Фокусировка

Практически все камеры имеют приспособления для наводки объектива на резкость для получения резких и четких фотографий. Фокусировка осуществляется, как правило, вращением конструктивного кольца, которое связано с линзой либо с группой линз в объективе, и перемещает линзы назад или вперед, относительно плоскости пленки или фоточувствительного элемента. Данное кольцо называется фокусировочным.

Как правило, либо само кольцо имеет шкалу расстояний, метки, указывающие, на каком расстоянии находится снимаемый объект, облегчающие фокусировку объектива. Но это на недорогих объективах. На более продвинутых объективах имеется отдельно кольцо со шкалой расстояний, видимое в специальном окне.

Если объектив имеет фиксированное фокусное расстояние, то, как правило, он еще имеет и шкалу глубины резкости, про которую обычно пишут в учебниках по фотографии. У начинающих фотографов вызывает недоумение отсутствие ее на зум-объективах или объективах цифровых камер. Это затрудняет процесс обучения. Если вы задаетесь тем же вопросом, думается, вам будет полезно прочитать более внимательно главу про глубину резко изображаемого пространства и управление глубиной резкости.

Также на объективах с фиксированным фокусным расстоянием существует кольцо, позволяющее управлять диафрагмой объектива, где нанесены диа-фрагменные числа: 2; 4; 3,5; 5,6 и т. д.

Комбинация из шкалы расстояний, шкалы глубины резкости и шкалы диафрагм образуют простой алгоритмический калькулятор, позволяющий рассчитать глубину резко изображаемого пространства (ГРИП). Однако это так только для объективов, выпускавшихся до появления автофокусных камер и зум-объективов.

На современных камерах из перечисленных шкал осталась только шкала расстояний, на большинстве цифровых камер даже она пропала. Поэтому обучающимся фотографии приходится учиться очевидным вещам на основе примеров и практического опыта.

Теперь в видоискатель или на жидкокристаллический мониторчик выводится пара чисел: первая это выдержка, вторая — установленная диафрагма. Перемещением электронных устройств ввода (ползунков или кнопочных переключателей) мы задаем, какую диафрагму или выдержку выставить на камере. Данная информация через электронные контакты передается на исполнительные механизмы объектива, а не наоборот, как было раньше.

А вместо шкалы ГРИП в современных камерах появилась кнопка проверки глубины РИП, которая просто прикрывает диафрагму до установленного значения, а проверка глубины РИП осуществляется визуально рассматриванием сфокусированной картинки на матовом стекле видоискателя или электронном мониторе камеры.

Понятие о величине относительного отверстия объектива

Геометрическое относительное отверстие объектива равно отношению диаметра входного зрачка d объектива к заднему фокусному расстоянию f объектива: d/f. Эффективное относительное отверстие объектива равно: K_t(d/f), где K_t — коэффициент пропускания объектива. Для зеркально-линзовых объективов эффективное относительное отверстие определяется с учетом того, что центральная часть входного зрачка у таких объективов экранирована. Квадрат значения относительного отверстия определяет освещенность в плоскости изображения и часто называется «светосилой объектива» (соответственно «геометрической» или «эффективной»), хотя численно ей не равен, но прямо пропорционален.

Величина, обратная относительному отверстию, называется диафрагменным числом. Относительное отверстие всегда приводится через свою обратную величину — диафрагменное число, т. е. геометрическое равно 1/n_g, эффективное: 1/n_e, где n — диафрагменное число. В тексте при указании относительного отверстия операция деления вместо косой черты традиционно обозначается через двоеточие — «:». Тем самым исключается путаница в дробных значениях разных параметров: т. е. 1/2 — это выдержка в секундах, а 1:2 — это относительное отверстие объектива.

