Что такое светосила. Какой светосильный объектив выбрать. ★ Декабрь 2022
от Константин
Наверняка, если вы покупали объектив, то не раз слышали такое понятие как светосила объектива. Скорее всего, именно светосила играла ключевую роль при выборе той или иной линзы и конечно же продавец старался вам продать более дорогой объектив именно ссылаясь на этот мистический параметр — светосила, как-будто он решит все ваши проблемы 😉
Вначале давайте разберемся что такое светосила объектива, и с чем её едят. Если просто, то светосила, это пропускная способность объектива, т.е. светосила показывает какое максимально возможное количество света проходит через объектив и попадает на матрицу цифрового фотоаппарата. Чем больше светосила у объектива — тем больше света через него может проходить, тем больше возможности при съемке в плохом освещении без использования вспышки или штатива.
Светосила объектива зависит от следующих параметров:
- диафрагма
- фокусное расстояние
- качество оптики
Не будем углубляться в физику, скажу лишь что отношение диаметра максимально открытой диафрагмы к фокусному расстоянию, как раз и будет вашей светосилой (так называемой геометрической светосилой объектива). Именно эту светосилу производители оптики и указывают у себя на объективах, наверняка вы встречали следующие подписи — 1:1.2, 1:1.4, 1:1.8, 1:2.8, 1:5.6 и так далее. Естественно, чем больше это соотношение, тем больше светосила объектива. Поэтому светосильные объективы считаются те, у которых соотношение 1:2.8, 1:1.8, 1:1.4 и более.
Для заметки, самый светосильный объектив в мире, был сделан в 1966 году для NASA которые использовали его в целях съемки темной стороны луны. Называется он Carl Zeiss Planar 50mm f/0.7 и светосила у него равна 1:0.7, таких объективов было выпущено всего десять.
Каждый фотограф, будь-то он начинающий или профи, знает — самые светосильные объективы это портретные объективы с фиксированным фокусным расстоянием.
Светосильные объективы идеально подходят для портретной съемки, потому что они дают малую глубину резкости, что очень важно для портретной съемки.
Какой портретный объектив выбрать, со светосилой 1.2, 1.4 или 1.8?
Существует тот факт, что новички хотят купить себе более светосильный объектив, и конечно же продавцы с радостью им продают этот объектив, который стоит в разы дороже. Вопрос только нужно ли переплачивать за диафрагму f/1.4 если вы ей практически не будете ей пользоваться!?
Глубина резкости (ГРИП) напрямую зависит от светосилы вашего объектива, поэтому фотографируя с диафрагмой f/1.2, f/1.4 и f/1.8 фокусная плоскость очень мала, и вы рискуете тем, что ваш объект съемки будет вне фокусной плоскости, вот как здесь:
Этот кадр я сделал давно, я его испортил.
Испортил тем, что фотографировал с максимально открытой диафрагмой f/1.2 и конечно же, в фокус я не попал, момент упустил, а кадр испоганил т.к. он не резкий (см. статью как сделать фото резким).
Потом я сфотографировал ещё один, в котором все хорошо: лицо в фокусе а фон размытый, но диафрагма уже была f/2.8.
Я много перепортил кадров, до того, как я понял, что f/1.2 нужно использовать только в случае если не хватает света для съемки и то, это не всегда помогает, проще повысить ISO, особенно если у вас полноформатная цифровая камера. Порой, даже на 50мм фикс с диафрагмой f/2.8 — можно промахнуться и многие детали окажутся не в фокусе, поэтому я всегда перестраховываюсь, особенно когда фотографирую моделей, при хорошем освещении использую диафрагму не меньше чем f/3.2.
Как видите, глубина резкости вполне ощутима.
Вывод
Светосильный объектив идеально подходит для портретной съемки, поэтому любой уважающий себя фотограф обязательно должен иметь такой в арсенале.
При покупке светосильного объектива, не покупайтесь на заявленные 1:1.2 либо 1:1.4. Использовать максимально открытую диафрагму вы будете крайне редко, поэтому, если у вас есть выбор между светосильным портретным объективом 1:1.2, 1:1.4 и 1:1.8 не делайте ошибку и не тратьте лишние деньги покупая максимально доступный светосильный объектив, вам вполне достаточно портретника со светосилой 1:1.8.
Спасибо за прочтение и до новых встреч.
