مفهوم F-Number

مفهوم F-Number یا نسبت کانونی، میزان گشادگی دیافراگم را نشان می‌دهد. این گشادگی را نسبت به فاصله‌ی کانونی لنز بیان می‌کنند. اثر و نحوه‌ی انتخاب صحیح آن را در ادامه بررسی می‌کنم.

در عکاسی چند واژه و اصطلاح خیلی مهم هست. اگر آن‌ها را بشناسیم، دوربین خوب را راحت‌تر پیدا می‌کنیم و می‌خریم. در شرایط مختلف هم می‌دانیم تنظیمات دوربین را چطور انتخاب کنیم تا عکس نهایی خوب از آب دربیاید.

عبارت f/2.8 یا f2.0 و مشابه آن در صفحه مشخصات یک دوربین، چه معنایی دارد؟

عباراتی مثل F-stop یا F-number، ضریب اف، ضریب کانونی، نسبت کانونی، نسبت اف و در نهایت گشادگی نسبی دیافراگم، همه یک معنا دارند: اندازه‌ی باز شدن دریچه‌ی دیافراگم دوربین. شاید از دیدن این همه واژه‌ی معادل تعجب کرده باشید. نگران نباشید؛ با توضیحاتی که در ادامه می‌دهیم، معنای همه‌ی این واژه‌ها برایتان روشن می‌شود.

 تعریف F-Stop یا F-number یا نسبت کانونی

ابتدا از دریچه شروع می‌کنم. دریچه‌ی دیافراگم مثل مردمک چشم ماست. مردمک چشم همان بخش سیاه وسط چشم است. وقتی نور زیاد باشد، ماهیچه‌های اطرافش آن را تنگ و کوچک می‌کنند. وقتی هم نور کم باشد، مردمک درشت می‌شود. هر چه مردمک بزرگ‌تر باشد، نور بیشتری جذب می‌کند.

دیافراگم دوربین عکاسی چیزی شبیه شکل زیر است. در آن چند قطعه‌ی پره‌مانند وجود دارد که میزان نور عبوری را کم و زیاد می‌کنند:

بنابراین در دوربین هم با کم و زیاد کردن گشادگی دیافراگم می‌توان نور عکس را کم و زیاد کرد.

مثلث عکاسی را در ادامه‌ی همین نوشته کوتاه توضیح می‌دهیم. فعلاً همین‌قدر بدانید که مدت زمان پرتوگیری، یا اصطلاحاً اکسپوژر، را هم می‌توان کم و زیاد کرد. ترکیب مدت زمان عبور نور و میزان گشادگی دیافراگم مشخص می‌کند که تصویر چه‌قدر روشن یا تیره است. کمیتی به نام مقدار پرتوگیری (EV) این دو عامل، یعنی مدت زمان و گشادگی دیافراگم، را در یک عدد ترکیب می‌کند.

روش بیان گشادگی دیافراگم در دوربین‌ها و لنزها

در دنیای عکاسی مناسب‌تر آن است که میزان باز بودن دیافراگم را در رابطه با فاصله‌ی کانونی لنز بیان کنیم. یعنی همان ترجمه‌ی گشادگی نسبی دیافراگم، که منظور از نسبی، بیان قطر نسبت به فاصله‌ی کانونی است.

فاصله‌ی کانونی لنز، به زبان ساده، به نقطه‌ای مربوط است که پرتوها در آن جمع می‌شوند و به هم می‌رسند. مثلاً یک ذره‌بین نور خورشید را در کانون خود متمرکز می‌کند و می‌توان برای آتش زدن کاغذ از همین نقطه استفاده کرد! دقت کنید که تعریف دقیق کانون به‌صورت زیر است:

کانون یک عدسی یا آینه‌ی غیرمسطح نقطه‌ای است که پرتوهای اجسامِ بسیار دور (در بی‌نهایت) در آن به هم می‌رسند.

به‌عنوان مثال اگر فاصله‌ی کانونی یک لنز ۱۰۰ میلی‌متر باشد و بیشترین قطر دیافراگم ۲۵ میلی‌متر باشد، می‌گوییم لنز f/4 است.

بنابراین:

پس عدد اف برابر است با فاصله‌ی کانونی تقسیم بر قطر دهانه: ۱۰۰ ÷ ۲۵ = ۴، یعنی f/4.

چه ضرایب کانونی استانداردی داریم؟

ضریب کانونی یا همان گشادگی نسبی دیافراگم از f/1.4 شروع می‌شود. با هر پله (یک استاپ)، عدد اف حدوداً ۱٫۴ برابر (رادیکال ۲) می‌شود و مساحت دهانه‌ی دیافراگم نصف می‌شود. مثلاً بعد از f/1.4، عدد f/2 را داریم. مساحت دیافراگم در f/2 حدوداً نصف مساحت آن در f/1.4 است؛ پس نور رسیده به حسگر هم نصف می‌شود.

اگر عدد اف را در رادیکال عدد ۲ (حدوداً ۱٫۴) ضرب کنیم، به عدد بعدی، یعنی f/2.8، می‌رسیم. به همین ترتیب به f/4 و f/5.6 و f/8 می‌رسیم.

