Статья
Понятие диафрагменного числа (F-number)
Диафрагменное число (F-Number), или относительное отверстие, показывает, насколько широко открыта диафрагма. Это отверстие выражается относительно фокусного расстояния объектива. Ниже я рассматриваю его влияние и то, как правильно его выбрать.
В фотографии есть несколько ключевых слов и терминов, понимание которых помогает и выбрать и купить хорошую камеру, и знать, как настроить её в различных условиях, чтобы итоговый снимок получился удачным.
Что означают f/2.8, f2.0 и подобные значения в технических характеристиках камеры?
Такие термины, как F-stop или F-number, f-factor, focal factor, focal ratio, f-ratio и относительное отверстие, означают одно и то же: насколько широко открыто отверстие диафрагмы камеры. Возможно, вас удивит такое количество равнозначных терминов. Не волнуйтесь: объяснения ниже сделают смысл всех этих терминов понятным.
Определение F-stop, F-number, или относительного отверстия
Начну с диафрагмы. Диафрагма похожа на зрачок нашего глаза. Зрачок — это чёрная часть в центре глаза. При ярком свете окружающие его мышцы сужают его, а при слабом свете зрачок расширяется. Чем больше зрачок, тем больше света он пропускает.
Диафрагма камеры выглядит примерно так, как показано на рисунке ниже. В ней есть несколько лепестков, которые увеличивают или уменьшают количество проходящего света:
Так и в камере: сужая или расширяя диафрагму, можно сделать снимок темнее или светлее.
Кратко о треугольнике экспозиции мы расскажем далее в этой статье. Пока достаточно знать, что время экспозиции тоже можно увеличивать или уменьшать. Сочетание продолжительности прохождения света и ширины диафрагмы определяет, насколько светлым или тёмным будет изображение. Иными словами, величина, называемая экспозиционным числом (EV), объединяет эти два фактора — время экспозиции и диафрагму — в одно число.
В фотографии удобнее выражать степень открытия диафрагмы относительно фокусного расстояния объектива — отсюда и термин относительное отверстие, где слово «относительное», означает, что диаметр выражается относительно фокусного расстояния.
Проще говоря, фокус объектива — это точка, в которой лучи сходятся и встречаются. Например, увеличительное стекло собирает солнечный свет в своём фокусе, и именно в этой точке можно поджечь бумагу! Заметим, что точное определение фокуса таково:
Фокус линзы или неплоского зеркала — это точка, в которой сходятся лучи, исходящие от объектов, находящихся в физической бесконечности.
Например, если фокусное расстояние объектива равно 100 мм, а максимальный диаметр отверстия диафрагмы — 25 мм, говорят, что объектив имеет f/4.
Следовательно:
Итак, диафрагменное число равно фокусному расстоянию, делённому на диаметр отверстия: 100 ÷ 25 = 4, то есть f/4.
Ряд значений диафрагмы, или относительного отверстия, начинается с f/1.4. С каждым шагом (одна ступень) диафрагменное число умножается примерно на 1,4 (квадратный корень из 2), а площадь отверстия уменьшается вдвое. Например, после f/1.4 идёт f/2. Площадь отверстия при f/2 примерно вдвое меньше, чем при f/1.4, поэтому и света на сенсор попадает вдвое меньше.
Если умножить диафрагменное число на квадратный корень из 2 (около 1,4), получится следующее значение — f/2.8. Точно так же получаются f/4, f/5.6 и f/8.
По сравнению с f/2 при f/8 площадь отверстия в 16 раз меньше, а диаметр — в 4 раза уже. Поэтому, чтобы яркость итогового изображения осталась прежней, время экспозиции (о котором я упоминал ранее) нужно увеличить в 16 раз.
Чем сильнее закрыта диафрагма, тем более узким становится пучок лучей, проходящих через объектив. Иными словами, чем сильнее закрыта диафрагма, тем уже пучок лучей, и точки, находящиеся не точно в фокусе, образуют на сенсоре меньший кружок. В результате резким выглядит больший диапазон перед объектом съёмки и за ним.
В реальном мире, если точка находится на определённом расстоянии от камеры, её изображение формируется точно на поверхности сенсора и выглядит на нём точкой. Если же она находится не на этом расстоянии, она отображается большим кружком. Проще говоря, края объектов, находящихся не в фокусе, полностью размываются.
Предположим, вы открываете диафрагму, например до F5.6, как на изображении ниже. В этом случае одни лучи сходятся перед фокусом, а другие — за ним. Тогда в фокусе оказываются только те объекты, отражённые лучи от которых сходятся на поверхности сенсора.
Если же снимать при F22, пятно размытия ближних и дальних объектов становится настолько малым, что большая часть сцены выглядит резкой. А если сенсор к тому же находится в фокусе, резким выглядит всё.
