что это и как ее избежать
Заметили этот эффект на уже готовых снимках? Отредактируйте их в ФотоМАСТЕРЕ!
Скачать Всего 216 Mb Узнать больше
Для Windows 11, 10, 8, 7 и XP. Быстрая установка.
Дифракция в фотографии: что это и как ее избежать
Автор статьи:Евгения Соколова
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
- 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.
Эти статьи могут вам понравиться:
Зачем нужна корректирующая кисть
Хроматические аберрации в фотографии
Зачем нужна корректировка изображений
Подпишитесь:
Мы в
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 дифракция объектива в фотографии и как ее ограничить?
Дифракция на объективе возникает, когда вы закрываете объектив до меньших значений диафрагмы, в результате чего ваши изображения становятся все менее резкими.
Независимо от того, сколько мегапикселей у вашей камеры или насколько вы хороший фотограф, эффекты дифракции в фотографии невозможно контролировать.
Это происходит потому, что свет начинает рассеиваться (дифрагировать) при прохождении через маленькое отверстие.
При закрытии диафрагмы это отверстие становится меньше, в результате чего световые волны расходятся и перекрываются, что, в свою очередь, приводит к размытию деталей на фотографиях.
Всегда присутствует некоторая степень дифракции при каждом значении диафрагмы вашего объектива, но это не значит, что это плохо.
В этой статье мы более подробно рассмотрим дифракцию в фотографии, как ее можно ограничить и приведем несколько примеров.
Содержание
Что такое дифракция света?
Авторы: Lookang, Fu-Kwun Hwang и Francisco Esquembre, CC BY-SA, через Wikimedia Commons
Световые волны распространяются по прямой линии.
Хотя, если долетят до препятствия или проема, то загнутся по краям. Этот оптический эффект называется дифракцией света.
Эта характеристика характерна не только для видимого света, но и для всех волн. Волны на воде помогают нам видеть невооруженным глазом.
Что такое линзовая дифракция?
Как вы, наверное, знаете, все объективы камер имеют внутри небольшое отверстие. Свет должен пройти через это отверстие, прежде чем он достигнет датчика и создаст фотографию.
Вы можете управлять размером апертуры с помощью диафрагмы камеры. Для этого вы можете закрыть лепестки диафрагмы (также известные как лепестки диафрагмы), чтобы уменьшить диафрагму.
Используя меньшую апертуру, вы получаете меньше света. Если вы откроете лепестки, диафрагма увеличится, и вы пропустите больше света. Он работает так же, как зрачки ваших глаз.
Дифракция линз происходит, когда апертура слишком мала. Это потому, что световые волны должны изгибаться при прохождении.
В результате ваши изображения менее четкие.
Эффекты дифракции более или менее заметны в разных камерах и объективах — отчасти это связано с воздушными дисками по отношению к шагу пикселя. Я объясню это более подробно позже в следующих разделах.
- Загружаемая таблица F-Stop
Что такое воздушный диск и как он создает дифракцию?
Сакурамбо в английской Википедии 桜ん坊, общественное достояние, через Wikimedia Commons
Воздушный диск — это пятно с наилучшей фокусировкой, созданное линзой, ограниченной дифракцией. Воздушные диски состоят из двух частей – яркого четко выраженного пятна в центре и окружающего его кольца гало. Вместе они образуют воздушный узор.
Джон Гершель открыл это явление, но названо оно в честь Джорджа Биделла Эйри. Это потому, что он был первым, кто написал о воздушном диске и воздушном узоре. «О дифракции предметного стекла с круглой апертурой» была опубликована в 1835 г.
Эйри объяснил три фактора, определяющие дифракционную картину.
Факторами являются разные длины волн, размер отверстия апертуры и чувствительность глаза.
Эта дифракция влияет на ваши фотографии, потому что воздушные диски могут вызвать размытость. Это происходит, когда воздушный диск перекрывается другим. Когда это происходит, трудно определить, где начинается каждая точка света.
Меньшее отверстие создает больший воздушный диск, чем большее отверстие. Это облегчает касание ореолов, и поэтому эффект становится более заметным при уменьшении числа f/.
