Основные характеристики объективов

Качество получаемого изображения во многом зависит от свойств объектива. Поэтому при съемке обычно пользуются набором объективов, афокальными насадками к ним, объективами с переменным фокусным расстоянием.

К основным характеристикам объектива относятся фокусное расстояние, относительное отверстие, угловое поле, разрешающая способность (разрешающая сила).

Фокусное расстояние — важнейшая характеристика объектива. Она определяет величину углового поля, масштаб изображения, глубину резко изображаемого пространства.

Угловое поле — угол 2ω составленный двумя лучами, проведенными из центра выходного зрачка объектива к противолежащим углам кадра. Таким образом, угловое поле характеризует охват пространства, снимаемого Данным объективом (рис. 25).

—ф окусное расстояние объектива

В зависимости от величины углового поля объективы делятся на нормальные с углом поля 2ω =45 — 60 ° широкоугольные 2ω >60° и узкоугольные (обычно их

называют длиннофокусными) — 2ω < 45 °.

Кроме углового поля пользуются понятиями горизонтальный и вертикальный углы поля изображения объектива. В отличие от углового поля эти углы опираются не на диагональ кадра, а на его ширину и высоту соответственно (табл. 7).

Масштаб изображения — отношение линейного раз мера изображения на пленке к размеру объекта

и l —соответствующие линейные размеры изображения и объекта; m — знаменатель масштаба.

Масштаб изображения определяется фокусным расстоянием объектива — чем оно больше, тем крупнее изображение снимаемого объекта. Естественно, что масштаб изображения зависит от удаления объекта съемки от киноаппарата и определяется по формуле

где f и а — соответственно фокусное расстояние и расстояние от объекта съемки до передней главной плоскости объектива в одинаковых единицах.

Обычно съемку производят на расстоянии, превышающем величину фокусного расстояния в 100 раз, поэтому значением l в знаменателе формулы можно пренебречь и пользоваться приближенной формулой

Из формулы следует, что величина изображения на пленке практически во столько раз меньше действительных размеров объекта, во сколько раз фокусное расстояние объектива меньше дистанции наводки.

При малых дистанциях наводки, когда необходимо получить большое увеличение (например, от M= 1:10 до М = 5:1—макросъемка), приходится учитывать снижение светосилы объектива, вызванное значительным его выдвижением, и вносить поправки в экспозицию. Подробнее об этом говорится в главе 6.

Относительное отверстие объектива — величина, численно равная отношению диаметра входного зрачка объектива к его фокусному расстоянию, и выражается дробью, числитель которой равен единице, а знаменатель п — так называемому диафрагменному числу:

отверстие объектива, тем больше отраженного объектом света попадает на пленку.

Таким образом, относительное отверстие определяет светосилу объектива.

Отношение максимального диаметра действующего отверстия объектива к его фокусному расстоянию называют геометрическим относительным отверстием. В отличие от него рассматривают эффективное, или действующее, относительное отверстие, учитывающее неизбежную потерю света в объективе и определяемое по формуле

где т — коэффициент пропускания объектива.

Естественно, что эффективное значение относительного отверстия объектива меньше геометрического. Так, например, геометрическое относительное отверстие объектива Вега-7 равно 1:2, а его эффективное относительное отверстие— 1:2,4.

Следует иметь в виду, что на оправах объективов проставляется значение геометрического относительного отверстия, а на шкале диафрагм — эффективное значение светосилы.

Изменение величины относительного отверстия объектива осуществляется с помощью диафрагмы (от греч. diaphragma — перегородка). Светонепроницаемые перегородки — сегменты диафрагмы — сходясь или расходясь, плавно изменяют диаметр отверстия, пропускающего световой пучок к пленке. Управление диафрагмой производится с помощью кольца, на котором нанесены диафрагменные числа.

—0,7; 1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22; 32.

У объективов некоторых кинокамер полное относительное отверстие может отличаться от стандартного : Т-55 (Аврора) имеет полное относительное отверстие 1:2,4; Метеор-8М (Кварц 1Х8С-2) — 1:1,8 и т. д.

Диафрагмирование объектива, т. е. уменьшение его относительного отверстия, уменьшает экспозицию, но одновременно увеличивает резкость изображения. Однако не следует думать, как полагают некоторые любители, что эта зависимость линейная. В действительности наибольшая резкость получается при значениях диафрагмы 1:5,6 и 1:8, начиная же с диафрагмы 1:11, резкость изображения ухудшается.

Глубина резко изображаемого пространства — расстояние между двумя плоскостями, перпендикулярными оптической оси объектива в пространстве предметов, в пределах которого все объекты изображаются с достаточной степенью резкости.

следует, что плоскости наводки I отвечает только одна, сопряженная с ней, плоскость в пространстве изображений. Иначе говоря, резко изображена будет точка А , лежащая в плоскости I (как и все другие, не показанные на рисунке точки, лежащие в этой плоскости).

