Дифракция в фотографии: Дифракция объектива её влияние на фотографию

Содержание

что это и как ее избежать

Дифракция в фотографии: что это и как ее избежать

30.09.2020

Дифракция, то есть искривление света, — проблема, с которой сталкиваются многие фотографы. Однако даже профессионалы не всегда обращают внимание на этот эффект. Но из-за этого снимки могут потерять резкость, что ухудшит их качество. Вот почему важно знать, чем вызывается дифракция в фотографии, что это и как ее избежать.

Что такое дифракция

Дифракция на фото — оптический эффект, который возникает, когда световые волны, попадающие на линзу, «изгибаются» краями диафрагмы. Такое происходит при любых настройках камеры, однако эффект увеличивается, если свет попадает на матрицу через небольшое отверстие, такое, как апертура с малым значением f-числа.

Пример рассеивания световых волн

При большой диафрагме свет свободно проходит на датчик. Когда размер уменьшается, лучи воспринимают лепестки затвора как препятствие. В итоге световая волна рассеивается на соседние датчики так, что изображение кажется нечетким, даже если оно правильно сфокусировано. При этом точки на снимке заменяются диском Эйри — световым пятном, которое получается при фокусировке. Чем меньше диафрагма, тем виднее этот эффект.

Фото слева сделано с параметром f/5.6, справа — f/22

Некоторые начинающие фотографы путают дифракцию и эффект аберрации. Чтобы понять различие, требуется знать, что такое ХА в фотографии. Хроматическая аберрация — это также оптическая иллюзия, но она возникает из-за того, что фокусные расстояние не совпадают с длиной световых волн. Дифракция получается из-за рассеивания света.

Подбираем настройки

Дифракцию довольно легко предотвратить. Необходимо использовать более низкие значения диафрагмы, например, в диапазоне f/4–16. Однако стоит учитывать, что дифракционный предел камеры отличается в зависимости от модели. Вы можете подобрать идеальные параметры для вашего объектива, фотографируя предмет с мелкими деталями.

Возьмите объектив, дифракционный диапазон которого вы хотите найти, и установите его на камеру. Прикрепите камеру к штативу, установите приоритет диафрагмы (режим A или Av) и сфокусируйтесь на объекте с мелкими деталями, например, на этикетке бутылки. Затем сделайте серию снимков с одинаковым фокусом, но с разной апертурой — от минимальной до максимальной. Откройте сделанные фото, увеличьте масштаб до 100% и изучите различия.

Слева фото, сделанное с установкой f/1.8, справа — f/16

На примере выше показано, как был найден дифракционный предел объектива для Sigma ART 18-35/1.8. В данном случае это диапазон f/1.8–16. Этот простой тест поможет узнать о своем объективе две вещи:

  • диафрагму, обеспечивающая наиболее резкие изображения;
  • апертуру, при которой снимки начинают терять резкость.

При установках f/1.8 текст на этикетке резкий и высококонтрастный. Между тем, при размере f/16, где створки затвора почти закрыты, наблюдается видимое искажение. Появляется мягкий эффект свечения и размытость текста.

Подбираем настройки

Что делать, если нужно добиться максимальной глубины резкости, но вы не хотите использовать небольшое значение объектива? Вам не нужно выставлять самую маленькую апертуру, если вы снимаете на открытом воздухе. Для этого вам пригодится знание того, что такое ФФ в фотографии, а также таблица гиперфокального расстояния. Первое означает фотоаппараты, поддерживающие полнокадровую матрицу а гиперфокальное расстояние — это то, насколько близко вы можете сфокусироваться, сохраняя приемлемо резкий фон изображения.

При этом не обязательно применять минимальное дифракционное ограничение диафрагмы, особенно при широкоугольной съемке. Например, если вы используете ФФ (полнокадровую) камеру с объективом 20 мм, не нужно использовать диафрагму f/22 для получения резких фото. Держите под рукой таблицу гиперфокальных расстояний, чтобы знать, как сильно можно увеличить апертуру и при этом максимизировать глубину резкости.

Изображение сделано камерой NIKON D7000 + 24mm f/1.4 @ 24mm, ISO 100, 1/250, f/5.6

Как убрать размытость в постобработке

Дифракционное размытие может испортить удачный кадр. Частично избавиться от него можно в процессе обработки фотографии. Практически любая программа для редактирования фото имеет функцию повышения четкости. К примеру, в редакторе ФотоМАСТЕР вы можете провести общее улучшение или отрегулировать отдельный участок.

До

После

Если вам нужно повысить общую четкость, откройте снимок в программе и в разделе «Улучшения» перейдите во вкладку «Резкость». Выставьте силу, порог и радиус. Вы можете установить эти параметры путем подбора, отслеживая изменения в окне просмотра, и выбрать подходящий для себя вариант.

Общее повышение резкости

Допустим, вы хотите оставить горы на снимке слегка размытыми, чтобы подчеркнуть их отдаленность. Для этого перейдите в раздел «Ретушь» и откройте инструмент «Радиальный фильтр». Зажмите правую кнопку мыши и нарисуйте овал таким образом, чтобы он захватил участок, который вы хотите исправить. В правой колонке отметьте пункт «Внутри». Затем откройте вкладку «Резкость» и подберите нужные установки.

Редактирование отдельной части снимка

Профессиональному фотографу важно понимать, что такое дифракция в фотографии. К сожалению, невозможно обезопасить себя от этого во время съемки. Скачайте фоторедактор ФотоМАСТЕР, исправляйте неудачные кадры и изучайте параметры своего объектива. Так вы сможете минимизировать негативный эффект этого явления.

Дифракция?!! Дифракция? А, дифракция… — Красноярский фотограф Артур Миханев

Что такое дифракция в фотографии?
Говоря упрощенно, это нежелательное явление, которое проявляется при чрезмерном закрытии диафрагмы.
Все мы знаем, что когда диафрагма прикрыта (например, до f/11) то возрастает глубина резкости (ГРИП). В итоге, мы можем снимать пейзаж, уверенные, что все будет четко (ну, про гиперфокальное расстояние пока промолчим).
В итоге, молодые фотографы с энтузиазмом ужимают диафрагму вообще до предела — а у некоторых объективов он может достигать и f/45! Но, вглядываясь затем в снимки, они понимают, что где-то их обманули…

Действительно — у каждой фотокамеры есть порог закрытия диафрагмы, переходя который мы теряем в резкости. То есть, глубина резко изображаемого пространтства действительно увеличивается при закрытии диафрагмы. Но вот детализация предметов в зоне ГРИП оставляет желать лучшего — в том случае, если мы чрезмерно прикрыли диафрагму…
Это в теории (которая детально разрабатывается в блоге фотографа В. Медведева). А мы пока на

практике проверим — насколько избыточное прикрытие диафрагмы влияет на потерю детализации?

Но, во-первых, запомним следующее — дифракция проявляет себя тем раньше, чем больше плотность пикселей на матрице. А это, увы, в первую очередь почувствуют на себе владельцы кропнутых камеры с большим количеством пикселей. Например, обладатели Canon EOS 7D. На матрицу этой камеры производитель умудрился запихнуть 18 Мп! Для сравнения — у полнокадровой камеры Canon EOS 5D Mark II разрешение составляет 21 Мп. Чувствуете разницу? Матрица Canon EOS 7D в полтора с лишним раза раза меньше матрицы своего полнокадрового собрата! А вот количество мегапикселей у нее уменьшилось отнюдь не в таких пропорциях…
В итоге, у Canon EOS 5D Mark II мы можем при необходимости смело ужимать диафрагму до значения f/11. А вот при работе с Canon EOS 7D желательно не идти дальше значения f/7.1

Но это, повторюсь, в теории. Давайте же сейчас проверим эти положения на практике.

Для теста мы берем полнокадровую фотокамеру Canon EOS 6D с объективом Tokina AT-X M100 AF PRO D. Мы будем фотографировать фрагмент купюры, поставив камеру на штатив и постепенно закрывая диафрагму. Функция «Блокировка зеркала» включена, автоспуск включен. Фотографируемая купюра жестко прикреплена к предметному столу. Точка фокусировки — на центре колеса. Съемка в RAW с последующей конвертацией через  Digital Photo Professional 4. Затем мы сравним полученные снимки и поймем, на каком значении нам действительно следует остановиться, чтобы не терять резкость.

Стартовое значение диафрагмы равняется f/11. Здесь мы гарантированно должны получить идеальную резкость. Так оно и оказалось — я сравнивал снимки, сделанные и на этом значении диафрагмы, и на более низком (например, f/9.0). В обоих случаях — идеальная резкость.
А вот затем я начал прикрывать диафрагму… И с удивлением обнаружил, что на значении f/13, f/14, f/16 и даже f/18

существенных изменений в резкости не произошло! Лишь на f/20 стало заметно НЕКОТОРОЕ падение резкости, которое последовательно увеличивалось на f/22, f/25, f29 и достигло максимального значения на f/32.

Увиденное стало для меня открытием.
До этого, снимая ювелирку или блюда для меню, я свято придерживался рекомендованной нормы — не ужимать на Canon EOS 6D диафрагму больше f/11! Но вот практические результаты доказали, что если обстоятельства вынуждают, можно смело перешагивать рекомендованный порог и не бояться существенного падения резкости.
А теперь, как и обещал, даю ссылку на блог Владимира Медведева. Смотрите рекомендованное значение максимальной диафрагмы для вашей камеры — и не бойтесь его переступать!
В разумных пределах, конечно…

Дифракция объектива | PHOTO-dn | Яндекс Дзен

PHOTO-dn

Что такое дифракция объектива? Давайте подробно разберем это понятие.

Когда фотографы говорят о дифракции объектива, они имеют в виду тот факт, что фотография становится менее резкой при малых значениях диафрагмы — f / 16, f / 22 и так далее. Когда вы сужаете диафрагму объектива до таких маленьких отверстий, самые мелкие детали на ваших фотографиях начнут размываться. Не зря этот эффект может взволновать начинающих фотографов. Однако, если вы понимаете, как дифракция влияет на ваши фотографии, вы можете принимать обоснованные решения и делать качественные фотографии. В этой статье мы подробно рассмотрим тему дифракции и поговорим о различных методах, которые можно использовать, чтобы избежать ее.

Эффект дифракции — это явление, когда ваша резкость уменьшается при уменьшении значений диафрагмы, как показано на изображении ниже.

Чтобы увидеть различия в четкости, нажмите на изображение. Обратите особое внимание на рисунок цветных точек на лице женщины.

Чтобы увидеть различия в четкости, нажмите на изображение. Обратите особое внимание на рисунок цветных точек на лице женщины.

Причина, по которой это происходит, основана на принципах физики; короче говоря, когда диафрагма становится все меньше и меньше, световые волны при распространении все больше мешают друг другу. Это приводит к размытию мелких деталей ваших фотографий.

Однако это объяснение слишком простое, и оно может сбивать с толку начинающих фотографов. Что с точки зрения физики вызывает дифракцию? В какой момент дифракция начинает размывать ваши фотографии? Есть ли что-нибудь, что вы можете сделать, чтобы предотвратить дифракцию? Дорогие линзы лучше справляются с дифракцией? Ответы на все эти вопросы подробно приведены ниже.

1. Что такое дифракция?

При объяснении дифракции трудно избежать ссылок на оптическую физику. Большинство фотографов не интересуются физикой, но невозможно говорить о дифракции, не описав, как она работает на фундаментальном уровне. Тем не менее, этот раздел о физике; мы рекомендуем прочитать его, так как он обеспечит более прочную основу для понимания дифракции.

По своей сути, дифракция — это концепция, согласно которой волны, в том числе световые, могут мешать друг другу. Фактически, каждый раз, когда волны проходят через отверстие, они будут мешать друг другу. Чтобы это было легко визуализировать, рассмотрим волны воды. Если вы уроните камень в совершенно неподвижное озеро, образуется рябь из маленьких волн. Эти волны распространяются в концентрических кругах, как показано на рисунке ниже:

Что произойдет, если вы создадите барьер, чтобы заблокировать путь этих волн? Проще говоря, вы  остановите их движение.

Волны на левой стороне, конечно, будут продолжать колебаться; за барьером справа волн не будет

Волны на левой стороне, конечно, будут продолжать колебаться; за барьером справа волн не будет

На следующем этапе, вы вырезаете отверстие в барьере, чтобы вода могла пройти. Теперь, будут ли проходить волны?

