Как узнать светосилу и фокусное расстояние объектива

Светосила объектива — f число

Если вы регулярно знакомитесь с нашими уроками, то уже знаете, как в характеристиках указывается максимальная величина раскрытия диафрагмы. Вот и светосила объектива — это f число и если быть точным, то f, деленное на то или иное число. Ведь под f подразумевается фокусное расстояние. А величина раскрытия диафрагмы — это число, на которое поделено выставленное фокусное расстояние.
Светосилу обязательно указывают в характеристиках любого объектива. Имеется в виду не обязательно отдельно продающаяся оптика. Эти слова касаются даже компактных фотокамер со встроенным объективом. Более того, сейчас параметр «Диафрагма» или «Светосила» можно найти даже в характеристиках флагманских смартфонов. Ведь в производстве встроенных в них камер используются всё более продвинутые линзы. В результате аппарат получает светосильную оптику, а снимки становятся очень яркими.
Но хватит слов о создании оптики. Давайте подойдем к светосиле объектива с другой стороны

Сейчас нам нужно понять, зачем вообще покупатели обращают внимание на этот параметр. А всё оказывается очень просто

Если диафрагма способна раскрываться очень широко, то и света на матрицу попадает очень много. Некоторые объективы предоставляют диафрагму f/1,4. При таком параметре можно воспользоваться выдержкой 1/4000 секунды, света матрице при этом хватит.
Повышенная светосила благоприятно влияет на качество портретных фотографий. Чем сильнее раскрывается диафрагма — тем меньше становится зона резкости. В результате можно добиться красиво размытого фона. Этот эффект ещё называют словом «боке». Именно поэтому опытные фотографы используют для съемки портретов светосильные объективы. Всяческую зум-оптику они оставляют для съемки пейзажей.
Также стекла с хорошим числом f нужны для вечерней фотосъемки. При недостатке освещения требуется или длительная выдержка, или широко раскрытая диафрагма. Увеличить выдержку никто не помешает, но это не позволит зафиксировать в кадре движущиеся объекты. Поэтому лучше раскрыть диафрагму до значения f/1,8 или f/1,4. Но и этот способ не всегда работает. Ведь при таком значении зона резкости сужается, а иногда это не соответствует задумке фотографа.

Зачем мне еще один объектив? У меня уже есть китовый!

Интересно, что по данным  статистики, среди пользователей зеркальных фотоаппаратов лишь единицы приобретают и активно используют более одного объектива. Большинство фотолюбителей, перейдя на зеркальные либо гибридные камеры, пользуются комплектным («китовым», от англ. kit, комплект) объективом – часто довольно посредственным по конструкции, «мыльным» в плане резкости и «темным» в смысле светосилы, а также с медленным автофокусом. И даже не догадываются, насколько лучше могут стать их работы при удачном выборе качественной оптики! Тем самым, по сути, зеркальная камера из инструмента с большим творческим потенциалом превращается в дорогую и очень громоздкую «мыльницу» – а ведь покупается она, как правило, именно с целью улучшить качество и поднять уровень своих снимков.

Эффективная светосила

Геометрическая светосила характеризует светопропускание объектива лишь отчасти, поскольку не учитывает прозрачность его линз. При прохождении светового потока через объектив часть его поглощается массой стекла, а часть отражается и рассеивается поверхностью линз и оправы, поэтому световой поток доходит до светочувствительного элемента ослабленным. Светосила, учитывающая коэффициент пропускания объектива, называется эффективной светосилой (в некоторых источниках — физической светосилой). Эффективная светосила всегда ниже геометрической.

Эффективная светосила Qe{\displaystyle Q_{e}}, как было сказано выше, определяет отношение освещённости E{\displaystyle E} изображения к яркости B{\displaystyle B} объекта съёмки:

Qe=EB=τ(Df′)2{\displaystyle Q_{e}={E \over B}=\tau \left({\frac {D}{f’}}\right)^{2}},

где τ{\displaystyle \tau } — коэффициент светопропускания системы.
В современной оптике для увеличения светопропускания используют просветление, снижающее световые потери. У непросветлённых объективов при прохождении света сквозь линзы световой поток ослабляется на 1 % на каждый сантиметр толщины стекла и на 5 % за счёт 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 просветлённых объективов световой поток ослабляется в среднем на 0,1, практически не влияя на экспозицию.