دهانه‌ی f/8 نسبت به f/2، از نظر مساحت ۱۶ برابر کوچک‌تر و از نظر قطر ۴ برابر تنگ‌تر است. بنابراین اگر بخواهیم نور عکس نهایی ثابت بماند، باید مدت زمان پرتوگیری (همان اکسپوژری که پیش‌تر به آن اشاره کردم) را ۱۶ برابر بیشتر کنیم.

اثر تغییر نسبت کانونی روی عکس

هر چه دیافراگم بسته‌تر باشد، پرتوهایی که از لنز عبور می‌کنند متمرکزتر می‌شوند. به عبارت دیگر، هر چه دیافراگم بسته‌تر باشد، دسته‌ی پرتوها باریک‌تر می‌شود و تصویر نقطه‌هایی که دقیقاً در فوکوس نیستند، دایره‌ی کوچک‌تری روی حسگر می‌سازد؛ پس بازه‌ی بیشتری از جلو و عقب صحنه واضح دیده می‌شود.

در دنیای واقعی، اگر یک نقطه در فاصله‌ی مشخصی از دوربین باشد، تصویرش دقیقاً روی سطح حسگر تشکیل می‌شود و روی حسگر هم به شکل یک نقطه دیده می‌شود. اگر در این فاصله نباشد، به شکل دایره‌ای بزرگ تصویر می‌شود. به عبارت ساده‌تر لبه‌ی اجسامی که در فوکوس نیستند کاملاً مات می‌شود.

فرض کنید دیافراگم را باز کنیم، مثلاً روی عدد F5.6 در تصویر زیر. در این حالت برخی پرتوها جلوی کانون به هم می‌رسند و برخی دیگر پشت آن. در این حالت فقط اجسامی در فوکوس قرار می‌گیرند که پرتوهای بازتابی‌شان دقیقاً روی سطح حسگر به هم برسند.

حالا اگر با F22 عکاسی کنید، لکه‌ی تار اجسام دور و نزدیک آن‌قدر کوچک می‌شود که بیشتر صحنه واضح به نظر می‌رسد. اگر حسگر هم روی کانون قرار گرفته باشد، همه‌چیز واضح به نظر می‌رسد.

گاهی عکاس می‌خواهد سوژه را از پس‌زمینه جدا کند؛ در این صورت دیافراگم باز مطلوب است. برعکس، اگر بخواهد از مناظر زیبای طبیعت با فوکوس کامل عکاسی کند، به یک دوربین فوق‌العاده خوب نیاز دارد؛ دوربینی که بتواند با دیافراگمی به کوچکی F22 هم عکس خوب و کم‌نویزی بگیرد.

افکت Bokeh چیست و چه رابطه‌ای با تنظیمات دیافراگم دارد؟

وقتی دیافراگم را کاملاً باز می‌کنیم، سوژه از پس‌زمینه جدا می‌شود. حاصلش تصاویری جالب است. البته این‌که از این حالت استفاده کنید یا نه، به موقعیت و سوژه‌ی عکاسی بستگی دارد. در این عکس‌ها فقط بخشی از منظره‌ی پیش روی دوربین واضح است. نمونه‌هایی از افکت Bokeh را در دو تصویر زیر بررسی کنید:

سرعت لنز و ارتباط آن با عدد کانونی

هر چه گشادگی دیافراگم لنز یا مجموعه‌ی اپتیکی یک دوربین بیشتر باشد، لنز نور را سریع‌تر و راحت‌تر جمع می‌کند و اصطلاحاً می‌گوییم لنز سریع‌تر است. برعکس آن هم درست است: لنزهایی که گشادگی دیافراگم کم و عمق میدان زیادی دارند، کندتر هستند.

البته عکاسی با گشادگی دیافراگم کم، دوربین باکیفیتی می‌خواهد. حسگر و پردازشگر تصویر باید بتوانند در زمان کوتاه عکس خوبی بگیرند. دوربین‌های معمولی چنین توانایی ندارند. در این دوربین‌ها اگر دیافراگم را تنگ کنیم (یعنی نسبت کانونی را افزایش دهیم)، نور کمی به حسگر می‌رسد. در نتیجه عکس نهایی تیره یا پرنویز می‌شود. برای جبران نور هم باید نوردهی را طولانی کنید؛ آن‌وقت خطر لرزش بالا می‌رود و نویز نسبتاً زیادی در عکس دیده می‌شود.

لنز سریع کدام است و چه ویژگی خاصی دارد؟

«لنز سریع» اصطلاحی است برای لنز‌هایی که گشادگی نسبی دیافراگمشان بالاست؛ یعنی نسبت کانونی کمی مثل ۱٫۴ و ۲٫۰ دارند. این لنزها کاربردهای خاص خود را دارند.

گشادگی نسبی دیافراگم لنزهای پیشرفته

در لنزهای باکیفیت و دوربین‌های حرفه‌ای فیلم‌سازی، معمولاً از کمیت دیگری به نام T-stop استفاده می‌کنند.