Светосила объектива | это… Что такое Светосила объектива?
Светоси́ла объекти́ва — величина, характеризующая степень ослабления объективом светового потока.
Иногда светосилой неправильно называют величину знаменателя относительного отверстия (диафрагменное число), так как светосила — характеристика самого объектива, а не связана с величиной диафрагмы, насадками в виде бленд, каше, светофильтров и т. п.
Содержание
|
1 Эффективная светосилаЧисленное выражение геометрической светосилы
Геометрическая светосила пропорциональна площади действующего отверстия объектива (где — диаметр действующего отверстия), делённой на квадрат фокусного расстояния, то есть , или . Следовательно, светосила объектива тем выше, чем больше его максимальное относительное отверстие.
Выразив через , где — диафрагменное число, получим:
Из формулы следует, что чем больше диафрагменное число, тем меньше освещённость кадра. Таким образом, диафрагмирование уменьшает освещённость кадра.
Для сравнения геометрической светосилы двух объективов необходимо брать отношение квадратов знаменателей максимальных относительных отверстий:
Например, геометрическая светосила объективов с максимальными относительными отверстиями 1:4 и 1:8 будет отличаться в раза.
Учет светосилы при съёмке
Если объекты съёмки расположены от фотоаппарата не в фотографической бесконечности, а ближе, то освещённость оптического изображения уменьшается, так как сопряжённое фокусное расстояние, то есть расстояние от изображения до задней главной плоскости объектива, всегда больше его фокусного расстояния. В этом случае фактическая светосила объектива тоже уменьшается. До масштаба 1:10, что приблизительно соответствует расстояниям от объекта съёмки до фотоаппарата более десяти фокусных расстояний объектива, уменьшение светосилы в расчет не принимают. При репродуцировании в крупном масштабе и макрофотосъёмке уменьшение светосилы необходимо учитывать, так как оно влечет за собой увеличение выдержки для сохранения величины экспозиции (в современных фотокамерах изменение светосилы учитывается автоматически).
Эффективная светосила
Относительное отверстие объектива является геометрическим понятием и характеризует его светосилу только условно — без учёта оптических свойств линз объектива.
При прохождении светового потока через объектив часть его поглощается массой стекла, а часть отражается и рассеивается поверхностью линз, поэтому световой поток доходит до светочувствительного элемента ослабленным. Светосила, учитывающая эти потери, называется эффективной светосилой.
Не следует путать эффективную светосилу с так называемой «эквивалентной светосилой», которая, якобы, приводит к единому значению светосилы для систем с различным кроп-фактором. Тем более, что термин «эквивалентная светосила» не имеет никакого физического смысла, и не встречается в специальной литературе.
Потери света в объективе
Потеря света, уменьшающая прозрачность объектива, определяется по формуле:
- ,
где — доля света, теряемая при отражении одной поверхностью раздела сред;
- — число поверхностей раздела воздух-стекло;
- — поглощение света 1 см стекла;
- — суммарная толщина линз в объективе.
Величина называется коэффициентом светопропускания объектива.
В среднем, у непросветлённых объективов при прохождении света сквозь линзы световой поток ослабляется на 1 % на каждый сантиметр толщины стекла и на 5 % за счет отражения лучей на каждой поверхности раздела воздух-стекло. Среднее значение коэффициента светопропускания у непросветлённых объективов составляет 0,65, а у просветлённых — 0,9. Световой поток, проходя через непросветлённый объектив, ослабляется в среднем примерно на 1/3. У просветленных объективов световой поток ослабляется в среднем на 0,1, поэтому поправку в выдержку вносить необязательно. В настоящее время все объективы выпускаются просветлёнными.
Внутренние отражения света в объективе
Отраженные и рассеянные линзами объектива лучи света равномерно засвечивают светочувствительный элемент. Эти лучи уменьшают контраст оптического изображения. Снижение контраста происходит потому, что рассеянный свет для ярких участков изображения составляет очень небольшой процент, а для слабо освещённых — весьма значительный.
Поэтому светорассеивание сильно уменьшает различие деталей в тенях и менее значительно в света́х.
Светорассеяние увеличивается при наличии царапин на линзах объектива и особенно при потертости их поверхности в центре, сильной запылённости, сколов стекла около оправы. Поэтому с фотографическими объективами необходимо обращаться бережно.
