Что такое диафрагма объектива
Диафрагма объектива. Объяснения для начинающих
Диафрагма объектива или апертура (англ. — aperture; греческ. — перегородка) это одна из трех основных настроек камеры, наряду с выдержкой и ISO. Возможно, это одна из самых важных настроек просто потому, что она затрагивает так много переменных в изображении. Диафрагма может добавить глубины Вашим фотографиям размывая фон, а также влияет на экспозицию, делая Ваши снимки ярче или темнее. В этой статье Вы узнаете все, что нужно знать о диафрагме простыми словами.
Что такое диафрагма?
Если простыми словами, то диафрагма — это отверстие внутри объектива, через которое свет проникает в корпус камеры. Это просто, если Вы представите как работают Ваши глаза. Когда Вы двигаетесь между яркими и темными средами, радужная оболочка Ваших глаз либо расширяется, либо уменьшается, контролируя размер зрачка — отверстие, которое позволяет свету проникать дальше в глаз. В фотоаппарате «зрачок» Вашего объектива называется диафрагмой. Вы можете уменьшить или увеличить размер диафрагмы, чтобы увеличить или уменьшить свет до датчика камеры.
Эффекты диафрагмы: Экспозиция
Диафрагма объектива дает несколько эффектов снимкам. Одним из наиболее важных является яркость или экспозиция Ваших изображений. По мере изменения размера диафрагмы он изменяет общее количество света, которое достигает датчика Вашей камеры и, следовательно, яркость изображения. Большое отверстие (диафрагма открыта) будет пропускать много света, что приведет к более яркой фотографии. Небольшое отверстие (диафрагма закрыта), наоборот, делает фотографию темной. В темном помещении или на улице ночью Вы скорее всего захотите полностью открыть диафрагму, что получить максимальное количество света. Также поступают Ваши глаза — зрачок расширяется с наступлением темноты. 
Эффекты диафрагмы: глубина резкости
Другим, важным эффектом диафрагмы является то, что называется глубиной резкости (профессиональный термин — ГРИП (Глубина Резко Изображаемого Пространства)). Глубина резкости — это величина области снимка, которая кажется резкой от переднего плана к заднему. Те изображения, где фон полностью не в фокусе, имеют малую глубину резкости. Те изображения, где передний план и задний фон четко видны, имеют большую глубину резкости.
На фотографии выше только стакан находится в фокусе. Здесь использована большая диафрагма в фотоаппарате (полностью открыта), что естественно привело к полностью размытому фону. Эффект полностью или частично открытой диафрагмы часто используется в портретной съемке, чтобы ничего не отвлекало от главного героя снимка.
С другой стороны, маленькая диафрагма (полностью или частично закрытая) обычно идеально подходит для съемки пейзажей и архитектуры. На фотографии ниже использована небольшая диафрагма, чтобы гарантированно получить резкие передний и задний планы.
Что такое F-число?
До сих пор мы говорили о диафрагме только в общих терминах. Однако размер диафрагмы выражается как число, известное к f-число. Всякий раз, когда Вы видите значение диафрагмы, перед числом видна буква «f», например f/8.
Вы наверняка видели это на своей камере. На жк-дисплее Вашего фотоаппарата или в видоискателе размер диафрагмы будет выглядеть примерно так: f/2, f/3.5, f/8 и тд. Некоторые камеры опускают косую черту и пишут: f2, f3.5, f8 и тд. Камера на фото установлена на диафрагму f8/.
Таким образом, f-число это способ описания размера диафрагмы (как сильно открыта или закрыта диафрагма) для конкретной фотографии.
Размеры диафрагмы
Есть одна важная деталь, которую Вы должны помнить, о значениях диафрагмы. Обычно это вводит в ступор начинающих фотографов. Но на это действительно нужно обратить внимание и запомнить: маленькие цифры — большое (открытое) отверстие диафрагмы; большие цифры — маленькое (закрытое) отверстие диафрагмы.