Волны проходят, но появляется несколько дополнительных волн, которые формируются помимо основной волны:

Волны проходят, но появляется несколько дополнительных волн, которые формируются помимо основной волны:

Обратите внимание, что эта диаграмма немного упрощена. В реальном мире вы бы увидели точный характер волн только с правой стороны, если бы входящие волны были абсолютно параллельны.

Обратите внимание, что эта диаграмма немного упрощена. В реальном мире вы бы увидели точный характер волн только с правой стороны, если бы входящие волны были абсолютно параллельны.

Эти дополнительные волны являются артефактами от изгиба волны по углам. Они возникают потому, что два угла действуют, по сути, как отдельные источники волн, которые могут сталкиваться друг с другом. В определенных зонах столкновения волны нейтрализуют друг друга (разрушительные помехи). Вот почему некоторые области диаграммы выглядят совершенно неподвижно. В других местах,  волны совмещаются (конструктивное вмешательство), что заставляет появляться дополнительные волны по сторонам.

Для наглядности предположим, что вдоль правого края диаграммы расположен датчик. Этот датчик измеряет интенсивность волн в данной точке, которая увеличивается с амплитудой волны. График интенсивности показан ниже:

Очевидно, что центральная волна является наиболее значимой. Волны по бокам все еще присутствуют , но они не имеют такой интенсивности, как в центре. Это означает, что центральная волна наиболее важна в фотографии, что мы рассмотрим чуть позже. Сейчас же давайте посмотрим, что происходит с большим или меньшим отверстием в барьере. Обратите внимание, что изображения ниже были упрощены, и в них включена только центральная волновая картина:

Очевидно, что центральная волна является наиболее значимой. Волны по бокам все еще присутствуют , но они не имеют такой интенсивности, как в центре. Это означает, что центральная волна наиболее важна в фотографии, что мы рассмотрим чуть позже. Сейчас же давайте посмотрим, что происходит с большим или меньшим отверстием в барьере. Обратите внимание, что изображения ниже были упрощены, и в них включена только центральная волновая картина:

Основное различие между этими двумя изображениями состоит в том, что меньшее отверстие приводит к большему распространению волн по радиусу, в то время как большое отверстие вызывает гораздо меньшее распространение.

Наконец, обратите внимание, что «маленькое» отверстие является относительным. На самом деле, отверстие вызывает дифракцию только тогда, когда оно имеет размеры, равные длине волны, проходящей через него. Вот почему свет, имеющий небольшую длину волны, не будет значительно рассеиваться, если он проходит через отверстие шириной в три метра.

Поздравляем! Теперь вы понимаете физику дифракции. По своей сути, небольшое отверстие заставляет волны изгибаться и мешать друг другу; это, в свою очередь, распространяет их.

2. Дифракция в фотографии

Очевидно, что дифракция является важной концепцией в физике. Фактически, аналогичный эксперимент (с двумя прорезями, а не с одной) сыграл главную роль в доказательстве того, что свет может вести себя как волна — одно из самых важных открытий в научной истории. Но как это влияет на вашу повседневную фотографию?

Все сводится к отверстию объектива. Как показано на фотографии выше, лепестки диафрагмы в объективе действуют как одна щель, пропускающая волны света. Образец интенсивности света  вы можете увидеть ниже:

Все сводится к отверстию объектива. Как показано на фотографии выше, лепестки диафрагмы в объективе действуют как одна щель, пропускающая волны света. Образец интенсивности света  вы можете увидеть ниже:

Это выглядит знакомо! Это потому, что свет, подобно воде, распространяется волнами.

Это выглядит знакомо! Это потому, что свет, подобно воде, распространяется волнами.

Это двумерный график. В реальном мире точка света проецируется в трех измерениях. Итак, более точный график представлен ниже:

Этот трехмерный рисунок показывает, как свет проходит через отверстие в объективе камеры. А когда проецируется на датчик вашей камеры, это выглядит так:

Этот трехмерный рисунок показывает, как свет проходит через отверстие в объективе камеры. А когда проецируется на датчик вашей камеры, это выглядит так:

Рисунок выше показывает то, что известно как диск Эйри . Это, по сути, отражение дифракционной картины, попадающей на сенсор вашей камеры. Центральная область является самой яркой, и она оказывает наибольшее влияние на ваши фотографии.

Давайте разберемся, почему этот диск Эйри может вызвать размытие фотографии. Мы уже знаем, что небольшое отверстие заставляет волны распространяться сильнее. Это означает, что при малых значениях диафрагмы диск Эйри становится намного больше. Если представить диск Эйри на сенсоре вашей камеры, получится изображение, похожее на это, где сетка представляет количество пикселей вашего сенсора:

Обращаем внимание, что в действительности диск Эйри становится тусклее, когда диафрагма сужается; для упрощения схемы этот эффект здесь не показан

Обращаем внимание, что в действительности диск Эйри становится тусклее, когда диафрагма сужается; для упрощения схемы этот эффект здесь не показан

Теперь представьте себе, что сцена состоит из бесчисленных крошечных источников света. Каждая точка света проходит через диафрагму вашего объектива; в результате каждая часть вашей фотографии проецируется на сенсор как диск Airy. Они, как показано выше, становятся размытыми при малых значениях диафрагмы, и их взаимодействие между собой усиливается, создавая больше помех. Это причина, по которой вы видите дифракцию!

3. Связь дифракции с количеством пикселей матрицы


Вышеприведенное сравнение, показывающее, как диск Эри поражает пиксели вашего датчика, может вызвать вопрос: если бы пикселей было больше, не было бы меньше вероятности, что диск Эйри будет создавать дифракцию?

На самом деле это абсолютно верно! На высокопиксельных камерах дифракция выше, чем у камер с меньшим количеством пикселей при той же фиафрагме. Вы можете дойти до f/11 на 12-мегапиксельном Nikon D700, прежде чем заметить дифракцию, в то время как 36-мегапиксельная D800 будет показывать видимую дифракцию при любой диафрагме, меньше f/5.6. Эти цифры относительны. Я рекомендую протестировать вашу собственную камеру, чтобы увидеть, когда дифракция начинает становиться заметной (и, что более важно, когда она начинает становиться нежелательной).

Тем не менее, это не проблема для матриц высокого разрешения. Фактически, если все ваши настройки одинаковы, матрица с высоким разрешением всегда будет захватывать больше деталей, чем матрица с низким разрешением того же размера. Больше пикселей никогда неприведет к снижению детализации, даже при малейшей из диафрагм. Это означает, что если вы печатаете ваши фотографии в одном размере, фотография Nikon D800 всегда будет иметь больше деталей, чем фотография Nikon D700, при прочих равных условиях.

Тем не менее, если вы покупаете Nikon D800, есть вероятность, что вы собираетесь печатать большими форматами. Если это так, дифракция — это большая проблема для D800 , чем для камеры с матрицей низкого разрешения! Чтобы получить максимально возможную резкость от D800, вам следует начинать беспокоиться, когда ваша диафрагма меньше чем f/8. Опять же, я рекомендую проверить точные параметры вашей камеры самостоятельно.

NIKON D800E + 105 мм f / 2,8 @ 105 мм, ISO 100, 1/3, f / 7,1

NIKON D800E + 105 мм f / 2,8 @ 105 мм, ISO 100, 1/3, f / 7,1

4. Маленькие и большие датчики

Часто говорят, что камеры с датчиком кадрирования (т.е. кроп-камеры) показывают дифракцию больше, чем полнокадровые камеры (FX Nikon). Это миф или правда?

Давайте начнем с того, что мы знаем. При заданной диафрагме на объективе диск Эйри всегда будет иметь одинаковый физический размер. Неважно, какой датчик вы используете; это свойство физики, которое зависит только от самой диафрагмы. Например, независимо от того, установил ли я объектив 50 мм f / 1,8 на полнокадровую камеру D750 или на кроп-камеру D3300, размер проекции диска Эйри будет одинаковым (при условии, что диафрагма будет одинаковой).

Так где же путаница? Проблема заключается в том, что тот же диск Эйри занимает больший процент площади матрицы с кроп-фактором, чем матрицы полнокадровой камеры. Посмотрите на пример ниже:

Фактически, при одинаковом размере печати полнокадровая камера будет демонстрировать большую дифракцию, чем кроп-камера. Это связано с тем, что датчик полнокадровой камеры по сути является увеличенной версией датчика с кроп-фактором; другими словами, он увеличивает все на вашей фотографии — включая дифракцию — точно так же, как увеличение при редактировании, размывая изображение по мере увеличения.

Фактически, при одинаковом размере печати полнокадровая камера будет демонстрировать большую дифракцию, чем кроп-камера. Это связано с тем, что датчик полнокадровой камеры по сути является увеличенной версией датчика с кроп-фактором; другими словами, он увеличивает все на вашей фотографии — включая дифракцию — точно так же, как увеличение при редактировании, размывая изображение по мере увеличения.

Величина дополнительной дифракции будет такая же, как ваш кроп-фактор. Таким образом, для 1,5-кратной камеры с датчиком кадрирования умножьте диафрагму на 1,5, чтобы увидеть эквивалентную дифракцию на полнокадровой камере. Например, диск Эйри при f 11 на кроп-камере занимает примерно такой же процент вашего сенсора, что и диск Эйри при f/16 на полнокадровой камере.

Конечно, если вы используете кроп-камеру, вы не можете печатать такие большие снимки, как с полного кадра. Поэтому для многих фотографов практической разницы нет; меньшие форматы печати с камеры кроп помогают избежать дополнительной дифракции. Если вы печатаете фотографии больших размеров с помощью полнокадровой камеры, имейте в виду, что дифракция будет более значимой при равной диафрагме.

NIKON D7000 + 24 мм f / 1,4 @ 24 мм, ISO 100, 1/250, f / 5,6

NIKON D7000 + 24 мм f / 1,4 @ 24 мм, ISO 100, 1/250, f / 5,6

5 Дифракция и глубина резкости

Дифракция уменьшает резкость фотографии при малых диафрагмах. Тем не менее, в то же время небольшие диафрагмы увеличивают глубину резкости на фотографии. Это не противоречие, хотя поначалу это может сбить с толку. Посмотрите, например, на сравнение ниже:

Как вы можете увидеть, фотография при f/22 имеет гораздо больше четкости в пределах глубины резкости. Если я хочу, чтобы весь этот объект был резким, фото при  f/22 намного лучше, чем фотография при f/5.6. Однако давайте посмотрим на точку фокусировки более внимательно:

Как вы можете увидеть, фотография при f/22 имеет гораздо больше четкости в пределах глубины резкости. Если я хочу, чтобы весь этот объект был резким, фото при  f/22 намного лучше, чем фотография при f/5.6. Однако давайте посмотрим на точку фокусировки более внимательно:

Как видите, фото при f/5.6 значительно четче.

Как видите, фото при f/5.6 значительно четче.

Это, конечно, не означает, что вы должны снимать каждую фотографию при f/5.6. Если вам нужна большая глубина резкости, не стесняйтесь использовать меньшие диафрагмы.

6. Выбор самой резкой диафрагмы

На каждом значении диафрагмы объектива всегда присутствует дифракция. Это физика; свет всегда должен преломляться через отверстие, даже если оно очень большое. Однако при больших значениях диафрагмы, таких как f/2.8 или f/4, диск Эйри поражает намного меньше пикселей на вашей фотографии. Это означает, что дифракцию практически невозможно увидеть при таких больших отверстиях.

Однако это не означает, что большие диафрагмы являются самыми резкими на данном объективе. Как вы, вероятно, знаете, линза имеет тенденцию к максимальной остроте, когда диафрагма слегка прикрыта. Например, мой объектив 20 мм f/1.8 самый резкий на f/4.

Итак, почему пик резкости на диафрагме f/4, а не f/1.8? Это немного выходит за рамки этой статьи, но суть в том, что при больших значениях диафрагмы больше света проходит через края объектива. Так как центр линзы является наиболее скорректированной областью, это снижает резкость фотографии (и увеличивает ее сферическую аберрацию ). Меньшая диафрагма фактически блокирует свет, который прошел через края объектива, что улучшает четкость фотографии.

Этот эффект, сбалансированный с уменьшением резкости от дифракции, является причиной того, что f / 4 дает наибольшую резкость на объективе, таком как 20mm f / 1.8.

