Фотооптика

Однако для этой ложки дегтя есть и своя бочка меда. Фикс-фокусный объектив очень прост и по устройству, и в использовании. Значительное время в пресловутой задержке срабатывания затвора цифрового фотоаппарата приходится на механизм автоматической фокусировки объектива. Камера выбирает оптимальную резкость попадающих в кадр объектов, исполнительный механизм перемещает фокусировочную оправу объектива, и только потом закрывается диафрагма и срабатывает затвор. Нет автофокуса, нет и длительной задержки. А фотографу не приходится думать, что в кадре получится резко, а что нет. Установка объектива на гиперфокальное расстояние позволяет максимально расширить границы резкости изображения.

Второй плюс - простая механика объектива, а по сути, отсутствие какой бы то ни было механики. Фотоаппарат с фикс-фокусным объективом очень долговечен. Зависимость простая - чем проще, тем надежней.

Наконец, в ряде ситуаций фикс-фокусный объектив незаменим. Например, при подводной съемке. Особо защищенные фотоаппараты для подводной съемки и для работы в запыленной атмосфере снабжены объективами с неизменяемым фокусным расстоянием, установленным на гиперфокальное расстояние. В воде, которая имеет иной коэффициент преломления и оптическую плотность, нежели воздух, система автоматической фокусировки будет ошибаться (хотя эти ошибки из-за большой глубины резкости оптики вряд ли сильно скажутся на качестве снимков) - это первое. Второе - большое количество электромеханических узлов зум-объектива не позволяют надежно герметизировать корпус фотоаппарата. В упомянутых камерах (яркий пример - выпускавшаяся несколько лет назад камера Casio G. Bros GV-2) корпус герметизирован силиконовыми уплотнителями, объектив спрятан за стеклом, также имеющим надежное уплотнение. В результате фотоаппарат пригоден для съемки под водой без каких бы то ни было специальных боксов и иных средств защиты от воды.

Наконец, фотоаппараты с фикс-фокусными объективами дешевле камер с зум-объективами, а их оптические системы выглядят более предсказуемыми. Если в характеристиках камеры указано, что светосила фикс-фокусного объектива равна 2,8, то это именно так и никак иначе. Фотоаппарат с зум-объективом, имеющим светосилу 2,8 на "коротком" конце, на "длинном" конце обладает светосилой 4,5 (пример гипотетический, но справедливый для большинства моделей). Вопрос - какова светосила этого объектива при среднем значении фокусного расстояния?

Часто ли нам приходится использовать широкоугольный объектив? Гораздо реже, чем обычный, с нормальным углом зрения. Но про истинные характеристики вот этого "нормального" объектива, которым становится зум при среднем значении фокусного расстояния, мы как раз мало что знаем.

И все же подавляющее большинство любительских цифровых фотоаппаратов оснащаются объективами с переменным фокусным расстоянием. И это вполне оправдано, поскольку снимает проблему отсутствия сменной оптики у компактных цифровых камер.

В стандартный набор для пленочной дальномерной или зеркальной 35-мм пленочной (а сегодня уже и цифровой) камеры входит три основных сменных объектива. Широкоугольный объектив с фокусным расстоянием 28-35 мм, который используется для съемки внутри помещений. Нормальный объектив с фокусным расстоянием 45-55 мм, используемый в любых видах съемки - пейзажной, съемка натюрмортов, архитектурной и так далее. Длиннофокусный объектив 90-135 мм и более, для съемки портретов и удаленных объектов.

Перечислим характерные особенности этих объективов. У широкоугольного объектива самая большая глубина резкости, но они склонны к искажениям перспективы и дисторсии. Нормальные объективы можно назвать универсальными, они являются оптимальными для большинства вида съемок. Длиннофокусные объективы имеют малую глубину резкости, поэтому часто применяются в портретной съемке для размывания фона. Их недостатком является большой вес, а в случае с объективами с фокусным расстоянием от 200 мм и больше - необходимость обязательного применения штатива (иначе трудно зафиксировать положение камеры, при котором изображение в кадре будет стабильным).

Поскольку в области цифровой фотоаппаратуры нет общепринятого стандарта на размер сенсора (хотя подвижки в этой области очевидны), обозначение фокусного расстояния объектива в миллиметрах мало что говорит. Объектив с фокусным расстоянием в 5,6 мм для простейшей камеры с крошечным сенсором КМОП будет работать как нормальный (с углом обзора примерно в 45 градусов), а в камере с относительно большим по размеру сенсором ПЗС - как широкоугольный. Поэтому фокусное расстояние объективов для цифровой техники, как правило, обозначается в приведенном к 35-мм пленке значении. То есть фокусное расстояние 5,6-мм объектива во втором случае (камера с сенсором ПЗС) можно обозначить, как 28-мм объектив в приведенном к 35-мм пленке значении.

Так вот, зумы большинства любительских цифровых камер охватывают два диапазона фокусных расстояний - от 35 до 70 мм (двукратные зумы) и от 35 до 105 мм (трехкратные зумы). Встречаются и иные параметры, например, 28 - 70 мм или 35 - 200 мм. Впрочем, цифровая техника не стоит на месте. Компании Olympus и Matsushita выпускают камеры с особо мощными 10 и даже 12 кратными зумами (эти камеры именуют "суперзумами"). Оптика у этих фотоаппаратов просто отменная, но в практическом использовании эти фотоаппараты не так удобны, а их приобретение требует дополнительной мотивации (относительно крупные размеры, отсутствие оптического видоискателя, наконец, более высокая стоимость - и все это взамен не всеми востребованной возможности заглянуть подальше). Однако характеристики подобной оптики и ее качество впечатляют…

Рис. 7.6. Зуммируемый объектив любительской цифровой камеры

Объективы с изменяемым фокусным расстоянием имеют сложную конструкцию и подразделяются на несколько типов. Нам важно знать одну практически значимую подробность - есть объективы, в которых для изменения фокусного расстояния выдвигается-вдвигается тубус объектива, есть объективы, в которых для этих целей перемещается внутренний блок линз, и есть объективы, в которых использованы обе технологии. Чаще всего встречается оптика, построенная по гибридной технологии. С одной стороны это позволяет расширить диапазон фокусных расстояний, с другой - сделать тубус объектива и сам фотоаппарат компактным.

