Что такое диаметр апертуры
Что такое апертура и почему она важна для камеры телефона
Одной из характеристик смартфонов, которой время от времени начинают хвалиться производители смартфонов, является апертура. Для многих это слово очень непривычно и малопонятно. Особенно запутано все становится тогда, когда вместо апертуры почему-то вспоминают какую-то там светосилу. Вроде буквы и сложили во что-то более привычное, но все равно ничего непонятно. А больше всего вопросов вызывает то, почему чем меньше это значение, тем лучше. Давайте попробуем разобраться в том, чем это хорошо, а чем плохо, и какая вообще должна быть апертура у современного телефона, чтобы его производителю не было за него стадно.
Камера является чуть ли не самым главным элементом смартфона для большинства покупателей.
Что такое диафрагма и число диафрагмы
Термин ”диафрагма” (также известный, как ”число f”) обычно применяют несколько ошибочно. В нашем случае правильно говорить ”коэффициент диафрагмы” или ”число диафрагмы”. Этот термин обозначает отношение фокусного расстояния системы к диаметру входного отверстия камеры.
Это соотношение обычно выражается в виде упрощенной десятичной дроби в которой часто опускают числитель. Например можно встретить ”f / 1,8” или более полное обозначение — ”1: 1,8”. Также можно иногда встретить обозначение F1.8. Этого достаточно, чтобы разбирающийся человек понял, о чем речь.
Почему апертура важна для камер смартфонов?
Чем меньше число диафрагмы, тем больше света сможет достичь датчика изображения. Тут все исходит из определения — чем меньше значение светосилы в числовом выражении, тем больше света попадает на матрицу или пленку. При этом, зависимость является квадратичной. То есть f/2 в два раза лучше, чем f/4, а f/1.4 примерно в два раза лучше, чем f/2.
Разница между значениями диафрагмы в сравнении.
Также стоит понимать, что чем больше светосила и чем больше открыта диафрагма, тем меньше будет глубина резкости. То есть в фокусе будет по сути только объект съемки, а остальной фон будет размыт. Так в серьезных камерах и достигается эффект боке. В смартфонах обычно это делается программно. Поэтому и есть частые ошибки, когда, например, не обрабатывается область волос, ушей или пространство под рукой.
Камера смартфона технически очень похожа на настоящую, но доля программной обработки в ней куда выше.
Если нам нужно, чтобы все было в фокусе, то надо максимально прикрывать диафрагму. В этом случае света на матрицу попадать будет меньше, но в фокусе будет все. Камеры смартфонов обычно автоматически регулируют этот параметр. Если вы хотите решать самостоятельно, что должно быть в фокусе, то надо переходить в другие настройки.
На Android вышло приложение камеры с фотошопом. Как скачать
Может показаться, что значения камеры не сходятся. То есть при светосиле f/2, значение фокусного расстояния может получиться 25 мм, а диафрагмы — 12,5 мм. Едва ли такие значения возможны в случае миниатюрного корпуса смартфона. Все из-за того, что принято указывать эквивалент 35-миллиметровой камеры. То есть полноценного фотоприбора, а не его младшего братика в смартфоне.
Диагональ сенсора камеры смартфона в несколько раз меньше сенсора 35-миллиметровой камеры. В среднем, это примерно в 4-6 раз. Такое отклонение называют коэффициентом кадрирования. Значение 35 мм умножают на этот коэффициент и получают фактическое фокусное расстояние для достижения того же угла обзора.
На картинке такая камера большая, а на деле все измеряется миллиметрами и долями миллиметров.
В реальности получается так, что в смартфоне недостаточное фактическое фокусное расстояние, а именно оно является определяющим фактором красивого размытия. В итоге, для усиления эффекта применяется программная обработка внутри смартфона. То есть говорить о том, что камера какого-то смартфона красиво размывает фон, нельзя. Размывает не она, а ее программное обеспечение. Но почему же тогда меньшее значение ”F” лучше, чем большее?