Ручная и автоматическая фокусировка

Фотоаппарат давно перешел из разряда эксклюзивных устройств в разряд устройств, доступных широкому кругу людей. Раньше, для того чтобы овладеть фотоаппаратом, надо было иметь знания по широкому кругу вопросов, разбираться в технике, оптике, механике и химии одновременно. В век электроники обыватели, покупая фотоаппарат, почти не задумываются, как он работает, и что происходит в их серебристой или черной коробочке. Все что они знают — это кнопка спуска, на которую нужно нажать, и когда фотоаппарат издаст звуковой сигнал, нажать еще один раз на кнопку спуска.

Их не удивляет, что у них от раза к разу не получается какой-нибудь снимок, они будут с упорством делать снимок за снимком, посматривая на цифровой мониторчик. Рано или поздно, через полсотни снимков они интуитивно приходят к нужному решению (посмотреть инструкцию, почитать книгу о фотографии, поменять камеру).

Такому упорству можно только позавидовать. Но куда проще, если бы человек прочитал раздел инструкции к фотоаппарату, где написано про фокусное расстояние объектива и систему фокусировки фотоаппарата. Все, что будет написано ниже, относится к зеркальным камерам, но в той же мере относится и к любым другим фотоаппаратам.

Когда вы собрались снять подходящий сюжет — приятеля, катающегося на лыжах, портрет любимой девушки, вам приходится в любом из этих случаев нажимать на кнопку спуска, при этом фотоаппарат совершает какие-то действия и каким-то образом сигнализирует вам о том, что он готов сделать снимок. Как правило, сигнализация осуществляется либо световым сигналом (в видоискателе загорается светодиод), либо звуковым. На фотоаппаратах с зум-объективом вы также слышите характерное жужжание объектива, начинают крутиться элементы объектива, например, так называемые кольца фокусировки. Этот процесс называется у фотографов процессом наводки на резкость или фокусировкой.

На самом деле это очень важная операция в процессе съемки, от которой зависит качество итогового снимка. Примите за правило, что изображение на итоговом снимке получится отчетливым, еще говорят резким, только в том случае, если объектив фотоаппарата находится на определенном расстоянии от фотоматериала (электронной матрицы или пленки) и снимаемого объекта. Иначе итоговое изображение получается расплывчатым или неясным, а при грубой ошибке даже бесформенным.

Существует множество систем наводки на резкость, от матового стекла до лазерных дальномеров или проекции инфракрасной сетки из линий, но в любом случае применяется один небольшой секрет — чтобы наводка была точной, нужно на снимаемом объекте или сцене найти какую-нибудь заметную деталь и по ней производить наводку на резкость (как правило, очень контрастный). В том случае, если вы снимаете портрет, в качестве точки фокусировки можно порекомендовать выбрать глаз человека. Глаза обычно четко выделяются на лице и довольно сильно контрастируют с кожей лица, даже в самых сложных условиях освещенности.

Во всех случаях, конечно, нужно стремиться к тому, чтобы резким была большая часть изображения. Как говорят фотографы — следует соблюдать глубину резкости.

Резко изображенное пространство распространяется в двух направлениях от точки наводки — ближе к камере и вдаль от нее. При этом участок от точки наводки до передней границы резкости всегда меньше, чем участок от точки наводки до задней границы резкости, т. е. точка наводки находится не в середине резко изображенного пространства, а ближе к его передней границе.

Чем меньше диафрагма (и соответственно больше диафрагменное число, скажем, 16–22), тем больше глубина резкости. И чем больше диафрагма (и меньше диафрагменное число), тем меньше глубина резкости.

В качестве других факторов, влияющих на ГРИП, можно назвать фокусное расстояние объектива. Объектив с более коротким фокусным расстоянием увеличивает глубину резкости, т. е. с широкоугольным объективом можно получить большую глубину резкости, чем с телеобъективом. Телеобъектив сводит ГРИП к минимуму, как бы делая снимок более плоским, что, например, очень интересно при репортажной съемке.