Аналогично действуют и лучи, рассеиваемые оправой объектива, диафрагмой, стенками фотоаппарата. Во избежании этого стенки объектива, оправы фильтра, профессиональных бленд и т. п. покрываются специальным составом, а другие элементы (например, корпус фотоаппарата), обычно, делают чёрным, что препятствует отражению от них света.
Типичные значения знаменателя максимального относительного отверстия объективов разных классов
Два объектива Canon EF с одинаковым фокусным расстоянием 85 мм, но разным максимальным относительным отверстием: слева 1:1.8, справа 1:1.2; у более светосильного объектива диаметр апертурной линзы больше.
- Мелкосерийный уникальный объектив для космической программы НАСА Carl Zeiss Planar 50mm f/0.7: 0,7.
- Leica Noctilux для дальномерной фотокамеры: 0,95
- Юпитер-3 для дальномерной фотокамеры (оптическая схема «зоннар»): 1,5
- Объективы с постоянным фокусным расстоянием для зеркальной фотокамеры: 1,2 — 4
- Цифровая автофокусная компактная камера: 2,0 — 5,6
- Вариообъектив среднего ценового диапазона для зеркальной фотокамеры: 2,8 — 4
- Недорогой вариообъектив для зеркальной фотокамеры: 3,5 — 5,6
- Автофокусная компактная фотокамера: 5,6
- Плёночная компактная фотокамера: 8 — 11
Литература
- Яштолд-Говорко В. А. Фотосъемка и обработка. Съемка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977.
- Тамицкий Э. Д., Горбатов В. А. Учебная книга по фотографии., М., «Лёгкая индустрия», 1976
Апертура объектива
Апертура оптики соответствует апертуре объектива, через которую на сенсор может падать свет.
Поэтому он напрямую отвечает за яркость изображения. Размер апертуры достигается круговым расположением перекрывающихся лепестков, функция которых соответствует зрачку человеческого глаза. Это достигается радиальным ограничением оптического пути от края линзы.
Изменение диафрагмы влияет на
- время экспозиции камеры
- глубина резкости изображения
Чем выше коэффициент фокусного расстояния, тем больше время экспозиции, однако при этом создается большая глубина резкости изображения; широко открытая диафрагма приводит к короткому времени экспозиции сенсора, но также и к низкой глубине резкости.
Международная шкала диафрагмы устроена таким образом, что каждый шаг означает уменьшение или удвоение времени экспозиции.
Лепестки диафрагмы уменьшают диаметр отверстия оптики в 1,4 раза (квадратный корень из 2), что соответствует уменьшению площади отверстия вдвое.
| 1,4 * 1,4 = 2 | 2 * 1,4 = 2,8 | 2,8 * 1,4 = 4 и т. Д. |
.0055
f/1—f/1 0,4-f/2-f/2,8-f/4—f/5,6—f/8—f/1—f/16-f/22nd ..
Абсолютный диаметр диафрагмы зависит от фокусного расстояния оптики. В случае объектива с f´=50 мм открытие диафрагмы на 12,5 мм дает тот же эффект, что и открытие диафрагмы на 25 мм на оптике с фокусным расстоянием 100 мм. Если диаметр апертуры разделить на фокусное расстояние, результат в обоих случаях нашего примера будет 1/4, независимо от фокусного расстояния.
Поэтому указание диафрагмы часто дается как доля фокусного расстояния, а не как абсолютное значение в миллиметрах, они называются диафрагменными числами или ступенями диафрагмы. Показания объектива 1/4 также записываются как f/4, F4 или 1:4.
Эффективное фокусное расстояние
Значения фокусного расстояния, указанные на объективе, обычно рассчитаны для изображения из бесконечности.
Однако в случае изображений с близкого расстояния, что довольно часто встречается в машинном зрении, становится очевидным, что изображение темнее. В случае макроизображений этот эффект особенно заметен.
k эффективное = k * (1 + β)
Масштаб изображения β рассчитывается из
β = изображение/объект
В случае изображения 144 мм («размер открытки» в качестве поля объекта) на 1/3-дюймовом чипе камеры с 4,8 мм результат β = 1/30, т. е. β не имеет большого веса в приведенной выше формуле. При очень малых полях объекта и сравнительно больших сенсорах эффективное фокусное расстояние может сильно варьироваться. Изображение выглядит явно темнее. Раздел «Сервис» на этом сайте.