В сложных многолинзовых вариообъективах даже при наличии просветления потери возрастают, доводя разницу между геометрической и эффективной светосилой до величин, которые приходится учитывать. В киносъёмочной оптике, для которой разница между геометрической и эффективной светосилой может быть существенной, принято отдельное обозначение эффективных относительных отверстий в виде буквы «Т». Например Т1,3 свидетельствует об эффективном относительном отверстии объектива f/1,3 с соответствующей эффективной светосилой. В практическом кинематографе квадратичную зависимость светосилы от относительного отверстия опускают, называя эффективной светосилой максимальное эффективное относительное отверстие «Т».
На оправах фотообъективов указывается геометрическое максимальное относительное отверстие, характеризующее наибольшую геометрическую светосилу при том, что промежуточные значения диафрагмы маркируются в значениях эффективного относительного отверстия с учётом светопропускания стекла. На оправах современной киносъёмочной оптики, напротив, указываются эффективные относительные отверстия с дополнительным обозначением буквой «Т».

Виньетирование

Виньетирование — это затемнение углов кадра. Наиболее сильным оно бывает на минимальном фокусном расстоянии и полностью открытой диафрагме. Для каждого объектива было осуществлено 3 измерения — на коротком конце, на 24 мм и на длинном конце. Измерения происходили с максимально открытой диафрагмой (для данного фокусного расстояния). Чем меньше виньетирование, тем лучше.

Меньше всего виньетирование проявляется у Canon 17-40L — не удивительно, у полнокадровых объективов круг формируемого изображения больше, чем у «кропнутых», поэтому на кроп попадает только центральная часть изображения и затемненные углы оказываются за пределами матрицы. Sigma и Tamron показывают средние результаты, а Canon 17-55 оказывается в этом испытании на последнем месте.

ТОП-15 лучших объективов для фотокамер Canon

Если перед Вами стоит задача получения и проведения фотосъемки или видеосъемки, понадобится качественный объектив. Именно его выбор играет решающую роль при получении профессиональных, и не только, кадров. Какие самые важные характеристики существуют у данной оптики?

Первое, фокус. Чем он короче, тем больше светосила объектива. И наоборот, длиннофокусные фотообъективы отличаются небольшой светосилой. Второе, количество линз. Чем их меньше, тем меньше теряется света, но с другой стороны, это может негативно повлиять на качестве оптики. Большую роль играет светочувствительность, характеризующая возможность проведения съемки в условиях слабого света.

Как выбрать объектив?

Ассортимент цифровой техники для съемки представлен в большом разнообразии фотоаппаратов и объективов. Определить, какой лучше, сложно даже опытному специалисту, не говоря уже об обычных покупателях. Производством оборудования занимаются как мировые торговые марки, так и производители, работающие в бюджетном и среднем ценовом сегменте.

Всю оптику, которая отличается высоким показателем светосилы, можно поделить на 2 вида:

• фиксы;
• модели, имеющие переменное фокусное расстояние.

Первый вариант используют для съемки в студии. Главная особенность такой оптики заключается в том, что можно легко и быстро менять расстояние объекта до объектива. Это очень полезная функция, когда нужно постоянно перемещаться по помещению, в то время как модель стоит статично. Фиксированные объективы могут похвастаться повышенным качеством съемки. При их сборке производители используют уменьшенное количество линз, из-за чего число искажений уменьшается.

Новички, которые только начинают осваивать фотосъемку, часто используют объективы с максимальным фокусным расстоянием. Эта характеристика варьируется от 50 до 55 миллиметров. При этом светосила составляет от 2,8 до 1,4. Данные модели также называются «полтинниками». Они имеются в каталогах всех известных производителей оборудования для съемки. Указанных выше параметров вполне достаточно, если не придется заниматься ночной или предметной съемкой на высоком уровне.