Смартфоны с камерой под экраном не появятся в этом году. Но когда?
В то время, как размер апертуры оказывает значительное влияние на боке в полноценных камерах, этот эффект незначителен в смартфонах. Это связано с тем, что камеры смартфонов обычно не имеют возможности регулировать размер диафрагмы для использования в качестве творческого варианта дизайна. Но мы вернемся к этой идее позже.
Вместо этого основное внимание уделяется интенсивности света. Например, улучшение с F2.4 до F1.7 означает, что у смартфона в два раза больше доступного света для фотографии. Это в свою очередь позволяет снизить светочувствительность (будет меньше шумов) и уменьшить выдержку (будет меньше смазанности).
Камера Samsung Galaxy S9+ в разных режимах диафрагмы.
Звучит красиво, но в наше время, когда речь идет о небольшой камере, вроде камеры смартфона или экшн-камеры, куда более важно то, как снимок будет обработан программно (добавлено размытие, убраны неизбежные шумы и так далее).
То есть, если взять камеру смартфона с телемодулем, то он имеет куда меньшую светосилу, и это заставляет камеру выставлять намного более высокое значение ISO, что приводит к шумам. Или увеличивать выдержку, что сделает снимок смазанным без использования штатива. Как правило, выбирается первый вариант и дальше начинается магия обработки, которая часто просто портит снимок, ведь значение ISO может повышаться, например, со 100 до 1600 или 3200.
Новости, лайфхаки, советы и технические рекомендации. Чего только нет в нашем Telegram-чате.
В итоге, надо понимать, что когда со сцены вам говорят, что светосила камеры нового смартфона составляет f/1.7, а у конкурента только f/1.8, то это по факту почти ничего не изменит, так как разница слишком мала. В этом случае надо понимать, какой сенсор использует камера и насколько он лучше применяемого у конкурентов.
Вот так наглядно камера выглядит в разных режимах диафрагмы.
Часто производители закупают одни и те же сенсоры у Sony или Samsung, что сводит разницу камер с технической точки зрения вообще к нулю. В этом случае важнее то, как камера обрабатывает изображение, и тут у каждого свои секреты, ведь среди флагманов именно это определяет лидера. Поэтому наверху рейтингов часто стоят одни и те же бренды, хотя другие используют те же сенсоры.
Не ведитесь на уловки маркетологов и красивые цифры, а смотрите на реальный результат и данные независимых тестов.
Апертура / Диафрагма
1. Что такое апертура?
Выражаясь простым языком, апертура это отверстие в объективе, через которое проходит свет, попадающий на сенсор. По принципу работы она в каком-то роде похожа на человеческий глаз. И если проводить подобную аналогию с самой камерой, то получается, что линза выполняет функцию роговицы – она собирает весь видимый свет, отправляя его через радужную оболочку, которая в свою очередь расширяется или уменьшается в зависимости от количества поступающего света, контролируя таким образом диаметр зрачка. Сам же зрачок это нечто вроде дыры, через которую и проходит свет дальше, вглубь глаза, где и попадает на сетчатку. Так, получается, что апертура и зрачок выполняют одинаковую функцию: свет проходит через апертуру и попадает на сенсор камеры, аналогично зрачку и сетчатке. Чем больше диаметр апертуры – тем больше света попадает на сенсор. И точно так же, чем больше диаметр зрачка, тем больше света попадает на сетчатку.
2. Диаметр апертуры
Аналогом радужной оболочки, контролирующей размер апертуры, в оптике называется диафрагмой. Функция диафрагмы заключается в том, чтобы благодаря увеличению и уменьшению диаметра апертуры, ограничивать количество света, попадающего на фотосенсор.
В фотографии апертура измеряется в f-числах или в f-стопах, и чем меньше значение f-стопа, тем больше размер апертуры. Многие люди находят это сбивающим с толку, ведь обычно большее число подразумевает большее значение, но не в этом случае. Так, f/1.4 больше, чем f/2.0 и еще больше, чем f/8.0.
