МАКРООБЪЕКТИВЫ ДЛЯ КАМЕР

Макрообъектив буквально открывает совершенно новый мир фотографических объектов. Это может даже заставить по-другому думать о повседневных предметах. Однако, несмотря на эти захватывающие возможности, макросъемка часто требует очень тщательной и технической работы. Поскольку мелкие детали часто являются ключевым компонентом, макросъемка требует превосходной резкости изображения, что, в свою очередь, требует тщательной фотографической техники. Такие понятия, как увеличение, размер сенсора, глубина резкости и дифракция, приобретают новое значение. В этом расширенном руководстве представлен технический обзор взаимосвязи этих концепций.

Фото предоставлено Петром Наскрецким, автором книги «Меньшее большинство». ."

УВЕЛИЧЕНИЕ

Увеличение описывает размер объекта, который появится на сенсоре вашей камеры, по сравнению с его размером в реальной жизни. Например, если изображение на датчике вашей камеры на 25% больше реального объекта, то говорят, что увеличение составляет 1:4 или 0,25X. Другими словами, чем больше у вас увеличение, тем меньше может быть объект, который все равно будет заполнять рамку изображения.

Фотография с увеличением 0,25X (объект дальше)	Фотография с увеличением 1,0X (объект ближе)

Диаграмма предназначена только для качественной иллюстрации; горизонтальные расстояния показаны не в масштабе.

Увеличение регулируется всего двумя свойствами объектива:фокусным расстоянием и расстоянием фокусировки. Чем ближе можно сфокусироваться, тем большего увеличения сможет достичь данный объектив, что имеет смысл, поскольку более близкие объекты кажутся большими. Точно так же большее фокусное расстояние (большее увеличение) обеспечивает большее увеличение, даже если минимальное расстояние фокусировки остается прежним.

Примечания:«расстояние фокусировки» измеряется как расстояние между сенсором камеры и объектом, а «фокусное расстояние объектива» — это фактическое фокусное расстояние объектива (без множителей).

Настоящие макрообъективы способны захватывать объект на сенсоре камеры того же размера, что и реальный объект (это называется макросъемкой 1:1 или 1,0X). Строго говоря, объектив классифицируется как «макрообъектив» только в том случае, если он может обеспечить увеличение 1:1. Тем не менее, «макро» часто используется в широком смысле, чтобы также включать фотографии крупным планом, что относится к увеличениям примерно 1:10 или больше. Мы будем использовать это расплывчатое определение макроса до конца урока...

Примечание о точности :производители объективов непоследовательно определяют дистанцию ​​фокусировки; некоторые используют расстояние от датчика до объекта, в то время как другие измеряют от передней части или центра объектива. Если максимальное значение увеличения доступно или может быть измерено, это даст более точные результаты, чем приведенный выше калькулятор.

Примечание об кадрированных сенсорах :если вы используете полнокадровый объектив на кропнутой матрице, свет, захваченный матрицей, будет казаться более увеличенным, чем если бы он был захвачен с помощью полнокадровой матрицы, даже если фокусное расстояние такое же. Это просто потому, что меньший сенсор обрезает внешние области изображения, а не потому, что объектив увеличил изображение. Однако если вы хотите узнать эффективность увеличение выше, то можно использовать множитель фокусного расстояния — но только для полнокадровых объективов на кропнутых сенсорах.

УВЕЛИЧЕНИЕ И РАЗМЕР ДАТЧИКА

Однако, несмотря на свою полезность, увеличение ничего не говорит о том, что фотографов часто волнует больше всего:какой самый маленький объект может заполнить кадр? К сожалению, это зависит от размера сенсора камеры, который в наши дни очень разнообразен.

Полноразмерный объект
(диаметр 24 мм)

Компактная камера с увеличением 0,25X

Полнокадровая зеркальная камера с увеличением 0,25X

Все иллюстрации выше показаны в масштабе.
В примере с компактной камерой используется сенсор размером 1/1,7 дюйма (7,6 x 5,7 мм).
Квартал США был выбран, поскольку его высота примерно равна полнокадровой 35-дюймовой камере. датчик мм.