Например, именно поэтому в простых фотоаппаратах ставят широкоугольные объективы (38 мм), у которых очень большая ГРИП, они имеют даже специальное обозначение Focus free, по сути, такой фотоаппарат может снимать «отсюда и до бесконечности», что удобно для новичков, но делает невозможным выделять из картинной плоскости конкретные предметы, влияющие на композицию кадра.

Также на глубину резкости влияет расстояние между объективом и снимаемым объектом — чем расстояние больше, тем резче будет изображение.

При фотографировании объектов, расположенных по глубине на некотором расстоянии друг от друга, наводка на резкость будет более сложной, если фокусироваться на ближний объект, то нерезкими окажутся объекты, расположенные посередине или дальше снимаемой сцены. При наведении на объекты, расположенные на заднике сцены, нерезкими будут получаться объекты, расположенные в середине и на переднем плане. Отсюда следует очевидный вывод, что лучше наводиться на объекты, расположенные посередине снимаемой сцены или по среднему предмету, в этом случае прорабатывается как передний, так и задний план.

Максимально этот эффект проявляется тогда, когда вы наводитесь на объект, расположенный от объектива на 1/3 того пространства, которое вы хотите передать на снимке резко (рис. 3.1).

Воспользовавшись кнопкой репетира диафрагмы (по сигналу от этой кнопки диафрагма прикрывается до установленного значения), вы можете визуально проверить глубину резко изображенного пространства, и если передний объект будет нерезким, то нужно еще уменьшать диафрагму (увеличивать диафрагменное число с 11 до 16).

Обычно на большинстве объективов, выпускаемых для зеркальных камер, есть шкала расстояний. Когда вы крутите кольцо фокусировки, вы двигаете оптический блок или отдельную линзу, вдвигая или выдвигая его из неподвижного корпуса объектива, при этом меняется значение на шкале расстояний (рис. 3.2).

При фотографировании удаленных объектов, расположенных на расстоянии 30–40 метров от фотоаппарата и дальше, для того, чтобы снимок получился резким, достаточно установить индекс шкалы расстояний на бесконечность (да) (рис. 3.3).

В этом случае не надо даже смотреть в видоискатель или на мониторчик вашей камеры. Если у вас выставлена достаточно большая диафрагма (маленькое диафрагменное число 11–16), все предметы в зоне от 15 метров до бесконечности будут изображены резко. Это так называемое гиперфокальное расстояние — расстояние, при котором задняя граница глубины резкости находится в бесконечности, а при фокусировке на гиперфокальное расстояние глубина резко изображенного пространства (ГРИП) простирается от бесконечности до половины гиперфокального расстояния.

Вы спросите, зачем вам это надо? Применять съемку на гиперфокальном расстоянии удобно тогда, когда вы снимете пейзажи, спонтанные события, когда некогда долго крутить кольца и нажимать кнопки на вашем фотоаппарате (в случае скрытой съемки). Таким способом наводки на резкость пользуются и в том случае, если ведут скрытую съемку, чтобы не привлекать внимание. Тут уже работает психология. Когда человек подносит аппарат к глазам, он сразу привлекает внимание, а если камера висит у вас на поясе, и вы нажимаете одним пальцем кнопку, это не воспринимается как съемка. Если вы ведете скрытую съемку, вам обязательно нужно знать о гиперфокальном расстоянии.

Многие объективы (с постоянным фокусным расстоянием) для определения ГРИП оснащаются шкалой глубины резкости, которая располагается на оправе объектива. Для того чтобы с помощью этой шкалы определить гиперфо-кальное расстояние, достаточно выставить знак бесконечности на шкале расстояний, установить необходимое значение диафрагмы, красная риска укажет значение гиперфокального расстояния, а напротив парного значения диафрагмы на шкале глубины резкости определится ближайшая возможная граница резко изображенного пространства. Таким приемом пользуются многие журналисты (рис. 3.4).

