ОПТИЧЕСКАЯ ОСЬ НА ПЛОСКОСТИ ЭКРАНА

Фокальная плоскость

Относительное отверстие объектива — оптическая мера светопропускания объектива. Различают геометрическое и эффективное относительные отверстия. Геометрическим отверстием считается отношение диаметра входного зрачка объектива к его заднему фокусному расстоянию. Эффективное относительное отверстие всегда меньше, чем геометрическое, поскольку учитывает потери света при его прохождении через стекло и рассеянии на границах с воздухом и деталях оправы.

Оптическая ось в геометрическом смысле — прямая, проходящая через центры кривизны сферических поверхностей, составляющих центрированную оптическую систему (линзу, фотографический объектив). Часто является осью симметрии в оптической системе.

Фо́кусное расстоя́ние — физическая характеристика оптической системы, определяющая её основные свойства и, главным образом, увеличение и угловое поле.

Светофильтр в оптике, технике — оптическое устройство, которое служит для подавления (выделения) части спектра электромагнитного излучения.

Упоминания в литературе

Типы и конструкции современных АФА различны, но все они в своей основе имеют единую принципиальную схему, а основными их узлами является корпус, конус, кассета и командный прибор (рис. 1:6). Корпус АФА

служит для размещения механизмов, обеспечивающих работу всех частей фотокамеры – счетчика кадров, часов, уровня, числового индекса фокусного расстояния и др. В верхней части корпуса размещена прикладная рамка, плоскость которой совпадаете главной объектива.

Связанные понятия (продолжение)

Углово́е по́ле объекти́ва в простра́нстве предме́тов — плоский угол между двумя лучами, проходящими через центр входного зрачка объектива к наиболее удалённым от оптической оси точкам объекта в пространстве предметов, отображающимся на противоположных краях кадрового окна (полевой диафрагмы). При фиксированных размерах кадрового окна угловое поле обратно пропорционально фокусному расстоянию.

Телеобъекти́в (жарг. Телеви́к) — разновидность длиннофокусного объектива, оптическая конструкция которого позволяет сделать оправу и весь объектив короче, чем его фокусное расстояние. Большинство компактных длиннофокусных объективов построены по такому принципу, поэтому в повседневном обиходе словом «телеобъектив» обозначается любая оптика с фокусным расстоянием, превышающим нормальное.

Афока́льная опти́ческая систе́ма, телескопи́ческая опти́ческая систе́ма — оптическая система (фокусное расстояние которой неограниченно большое), преобразующая параллельный световой пучок в параллельный же, но с другим углом наклона оптической оси. Предназначена главным образом для наблюдения удалённых объектов.

Окуля́р — элемент оптической системы, обращённый к глазу наблюдателя, часть оптического прибора (видоискателя, дальномера, бинокля, микроскопа, телескопа и так далее), предназначенная для рассматривания изображения, формируемого объективом или главным зеркалом прибора.

Дисторсия (от лат. distorsio, distortio — искривление) — аберрация оптических систем, при которой коэффициент линейного увеличения изменяется по полю зрения объектива. При этом нарушается геометрическое подобие между объектом и его изображением. Дисторсия неприемлема в оптике, предназначенной для фотограмметрической аэрофотосъёмки и изготовления фотошаблонов. Оптическая система, свободная от дисторсии, называется ортоскопической, поскольку удовлетворяет требованиям ортоскопичности.

Экспози́ция (в фотографии, кинематографе и телевидении) — количество актиничного излучения, получаемого светочувствительным элементом. Для видимого излучения может быть рассчитана как произведение освещённости на выдержку, в течение которой свет воздействует на светочувствительный элемент: матрицу или фотоэмульсию.

Диафра́гма объекти́ва (от греч. διάφραγμα — перегородка) в оптических приборах — разновидность апертурной диафрагмы, позволяющая регулировать относительное отверстие объектива изменением диаметра проходящих через него пучков света. Такая регулировка используется для управления светопропусканием и глубиной резкости.

