Понимание апертуры камеры и почему это важно

В течение последних трех лет, каждый раз, когда объявляют телефон и узнают о его камере, появляется слово «диафрагма». С Galaxy S9, который открывается прямо за углом, вы услышите это снова. И если слухи об объективе камеры с диафрагмой, которую вы можете отрегулировать, подтвердятся, мы услышим не менее 200% от рекомендуемой дозы диафрагмы. Но что это значит? Что именно?

В своей простейшей форме отверстие - это отверстие, через которое проходит свет. Говоря о фотографии, «отверстие» - это отверстие перед объективом (а не сам диаметр объектива), а диафрагма слова приобретает большее значение и становится настройкой, на которую может ссылаться фотограф. Это одна из трех основных опор захвата изображения, а также ISO и скорость затвора, и в то время как наука и математика делают настройку диафрагмы важной по длинному списку причин, для каждого, кто делает снимок, наиболее важными являются фокусная точка. и экспозиция. Готов копаться во всем этом, пока это не имеет смысла? Большой! Мы тоже.

Любовный треугольник фотографии

Ранее я упоминал, что диафрагма является одним из трех столпов фотографии наряду с ISO и выдержкой. Вместе эти три параметра известны как треугольник экспозиции, и каждый из них может оказать значительное влияние на то, насколько хорошо выглядит фотография. Они влияют не только на экспозицию (яркость) изображения, поэтому не позволяйте имени обмануть вас - вместе они являются самым большим фактором, делающим изображение великолепным или ужасным.

Любое изменение диафрагмы, затвора или ISO влияет на все три параметра.

Три параметра должны быть сбалансированы, поэтому вы не можете говорить об одном без объяснения того, что другие могут сделать. Камера должна быть в состоянии мгновенно заморозить и воссоздать правильные цвета в нужных местах, а также уметь определять правильные края, а диафрагма, ISO и скорость затвора - три параметра, которые делают это возможным. Вы просто не можете отрегулировать одну настройку, не отрегулировав хотя бы одну из других, если вы планируете сделать отличную фотографию.

ISO

ISO - это измерение чувствительности датчика вашей камеры к свету. Еще в то время, когда использовалась настоящая пленка, вы купили другую пленку с рейтингом ISO, потому что там не было датчиков, а ISO был нерегулируемой частью экспозиции изображения. У нас сейчас дела обстоят немного лучше. С помощью современной цифровой камеры мы можем контролировать чувствительность датчика на лету. Технически, мы контролируем уровень усиления после захвата, применяемый к сигналу, потому что это проще, значительно продлит срок службы датчика и обеспечивает идентичные результаты.

Более низкий ISO означает меньше шума.

В идеале, чем ниже ISO, тем лучше, потому что это означает, что в конечном результате будет меньше шума (пикселей, которые не воссоздают реальные настройки) для любой последующей обработки для фильтрации. Когда обработка должна удалять шум, она делает это на основе пикселей вокруг нее, которые не шумят и делают обоснованное предположение. Меньше гаданий означает лучшее фото. Но в большинстве случаев нецелесообразно использовать сверхнизкую настройку ISO, потому что выдержка затвора и / или открытие диафрагмы не могут компенсироваться.

Увеличение значения ISO повышает чувствительность к свету, что позволяет делать снимки, используя меньше света от любого источника. При настройке ISO следует помнить три вещи:

• Чем ниже число ISO, тем менее чувствителен датчик к свету. Чем выше число ISO, тем чувствительнее датчик к свету.
• Сигнал улавливает больше шума, поскольку он становится более чувствительным. Это означает, что более низкие числа ISO имеют меньше шума, а более высокие числа ISO имеют больше шума.
• Если вы не можете открыть диафрагму шире или не можете замедлить затвор, вы используете более высокое значение ISO, чтобы «заморозить» движение и сделать снимок, который не является размытым.

Скорость затвора

Скорость затвора - это измерение того, как долго затвор остается открытым, когда вы фотографируете или снимаете кадр видео. Когда затвор открыт, свет поступает, поэтому при более высоких скоростях затвора не может собраться так много, и экспозиция снижается. Конечно, верно обратное, и более медленная скорость приводит к более высокой экспозиции. Подумайте об экспозиции при использовании этого способа в качестве яркости или темноты фотографии после того, как все будет сделано, и вы поймете, что это значит.

Чем ниже скорость, тем выше скорость затвора.

Пока заслонка открыта, датчик собирает данные обо всем, что он может «видеть». Когда какая-либо часть кадра перед датчиком движется, результат будет размытым, поэтому большую часть времени затвора лучше для получения четкой и сфокусированной фотографии.

• Если вы уменьшите скорость затвора (также известную как более быстрый затвор), вам нужно поднять ISO или открыть диафрагму, чтобы увеличить экспозицию. Но ваше фото будет четче с более быстрым затвором.
• Если вы увеличиваете скорость затвора (более медленный затвор), вам может потребоваться уменьшить значение ISO или закрыть диафрагму, чтобы уменьшить экспозицию. Но ваша фотография будет менее четкой и, возможно, даже размытой при более медленном затворе.