Как определить, какая диафрагма самая резкая на объективе? Просто посмотрите на результаты самостоятельного тестирования своего объектива. Тем не менее, не стоит слишком сильно беспокоиться о съемке с «идеальной» диафрагмой. С одной стороны, даже эти результаты испытаний могут быть неоднозначными.

В то же время даже сильно низкие диафрагмы не делают фотографии слишком размытыми. Я сделал несколько больших распечаток фотографий, сделанных на f/16, и их качества более чем достаточно для моих нужд. Если вам нужна такая диафрагма (обычно для увеличения глубины резкости) не бойтесь ее использовать.

Если вам нужна максимально возможная глубина резкости на фотографии, как и у многих пейзажных фотографов, я рекомендую прочитать о гиперфокальном расстоянии. Между этими двумя свойствами фотографии много общего.

NIKON D800E + 24 мм f / 1,4 @ 24 мм, ISO 100, 6/10, f / 16,0

NIKON D800E + 24 мм f / 1,4 @ 24 мм, ISO 100, 6/10, f / 16,0

7. Избегать дифракции

Теперь, когда вы понимаете дифракцию, как вы должны избегать ее на фотографиях? К сожалению, ответ заключается в том, что вы не можете ее избегать. Дифракция — это физическое явление. Неважно, насколько хорош ваш объектив; дифракция лишает резкости при малых значениях диафрагмы, несмотря ни на что.

Существует только один способ избежать дифракции на ваших фотографиях: использовать большую диафрагму. Если вам нужна абсолютно четкая фотография, это единственный способ избежать эффекта дифракции.

В то же время, если вы использовали маленькую диафрагму (скажем, f/16 или f/22), вы можете улучшить видимые детали фотографии, повысив четкость в постобработке . Это на самом деле не устраняет эффекты дифракции, но это простой способ улучшить фотографии, сделанные при небольших значениях диафрагмы.

Теоретически, можно исправить дифракцию с помощью процесса повышения резкости, известного как деконволюция. Этот тип повышения резкости наиболее эффективен, когда имеется идеальная модель рассматриваемого объектива, включая его точные оптические характеристики. По этой причине, общая резкость деконволюции не уменьшает эффекты дифракции в значительной степени. Однако известно, что НАСА использует такой метод для повышения четкости фотографий телескопа Хаббл.

Тем не менее, хотя вы можете повысить четкость фотографий при постобработке, лучший способ уменьшить дифракцию — просто использовать большую диафрагму.

NIKON D7000 + 105 мм f / 2,8 @ 105 мм, ISO 100, 1/40, f / 6,3

NIKON D7000 + 105 мм f / 2,8 @ 105 мм, ISO 100, 1/40, f / 6,3

8. Дополнительная информация

Большая часть следующей информации не повлияет на фактический вид ваших фотографий, но стоит рассмотреть некоторые из этих особых случаев.

Например, свет с большими длинами волн будет легче рассеиваться, чем свет с более короткими длинами волн; это означает, что красный свет (с длиной волны около 650 нм) приводит к тому, что диск Эйри больше, чем у синего света (около 475 нм) при той же диафрагме. Таким образом, теоретически, вы увидите чуть меньше размытия от дифракции, если вы работаете в чрезвычайно синем свете; на практике этот эффект настолько мал, что он не влияет на ваши фотографии.

Кроме того, в большинстве камер пиксели, которые объединяются для создания фотографии, не все обнаруживают одинаковые длины волн света. Для датчиков с массивом пикселей Байера (включая Nikon, Canon и Sony DSLR/беззеркальные камеры) число пикселей, воспринимающих зеленый цвет, в два раза больше количества красных и синих пикселей. Это означает, что представленная ранее пиксельная диаграмма является небольшим упрощением; однако это не меняет того факта, что размытие от дифракции увеличивается из-за размера диска Эйри.

Наконец, описание диска Эйри в этой статье немного проще, чем в реальном мире. Выше я показал это как серию концентрических колец; в действительности это произошло бы, только если бы отверстие было совершенно круглым. Большинство объективов имеют семь, восемь или девять лепестков диафрагмы, которые (даже изогнутые) не совсем круглые. Таким образом, «диск Эйри» становится «восьмиугольником Эйри». Однако практической разницы в проявлении дифракции на ваших фотографиях не будет.

Если у вас есть какие-либо вопросы о тонкостях дифракции, пожалуйста, не стесняйтесь задавать вопросы в разделе комментариев; отдельная статья слишком коротка, чтобы объяснить все, что нужно знать о такой сложной теме.

9. Вывод

Учитывая все эти технические предостережения, дифракция может показаться необычной темой для обсуждения. Тем не менее, ее эффекты очевидны и значимы на ваших фотографиях, и их стоит иметь ввиду, пока вы снимаете. Особенно для пейзажных и архитектурных фотографов — или тех, кто хочет делать резкие снимки с большой глубиной резкости — важно понимать компромиссы, которые возникают при съемке на небольшой диафрагме.

Дифракция присутствует на всех ваших фотографиях, и, если вы не будете осторожны, она может лишить резкости ваши любиме изображения. Однако, как только вы увидите ее эффекты на практике, дифракция станет второй натурой.

Удачи!

Что такое дифракция? | [ПРО]ФОТО

Содержание страницы

Дифракция — это, выражаясь по рабоче-крестьянски, явление, при котором волны изменяют свое прямолинейное направление при прохождении вблизи препятствий. В фотографии с этим явлением мы сталкиваемся, когда «зажимаем» диафрагму объектива до критических значений, при этом снижается резкость изображения. Критические значения диафрагменного числа зависят от конкретной модели камеры и установленного на нее объектива.

Чем выше фокусное расстояние и диаметр объектива, и меньше «зерно» светочувствительного материала, тем больше шансов получить размытие в зоне резкости при изменении диафрагменного числа (на объективах разного диаметра и фокусных расстояний, фактический диаметр диафрагмы на одном и том же числе различается, потому получать «мыло» на объективе, допустим, с ФР 200мм и 50мм можно будет с числа f8 и f11 соответственно)

Явление дифракции проявляется на разных величинах относительного отверстия диафрагмы в зависимости от фотоаппарата и объектива. Когда-то давно я нарыл в интернете таблицу, в которой отмечено критическое значение относительного отверстия диафрагмы для различных фотоаппаратов. В этой таблице оно занесено, как DLA и отмечено красным цветом

Дифракция была известна еще со времен Ньютона, но объяснить более-менее толково это явление смог только спустя полтора века товарищ Френель, положив в основу принцип Гюйгенса.

Выводы

Если мы не зажимаем до упора диафрагму, то дифракция нас сильно не трогает. Из-за этого явления, например, длиннофокусные объективы будут давать чуть менее резкую картинку, будучи установлены на кропнутые камеры, чем на камеры с бОльшим размером сенсора. Природа явления фундаментальна и от нее никак не избавиться.

Курсы для фотографа:

Переходники для фотоаппаратов и объективов
Иногда я покупаю фототехнику СССР и не только. Свое предложение можете написать мне. Помочь проекту: 5469 1200 1062 4624. Комментарии можно оставлять без регистрации и смс

Навигация по записям

Немного о дифракции. | Фотосайт СуперСнимки.Ру

 Существует довольно много статей о дифракции в фотографии, но в этих статьях  редко делается акцент на том, что падение резкости от дифракции можно заметить на мониторе только на полном размере фотографии и только при 100% увеличении или при печати полного размера на бумаге с разрешением не менее 300 ppi,dpi. Возможно это и вызвало довольно распространнённый миф о том, что падение резкости от дифракции можно увидеть на фотографиях, выставленных в фоторесурсах на изображениях размером 1200х800 или 1140х760пкс. В этой статье я постараюсь показать что это не так-на таких малых размерах изображения практически невозможно заметить потерю резкости по вине дифракции.
  Дифракция в фотографии — это оптическое явление, которое заключается в том, что лучи света проходя через маленькое отверстие диафрагмы рассеиваются, уменьшая тем самым общую резкость изображения. С одной стороны уменьшение диафрагмы увеличивает глубину резко изображаемого пространства, а с другой, чем сильнее мы её закрываем, тем менее резким становится общая резкость фотографии. Если оптические аберрации при изготовлении объектива можно уменьшить, а какие-то может быть даже вообще устранить, то дифракция неустранима и одинаково распространяется на все объективы независимо от цены и качества.
  В фотографии есть понятие «дифракционно ограниченная диафрагма», это диафрагма при которой на изображении ещё не видно действия дифракции, но при дальнейшем её закрытии уменьшается общая резкость фотографии и чем сильнее мы закрываем диафрагму, тем сильнее деградирует изображение по резкости. Дифракционно ограниченная диафрагма (ДОД) напрямую связана с размером пикселя камеры. Чем меньше размер пикселя, тем на более открытой диафрагме становится заметным общее ухудшение резкости изображения. Дифракции наиболее подвержена длиноволновая часть светового спектра, а это значит его красная часть и наименее подвержена коротковолновая — синяя.
  ДОД можно рассчитать по следующей формуле: ДОД=а/0,00122*λ. Где а — размер пикселя в микрометрах, λ — длина волны света в нанометрах. Поскольку ДОД расчитывают обычно для зелёного цвета, как наиболее чувствительного для матрицы фотокамеры и для глаза человека, я упростил эту формулу, «подогнав» её под данные ДОД журнала ColorFoto, который занимается тестированием фотокамер, объективов и прочей фототехники. Упрощённая формула выглядит так-
ДОД=а/0,61 (В формуле просто заложена длина волны зелёного спектра в 500нм). Справедливость этой упрощённой формулы можно легко проверить здесь:

 Тесты, которые покажу ниже, были сняты на камеру Nikon D750 с объективом Tamron 90mm F/2.8. Чтобы исключить микрошевелёнку, снимал c устойчивого штатива, при помощи электронного тросика и в камере была включена функкция предподъёма зеркала.
Краткие тех. характеристики камеры: полноформатная камера, матрица 35,9х24,0мм, пиксельный размер кадра 6016х4016.
  Для начала расчитаем ДОД для Nikon D750. ДОД=а/0,61. «а» — это размер пикселя. Узнаём его размер так — длинная сторона матрицы 35900мкм делится на пиксельную длину кадра 6016 = 6,0мкм. ДОД=6/0,61=9,8. Дод F/9,8 — это та диафрагма при которой ещё не наступают дифракционное уменьшение резкости, но при дальнейшем зажиманиии диафрагмы резкость по всему кадру будет падать и чем сильнее мы её зажимаем, тем сильнее деградирует изображение по резкости. Ниже диаграмма разрешения объектива Tamron 90mm F/2.8 на 24мп полноформатной камере:

 Разрешения на диафрагмах F/5,6 и F/8 превосходные, на F/16 несколько хуже, на F/22 ещё хуже, ну а на F/32 разрешение просто отвратительное. Теперь посмотрим, что мы видим на практике:
предлагаю Вашему вниманию два иображения, первое снято на диафрагме F/8, а второе на F/32. Размер изображений 1200х800 пикселей и давайте вместе постараемся увидеть разницу в резкости на этих 2х кадрах: 

                                                                   Диафрагма  F/8

                                                                Диафрагма F/32

лично я этой разницы не вижу и теоретически на размере кадра 1200х800 пикселей разницу можно будет увидеть только зажимая диафрагму сильнее, чем F/49(!). Совершенно другую картину мы наблюдаем на 100% кропах из кадра 6016х4016:

                                                                       Диафрагма F/8

                                                                      Диафрагма F/16

                                                                      Диафрагма F/22

                                                                      Диафрагма F/32

Деградация изображения чуть заметна на F/16, более заметна на F/22 и сильно заметна на F32.