Светоси́ла — величина, характеризующая соотношение освещённости действительного изображения, даваемого оптической системой в фокальной плоскости, и яркости отображаемого объекта. Светосила пропорциональна квадрату относительного отверстия оптической системы и определяет её световую эффективность.

Увеличе́ние, опти́ческое увеличе́ние — отношение линейных или угловых размеров изображения и предмета.

Видоиска́тель, визи́р — вспомогательное устройство фотоаппарата, кинокамеры или видеокамеры, которое служит для наблюдения за объектом съёмки и определения границ снимаемого кадра. Некоторые типы видоискателя являются основой визирно-дальномерной системы, и используются для контроля качества изображения, главным образом для фокусировки.

Клинья Додена, фокусировочные клинья (англ. Split-Image Rangefinder) — вспомогательное фокусировочное приспособление, нашедшее наиболее широкое применение в зеркальных фотоаппаратах. Устройство состоит из двух полуцилиндрических призм, расположенных в круглом углублении в центре фокусировочного экрана зеркального видоискателя. При этом наклонные поверхности призм расположены навстречу друг другу и пересекаются в плоскости, совпадающей с поверхностью матового стекла.

Анастигма́т — объектив, в котором исправлены практически все аберрации, в том числе астигматизм и кривизна поля изображения. Анастигматами могут считаться объективы любых конструкций и типов, удовлетворяющие этим условиям. Большинство анастигматов дают хорошее качество изображения по всему полю при больших значениях относительного отверстия, обеспечивая высокую светосилу.

Фокусировочный экран, сменный фокусировочный экран — оптическая поверхность, которая служит для наблюдения и фокусировки действительного изображения, даваемого съёмочным объективом фотоаппарата или кинокамеры.

Зеркально-линзовые оптические системы, или катадиоптрические системы, — это разновидность оптических систем, содержащих в качестве оптических элементов как сферические зеркала (катоптрику), так и линзы. Зеркально-линзовые системы нашли применение в прожекторах, фарах, ранних маяках, микроскопах и телескопах, а также в телеобъективах и сверхсветосильных объективах.

Макросъёмка (от др.-греч. μακρός — «большой», «крупный», — и съёмка) — вид кино- и фотосъёмки, при котором изображаемые объекты снимаются в масштабе 1:1 или крупнее (по другой версии — в масштабе 1:10 или крупнее).

Ма́трица или светочувстви́тельная ма́трица — специализированная аналоговая или цифро-аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных элементов — фотодиодов.

Конде́нсор (лат. condenso — уплотняю) — линзовая, зеркальная или зеркально-линзовая оптическая система, собирающая лучи от источника света и направляющая их на рассматриваемый или проецируемый предмет.

Норма́льный объекти́в — съёмочный объектив постоянного фокусного расстояния, обеспечивающий на полученном изображении наиболее естественную перспективу, близкую к восприятию пространства человеческим зрением. Объективы с более коротким фокусным расстоянием считаются короткофокусными или широкоугольными, а с более длинным — длиннофокусными.

Объекти́в — оптическая система, являющаяся частью оптического прибора, обращённая к объекту наблюдения или съёмки и формирующая его действительное или мнимое изображение. В оптике рассматривается как равнозначное собирающей линзе, хотя может иметь иной вид, например, см. « Камера-обскура». Обычно объектив состоит из набора линз (в некоторых объективах — из зеркал), рассчитанных для взаимной компенсации аберраций и собранных в единую систему внутри оправы.

Ко́матическая аберрация или Ко́ма (от др.-греч. κόμη — волосы) — одна из пяти аберраций Зейделя оптических систем, приводящая к нарушению гомоцентричности широких световых пучков, входящих в систему под углом к оптической оси.

Опра́ва объекти́ва — металлическая или пластмассовая трубчатая конструкция, в которой закреплены линзы в порядке, определённом оптической схемой объектива. Оправа делит систему линз на две группы: переднюю и заднюю, между которыми устанавливается механизм апертурной диафрагмы, а в некоторых случаях — апертурный затвор.