Важно для визуализации
За счет отсекания краевых лучей (искусственное виньетирование оптики) при остановке уменьшаются некоторые ошибки изображения, такие как хроматические продольные ошибки, сферическая аберрация, кома и астигматизм.
Таким образом, улучшается качество оптического изображения, поскольку избегаются различия в фокусе и другие размытые формы изображения.
Оптимальные результаты визуализации в основном достигаются при использовании апертуры от 5,6 до 8 в случае энтоцентрических линз. Дальнейшее закрытие диафрагмы усиливает нарастающий эффект дифракции света на механической щели диафрагмы, что, в свою очередь, может привести к снижению резкости изображения.
Краткий обзор диафрагмы камеры | Винсент Табора | High-Definition Pro
В фотографии для создания изображения требуется достаточное освещение, чтобы сфокусироваться на объекте. Когда вы фокусируетесь на объекте, вы получаете более четкие и четкие детали на своих фотографиях. В цифровой зеркальной камере свет проходит через линзу, а затем отражается зеркалами в видоискатель и сенсор. В беззеркальных камерах свет попадает на объектив и попадает прямо на матрицу.
Вы можете контролировать количество света, которое вы хотите направить на диафрагму корпуса камеры, регулируя так называемый диафрагма .
Внутри объектива находятся лепестки, открывающие и закрывающие диафрагму. Он работает так же, как радужная оболочка сужается и расширяется в зависимости от количества света, попадающего в глаза. Отверстие, таким образом, является диаметром отверстия. Изменяя диаметр апертуры, вы контролируете, сколько света вы хотите пройти через диафрагму в датчик. В зависимости от сцены, которую вы хотите запечатлеть, вы можете позволить больше света или увеличить диафрагму, когда находитесь в тени. Когда вы снимаете в ярко освещенном месте, вам не нужно столько света, поэтому у вас меньшая диафрагма. У Aperture есть и другие применения, и я объясню это позже.
F-Stop
Когда мы регулируем апертуру, мы контролируем, сколько света должно попасть на матрицу. Аналогия с открытием отверстия объясняет, как это работает. Если вам нужна большая диафрагма, вы открываете большее отверстие, чтобы пропускать больше света.
Когда вам нужна меньшая диафрагма, вы закрываете отверстие, чтобы пропускать меньше света. Диафрагма измеряется в единицах, называемых f-stop . Теперь диафрагма может поначалу сбивать с толку, потому что меньшее значение диафрагмы указывает на большую диафрагму, а большее значение диафрагмы указывает на меньшую диафрагму. Размер диафрагмы обратно пропорционален значению диафрагмы. Таким образом, когда вы хотите большую апертуру, у вас есть меньшее значение диафрагмы, например. f/1,4. Если вам нужна меньшая апертура, у вас есть большее значение f-stop, например. ф/22.
F-стоп, также называемый f-числом, представляет собой значение, которое определяет, насколько вы хотите увеличить или уменьшить количество света, которое вы хотите получить на датчик. Величина диафрагмы состоит из двух переменных, представляющих собой отношение диаметра диафрагмы к фокусному расстоянию объектива. Теперь я объясню значение этих двух переменных. Фокусное расстояние относится к расстоянию (измеряемому в миллиметрах) от центра объектива до плоскости изображения, где свет сходится с объективом для фокусировки.
Проще сказать, какой длины объектив, но лучший способ объяснить это то, что более длинные объективы также имеют меньшую угол обзора (AOV) , что означает, что он может намного лучше увеличивать масштаб, чтобы изолировать объект от его окружения. Как упоминалось ранее, апертура — это просто диаметр отверстия диафрагмы, измеренный в миллиметрах (мм). Когда вы берете отношение двух переменных, мы получаем диафрагму.
Допустим, у нас есть объектив с фокусным расстоянием 10 мм и диаметром апертуры 2 мм.
Фокусное расстояние = 10 мм
Диаметр апертуры = 2 мм
f-stop = Фокусное расстояние / Диаметр апертуры
Диафрагма будет равна f/5, потому что отношение равно 10/2.
Благодаря большему фокусному расстоянию вы можете увеличить большую часть кадра, чтобы запечатлеть сцену или объект. Вот почему объектив 400 мм будет иметь превосходное увеличение для увеличения объекта, который находится на расстоянии более 500 футов. Вы можете использовать объектив 55 мм, но вы не сможете увеличить масштаб до конца по сравнению с объективом 400 мм.