 Чем меньше размер пикселя матрицы камеры, тем более заметно дифракционное падение резкости. Дифракционный кружок нерезкости (диск Эйри) занимает бОльшее число пикселей и изображение деградирует уже на более открытых диафрагмах. Не зря камеры с мизерной матрицей и очень плотно «набитыми» мегапикселями, подвержены дифракции во много бОльшей степени, чем камеры с более крупной матрицей и крупными пикселями. Рассчитаем ДОД для самой распространнёной матрицы «мыльниц» — 1/2,3дюйма 6,2х4,6мм 20мп. на примере «мыльницы» Nikon Coolpix A100 c размером кадра 5152х3864. В начале узнаём размер пикселя — длинную сторону матрицы в мкм делим на длинную сторону кадра — 6200/5152=1,2мкм.
ДОД=1,2/0,61 ДОД=F1,97, а это значит, что если мы прикрываем диафрагму больше F1,97, то при 100% увеличении мы увидим уменьшение резкости. А самое интересное то, что диафрагмы F1,97 на объективе камеры Nikon Coolpix A100 не существует и самая большая диафрагма на нём F3,2(!) и это значит, что на полностью открытой диафрагме F3,2 резкость уже довольно заметно деградирует за счёт дифракции. Напомню, что деградацию мы увидим только на полном размере кадра 5152х3864 при 100% увеличении. Далее рассчитаем ДОД на кадре снятом Nikon Coolpix A100, но уменьшенном до размера 1200х900пкс. Размер пикселя равен — 6200/1200=5,17мкм.
ДОД=5,17/0,61 ДОД=F8,5, т.е. уменьшение резкости за счёт дифракции на фото 1200х900пкс мы уже увидеть не сможем, потому как самая малая диафрагма на объективе камеры Nikon Coolpix A100 — F8.
  Важные выводы: уменьшение резкости от действия дифракции можно увидеть только на полном размере кадра при 100% увеличении на мониторе или напечатав с разрешением не менее 300 ppi,dpi (это 118 пикселей, точек на сантиметр). На уменьшенных картинках выставленных на фотосайтах размером 1200х800 или 1140х760 это заметить практически невозможно, даже если они сняты на камеру-мыльницу с очень маленькими пикселями.
Статья написана на основе моих знаний, опыта и моего личного представления об этом вопросе и естественно могут быть неточности. Буду рад конструктивной критике. Спасибо за внимание!     Alexander S.

Основы фотографии. 1 ступень / Галерея работ / Fotoshkola.net

29.10.2016, 08:51

Надежда Пекарева,
преподаватель

Добрый день, Эрик.

Оценка работы

Выразительно вышло!
Вы отлично передали красоту ночной иллюминации. Интересно смотрится низкая точка съемки. Заставили зрителя иначе взглянуть на привычный сюжет.
Длинная выдержка позволила получить эффектный шлейф от света фар. Смаза нет, вы фиксировали камеру? Прикрытая диафрагма дала не только хорошую глубину резкости, но и выразительные лучики от света фонарей.

Замечания и рекомендации

Но не стоит так сильно закрывать диафрагму, т.к. это чревато дифракцией (потерей в качестве мелких деталей). Ниже напишу подробнее. И старайтесь не терять данные о снимке. Ниже напишу, как их не терять.

Выводы

Принято.

Дополнительные материалы

Дифракция (преломление) — это оптический эффект, который может ограничить детальность вашей фотографии — вне зависимости от того, как много мегапикселей у вашей камеры.

Вы уже имеете представление о том, как диафрагма влияет на резкость, а так же о глубине резкости. Но есть так называемый диафрагменный предел, значение которого зависит как от объектива, так и от модели камеры и причиной этого является дифракция.
При съемке пейзажа или архитектуры естественно мы стремимся к получению максимальной глубины резкости. Это достигается путем уменьшение отверстия диафрагмы. Тут главное не увлечься и слишком сильно не зажать диафрагму, пытаясь получить достаточную глубину резкости.
При этом необходимо соблюдать разумный предел. Несмотря на то, что меньшие диафрагмы обеспечивают большую ГРИП, эффект дифракции при очень малых диафрагмах приводит к снижению общей резкости изображения.
Также неправильным будет и использование малых диафрагм для получения максимально резкого изображения, результат будет прямо противоположным. Зная пределы объектива, можно избежать этого явления.

Было бы неверно приходить к выводу, что «чем шире диафрагма, тем лучше», просто потому что сильно закрытые диафрагмы вносят мягкость в изображение.

Помните, что при использовании некоторых объективов широко открытая диафрагма также уменьшает резкость. Важно найти оптимальную величину диафрагмы для вашего объектива.

Как правило, изображение начинает терять резкость примерно с диафрагмы f/11, сохраняя приемлемый вид до f/16. Начиная с f/22, происходит резкое ухудшение резкости, а диафрагма f/36 практически непригодна для использования.
Рекомендую использовать f/8 или f/11 в большинстве случаев, иногда допустимо значение f16.

Обычно под вашей работой на нашем сайте почти всегда отображаются параметры съемки. Это делается автоматически. А информация для отображения берется из EXIF-данных файла. Она записывается туда камерой, но некоторые программы при обработке фотографий эту информацию удаляет.

Проверять работы без данных о съемке значительно труднее, потому что сложнее становится узнать точную причину ошибки и дать максимально верные советы.
Давайте разберемся, как не потерять информацию о параметрах съемки и как посмотреть эту информацию.
Если вы используете Adobe Photoshop. В этой программе при сохранении снимков нужно использовать опцию save as, а не save for web.

Посмотреть параметры съемки можно, нажав alt + shift + ctrl + I или выбрать file – file info – camera data.
Если вы используете Lightroom. При экспортировании фотографий (export) убедитесь, что в разделе metadata галочка на пункте minimize embedded metadata снята.
Если у вас нет этих программ, то можно уменьшить размер фотографий и выполнить простую обработку при помощи простых программ Picasa (https://picasaweb.google.com) или FastStone Image (http://www.faststone.org/). И тогда данные о съемке вы не потеряете.
Посмотреть технические данные снимков в них можно так:
Picasa: во вкладке «Просмотр» поставить галочку напротив «Свойства». Потом просто нажать на нужный файл — в правом столбце появится информация о нем.
FastStone Image: Вид > Cвойства изображения (Exif), либо «горячая» клавиша I.
Пользователи Mac могут использовать программу Pixelmator (http://www.pixelmator.com/)
Посмотреть exif снимков можно и без дополнительного ПО.
Самый простой способ в Windows (до XP, Vista) — кликнуть на файле правой кнопкой мыши, выбрать «свойства», вкладка «сводка», кнопка «дополнительно». В более новых версиях все точно так же: кликаем правой кнопкой, затем «свойства», «подробно».
В MAC OS достаточно открыть фотографию в программе «просмотр» и нажать CMD+I

Блог | «Что такое дифракция объектива?»

Фотографы используют небольшую диафрагму, чтобы получить большую глубину резкости. Но меньшая диафрагма вызывает определенные проблемы, например, дифракцию. Дифракция объектива приводит к потере резкости фотографии при малых значениях диафрагмы. Так как же получить максимальную резкость на своих изображениях? Рассказывает фотограф Габор Хольтцер (Gabor Holtzer).

Что такое дифракция?

Дифракция — это физическое явление, влияющее на все типы волн. Вы можете наблюдать его в жидкостях, звуковых волнах и свете. Вы сталкиваетесь с ним все время, даже если оно не привлекает вашего внимания.

Когда волны на своем пути встречаются с препятствием, их поведение меняется. Барьер может быть прорезью или отдельным объектом.

Здесь мы наблюдаем пример с разрезом. (Позже вы примените его к отверстию диафрагмы в камере.)

Начало изгиба волн. В зависимости от размера щели по сравнению с длиной волны этот изгиб может варьироваться по размеру. Если щель широкая, то он небольшой. Если отверстие сопоставимо с длиной волны, дифракция будет происходить в гораздо большем относительном масштабе.

Мы моделируем это изменение поведения, как если бы новые волны создавались на линии щели. По всей этой линии новые волны начинают распространяться в разные стороны. Степень этого распространения варьируется в зависимости от размера щели.

Идея циркулярно распространяющихся волн и их физическое объяснение называется принципом Гюйгенса.

Затем волны интерферируют, что приводит к различиям в силе волн. Они гасят друг друга в одних местах и складываются вместе в других.

Если мы наблюдаем эти изменения вдоль линии, параллельной щели, мы получаем паттерн. В середине получается очень сильное наложение волн.

Затем происходят повторяющиеся сложения и подавления, уменьшающиеся по амплитуде наружу. Так продолжается до тех пор, пока паттерн не станет неразличимым.

Самый яркий пример — дифракция в воде. Взгляните на изображение ниже. Вы можете увидеть щель, размер которой сопоставим с длиной волны воды. Дифракция очень заметна. Мы наблюдаем силу волн на длинной фиолетовой линии.

Наиболее интенсивны они посередине, перед самой щелью. Далее следует провал гашения волн. Затем постепенно к берегу реки уровень интерференции снижается. Этот узор (показанный оранжевым цветом) называется узором Эйри.

Узор интенсивности Эйри. Исходное изображение из Википедии

Дифракция света

Пример воды двумерный. Но дифракция возникает и в трехмерных ситуациях. Для нас, фотографов, имеет значение дифракция света.

Когда свет проходит через щель, происходит дифракция. В фотографии размер апертурной щели намного больше длины волны света. Это применимо даже при больших значениях диафрагмы, например, f/32. Таким образом, свет не будет изгибаться сильно, но это все же может вызывать некоторые проблемы.

Пиксели на современных камерах крошечные. И на самом деле настолько крошечные, что их размер часто всего на одну величину больше, чем длина волны видимого света. Это означает, что даже несмотря на то, что свет не сильно преломляется, эффект заметен.

Мы вернемся к точным значениям, но сначала давайте посмотрим, что происходит при прохождении света через щель.

В этом примере красный лазер проецировался на датчик через диафрагму 90 микрометров.

Помните, что 90 микрометров намного меньшее значение, чем у любого объектива. Такой размер помогает лучше визуализировать эффект. На объективе 50 мм это будет диафрагма f/550.

Вы можете увидеть узор Эйри, но в данном случае он двумерный. Самый сильный участок находится посередине — там складываются волны. Пары подавления и складывания являются порядками — их 27 ниже.

Этот двумерный узор Эйри называется диском Эйри.

«Настоящий диск Эйри, созданный пропусканием красного лазерного луча через апертуру диаметром 90 микрометров с дифракцией 27 порядков»

Как дифракция линз влияет на фотографию?

Дифракция влияет на повседневную фотографию. В зависимости от шага пикселя сенсора камеры дифракция объектива может ограничивать разрешение изображения. Это часто вызывает проблемы при высоких значениях диафрагмы. В некоторых устройствах, например, в компактных камерах с высоким разрешением, вы можете начать видеть это при значении диафрагмы f/3,5.

По мере того как вы уменьшаете стопы, эффект дифракции линзы становятся все более очевидным. Дифракция ограничивает разрешение. Независимо от того, насколько хорош ваш объектив, это всегда правда. Степень этого указывается в упрощенной формуле:

р = (1,22 λ A)/ 2

Здесь p — это наименьший шаг пикселя, который может принимать информацию на уровне пикселей от объектива. λ — длина волны падающего света, а A — диафрагма.

Давайте посчитаем с камерой iPhone XR. Он имеет 12-мегапиксельный сенсор с шагом пикселя 1,3 микрометра. У него фиксированная диафрагма f/1.8. Длина волны видимого света составляет около 0,5 мкм.

p = (1,22 * 0,5 мкм * 1,8)/2

В результате p составляет 1,1 мкм.

Если два объекта расположены ближе друг к другу на датчике, чем p, они будут сливаться вместе. Их невозможно отрегулировать, как бы плотно ни были упакованы пиксели. Это означает, что iPhone XR (с шагом пикселя 1,3 мкм) очень близок к дифракционному ограничению.

Таким образом, даже если объектив оптически безупречный, без каких-либо аберраций, это его пике. Он не поддерживает пиксели меньшего размера.

Другой пример

При f/16 результирующий p составляет 7,3 мкм. Это означает, что камеры с шагом пикселя около этого значения подвержены дифракции только выше f/16. Таким образом, исходный 5D с шагом пикселя 8 мкм получает ограничение дифракции только после f/16.

Взгляните на эту иллюстрацию, которую фотограф снял с помощью Canon 5D MkIV и макрообъектива Canon 100mm f/2.8L IS. Оба кадра идеально сфокусированы; смягчение происходит из-за дифракции объективов.

Фото(Влияние дифракции объектива на разрешение)

Как найти самую резкую диафрагму

Вы, наверное, уже узнали, что чем больше вы опустите стопы, тем резче будет изображение. И вас может удивить, что этот принцип частично ошибочен. Истина где-то посередине — во всех аспектах.

Если вы используете широко открытую диафрагму, линзы страдают от сферической аберрации и потенциальных проблем с дизайном. Их кажущаяся резкость ниже из-за меньшей глубины резкости.