Тут нет опечатки. Например, f/1.4 больше f/2 и намного больше f/8. В начале это кажется неудобным, поскольку мы привыкли к тому, что большие цифры представляют собой большие значения. Тем не менее это основной факт фотографии.
Для понимания этого есть простое и разумное объяснение, которое должно сделать диафрагму более понятной: значение диафрагмы — это доля.
Например, когда Вы имеете дело с f/10, вы можете думать о нем как о доле — 1/10. Разумеется, Вы знаете, что доля равна 1/10 намного меньше, чем доля равная 1/2. По этой причине диафрагма f/10 меньше диафрагмы f/2.
Как выбрать правильное значение диафрагмы?
Теперь, когда мы знакомы с численным выражением диафрагмы, то возникает вопрос, какой размер диафрагмы использовать? Давайте немного вернемся в начало, к экспозиции и глубине резкости. Здесь приведена краткая диаграмма для демонстрации различий в яркости одного и того же сюжета при использовании разных значений диафрагмы:
Используя видоискатель или жк-дисплей Вы можете видеть результат заранее. Не волнуйтесь, если Ваша фотография слишком яркая или темная в выбранном Вами значении диафрагмы. В большинстве случаев, Вы сможете настроить дополнительно выдержку или повысить ISO для получения нужной Вам яркости фотографии.
Какие значения диафрагмы доступны?
У каждого объектива есть предел того, насколько велика или насколько мала диафрагма. Если Вы посмотрите на технические характеристики своего объектива, то узнаете эти значения. Почти во всех случаях максимальное значение диафрагмы (насколько сильно открывается отверстие) будет более важным, поскольку будет означать сколько света сможет получить объектив в максимуме. Объектив, который имеет диафрагму f/1.4 или f/1.8 в качестве максимального значения, считается хорошим объективом, так как света будет получать больше при минимально допустимых значениях выдержки и ISO. Объектив с максимальным значением диафрагмы f/4.0 будет получать света гораздо меньше, тогда значения выдержки и ISO придется также менять, чтобы получить хорошо экспонированный снимок. Но изменения выдержки и ISO грозят снизить качество снимка. Вот почему объективы с f/1.4 или f/1.8 обычно стоят гораздо дороже.
Минимальное значение диафрагмы не так важно, потому что все современные объективы могут обеспечить максимум f/16 в качестве минимального значения. Вам вряд ли понадобится что-то меньшее в повседневности.
При использовании некоторых зум-объективов максимальная диафрагма будет меняться при увеличении или уменьшении масштаба. Например, со стандартным объективом 18-55мм f/3.5-5.6 наибольшая диафрагма постепенно смещается от f/3.5 на широком конце до только f/5.6 при более длинных фокусных расстояниях. Только более дорогие зум-объективы могут поддерживать постоянное значение диафрагмы.
Максимальная диафрагма настолько важна, что включена в название самого объектива.
В заключении
Диафрагма, безусловно, является решающим параметром в фотографии, и, возможно, это самая важная установка. Потому что глубина резкости и экспозиция оказывают большое влияние на изображение и Ваш выбор диафрагмы меняет его. Диафрагма объектива имеет также ряд других эффектов, которые слишком обширны, чтобы поместиться в одну статью.
Надеюсь, что эта и другие обучающие статьи полезны и интересны. Учитесь фотографировать и погружайтесь в красочный и завораживающий мир фотографии!
Основы фотографии: выдержка, диафрагма, ГРИП, светочувствительность
Введение
Часто люди приобретают цифровые зеркальные камеры в погоне за качеством снимков, но при этом не имеют представления о технических моментах съемки. В основном это касается тех, кто до зеркалки держал в руках исключительно компактные фотоаппараты и пользовался автоматическими режимами (которые, к слову, весьма продвинутые в современных камерах).
В результате у кого-то возникает разочарование в камере и фотографии в целом, а другие проявляют терпение и пытаются освоить премудрости фотографии, чтобы раскрыть весь потенциал камеры с полноценным (или почти полноценным) сенсором.