Стено́п (от фр. Sténopé) — фотографический аппарат без объектива, роль которого выполняет малое отверстие. В современной фотографии также распространено название «пинхол» (англ. pinhole от pin «булавка» + hole «отверстие»). Также встречается термин «лох-камера» или «лохкамера» (нем. Lochkamera от Loch «отверстие» + Kamera «камера»).

Вы́держка — интервал времени, в течение которого свет экспонирует участок светочувствительного материала или светочувствительной матрицы. Одна из двух составляющих экспозиции.

Хромати́ческая аберра́ция — разновидность аберрации оптической системы, обусловленная зависимостью показателя преломления среды от длины волны проходящего через неё излучения (то есть, дисперсией света). Из-за паразитной дисперсии фокусные расстояния не совпадают для лучей света с разными длинами волн (лучей разных цветов).

Контро́ль перспекти́вы, или корре́кция перспекти́вы, — специальные приёмы фотосъёмки, фотопечати или обработки в графических редакторах с целью устранения на снимке перспективного схождения линий, параллельных в реальности. Чаще всего коррекция перспективы относится к устранению «завала» при архитектурной и интерьерной съёмке широкоугольными объективами. Реже подразумевается устранение схождения горизонтальных линий.

Сфери́ческая аберра́ция — аберрация оптических систем из-за несовпадения фокусов для лучей света, проходящих на разных расстояниях от оптической оси. Приводит к нарушению гомоцентричности пучков лучей от точечного источника, без нарушения симметрии строения этих пучков (в отличие от комы и астигматизма). Различают сферическую аберрацию третьего, пятого и высшего порядков.

Оптическая система (англ. optical system) — совокупность оптических элементов (преломляющих, отражающих, дифракционных и т. п.), созданная для преобразования световых пучков (в геометрической оптике), радиоволн (в радиооптике), заряженных частиц (в электронной и ионной оптике).

Диафрагма (от греч. διάφραγμα — перегородка) — непрозрачная преграда, ограничивающая поперечное сечение световых пучков в оптических системах.

Ма́крообъекти́в — специализированный фотографический объектив, предназначенный для макросъёмки.

Кривизна́ по́ля изображе́ния — аберрация, в результате которой изображение плоского объекта, перпендикулярного к оптической оси объектива, лежит на поверхности, вогнутой либо выпуклой к объективу. Эта аберрация вызывает неравномерную резкость по полю изображения. Поэтому, когда центральная часть изображения фокусирована резко, то его края будут лежать не в фокусе и изобразятся нерезко. Если установку на резкость производить по краям изображения, то его центральная часть будет нерезкой.

Аберра́ция оптической системы — ошибка или погрешность изображения в оптической системе, вызываемая отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической системе. Аберрацию характеризуют различного вида нарушения гомоцентричности в структуре пучков лучей, выходящих из оптической системы.

Астигмати́зм — аберрация, при которой изображение точки, находящейся вне оси, и образуемое узким пучком лучей, представляет собой два отрезка прямой, расположенных перпендикулярно друг другу на разных расстояниях от плоскости безаберрационного фокуса (плоскости Гаусса). Астигматизм возникает вследствие того, что лучи наклонного пучка имеют различные точки сходимости — точки меридионального или сагиттального фокусов бесконечно тонкого наклонного пучка.

В этой части я перейду к основным параметрам объектива. Вначале обозначу роль объектива в создании изображения.

Зачем нужны объективы?

Основная задача объектива – направлять отражённые от снимаемого объекта лучи света на светочувствительный слой, находящийся в фотоаппарате. Объектив создаёт плоское (двумерное) изображение на светочувствительном слое, а последний это изображение фиксирует.

Для того чтобы показать, чем отличается один объектив от другого, введу основные параметры объективов. Затем приведу классификацию объективов с комментариями, которые призваны помочь в самостоятельном выборе объектива для конкретной съёмочной ситуации.

Каковы основные параметры объективов?

К основным параметрам объектива я отношу фокусное расстояние, угол поля зрения, искажение перспективы и светосилу.