Вот правило, которое следует помнить в отношении AOV:
Чем больше фокусное расстояние, тем уже угол зрения и выше увеличение. Чем короче фокусное расстояние, тем шире угол обзора и меньше увеличение.
Еще одна вещь, которую нужно знать, это то, что когда вы делаете шаг вперед (увеличиваете диафрагму или диафрагму), вы делаете изображение ярче. Когда вы делаете шаг вниз (уменьшаете диафрагму или уменьшаете диафрагму), ваше изображение становится менее ярким.
Не все камеры имеют одинаковую настройку f-stop, это не абсолютное значение. Это зависит от типа объектива, который вы используете, в зависимости от фокусного расстояния. Canon, Sigma, Nikon и другие производители имеют свои спецификации объективов. Обратитесь к руководству производителя вашего объектива для получения дополнительной информации.
Глубина резкости (DOF)
Если вам интересно, как фотографы могут делать снимки, которые резко фокусируются на объекте, размывая фон, то это благодаря диафрагме.
Этот эффект называется глубиной резкости и представляет собой точку, в которой свет сходится с фокальной точкой, в которой объект находится в фокусе. Диафрагма играет большую роль в этом, потому что она влияет на результат экспозиции.
При съемке портретов я предпочитаю меньшую глубину резкости. Это означает, что я хочу сфокусироваться непосредственно на снимаемом объекте, а не на фоне или окружении. Я устанавливаю фокус на глаза и устанавливаю широкое отверстие, то есть увеличиваю отверстие диафрагмы. Я установлю меньшее значение диафрагмы, например f/1.4, что является большим значением диафрагмы. Это означает, что я увеличиваю диаметр диафрагмы, чтобы больше света попадало на объект. С фиксированным основным объективом у меня меньший или более узкий угол обзора, или же я могу использовать более длинное фокусное расстояние и увеличивать объект. Фон не в фокусе, поэтому он будет размытым. Другой термин, используемый для описания этого, называется 9.0105 боке .
Портретный снимок с малой глубиной резкости и большой диафрагмой с эффектом боке.
50 мм; 1/125 сек; f/1,4; ISO 400. (Фото предоставлено фотографом Висенте Табора для дизайнера Марджи Кент)Это противоположно тому, когда я хочу снимать пейзаж. При съемке пейзажей мне нужна большая глубина резкости, поэтому я делаю большую часть сцены в фокусе. Например, если я хочу запечатлеть гору или долину, я буду использовать меньшую диафрагму, увеличив диафрагму, скажем, до f/13. Я пропускаю меньше света в датчик с меньшим диаметром апертуры. Я также буду использовать меньшее фокусное расстояние, которое имеет больший угол обзора, чтобы я мог захватывать окружающие объекты. В результате на фото больше пейзажа находится в фокусе и гораздо шире угол.
Фотография пейзажа, снятая с более широким углом обзора и большей глубиной резкости. 35 мм; 1/500 сек; f/13; ISO 320.Скорость затвора
Регулировка скорости затвора также влияет на диафрагму. Когда вы меняете скорость затвора с одного диафрагменного числа на другое, количество попадающего света удваивается или уменьшается вдвое.
Это означает, что если вы увеличиваете одно и уменьшаете другое, вы пропускаете одинаковое количество света или наоборот. Отношения обратны друг другу. Таким образом, следующее будет равно количеству света, которое вы позволяете:
f/4,0; 1/800 сек = f/2,8; 1/400 с
Позвольте мне привести несколько примеров, чтобы пояснить это. Когда вы увеличиваете диафрагму с f/4,0 до f/2,8, а затем уменьшаете скорость затвора, вы фактически пропускаете такое же количество света на сенсор. Когда вы уменьшаете скорость затвора, вы на самом деле пропускаете больше света. Более длинная выдержка 1/400 сек. позволяет большему количеству света попасть на датчик. Это сродни открытию диафрагмы.
Когда вы увеличиваете скорость затвора и уменьшаете диафрагму, вы пропускаете меньше света. При f/4.0 вы уменьшаете диаметр диафрагмы и увеличиваете скорость затвора до 1/800 сек. пропускает меньше света через линзу. Вы создаете экспозицию, для которой не требуется столько света, но вам нужно захватить сцену достаточно быстро, чтобы заморозить движение.