Изначально я планировал написать одну статью, но по ходу дела понял, что объем получается слишком большой и решил разбить ее на несколько частей. В этой главе рассмотрю такие понятия как выдержка, диафрагма, ГРИП и светочувствительность, как эти параметры влияют на результат съемки. На очереди статья про типы и параметры объективов, работу со вспышками и советы по съемке в различных условиях.
Экспозиция
Экспозиция — это величина засветки светочувствительного сенсора. Она формируется двумя параметрами — выдержкой и диафрагмой, — которые еще называют «экспопарой». Экспозиция должна быть такой величины, чтобы обеспечить необходимое количество света для формирования изображения на сенсоре с заданной светочувствительностью (которая обозначается ISO, например, ISO 100, ISO 800 и т.д.).
Чем больше значение светочувствительности матрицы, тем меньше должна быть экспозиция. В автоматических и полуавтоматических режимах работы, фотокамера производит вычисление экспозиции при помощи специального датчика и других параметров системы.
Для передачи всей световой картины сцены, необходимо, чтобы динамический диапазон (минимальная воспринимаемая яркость и максимальная) сенсора был больше диапазона снимаемой сцены. Если это невозможно, экспозицию выбирают исходя из того, чтобы правильно проработать самую важную часть кадра.
Рис. 1. Слева направо: недоэкспонирование, нормальная экспозиция, переэкспонирование
Выдержка
Выдержка — это время, на которое открывается затвор фотоаппарата для засветки сенсора. Затвор в полноценном его виде имеется не во всех аппаратах, в большинстве компактов и разного рода мобильниках его роль выполняет электроника — так называемый «электронный затвор», выдержка в этом случае определяется временем между обнулением матрицы и считыванием с нее информации. Бывают еще гибридные затворы.
Самый распространенный вид затвора — шторно-щелевой, в нем перемещаются две шторки. Во взведенном состоянии сенсор перекрыт первой шторкой. При спуске затвора, эта шторка открывает путь световому потоку. По окончании необходимого времени, просвет закрывается второй шторкой. Начиная с определенной выдержки, быстродействия затвора перестает хватать и засветка кадра начинает производиться щелью, образованной двумя шторками. Чем короче выдержка, тем меньше щель. Эта особенность порождает две проблемы: искажение быстро движущихся объектов и проблемы при работе со вспышкой.
Поскольку на коротких выдержках экспонирование (засветка) сенсора происходит неравномерно, выдержка при работе со вспышкой может достигать только той величины, при которой происходит полное открытие площади кадра в момент съемки. Эта величина называется выдержкой синхронизации со вспышкой. В принципе, возможна работа и на более короткой выдержке, при этом вспышка формирует серию световых импульсов, но мощность ее падает.
Диафрагма
Вообще говоря, диафрагма не является обязательным элементом фотоаппарата, поэтому в совсем простых мыльницах и мобильных телефонах она просто-напросто отсутствует. Эспопара в них — вовсе и не пара; она формируется одним единственным параметром — выдержкой электронного затвора.
Диафрагма в прямом понимании — это перегородка, ее значение обратно пропорционально количеству пропускаемого света и обозначается в виде дроби 1/k, где k — стандартные коэффициенты. На практике обычно указывают только знаменатель дроби. Например, если на объективе с относительным отверстием 2.8 мы установим диафрагму f/2.8, то это будет означать, что диафрагма на данном объективе будет полностью открыта и не будет участвовать в съемке.
Казалось бы, если оба этих параметра отвечают за одно и то же — количество света, попадающего на матрицу, — нельзя ли использовать один? Можно! Но диафрагма влияет на еще один очень важный параметр: глубину резко изображаемого пространства (или просто ГРИП).
Рис. 2. Работа диафрагмы
Давайте попробуем разобраться, на что влияет увеличение или уменьшение диафрагмы кроме количества пропускаемого света. Чем больше значение диафрагмы (меньше физическое отверстие), тем больше глубина резкости, то есть область точной фокусировки вокруг снимаемого объекта.