Фокусное расстояние

Основной параметр любого объектива – фокусное расстояние. Это расстояние от оптического центра объектива до светочувствительного слоя. Оптический центр объектива – виртуальная точка, центр воображаемой двояковыпуклой линзы, которая могла бы заменить все линзы в объективе, суммировать их действия над пропускаемым светом. На рис. 6 изображена такая воображаемая линза. Параллельные друг другу лучи света, входящие в неё слева, со стороны снимаемой сцены (или области предметов), пройдя через линзу, собираются в точку на светочувствительном слое. Оптический центр объектива может располагаться не только внутри тубуса, но за его пределами: впереди передней линзы объектива или позади задней линзы объектива.

Оптический центр объектива находится на оптической оси объектива, невидимой линии, которая обладает следующим свойством. Если луч света совпадает с оптической осью, то он пройдёт сквозь объектив, не изменив направления. Другими словами, такой луч не модифицируется объективом. На языке образов оптическую ось можно назвать «голубым коридором» для световых лучей.

На оптическую ось объектива «нанизаны» оптические центры каждой линзы в объективе. Обычно, объектив устанавливается на фотоаппарат таким образом, чтобы оптическая ось была перпендикулярна плоскости светочувствительного слоя. Некоторые специальные объективы позволяют наклонять оптическую ось относительно плоскости светочувствительного слоя.

Рис. 6. Фокусное расстояние объектива.

Фокусное расстояние измеряется в миллиметрах. Маркировка «18mm», нанесённая на объектив, означает, что фокусное расстояние данного объектива равно 18-ти миллиметрам. Каково фокусное расстояние объектива, изображённого на рис. 5? Постоянно ли оно?

Угол поля зрения

На практике важно понятие угла поля зрения объектива, связанное с фокусным расстоянием. Введу новое понятие с помощью двух примеров.

Чем больше фокусное расстояние, тем более далёкий от меня объект я могу запечатлеть. Например, снимая объективом с фокусным расстоянием равным 18 мм, я смогу запечатлеть птицу, сидящую на ветке дерева в нескольких метрах от меня. Однако, она получится на фотографии маленькой. Если я воспользуюсь объективом с фокусным расстоянием равным 180 мм, то размер птицы на фотографии получится в 10 раз больше. При этом я буду фотографировать в том же месте. Таким образом, объективы с большим фокусным расстоянием позволяют снимать объект, удалённый от фотографа на большое расстояние. Это актуально в репортажной съёмке спортивных мероприятий, например, футбольных матчей, в съёмке дикой природы, где у меня не будет возможности подойти близко к осторожному животному. Теперь приведу другой пример.

Я фотографирую в небольшом помещении группу из 10 человек. Снимая с объективом с фокусным расстоянием равным 180 мм, мне придётся отойти от группы так далеко, чтобы все люди «попали» в кадр. Но в помещении это не всегда выполнимо – ограничивают стены. В этом случае мне необходимо воспользоваться объективом с меньшим фокусным расстоянием равным, например,18 мм. Располагаясь близко к портретируемым, я смогу сфотографировать всю группу целиком. Это актуально при съёмке в ограниченном пространстве, интерьерной фотографии.

Таким образом, фокусное расстояние объектива влияет на дистанцию съёмки. А именно, чем ближе я хочу подойти к снимаемому объекту, тем объектив с меньшим фокусным расстоянием мне нужен. Почему так? Потому что, чем меньше фокусное расстояние объектива, тем больше угол поля зрения.

Поле зрения объектива – это изображаемая объективом часть снимаемой сцены. Углу поля зрения можно дать следующие определение. Двойной (умноженный на 2) угол между оптической осью объектива и линией, соединяющей самую крайнюю изображаемую точку снимаемой сцены с оптическим центром объектива, называется углом поля зрения объектива.

Также, введу понятие угла поля зрения через построение. Представьте прямоугольный кадр-изображение. Проведите диагональ между противоположными вершинами кадра. Угол между двумя линиями, одна из которых проходит через одну вершину и оптический центр объектива, другая – через другую вершину и оптический центр объектива, можно обозначить как угол поля зрения.