Если вы слишком сильно диафрагмируете объектив, он будет подвержен дифракции.

На DSLR и беззеркальных объективах вы обнаружите, что самая резкая диафрагма обычно на 2–3 стопа выше максимальной.

На объективе Canon 50mm f/1.8 II (его часто называют nifty fifty) она составляет около f/4.

Проверьте свой объектив, чтобы узнать его поведение при разных значениях диафрагмы.

Глубина резкости и дифракция на объективе

Имейте в виду, что в определенных ситуациях вы все равно можете использовать узкие диафрагмы. Если вам нужно держать большую часть сцены в фокусе, диафрагмирование, как правило, является самым простым методом. Пейзажным фотографам часто приходится снимать при f/16 и выше.

Таким образом, глубина резкости будет больше, и в результате изображение будет казаться более резким. Участки в идеальной фокусировке не будут такими резкими, как при f/8, но большая часть сцены будет почти такой же резкой.

Метод одновременного достижения большой глубины резкости и максимально возможной резкости называется наложением фокуса. Это довольно сложный процесс с ограничениями, при этом он может дать отличные результаты.

Чтобы идеально его использовать, вам нужно сделать серию изображений полностью устойчивого объекта, используя штатив. Вы постепенно меняете фокус между кадрами, охватывая все, от самых близких до самых удаленных объектов. Позже вы объедините их в редакторе постобработки.

Заключение

Дифракция линз будет присутствовать всегда. Если вы не будете осторожны, ваши изображения потеряют резкость. Как только вы увидите дифракцию объектива и поймете, как она работает, обращение с ней станет в фотографии вашей второй натурой.

Что такое линзовая дифракция?

Дифракция объектива

— это то, с чем приходится иметь дело каждому пейзажному фотографу. Независимо от того, используете ли вы топовый объектив или очень дешевый, дифракция объектива, несомненно, повлияет на ваши изображения. Итак, что такое линзовая дифракция? Фотограф Стив Перри объясняет:

«Когда световая волна сталкивается с препятствием, например, с краем лепестка диафрагмы, она начинает рассеиваться. Это приводит к изменению различных длин волн, так что они проходят разные расстояния и начинают мешать друг другу.Когда это происходит, резкость теряется».

Это линзовая дифракция. Чем меньше отверстие объектива, тем мягче становится изображение.

Загрузите нашу бесплатную электронную книгу «Фотографии с трюками»

В благодарность за то, что вы посетили нас (и чтобы вы нас запомнили), мы хотели бы выслать вам несколько удивительных руководств по фотосъемке, которые помогут вам начать работу:

Вероятно, лучше всего это можно понять, используя аналогию с воздушным диском. Представьте, что изображение состоит из множества маленьких световых точек.Когда апертура большая, точки света не преломляются, а проецируемые точки света четкие и чистые.

Большая диафрагма дает четкое изображение без дифракции

Когда диафрагма закрывается, начинается дифракция, и воздушные диски начинают размываться и сливаться, что означает, что ваше изображение становится мягким.

Меньшая диафрагма приводит к дифракции, что приводит к мягкости изображения

Хотя все линзы подвержены дифракционным эффектам, датчики с более низким разрешением, как правило, подвержены дифракционному воздействию намного позже.Это связано с тем, что с крошечными датчиками (с более высоким разрешением) даже небольшое размытие воздушных дисков означает, что они перекрываются. Вот почему с камерами с более низким разрешением (пиксели неплотно упакованы) вы можете легко использовать диафрагму объектива еще на один-два полных стопа, прежде чем вы почувствуете аналогичную потерю резкости.

Резкость изображения и глубина резкости — не одно и то же. Хотя меньшие диафрагмы дают большую глубину резкости (большая часть кадра в фокусе), фактическая резкость изображения на самом деле снижается.

Зона наилучшего восприятия объектива обеспечивает наибольшую глубину резкости с минимальной дифракцией

Еще один совет: если вы остановите объектив примерно на одну-две ступени от широко открытой диафрагмы, вы получите лучшую резкость; хроматические аберрации и другие дефекты, как правило, исправляются, если вы останавливаете объектив на одну-две ступени.

Дифракция объектива

не должна удерживать вас от использования меньшего диафрагменного числа. Но вы должны знать о минусах. В идеале вы всегда должны пытаться найти правильный баланс между глубиной резкости и резкостью изображения.

Diffraction

Главная  Пожертвовать  Новый   Поиск   Галерея  Отзывы  Практические инструкции  Книги Ссылки  Семинары  О нас  Контакт

Дифракционная
© 2012 KenRockwell.com. Все права защищены.

Самый большой источник поддержки этого бесплатного веб-сайта — когда вы используете эти ссылки, когда получаете что-либо , независимо от страны, в которой вы живете. Спасибо! Кен.

 

ВВЕДЕНИЕ

Дифракция потеря резкости или разрешения, вызванная фотографированием с маленькими диафрагмами.Такой же эффект смягчения возникает при фотографировании через диффузионную ткань или оконные сетки.

В любое время вы смотрите или фотографируете через маленькие отверстия, вы получаете дифракцию. косоглазие твои глаза — это дифракция! Посмотрите или сфотографируйте через экран окно или через небольшую диафрагму, и вы получите эквивалент фильтр с мягким фокусом.

См. «Резкость и диафрагма» для получения лучших примеров фотографий. См. мой обзор Zenitar 16mm Fisheye, где я явно показываю дерьмовый объектив, полностью сводящий на нет производительность Nikon 10.5 мм DX «рыбий глаз» из-за дифракции и ее различных эффектов на каждой апертуре.

См. также этот сайт с множеством других иллюстраций.

 

МАТЕМАТИКА (на ощупь можно перейти к примерам)

См. Кривые MTF для еще лучшего технического объяснения.

Миряне думают дифракция возникает из-за того, что лучи света огибают острые края. Физики известно, что предельное разрешение определяется диаметром Эйри диск, который определяется диафрагменным числом, а также астрономами и спутником-шпионом конструкторы знают, что угловое разрешение определяется диаметром чистой диафрагмы.

Дифракция точно предсказывается как по лучу, так и по волне теория.

Теоретическая максимальное разрешение ограничено диафрагменным числом. Идеальный объектив может сделать это в идеальных условиях. Такой хороший объектив называется «дифракционно ограниченным». Немного объективы достигают этого уровня при больших значениях диафрагмы. Большинство объективов соответствуют этим уровни на малых апертурах, потому что пределы разрешения настолько низки при f/22.

ф/

пар линий на мм

1.4

1 100

2

800

2,8

565

4

400

5,6

283

8

200

11

141

16

100

22

71

32

50

45

35

64

25

90

17

128

12

Эти предельные разрешения — разрешение, при котором контраст падает до нуля.Контраст уменьшается по мере приближения разрешения к этим цифрам. Если у вас есть система, которая разрешает только 50 л/мм, вы все равно можете увидеть потерю резкость, если вы остановите объектив до f/16, что может обеспечить разрешение 100 л/мм. Это потому, что контрастность падает при более низких разрешениях. которые система может видеть. У вас 0% контраста на пределе разрешение и около 50% контрастности при вдвое меньшем разрешении. Кривая процентного контраста в зависимости от разрешения называется передачей модуляции. Функция (МТФ).MTF похожа на кривую частотной характеристики.

Nikon D200 разрешает около 100 линий на мм. (D200 имеет около 3800 пикселей на 24 мм, или 160 пикселей на мм. Благодаря интерполяции Байера, сглаживающий фильтр во всех камерах и тот факт, что пара линий требуется и светлый, и темный пиксель, D200 разрешает около 2500 линии по горизонтали. 2500 линий / 24 мм = 100 л/мм.) Таким образом, я вижу потеря резкости в приведенных ниже примерах, начиная с f/8, с теоретическим разрешение 200 л/мм.

Большой фотографы формата может сойти с рук с маленькой апертурой, такой как f/64, потому что наша пленка настолько большой. У нас так много миллиметров по горизонтали и по вертикали что у нас еще достаточно разрешения. Конечно даже с большими форматами лучше всего снимать с максимально возможной диафрагмой. Поэтому Я исследовал и написал свой выбор часть Sharpest Aperture лет назад.

 

Кривые ЧКХ

MTF с ограничением дифракции. F(дифракция) = 1800 / ф/стоп.

Дифракция хуже всего при малых диафрагменных числах, таких как f/22, и не является проблемой при больших диафрагменных числах, таких как f/4.

Разрешение, при котором график падает до нуля, рассчитывается как 1800/f/stop. Например, при f/18 это 100 циклов/мм, а при f/1,8 — 1000 циклов/мм.

Конечно, при больших числах f/, таких как f/1.8, мы ограничены качеством нашего объектива, но при диафрагмировании мы ограничены дифракцией.

Если наше разрешение падает до нуля при определенном разрешении, мы не получаем ничего, кроме серого, но, что более важно, мы получаем гораздо меньший процент модуляции (резкость) при более низких разрешениях.

Например, при f/18, когда наша модуляция падает до нуля при 100 линиях на мм, она составляет всего 40% при 50 линиях на мм. Дифракция — это не прямая линия, ведущая к нулю, она чуть меньше 50% при разрешении 50%. (пояснения см. в кривых MTF.)

Камера Nikon с самым низким разрешением, моя любимая Nikon D40, имеет 3008 пикселей по горизонтали вдоль сенсора DX 23,7 мм, или 127 пикселей на мм. Для создания цикла требуется два пикселя, поэтому шаг D40 составляет 63 цикла/мм.

При диафрагме f/18 даже у идеального объектива модуляция мельчайших деталей составляет всего около 50 % даже на D40.(Могут отображаться более высокие разрешения, но только как псевдонимы. Опять же, см. Кривые MTF для пояснений.)

Вот почему изображения, сделанные при малых значениях диафрагмы, могут выглядеть такими мягкими, а камеры типа «наведи и снимай» с еще меньшими матрицами не будут иметь диафрагму меньше f/8. Фактически, компакты, которые у меня есть, которые показывают меньше, чем f / 8, делают это с фильтрами нейтральной плотности.

Вот почему у меня есть фильтр нейтральной плотности 0,9 3 ступени. Я использую его для более длительных экспозиций движущейся воды, поскольку я избегаю съемки цифровыми зеркальными фотокамерами с диафрагмой меньше f/11.

 

ПРИМЕРЫ

Это 100% Увеличение кадрирует из центров гораздо больших изображений. Эти изображения будут примерно 2 х 3 фута, если их распечатать с таким увеличением.

Я стрелял в них с моим 55мм f/2.8 Micro на моем D200. Инженеры в лаборатории Kodak здесь, в Сан-Диего, тестировали другие образцы этого объектив на своей машине MTF и сообщил о его центральном разрешение должно быть дифракционным, ограниченным f/5.6. Это означает, что это объектив настолько хорош, насколько это возможно, и идеально подходит для этих примеров.

 

АНАЛИЗ и РЕКОМЕНДАЦИИ

Я вижу резкость снижается при f/8 или f/11. На f/32 выглядит ужасно. я вижу это на своем другие объективы тоже.

Если только вы абсолютно необходима глубина резкости, избегайте диафрагм меньше f/8 на современных цифровых зеркалках. Их разрешающая способность настолько велик, что вы смягчите свои изображения, останавливая без необходимости.Вот почему многие компактные камеры не останавливаются выше f/8.

См. также мою очень продвинутую страницу по выбору Самая острая диафрагма.

Дополнительная информация о дифракции: Кембридж в цвете.

 

Помогите мне помочь вам         наверх

Я поддерживаю свою растущую семью через этот веб-сайт, каким бы сумасшедшим он ни казался.

Самая большая помощь, когда вы используете любую из этих ссылок на Adorama, Amazon, eBay, Ritz, Calumet, J&R и ScanCafe, когда вы получаете что угодно, независимо от страны, в которой вы живете.Это вам ничего не стоит, и это самый большой источник поддержки для этого сайта и, следовательно, для моей семьи. В этих местах лучшие цены и обслуживание, поэтому я пользовался ими еще до того, как появился этот сайт. Всем рекомендую лично .

Если вы найдете это страница так же полезна, как книга, которую вам, возможно, пришлось купить, или мастер-класс, который вы, возможно, пришлось взять, не стесняйтесь помочь мне продолжать помогать всем.

Если вы получили свое снаряжение по одной из моих ссылок или помогли иным образом, вы член семьи.Это замечательные люди, такие как вы, которые позволяют мне постоянно добавлять на этот сайт. Спасибо!