Для четкого понимания лучше взглянуть на иллюстрацию ниже:
Взаимоотношение размера апертуры к значению f-стопа.
3. Глубина резкости
Еще одна вещь, которую нужно знать об апертуре, это глубина резкости — область фотографии, которая находится в фокусе:
Если f-число равно f/32, то в фокусе будут находиться как передний, так и задний планы. Если же выбрать значение f/1.4, то задний план окажется размытым, оставляя в фокусе лишь объекты переднего плана. Это явно видно на изображениях ниже:
Левая фотография сделана с f-числом равным f/2.8, а правая с f/8.0
Как видно из этого примера, даже небольшое изменение f-числа с f/2.8 до f/8.0 довольно сильно влияет на глубину резкости. И если бы я использовал f-стоп, равный f/32, то фон оказался бы таким же четким, как и WALL-E на втором снимке.
Еще один пример:
Почтовые ящики – апертура равна f/2.8
На фотографии выше, благодаря малой глубине резкости, лишь слово «Cougar» оказалось в фокусе, оставив пространство впереди и позади надписи размытым. Если же в данном случае использовалось f-число, равное f/1.4 и камеру бы сфокусировали на буквах, то только одна буква и была бы в фокусе.
4. Диафрагма объектива: Максимум и минимум
У каждого объектива есть свой лимит максимального и минимально возможного диаметра апертуры. Увидеть эти значения можно в спецификациях вашего устройства, они обычно обозначаются как Lowest f-number (Наименьшее f-число) и Highest f-number (Наивысшее f-число).
Внимание стоит обратить на максимальное значение, так как оно показывает насколько быстр ваш объектив. Так, объектив с наивысшим f-числом, равным где-то f/1.2 или f/1.4 считается быстрым, так как может пропустить больше света, чем, например, объектив с диафрагмой f/4.0. Поэтому объективы с большой апертурой более пригодны для фотографии в условиях недостаточной освещенности. Кроме того, широкая апертура позволяет лучше изолировать предметы переднего плана от заднего фона. Так что при покупке объектива следует внимательно отнестись к этим параметрам.
Наименьшее же значение диафрагмы не настолько важно, так как почти все современные фотоаппараты имеют апертуру равную как минимум f/16 – чего вполне достаточно для обыкновенной каждодневной съемки.
Что такое апертура и как она влияет на качество ваших фото?
Наверняка, многие из вас используют смартфон в качестве основной камеры. Даже те, у кого есть крутая или не очень зеркалка, не будут спорить с тем, как удобно наличие хорошей камеры, помещающейся в кармане. На самом деле, сейчас качества камеры какого-нибудь флагманского смартфона будет более чем достаточно для съемки большинства повседневных моментов. Чтобы поддерживать интерес к своим продуктам, производители постоянно стараются привнести в уже и так умеющие отлично фотографировать камеры смартфонов что-то новое. В дополнение к тенденции увеличивать количество камер в устройствах, последние несколько поколений смартфонов также могут похвастаться все более широкой апертурой. Но что такое эта апертура?
В наше время уже не назовешь редкостью смартфоны с апертурой ƒ/1.8 или выше, хотя раньше это было большим достижением даже для объективов профессионального уровня. Такие устройства, как iPhone XS Max, Pixel 3 XL и Huawei Mate 20 Pro, имеют апертуру ƒ/1.8. Однако некоторые производители демонстрируют нам уже совсем другой уровень. У Samsung Galaxy S10 и LG V40 значение апертуры составляет ƒ/1,5.
Все эти цифры, конечно, важны, но действительно ли это значение апертуры делает фотографии лучше? Именно на этот вопрос мы и постараемся ответить в этом материале.
Что такое апертура? Тут все дело в количестве света
Вообще говоря, фотография – это лишь полученный и определенным образом обработанный свет. Поэтому хорошим параметром для определения качества той или иной камеры является определение ее способности обрабатывать свет. Качественный сенсор в паре с классной линзой являются популярной комбинацией для зеркальных камер, и то же самое относится к смартфонам, хотя и с некоторыми ограничениями.