При открытой диафрагме происходит размытие заднего фона — этот эффект наиболее полезен в съемке портретов, чтобы акцентировать внимание на лице. С прикрытой же диафрагмой снимают пейзажи, в которых требуется резко отобразить всю площадь кадра.
Я не буду вдаваться в технические детали, приводить графики и формулы, достаточно запомнить несколько условий, влияющих на величину ГРИП:
1. Диафрагма. Чем больше ее значение (меньше физическое отверстие), тем больше ГРИП.
2. Фокусное расстояние объектива. Чем больше фокусное расстояние, тем меньше ГРИП.
3. Расстояние до объекта съемки. Чем ближе объект, тем меньше ГРИП.
Рис. 3. Диафрагма 2, выдержка 800
Рис. 4. Диафрагма 4, выдержка 200
Рис. 5. Диафрагма 8, выдержка 50
По картинкам ясно видно, что на открытой диафрагме глубина резкости меньше, чем на прикрытой. Еще обратите внимание на то, что для того чтобы значение экспозиции оставалось неизменным, приходится менять и второй параметр экспопары — выдержку (при изменении диафрагмы на два стопа, выдержка меняется в 4 раза).
КРОП-фактор
На хабре есть хорошая статья про кроп-фактор и то, как он влияет на ГРИП, рекомендую прочитать. Вкратце, величина КРОП-фактора означает во сколько раз площадь сенсора меньше стандартного 35-мм кадра.
Именно из-за маленького размера сенсора, у компактных цифровые фотоаппаратов добиться малой ГРИП практически невозможно, разве что при макросъемке. Поэтому фотографии с мыльниц выглядят менее объемными, особенно портреты. При этом на пейзажах порой разницу увидеть невозможно.
Светочувствительность и шумы
Пожалуй, самый горячо обсуждаемый в фотографических кругах вопрос — это шумы матрицы. Сенсор цифровой камеры состоит из множества маленьких датчиков — пикселей. Они преобразуют количество попадающего на них света в электрический сигнал.
Светочувствительность матрицы фотоаппарата можно рассматривать как коэффициент усиления этого электрического сигнала. Поскольку усилению подвергается не только полезный сигнал, но и собственный шум матрицы, увеличение чувствительности матрицы приводит к повышению уровня шумов. Шумы наиболее заметны на темных участках кадра из-за меньшего отношения сигнал/шум слабо освещенных пикселей.
На практике, всегда надо стремиться снимать при наименьшей возможной чувствительности из основного диапазона аппарата. Она будет ограничена освещенностью сцены и максимально возможной длительностью выдержки.
Чем больше площадь каждого отдельного пикселя, тем большее количество света попадает на него за единицу времени, физику не обманешь. Поэтому я не устаю объяснять людям, что они не правы, когда основным критерием выбора фотоаппарата является разрешение сенсора. На деле, увеличение разрешения матрицы при неизменном ее физическом размере скорее вредно! Это не более чем маркетинговый ход производителей фототехники.
Все современные цифровые фотоаппараты производят некоторую обработку изображения перед тем, как оно дойдет до пользователя, в том числе подавление шумов. При разумном использовании этой возможности, результат действительно становится лучше, но в условиях гонки мегапикселей, подобная обработка начинает вносить негативные последствия в результат съемки, что проявляется в «замыливании» картинки, отсутствии достаточной резкости и детализации.
Самый низкий уровень шумов на сегодняшний день обеспечивают камеры с полноразмерным сенсором (35 мм и более), и происходит это именно из-за большой площади пикселя.
Примеры использования выдержки для разных сюжетов
Рассмотрим несколько характерных случаев, при которых используются различные выдержки.
Рис. 6. Короткие выдержки применяются для съемки динамичных сцен, они позволяют как бы «заморозить» движение
Рис. 7. Длинные выдержки, наоборот, «размазывают» движение, что порой позволяет достигнуть интересного результата
В общем случае, если сюжет банален и не требует особых условий, при съемке с рук надо стараться, чтобы выдержка не была длиннее, чем 1/f (фокусное расстояние объектива). Например, для объектива 50 мм надо стараться использовать выдержки короче 1/50 с.