Также пользуются просом фиксы с показателем фокусного расстояния от 30 до 35 миллиметров. Данные модели относятся к широкоугольным объективам. Их можно использовать для разнообразных творческих замыслов. Их главная особенность заключается с том, что они не подходят для съемки портретов из-за искажения перспективы.

Если вы ищите объектив для портретов крупным планом, следует выбирать фиксы с фокусным расстоянием от 85 до 135 миллиметров. Данный показатель поможет оформить на заднем плане выразительное боке, что идеально для данного направления в съемке.

Что касается стекол с переменным параметром, большой спрос имеют варианты с фокусным расстоянием, которое варьируется от 17 до 55 миллиметров. Для работы также понадобится оптика с показателем расстояния от 70 до 200. Данное оборудование используется для съемки репортажей различной тематики.

Какой светосильный объектив выбрать

Фиксы отлично подходят для студийной съемки, где можно легко менять расстояние до объекта, перемещаясь по залу. А модель при этом статична. Фиксированные объективы хороши качеством картинки. В их конструкции меньше оптических элементов, что уменьшает число искажений.

Новички чаще всего выбирают оптику с фиксированным фокусным расстоянием от 50 до 55 мм, имеющих светосилу от 2.8 до 1.4. Такие объективы еще называют «полтинниками». Их можно найти в линейках всех самых известных производителей фототехники. Этих параметров вполне достаточно, если у фотографа нет стремления заниматься предметной или ночной съемкой.

На втором месте по популярности фиксы с фокусным расстоянием 30 и 35 мм. Они относятся к широкоугольным и подходят для большого количества задач. Но при этом они слегка деформируют перспективу, что неблагоприятно отражается на портретной съемке.

Те, кто специализируется на крупно плановых портретах, предпочитают фиксы с фокусным расстоянием 85 и 135 мм. А чем больше фокусное расстояние оптики, тем больше эффект боке.

Среди стекол с переменным фокусным расстоянием наиболее популярны модели с фокусным расстоянием 17-55 мм. Добавив к ним оптику с расстоянием 70-200, можно уверенно снимать качественные репортажи. При наличии конечно же навыков репортажной съемки.

Источник

Фиксы и зумы

Но даже если прочесть всю информацию про фокусное расстояние объективов, все равно возникают вопросы: Объектив с каким фокусным расстоянием выбрать? Какое фокусное расстояние наиболее универсально? И что лучше: зум или фикс?

Фикс – это объектив с фиксированным фокусным расстоянием, например, только 85 мм или только 135 мм. А если хочешь приблизить или отдалить объект, придется это делать ножками, отходя или подходя к объекту съемки.

Плюсы фиксов:

• Светосила – у фиксов может быть светосила от f 1,4 (а топовые от f 0,95), тогда как у зумов обычно она стартует от f 2,8 (есть пару исключений, но они очень дорогие).
• Вес – фиксы намного легче зумов, поэтому в использовании они комфортнее.
• Стоимость – фиксы дешевле зумов аналогичного качества и светосилы.
• Качество фото – у фиксов хорошая контрастность, звенящая резкость, низкая дисторсия, эффективное подавление бликов и засветок, минимальные хроматические аберрации.
• Срок службы – поскольку в фиксах нет подвижных линз, они меньше подвержены поломке.
• Использование фильтров – светосила фиксов позволяет использовать творческие фильтры.

Минусы фиксов:

• Необходимость много бегать во время съемки вместо того, чтобы просто крутить колесико на объективе.
• Необходимость покупать дополнительные объективы для покрытия всех необходимых фокусных расстояний.
• Необходимость иметь один зум для путешествий, чтобы не тянуть с собой весь набор фиксов.
• Необходимость менять объективы во время съемки, когда приближение-отдаление ногами не помогает.
• Необходимость использовать нейтрально-серый фильтр при хорошей светосиле объектива и открытой диафрагме в солнечный день.
• Необходимость оперативной смены объектива в полевых условиях чревато загрязнением оптики.