Каждая камера имеет затвор, даже ваш телефон. Пленочные камеры нуждаются в реальной механической завесе, чтобы открываться и закрываться, но многие цифровые камеры с маленьким сенсором (включая ваш телефон) просто синхронизируют захват данных как затвор. Вот почему вы можете включить или выключить звук затвора на многих телефонах; на самом деле ничто не движется, чтобы создать шум, оно просто генерируется программным обеспечением и приурочено к спуску затвора.

апертура

Диафрагма - это измерение того, насколько открыта (или закрыта) диафрагма объектива камеры. Измеряется в диафрагмах, которые являются выражением отношения фокусного расстояния (расстояния от точки фокусировки на объективе до передней части датчика) к диаметру радужной оболочки (отверстие в передней части объектива). Вам не нужно помнить об этом или делать какие-либо математические операции, но вам нужно знать, что меньшее число диафрагм - это более широкая диафрагма, которая позволяет большему количеству света проходить через объектив и достигать датчика.

• Более узкая диафрагма (большее число диафрагм) требует более медленного затвора или более высокого значения ISO для увеличения экспозиции.
• Более широкая диафрагма (меньшее число диафрагм) требует более быстрого затвора или более низкого значения ISO для уменьшения экспозиции.

Как вы можете видеть, апертура - это только одна часть того, что делает правильно выставленную фотографию. Но, как и выдержка затвора и ISO, диафрагма также влияет на резкость. Каждая часть треугольника экспозиции также меняет другой элемент вашей фотографии, когда они корректируются. Изменение ISO может увеличить шум, изменение скорости затвора может увеличить размытость при движении, а изменение диафрагмы изменяет так называемую глубину резкости.

Все не портретный режим

Вам может быть интересно, почему диафрагма на вашей камере не просто супернизкая, чтобы впустить весь свет, который она может. Что ж, помимо того, что во многих случаях фотографии будут переэкспонированы, глубина резкости будет слишком узкой.

Правильная глубина резкости может сделать хорошую картинку великолепной.

Глубина резкости - это расстояние между самой близкой вещью на фотографии, которая находится в фокусе, и самой дальней вещью на фотографии, которая все еще находится в фокусе. Объектив камеры может сфокусировать изображение только в одном месте. Все, что находится за пределами этой точной точки, не в фокусе и размыто наружу от центральной точки в форме апертуры. Части, которые кажутся нам сфокусированными, находятся в глубине резкости.

Когда что-то достаточно далеко, разница между диафрагмой af / 5 (слева) и диафрагмой af / 25 (справа) минимальна, если оборудование может отрегулировать ISO и выдержку достаточно для компенсации. Ваш телефон не может, и результат будет шумным. Очень шумный.

Игнорирование диафрагмы, ISO, затвора и экспозиции наибольшая глубина резкости, которую способен создать объектив, называется кругом путаницы. Диаметр глубины резкости увеличивается по мере удаления объектива от точки, на которой он сфокусирован, до тех пор, пока вы не достигнете путаницы. Это означает, что при съемке чего-либо через улицу имеет большую глубину резкости, чем при съемке чего-то в нескольких дюймах с точно такими же настройками. На наш взгляд, объектив, сфокусированный на чем-то достаточно далеко, будет иметь глубину резкости на всю ширину, где все, что мы видим, находится в фокусе, но датчики камеры могут обрабатывать то, что перед ним, гораздо лучше, чем наши глаза.

Что мы видим и что получаем

Больше всего важно то, что мы видим, а не то, что объектив может запечатлеть.

Глубина резкости определяет то, какие области на фотографии находятся в фокусе. Обычно мы хотим, чтобы изображение было четким и четким, но с очевидной точкой, которая привлекает наши глаза. Фотограф должен убедиться, что объект создан таким образом, чтобы привлечь к нему внимание, но глубина резкости делает это пятно более «четким», чем остальная часть фотографии. В идеале все находится в фокусе, и мы не можем видеть, где падает фактическая точка фокусировки, и вместо этого мы просто ощущаем небольшую разницу. Фотография - это частично оптическая иллюзия, часть искусства и часть всего остального.

Короче говоря, людям, работающим в компании, которая делает объективы для фотоаппаратов, есть над чем подумать, и у них сложная математика. Когда они проектируют очень крошечный фиксированный объектив в смартфоне, все становится еще сложнее. И это очень важно, потому что, прежде всего, мы хотим, чтобы наши фотографии выглядели великолепно, независимо от того, какие цифры нам бросают.

Потрясающие портреты

Портретная фотография является исключением из общего правила. Если у вас есть один объект - это может быть один человек, домашнее животное, группа друзей или что-то еще - что вы хотите выделиться на простом, но приятном фоне, портретная фотография может выглядеть невероятно, если все сделано правильно.