Многие современные объективы (и даже некоторые тушки) оснащаются стабилизаторами изображения, но мне, к сожалению, не приходилось их использовать, поэтому сказать насколько они эффективны не могу. Теоретически, данная возможность позволяет снимать на более длинных выдержках без появления характерного смаза изображения (в народе «шевеленка»).
Рис. 8. Смаз изображения при длинной выдержке
Что такое чувствительность, диафрагма, выдержка
Содержание
Содержание
Обилие параметров, которые фотограф контролирует во время съемки, для новичка выглядит весьма угрожающе. В действительности все не так страшно. Научиться настраивать камеру может каждый. Только не стоит браться за все сразу: осваивать техники проще поэтапно. В первую очередь познакомимся с тремя китами экспозиции — диафрагмой, выдержкой и светочувствительностью.
Понятие «экспозиция» характеризует количество света, попавшее на светочувствительный материал (матрицу или пленку) в течение определенного времени. Проще говоря, настройки экспозиции определяют общую яркость снимка. Слишком темное фото называют «недоэкспонированным», пересвеченное — «переэкспонированным».
Работа с экспозицией осуществляется путем изменения трех параметров: диафрагмы, выдержки и светочувствительности. У каждого из них есть нюансы. В рамках материала познакомимся с ними подробно.
Выдержка
Параметр определяет время, в течение которого свет попадает на матрицу. Чем шире диапазон выдержки, тем более гибкие условия доступны при работе. В современных моделях камер он варьируется от 1/16 000 секунды до 30 секунд.
Значение 1/5 говорит о том, что матрица будет открыта в течении одной пятой секунды. Если выставлено короткое значение, например, 1/8000 сек, то за это мизерное время на матрицу не успеет попасть много света.
Обычно работают с выдержками меньше 1 секунды. Поэтому для более рационального использования места на шкале значений современных камер часто не пишут «1/». И, напротив, когда выдержка начинает приближаться к одной секунде, появляется значок «”».
Технически выдержка выглядит так: мы позволяем свету дольше воздействовать на светочувствительный элемент. За время, пока открыт затвор, матрица зарегистрирует абсолютно весь свет, попавший на ее поверхность. Любые движения в кадре смажутся или будут сопровождаться шлейфами. В некоторых сюжетах это является ключевым приемом, но гораздо чаще вредит.
На длинных выдержках испортить фото может и тряска рук фотографа. Следует помнить правило: максимальное значение выдержки равно единице, разделенной на фокусное расстояние объектива.
Например, если съемка ведется на 90-миллиметровый объектив, то безопасный диапазон выдержек начинается с 1/90. Но это не убережет снимок от сильной тряски. При спуске затвора необходимо находиться в максимально неподвижном состоянии или использовать штатив.
Для компенсации тряски рук и предотвращения смазанных кадров производители внедряют стабилизаторы в камеры и объективы. С каждым поколением их эффективность увеличивается. Современные системы стабилизации способны компенсировать свыше 5 стопов экспозиции (вместо 1/90 выдержки из примера можно было бы использовать 1/3). Это действительно впечатляющий результат. В некоторых случаях сделать резкий снимок получается с выдержкой около секунды.
Диафрагма
Диафрагмой называется отверстие внутри объектива, через которое свет попадает на матрицу. Несмотря на то, что встречаются модели с фиксированным значением (например Samyang 300mm F6.3 ED UMC CS Reflex Mirror Lens), в абсолютном большинстве объективов параметр можно изменить.
Максимально открытая диафрагма обычно включается в название модели. Для зум-объективов можно встретить два значения, написанные через тире. Например, Sigma AF 17-70mm F2.8-4 DC Macro OS HSM. Это означает, что максимально открытая диафрагма меняется с 2.8 до 4 от ближнего конца (17 мм) к дальнему (70 мм) во время зуммирования.
