Wykład gościnny VII, część I - po łebkach o obrazie i obiektywie
Marek Lewandowski
Początkowo zamierzałem ten artykuł przerobić nieco i przede wszystkim napisać
więcej niż sam wstęp, zanim opublikuję, ale jako, że na razie czas mam wolny w
małych kawałkach, nie sprzyja to pracy, więc wysyłam jak jest. To jest wstęp
dla raczej początkujących, więc proszę, uzupełniajcie go, a nie krytykujcie
"nie wspomniałeś... nie piszesz..." bo ja wiem, że nieskończenie wielu rzeczy
tu nie ma nawet zaznaczonych. Albo je opiszecie, albo czekajcie na dalsze
części, gdzie może wlezę głębiej w temat - to jest próba obrazowego
przedstawienia, co ma robić obiektyw...
A po co komu obiektyw?
Zacznijmy od początku:
Fotografia narodziła się jako metoda "zapamiętania" obrazu, który widzą nasze
oczy. Jasne, rozwija się już od swych początków jako dziedzina sztuki, ale
ułatwmy sobie życie i zacznijmy od tych "prostych" zastosowań, gdzie nie
trzeba dorabiać teorii do metafizyki na temat praktyki.
Na dobry start przyjmijmy raz a dobrze do wiadomości: fotografia nie ma nic
wspólnego z obrazowaniem rzeczy takimi, jakie SĄ. To jest w najlepszym wypadku
obrazowanie ich tak, jak je WIDZIMY.
Spójrzmy przed siebie - zamknijmy jedno oko, żeby utracić widzenie
trójwymiarowe. Jak powstaje obraz, który rejestrujemy?
Tak, wiem, to są podstawy ze szkoły jeszcze, ale czytajcie dalej, będzie
więcej...
Uprośćmy najpierw kwestię do minimum: wyobraźmy sobie prostą linię, promień
światła biegnący od każdego punktu widzianych obiektów w kierunku naszego oka.
Wszystkie promienie, które dotrą do niego (nie zostaną zatrzymane po drodze
przez inne, bliższe przedmioty) przecinają się w jednym punkcie - w "źrenicy"
naszego oka i za nią zaczynają rozbiegać się na nowo - i trafiają na
siatkówkę. Odwzorowanie punkt-punkt. Punkt "świata" -> punkt na siatkówce. Nie
liczy się odległość, tylko kierunek, z którego promień nadchodzi.
Promienie, światła, które biegną w innych kierunkach niż dokładnie w naszą
źrenicę, nie mają znaczenia, nie trafiają do niej, nie tworzą obrazu.
Nie wnikajmy jeszcze przez chwilę głębiej w budowę oka, tylko spróbujmy to
zastosować w praktyce: Camera obscura, obiektyw otworkowy:
Kawałek blachy w blasze dziurka. Nieskończenie mała dziurka, żeby się
przecisnął tylko "jeden promyk światła" ;P
Za blachą - błona filmowa. Przed blachą: nasza fotografowana scena. Do danego
punktu kliszy dociera tylko ten promyk światła, który pochodzi z miejsca na
przedłużeniu prostej: punkt-otworek. Idealne, perfekcyjne, niestety
bezużyteczne: po pierwsze nieskończenie mały otworek to nieskończenie mało
przechodzącego światła, a secundo: na krawędziach otworu światło ugina się,
przestaje na chwilę biec prostoliniowo, więc nie mamy "promyka" tylko
"rozlazłe dziadostwo".
Co robić? Najpierw zwiększmy otworek. Odrobinę. Tak, żeby ugięcie światła
przestało nam przeszkadzać.
Co to zmienia w naszej fotografii? Po pierwsze: do danego punktu na kliszy
dociera światło już nie "jednego punktu świata", bo ziarenko srebra na kliszy
przez większą dziurkę widzi więcej na raz niż jeden punkt świata. Z drugiej
strony patrząc: światło z jednego punktu świata dociera teraz nie tylko do
jednego miejsca na kliszy, a do małego jej krążka. obraz zrobił się
jaśniejszy, ale nieco rozmazany.