Компактные размеры смартфона означают, что линзы и сенсоры в нем меньше по размеру, поэтому меньше света попадет на них, а это напрямую влияет на конечное качество фотографий. Мы видели, как производители смартфонов используют большие размеры пикселей сенсора от 1,2 до 1,55 мкм, чтобы бороться с этим ограничением, получая на выходе отличные результаты, но другая строго медали – это количество света, которое может проникнуть через объектив, чтобы достичь этих пикселей. Вот в этом месте, как раз, в игру вступает апертура.
Что такое «ƒ» (относительное отверстие объектива)
Итак, что такое апертура? Апертура определяется размером отверстия, через которое свет может попасть в камеру. Апертура измеряется в так называемых “ƒ”, которые представляют собой отношение диаметра входного зрачка объектива к его заднему фокусному расстоянию. Таким образом, чем меньше апертура, тем шире отверстие и, следовательно, больше света может достигнуть сенсора, что приводит к меньшему количеству шума на фото.
Меньший размер апертуры также имеет преимущество, когда дело доходит до уменьшения времени выдержки, необходимого для захвата нужного количества света, что уменьшает размытость при съемке в движении или в дрожащих руках. В сочетании с хорошей стабилизацией меньший размер апертуры способен подарить фотографу четкий кадр даже в не самых хороших условиях.
Говоря об объективах камер, любители фотографии часто ассоциируют более широкую апертуру с меньшей глубиной резкости, что позволяет получить тот самый эффект размытия фона под названием Боке. Однако камера смартфона с апертурой ƒ/2.2 на самом деле обеспечивает только глубину резкости, эквивалентную диафрагме ƒ/13 или ƒ/14 на полнокадровой камере, что приводит к небольшому размытию, поэтому современные смартфоны, которые хвастают отличным Боке, на самом деле добиваются этого эффекта с помощью софта.
Хотя широкая диафрагма не является гарантией высокого качества камеры, меньшее значение диафрагмы обеспечивает попадание на сенсор большего количества света, что сокращает время срабатывания затвора и уменьшает размытость и количество шума на фото. Это значение всегда следует рассматривать в сочетании с размером пикселей, так как для более крупных пикселей необязательно требуется более широкая апертура для захвата достаточного количества света. Тем не менее, небольшие пиксели и маленькая диафрагма – верный признак того, что в условиях низкой освещенности будут возникать проблемы.
Качество объектива
Не менее важным, но часто игнорируемым компонентом камер смартфона является объектив, и, как и все остальное, они также значительно различаются по качеству. В конце концов, грязный объектив делает плохие снимки, и из этого следует, что стекло объектива с плохой четкостью или прозрачностью уменьшит количество света, попадающего на сенсор, и, следовательно, снизит качество изображения.
Смартфоны с широкой апертурой, такие как новый Galaxy S10, требуют особого внимания к дизайну объектива, чтобы избежать дисторсии и бликов на объективе, что является частой проблемой на мобильных устройствах. Дисторсия или аберрационное искажение являет собой целый ряд проблем, возникающих при отклонении луча света от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической системе. Смартфоны с широкой апертурой по определению хуже фокусируются на определенной части сцены, чем смартфоны с более закрытой апертурой, и поэтому более подвержены проблемам.
Аберрационное искажение имеет множество эффектов. К ним относятся сферическая аберрация (spherical aberration) (пониженная четкость и резкость), кома (coma) (размытие или искажение), искривление поля (field curvature) (потеря фокуса на краях), дисторсия (distortion) (выпуклость или вогнутость изображения) и хроматическая аберрация (chromatic aberration) (несфокусированные цвета и разделенный белый свет) и другие.
Одним из важнейших параметров является качество объектива, и о нем сложнее судить по спецификациям, так как многие производители телефонов даже не упоминают об этом. Этот фактор усложняет разговоры о диафрагме и размерах пикселей, поскольку удешевление линз может свести все эти параметры на нет. К счастью, на рынке смартфонов сейчас есть несколько известных производителей оптики, среди которых Zeiss и Leica.