Если вы еще не помогли, пожалуйста, сделайте это и рассмотрите возможность помочь мне подарком в размере 5 долларов.

Поскольку эта страница защищена авторским правом и официально зарегистрирована, изготовление копий, особенно в виде распечаток для личного пользования, является незаконным. Если вы хотите сделать распечатку для личного использования, вам предоставляется единовременное разрешение только в том случае, если вы заплатите мне 5,00 долларов США за распечатку или ее часть. Благодарю вас!

 

Спасибо за прочтение!

 

 

г.и миссис Кен Роквелл, Райан и Кэти.

 

Главная  Пожертвовать  Новый   Поиск   Галерея  Обзоры Практические рекомендации Книги Ссылки Семинары О  Контакты

Что такое дифракция в фотографии?

Дифракция – это распространение волны при прохождении через маленькую щель или любую сложную поверхность. В случае с фотографией это применимо к тому, как свет взаимодействует с апертурой и как он обнаруживается фотосайтами на датчике.

Когда свет фокусируется через апертуру, он взаимодействует с краем лепестков апертуры, заставляя его распространяться там, где его угол слегка изгибается, что вызывает уменьшение с максимальным оптическим разрешением.Чем меньше диафрагма, тем сильнее эффект. Вы можете увидеть реальный пример в гавани или пруду, наблюдая за волной, огибающей причал.

 

Дифракционный калькулятор

 

Как дифракция повлияет на вашу камеру?

Чтобы увидеть пределы дифракции на любом датчике с любым количеством мегапикселей, используйте этот калькулятор дифракции.

*Данный калькулятор основан на стандартном датчике Байера. Новая технология, подобная используемой в датчиках BSI, убрала схему.Промежутки между пикселями продолжают улучшаться или компенсируются микролинзами по мере развития технологий. Новые усовершенствования датчиков позволяют увеличить шаг пикселя, поэтому вы обычно видите скачок в разрешении, когда датчики обновляются до BSI.

 

 

Дифракция | Уравнение

 

При расчете того, как свет распространяется через апертуру, математическое уравнение выглядит следующим образом: 

2,44 x Fstop x λ, где λ — длина волны.

Видимый свет имеет длину волны от 0,4 (синий) до 0,7 (красный) микрон. (где УФ < 0,4 и ИК > 0,7).

Когда вы снимаете с диафрагмой f16, используя 0,6 (красный) в качестве длины волны 2,44 x 16 x 0,6, свет распространяется на диск размером 23,424 микрона, также называемый диском Эйри или диском Эйри.

 

 

Диск Эйри

 

В оптике мы рассматриваем дифракцию с помощью диска Эйри или узора Эйри.Круговой узор, названный в честь Джорджа Бидделла Эйри. Это не обязательно отражает то, что делает свет с точки зрения формы, это скорее распространение вектора мощности. Это показывает, что около 84% мощности волны находится в первом конусе и 91% в первом и втором. Это означает, что большую часть разрешения изображения составляет диаметр первого конуса, который также можно назвать кружком нерезкости.

Проще всего поставить; по мере того, как ваша апертура становится меньше, дифракция приводит к тому, что паттерн Эйри становится больше, и когда диаметр составляет около 2.5x больше, чем один пиксель на датчике, будет видимое снижение оптического разрешения.

Если бы вы посветили лазером через апертуру и закрыли эту апертуру, вы бы получили рисунок на стене, который выглядит вот так — отрендеренный с помощью Mathematica.

 

 

Как диафрагма может испортить кадр

Минимальное пятно детализации, которое может воспроизвести объектив, составляет 2,44 x Fstop x λ.

Ваша диафрагма будет иметь прямое влияние на детали, которые может воспроизвести ваш объектив.Например, если бы вы снимали с диафрагмой f19, наименьшее пятно идеальной детализации (диаметр диска Эйри) составило бы (2,44 x 19 x 0,5) = 23,18 микрона.

 

Взгляд на дифракцию при различных апертурах.

Расчет производится между 0,4 и 0,6, так как это диапазон спектра видимого света.

 

F-стоп

Размер дифракции 0,4-0,6λ (микрон)

Среднее 0.55 λ

Круг путаницы

ф19 18,54 – 27,82 25,5 мкм 7,4 – 11,13
ф16 15,62 – 23,42 21,5 мкм 6,25 – 9,36
ф11 10.74 – 16.10 14,7 мкм 4,3 – 6,44
f8 7,81 – 11,71 10,7 мкм 3,12 – 4,68
f5.6 5,47 – 8,20 7,5 мкм 2,19 – 3,28
ф4 3,90 – 5,87 5,3 мкм 1,56 – 2,35
f2.8 2,73 – 4,10 3,7 мкм 1,09 – 1,64
ф2 1,95 – 2,93 2,7 мкм 0,78 – 1,17

 

Может показаться, что при f2.8 ваш дифракционный предел составляет 2,73–4.размером 09 микрон. Однако узор Airy Disk не имеет резких краев, а диапазон видимого света составляет около 0,4 микрона. Когда мы смотрим на воздушный диск, около 84% мощности света будет находиться в пределах первого конуса, что создает круг нерезкости размером около 0,4 воздушного диска, поэтому есть намного больше места для экспериментов, прежде чем мы заметим. дифракция, и диапазон действительно будет больше похож на 1,09-1,64.

Поскольку свет имеет диапазон в микронах около 0,4 микрона, если вы снимаете изображение, которое в основном синее, вы увидите меньше дифракции, чем если бы вы снимали изображение, в основном красное.

 

 

Дифракция | Реальные результаты

Как это связано с сенсором нашей камеры и мегапикселями, и как выглядит дифракция в реальном мире?

Вот пример того, как дифракция влияет на визуализацию Ziess 35mm f2.8 на Sony A7r.

 

 

Как мегапиксели играют в рулон

Когда дело доходит до мегапикселей, они могут сыграть решающую роль в общем разрешении. Размер сенсора и количество мегапикселей определяют размер пикселей на сенсоре.

Фотокамера Nikon D800 с разрешением 36,3 мегапикселя имеет шаг пикселя 4,878. Это означает, что размер одного пикселя составляет 4,878 микрона.

Если бы вы снимали с f/19, наименьшее пятно идеальной детализации (весь воздушный диск), которое вы могли бы получить, составило бы 23,18 микрона, а кружок нерезкости (воспринимаемое разрешение) был бы 9,2 микрона.

Чтобы максимально использовать сенсор D800, способный улавливать детали размером 4,878 микрона, вам необходимо снимать с диафрагмой f9.5 или ниже, что позволит создать диск Airy размером 4,9 микрона.

Вот почему некоторые производители камер часто говорят, что существует ограничение на количество мегапикселей, которое должна иметь камера для общего использования. Слишком большое количество мегапикселей означает, что ограничение дифракции будет соответствовать ограничениям сферической аберрации, что очень затруднит захват большего количества деталей.

 

Размеры пикселей (в микронах) в мегапикселях

Размеры датчиков округлены для получения точной оценки.Полнокадровый Canon на самом деле 36 мм, но Canon APS-C на самом деле 22,2 мм, а Sony APS-C 23,6 мм.

Мегапикселей Средний формат (53,90 мм) Полный кадр (36 мм) APS-C (23,6 мм) Микро 4/3 (17,3 мм) 1/3″ (iPhone)
50MP 6,60 4,16 2,73 2,12
42MP 7,20 4,53 2.97 2,31
36MP 7,78 4,90 3,21 2,50
32MP 8,24 5,20 3,41 2,65
28MP 8,82 5,55 3,64 2,83
24MP 9,53 6,00 3,93 3.06
22MP 9,95 6,26 4.11 3,19 0,87
18MP 11.00 6,93 4,54 3,53 0,98
16MP 11,67 7,35 4,82 3,75 1,04
12MP 13,47 8,49 5,56 4.33 1,2

 

Сравните эти числа с пределами разрешения при определенных значениях диафрагмы, и вы увидите, как ваше разрешение будет ограничено апертурой объектива и дифракцией. В какой-то момент размещение большего количества пикселей на сенсоре быстро становится бесполезным.

 

Как камеры разрабатываются с учетом дифракционного предела

Многие камеры с большим количеством мегапикселей предназначены для идеального разрешения деталей между f5,6 и f8. Лучшее место большинства объективов.

Хотя для камеры имеет смысл попытаться довести количество мегапикселей до пределов дифракции, некоторые камеры спроектированы значительно ниже пределов дифракции f5,6–f8 с большими фотосайтами, чтобы они могли лучше работать при слабом освещении и с видео. . Например, такие камеры, как Sony A7III и A7sIII.

Многие смартфоны оснащены камерами с высоким разрешением, в которых диафрагма фиксируется на определенном f-ступени камеры, чтобы выходной сигнал объектива соответствовал шагу пикселя фотосайтов на датчике.

 

Как линзы работают с дифракцией

Различные линзы также будут давать разные уровни дифракции. Это может быть связано с точкой схождения или расположением отверстий в конструкции. Чем дальше датчик от точки дифракции, тем больше шансов распространения света.

 

Как дифракция может повлиять на вашу фотографию

Вы должны увидеть, как ваша диафрагма и разрешение сенсора взаимодействуют друг с другом.Хотя иметь 50-мегапиксельную камеру — это здорово, вам придется открыть диафрагму, чтобы в полной мере воспользоваться ею. Отлично подходит, возможно, для студийных и свадебных фотографов, но не очень подходит для пейзажных фотографов.

При съемке с f8-f16 вы, скорее всего, не заметите разницы между 50-мегапиксельной камерой и 42-мегапиксельной камерой. Конечно, ваши изображения будут иметь больший размер, но детализация должна быть очень близкой к той же при масштабировании для соответствия.

Дифракция представляет собой еще меньшую проблему, если вы не печатаете с максимальным выходным размером сенсора.

 

Почему датчики большего размера лучше

Датчики большего размера могут содержать больше мегапикселей и при этом иметь больший шаг пикселя. Таким образом, 50-мегапиксельная камера среднего формата всегда будет иметь преимущество перед 50-мегапиксельной полнокадровой камерой при съемке с более высокой диафрагмой. То же самое касается полного кадра по сравнению с APS-C.

 

Красота большего количества мегапикселей

Основываясь на микронах дифракции и сенсора, вы можете подумать, что иметь больше мегапикселей совершенно бессмысленно.Однако есть некоторые преимущества, когда дело доходит до артефактов изображения.

Имея 50-мегапиксельное изображение и уменьшая его до 24-мегапиксельного, можно значительно уменьшить артефакты, сохраняя при этом очень четкое изображение по сравнению с 24-мегапиксельной камерой, в которой для устранения артефактов используется оптический низкочастотный фильтр. Хотя оптические фильтры нижних частот помогают уменьшить муар и артефакты, они снижают общее разрешение.

В этом случае 50-мегапиксельная камера без оптического фильтра нижних частот, снятая при f11, все равно должна выглядеть немного лучше по сравнению с 24-мегапиксельной камерой с фильтром нижних частот, снятой при f5.6, даже если они оба были соответствующим образом масштабированы. Просто потому, что 50-мегапиксельное изображение масштабируется за счет большего количества пикселей, что приводит к более чистым диагональным линиям, тогда как 24-мегапиксельная камера использует фильтр, влияющий на разрешение.

Если убрать оптический фильтр нижних частот с 24-мегапиксельной камеры, детализация должна быть такой же, но у вас будет недостаток, когда дело доходит до муара и алиасинга.

 

Что такое дифракция? | Выводы

 

Все это кажется запутанным, но, в конечном счете, вам нужно принять во внимание то, что чем больше вы прикрываете диафрагму, тем меньше деталей способен воспроизвести ваш объектив, что, в свою очередь, может значительно снизить некоторые преимущества использования камеры с более высоким разрешением. .

Несмотря на то, что в вашем сенсоре есть тонны мегапикселей, вы должны учитывать компромиссы. Вы также должны учитывать, что камеры APS-C и камеры Micro 4/3 будут гораздо больше подвержены влиянию дифракции из-за их маленького размера пикселя.

 

Использование в реальном мире

Из-за дифракции на моем Sony A7r III я обычно предпочитаю снимать пейзажи при f8–f11. Я знаю, что при f11 я не смогу захватить столько деталей, сколько при f8, но это нормально. Мне достаточно F11, и я готов обменять большую глубину резкости на немного меньший IQ.