Обычно портрет использует широкую диафрагму для создания узкой глубины резкости. Наряду с правильной экспозицией и слегка подправленным цветом, это создает результат, когда объект выглядит изолированным от фона. Это легко для камеры с большим быстрым объективом и полным ручным управлением, но не так просто для смартфона.

Pixel 2 использует чисто программное решение для одновременной съемки обычных фотографий (слева) и портретного режима (справа).

Разные компании пытаются делать портреты по-разному. Google и Huawei используют машинное обучение вместе с мощным оборудованием для создания портретов с помощью программного обеспечения и обработки. Samsung в первую очередь фокусируется (простите за каламбур) на аппаратных средствах, чтобы придать процессору изображения несколько углов и фокусных расстояний. Apple делает оба. Ни один из них не является новым, мы видели множество объективов и программно-регулируемую глубину резкости от таких компаний, как Nokia, ZTE, LG и других, за последние пять лет, но технологии продвинулись вперед, и результаты стали намного лучше.

Заметьте, я сказал «лучше», а не идеально. Хотя можно получить отличную портретную фотографию с любого из флагманских телефонов, большинство фотографий в лучшем случае средние. Все они, кажется, пропускают тонкость на краях глубины резкости и применяют равномерное размытие к фону, делая вещи немного неестественными. Создать эффект глубины резкости, который выглядит хорошо каждый раз, сложно, но мы добираемся до цели.

Регулируемая апертура на смартфоне?

Если слухи подтвердятся, мы увидим камеру с настраиваемой пользователем апертурой на Galaxy S9. Подробностей мало, поэтому мы не знаем, означает ли это фактический механический способ открытия или закрытия диафрагмы на крышке объектива или программное обеспечение, которое может контролировать эффект глубины резкости.

Бьюсь об заклад, это означает способ настройки фокусной точки, как мы видели у многих компаний, и способ корректировки фактического эффекта глубины резкости вместо простого размытия некоторых частей фотографии после обработки. Ветераны смартфонов помнят, что функция Nokia Refocus сделала нечто очень похожее на то, что я описываю. Современное оборудование должно быть способно получать все необходимые данные гораздо быстрее, чем мы видели в 2013 году, и фотографирование не займет столько времени или займет столько же времени.

Независимо от того, как Samsung обеспечивает регулируемую диафрагму, если они это делают, легко понять, почему. Все это восходит к глубине поля.

Аппаратные средства 2017 года должны быть намного лучше в настройке глубины резкости, чем в 2013 году. И аппаратное обеспечение 2013 года было совсем не плохим.

Большинство маленьких объективов, разработанных для типов датчиков изображения, которые используются в нашем телефоне, имеют форму и шлифовку, чтобы они были максимально четкими с глубиной резкости где-то между ƒ / 5.6 и ƒ / 8. Это очень узкое и не пропускающее много света, но оно уменьшает хроматическую аберрацию, делая цвета, которые ваша камера воспроизводит, максимально приближенными к оригиналу. Использование системы с фиксированной апертурой, установленной на четном f / 5.6, не приведет к получению фотографий, которые хорошо экспонируются без высокого значения ISO (помните, это означает много шума) и / или с медленным затвором (что означает размытые фотографии), поэтому диафрагма расширяется, и немного резкости заменяется на гораздо более гибкую систему.

Поскольку камеры в наших телефонах приближаются к ƒ / 0, 5 (теоретический максимум согласно Прикладной фотографической оптике Сидни Ф. Рэя), все больше и больше резкости на обычных фотографиях приносится в жертву. Затянуть затвор достаточно сложно, чтобы обеспечить правильную экспозицию и получить фотографии, которые будут правильно сфокусированы и резкими, поэтому ISO увеличивается, а SNR (отношение сигнал / шум) становится все выше и выше. И это никак не влияет на узкую глубину резкости при съемке обычных или широкоугольных фотографий.

Мы видели, как растут размеры пикселей, чтобы компенсировать, и схема камеры построена так, чтобы справляться с шумом намного лучше, чем раньше, но если вы компания, которая хочет сосредоточиться на использовании аппаратного обеспечения для более качественных фотографий, а не программного обеспечения, следующее Логичным шагом является совершенствование способа использования нескольких апертур. Я не совсем уверен, чего ожидать от Samsung с камерой Galaxy S9, но Samsung необходимо сделать следующий шаг и более чем способен это сделать.

Делай лучшие фотографии

Теперь вы немного знаете о том, что такое диафрагма и как она влияет на ваши снимки. Так что иди и возьми!

И помните, когда в следующий раз кто-нибудь на сцене скажет вам, что у этого удивительного нового телефона удивительная диафрагма, что-то еще, отличная камера. Намного больше.

Мы можем заработать комиссию за покупки, используя наши ссылки. Учить больше.