Сверхширокоугольный объектив

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Сверхширокоугольный объектив — короткофокусный объектив, угловое поле которого превышает 90° по диагонали кадра, а фокусное расстояние короче, чем наименьшая сторона прямоугольного кадра[1]. Таким образом для малоформатного фотоаппарата все объективы с фокусным расстоянием менее 24 мм считаются сверхширокоугольными, поскольку размер такого кадра составляет 24×36 мм. Сверхширокоугольными могут быть как фикс-объективы, так и зумы, если диапазон фокусных расстояний у последних удовлетворяет нужным условиям.

Сверхширокоугольный зум-объектив «Canon» с диапазоном фокусных расстояний 11—24 мм, предназначенный для малоформатных или «полнокадровых» фотоаппаратов

Для фотосистем с разными форматами кадра сверхширокоугольными могут считаться объективы разных фокусных расстояний:

Классификация[править | править код]

Существуют два основных типа сверхширокоугольных объективов: дисторсирующие и ортоскопические[2]. Вторые составляют самую большую группу, поскольку дают неискажённое изображение, строго подчиняющееся законам линейной перспективы[3]. Прямые линии отображаются такими объективами прямыми, а форма объектов сохраняет геометрическое подобие. Дисторсирующие объективы отличаются большой неисправленной дисторсией и очень большими угловыми полями, доходящими до 180° и даже превышающими этот угол[4]. В обиходе такие объективы получили название «рыбий глаз» и от ортоскопических отличаются ярко выраженными искажениями отображаемых предметов. Прямые линии на снимке отображаются дугами, а у «циркулярного рыбьего глаза» всё изображение имеет форму круга. Дисторсирующие сверхширокоугольники могут быть использованы в качестве яркого изобразительного приёма, но массовое применение нашли только в специальных областях, таких как метеорология или видеонаблюдение.

Технические особенности[править | править код]

Известно, что одновременно с увеличением угла поля зрения снижается освещённость на краях поля изображения. Это объясняется ростом разницы длины хода лучей к центру и краям изображения, а освещённость при этом изменяется согласно закону косинуса четвёртой степени[5][6]:

где — освещённость, создаваемая пучками, наклонными к оптической оси под углом , а — освещённость, создаваемая осевым пучком. Равенство справедливо для любых объективов, но критическое значение приобретает для сверхширокоугольной оптики.

Так, для угла в 23° (половина полевого угла 46°), характерного для большинства нормальных объективов, освещённость в углах кадра составит 0,72 от освещённости в центре. Для половины минимального полевого угла сверхширокоугольника, составляющей 45°, четвёртая степень косинуса равна 0,25, что соответствует четырёхкратному (на две экспозиционных ступени) снижению освещённости без учёта виньетирования. Дальнейшее увеличение полевого угла приводит к ещё более сильному затемнению. Например, расширение поля зрения всего на 10° приводит к снижению освещённости на краях кадра до 0,17 от его центра. Для компенсации затенения краёв снимка в ранней фотографии приходилось прибегать даже к таким ухищрениям, как специальный непрозрачный оттенитель, размещавшийся в центре передней линзы. Проблема была практически неустранимой в сверхширокоугольных объективах симметричной конструкции, пригодных для установки только на дальномерных фотоаппаратах или метражных камерах[5]. Тщательный подбор линз позволял уменьшить степень косинуса до 3 («Руссар»), а в лучших конструкциях до 2,5 («Zeiss Hologon»), однако равномерность экспозиции, даваемая сверхширокоугольными объективами, всё равно оставалась неудовлетворительной[7].

Появление оптики ретрофокусного типа, предназначенной для однообъективных зеркальных фотоаппаратов и кинокамер с зеркальным обтюратором, позволило частично решить проблему закона косинусов. Удлинённый задний отрезок таких объективов уменьшает их угол поля изображения, снижая разницу хода осевых и краевых пучков до значений, характерных для нормальных объективов. Не менее серьёзную проблему при конструировании сверхширокоугольных объективов составляют аберрации, резко усиливающиеся по мере отклонения пучков от оптической оси. Особенно резко возрастают астигматизм и хроматическая аберрация. Внедрение компьютеров для расчёта оптических схем, а также распространение и удешевление асферических линз, позволили приблизить качество изображения сверхширокоугольных объективов ко всем остальным типам оптики. Равномерность освещённости и минимальное виньетирование достигаются в новейших сверхширокоугольниках за счёт частичной или полной телецентричности в пространстве изображений[8].