Другая альтернатива — стек фокуса. Макрофотографы делают это уже много лет, и если мы действительно хотим воспользоваться огромными мегапиксельными камерами, фотографам-пейзажистам придется использовать стек фокусировки. Это означает, что нужно снимать что-то вроде f5.6 в разных диапазонах фокусировки и смешивать изображения в пост. Другая альтернатива — инвестировать в камеры среднего формата, которые имеют еще большие сенсоры с большими пикселями, или подождать, пока многослойные сенсоры не станут массовыми.

 

Я не гений математики, но некоторые люди, которые прочитают это, будут (хотя я закончил свой выпускной экзамен в колледже за 15 минут).Если это похоже на то, что у меня есть ошибка, пожалуйста, дайте мне знать.

**Этот веб-сайт содержит партнерские ссылки, и я получу компенсацию, если вы перейдете по ним для совершения покупки.

Что такое дифракция в фотографии и как ее избежать?

Если вы когда-нибудь изучали линзы, вы, вероятно, сталкивались с термином «дифракция линз» и задавались вопросом, что он означает. Что такое дифракция? Что вызывает это? Как это влияет на ваши фотографии? Что можно сделать, чтобы этого избежать?

В этом руководстве подробно рассматривается дифракция.Мы объясним, что вызывает это и как это влияет на ваши фотографии. Затем мы рассмотрим, что вы можете сделать, чтобы этого избежать.

Photo by Wan San Yip on Unsplash

Что такое дифракция линз?

Дифракция, в ее самом простом определении, — это концепция интерференции волн друг с другом. Подобно ряби на воде, если вы бросите камешек в лужу, раскинувшуюся по кругу, свет (который также распространяется волнами) также распространяется по узору. То, как эти волны распространяются, зависит от их окружения.

Если вы думаете об этой луже, на волны влияет размер гальки, глубина воды или наличие в воде чего-либо, перенаправляющего их. В случае световых волн, попадающих в вашу камеру, на них влияет размер отверстия диафрагмы вашего объектива.

Малая апертура приводит к большому распространению световых волн, в то время как большее отверстие приводит к тому, что они распространяются намного меньше, как показано на диаграмме ниже.

Как показано выше, большее отверстие позволяет проходить волнам с минимальными помехами.Однако небольшое отверстие заставляет волны изгибаться и распространяться намного сильнее.


Как дифракция влияет на фотографию?

Когда несколько световых волн проходят через одну и ту же маленькую апертуру, они искажаются, они перекрываются и интерферируют друг с другом, вызывая потерю резкости вашего изображения . Это происходит, когда вы снимаете с маленькой диафрагмой (большие числа f). Если вы фотограф, который всегда снимает с широкой апертурой, дифракция никогда не повлияет на вас.

Но, если вы фотограф-пейзажист, фотограф недвижимости, фотограф архитектуры или любите снимать изображения с большой глубиной резкости, вы можете столкнуться с мягкостью ваших изображений, если вы закроете диафрагму слишком сильно.

Но какая диафрагма вызывает дифракцию линз? Ну нет однозначного ответа. Это зависит от вашего объектива, фокусного расстояния и датчика камеры. Вы можете выполнить поиск в Интернете, чтобы найти «золотую середину» для вашего конкретного объектива. Лучшее место — это настройка диафрагмы, при которой ваш объектив работает лучше всего с точки зрения максимальной резкости.Эта настройка приведет к наименьшему количеству дифракции.

Photo by Alli Hartmann on Unsplash

Как избежать дифракции линз

У этой проблемы нет универсального решения, потому что это не оставляет места для творческой свободы в искусстве фотографии. К счастью, есть много способов избежать дифракции в фотографии, поэтому найдите решение, которое лучше всего подходит для вас.

  • Снимайте с максимальной диафрагмой объектива. Обычно это на две или три ступени ниже максимальной диафрагмы, что обеспечивает наибольшую резкость.И, в свою очередь, самая низкая возможность дифракции;
  • Снимайте с широкой диафрагмой. Дифракция чаще всего происходит при узкой диафрагме, поэтому широкоугольная съемка практически устранит проблему. Однако не во всех ситуациях съемки допустима широкая диафрагма, поскольку в результате глубина резкости будет очень малой;
  • Если вам нужна большая глубина резкости, рассмотрите возможность брекетинга и совмещения фокуса для достижения максимальной резкости, а не снимайте с очень узкой диафрагмой;
  • Можно улучшить детализацию, потерянную из-за дифракции при постобработке, с помощью повышения резкости.

Заключительные мысли

Линзовая дифракция может быть очень технической и несколько запутанной темой. Тем не менее, важно знать о дифракции и понимать, как она влияет на вашу фотографию, чтобы вы могли избежать ее в те моменты, когда резкость является вашей конечной целью.

Как понять дифракцию линз (и как это исправить!)

Фотографы используют маленькую диафрагму, чтобы получить большую глубину резкости. Но меньшая апертура вызывает некоторые проблемы, такие как дифракция линз.

Дифракция линз приводит к тому, что фотография теряет резкость при малых значениях диафрагмы. Итак, что мы можем сделать с дифракцией линз? Читайте дальше, чтобы узнать и получить максимальную четкость ваших изображений!

[ Примечание: ExpertPhotography поддерживается читателями. Ссылки на продукты на ExpertPhotography являются реферальными ссылками. Если вы воспользуетесь одним из них и купите что-нибудь, мы немного заработаем. Нужна дополнительная информация? Посмотрите, как это все работает здесь. Ред. ]

Что такое дифракция?

Дифракция — это физическое явление, затрагивающее все типы волн.Вы можете наблюдать это в жидкостях, звуковых волнах и свете. Вы сталкиваетесь с этим постоянно, даже если это не привлекает вашего внимания.

Когда волны встречают преграду на своем пути, их поведение меняется. Барьер может быть щелью или отдельным объектом.

Здесь мы наблюдаем пример со щелью. (Вы примените его позже к отверстию диафрагмы в вашей камере.)

Волны начинают изгибаться. В зависимости от размера щели по сравнению с длиной волны этот изгиб может варьироваться по размеру.Если щель широкая, то не так много.

Если отверстие сравнимо с длиной волны, дифракция будет происходить в гораздо большем относительном масштабе.

Мы моделируем это изменение в поведении, как если бы в линии щели были созданы новые волны. По всей этой линии новые волны начинают распространяться в разные стороны. Степень этого варьируется в зависимости от размера щели.

Идея циркулярно распространяющихся волн и их физическое объяснение называется принципом Гюйгенса.

Затем волны интерферируют, что приводит к различиям в силе волн. В одних местах они компенсируют друг друга, а в других складываются.

Если мы наблюдаем эти добавления и сокращения вдоль линии, параллельной щели, мы получаем узор. В середине очень сильное сложение волн.

Затем идут повторные добавления и сокращения, уменьшающиеся по амплитуде наружу. Так продолжается до тех пор, пока узор не станет неразличимым.

Наиболее ярким примером является дифракция в воде.

Взгляните на изображение ниже.

Вы можете увидеть щель, по размеру сравнимую с длиной волны воды. Дифракция очень заметна. Наблюдаем силу волн на длинной фиолетовой линии.

Они наиболее интенсивны в середине, перед самой щелью. Далее следует провал подавления волны. Затем постепенно к краям реки уровень помех уменьшается.

Этот узор, показанный оранжевым цветом, называется узором Эйри .

Модель интенсивности Эйри. Исходное изображение из Википедии

Дифракция света

Пример воды двумерный. Но дифракция происходит и в трехмерных ситуациях. Для нас, фотографов, важна дифракция света.

Когда свет проходит через щель, он преломляется. В фотографии размер щели апертуры намного больше, чем длина волны света. Это применимо даже при узких настройках, таких как f/32.

Таким образом, свет не сильно искривляется, но все же может вызывать проблемы.

Пиксели на современных камерах крошечные. На самом деле настолько крошечные, что их размер часто всего на одну величину больше, чем длина волны видимого света.

Это означает, что даже если свет не сильно дифрагирует, эффекты заметны.

Вернемся к точным цифрам, но сначала посмотрим, что происходит, когда свет проходит через щель.

В этом примере красный лазер проецировался на датчик через апертуру 90 микрометров.

Имейте в виду, что 90 микрометров намного меньше, чем у любого объектива.Такой размер помогает лучше визуализировать эффект. Для объектива 50 мм это будет соответствовать диафрагме f/550.

Вы можете видеть узор Эйри, но в данном случае он двумерный. Самая сильная часть находится посередине – там складываются волны. Пары отмены и суммирования являются ордерами – их 27 ниже.

Этот двумерный паттерн Эйри называется диском Эйри.

«Настоящий диск Эйри, созданный путем пропускания красного лазерного луча через отверстие диаметром 90 микрометров с дифракцией 27 порядков.

Как дифракция объектива влияет на вашу фотографию?

Дифракция влияет на повседневную фотографию.

В зависимости от шага пикселя сенсора камеры дифракция объектива может ограничивать разрешение изображения.

Часто возникают проблемы при высоких значениях диафрагмы. В некоторых устройствах, например, в компактных камерах с большим количеством мегапикселей, вы можете начать видеть его при диафрагме всего лишь f/3,5.

По мере того, как вы опускаете объектив, эффекты дифракции линзы становятся все более и более очевидными.

Разрешение дифракционных пределов. Каким бы хорошим ни был ваш объектив, это всегда правда. Степень этого дается в этой (упрощенной) формуле:

р = (1,22 λ А) / 2

Здесь  p — это наименьший шаг пикселя, который может получать информацию на уровне пикселей от объектива. λ — длина волны падающего света, а A — диафрагма.

Давайте посчитаем с камерой iPhone XR. Он имеет 12-мегапиксельный сенсор с шагом пикселя 1.3 микрометра. Имеет фиксированную диафрагму f/1.8.

Длина волны видимого света составляет около 0,5 мкм.

р = (1,22 * 0,5 мкм * 1,8) / 2

Полученное p равно 1,1 мкм .

Если два объекта находятся ближе друг к другу на датчике, чем p , они будут сливаться вместе. Их невозможно разрешить, как бы плотно ни были упакованы пиксели.

Это означает, что iPhone XR (с шагом пикселя 1,3 мкм) очень близок к дифракционному ограничению.

Таким образом, даже если объектив оптически совершенен, лишен всех аберраций, он находится на пике своего развития. Он не может вместить меньшие пиксели.

Возьмем другой пример.

При f/16 результирующее значение p составляет 7,3 мкм. Это означает, что камеры с шагом пикселя около этого значения подвержены дифракции только выше f/16.

Таким образом, оригинальный 5D с шагом пикселя 8 мкм получает дифракционное ограничение только после f/16.

Это совпадает с моим опытом. Когда я использую оригинальный Canon 5D, я склоняюсь даже к диафрагме f/16 без снижения резкости.На камерах 5D MkIII и MkIV это больше похоже на f/11 и f/9.

Взгляните на эту иллюстрацию, которую я снял с помощью Canon 5D MkIV и макрообъектива Canon 100mm f/2.8L IS. Оба снимка идеально сфокусированы; смягчение происходит из-за дифракции линзы.

Влияние дифракции объектива на разрешение

Поиск самой резкой диафрагмы

Вы, наверное, уже знаете, что чем больше вы закрываете объектив, тем четче получается изображение. И вы можете быть ошеломлены тем, что этот принцип частично ошибочен.

Истина где-то посередине — во всех аспектах.

Если вы используете их широко открытыми, линзы страдают от сферической аберрации и потенциальных проблем с конструкцией. Их кажущаяся резкость ниже из-за меньшей глубины резкости.

Если вы закроете их слишком сильно, на них повлияет дифракция.

На зеркальных и беззеркальных объективах вы обнаружите, что самые резкие значения диафрагмы обычно на 2–3 ступени выше максимальной диафрагмы.

На Canon 50mm f/1.8 II (часто называемый изящным пятидесятником), это около f/4. Мой объектив Canon 24mm f/1.4 не становится резче после f/2.8.

Проверьте свой объектив, чтобы узнать, как он ведет себя при разных значениях диафрагмы.

Глубина резкости и дифракция объектива

Имейте в виду, что в определенных ситуациях вам может понадобиться использовать узкие диафрагмы.