T-stop همان F-stop است که میزان عبور نور از لنز نیز در آن لحاظ شده است.

لنزهای معمولی بین ۶۰ درصد تا ۹۰ درصد نور را عبور می‌دهند. عدد ۶۰ درصد را در نظر بگیرید. فرض کنید لنزی عدد کانونی f/2.0 دارد و میزان عبور نورش ۶۰ درصد است. برای به دست آوردن T-stop، عدد اف را بر رادیکالِ میزان عبور نور تقسیم می‌کنیم: ۲٫۰ تقسیم بر رادیکال ۰٫۶ (حدوداً ۰٫۷۷). پس در این مثال T-stop حدوداً T2.6 است.

برخی دوربین‌های حرفه‌ای با T-stop درجه‌بندی و کالیبره می‌شوند.

چطور نسبت کانونی را انتخاب و تنظیم کنیم؟

همان‌طور که اشاره شد، در لنزهای حرفه‌ای این اعداد روی بدنه‌ی لنز درج می‌شوند. با چرخاندن المان‌ها هم می‌توانید نسبت کانونی مورد نظرتان را انتخاب کنید. در تصویر زیر نمونه‌ای از f-stopهای مختلف و درجه‌بندی روی لنز را مشاهده می‌کنید:

در دوربین‌های معمولی و کامپکت بیشتر کارها نرم‌افزاری انجام می‌شود. البته ممکن است دکمه‌ای چرخان، شبیه ولوم صدا، هم روی دوربین باشد که دیافراگم را باز و بسته می‌کند.

این هم نمونه‌ای از روش نرم‌افزاری:

حالت عکاسی Aperture Priority یا اولویت گشادگی دیافراگم

برخی دوربین‌های نیمه‌حرفه‌ای هم حالت عکاسی با اولویت میزان گشادگی دیافراگم دارند که با عبارتی مثل A یا AV مشخص می‌شود. در این حالت دوربین سرعت شاتر را خودش انتخاب می‌کند، اما انتخاب گشادگی دیافراگم را به ما می‌سپارد.

این‌که چه میزان باز بودن دیافراگم مناسب است، به شدت نور محیط، مدت زمان جذب و حساسیت نورسنجی یا ISO وابسته است. برای همین باید به چیزی توجه کرد که به آن مثلث عکاسی می‌گویند.

بعداً درباره‌ی سرعت شاتر و میزان حساسیت کامل‌تر توضیح می‌دهم. فعلاً تصاویر و توضیحات کوتاه زیر را ببینید تا تأثیر سه فاکتور مثلث عکاسی روی عکس نهایی برایتان روشن شود.

سرعت شاتر

اگر حرکت سوژه تند باشد یا دوربین لرزش زیادی داشته باشد، سرعت شاتر بالا مطلوب است. پرتوگیری در زمان کوتاهی انجام می‌شود و تصویر لرزش و تاری ندارد:

حساسیت ایزو یا ISO هم مشخص می‌کند دوربین سیگنال‌هایی را که حسگر از نور می‌گیرد چه‌قدر تقویت کند. ISO بالا یعنی دوربین سیگنال ضعیف حسگر را بیشتر تقویت می‌کند. نویز هم همراه سیگنال تقویت می‌شود و چون نور کمی جمع شده، سهم نویز در تصویر بیشتر به چشم می‌آید. در واقع همه‌ی سیگنال‌ها حقیقی نیستند. حسگر نوعی فتودیود یا ماده‌ی حساس به نور است و خطاهای ذاتی آن هم روی سیگنال تولیدشده‌ی هر پیکسل اثر می‌گذارند. ISO بالا خوب نیست، اما اگر نور کم باشد، ناچاریم ISO را بالا ببریم.

قاعده‌ی سرانگشتی Sunny 16

در یک روز آفتابی نور محیط نسبتاً شدید است. در چنین روزی ایزوی دوربین را روی ۲۰۰ بگذارید و سرعت شاتر را ۱/۲۰۰ ثانیه تنظیم کنید. در این حالت با گشادگی دیافراگم f/16 عکسی با کیفیت مطلوب می‌گیرید.

منبع: اینتوتک

F-Number در انتخاب لنز دوربین صنعتی

مفهوم F-Number فقط به عکاسی محدود نمی‌شود. در دوربین‌های صنعتی هم کل نوری که به حسگر می‌رسد از لنز عبور می‌کند. اگر لنز مناسب نباشد، حتی یک دوربین با رزولوشن بسیار بالا هم تصویر خوبی نمی‌دهد. پس هنگام انتخاب لنز، به F-Number و فاصله‌ی کانونی آن توجه کنید.

در لنزها بخشی به نام آیریز نور عبوری را تنظیم می‌کند. در برخی لنزها آیریز خودکار است. در برخی دیگر آیریز به‌صورت دستی تنظیم می‌شود. پاسخ پرسش‌هایی درباره‌ی لنز، زاویه‌ی دید و عمق دید را در صفحه‌ی سوالات متداول بخوانید. برای مطالعه‌ی دقیق‌تر هم مقاله‌ی عدد اف در ویکی‌پدیا را ببینید.