В приведенном выше примере, несмотря на то, что четверть увеличена до одинакового 0,25-кратного размера на сенсоре каждой камеры, меньший сенсор компактной камеры может заполнить кадр изображением. Таким образом, при прочих равных условиях датчик меньшего размера способен фотографировать объекты меньшего размера.

Примечание:"уменьшенный размер объекта" измеряется по самому короткому измерению фотографии.

УДЛИНЕНИЕ ОБЪЕКТИВА И ЭФФЕКТИВНЫЙ F-STOP

Чтобы объектив камеры постепенно фокусировался ближе, объектив должен отодвигаться дальше от сенсора камеры (так называемое «удлинение»). Для малых увеличений расширение крошечное, поэтому объектив всегда находится на ожидаемом расстоянии примерно в одно фокусное расстояние от сенсора. Однако, как только человек приближается к увеличению в 0,25-0,5X или больше, линза становится настолько далекой от сенсора, что фактически ведет себя так, как если бы у нее было большее фокусное расстояние. При увеличении 1:1 объектив полностью выдвигается на удвоенное фокусное расстояние от сенсора камеры:

Выберите увеличение:	1:2 (0,5X)	1:1 (1,0X)

Примечание. На схеме предполагается, что линза симметрична (увеличение зрачка =1).

Самым важным последствием является увеличение эффективной диафрагмы объектива*. Он имеет все обычные характеристики, включая увеличение глубины резкости, более длительное время экспозиции и большую восприимчивость к дифракции. На самом деле, единственная причина, по которой даже используется слово «эффективный», заключается в том, что многие камеры по-прежнему показывают некомпенсированную настройку f-stop (как это будет выглядеть при малом увеличении). Однако во всех других отношениях диафрагма действительно имела изменено.

*Технические примечания: Причина изменения диафрагмы заключается в том, что она на самом деле зависит от фокусного расстояния объектива. Диафрагма определяется как отношение фокусного расстояния к диаметру диафрагмы. Объектив 100 мм с диаметром апертуры 25 мм будет иметь значение диафрагмы, например, f/4. В случае макрообъектива диафрагма увеличивается из-за увеличения эффективного фокусного расстояния, а не из-за изменения самой диафрагмы (которая остается неизменной независимо от увеличения).

Практическое правило заключается в том, что при масштабе 1:1 эффективная диафрагма становится примерно на 2 ступени больше, чем значение, установленное с помощью вашей камеры . Таким образом, диафрагма f/2,8 становится больше похожей на f/5,6, а f/8 — на f/16 и т. д. Однако это редко требует дополнительных действий со стороны фотографа, поскольку система замера камеры автоматически компенсирует падение света при съемке. он вычисляет настройки экспозиции:

Фото предоставлено Петром Наскрецким.

Для других увеличений эффективную диафрагму можно оценить следующим образом:

Эффективный F-Stop =F-Stop x (1 + увеличение)

Например, если вы снимаете с увеличением 0,5X, то эффективная диафрагма для объектива с f/4 будет где-то между f/5,6 и f/6,3. На практике это будет означать, что вам потребуется в 2–3 раза больше времени выдержки, что может привести к разнице между возможностью делать снимки с рук и необходимостью использовать штатив.

Технические примечания:
Приведенная выше формула лучше всего работает для обычных объективов (фокусное расстояние около 50 мм). Использование этой формулы для макрообъективов с гораздо большим фокусным расстоянием, например, 105 мм или 180 мм, приведет к незначительному занижению эффективной диафрагмы объектива. Для тех, кто заинтересован в более точных результатах, вам нужно будет использовать приведенную ниже формулу, а также знать увеличение зрачка вашего объектива:

Эффективный F-Stop =F-Stop x (1 + увеличение / Увеличение зрачка)

Макрообъектив Canon 180 мм f/3.5L имеет увеличение зрачка 0,5 при масштабе 1:1, например, что приводит к увеличению диафрагмы на 50% по сравнению с использованием более простой формулы. . Однако использование формулы увеличения зрачка, вероятно, нецелесообразно в большинстве ситуаций. Самая большая проблема заключается в том, что увеличение зрачка меняется в зависимости от расстояния фокусировки, что вводит еще одну формулу. Он также редко публикуется производителями объективов для камер.

