Сегодня я хочу продолжить разговор о работе цифровых камер. А именно - об оптике и ее специфике применительно к цифровым камерам. В принципе, оптическая часть цифровой камеры очень слабо отличается от обычной пленочной. И основное различие заключается в размере. Дело в том, что размеры матрицы в большинстве цифровых камер намного меньше размера пленки. Соответственно, объективы в цифровых камерах используются короткофокусные. Сказывается это, в первую очередь, на глубине резкости, то есть на диапазоне расстояний, в котором объекты в кадре остаются резкими. Почему так получается?

Представим себе точечный источник света и идеальную линзу. Если источник находится точно в фокусе, то его изображение на пленке тоже будет точечным. Однако если фокус линзы немного сдвинуть назад или вперед от источника, то идеальная точка на изображении превратится в расплывчатый кружок, диаметр которого как раз и определяется степенью сдвига. Этот кружок называется кружком рассеяния (circle of confusion). Допустимый максимальный диаметр этого кружка определяется следующим образом. Если сделать с описанного выше кадра отпечаток и рассматривать его с расстояния наилучшего видения, то кружок для вашего глаза все еще должен выглядеть точкой. Для расчета допустимого размера кружка рассеяния существует эмпирическая формула, называемая формулой Цейса: d/1730 (где d - размер кадра по диагонали в миллиметрах)

Тут мы приходим к другому вопросу. Я уже говорил, что матрицы, как правило, маленькие, однако на сколько именно маленькие? Как правило, в спецификациях производители дают обозначение вроде 1/1.8 дюйма. Что в данном случае имеется в виду - длина стороны (и если да, то какой), диагональ или что-то еще, понять трудно. Оказывается, подобный способ обозначения размеров оптических сенсоров пошел еще с пятидесятых годов - со времен видиконов. Видикон - это специфическая вакуумная лампа, использовавшаяся в телевизионных камерах до появления и массового внедрения твердотельных сенсоров. Корпус видикона представлял собой стеклянную трубку, диаметр которой как раз и обозначался в дюймах или долях дюйма. Причем чисто эмпирическим путем образовалась закономерность, по которой размер активной зоны видикона (то есть, собственно, сенсора) был примерно на треть меньше диаметра корпуса. Так что, зная диаметр трубки, можно было определить размер сенсора. Каким образом данная система обозначений потом перекинулась на твердотельные сенсоры, совершенно непонятно, но факт налицо - сенсоры и по сей день маркируют в диаметрах уже несуществующих стеклянных корпусов видиконов. Соответственно, нужна таблица для перевода дюймовых попугаев в миллиметры (длина и ширина - длинная и короткая стороны сенсора, соответственно), которую вы и найдете в статье вместе с рассчитанным по формуле Цейса значением кружка рассеяния.

Ну и для сравнения, форматы кадров наиболее распространенных из существующих фотопленок:

А теперь вернемся к объективам. Как известно, основной характеристикой объектива является его фокусное расстояние. Чем больше фокусное расстояние, тем большим получается изображение объекта, однако тем меньше будет угол зрения объектива. Для стандартной 35 мм фотопленки нормальным считается фокусное расстояние 50 мм. Почему нормальным? Потому что при этом угловой размер кадра примерно соответствует углу человеческого зрения (около 46 градусов). То есть на снимке вы получите такую же картинку, какую видели бы невооруженным глазом. Поскольку 35 мм пленка фактически стала стандартом любительской съемки, в спецификациях цифровых камер обычно приводится не реальное фокусное расстояние объектива, а так называемое "эквивалентное фокусное расстояние для 35 мм пленки". То есть фокусное расстояние объектива, рассчитанного на 35 мм пленку и имеющего такой же угол зрения, что и объектив цифровой камеры. Возьмем для примера камеру Canon G3. Она имеет объектив с реальным фокусным расстоянием 7.2-28.8 мм. Такая запись обозначает, что фокусное расстояние объектива может изменяться - то есть это зум-объектив или объектив с оптическим увеличением (в данном случае - четырехкратным). Эквивалентное фокусное расстояние этого объектива составляет 35-140 мм. Соответственно, при минимальном фокусном расстоянии мы имеем широкоугольник с углом зрения 63 градусов, а при максимальном - телеобъектив с углом зрения 17.5 градусов.