Точки В я С, лежащие в плоскостях II и III, отстоящих ближе и дальше от плоскости I, на которую был наведен объектив, не могут быть изображены резко, так как соответствующие лучи пересекаются также ближе или дальше плоскости пленки (точки В и С).

Рис. 26. Построение глубины резко изображаемого пространства: О — объектно; П - пленка; X - диаметр кружка нерезкости

На пленке эти точки изображаются в виде, кружков с диаметром Z, которые называются кружками нерезкости. Очевидно, чем дальше отстоят плоскости II и III от плоскости наводки, тем больше будет диаметр кружка нерезкости и, следовательно, ниже качество изображения.

, Сказанное приводит к выводу, что снимать можно только плоские объекты, так как объемные неизбежно будут изображаться нерезко. Однако практика опровергает этот вывод: на фотоснимках или киноэкранах мы видим резко изображенные предметы, находящиеся значительно ближе или дальше объекта, на который был наведен объектив кинокамеры. Объясняется это свойством нашего зрения различать с удалением объекта наблюдения в первую очередь его крупные детали. Так, например, с расстояния более 2 м мы не видим веснушки и морщины на лице человека. Поэтому и кружок диаметром 2,5 мм на экране мы воспринимаем как точку, если рассматриваем его с расстояния 3 м. Учитывая это свойство нашего глаза, можно определить наибольшую допустимую величину кружка нерезкости на пленке. Естественно, она будет зависеть от ширины пленки, а также размеров экрана.

На экран шириной 2 м 16-мм кадр и экран шириной 1 м 8-мм кадр проецируются примерно с 200-кратным увеличением (для кадра 16 мм линейное увеличение равно 211,6; для 8 мм — 227 и для 8 мм Супер—187). Следовательно, воспринимаемый на экране как точка кружок диаметром 2,5 мм. н а пленке будет иметь диаметр в 200 раз меньший — 0,0125 мм.

Чем больший диаметр кружка нерезкости будет принят в качестве предельно допустимого, тем большую глубину резкости можно получить при прочих равных условиях.

Большинство зрителей воспринимают изображение как вполне резкое, если диаметр кружка нерезкости составляет на. 35-мм пленке 0,03—0,033 м, а на 16-мм и 8-мм пленках — 0,013—0,015 мм. (В США требования менее жесткие: для 35-мм пленок — 0,05 и 0,025 мм для 16-мм.). Диафрагмирование увеличивает глубину резко изображаемого пространства (рис. 27).

Гиперфокальное расстояние — расстояние наводки объектива, при котором задняя граница резко изображаемого пространства лежит в бесконечности (со ).

Передняя граница — на половине гиперфокального расстояния. Таким образом обеспечивается максимальная глубина резко изображаемого пространства. При на водке объектива на бесконечность глубина резкости изо бражения уменьшается — передняя граница резко изображаемого пространства при этом находится от объектива на гиперфокальном расстоянии (рис. 28).

Рис. 27. Диафрагмирование объектива увеличивает глубину резко изображаемого пространства: Л — изображение точки А при наибольшем отверстии диафрагмы; Б — изображение точки Б при диафрагмировании объектива (диаметр кружка нерезкости Z уменьшился); Б — изображение точки Би которая благодаря диафрагмированию объектива может находиться на большем удалении от киноаппарата (при допустимой величине диаметра кружка нерезкости); Д—диафрагма объектива

Величина гиперфокального расстояния объектива пропорциональна квадрату фокусного расстояния и обратно пропорциональна величине относительного отверстия. Она связана также обратной зависимостью с принятым диаметром кружка нерезкости.

Так, в рассеянном свете небосвода преобладают сине-голубые лучи, и если такой тон изображения не соответствует замыслу, можно применить красно-оранжевый светофильтр. Этот же светофильтр устранит синеватый оттенок объектов, расположенных в тени деревьев.

При съемке утром (цветовая температура около 4200 К) применяют сине-голубой светофильтр, который поглотит избыток красных лучей, характерных для этого времени дня.

Итак, компенсационные светофильтры позволяют получить на натуре ровное, правильное изображение. Однако прежде всего следует решить, нужно ли это. Если снять рыбалку со светофильтром, то лишь из дикторского текста можно уяснить, что дело происходит утром, ибо изображение будет лишено характерного для утра розоватого колорита. Значит, снимать без светофильтра? Возможно, но, если световой тон окажется излишне красным, можно применить сине-голубой светофильтр, но малой плотности. Правильный подбор светофильтра позволит передать колорит снимаемой сцены, не подчеркивая его излишне.

Если же надо усилить, подчеркнуть в соответствии с замыслом цветность, например того же утреннего эпизода, целесообразно применить бледно-розовый светофильтр.

Естественное стремление добиться единства цветового тона всех эпизодов фильма не запрещает, однако, вставить в монтаж кадры, резко отличающиеся по тону от соседних. Но это, разумеется, должно быть мотивировано, оправдано характером соединяемых эпизодов. В этом случае цветовое решение проявляется как одно из выразительных средств кинематографа.