Объективы. Часть 1: Основные элементы объектива. Фокусное расстояние. Кроп-фактор

В данной статье мы познакомимся с базовыми понятиями и анатомией обективов: что такое фокальное расстояние, диафрагма, ГРИП и многое другое.

Анатомия оптики

Чтобы эффективнее пользоваться оптикой, необходимо прежде всего изучить основные части и функции объектива. Объективы позволяют нам выделить объект и создать ощущение порядка на карточке. Разные типы объективов предназначены для разных целей: например широкоугольники позволяют снимать панорамные фото, а телеобъективы - выделяют маленькие порции сюжета.

 Рис. 1: Основные элементы объектива

На Рис. 1 показан обычный объектив с типичным набором деталей и элементов.

1. Бленда - аксессуар к объективу, предназначенный для борьбы с бликами и паразитной засветкой при попадании косых лучей света на переднюю линзу объектива. Некоторые объективы продаются вместе с блендой, для других ее приходится приобретать отдельно.
2. Резьба для фильтров. На объективы можно монтировать различные фильтры, например, поляризационные, ультрафиолетовые, инфракрасные, цветны и т.д. Фильтры должны подбираться в зависимости от диаметра резьбы.
3. Кольцо фокусировки используется для фокусировки в ручном режиме.
4. Шкала расстояний показывает расстояние (в метрах и футах) между фотокамерой и точкой, на которой объектив сфокусирован. В некоторых объективах шкала расстояний дополнена шкалой глубины резкости, позволяющей при заданной диафрагме определить положение границ резко изображаемого пространства (ГРИП).
5. Переключатель между автоматической и ручной фокусировкой, соответственно AF и MF. У некоторых объективов есть ещё третий режим, который позволяет поднастраивать руками автоматический фокус.
6. Кольцо зуммирования позволяет изменять фокальное расстояние. Когда вы поворачиваете кольцо, внутри объектива меняется положение оптических элементов. Это позволяет визуально приблизить или, наоборот, отдалить объект съемки.
7. Кольцо диафрагмы обычно располагается как можно ближе к корпусу фотоаппарата и позволяет устанавливать диафрагму руками. В современных объективах встречается всё реже и реже, при этом диафрагма устанавливается средствами фотокамеры.
8. Байонет - система сцепления объектива и подходящей фотокамеры так, что автоматические функции объектива активны. Для объективов от третьих производителей существуют специфические переходники в зависимости от камеры.

Фокальные (фокусные) расстояния

Рис. 2 Разные типы фокусных расстояний Источник

Фокальное расстояние - расстояние между оптическим центром объектива и матрицей (или плёнкой) при фокусировке объектива на бесконечность. При этом оптический центр не означает физический или геометрический центр объектива. Оптическим центром объектива называется точка, в которой пересекаются лучи света, проходящие через объектив.

На Рис. 2 показаны фокусные расстояния (f) и оптические центры (F) для выпуклой линзы, вогнутой линзы, выпуклого зеркала и вогнутого зеркала соответсвенно.

Фокусное расстояние измеряется в милиметрах, например, 28mm, 50mm, 200mm.

Однако предлагаю не заморачиваться физическими и оптическими терминами. Вместо этого рассмотрим, как фокусное расстояние объектива влияет на параметры снимаемого изображения.

Для полнокадрового (full-frame) фотоаппарата стандартный классический объектив имеет фокусное расстояние 50mm. У него фокусное расстояние примерно равно диагонали кадра. Угол зрения такого объектива близок к углу зрения человеческого глаза, поэтому картинка, которую он "видит", кажется нам наиболее естественной.

Рис. 3 Искажение перспективы Источник

Объективы с меньшим фокусным расстоянием называются широкоугольными, поскольку угол зрения таких объективов больше, шире. Объективы с большим фокусным расстоянием называютяс телеобъективами, их угол зрения очень узок и они увеличивают снимаемый объект. Более того, нестандартные объективы искажают перспективу снимка (см. Рис. 3): широкоугольники увиличивают визуальное расстояние между объектами переднего и заднего плана. Телевики наоборот уменьшают его.

Угол зрения

Следующая серия из шести кадров была специально снята из одной точки, чтобы сопоставить углы зрения объективов различных типов и наглядно показать, как каждый из них „видит мир“.

1. Объективы „рыбий глаз“

Объективы "рыбий глаз" (fish-eye) имеют фокусное расстояние 8–16mm и их угол зрения варьируется от 140 до 180 градусов. В результате, снимки, сделанные такими объективами, приобретают характерные полусферические искажения.