Угол поля зрения измеряется в градусах.

Зависимость угла поля зрения от фокусного расстояния демонстрирует рис. 7. Точка съёмки, ракурс, параметры съёмки остаются неизменными для всех 9-ти снимков, изменяется лишь фокусное расстояние объектива. На снимке, сделанном с фокусным расстоянием равном 24 мм, слева изображена серая дверь. При фокусном расстоянии равном 35 мм её в кадре нет: угол поля зрения уменьшился и объектив больше не «охватывает» какую-то часть сцены. Обзор сузился. На 3-ёх последних снимках, сделанных с фокусными расстояниями равными 105 мм и выше, трудно сказать, какая обстановка окружает фотографа.

Рис. 7. Зависимость угла поля зрения от фокусного расстояния объектива.

Обратите внимание, что с увеличением фокусного расстояния, не только уменьшается угол поля зрения, но и увеличивается размер изображаемого объекта (изображение объекта масштабируется). Размер белой карточки и расстояние до неё оставались неизменными на всех снимках. Однако, размеры изображённого объекта относительно размера кадра увеличились с ростом фокусного расстояния.

Угол поля зрения не обозначается на объективе. Его можно узнать из инструкции к объективу или его спецификации. Знание угла поля зрения помогает мне при подготовке к постановочной съёмке, когда я заранее планирую кадр. Вот каким образом.

В некоторых студиях из-за их маленькой площади я не могу использовать объектив с большим фокусным расстоянием. А по соображениям, о которых я расскажу далее и в третьей части «основ», это желательно. Рассчитав минимальную дистанцию съёмки для портрета в полный рост, я выбираю один или несколько объективов с подходящими фокусными расстояниями.

Искажение перспективы

Объективы создают перспективное изображение. Другими словами, трёхмерное пространство проецируется объективом на плоский светочувствительный слой по законам центральной перспективы.

Перспектива – это способ изображения трёхмерного пространства, объёмных тел на плоскости. Центральная перспектива предполагает наличие центра проекции. Центр проекции, условно, совпадает с оптическим центром объектива.

Перспектива остаётся неизменной при любом фокусном расстоянии, соответственно, она не зависит от угла поля зрения. Однако, её ощущение наблюдателем зависит от фокусного расстояния объектива, размера светочувствительного слоя, размера фотографии и дистанции, с которой
зритель рассматривает фотографию.

Если Вы хотите подчеркнуть реалистичность сюжета, то Вы можете подобрать такое фокусное расстояние, при котором перспектива будет ощущаться натуральной, неискажённой, естественной. Помимо фокусного расстояния необходимо знать на каком расстоянии будет просматриваться Ваша
фотография, и какого она будет формата.

И наоборот. Вы можете заведомо исказить восприятие зрителем снимаемого объекта, уменьшить или увеличить кажущуюся глубину пространства. Обычно, на малых фокусных расстояниях глубина пространства «увеличивается», фон «отдаляется», на больших фокусных расстояниях глубина «уменьшается», пространство «уплощается», фон «приближается».

Пример. Если Вы будете смотреть на портрет (рис. 8) на расстоянии примерно 35 см от монитора, то перспектива будет ощущаться Вами неискажённой (так, словно Вы находитесь на месте фотографа). Это справедливо при условии, что разрешение Вашего монитора равно 1366 х 768
точек и масштаб изображения равен 100%. Если разрешение Вашего монитора равно 1920 х 1080 точек, то расстояние просмотра, при котором перспектива ощущается естественной, равно 25 см.

Рис. 8. Лицевой портрет, сфотографированный на объектив с фокусным расстоянием равным 50 мм.

Аналогично, портрет на рис. 8 не будет казаться искажённым, если Вы приблизитесь к экрану на неудобное расстояние – 16 см.

Рис. 9. Лицевой портрет, сфотографированный на объектив с фокусным расстоянием равным 24 мм.