Если вам нужно держать в фокусе большую часть сцены, остановите съемку, как правило, самый простой способ. Пейзажным фотографам часто приходится снимать с диафрагмой f/16 и выше.

Таким образом, глубина резкости будет больше, что приведет к более резкому изображению. Детали в идеальном фокусе не будут такими резкими, как при f/8, но на сцены будут на почти на четче.

Техника одновременного достижения большой глубины резкости и максимально возможной резкости называется наложением фокуса.

Это довольно тщательный процесс с ограничениями, но он может дать отличные результаты. Чтобы сделать это идеально, вам нужно сделать серию снимков полностью неподвижного объекта, используя штатив.

Вы постепенно меняете фокус между снимками, охватывая все, от самых близких до самых удаленных объектов. Позже вы комбинируете их в редакторе, например Photoshop.

Фото автора Samer Daboul с сайта Pexels

Заключение

Дифракция объектива — запутанная тема, но вы можете увидеть, как она влияет на ваше изображение. Об этом стоит знать, когда вы снимаете свои сцены.

Всегда будет присутствовать дифракция линз. Если вы не будете осторожны, ваши изображения потеряют резкость.

Как только вы увидите дифракцию объектива и поймете, как она работает, вы станете второй натурой использовать ее в своих фотографиях.

Чтобы получить больше полезных советов, ознакомьтесь с нашими сообщениями о размере сенсора камеры, уменьшении размытия или съемке с большей диафрагмой.

[Fstoppers Original] Что такое дифракция объектива и когда происходит дифракция?

Если вы похожи на меня, то вы, возможно, не всегда увлекаетесь некоторыми супертехническими аспектами фотографии.Одним из аспектов фотографии, который я недавно исследовал, была потеря резкости, вызванная дифракцией. Вчера вечером, играя с новой камерой Nikon D800, я изучил дифракцию объектива и то, как дифракция может серьезно повлиять на резкость вашей фотографии.

Одна вещь, которая всегда поражала меня на уроках естествознания, была, когда мои профессора сказали мне, что свет может вести себя и как частица, и как волна (квантовая физика никогда не была моей сильной стороной). Когда свет описывается как волна, он обычно распространяется по прямой линии, но также может изгибаться при прохождении через объекты или вокруг них.Когда свет проходит через объектив вашей камеры и через большую апертуру, свет не преломляется и не рассеивается слишком сильно. Но что-то странное происходит, когда свет проходит через крошечное отверстие, такое как апертура маленькой камеры: он искривляется и мешает сам себе. Эта интерференция называется дифракцией.

Проще говоря, дифракция — это явление, происходящее со светом при его взаимодействии с препятствием. Большинству из нас знакомы картины дифракции света, обнаруживаемые на обратной стороне компакт-дисков, в молекулах воды в воздухе или в паутине, если смотреть под прямым углом.Дифракция также может возникать в вашей цифровой зеркальной камере, что может стать серьезной проблемой и привести к потере резкости ваших изображений. Вот простая диаграмма, показывающая, как световые частицы попадают на цифровой сенсор вашей камеры при прохождении через большую и меньшую апертуру.

Итак, что все это значит для вашей фотографии и как дифракция делает изображения мягкими? Недавно я провел несколько тестов с Nikon D800 и объективом Nikkor 60 мм, чтобы увидеть, каковы реальные эффекты дифракции при макросъемке.Первым испытанием был мой собственный глаз. Мы установили кольцевую вспышку Alien Bee R800 и сделали несколько фотографий с разными значениями диафрагмы. Полученные 36-мегапиксельные изображения показали, что при остановке макрообъектива выше f22 резкость снижается. Я бы с удовольствием сделал пробные снимки с еще более широкой диафрагмой, такой как F8, но кольцевая вспышка была слишком мощной при самом низком значении для всего, что ниже f22 и ISO 100. Вот получившиеся фотографии (щелкните каждое изображение, чтобы просмотреть его в полном разрешении).

Изучив результаты и увидев из первых рук, как сверхмалые диафрагмы могут снизить резкость, я решил протестировать что-то более статичное и удалить как можно больше переменных, таких как движение камеры и объекта, а также расстояние фокусировки объектива.Мы с Ли решили посмотреть, сколько деталей мы сможем разрешить в 50-долларовой банкноте. Мы использовали тот же Nikon D800 и объектив Nikkor 60 мм, но вместо кольцевой вспышки мы подсветили банкноту с помощью стрип-бокса, установленного на Profoto Air 1000. Теперь, установив камеру на штатив, мы смогли точно увидеть, как различные значения диафрагмы влияли на дифракция. Вот результаты:

Как видите, изображения с F8-F16 выглядят наиболее резкими, а затем действительно начинает проявляться дифракция на меньших апертурах.Однако при макросъемке иногда вас больше заботит общая глубина резкости, чем общая резкость. Вы можете ясно видеть, насколько мала глубина резкости на первых 3 изображениях и как весь купюра становится в фокусе, когда мы уменьшаем диафрагму. Ниже представлены полные файлы Nikon D800 с самой широкой и наименьшей апертурой, чтобы вы могли более внимательно изучить эффекты дифракции.


Очевидно, что дифракция на линзах становится проблемой только при сверхмалых значениях диафрагмы.Если вы снимаете портреты, вы, вероятно, никогда не остановите объектив достаточно далеко, чтобы увидеть эффекты дифракции объектива. Однако, когда вы снимаете с очень мощными студийными вспышками, вам, возможно, придется снимать с гораздо меньшей диафрагмой, если вы не можете направить источники света достаточно далеко от объекта. Дифракция влияет на каждый объектив по-разному, и по мере уменьшения размера пикселя дифракция обычно проявляется раньше. Так что мой лучший совет — провести несколько тестов с разными камерами и объективами и найти точки наилучшего восприятия, где дифракция допустима.Для вас, сверхнаучно мыслящих фотографов, не стесняйтесь оставлять свои мысли в комментариях ниже, так как мы также будем рады услышать ваши объяснения.

Пристальный взгляд на дифракцию линз

У каждого объектива есть зона наилучшего восприятия — диафрагма, при которой резкость изображения является максимальной. Если диафрагма станет больше, станут видны погрешности объектива. Когда диафрагма закрыта, становится видна дифракция линзы. В этой статье я собираюсь более подробно рассмотреть дифракцию линз.

Малая диафрагма увеличивает глубину резкости. Это также улучшает работу объектива. Объектив даст большую общую резкость. Итак, почему бы нам не использовать самую маленькую диафрагму в качестве стандарта? Причина называется дифракцией. Это интерференция световых волн, возникающая при их прохождении через маленькое отверстие. Это приводит к ухудшению резкости изображения.

Световые волны и небольшие отверстия

Когда световые волны попадают в барьер, содержащий отверстие, это отверстие можно рассматривать как новую точку происхождения.С этого момента волны разойдутся.

Это также можно увидеть в видео, которое я нашел на YouTube, показывающем этот эффект в волнах воды. Свет действует аналогичным образом.

Но происходит что-то странное. Световые волны будут показывать интерференцию. Где-то эти волны будут усиливаться, где-то гаснуть.

Углы отверстия можно рассматривать как собственную новую точку происхождения, каждая из которых создает свои собственные волны. Рисунки, которые я сделал, представляют собой проекции на плоскую поверхность.Если вы посмотрите на него в трех измерениях, световые волны покажут эту интерференцию, когда попадут на датчик. Точка света будет пятном, окруженным кругами, резкость и яркость которых уменьшаются с каждым следующим кругом. Это называется диск Эйри.

Каждое открытие будет производить диск Эйри. Но они будут отличаться по размеру в зависимости от размера отверстия. При маленьком открытии воздушный диск будет крупнее и выраженнее. При большем раскрытии диск Эйри меньше и менее выражен.

Влияние диска Эйри на ваше изображение?

Размер диска Эйри зависит от апертуры. Меньшая апертура будет производить больший воздушный диск по сравнению с большей апертурой. Если диск Эйри меньше пикселя, он не будет виден. Изображение будет резким. Когда диск Эйри увеличивается в размерах, он в конечном итоге также покрывает соседние пиксели. В этом случае резкость снижается.

Когда размер диска Эйри достигает размера пикселя, отверстие объектива считается оптимальным.Если это диафрагма f/5.6, как на рисунке, который я сделал, объектив будет давать оптимальную резкость при этой диафрагме. Пример изображения ниже был снят на камеру Canon EOS R5 с объективом RF 50mm f/1.2L. Он ясно показывает, как большее или меньшее отверстие снижает резкость изображения. На f/5.6 достигнута оптимальная резкость.

Влияние разрешения сенсора

Непосредственно перед тем, как размер диска Эйри превысит размер пикселя, объектив будет работать с максимальной эффективностью. Другими словами, размер пикселя определяет, когда дифракция становится видимой.50-мегапиксельный датчик покажет дифракцию гораздо раньше, чем 25-мегапиксельный датчик. Чтобы упростить задачу, пиксели 50-мегапиксельного сенсора будут вдвое меньше. Воздушный диск, который будет находиться в пределах границ пикселей на 25-мегапиксельном сенсоре, покроет больше пикселей на 50-мегапиксельном сенсоре.

Влияние размера сенсора

Размер диска Эйри определяется только отверстием линзы. Размер сенсора не влияет на размер диска Эйри, принадлежащего определенному отверстию объектива.Если количество пикселей на квадратный дюйм одинаково, скажем, у полнокадрового сенсора и кроп-сенсора 1,6, дифракция будет точно такой же.

Другими словами, 25-мегапиксельный полнокадровый сенсор имеет примерно такое же количество пикселей на квадратный дюйм, как и 16-мегапиксельный кроп-сенсор с 1,6-кратным увеличением, потому что количество пикселей на квадратный дюйм примерно такое же. Но если у кроп-сенсора тоже 25 мегапикселей, количество пикселей на квадратный дюйм увеличивается. В этом случае дифракция будет видна намного раньше.

Эффект фокусного расстояния

С фокусным расстоянием все сложнее. Для этого нам сначала нужно знать, как фокусное расстояние влияет на отверстие объектива. В конце концов, f/8 на объективе 50 мм будет таким же, как f/8 на объективе 100 мм, когда дело доходит до экспозиции.

На самом деле физически апертура объектива зависит от фокусного расстояния. Реальное отверстие объектива 50 мм и f/8 составляет 50/8 = 6,25 мм. С объективом 100 мм реальное отверстие объектива составляет всего 100/8 = 12,5 мм. Таким образом, отверстие объектива f/8 будет увеличиваться при увеличении фокусного расстояния.

Тем не менее, количество света, попадающего на матрицу, будет одинаковым независимо от реального физического отверстия объектива. Это из-за самого фокусного расстояния. При фокусном расстоянии 100 мм свет должен проходить в два раза дальше, чем при фокусном расстоянии 50 мм. Ведь фокусное расстояние больше. Поскольку расстояние в два раза больше, количество света, достигающего сенсора, в два раза меньше. Это немного сложнее, чем это, но вы поняли смысл этого упрощенного примера.

Теперь мы увидели, как большее отверстие линзы уменьшает размер диска Эйри.Большая физическая апертура объектива f/8 при 100 мм создает меньший диск Эйри по сравнению с 50 мм и f/8. Но диск Эйри — это проекция света на датчик. При большем фокусном расстоянии свет должен пройти в два раза больше времени, прежде чем достигнет сенсора, таким образом увеличивая диск Эйри в два раза.

Хотя диск Эйри с увеличенным фокусным расстоянием будет давать диск Эйри меньшего размера, необходимо учитывать коэффициент увеличения фокусного расстояния.Это нейтрализует друг друга. Результатом будет примерно одинаковый размер диска Эйри при определенной апертуре, независимо от того, какое фокусное расстояние вы используете.

Разрешение изображения определяет величину дифракции

Всегда происходит дифракция. Но отверстие объектива или апертура определяют, насколько сильной будет дифракция. Когда диск Эйри станет больше одного пикселя, станет видна дифракция.

Хотя реальная физическая апертура объектива при определенной диафрагме зависит от фокусного расстояния, увеличение объектива будет противодействовать меньшему диску Эйри.Это означает, что фокусное расстояние не будет иметь видимого влияния на величину дифракции.

Единственное, что влияет на количество видимой дифракции, — это разрешение. Чем больше пикселей, тем быстрее станет виден диск Эйри.

.
Дифракция в фотографии: Дифракция объектива её влияние на фотографию

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Пролистать наверх