Другие последствия эффективной апертуры включают возможность автофокусировки и яркость видоискателя . Например, большинство зеркальных камер теряют возможность автофокусировки, когда минимальная диафрагма становится больше f/5,6. В результате объективы с минимальными значениями диафрагмы выше f/2,8 потеряют возможность автофокусировки при увеличении 1:1. Кроме того, видоискатель также может стать неоправданно темным при большом увеличении. Чтобы увидеть, как это будет выглядеть, всегда можно установить камеру на f/5.6 или f/8 и нажать кнопку «Предварительный просмотр глубины резкости».

Наконец, важно отметить, что камеры Nikon автоматически корректируют эффективную диафрагму. . Другими словами, диафрагма, отображаемая в видоискателе/ЖК-дисплее вашей камеры Nikon, будет постепенно увеличиваться по мере уменьшения фокусного расстояния, даже если вы никогда специально не изменяли настройку диафрагмы стандартными методами.

ГЛУБИНА РЕЗКОСТИ ДЛЯ МАКРО

Чем больше человек увеличивает объект, тем меньше становится глубина резкости. При макросъемке и съемке крупным планом она может стать очень тонкой — часто всего в миллиметры:

Пример фотографии крупным планом с очень малой глубиной резкости.
Фото предоставлено Петром Наскрецким.

Поэтому для макросъемки обычно требуются высокие значения диафрагмы для достижения адекватной глубины резкости. В качестве альтернативы, можно максимально использовать небольшую глубину резкости, совместив объект с плоскостью наибольшей резкости. Тем не менее, часто полезно знать, с какой глубиной резкости можно работать:

Примечание. Глубина резкости определяется на основе того, что будет выглядеть резким на распечатке 8x10, если смотреть с расстояния в один фут; на основе стандартного кружка нерезкости для 35-мм камер 0,032 мм. Для увеличения выше 1X выходные данные указываются в микронах (также называемых микронами или 1/1000 мм).
*Если вы используете зеркальную фотокамеру Nikon, установите этот флажок; в противном случае не устанавливайте флажок.

Обратите внимание, что глубина резкости не зависит от фокусного расстояния; поэтому объектив 100 мм при увеличении 0,5X имеет такую ​​же глубину резкости, как, например, объектив 65 мм при увеличении 0,5X, если они находятся на одном и том же f-stop. Кроме того, в отличие от фотографии с малым увеличением, глубина резкости остается симметричной относительно расстояния фокусировки (глубина резкости спереди и сзади одинакова).

Технические примечания:
Вопреки первому впечатлению, глубина резкости не всегда лучше с меньшими датчиками камеры. Хотя верно то, что датчик меньшего размера будет иметь большую глубину резкости при той же диафрагме, это не совсем корректное сравнение, потому что датчик большего размера может уйти с более высоким значением диафрагмы до того, как дифракция ограничит разрешение. Когда сенсоры обоих размеров производят отпечатки с одинаковым разрешением с ограничением дифракции, сенсоры обоих размеров имеют одинаковую глубину резкости. Единственное неотъемлемое преимущество заключается в том, что меньшему датчику требуется более короткое время экспозиции для достижения такой глубины резкости.

ПРЕДМЕТ МАКРОДИФРАКЦИИ

Дифракция — это оптический эффект, который ограничивает разрешение ваших фотографий — независимо от того, сколько мегапикселей может иметь ваша камера (см. руководство по дифракции в фотографии). Изображения более восприимчивы к дифракции по мере увеличения диафрагмы; при высоких значениях диафрагмы дифракция становится настолько выраженной, что начинает ограничивать разрешение изображения («предел дифракции»). После этого любое последующее увеличение диафрагмы приводит только к дальнейшему снижению разрешения.

Однако при большом увеличении эффективная диафрагма на самом деле определяет дифракционный предел — не обязательно тот, который установлен вашей камерой. Это объясняется ниже:

* Установите этот флажок, если вы используете зеркальную фотокамеру Nikon; в противном случае не устанавливайте этот флажок.
Результатом будет диафрагма, показанная вашей камерой, а не действующая диафрагма.