Эффект «большого носа», который на больших («удобных») расстояниях от экрана Вы можете наблюдать на рис. 8, называется дисторсией. Это геометрическое искажение. Оно свойственно объективам с малыми фокусными расстояниями. Эффект возникает потому, что центр перспективы находится близко к лицу человека. Кончик носа модели расположен ближе, чем её веки и брови к центру перспективы, поэтому последние кажутся меньшими по размеру, чем нос.

Обобщу вышесказанное. Подобно полю зрения объектива, благодаря которому Вы можете строить кадр (помещать или исключать объекты из кадра), в Ваших руках находится ещё одно выразительное средство. Меняя фокусное расстояние и дистанцию съёмки, Вы можете управлять ощущением перспективы у зрителя, «приближать» или «отдалять» фон в снимаемой сцене.

Некоторые объективы искажают центральную перспективу благодаря специфической оптической схеме. Пример искажения представлен на рис. 10. Снимок сделан с помощью объектива, который за особенное изображение назвали «рыбий глаз» (англ. fisheye). Угол поля зрения такого объектива
близок к углу поля зрения рыбьего глаза – 180 градусов. Фокусное расстояние объектива, с помощью которого создана фотография на рис. 10, равно 10,5 мм.

Рис. 10. Искажение перспективы объектива fisheye (с англ. «рыбий глаз»).

Также, искажение форм изображаемых объектов происходит, когда оптическая ось направлена к объекту под углом, отличным от прямого. Например, фронтальная часть здания, обычно, запечатлевается искажённой («прямоугольник» фасада превращается в трапецию, сужаясь к верху),
потому что, обычно, точка съёмки находится на уровне первого этажа здания. Чтобы поместить здание целиком в кадр, я поднимаю объектив вверх. Оптическая ось перестаёт быть перпендикулярной фасаду здания.

Такое искажение вызывает трудности в архитектурной фотографии. Оно может быть исправлено путём подъёма точки съёмки, например, я могу занять позицию в здании напротив. Либо можно наклонить плоскость резкости, которая в обычном объективе перпендикулярна его оптической оси. Наклон фокусировочной плоскости можно осуществлять, например, с помощью специального объектива, называемого, тилт-объективом (от англ. tilt – «наклонять»).

Перед тем, как ввести следующий параметр объектива – светосилу – сделаю промежуточное резюме.

Фокусное расстояние – основной параметр объектива. Несмотря на то, что оно имеет конкретное значение и единицу измерения – миллиметр – оценить его с помощью линейки будет непросто, потому что оптический центр объектива нередко находится за пределами тубуса. Этого и не нужно
делать. На практике важны связанные с фокусным расстоянием параметры: углы поля зрения и искажение перспективы.

Первый параметр – больше технический. Хватит ли мне поля зрения, чтобы «охватить» в кадре комнату целиком или модель в полный рост? Второй параметр – больше
художественный. Что зритель будет ощущать, если я покажу невероятно длинными ноги модели, сидящей в кресле? Насколько явным будет производимый эффект? Или. Как мне показать модель в окружении тенистого леса и реки, обвивающей каменистый ландшафт на заднем плане? («Приблизить» задний план).

Светосила

Любой объектив, будучи оптическим прибором, неизбежно уменьшает интенсивность пропускаемого светового потока. Часть лучей рассеивается в оптических элементах, другая часть, обычно наибольшая, намеренно экранируется (ограничивается) специальными конструктивными элементами объектива. Ограничение световых лучей необходимо для того, чтобы управлять уровнем искажений.

Другими словами, изображение, создаваемое любым объективом, всегда содержит искажения. Но их степень отличается от модели к модели. Чем меньше нужно ограничивать световые лучи, тем выше освещённость изображения, тем больше возможностей предоставляет такой объектив в условиях с малой интенсивностью освещения снимаемой сцены.

В качестве одного из «ограничителей» выступает диафрагма, речь о которой я вёл в первой части. Чем больше диаметр установленных в объектив оптических элементов, соответственно, больше диаметр тубуса, и чем больше максимальный диаметр отверстия, образуемого лепестками диафрагмы, тем больше световых лучей проходит сквозь объектив и, как следствие, выше освещённость изображения.