Что такое шаг пикселя и какое отношение он имеет к дифракции линз?
Если увеличить цифровую фотографию, вы начнете видеть маленькие цветные квадраты. Это пиксели, и они являются наименьшими единицами, формирующими изображение. Каждый пиксель исходит из информации, собранной фотосайтом на датчике камеры. Для упрощения многие люди также называют фотосайты пикселями.
Теперь шаг пикселя — это расстояние между центрами двух соседних участков фотографии (или пикселей).
Это измерение обычно выражается в микрометрах (мкм).
Это связано с физическим размером области датчика, а также с размером пикселя. Более широкий шаг пикселя позволяет воздушному диску поместиться внутри пикселя. По крайней мере, он менее фрагментирован, чем в датчиках с меньшим шагом пикселя.
Это связано с тем, что на один воздушный диск может приходиться более одного пикселя. Это заставляет каждого интерпретировать информацию по-разному.
В результате труднее увидеть, где начинаются и заканчиваются края, что создает размытое изображение.
Как ограничить дифракцию линз?
CelinaTH, CC BY-SA 3.0, через Wikimedia Commons
Все фотографы должны иметь дело с дифрагированным светом. Это независимо от их камеры и оптической системы. Хотя есть способы ограничить эффекты на конечном изображении.
Помните о DLA
DLA расшифровывается как Diffraction Limited Aperture. Это диафрагма, которая указывает, когда дифракция объектива начинает влиять на качество вашего изображения.
В большинстве случаев производители указывают DLA как часть информации об объективе.
Имейте в виду, что DLA возникает, когда вы начинаете получать видимую дифракцию при отображении изображений в полном размере. Это не означает, что при использовании этой диафрагмы ваши снимки будут непригодны для использования. В любом случае важно знать этот предел дифракции.
Использование камеры в ручном режиме
Лучшим способом управления диафрагмой камеры является использование ручного режима. Это позволяет вам установить диафрагму и компенсировать ISO и скорость затвора для правильной экспозиции.
Если вам пока неудобно пользоваться камерой в ручном режиме, попробуйте использовать режим приоритета диафрагмы (AV или A). Это полуавтоматический режим, в котором вы можете установить диафрагму, а камера позаботится обо всем остальном.
Используйте большую апертуру
Как мы видели в этой статье, дифракция линз происходит при малых апертурах. Вот почему вам нужно использовать более широкие диафрагмы.
Если открытая диафрагма пропускает слишком много света, вы можете использовать более короткую выдержку или более низкое значение ISO. Хотя, если вы находитесь на пределе всех настроек экспозиции, вы всегда можете использовать фильтр нейтральной плотности (ND).
Диафрагма также влияет на глубину резкости. Используя большие диафрагмы, вы можете получить меньше изображения в фокусе. Если для вас это проблема, есть способы ее обойти. Вы можете изменить фокусное расстояние или отрегулировать расстояние между фокальной плоскостью и сенсором камеры. Чтобы упростить задачу, вы можете использовать калькулятор DOF.
Найдите лучшее место для своего объектива
В то время как малая апертура создает дифракцию линзы, широкая апертура также может создавать проблемы. Вот почему вам нужно найти такую диафрагму объектива, при которой качество изображения будет наилучшим.
Большинство объективов имеют максимальную диафрагму в диапазоне между f/8 и f/11. Хотя это может отличаться в зависимости от самой большой апертуры вашего объектива.
Вы можете определить, какая диафрагма лучше всего подходит для вашего объектива, выполнив простое упражнение. Начните с выбора темы с большим количеством деталей. Затем сделайте много фотографий с изменением диафрагмы. Однако не забудьте компенсировать экспозицию.
Затем откройте изображения на своем компьютере и увеличьте до 200% и посмотрите, где вы начинаете терять резкость.
Будьте осторожны, не путайте резкость с фокусом. Фокус относится к глубине резкости, и на самом деле она будет уменьшаться, когда вы открываете диафрагму. Вот почему вы должны смотреть на свою фокусную точку. Это всегда должно быть резким, независимо от глубины резкости. В тот момент, когда изображение начинает выглядеть размытым, вы видите эффект дифракции.