To znaczy, gdyby nie było dyfrakcji (uginania i rozłażenia się światła na
brzegach dziurek), to obraz byłby zauważalnie mniej ostry niż przy
nieskończenie małej dziurce, a tak będzie pewnie porównywalny, a może i
paradoksalnie lepszy.
Jaśniejszy napisałem? No ale dalej mamy dziurkę rzędu 0.2mm, czyli przysłony
rzędu minimum f:22, a zapewne spooro więcej. Na statyw i tydzień naświetlać po
przykuciu wcześniej łańcuchem do latarni - OK, ale do "dzisiejszej" fotografii
to daleko z tym nie zajedziemy.
Musimy dalej zwiększać dziurę. Ale jak zwiększymy otwór, to promienie
pochodzące z jednego "punktu" świata będą się coraz bardziej "rozłazić" po
kliszy. A, ha! Patent na skupianie swiatła wnaleźli już starożytni, zwie się
soczewką skupiającą. Tak na prawdę to tylko podpatrzyli, co na prawdę w oczach
siedzi, ale sza.
To co? Robimy dużą dziurę, żeby łapała dużo światła, wsadzamy w to soczewkę
skupiającą, żeby rozbieżne promienie z powrotem zbiegły się na kliszy i voila!
Wywołujemy naświetloną kliszę i o kufa... coś nam poszło nie teges... yyy...
nieostro jakoś?
Taaak... Dla małej dziurki nie liczyło się, jak daleko jest obiekt wysyłający
światło. Dla soczeki już mamy zależność: jeśli odległość od soczewki do
obiektu jest X, od soczewki do kliszy jest Y, to na kliszy obraz będzie ostry
wtedy i tylko wtedy, gdy:
(1/X) + (1/Y) = (1/f) = Z
(f - ogniskowa soczewki, Z - zdolność skupiająca soczewki - w dioptriach gdy f
jest w metrach).
W tempie ekspresowym dojechaliśmy do momentu, gdzie przeciętny obywatel
skończył fizykę w szkole. Dla niecierpliwych zapewne teraz przyjdzie "gęste",
a "umiejący" i tak z wykładu pewnie nic nie wyniosą nowego, więc mogą
przeskoczyć do podpisu ;P
W szkole zabawa zakończyła się na rysowaniu obrazu "strzałki" tudzież innego
podobnie bzdurnego obiektu 2-wymiarowego. Pozostańmy jeszcze przez chwilę przy
obiektach płaskich, ale rozstawmy ich w scenie więcej. Bedę się teraz
posługiwał "małym obrazkiem" (formatem kasety 135, 36mm filmem, znaczy co
szary Kowalski ma w szafie wkręcone do Prakticy) jako odniesieniem, coby
liczby miały więcej "znaczenia" dla "normalnych ludzi".
Weźmy na próbę soczewkę o f=50mm czyli o "sile" 1/0.05 = 20 dioptrii.
Załóżmy, że fotografujemy obiekt oddalony od naszego szkła o metr.
Klisza musi znaleźć się w takim wypadku:
1/(20D - 1/1m) = 1/19 ~= 52.5mm za soczewką.
Jeśli chcielibyśmy fotografować dalsze obiekty, należałoby zmniejszać
odległość soczewka-film, aż do:
1/(20D - 1/oo m) = 1/20D = 50mm (czyli dokładnie tyle, ile wynosi ogniskowa
soczewki)
Jeśli chodzi o bliższe obiekty, musimy oddalać soczewkę od kliszy. Wraz ze
zbliżaniem się ze szkłem do obiektu wymagane odsunięcie kliszy gwałtownie
rośnie, gdy z _naszym_ szkłem podejdziemy na 50mm (==f) - wyjdzie
nieskończenie wielkie. To przyczyna, dla której obiektywy mają nieraz dość
wkurzajaco dużą "minimalna odległość ostrzenia" - np. dla 50-tek typowo ok 30
- 40cm od "środka optyki".