К сожалению, на зум-объективах такой шкалы нет, но шкала расстояний по-прежнему осталась, и данный прием можно применять, но ограниченно. Вместо шкалы глубины резкости в автофокусных камерах, оснащенных зум-объективами, есть кнопка для проверки глубины резкости либо специальный режим «приоритета глубины резкости». В камерах фирмы Canon он называется DEP, в этом режиме вы выбираете две точки, между которыми нужно резкое изображение, а камера самостоятельно подбирает выдержку и диафрагму.

Развитие электроники и программирования позволило сделать шаг вперед и переложить на электронику процесс наводки объектива на резкость. Появилось даже такое понятие, как фокусировочная точка — это та часть кадра, которая должна быть в фокусе, по сути, это датчик автоматической системы наводки на резкость.

В ранних разработках датчик автофокусировки располагался в центре, это сложилось исторически, поскольку большинство пассивных систем наводки на резкость располагалось в центре видоискателя, например микрорастр. Для того чтобы навести объектив на резкость, следовало нажать на спусковую кнопку до половины, и часть кадра, оказавшаяся по центру видоискателя, отрабатывалась на фокусировку. Однако это создавало неудобство при составлении фотокомпозиции и приводило в большинстве случаев у любителей к оформлению снимка в стиле центральной композиции, когда снимаемый объект помещался в центр кадра.

В большинстве современных камер точек фокусировки несколько. Их количество может изменяться от 3 до 45, и видимо скоро появятся модели с большим количеством точек фокусировки (рис. 3.5 и 3.6).

Проблема заключается не в том, сколько сделать точек фокусировки, проблема в том, как их выбирать и с помощью чего. Одни компании для выбора фокусировочных точек предлагают крутить специальные колесики, одно для выбора по горизонтали, другое для выбора по вертикали (Canon EOS 1n, EOS 3). Другие — с помощью джойстика, наклон которого двигает рамку фокуса между точками фокусировки, третьи предлагают сделать это с помощью четырех кнопок, расположенных крестом, что позволяет быстро определить направление перехода точки фокуса (Canon EOS 33, Canon EOS D40). Есть даже варианты, где дизайнеры свели выбор точек фокусировки к нажатию кнопки. Вы ее нажимаете, и точка фокуса появляется в центре кадра, нажимаете еще раз, и точка фокусировки переходит на кольцо точек фокусировки, окружающее первоначальную точку. Последующие нажатия кнопки приводят к движению точки фокусировки по часовой стрелке. Просто и удобно (камера Canon EOS D20).

Есть варианты по-настоящему фантастические. Компания Canon превзошла все ожидания фотолюбителей, применив такую же систему выбора точек фокусировки, как в высокотехнологичном военной технике выбираются цели для наводки оружия. Это фокусировка под управлением движения глаза. С помощью маломощных инфракрасных лазеров компьютер мгновенно считывает движения глаза, точнее, зрачка. Куда вы смотрите, туда перемещается точка фокуса, происходит это мгновенно, вы можете быстро переключить фокусировку камеры от самой ближней точки (макросъемка) до точек, расположенных далеко на заднем плане (самолетное шоу), в сочетании с ультразвуковым приводом, фотоаппарат превращается в продолжение вашего глаза, который зорко следит за всем, происходящим вокруг вас. При этом у вас задействована одна рука, что важно при спортивной съемке. Другой рукой вы можете, например, придерживать монопод. Подумайте сами, насколько сложно выбрать одну из 45 точек фокусировки (EOS 3) вручную, глазом это можно сделать практически мгновенно, а это означает, что вы никогда не упустите удачный кадр. Будем ждать новых находок конструкторов в области управления выбора фокусировочных точек. Совершенствование фокусировочных сенсоров идет по пути создания датчиков, реагирующих как на вертикальные линии объектов, так и на горизонтальные, а с ростом вычислительных возможностей новых процессоров происходит увеличение количества сенсоров, одновременно реагирующих и на вертикальные и горизонтальные линии одновременно.