Иногда фотограф хочет отделить объект съёмки от фона — в этом случае желательна широко открытая диафрагма. И наоборот, чтобы снять красивые пейзажи полностью в фокусе, нужна отличная камера, способная сделать хороший малошумный снимок даже при диафрагме F22.
При полностью открытой диафрагме объект съёмки отделяется от фона. В результате получаются интересные изображения. Использовать этот режим или нет, зависит от ситуации и объекта. На таких снимках резкой является лишь часть сцены перед камерой. Посмотрите примеры эффекта боке на двух изображениях ниже:
Светосила объектива и её связь с диафрагменным числом
Чем шире отверстие объектива или оптического узла камеры, тем быстрее и легче он собирает свет, и тем более светосильным считается объектив. Верно и обратное: объективы с малым отверстием и большой глубиной резкости менее светосильны.
Для съёмки с малым отверстием диафрагмы камера должна быть высококачественной, а сенсор и процессор изображения должны успевать сформировать хороший снимок за короткое время. Обычные камеры на это не способны. Если в них сузить диафрагму (то есть увеличить диафрагменное число), на сенсор попадает мало света. В результате итоговый снимок получается тёмным или шумным, либо для компенсации приходится увеличивать выдержку, что повышает риск смазывания из-за дрожания камеры и оставляет в изображении сравнительно высокий шум.
Что такое светосильный объектив и чем он особенный?
«Светосильный объектив» (fast lens) — так называют объективы с большим относительным отверстием, то есть с малым диафрагменным числом, например 1,4 или 2,0. У таких объективов есть свои особые области применения.
Для высококачественных объективов и профессиональных кинокамер обычно используется другая величина — T-stop.
T-stop — это F-stop с учётом светопропускания объектива.
Обычные объективы пропускают от 60 до 90 процентов света. Возьмём 60 процентов. Пусть диафрагменное число объектива равно f/2.0, а светопропускание — 60 процентам. Чтобы получить T-stop, нужно разделить диафрагменное число на квадратный корень из коэффициента пропускания: 2,0 делим на квадратный корень из 0,6 (около 0,77). Таким образом, в этом примере T-stop составляет около T2.6.
Шкалы некоторых профессиональных камер градуированы и откалиброваны в значениях T-stop.
Как уже говорилось, на профессиональных объективах эти числа нанесены на корпус объектива. Вращая кольца, можно выбрать нужное диафрагменное число. На изображении ниже показан пример различных значений диафрагмы и шкала на объективе:
В обычных и компактных камерах это в основном делается программно. У камеры также может быть поворотная ручка, похожая на регулятор громкости, которая открывает и закрывает диафрагму.
Вот пример программного способа:
Режим Aperture Priority (приоритет диафрагмы)
В некоторых полупрофессиональных камерах есть также режим съёмки с приоритетом диафрагмы, обозначаемый A или AV. В этом режиме камера сама выбирает выдержку, а выбор диафрагмы оставляет нам.
Насколько широко следует открыть диафрагму, зависит от интенсивности окружающего освещения, времени экспозиции и светочувствительности, или ISO. Именно поэтому следует пользоваться так называемым треугольником экспозиции.
Подробнее о выдержке и чувствительности я расскажу позже, а пока посмотрите на изображения и краткие пояснения, чтобы понять, как три фактора треугольника экспозиции влияют на итоговый снимок.
Если объект быстро движется или камера сильно дрожит, желательна короткая выдержка. Экспонирование происходит за короткое время, поэтому на изображении нет смазывания и размытия:
Чувствительность ISO определяет, насколько сильно камера усиливает сигналы, возникающие от поглощённого сенсором света. Высокое значение ISO означает, что камера сильнее усиливает слабый сигнал сенсора. Вместе с сигналом усиливается и шум, а поскольку собрано мало света, доля шума на изображении становится заметнее. На самом деле не весь сигнал является реальным. Сенсор представляет собой разновидность фотодиода или светочувствительного материала, и его собственные погрешности тоже влияют на сигнал каждого пикселя. Высокое ISO — это нехорошо, но при слабом освещении другого выхода нет.
Эмпирическое правило «солнечных 16» (Sunny 16)
В солнечный день окружающее освещение сравнительно яркое. В такой день установите ISO камеры на 200, а выдержку — 1/200 секунды. Тогда при диафрагме f/16 вы получите качественный снимок.
Источник: Intotek
Диафрагменное число — понятие не только фотографическое. В промышленных камерах весь свет, попадающий на сенсор, тоже проходит через объектив. Если объектив не подходит, даже камера с очень высоким разрешением не даст хорошего изображения. Поэтому при выборе объектива обращайте внимание на его диафрагменное число и фокусное расстояние.
В объективе количество проходящего света регулирует деталь, называемая ирисовой диафрагмой. В одних объективах она автоматическая, в других её устанавливают вручную. Ответы на вопросы об объективах, угле обзора и глубине резкости можно прочитать на странице Часто задаваемые вопросы . Для более подробного ознакомления см. статью «Диафрагменное число» в Википедии.