Если включить камеру, скажем, класса Canon Digital IXUS (при этом тубус объектива выдвинется из корпуса фотоаппарата, а защитные створки передней линзы откроются), и установить максимальное, затем минимальное фокусное расстояние, легко заметить, что при этом тубус немного выдвигается, затем вдвигается, почти не изменяя своей длины. Перемещаются не только тубус, но и внутренние линзовые блоки. То есть на лицо применение подвижного блока линз и изменяемого по длине тубуса одновременно.

Отличительной особенностью относительно недорогих фотоаппаратов среднего класса от полупрофессиональных моделей является способ изменения фокусного расстояния объектива. Блок линз и тубус и в том, и в другом случае перемещаются встроенным электродвигателем, но у недорогих камер зум имеет набор фиксированных предустановок и изменение фокусного расстояния происходит ступенчато, дискретно. А в более дорогих камерах фокусное расстояние объектива изменяется бесступенчато, плавно. Для практической съемки это, в общем-то, не имеет большого значения. Просто любопытный факт.

Кнопка включения электродвигателя механизма изменения фокусного расстояния на разных камерах расположена по-разному. Самый распространенный случай (и, возможно, самый удобный) - кольцевой поворотный переключатель, расположенный вокруг спусковой кнопки. Иногда переключатель выполнен в виде двуплечего качающегося рычага в правой верхней части задней панели корпуса камеры - под большой палец. Совсем неудобно пользоваться зумом на камерах, на которых переключатель установлен на верхней панели корпуса. Приходится выгибать указательный палец, нащупывая двуплечую кнопку, затем возвращаться к спусковой кнопке. Хотя, привыкнуть можно - нравилась бы сама камера...

Еще одна новая технология, появившаяся в цифровой фотосъемочной технике относительно недавно - стабилизаторы изображения. Она была позаимствована из области камкордеров, портативных видеокамер, в которых неподвижность самой камеры в момент съемки имеет особое значение.

Стабилизаторы изображения призваны устранить неприятный эффект смазывания изображения при непроизвольных микроперемещениях рук фотографа. Другая не менее важная задача - обеспечить неподвижность камеры при длительных выдержках.

Стабилизаторы изображения можно разделить на три типа - оптические, электронные и цифровые. Действенным инструментом можно считать только стабилизаторы первых двух типов.

В оптическом стабилизаторе применяется целая система, которая встраивается в объектив. Она состоит из отклоняющей линзы, подвижного тубуса, соленоида или двигателя, перемещающих линзу в вертикальной плоскости (относительно оптической оси самой линзы и объектива в целом) и гироскопа, удерживающего линзу в строго горизонтальном положении при перемещениях фотоаппарата. Как только электроника фотоаппарата фиксирует движение камеры, отклоняющая линза компенсирует эти перемещения, отклоняя световые лучи таким образом, что сфокусированное изображение на поверхности сенсора остается неподвижным. Электронный стабилизатор воздействует не на оптику, а на сенсор фотоаппарата, перемещая его в вертикальной плоскости таким образом, чтобы сфокусированное объективом изображение оставалось неподвижным. Наконец, цифровой стабилизатор работает по интерполяционным алгоритмам, заменяя пиксели "размытых" участков изображения "резкими".

Наибольшее распространение получили оптические стабилизаторы. Ими, в частности, оснащены все современные цифровые камеры Panasonic Lumix, начиная с самых доступных.

На практике оптический стабилизатор полезен тем, что увеличивает количество "безопасных" длинных выдержек на одну-две ступени (вместо 1/30 секунды 1/15 и длинней). А неудобство применения стабилизатора (его, кстати, можно отключить) в том, что он замедляет работу камеры, увеличивая время между нажатием на спусковую кнопку и срабатыванием затвора. Однако этот инструмент настолько нравится фотолюбителям, что камеры с оптическими стабилизаторами сегодня активно вытесняют камеры без стабилизаторов.

И несколько слов об одном малополезном, но весьма популярном устройстве... Любой цифровой фотоаппарат, кроме самых примитивных камер, имеет функцию электронного изменения масштаба съемки. Это так называемый " цифровой зум ". В технических характеристиках камеры обычно указывается - "трехкратный оптический и двукратный цифровой зум, что позволяет снимать с увеличением в шесть раз". Увы, не позволяет. Цифровой зум инструмент в практическом плане не только совершенно бесполезный, но даже вредный. В режиме цифрового увеличения задействуется центральная часть светочувствительной матрицы. То есть цифровое увеличение изображения в два раза соответствует ухудшению разрешения снимка (а также детализации, цветопередачи, резкости) вдвое. Если из цифрового снимка в любом графическом редакторе вырезать центральную часть, то эффект будет тем же самым (но при этом картинку можно подправить программными средствами, чего не сделаешь непосредственно в камере). Отсюда вывод - цифровое увеличение не превращает объектив с фиксированным фокусным расстоянием в зум, а объективу с переменным фокусным расстоянием ничего полезного не добавляет.