Используйте камеру с большей матрицей
Обычно при покупке цифровой камеры большинство людей обращают внимание на разрешение изображения. Это относится к количеству мегапикселей, а не к размеру пикселей.
Размер сенсора определенно играет роль.
Датчики большего размера могут вместить больше фотосайтов, что приводит к более высокому разрешению. Камера с кроп-сенсором имеет меньше пикселей, но и более узкий шаг пикселя.
Когда датчик имеет большие пиксели, ему не нужно разрушать дифракционную картину. В результате у вас будут более четкие края и цвета.
Final Words
Если вы заметили некоторую размытость изображения, это может быть связано с дифракцией линз.
Я знаю, что разговоры о световых лучах, дифракции и других терминах могут пугать, но важно, чтобы у вас было базовое понимание некоторых понятий.
Более того, очень важно понимать, как они влияют на вашу повседневную фотопрактику.
Я не физик и не претендую на звание эксперта в этом вопросе. Тем не менее, я надеюсь, что смог развеять некоторые ваши сомнения относительно дифракции линз.
Сообщите нам в комментариях, если вы заметили улучшение резкости ваших фотографий. Если да, то какой из советов показался вам наиболее полезным?
В противном случае проблема может быть связана с длинной выдержкой, высоким значением ISO или неправильным фокусом.
В любом случае, не выбрасывайте свои размытые изображения. Там может быть спасение. В пост-продакшне есть разные способы повысить резкость в пост-продакшне. Вы можете сделать это с помощью обычных программ для редактирования фотографий, таких как Photoshop, или с помощью специализированного программного обеспечения, такого как Sharpen AI от Topaz.
Настоятельно рекомендуется
8 Инструменты для фотографовОзнакомьтесь с этими 8 основными инструментами, которые помогут вам стать профессиональным фотографом.
Включает временные скидки.
Узнайте больше здесьКак понять дифракцию объектива (и как ее 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!
Резкость объектива
Шпаргалки по быстрой съемке
Если вам трудно понять дифракцию объектива, наши памятки помогут вам разобраться всего за несколько минут.
С легкостью освойте 52 аспекта фотографии и никогда больше не теряйтесь.
Купить у
НедоступноЧто такое линзовая 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.)
Начало изгиба волн. 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 новые волны были созданы в линии щели.
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 снижается.
Этот узор, показанный оранжевым цветом, называется узор Эйри .
Интенсивный паттерн Эйри. Исходное изображение из ВикипедииДифракция 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 хотя свет и не преломляется сильно, 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 вызывает 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 линзу, эффект дифракции линзы становится все более и более очевидным.
Дифракционное разрешение. Каким бы хорошим ни был ваш объектив, это всегда правда. Степень этого дается в этой (упрощенной) формуле:
p = (1,22 λ A) / 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 оснащен 12-мегапиксельным сенсором с шагом пикселя 1,3 микрометра. Имеет фиксированную диафрагму f/1.8.
Длина волны видимого света составляет около 0,5 мкм.
p = (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 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 разрешениеПоиск 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 дизайном. 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 объективе Canon 50mm f/1.8 II (часто называемый изящным пятьдесят) это около f/4. Мой объектив Canon 24mm f/1.4 не становится резче после f/2.8.
Проверьте свой объектив, чтобы узнать его поведение при различных значениях диафрагмы.
Глубина резкости и дифракция объектива
Имейте в виду, что в некоторых ситуациях вам может понадобиться использовать узкую диафрагму.
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 90 193 + 90 194 сцены будут на 90 193 почти 90 194 такими же резкими.
Метод одновременного достижения большой глубины резкости и максимально возможной резкости называется наложением фокуса.
Это довольно кропотливый 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 дальних объектов. Позже вы комбинируете их в редакторе, например Photoshop.
Фото Samer Daboul с PexelsЗаключение
Дифракция объектива — запутанная тема, но вы можете увидеть, как она влияет на ваше изображение. Об этом стоит знать, когда вы снимаете свои сцены.