Dla 30cm:
1/(20D - 1/0.30m) = 60mm
Czyli całość musi się ruszać w zakresie 50-60mm, czyli 10mm przesunięcia szkła
da zakres ostrzenia od 30cm do nieskończoności. Gdybyśmy chcieli zejść z 30cm
do 20cm należałoby wydłużyć zakres regulacji do 17mm, czyli niemal podwoić...
nie ma sensu dla "normalnych" szkieł.
Haha, mamy już jakąś zabawkę :)
Aleale, dygresja dygresją, a co z naszymi obiektami w scenie?
Ustaliliśmy, że naostrzyłem na coś odległego od obiektywu o metr. Ale to nie
jest jedyny obiekt w kadrze. Przyjmijmy, że wezmę jeszcze coś i postawię to w
odległości 2 metrów.
Na początek niech to będzie tylko jeden jasny punkt - np. maciupcia żaróweczka
latarki.
Światło przez niego emitowane/odbijane rozchodzi się we wszystkich kierunkach.
To, co nie trafia do soczewki nas nie obchodzi. Co wpada do soczewki zostaje
załamane i skupione znowu. Gdzie?
1/(20D - 1/2m) = 51.3mm za soczewką. Czyli 1.2mm PRZED kliszą. No ale
promienie światła nie zatrzymają się w miejscu, tylko po przecięciu zaczną się
dalej prostoliniowo rozbiegać, aż trafią na kliszę - w postaci jasnego
"placka".
Jaki kształt będzie miał ten placek?
Taki,jak nasza soczewka...
Na razie rozważamy sobie idealną soczewkę, więc jest nieskończenie cienka -
załamuje światło, ale nie przesuwa go. Czyli na każdy punkt soczewki pada
światło, jest załamywane w kierunku ogniska i leci dalej tworząc niejako
świetlny stożek z wierzchołkiem tam, gdzie wypada nasze ognisko (51.3mm dalej
). Od tamtego miejsca rozbiega się identyczny, symetryczny stożek światła
uciekając do nieskończoności, czy do naszej kliszy.
A co gdyby ów punkt był bliżej niż metr?
Pół metra?
Przy półmetrze: 1/(20D-1/0.5) = 55.5mm, czyli promienie przetną się 3mm za
kliszą... ergo, naświetlą ją zanim zejdą się z powrotem w jeden punkt -
tworząc tym samym placek o takim samym kształcie jak poprzednio, tylko
odwrócony o 180 stopni (przy okrągłym prześwicie soczewki to kółko i tak
będzie kółko).
Wniosek: wszystko, co nie jest położone na powierzchni fokalnej (w naszym
przypadku i przy naszym aktualnym ustawieniu ostrości jest ona w przybliżeniu
1m od środka soczewki) jest odwzorowywane nieostro - z punktów robią się
placki światła, cienkie, kontrastowe linie robią się grubymi, mało
'intensywnymi' maźgami, ostre krawędzie znikają.
Jak bardzo nieostro?
Ano to zależy. Po pierwsze zależy od tego, jak daleko od płaszczyzny fokalnej
jest nasz obiekt - wiadomo, że jeśli zamiast 2 metry od szkła postawimy ten
punkt 4 metry od szkła, to promienie przetną się jeszcze dalej od kliszy, będą
miały dłuższą drogę na "rozbieganie się" i w efekcie zarejestrują się na
większej powierzchni - będzie większy, ale ciemniejszy "placek".
Po drugie: przy tej samej odległości promienie szybciej rozbiegają się, gdy
soczewka jest większa. Kąt rozwarcia naszego "świetlnego stożka" jest przecież
zależny od średnicy szkła...
Jak łatwo zauważyć, istotna jest nie tyle średnica szkła, co jej stosunek do
długości ogniskowej - ten sam kąt przy wierzchołku będziemy mieli przy dziurze
5cm i ogniskowej 50mm co przy dziurze 20cm i ogniskowej 200mm (kto nie wierzy
nich sobie narysuje i przypomni Talesa). Stąd wzięło się pojęcie otworu
względnego przysłony, znanego jako f-stop: jest to właśnie stosunek efektywnej
średnicy (dalczego efektywnej to potem) szkła do jego ogniskowej.
f:1.8 oznacza, że nasz obiektyw ma średnię [f (==ogniskowa) podzielić przez 1.