Но даже у такой совершенной системы автофокусировки есть свои сторонники и противники. Главные нападки на эту систему со стороны людей, которые импульсивны по своей природе, хотят все и сразу, не читая инструкции получить быстрый результат. Вторая категория недоброжелателей это люди с плохим зрением. Для оптимальной работы системы ваше зрение должно быть +1 диоптрий на каждый глаз. К сожалению, она не всегда адекватно работает с очками и контактными линзами, хотя создатели системы и декларируют ее работоспособность. Но скептики обычно упускают один маленький нюанс, до этого, как правило, они снимали на менее технологически развитых системах (с одной или тремя точками фокусировки), которые не требовали дополнительной настройки. А для хорошей работы фокусировки глазом систему надо откалибровать, для этого предлагается произвести ряд упражнений, рассматривая разные части видоискателя, при этом калибровка производится отдельно как для вертикального, так и для горизонтального положения камеры.

Есть и еще один небольшой секрет у такой системы: калибровку следует проводить для разных условий освещенности — для вечера, дня, морозного дня, для дня, когда ветер дует вам в лицо, в солнечный день, в дождливый день и т. д. Дело в том, что при разных условиях освещенности изменяется размер зрачка, отражательная способность и еще много других факторов, например, у вас слезятся глаза, и это влияет на систему. Однако если перед ответственной съемкой потратить 3 минуты на калибровку системы, она действует безотказно. Система не обнуляет старые данные, а накапливает их, с каждым разом повышая точность фокусировки.

Но есть и другие проблемы фокусировки — это ситуация, когда снимаемый объект движется, в этом случае датчик фокусировки «зацепляется» за объект, но при этом фокус не фиксируется, камера продолжает следить за объектом, меняя фокусировку вслед за его перемещением. Единственное, что требуется от объекта, это двигаться с постоянной скоростью или ускорением. Это бывает очень удобно для съемки спорта.

Но давайте рассмотрим и систему простых камер, где всего три точки фокусировки. Как правило, большинство дешевых цифровых камер имеют такую систему. Камера замеряет расстояние до объекта в каждой точке и фокусируется на ближайший контрастный объект.

Обычно точки фокусировки чувствительны к горизонтальным линиям, и соответственно, если на объекте будет больше горизонтальных деталей, фокусировка будет точнее. Однако некоторые фирмы-производители ряд моделей фотоаппаратов оснащают датчиками автофокуса, реагирующими и на вертикальные линии, что существенно повышает и качество, и скорость фокусировки. Как правило, системы автофокусировки требуют использования светосильных объективов и при ухудшении условий освещенности многие из них перестают работать вовсе, и надо переходить на ручной режим фокусировки.

У вас могут возникнуть проблемы с автофокусировкой в случае, когда вы снимаете низкоконтрастные объекты, объекты при недостаточной освещенности, объекты против солнца или против мощных источников света, или близлежащие объекты.

В случае отказа системы автофокусировки следует переключить объектив в режим ручного фокуса (MF) и сфокусироваться по матовому стеклу.

Совет по системе фокусировки для объективов с линейным электромотором.

Если у вас бюджетный объектив, во время фокусировки не пытайтесь крутить кольцо фокусировки, обычно у вас на объективе стоит линейный привод, не позволяющий подстраивать фокус одновременно с работой системы автофокуса, для этого нужно перейти в ручной режим фокусировки. Изменять фокус одновременно с работой системы автофокуса можно лишь на объективах с волновым мотором, например Canon ultrasonic USM (рис. 3.7).

Отключить систему автофокуса вам может понадобиться и при длительных экспозициях.

Микроклинья или микрорастр

Из неавтофокусных систем, пожалуй, следует рассмотреть эти две системы (рис. 3.8 и 3.9). Часть снимаемого объекта разделяется с помощью оптических клиньев так, что в видоискателе два изображения кажутся немного смещенными одно против другого. Вращая оправу объектива, мы сопрягаем две половинки изображения до совпадения частей. Такая система себя хорошо зарекомендовала и применяется даже в современных камерах, однако плохо работает с длиннофокусными объективами[4].