Резюмируем все вышесказанное
Теперь вы знаете, что такое апертура. Но как вы уже, наверное, поняли, апертура – это еще не все, что делает камеру качественной. При выборе смартфона, ориентируясь на его фотовозможности останавливаться на одном только значении апертуры будет неправильным, так как в отрыве от других параметров это число почти бесполезно. Тем не менее, меньшее значение апертуры дает ряд преимуществ, в том числе возможность сделать качественную фотографию в условиях низкой освещенности.
Делитесь своим мнением в комментариях под этим материалом и в нашем Telegram-чате.
Апертура (оптика)
Апертура (лат. apertura — отверстие) в оптике — характеристика оптического прибора, описывающая его способность собирать свет и противостоять дифракционному размытию деталей изображения. В зависимости от типа оптической системы эта характеристика может быть линейным или угловым размером. Как правило, среди деталей оптического прибора специально выделяют так называемую апертурную диафрагму, которая сильнее всего ограничивает диаметры световых пучков, проходящих через оптический инструмент. Часто роль такой апертурной диафрагмы выполняет оправа или края одного из оптических элементов (линзы, зеркала, призмы).
Числовая апертура в волоконных оптических системах — максимальный угол между осью и лучом, для которого выполняются условия полного внутреннего отражения при распространении оптического излучения по волокну. Она характеризует эффективность ввода световых лучей в оптическое волокно и зависит от конструкции волокна.
Входная апертура — характеристика способности оптической системы собирать свет от объекта наблюдения. Если объект удаленный (как у телескопа или обычного фотообъектива) то апертуру измеряют в линейном виде — это просто диаметр светового пучка на входе в оптическую систему, который ограничивается апертурной диафрагмой и достигает изображения. В телескопах этот диаметр обычно равен диаметру первого по ходу света оптического элемента (линзы или зеркала). В фотообъективах (особенно широкоугольных) размер первой линзы, как правило, много больше входной апертуры и ее размер уже следует рассчитывать. Входная апертура объектива равна произведению его фокусного расстояния f’ на относительное отверстие или частному от фокусного расстояния на диафрагменное число. Если объект наблюдения близкий (как у лупы, объектива микроскопа или проектора), то апертуру измеряют в угловом виде — это угол светового пучка исходящего из точек предмета наблюдения и попадающего в оптическую систему.
Выходная апертура — характеристика способности оптической системы собирать свет на изображении. Если изображение удалённое (как у телескопа, лупы или проектора), то апертуру измеряют в линейном виде это диаметр светового пучка на выходе из оптической системы, в зоне так называемого выходного зрачка. У телескопа (бинокля, зрительной трубы) отношение входной и выходной апертур равно его кратности (увеличению). Если изображение близкое (как у фотообъектива), то апертура характеризуется углом сходимости световых пучков.
Апертурный угол — угол между крайним лучом конического светового пучка на входе (выходе из) оптической системы и ее оптической осью.
Угловая апертура — угол между крайними лучами конического светового пучка на входе (выходе из) оптической системы.
Числовая апертура — равна произведению показателя преломления среды между предметом и объективом на синус апертурного угла. Именно эта величина наиболее полно определяет одновременно светосилу, разрешающую способность объектива микроскопа. Для увеличения числовой апертуры объективов в микроскопии пространство между объективом и покровным стеклом заполняют иммерсионной жидкостью.
Что такое апертура камеры и для чего она нужна
На протяжении последних лет каждый раз при анонсе смартфонов разработчики говорят о характеристиках камеры и почти всегда среди них проскакивает слово «апертура». Не за горами анонс Galaxy S9, когда мы услышим это слово снова.
Если говорить максимально упрощённо, апертура камеры — отверстие, через которое проходит свет. В фотоаппаратах это отверстие находится перед линзами, и слово «апертура» обозначает одну из настроек камеры. Апертура — один из трёх «столпов» фотосъёмки вместе с ISO и скоростью затвора. Апертура важна по многим причинам — о них мы и расскажем в этой статье.