8], czyli 50mm/1.8 = ca. 28mm
Dla wspomnianego punktu odległego o 2 metry, którego obraz powstaje 51.3mm od
szkła, przy f:1.8, snop światła "zbiega się" ze średnicy 28mm do "zero" na
odległosci właśnie 51.3mm, czyli na pozostałych mu 1.2mm rozbiega się do:
1.2/51.3 * 28 = 0.65mm (Tales!).
Zapewne każdemu obiło sie o uszy pojęcie przysłony. Taki mechaniczny dynks, co
służy zmniejszaniu "prześwitu" w obiektywie. Wiemy już, że nic poza
płaszczyzną fokalną nie będzie idealnie ostre. Ale może można to uczynić
_wystarczająco_ ostrym? Pominę tu kawałek wyliczeń, weźcie na wiarę, że
przyjmuje się, iż obraz jest ostry, gdy punkty na kliszy są mniejsze niż ok.
0.02mm. Nasz "punkt" jest za duzy (0.65mm), żeby zostać uznanym za taki. Ale
odwróćmy poprzednią proporcję:
Jeśli chcemy, by ten dalszy obiekt był ostry, to jego punkcik nie powinien być
większy niż 0.2mm, czyli nie możemy wziąć soczewki większej niż:
0.2mm * 51.3mm / 1.2mm = 8.55mm średnicy, albo, jak kto woli:
50/8.55 = f:5.85 ~= f:5.6
nie, nie trzeba obcinac soczewki dookoła, wystarczy zasłonić jej brzegi, a
zostawić tylko okrągły prześwit w środku. Liczy sie powierzchnia rzucająca
światło w kierunku kliszy. Tracimy powierzchnię zdolna do zbierania światła, w
zamian za to zyskujemy przestrzeń, w której obiekty są ostre.
oops... ale was wmanewrowałem w pojęcie głębi ostrości ;P
Ale przynajmniej już wiadomo, skąd się bierze - im dalej od "celu" jest
element kadru, tym dalej od kliszy powstaje jego obraz i tym "większe" robią
się jego "punkty", efekt można zmniejszyć poprzez zmniejzenie srednicy szkła
(domknięcie przysłony). Ciąg dalszy o głębi ostrości, wzory na jej liczenie
itd. wraz z przykładami znajdziecie w pierwszym lepszym podręczniku
fotografii.
Ja tymczasem chcę oddryfować na moment w trochę inną stronę... ale to w
następnym odcinku ;)
--
Marek Lewandowski ICQ# 10139051/GG# 154441
locustXpoczta|onet|pl
www.stud.uni-karlsruhe.de/~uyh0 , http://www.pbase.com/mareklew
[! Odpowiadaj pod cytatem. Tnij cytaty. Podpisuj posty. !]
--
Wysłano z serwisu Usenet w portalu Gazeta.pl -> http://www.gazeta.pl/usenet/
Arch
> Wykład gościnny VII, część I - czyli po łebkach o obrazie i obiektywie.
Świetny wykład, sporo "uporządkował" mi w głowie ;)
Mam tylko pytanie odnośnie minimalnej odległości ostrzenia:
Jak działa "macro" czy "super macro" ;) w aparatach typu "małpka"?
I dlaczego nie stosuje się tego w lustrzankach...?
pozdrawiam
Arch
Marek Lewandowski
Arch wrote:
> Świetny wykład, sporo "uporządkował" mi w głowie ;)
> Mam tylko pytanie odnośnie minimalnej odległości
> ostrzenia:
> Jak działa "macro" czy "super macro" ;) w aparatach typu
> "małpka"?
Jednoznacznej odpowiedzi nie ma, ale czarnej magii też nie.
najczęściej po prostu ten pstyczek odblokowuje możliwość ostrzenia
bliżej. Zwyczajnie chodzi o ograniczenie ruchu obiektywu przy
normalnym ostrzeniu, coby gdy AF się gubi nie gubił się w zakresie,
gdzie nie ma czego szukać. Przy napędzie normalnym gwintem AF-owi
przeszukanie zakresu 20-30cm zajmie tyle samo czasu co przeszukanie
30-nieskończoność, więc przez domyślne zabronienie szukania
ostrości "blisko" znacznie przyspiesza się działanie AFa.