Светосилой объектива называется минимальное значение диафрагмы, возможное для выбора у данной модели объектива. Вспомните, как связан диаметр отверстия и значение диафрагмы: чем больше значение диафрагмы, тем меньше диаметр отверстия. Введу второе определение. Светосила – это максимальный диаметр отверстия, образованного лепестками диафрагмы, для данной модели объектива.

Маркировка светосилы наносится на тубус (см. рис. 5). Надпись следует за обозначением фокусного расстояния и может иметь один из двух видов: например, «F1:1,4» или «f/4», «F1:3,5-5,6» или «f/3,5-5,6». Светосила объектива, изображённого на рис. 1 – 5 равна 4. Это означает, что, фотографируя с помощью него, я могу установить минимальное значение диафрагмы равным 4.

Не у всех объективов светосила постоянна. Она может зависеть от фокусного расстояния. Для разных фокусных расстояний, программа микропроцессора будет ограничивать максимально возможный диаметр отверстия, образованного лепестками диафрагмы. Для того, чтобы рассказать о светосиле подробнее, введу классификацию объективов по возможности изменять фокусное расстояние.

Существуют объективы, у которых фокусное расстояние можно менять, соответственно, можно менять угол поля зрения. Создавая фотографии для рис. 7, я использовал два таких объектива. У одного фокусные расстояния изменялись в пределах 24 – 70 мм, у другого – в пределах 70 – 200 мм. Оба «представителя» относятся к классу вариофокальных объективов или объективов с переменным фокусным расстоянием, или «зумов».

Изменять фокусное расстояние можно в любой момент съёмки путём вращения соответствующего кольца на тубусе (метка 3 на рис. 5).

О том, что объектив является вариофокальным, свидетельствует маркировка с указанием диапазона фокусных расстояний, возможных для данной модели объектива (метка 8 на рис. 5). Например, фокусные расстояния у вариофокального объектива, изображённого на рис. 1 – 5 можно изменять в пределах отрезка от 16 до 35 мм.

Вариофокальные объективы удобны. С одним и тем же объективом я могу фотографировать как осторожную птицу, сидящую на ветке дерева, так и группу людей в небольшом замкнутом помещении.

Объективы с фиксированным фокусным расстоянием называются также дискретными объективами или «фиксами». Качество изображения, получаемого с помощью таких объективов, обычно, выше, чем получаемое с помощью вариофокальных. Однако, с дискретными объективами может быть неудобно
снимать репортажи или некоторые сюжеты, одновременно, например, и пейзажи, и цветки. Съёмка репортажей часто предполагает быстроту и чёткость действий (постоянно менять объективы может быть неудобно), а также различных полей зрения.

За удобство вариофокальных объективов я «расплачиваюсь» высоким уровнем искажений, особенно на крайних значениях доступного диапазона фокусных расстояний, и/или высокой стоимостью вариофокального объектива. И всегда меньшим количеством пропускаемого через объектив света в сравнении с дискретными объективами.

Оптическая схема вариофокальных объективов более сложная, чем дискретных: в ней больше подвижных оптических групп и элементов. Производители объективов стараются реализовать такую схему, при которой на каждом значении фокусного расстояния из доступного диапазона искажения не превышают заданный уровень. А степень искажений вариофокального объектива всегда изменяется в некоторых пределах.

Чтобы сделать искажения стабильно малыми вне зависимости от выбранного фотографом фокусного расстояния из диапазона допустимых значений, намеренно уменьшается светосила объектива. Вы редко встретите вариофокальный объектив со светосилой больше 2,8. В вариофокальных объективах низкого ценового диапазона подход более «гибкий», но менее удобный для фотографа. Светосила автоматически изменяется в зависимости от выбранного Вами фокусного расстояния. Например, у объектива с маркировкой «18-55mm F1:3,5-5,6» светосила равная 3,5 соответствует фокусному расстоянию равному 18 мм, светосила равная 5,6 – фокусному расстоянию равному 50 мм. На промежуточных фокусных расстояниях светосила будет принимать промежуточные значения. Например, при 35 мм она будет близка к 4,5.