Имейте в виду, что начало дифракции постепенное, поэтому апертуры, немного большие или меньшие, чем указанный выше предел дифракции, не будут внезапно выглядеть лучше или хуже, соответственно. Кроме того, вышеизложенное является лишь теоретическим пределом; фактические результаты также будут зависеть от характеристик вашего конкретного объектива. Наконец, приведенный выше калькулятор предназначен для просмотра изображения на экране в масштабе 100%; маленький или большой размер шрифта может означать, что дифракционно-ограниченная диафрагма на самом деле больше или меньше предложенной выше, соответственно.

При макросъемке почти всегда можно обменять некоторое смягчение, вызванное дифракцией, на большую глубину резкости . Не бойтесь выдвигать диафрагму за пределы дифракционного предела. Дифракция — это просто то, о чем следует помнить при выборе настроек экспозиции, подобно тому, как можно сбалансировать другие компромиссы, такие как шум (ISO) и скорость затвора. В целом для цифровых зеркальных камер настройки диафрагмы от f/11 до f/16 обеспечивают хороший компромисс между глубиной резкости и резкостью, но f/22+ иногда необходимо для дополнительной (но более мягкой) глубины резкости. В конечном счете, лучший способ определить оптимальный компромисс — это поэкспериментировать, используя конкретный объектив и объект съемки.

РАБОЧЕЕ РАССТОЯНИЕ И ФОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ

Рабочее расстояние макрообъектива описывает расстояние между передней частью объектива и объектом. Это отличается от ближайшего расстояния фокусировки, которое вместо этого (обычно) измеряется от сенсора камеры до объекта.

Фото предоставлено Петром Наскрецким

Рабочее расстояние является полезным индикатором того, насколько ваш объект может быть нарушен. Хотя близкое рабочее расстояние может подойти для фотографий цветов и других стационарных объектов, оно может беспокоить насекомых и других мелких существ (например, заставить пчелу слететь с цветка). Кроме того, объект в траве или другой листве может сделать работу на близком расстоянии нереалистичной или нецелесообразной. Близкое рабочее расстояние также может блокировать окружающий свет и создавать тень на объекте.

При заданном увеличении рабочее расстояние обычно увеличивается с увеличением фокусного расстояния . Это часто является наиболее важным соображением при выборе между макрообъективами с разным фокусным расстоянием. Например, макрообъектив Canon 100 мм f/2,8 имеет рабочее расстояние всего ~150 мм (6 дюймов) при увеличении 1:1, тогда как макрообъектив Canon 180 мм f/3,5L имеет более удобное рабочее расстояние ~300 мм. (12 дюймов) при том же увеличении. Это часто может иметь значение между возможностью сфотографировать объект и отпугнуть его.

Однако еще одно соображение заключается в том, что более короткие фокусные расстояния часто обеспечивают более трехмерную и захватывающую фотографию. Это особенно верно для макрообъективов, потому что большее эффективное фокусное расстояние имеет тенденцию сглаживать перспективу. Использование наименьшего доступного фокусного расстояния поможет компенсировать этот эффект и обеспечить большее ощущение глубины.

КАЧЕСТВО КРУПНОГО ПЛАНА

Более высокое увеличение объекта также увеличивает недостатки объектива вашей камеры. К ним относятся хроматические аберрации (пурпурные или синие ореолы вдоль высококонтрастных краев, особенно в углах изображения), искажение изображения и размытие. Все это часто наиболее заметно при использовании немакрообъектива при большом увеличении; напротив, настоящий макрообъектив обеспечивает оптимальное качество изображения вблизи минимального расстояния фокусировки .

Пример ниже был снят с увеличением 0,3X с использованием компактной камеры на максимальном расстоянии фокусировки. Поскольку это стандартный не макрообъектив, качество изображения явно страдает:

Крупный план с увеличением 0,3X с использованием компактной камеры
Кропы показаны в масштабе 100 %

Вышеприведенные изображения отображаются даже после применения агрессивного повышения резкости захвата.

Обратите внимание, как хроматические аберрации и мягкость изображения более выражены по мере удаления от центра изображения (красная обрезка). Хотя центральная рамка (синяя) не такая резкая, как хотелось бы, хроматическая аберрация гораздо менее заметна.

Дополнительные параметры макросъемки также см. в руководстве по теме:
Макроудлинители и объективы для макросъемки
Вступительную статью см. также во Введении. к технике макросъемки