Особенности использования[править | править код]

Ортоскопические сверхширокоугольные объективы дают такое же изображение, как и объективы любых других фокусных расстояний. Главное отличие заключается в подчёркнутом перспективном сокращении, которое объясняется неестественно большим углом обзора при рассматривании готового снимка с обычного расстояния[9]. При этом, на краях неизбежны искажения формы предметов, которые растягиваются по мере удаления от центра кадра из-за косой проекции на плоский светоприёмник. Поэтому помещать человеческую фигуру и особенно лица у края кадра при съёмке такой оптикой нежелательно. Сверхширокоугольные объективы практически непригодны для портретной и групповой съёмки[10].

Дисторсирующие объективы дают другую картину искажений. Сильная бочкообразная дисторсия приводит к эффекту «сплющивания» и выгибания предметов по мере приближения к краю изображения. Горизонт преображается в дугу, выпуклость которой направлена в сторону, противоположную отклонению оптической оси от горизонтали. Все прямые линии отображаются кривыми, за исключением тех, которые проходят точно через центр кадра. Любой сюжет, снятый таким объективом, приобретает известную условность, которая может быть очень выразительна, но неприемлема в качестве постоянного изобразительного средства.

Независимо от типа, всем сверхширокоугольным объективам свойственна очень большая глубина резкости, практически не требующая точной фокусировки. Благодаря этому можно пользоваться метражной шкалой или простой установкой на гиперфокальное расстояние. Ещё одним достоинством сверхширокоугольных объективов считается низкая чувствительность к тряске, дающая возможность снимать видео с движения даже без специальных стабилизаторов типа «Стэдикам». Незначительные угловые перемещения камеры практически незаметны при таких больших углах обзора. Это также позволяет использовать относительно длинные выдержки при фотографировании без штатива в условиях недостаточного освещения.

Источники света в кадре[править | править код]

Небосвод с солнцем, снятые рыбьим глазом «Пеленг»

При большом угловом поле, особенно широком у объективов типа «рыбий глаз», создать эффективную бленду практически невозможно. Поэтому очень трудно избежать попадания в кадр источников света, дающих на изображении нежелательные пятна[11]. Избежать этого можно выбором соответствующих точек съёмки, а в некоторых случаях блики могут быть использованы, как изобразительный приём. У большинства сверхширокоугольных объективов бленда выполнена несъёмной, как часть оправы.

Светофильтры[править | править код]

Ещё одна особенность сверхширокоугольных объективов всех типов заключается в невозможности установки светофильтров, в том числе защитных, перед передней линзой. В большинстве конструкций она обладает такими кривизной и диаметром, что оправа светофильтра неизбежно попадала бы в поле зрения. Поэтому как «фиксы», так и «зумы» этих диапазонов рассчитаны на применение светофильтров, устанавливаемых у задней линзы небольшого диаметра. В некоторых случаях для сохранения необходимых оптических характеристик, за последним компонентом предусматривается штатная плоскопараллельная пластина в соответствующей оправе. Замена её на светофильтр такой же толщины не приводит к изменению заднего отрезка, сохраняя оптические свойства объектива. Однако, чаще применяются светофильтры на тонкой фолиевой подложке, для вырубки которых в комплекте объектива предусматривается металлический шаблон. При использовании поляризационного или градиентного светофильтров со сверхширокоугольной оптикой следует учитывать, что поляризованный свет занимает только ту часть небосвода, где нет солнца, поэтому может появиться нежелательный градиент, который выглядит на снимке как неравномерность экспозиции[11].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

  • Д. С. Волосов. Глава IV. Свойства оптических схем объективов различных оптических характеристик // Фотографическая оптика. — 2-е изд. — М.: «Искусство», 1978. — С. 293—360. — 543 с. — 10 000 экз.
  • Гордийчук О. Ф., Пелль В. Г. Раздел III. Киносъёмочные объективы // Справочник кинооператора / Н. Н. Жердецкая. — М.: «Искусство», 1979. — С. 143—173. — 440 с.
  • Н. П. Заказнов, С. И. Кирюшин, В. И. Кузичев. Глава XV. Фотографический объектив // Теория оптических систем / Т. В. Абивова. — М.: «Машиностроение», 1992. — С. 240—268. — 448 с. — 2300 экз. — ISBN 5-217-01995-6.
  • Е. А. Иофис. Фотокинотехника / И. Ю. Шебалин. — М.,: «Советская энциклопедия», 1981. — 447 с. — 100 000 экз.
  • Валерий Тарабукин. Современные фотообъективы (рус.) // «Советское фото» : журнал. — 1988. — № 4. — С. 42, 43. — ISSN 0371-4284.

Ссылки[править | править код]