Трансфокатор

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Трансфока́тор (Ва́риообъекти́в или «зум» от англ. zoom) — объектив с переменным фокусным расстоянием[1]. Наиболее широко используется в кинематографе, телевидении и фотографии для изменения масштаба изображения объекта при его съёмке с постоянной дистанции. Некоторое применение вариообъективы нашли в проекционной технике. Фокусное расстояние может изменяться ступенчато или плавно. В последнем случае объектив называется панкратическим.

Телевизионная камера с вариообъективом «Canon Digi Super 86 II» кратностью 86×[2]

Независимо от используемого оптического устройства, на телевидении чаще всего используется название «вариообъектив», в кинематографе — «трансфокатор», а в фотографии такие объективы принято называть «зум».

История развития трансфокаторов[править | править вики-текст]

Voigtländer Zoomar 36-82/2.8 — первый серийный трансфокатор для 35-мм фотокамер (1959)

Первые панкратические объективы появились в кинематографе, а затем на телевидении. Они пришли на смену револьверным головкам с дискретными объективами, заменяемыми оператором в перерывах съёмки[3]. Возможность плавного изменения масштаба изображения в наибольшей степени было востребовано именно в этих областях, поскольку расширяет творческие возможности управления движущимся изображением. В фотографии зум-объективы начали появляться только в середине 1960-х годов, повышая оперативность репортажной съёмки в фотожурналистике. Одним из первых фотозумов считается «Voigtländer Zoomar 36—82/2,8», выпущенный в Германии в 1959 году. До конца 1980-х годов они считались вспомогательным типов объективов, поскольку обладали значительно более низкими оптическими характеристиками, чем объективы с постоянным фокусным расстоянием.

Требования к качеству оптического изображения в фотографии значительно выше, чем в кино и особенно на телевидении. Расчёт сложных многолинзовых систем до появления быстродействующих компьютеров часто выполнялся вручную, и ограничивал возможности конструкторов. Ситуация кардинально изменилась после появления методик машинного расчёта, позволившего создать принципиально новые оптические схемы. Первые зум-объективы имели небольшую кратность — от двух до трёх, так как не было мощных вычислительных средств для расчёта таких многолинзовых конструкций.

Первые механические версии объективов с трансфокатором разрабатывались так, чтобы при изменении фокусного расстояния не сбивалась установка на резкость (в английском языке для этого класса объективов есть специальный термин Parfocal lens). В настоящее время, в связи с массовым переходом на автоматическую фокусировку, дешёвые объективы порой проектируются без соблюдения этого условия[источник?]. Профессиональные репортёрские объективы по прежнему не меняют дистанцию фокусировки при смене фокусного расстояния.

Устройство объективов с переменным фокусным расстоянием[править | править вики-текст]

Принцип работы трансфокатора
Пример работы трансфокатора

По способу построения оптической схемы объектива выделяют два основных типа:

  • Трансфокатор представляет собой оптическую систему, состоящую из афокальной панкратической насадки с переменным угловым увеличением и объектива с постоянным фокусным расстоянием. Исправление аберраций производится для обеих частей трансфокатора по отдельности[1]. В такой системе трансфокатором могут называть только афокальную насадку.
  • Вариообъектив представляет собой оптическую систему, рассчитанную как единое целое с точки зрения аберраций. Такие объективы состоят из вариатора, внутри которого по сложным законам перемещаются отдельные линзы, и корректора, исправляющего остаточные аберрации вариатора[4]. По сравнению с трансфокатором, позволяет достичь лучшего исправления многих аберраций при меньшем числе линз и компонентов, а также добиться большей геометрической светосилы во всём диапазоне фокусных расстояний. По схеме вариообъектива построен фотографический объектив «Рубин-1», киносъёмочные объективы «Вариогоир».

В широком применении находятся объективы обоих типов, и оба термина часто применяются к ним как синонимы. Отношение максимального фокусного расстояния к минимальному называется кратностью вариообъектива.