А теперь рассчитаем гиперфокальное расстояние (это расстояние, на которое можно сфокусировать объектив, чтобы бесконечность все еще оставалась в фокусе) для "родного" объектива и для его 35 мм эквивалента. Формула гиперфокального расстояния выглядит следующим образом:

H = f² / Ac (где f - фокусное расстояние, A - диафрагма, c - кружок рассеяния).

В качестве фокусного расстояния возьмем минимальное 7.2 (эквивалент 35), диафрагма тоже минимальная - F/2.0, матрица 1/1.8 дюйма. Итого получим для G3 гиперфокальное расстояние 5 метров, для эквивалента - 25 метров. Глубина резкости различается в 5 раз. Соответственно, компактные цифровые камеры позволяют получить резкий снимок в намного больших пределах, чем пленочные. А значит, цифровая камера намного более терпимо относится к работе системы автофокуса. В принципе, вполне допустима ошибка автофокуса в 100 или 200%. Кстати, именно большая глубина резкости в свое время сыграла не последнюю роль при переходе на 35 мм пленку.

Хотя есть тут и свои минусы. В частности, пропадает возможность некоторых эффектов, возможных в обычной фотографии - например, снять близкий объект с маленькой глубиной резкости (полностью открыв диафрагму), чтобы фон получился размытым и не отвлекал от переднего плана. В принципе, в большинстве аппаратов есть выбор режима портретной (как раз вышеуказанный случай) и пейзажной съемок (наоборот, маленькая диафрагма для большой глубины резкости и длительная выдержка), однако такого эффекта, как для 35 мм пленки, они не дадут, и, скорее всего, придется дорабатывать картинку "ручками" в Photoshop'е.

Ну и раз уж речь зашла о диафрагме... Точнее, о том, что по-английски называется f-numbers или apreture, в обиходе - диафрагмой, а по-научному - относительным отверстием. Фактически, диафрагма - это устройство, ограничивающее количество проходящего через объектив света. В старые времена фотографы размещали между фотопластинкой и объективом пластинки с круглыми прорезями. Сейчас устройство диафрагм изменилось, но суть осталось прежней - останавливать (то есть, stop) часть падающего света. Соответственно, характеризуется диафрагма размером отверстия, через которое проходит свет. Поскольку этот размер должен быть связан с конструкцией объектива, то и выражается он безразмерной величиной в долях фокусного расстояния объектива. Таким образом, запись вида f/2.8 для объектива с фокусным расстоянием 50 мм означает отверстие диаметром 50/2.8 - то есть около 18 мм. Чем больше раскрыта диафрагма, тем больше света падает на пленку (или матрицу) и тем меньше можно сделать выдержку, но тем меньше становится и глубина резкости. В общем же, чем больший диапазон изменения диафрагм имеет камера (или объектив), тем лучше. Причем, чем меньше число X в знаменателе дроби f/x, тем больше света может пропустить объектив при полностью открытой диафрагме (то есть его светосила больше). Например, для все той же камеры Canon G3 мы имеем минимальные значения диафрагмы F/2.0 - F/3.0 (для минимального и максимального фокусного расстояния, соответственно). Это весьма и весьма неплохо. Полный диапазон диафрагм: F/2.0 - F/8.0.

Ну и в заключение пару нехороших слов о цифровом зуме. Что такое оптический зум, вы уже поняли - увеличение получается за счет оптики. При цифровом зуме из кадра, уже сформированного на матрице, выделяется кусок, который затем путем чисто цифровой интерполяции раздувается до полного кадра. Реальной новой информации при этом в кадре не появляется, так что функция цифрового зума фактически бесполезна. Единственная польза этой функции - если вам надо "вот прямо щас" рассмотреть мелкую деталь снимка на LCD-дисплее камеры. Во всех остальных случаях просто забудьте про цифровой зум во время фотографирования. Всю интерполяцию можно сделать потом на компьютере (в том же Photoshop) со значительно лучшим качеством. Особенно смешно выглядят рекламные заявления от "Digital telefoto". Такие рекламщики заслуживают пожизненного общественного порицания и эцика с гвоздями. Цвет камеры намного важнее, чем наличие цифрового зума.

Константин АФАНАСЬЕВ