смазанность, нечеткость краев изображения.
Как видно из рассмотренных нами рисунков, фокусное расстояние находится в обратной зависимости от угла зрения: чем оно больше, тем меньше угол зрения, и наоборот. У объектива есть еще одна важная характеристика - поле изображения, то есть область, которую занимает изображение на светочувствительном материале (в случаес цифровой камерой речь идет, разумеется, о матрице). Объектив обычно круглый, а значит, поле изображения тоже ограничено окружностью. Ее диаметр зависит от фокусного расстояния. Матрица же имеет форму квадрата (рис.9). Для лучшего использования поля изображения диаметр поля изображения цифровогообъектива равен длине диагонали матрицы.
Рис.9: Поле изображения объектива не совпадает с формой матрицы
Угол зрения цифрового аппарата принято сравнивать с углом зрения 35-миллиметровой камеры. Для 35-миллиметровых фотоаппаратов считается стандартнымобъектив с фокусным расстоянием 55 мм (угол зрения такого объектива приблизительно равен углу зрения человека). Но длина стороны матрицы цифровика намного меньше 35 мм, поэтому объектив ее укорочен
Получается, что если аналоговая и цифровая камеры имеют объективы с одним и тем же фокусным расстоянием, то угол зрения цифровика будет заведомо меньше. К примеру, стандартный объектив цифровой камеры с фокусным расстоянием 4,5 мм приблизительно соответствует 28-миллиметровому объективу 35-миллиметровой камеры. Следовательно, при одном и том же фокусном расстоянииобъектива на датчик попадает меньшая часть снимаемой сцены.
Совет
Как правило, производители объективов указывают в списке технических характеристик их фокусные расстояния. Следует сказать, что камер с фиксированным фокусным расстоянием сегодня уже не сыщешь - за исключением профессиональных со сменными объективами, а также совсем уждешевых, одноразовых (среди аналоговых существуют и такие: отщелкалпленку - выбрасывай аппарат). При выборе камеры следует внимательнее посмотреть на значения минимального и максимального фокусного расстояния. Камеры с минимальным фокусным расстоянием 50 или даже 38 мм вряд ли при годятся дляпанорамной съемки. Конечно, если объектив вашей камеры предусматривает установку насадок, то можно прикупить широкоугольную насадкутак называемый "рыбий глаз". Но будьте готовы к тому, что на снимках с насадкой неизбежно появятся заметные геометрические искажения и угловые затемнения. Вообще, погоня за широким диапазоном изменения фокусного расстояния приводит к тому, что граничные значения диапазона даютзначительные геометрические искажения (их еще называют "бочка" или"подушка") и увеличивают аберрацию цветов.
Помимо простых объективов с постоянным фокусным расстоянием без системы фокусировки и тех объективов, которые при постоянном фокусном расстоянии все же умеют фокусироваться, существует и третий вид объективов. Они обладают переменным фокусным расстоянием и называются вариообьекmивами. В таких объективах группы линз передвигаются относительно друг друга, поэтому объектив можно настраивать на нужное фокусное расстояние. Обычно фокусное расстояние в таких объективах настраивается не на весь спектр значений (от минимального до максимально возможного), а на некий средний диапазон.
Камера с вариообъективом очень удобна, особенно если она имеет систему автофокусировки. В этом случае фотограф может забыть о технике и сосредоточитьсяна художественной выразительности снимка. Поэтому при прочих равных условиях лучше покупать камеру с вариообъективом.
В последнее время русский язык многое позаимствовал из английского, поэтому длинное слово "вариообъектив". В разговорной речи сократилось до коротенького ~zoom" (произносится ЗУМ, "или оптический ЗУМ". 3ум-объектив - это объектив с переменным фокусным расстоянием.
На практике оптический зум показывает, во сколько раз увеличивается изображение при изменении фокусного расстояния объектива от минимального до максимального. Если в вашей камере установлен вариообъектив, то вы можете изменять фокусные расстояния. При уменьшении или увеличении фокусного расстояния изменяется угол зрения зума. Впрочем, это вам уже известно.
С помощью зум-объектива можно приближать удаленные объекты, к которым невозможно подойти, и получать широкий охват вблизи, когда нельзя отойти дальше от снимаемого объекта. При этом следует учесть, что с изменением фокусногорасстояния на фотографии меняется перспектива.
В цифровых фотоаппаратах, помимо оптического зума, имеется еще и цифровой зум. Если оптический служит для уменьшения фокусного расстояния объектива (при этом он принимает широкоугольное положение), то цифровой зум увеличивает центральную часть картинки до размера полного кадра. При этом получаетсяэффект наезда камеры, причем происходит это без искажения картинки. Такоесвойство - увеличение находящегося в поле съемки предмета средствами оптики - называется mрансфокацией.
Цифровой зум увеличивает диапазон трансфокации объектива. Но из-за того, что изображение проецируется не на всю матрицу, а на меньшее количество пикселов, его разрешение оказывается ниже, чем при использовании оптического зума. Соответственно снижается и качество изображения, при большом увеличении весьма значительно.
Трансфокация позволяет совмещать в кадре предметы, находящиеся на разном расстоянии от фотографа, "играть" планами и масштабами, сфотографировать силуэт дерева на фоне огромной Луны...
Думаем, теперь вам лучше понятны слова, которыми в технических характеристиках восхваляются достоинства камеры. Если рекламный проспект сообщает, что~Kaмepa оснащена 3-кратным оптическим и 2,7 -кратным цифровым зумом, то это означает, что камера обладает восьмикратным увеличением (цифра 8 получаетсяиз умножения 3 на 2,7).
Увы, такой рекламный трюк пытается соблазнить вас обманом. В реальности цифровой зум - это просто увеличение центральной части кадра. Ту же операциюможно легко (и бесплатно!) проделать в программе редактирования изображений.
|