Зум – это объектив с переменным фокусным расстоянием заданного диапазона, например, 18–55 мм или 24–70 мм.

Плюсы зумов:

• Удобство при съемке: нет необходимости бегать вперед-назад при съемке крупных и общих планов.
• Универсальность: нет необходимости брать разные объективы для съемки разных планов и жанров.

Минусы зумов: 

• Большой вес – множество линз для охвата разных фокусных расстояний дают определенный вес, не особо комфортный при съемке с рук.
• Малая светосила – из-за большого количества линз такие объективы пропускают меньше света, что будет критично при съемке в помещении и в темное время суток.
• Отсутствие резкости – из-за того, что линз в зум-объективе много и они постоянно в движении, они физически не могут обеспечить такую резкую картинку, как фиксы.
• Высокая стоимость – зумы производить сложнее, поэтому они стоят дороже аналогичных по качеству фиксов.
• Быстрый износ – в сравнении с фиксами, зумы быстрее выходят из строя, так как в них больше подвижных элементов.

Достоинства и недостатки зумов и фиксов не однозначны, так как объектив нужно подбирать под конкретные задачи. Фикс 24 мм может идеально подходить для съемки интерьеров квартир, однако совсем не подойдет для съемки футбола. Поэтому при выборе объектива нужно опираться на личные предпочтения фотографа. 

Практическое значение светосилы

Светосила косвенно влияет на качество астрономических приборов, имеющих объектив: телескопов и астрографов. Её значение неразрывно связано с максимальной апертурой, от которой зависит минимальная светимость небесных тел, доступных для регистрации визуальным или фотографическим способами. Для ведения успешных наблюдений создаются оптические приборы с наибольшей возможной светосилой, позволяющие обнаруживать звёзды и их скопления на больших расстояниях. Для других приборов наблюдения светосила объектива определяет минимальную освещённость, при которой ещё можно различать видимые сквозь оптическую систему объекты.

В фотографии и кинематографе максимальная светосила не менее важна. От неё зависит минимальная выдержка, с которой возможна съёмка при конкретной освещённости сцены. Особенно важна светосила при видео- и киносъёмке, поскольку в этом случае максимальная выдержка не может быть длиннее, чем период съёмки одного кадрика, в отличие от фотографии, где экспонирование может продолжаться несколько секунд и даже минут. Тем не менее, в фотографии светосила объектива ограничивает минимальную освещённость, при которой ещё возможна съёмка на моментальных выдержках без штатива. Англоязычное название светосильного объектива fast lens (буквально — «быстрый объектив») подчёркивает его пригодность для съёмки быстродвижущихся объектов на коротких выдержках.

Не следует забывать, что при максимальном относительном отверстии качество получаемого изображения хуже, чем при средних значениях диафрагмы, несмотря на совершенство конструкции объектива. Виньетирование достигает своих максимальных значений также при полной светосиле. Кроме того, глубина резкости при этом очень мала и недостаточна для резкого отображения объектов, протяжённых в глубину кадра. Более всего это заметно при съёмке с небольших дистанций, поэтому светосила макрообъективов часто сравнительно мала. Тем не менее, использование сверхсветосильных объективов с открытой диафрагмой позволяет получать в фотографии и кинематографе художественные эффекты, недоступные оптике с невысокой светосилой. Большое максимальное относительное отверстие характерно для портретных объективов, допускающих остаточную сферическую аберрацию и мягкий оптический рисунок.

В проекционных объективах величина светосилы определяет световую эффективность всего проектора и, в конечном итоге, яркость изображения на экране. Ненужность большой глубины резкости и небольшое угловое поле позволяют изготавливать большинство объективов для проекции плоских объектов достаточно светосильными.