«Любовный треугольник» фотографии
Три основных параметра вместе известны как треугольник экспозиции. Каждый из них оказывает огромное влияние на качество изображения. Они влияют не только на экспозицию (яркость фотографии), как можно подумать, исходя из их общего названия.
Все три параметра должны быть сбалансированы, поэтому нельзя говорить об одном из них, не принимая во внимание другие. Камера должна быть способной запечатлеть нужный момент, точно передать свет, правильно определить края объектов. За это и отвечают апертура, скорость затвора и ISO. Рассмотрим, что представляет собой каждый из параметров.
ISO — показатель чувствительности сенсорной матрицы к свету. Когда фотографы использовали плёнку с разным значением ISO, менять этот параметр экспозиции было невозможно. Современные цифровые камеры дают возможность контролировать чувствительность матрицы к свету. Фотограф регулирует интенсивность света, что облегчает работу матрицы — результат при этом остаётся столь же качественным.
В теории, чем меньше значение ISO, тем меньше цифрового шума, который предстоит убирать во время обработки после съёмки. Когда программное обеспечение удаляет лишние пиксели, оно получает информацию от пикселей, находящихся рядом — то есть действует почти наугад. Чем меньше программе приходится «гадать», тем более качественной получается фотография.
Нет смысла использовать очень низкое значение ISO, поскольку скорость затвора и апертура не смогут соответствовать ему.
При увеличении значения ISO повышается чувствительность матрицы к свету — а значит, можно снимать при менее интенсивном освещении.
Фотографу важно запомнить три вещи:
Скорость затвора (выдержка)
Этот параметр отвечает за то, насколько долго затвор остаётся открытым при съёмке фото или видео. Когда затвор открыт, свет падает на сенсорную матрицу, поэтому при высокой скорости затвора света может не хватать — как следствие, экспозиция снизится. Чем ниже скорость затвора, тем выше экспозиция — а ведь именно от неё зависит, насколько яркой получится фотография.
Когда затвор открыт, матрица собирает все данные о том, что находится в кадре. Если предмет в кадре движется, фото оказывается размытым — поэтому в большинстве случаев при быстром затворе получаются более чёткие изображения.
У каждой камеры есть затвор — даже у тех, что на телефонах. Плёночные фотоаппараты оснащены механизмом для спуска и закрытия затвора, а в цифровых камерах небольшие матрицы просто собирают данные на протяжении заданного промежутка времени. Именно поэтому звук затвора можно включать или отключать, хотя на самом деле не происходит никакого механического движения. Характерный звук генерируется программой.
Апертура
Апертура является показателем того, насколько открыт или закрыт объектив, и измеряется в f-стопах. Значение апертуры — отношение фокусной длины к диаметру отверстия перед объективом. Чем ниже значение, тем шире апертура и тем больше света попадает на матрицу.
Апертура, как и остальные два параметра, влияет на чёткость изображения. Изменение разных параметров экспозиции влияет на различные характеристики изображения. При изменении ISO повышается цифровой шум, изменение скорости затвора влечет за собой увеличение степени размытия, изменения апертуры влияют на глубину изображения.
Портретная съёмка
Может возникнуть вопрос: почему бы не сделать апертуру камеры минимальной, чтобы она собирала весь возможный свет? Дело в том, что при этом фотографии будут слишком яркими, а глубина изображения окажется совсем небольшой.
Глубина изображения представляет собой расстояние между самым близким и самым удалённым объектами в фокусе. Камера способна фокусироваться только в одной точке. Всё за пределами этой точки находится не в фокусе и размывается.
Заключение
Теперь вы чуть больше знаете об апертуре и о том, как она влияет на качество ваших фотографий. В следующий раз, читая обзор очередного смартфона, вы будете понимать, что значение апертуры самом по себе не имеет значения — его можно рассматривать только вместе с другими параметрами камеры.