Достоинства и недостатки трансфокаторов[править | править вики-текст]

Качество изображения, даваемого вариообъективами, считается более низким, чем у дискретной оптики. Это объясняется, прежде всего, большим количеством элементов и преломляющих поверхностей. Следствием сложной конструкции является более высокое светорассеяние, приводящее к снижению контраста изображения и проработке мелких деталей[3]. Кроме того, объективы с переменным фокусным расстоянием характеризуются более низкой светосилой, большими габаритами и весом. Особенно остро проблема светосилы проявляется в анаморфотных объективах, предназначенных для съёмки в широкоэкранных форматах. Сложность и точность необходимого перемещения отдельных элементов накладывает отпечаток на конструкцию оправы, значительно более сложную и дорогую, чем у обычной оптики.

Современные объективы[править | править вики-текст]

Современный сверхширокоугольный фото-зум «Canon 17-40 4L USM»

В настоящее время кратность вариообъективов для телевидения может достигать 100× за счёт небольших размеров светочувствительной матрицы[5]. Для киносъёмочных вариообъективов максимальной кратностью считается 10×, а для фотообъективов, рассчитанных на малоформатный кадр, кратность редко превышает 4×. Это обусловлено не только более крупными размерами кадра, но и повышенными требованиями к разрешающей способности, значительно превышающими стандарты телевидения высокой и особенно стандартной чёткости. Кратность большинства фотографических зумов профессионального уровня редко превышает значение 3—4. В отличие от телевизионной оптики, перекрывающей весь возможный диапазон, фотозумы, как правило, являются усовершенствованными вариантами широкоугольного, нормального и длиннофокусного объективов с возможностью незначительного изменения масштаба для удобства кадрирования. Таким образом, наличие зума не избавляет фотографа от необходимости иметь комплект сменной оптики для перекрытия всего необходимого диапазона фокусных расстояний.

Большая кратность характерна для любительской оптики, поскольку ведёт к потере светосилы и снижению разрешения. Одним из немногих примеров профессионального объектива большой кратности может служить Canon EF35—350 mm f/3.5—5.6L USM и его более современная версия Canon EF28—300. У зум-объективов всегда существенно выше дисторсия и хроматическая аберрация по сравнению с дискретными объективами того же ценового диапазона. Однако практически у всех современных зум-объективов, сделанных известными брендами, даже при тестах, эти искажения незаметны на глаз[источник не указан 754 дня].

В большом формате (листовая плёнка от 9×12 см до 18×24 см) нет зум-объективов, в среднем формате в линейке обычно один неширокоугольный нормальный зум, в формате 6×4,5 см в линейке объективов бывает ещё зум портретного диапазона. В полукадровом и более мелком формате существуют зум-объективы с кратностью более 18×.

Ультразум[править | править вики-текст]

Ультразум (лат. ultra — сверх, чрезмерно, англ. zoom — увеличение изображения) — трансфокатор с большой кратностью увеличения (>9×). Также ультразумом называют цифровой фотоаппарат с несменным ультразум-объективом.

Трансфокаторы в «мыльницах»[править | править вики-текст]

Практически все современные «мыльницы» оснащены несъёмным зум-объективом. Практически у всех производителей массовых «мыльниц» имеются линейки, где производитель ставит увеличение кратности зума во главу угла и, практически, выход новой модели в этой линейке ознаменовывается относительно прошлой модели большей кратностью зума, так для Canon PowerShot SX50 IS кратность зума составляет 50, Fujifilm FinePix SL1000 — 50, Sony Cyber-shot DSC-HX300 — 50, Nikon Coolpix P520 — 42, Olympus SP-820UZ — 40, Pentax X5 — 26. В противовес, у некоторых производителей присутствуют линейки «мыльниц» с несменными фикс-объективами, к ним относятся Fujifilm FinePix X100 и Sigma DP-серии.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Фотокинотехника, 1981, с. 337
  2. Canon DIGISUPER 86 II TELE xs (рус.). Studio/Field Lenses. Canon. Проверено 18 апреля 2015.
  3. 1 2 MediaVision, 2014, с. 52
  4. Фотокинотехника, 1981, с. 43
  5. Broadcast Television Lenses 2014 (англ.). Canon. Проверено 18 апреля 2015.

Литература[править | править вики-текст]