Что такое светосила объектива

Когда выбирают объектив для фотоаппарата, его светосила является одним из основных параметров, на которые надо обращать внимание. Величина этого параметра указывает на то, в какой степени будет ослаблен поток света при попадании на светочувствительную матрицу

Иначе говоря, речь идет о количестве света, который сможет пройти через линзы.

Разные значения светосилы

При попадании внутрь часть светового пока проходит сквозь систему линз объектива, а другая отражается.

На что она влияет при фотосъемке

Светосила является характеристикой объектива. Она влияет на то количество света, которое не будет отражаться, а попадет внутрь, пройдя все линзы объектива.

Важно! Однако нужно учитывать, что есть дополнительные факторы, которые еще более могут уменьшить его количество до тех пор, пока он не попадет на светочувствительную матрицу. Величина светосилы аппарата может быть постоянной или переменной

В первом случае диафрагма будет открываться всегда до одного и того же значения. Во втором случае ее величину можно регулировать в зависимости от задач, которые стоят перед фотографом. Постоянное значение диафрагмы часто используется в тех объективах, где фокусное расстояние является постоянным

Величина светосилы аппарата может быть постоянной или переменной. В первом случае диафрагма будет открываться всегда до одного и того же значения. Во втором случае ее величину можно регулировать в зависимости от задач, которые стоят перед фотографом. Постоянное значение диафрагмы часто используется в тех объективах, где фокусное расстояние является постоянным.

Объективы, имеющие переменный зум, при использовании изменяющейся диафрагмы устанавливают пределы в зависимости от того, на какое фокусное расстояние они установлены. Для примера можно рассмотреть фотокамеру Canon 18-135. Диафрагма здесь может изменяться в пределах от 3.5 до 5.6. Когда фотограф применяет фокусное расстояние, равное 18 миллиметров, максимальная диафрагма может быть f3.5, но если оно составит 135 мм, то ее можно будет увеличить только до f5.6.

От каких параметров зависит светосила

Светосила объектива говорит о том, какая часть поступающего света проходит сквозь объектив и участвует в создании изображения. Ее величина зависит от максимальной величины открытого отверстия диафрагмы. Чем оно шире, тем в большей степени проявляется светосила объектива.

Важно! Величина диафрагмы определяется параметром f. Чем меньшее значение указано рядом с ним, тем этот параметр лучше

Например, диафрагма f1.8 будет больше, чем при f2.8.

На нее влияет уровень качества изготовления линз, из которых сделан объектив. Кроме этого светосилу характеризует фокусное расстояние.

Нужно отметить, что светосила представляет качество объектива, а упомянутые характеристики в той или иной степени уменьшают количество света, которое будет участвовать в создании изображения.

Объектив — это сложная система линз

Геометрическая светосила

Принято различать геометрическую и эффективную светосилу, которые пропорциональны квадратам геометрического и эффективного относительных отверстий. Геометрическая светосила Qg{\displaystyle Q_{g}} может быть вычислена с помощью выражения:

Qg=(Df′)2{\displaystyle Q_{g}=\left({\frac {D}{f’}}\right)^{2}},

где D{\displaystyle D} диаметр входного зрачка, а f′{\displaystyle f’} — заднее фокусное расстояние.
Светосила любой оптической системы имеет теоретический предел, определяемый волновыми свойствами света. Он вычисляется при помощи математической зависимости:

Nmin=12NAmax=12nsin⁡θ{\displaystyle N_{\text{min}}={\frac {1}{2\;\mathrm {NA} _{\text{max}}}}={\frac {1}{2\,n\sin \theta }}}

где

• N_min — минимально возможное диафрагменное число;
• NA_max — максимально возможная числовая апертура;
• n — коэффициент преломления среды, в которой находится объектив;
• θ — половина телесного угла светового пучка, строящего действительное изображение;

Учитывая, что коэффициент преломления воздуха близок к единице, максимально достижимое относительное отверстие любой оптической системы не может превышать f/0,5 или 2:1. Соответственно, максимально достижимая светосила, равная квадрату этой величины, не превышает значения 4:1.