W niektórych aparatach może się zmienić sposób ostrzenia: zamiast
przestawiać obiektyw przy zachowaniu stałej ogniskowej zaczną
kręcić którymś segmentem obiektywu nie patrząc na to, że zmienia
on nie tylko ostrość, ale i ogniskową.
> I dlaczego nie stosuje się tego w lustrzankach...?
Ograniczenie zakresu ostrzenia stosuje się - zwłaszcza przy dość
powoli ostrzących długich teleobiektywach. Przy normalnych szkłach
tych trików nie trzeba stosować, bo układ AF w lustrzankach potrafi
stwierdzić, czy obiektyw jest wyostrzony za blisko, czy za daleko
(kompakty wiedzą tylko "lepiej niż ostatnio" "gorzej niż ostatnio"
"nie potrafię wykryć zmiany" - to ostatnie może prowadzić do
błędnego potwierdzenia ostrości gdy obiektyw jest ekstremalnie źle
naostrzony).
Kombinacje z przestawianiem soczewek nie mają sensu - większość
szkieł macro to stałookniskowe i nieprawdopodobnie ostre konstrukcje.
Lepiej zachowują się sztywne niż zoomoworuchome.
--
Marek Lewandowski
Czeslaw Gryzik
> Jak działa "macro" czy "super macro" ;) w aparatach typu "małpka"?
> I dlaczego nie stosuje się tego w lustrzankach...?
matrycy.
A dlaczego odleglosci sa przy tym takie male w porownaniu z
lustrzankami? No mniej wiecej z tego samego powodu, dla ktorego
"malpki" sa male ;)
A powazniej - malpki maja bardzo mala matryce. Matryce tak mala,
ze mnoznik pomiedzy rzeczywista ogniskowa obiektywu a odpowiednikiem
35 mm jest rzedu 5-6 razy. To wplywa generalnie na wszystko - od
wielkosci obiektywu po minimalna odleglosc ostrzenia.
Przykladowo Minolta Z3 w trybie macro'a ostrzy bodajrze
pomiedzy 20 cm przy krotkim koncu a 2 m przy dlugim - tylko
ze fizyczne ogniskowe to ona ma 6mm - 69mm. Przy super macro
jest ostrzenie z 1cm, ale tez ogniskowa jest blokowana na
6mm.
Przytaczajac obliczenia Marka - dla ogniskowej 6mm (ok 167D)
zeby uzyskac ostrzenie przy 1cm mamy:
1/(167D - 1/0.01m) = 14mm - czyli calkiem realne wartosci.
Czesiek
Marek Wyszomirski
> > Mam tylko pytanie odnośnie minimalnej odległości ostrzenia:
> > Jak działa "macro" czy "super macro" ;) w aparatach typu "małpka"?
> > I dlaczego nie stosuje się tego w lustrzankach...?
> Macro i super macro dziala dokladnie tak samo - szkla sa odsuwane od
> matrycy.
>[...]
Nie koniecznie. Moze to tez byc realizowane przez wzajemne przesuniecia
soczewek - tak, aby uzyskac skrocenie ogniskowej przy niezmienionej (lub
tylko nieznacznie zmienionej) odleglosci srodka optycznego obiektywu od
matrycy. O ile wiem, oba rozwiazania sa stosowane - zatem w roznych
aparatach moze byc roznie.
--
Pozdrawiam!
Marek Wyszomirski (wysz...@toya.net.pl)
Robert Maj
> Marek Lewandowski napisał(a):
>> Wykład gościnny VII, część I - czyli po łebkach o obrazie i obiektywie.
>
pokazuje
dzięki
--
--------------
Robert Maj
http://republika.pl/robert_maj/
JacekK [wawa]
>>Marek Lewandowski napisał(a):
>>
>>>Wykład gościnny VII, część I - czyli po łebkach o obrazie i obiektywie.