Значения диафрагмы имеют вид f/1.8 или F1.8. Это число — результат деления фокусного расстояния объектива на диаметр установленного отверстия диафрагмы. Например, при использовании объектива 50 мм с диафрагмой F1.8, фактический диаметр отверстия составит 50 ÷ 1,8 = 27,8 мм. Именно поэтому максимально открытая диафрагма достигается при минимальном числовом значении.
Влияние настроек диафрагмы на снимок понятно: чем шире отверстие, через которое проходит свет, тем больше его пройдет за одинаковое время (выдержку). Из-за этого объективы с диафрагмой от 1.2 до 2 называют «светосильными».
Но это не единственное влияние диафрагмы на снимок. Регулируя значения параметра, можно изменять глубину резко изображаемого пространства (ГРИП) и интенсивность размытия.
Чем сильнее открыта диафрагма, тем меньше глубина резкости и сильнее размыт фон. Такой прием часто используется для получения художественных снимков. При этом диафрагма выставляется в максимально открытое положение.
Светочувствительность
Параметр пришел в цифровую эру из пленочной фотографии. Но суть его изменилась. Раньше под светочувствительностью понимали характеристику пленки. А сейчас это величина, которая отражает не столько чувствительность матрицы, сколько степень усиления ее электрических сигналов и их последующую цифровую обработку.
Светочувствительность измеряется в ISO. Это стандартизированная единица, введенная одноименной организацией. В цифровых фотоаппаратах выражается в единицах, эквивалентных светочувствительности пленки. Это позволило получить сопоставимость методов замера экспозиции.
В цифровых камерах значения светочувствительности находятся в пределах от 100 до 32000 ISO с возможностью расширения от 50 до 102 400 и более в некоторых моделях. Зависимость между светочувствительностью и экспозицией прямая: чем больше значение ISO, тем светлее полученный снимок.
Стоит помнить, что изменение светочувствительности происходит за счет комплексной работы многих систем. К ним относится матрица, предусилитель сигнала, алгоритмы работы центрального процессора. Работа с высокими значениями ISO происходит за счет допустимого увеличения напряжения в системе. Результатом становится появление шума, деградация цветов, и потеря контуров на изображении.
Чтобы снизить негативное влияние, центральный процессор применяет алгоритмы шумоподавления, цветовой корректировки и повышения детализации снимка. Зачастую это только усугубляет ситуацию. Но стоит отметить, что производительность ЦП цифровых камер ежегодно возрастает, одновременно с этим внедряются более сложные алгоритмы обработки сигнала.
Практический результат в этом направлении весьма ощутим. В начале 2010-х далеко не для всех камер оказывался рабочим рубеж в 3200 iso. В настоящее время некоторые модели позволяют получить приличный снимок на 12800 iso.
«Стоп» экспозиции
Настройка выдержки и диафрагмы — основные инструменты работы с экспозицией, на которые можно влиять путем изменения светочувствительности. Так как все показатели имеют разные единицы измерения, был введен универсальный способ для сравнения — изменение экспозиции на «стоп».
«Стоп» (ступень) экспозиции — изменение настроек камеры, при которых количество света, попадающего на матрицу, увеличивается или уменьшается в два раза.
Например:
Ступенями экспозиции удобно пользоваться при работе с камерой в ручном режиме, когда фотограф имеет полный контроль над настройками. Снимая спортивные соревнования, приходится часто переключаться между короткой и длинной выдержкой. Чтобы не ошибиться в настройках экспозиции, необходимо корректировать параметры так, чтобы экспозиция в целом оставалась неизменной.
Например, снимая выход спортсменов на площадку с выдержкой 1/200 сек и светочувствительностью 1400 iso, при начале игры следует укоротить выдержку на пару «стопов» (с 1/200 до 1/800) и усилить светочувствительность на те же два «стопа» (с 1400 до 3600), иначе фотография получится слишком темной.
Итак, экспозиция снимка настраивается комбинацией трех параметров: выдержка, диафрагма и светочувствительность. При работе необходимо постоянно держать в голове, как изменение настроек отразится на фотографии и какой запас по светочувствительности остался до того момента, как снимок окажется окончательно испорченным высоким уровнем шума.