Для чего может понадобиться такая высокая светосила?

Производитель так описывает свой продукт (объектив 50 мм f/1.2):

Цитата«Объектив с фиксированным фокусным расстоянием 50 мм и большой максимальной диафрагмой для точного управления глубиной резкости»
Конец цитаты

Иными словами подобный объектив позволяет выделять резкостью сюжетно-важную часть снимка.

Величина ГРИП такого объектива минимальна при полностью открытой диафрагме.

Обратимся к on-line Калькулятору глубины резкости ГРИП и проверим глубину резкости при диафрагме f/1.4 и фокусном расстоянии объектива 50 мм.

Задавая дистанцию в 1, 2, 3, 4 и 5 метров, получим глубину резкости (при кружке рассеяния 0.025 мм) равную 20, 110, 250, 440 и 690 мм соответственно.

В тоже время, диафрагмируя объектив до значений 8-11-16, можно получить достаточно протяжённую глубину резко изображаемого пространства.

Установив на свою фотокамеру такой объектив, фотограф может получить большое удовольствие от съёмки.

В яркий солнечный день при минимальной чувствительности 100-200 ISO и при полностью открытой диафрагме f/1.4 камера будет отсекать выдержки 1/4000-1/8000 секунды! Никакой «шевелёнки»!

Для обычной съёмки подойдет программный режим «P». В этом случае камера сама подберёт нужную экспозиционную пару.

Для управления диафрагмой следует выбрать «творческую программу A». В этом случае камера подбирает правильную выдержку для выбранной фотографом диафрагмы.

Если фотографу существенна выдержка (например, при фотографировании фонтанов), то следует воспользоваться «творческой программой S». В этом случае камера подбирает значение диафрагмы объектива, исходя из заданной фотографом выдержки.

Для полного контроля над камерой, например при использовании внешнего экспонометра, следует воспользоваться программным режимом «M».

Что можно узнать, если понимать значение цифр и надписей на объективе

— перед нами 4х кратный зум ( 23,2 : 5,8=4) – объектив с переменным фокусным расстоянием от 5,8 до 23,2мм. Меньшее фокусное расстояние соответствует максимальному углу охвата пространства = углу зрения объектива, а максимальное фокусное расстояние даёт максимальное приближение (увеличение).

— объектив при фокусном расстоянии 5,8мм имеет светосилу 1:2,6 или F2,6; а при фокусном расстоянии 23,2мм светосила объектива уменьшиться до 1:5,5 или F5,5 (чем больше цифра, тем меньше светосила). Так работают почти все объективы

— чем больше фокусное расстояние объектива, тем хуже светосила объектива — это закон оптики. Однако, существуют довольно дорогие объективы, светосила которых не изменяется при увеличении фокусного расстояния — такие объективы называются объективами с постоянной светосилой или постоянной диафрагмой.

— если бы на оправе объектива было только одно значение фокусного расстояние и одно значение диафрагмы — то перед нами был бы не зум-объектив, а объектив с постоянным фокусным расстоянием, т.е. без возможности увеличения (увеличение фокусного расстояния=приближение). Объектив с постояннм фокусным расстоянием профессиональные фотографы часто называют фикс-объективом или просто фиксом.

Светосила объектива, это значение диафрагмы объектива, когда она полностью открыта

Для объектива на фотографии чуть выше светосила объектива равна 2,6. И чем цифра меньше, тем светосила объектива больше. Парадокc?

Нет здесь никакого парадокса. когда мы говорим МАКСИМАЛЬНАЯ ДИАФРАГМА — это значит, что диафрагма объектива полностью открыта и мы имеем ввиду размер отверстия диафрагмы, а не её обозначение цифрой. А цифра, обозначающая диафрагму при её максимальном открытии будет минимальной потому, что в реальности это знаменатель натуральной дроби (если вы заметили, на оправе объектива написано 1 : 2,8 — эти две точки — математический знак деления, часто на оправе так мало места, что знак деления и единицу просто не пишут Подробнее о диафрагме объектива ►