 Рис. 4: Результат объектива "рыбий глаз"

2. Ультра-широкий угол

Фокусное расстояние обективов с ультра-широким углом - 10-21mm. Фотограф может снимать объект, находясь очень близко от него. При этом весь объект может поместиться в кадр.

 Рис. 5: Результат ультра-широкоугольного объектива

3. Широкоугольники

Типичный широкоугольник имеет фокуснае расстояние 24-35mm. Очень часто фирокоуголтники бывают зумами, то есть с переменным фокусным расстоянием, например, Canon 17-40mm f/4L. У некоторых объективов зум вартируется от широкого угла до теле. Помимо этого, широкоугольники могут иметь фиксированное фокусное расстояние. Любые объективы с фиксированным фокусным расстоянием называются фиксами.

 Рис. 6: Результат широкоугольного объектива

4. Стандартные объективы

Стандартный объектив для полнокадровой матрицы - 50mm. Для моделей, у которых сенсор меньше, чаще используются более широкоугольные объективы. Таблица, приведенная ниже на этой странице, показывает эквивалентное фокусное расстояние, соответствующее 50mm.

 Рис. 7: Результат стандартного объектива

5. Короткие телеобъективы

У коротких телеобъективов фокусное расстояние варьируется от 100 до 200mm. Обычно они используются для съемки интересных фрагментов пейзажей, крупноплановой съемки и портретов.

 Рис. 8: Результат короткого телеобъектива

6. Длинные телеобъективы

К данным объективам относятся те, которые имеют фокусное расстояние 300-600mm. У них чрезвычайно узкий угол зрения и высокий фактор увеличения объекта. Эти объективы идеальны для съёмки спортивных соревнований и дикой природы.

 Рис. 9: Результат длинного телеобъектива

Кроп-фактор

Большинство современных цифровых фотокамер имеет сенсор меньший площади кадра плёнки 35mm. Поэтому угол зрения для таких камер меньше заявленного на объективе, зато фокусное расстояние становится визуально больше.

 Рис. 10: Кроп-фактор матрицы. Источник

Коэффициент этого увеличения называется кроп-фактором (Рис. 10), он показывает отношение длины диагонали матрицы к длине диагонали стандартного 35 мм кадра, то есть во сколько раз меньше первое по отношению ко второму.

 Рис. 11: Сравните один и тот же снимок на кроп факторе 1.0х и 1.6х

Для подсчёта эффективного фокального расстояния (не заявленного объективом, но с учётом кроп фактора), нужно умножить его фокусное расстояние на кроп-фактор. В результате получим значение, как в таблице:

Модели цифровых зеркальных камер	Кроп-фактор
Canon EOS 300D/350D/400D/20D/30D	1.6х
Nikon D40/D50/D70/D70s/D80/D200/D2X/D2Xs/D2Hs, Konica Minolta 7D, Fujifilm FinePix S3 Pro, Pentax *istDs/K100D/ K110D/K10D, Samsung GX-1L/GX-1S, Sony Alpha DSLR-A100	1.5х
Canon EOS 1D/1D Mk II N	1.3х
Olympus E-400/E-500/E-330/E-1, Panasonic Lumix DCM-L1	2.0х
Эквивалентное фокусное расстояние (в mm)
Фокусное расстояние объектива*	Кроп-фактор
	1.3х	1.5х	1.6х	2.0х
10	13	15	16	20
17	22.1	25.5	27.2	34
28	36.4	42	44.8	56
35	45.5	52.5	56	70
50	65	75	80	100
105	136.5	157.5	168	210
135	175.5	202.5	216	270
200	260	300	320	400
400	520	600	640	800
600	780	900	960	1200
*Canon EOS 1Ds/1Ds Mk II/1Ds Mk III/5D полнокадровые, то есть поддерживают фокусные расстояния объективов без изменений, поскольку их кроп-фактор равен 1.0х

Читайте также

Часть 2: Диафрагма и ГРИП  

Часть 3: Широкоугольные объективы  

Часть 4: Телеобъективы  

Часть 5: Макро и стандартные дискретники  

Часть 6: Использование  

Часть 7: Типичные проблемы объективов Часть 8: FAQ по объективам и уход за ними

Оригинал статьи на итальянском языке опубликован в журнале Digital Camera Magazine №48 (март, 2007). Иллюстрирующие фотографии взяты из оригинальной статьи.