У дискретных объективов светосила постоянна по определению. В этом заключается одно из их преимуществ перед вариофокальными объективами.

В виду неизменности фокусного расстояния (в оптической схеме на одну переменную величину меньше), светосила у дискретных объективов может быть больше, чем у вариофокальных, и достигать значений 1,2 и даже больше. Для вариофокальных объективов такая светосила пока является непреодолимым рубежом. Чтобы оценить степень преимущества, вспомните разницу в экспозиции для диафрагменных чисел 1,4 и 2,8. Она составляет 2 EV. Дискретные объективы способны пропустить от 2 до 16 раз больше света, чем высококачественные вариофокальные объективы.

Чем выше светосила, тем выше стоимость объектива. Для светосильных объективов применяются дорогие материалы и сложные технологии изготовления линз, линзы большего диаметра. Вариофокальные объективы с постоянной светосилой также дороже своих «одноклассников» со светосилой, зависимой от фокусного расстояния.

Приведу классификацию объективов по фокусному расстоянию, снабжённую некоторыми пояснениями по применению в различных съёмочных ситуациях.

Классификация объективов по фокусному расстоянию

Все существующие объективы можно распределить по трём «полочкам». Иногда их пять: первая и третья делятся ещё на две. Однако, деление условно и зависит от размеров светочувствительного слоя. Классификация ниже приведена для фотоаппаратов узкого (малого) формата, размер светочувствительного слоя которых по диагонали равен 36 мм. Подробнее об форматах читайте в четвёртой части «основ».

К короткофокусным или широкоугольным объективам относятся модели, фокусное расстояние которых менее 24 мм. Их удобно применять в ситуациях, когда требуется «охватить» большую часть пространства,
сохраняя минимальную дистанцию съёмки: интерьерная фотография, групповой портрет и т.д. Вследствие способности «увеличивать» глубину пространства, усиливать «объёмность», такие объективы применяют для создания динамичных снимков, например, в свадебной фотографии. На «широкий угол» сложно фотографировать классические портреты. У широкоугольных объективов ярко выражена дисторсия. На левом верхнем снимке рис. 7 рама окна изогнута к краю кадра. В реальности она – прямая. Искажениям объектива и его оптических свойствам посвящена отдельная статья.

К стандартным объективам относятся модели, фокусное расстояние которых более 35 мм и менее 85 мм. Объективы с фокусным расстоянием равным 50 мм в большинстве режимов просмотра (на экране компьютера, отпечаток 15х20, журнальная полоса и т.д.) вызывают у зрителя ощущение натуральной
перспективы. Поэтому «полтинники» часто используют для изображения снимаемых сцен такими, какими их увидел бы человек, если бы находился на месте фотографа.

Фокусное расстояние длиннофокусных объективов или телеобъективов больше 85 мм. Из-за «уменьшения» глубины пространства, эффекта «приближения» заднего плана к переднему плану, длиннофокусные объективы активно применяются в портретной и предметной фотографии. Вследствие способности сильно масштабировать изображение снимаемого объекта телеобъективы применяются там, где требуется запечатлеть объект издалека, например, в съёмке спортивных мероприятий, фотографии дикой природы и проч.

Иногда, дополнительно рассматривают ультра-широкоугольные объективы и супер-длиннофокусные объективы.

Замечание. Вариофокальные объективы, охватывающие широкий диапазон фокусных расстояний, могут «занимать» сразу несколько «полочек» в приведённой классификации, обеспечивая, тем самым, разнообразный набор съёмочных ситуаций. Например, объективы с диапазоном фокусных расстояний 18 – 55 мм или 24 – 105 мм, или 18 – 300 мм. Здесь отмечу следующее: универсальность, чаще всего, занимает одну из двух чаш весов. На другой находится качество. С универсальными объективами удобно пробовать себя в различных жанрах и видах фотографии.

В завершении этой части приведу список литературы для углублённого изучения, домашнее задание и контрольные вопросы для усвоения и закрепления материала.