>>
> czy ktoś mógłby podesłac linka bo coś mi watek wcięło a google nic nie
> pokazuje
> dzięki
http://usenet.gazeta.pl/usenet/0,47943.html?group=pl.rec.foto.cyfrowa&tid=1202323
--
Jacek Karczmarczyk
"Podoba mi sie to, co panowie mowia, ze sie podoba..." / Rejs
Marek Lewandowski
> Mam tylko pytanie odnośnie minimalnej odległości ostrzenia:
> Jak działa "macro" czy "super macro" ;) w aparatach typu "małpka"?
> I dlaczego nie stosuje się tego w lustrzankach...?
hmmm, wiem, że na tego posta odpowiedziałem przez google ale jak na
wrazie nie widzę, żeby post gdziekolwiek dotarł :/
Większość już napisano, jeśli aparat nie zmienia konfiguracji obiektywu,
to ten przełącznik blokuje/odblokowuje szukanie ostrości blisko. Dla
porównania: przejechanie zakresu 0-30 centymetrów zajmuje co najmniej
tyle samo, co przejechanie od 30 cm do nieskończoności. Jako, że
normalnie nie fotografuje się obiektów tak bliskich, to nie ma sensu,
żeby AF szukał w tym zakresie ostrości... Przełączenie na macro odwraca
sprawę: nie ma sensu szukać daleko, za to należy najpierw szukać blisko.
W lustrach się tego nie stosuje, bo użytkownicy wiedzą, że liczy się nie
możliwie bliskie ostrzenie a możliwie duża skala odwzorowania, więc nikt
nie próbuje robić szkieł ostrzących od 1cm...
--
Marek Lewandowski ICQ# 10139051/GG# 154441
locustXpoczta|onet|pl
http://www.stud.uni-karlsruhe.de/~uyh0
Mattrick
> Wykład gościnny VII, część I - czyli po łebkach o obrazie i obiektywie.
[ciach]
Z wilka przyjemnością czyta się Twoje wykłady ze względu na łatwość
zrozumienia co autor miał na myśli.
Jest jednak pewna rzecz, której dalej pojąć nie mogę.
Czy to co widzimy to jest gdzies ta ostrość, czy cos jest bardziej lub mniej
ostre?:)
--
Pozdrawiam!
Mattrick
www.MATTRICK.aq.pl
Marek Lewandowski
> Jest jednak pewna rzecz, której dalej pojąć nie mogę.
> Czy to co widzimy to jest gdzies ta ostrość, czy cos jest bardziej lub mniej
> ostre?:)
masz na myśli to na zdjęciu?
Teoria:
Przy idealnym obiektywie punkt płąszczyzny fokalnej odwzorowywany jest
na punkt płaszczyzny filmu. Ta infinitezymalnie cienka strefa jest
odwzorowywana idealnie ostro.
Praktyka: dla każdej realnej konstrukcji punkt płaszczyzny fokalnej
odwzorowywany jest na jakąś krzywą dzwonową na płaszczyźnie filmu, ergo
nic nie jest ostre doskonale, ale nie zapominajmy, że matryca ma pixele
a film ma ziarno...
--
Marek Lewandowski ICQ# 10139051/GG# 154441
locustXpoczta|onet|pl
http://www.stud.uni-karlsruhe.de/~uyh0
Jan Rudziński
Użytkownik Marek Lewandowski napisał:
> hmmm, wiem, że na tego posta odpowiedziałem przez google ale jak na
> wrazie nie widzę, żeby post gdziekolwiek dotarł :/
Większość polskich serwerów news blokuje posty wysłane przez google,
możesz sobie od razu darować...
Bo tak.
--
Pozdrowienia
Janek (sygnaturka zastępcza)
Marek Lewandowski
> > hmmm, wiem, że na tego posta odpowiedziałem przez google ale jak na
> > wrazie nie widzę, żeby post gdziekolwiek dotarł :/
> Większość polskich serwerów news blokuje posty wysłane przez google,
> możesz sobie od razu darować...
> Bo tak.
ok, nawet nie wiedziałem :/
A gazeta.pl wczoraj szwankowała, onet ma limit 10 postów / 24h, więc
teges...