11. Что такое фокусное расстояние



Объектив является неотъемлемой частью фотоаппарата. Именно от объектива зависит то изображение, которое мы получим в итоге. Я считаю что именно объектив «делает» в художественном смысле фотографию и получаемый на снимке результат процентов на 70% (если не больше) зависит именно от него.

У объективов есть свои характеристики и параметры, о которых обязательно нужно иметь представление и одним из основных параметров любого объектива является его фокусное расстояние.

Если не вдаваться в подробности оптики и вообще забыть про физику, то можно сказать, что фокусное расстояние определяет на сколько объектив будет способен «приблизить» объект съемки. Поэтому, если не хотите разбираться с сутью этого процесса, то просто запомните одно простое правило:

Чем больше фокусное расстояние объектива, тем визуально ближе будет находиться снимаемый объект на фотографии

Тут правда, есть некоторые нюансы и я о них чуть позже скажу.

Итак, фокусное расстояние измеряется в миллиметрах и обычно указывается на объективе или корпусе фотоаппарата.

Обозначение фокусного расстояния

На рисунке вы видите объектив зеркального фотоаппарата с диапазоном фокусных расстояний 18-55 мм, а также цифровую мыльницу, на корпусе которой указан некоторый диапазон 4.5-45.0 мм.

В обоих примерах указывается два значения, например, 18 и 55 мм — это минимальное и максимальное значение фокусных расстояний, которые можно установить в фотоаппарате или объективе. Такие объективы могут изменять фокусное расстояние в этих пределах и поэтому называются зум-объективами.

Вообще, слово «зум» перекочевало в русский язык из английского, в котором «zoom» означает изменение масштаба изображения. В зеркальной фототехнике оно не часто используется, а вот применительно к компактным камерам или мыльницам вы его можете услышать повсеместно, так как производители очень часто именно зум позиционируют как некоторое маркетинговое преимущество перед конкурентами.

Но что же такое зум и насколько он для нас важен?

Обычно на компактных фотоаппаратах указывается число со знаком «х», например 10х.

Зум в фотографии

Говорят — десятикратный зум. Это означает, что фотоаппарат (объектив фотоаппарата) может увеличить изображение в десять раз, но тут следует задать очень правильный вопрос – в десять раз по отношению к чему? Давайте разбираться.

Например, у нас есть цифровая компактная камера NIKON S6300 (изображена на рисунке выше). На корпусе этой камеры указано 10х, что значит, как мы знаем, десятикратный зум.

Часто путают понятия «кратность зума» и «приближение».

Кратность зума – это отношение максимального фокусного расстояния объектива к минимальному. На объективе камеры NIKON S6300 указан диапазон фокусных расстояний: 4.5 – 45 мм. Это означает, что минимальное фокусное расстояние объектива этой камеры составляет 4.5 мм, а максимальное 45 мм. Отсюда мы легко получаем кратность — 45 / 4,5 = 10, что и указано на камере.

Но нельзя забывать, что регулируя фокусное расстояние объектива, можно как визуально приближать объекты, так и отдалять их! Это именно тот нюанс, о котором я упомянул в начале.

Так как мы окружающую действительность воспринимаем глазами, то необходимо знать значение фокусного расстояния, которое будет восприниматься человеческим глазом как привычное, то есть предметы будут казаться и не приближенными, и не удаленными.

Считается, что

объектив с фокусным расстоянием в 50 мм передает изображение максимально близкое к тому, как его воспринимает человеческий глаз

Соответсвенно, чем фокусные расстояния будут больше 50 мм, тем визуально ближе будут объекты на фотографии. И чем меньше 50 мм будет фокусное расстояние, тем визуально дальше будут расположены объекты, нежели они есть на самом деле.

Мы как-то больше привыкли к тому, что оптические системы увеличивают объекты, но достаточно вспомнить дверной глазок, чтобы понять, что объекты могут и визуально отдаляться. У дверного глазка очень маленькое фокусное расстояние, поэтому и объекты кажутся намного дальше, чем они есть на самом деле.

Фокусное расстояние. Дверной глазок

Но тут есть еще один нюанс, про который нельзя ни в коем случае забывать — все эти нормы взяты из прошлого, когда были пленочные фотоаппараты, которые снимали на 35-ти миллиметровую пленку, то есть размер каждого кадра на пленке был равен 24х36 мм. Сейчас пленку вытеснили электронные матрицы и появилось понятие кроп-фактора.

Кроп-фактор оказывает существенное влияние на многие параметры в цифровой фотографии и на фокусное расстояние объектива в первую очередь.

Это не очень простая для понимания тема и чтобы с этим разобраться, посмотрите на рисунок ниже:

влияние кроп-фактора на фокусное расстояние

Объектив имеет сечение круга, поэтому и изображение им формируемое имеет такую форму. Но светочувствительный элемент прямоугольный, а значит на фотографии будет отображаться только та часть изображения, которая спроецировалась на матрицу.

И тут опять же есть нюанс. Если матрица имеет полный размер (показана на рисунке выше красным цветом), то изображение, формируемое на ней, будет иметь тот же размер, как и на стандартном кадре 35мм-ой фотопленки. Как мы знаем именно этот формат пленки стал своеобразным стандартом и в цифровой фотографии. Именно под этот стандарт и градуированы фокусные расстояния на всех объективах.

Но если матрица обрезана, то это означает, что ее размер меньше полноформатной матрицы. Кроп-матрица показана на рисунке выше синим цветом и мы видим, что часть изображения на матрицу не попадает и фотография получается такой, как если бы мы сильнее увеличили объект съемки, то есть больше его приблизили. Ну а за приближение снимаемых объектов, как мы уже знаем, отвечает фокусное расстояние.

То есть получается, что если мы возьмем два фотоаппарата — один с полноформатной матрицей, а второй с «кропнутой», и снимем одну и ту же сцену, с одной и той же точки, с одним и тем же фокусным расстоянием, то получим на одной фотографии более увеличенное изображение, нежели на другой.

Давайте рассмотрим пример.

Кроп-фактор и фокусное расстояние

Вы видите фотографию сделанную на профессиональный фотоаппарат Canon EOS 5D Mark II. Этот фотоаппарат имеет полноформатную матрицу. Фотография была сделана на фокусном расстоянии 24 мм.

Если с этой же самой позиции съемки сделать кадр на любительскую зеркалку Nikon D5200, выставив фокусное расстояние также в 24 мм, то мы получим фотографию, показанную красной рамкой. То есть как будто мы еще сильнее приблизили объект съемки.

Поэтому при использовании фотоаппарата с кроп-матрицей, установленное на объективе фокусное расстояние нужно умножить на величину кроп-фактора

В данном примере по факту фокусное расстояние объектива фотоаппарата Nikon D5200 равно 24 * 1.5 = 36 мм.

Такое вычисленное фокусное расстояние называется эквивалентным фокусным расстоянием. То есть по сути, эквивалентное фокусное расстояние показывает какое фактическое фокусное расстояние имел бы объектив, если бы съемка производилась на 35мм-ую пленку (или матрицу full frame).

Казалось бы, а почему сразу на объективах не указывать эквивалентные значения фокусных расстояний, чтобы не вносить эту путаницу. Не все так просто. Камеры могут оснащаться матрицами с разным кроп-фактором, а объективы, как правило, можно использовать на всех фотоаппаратах одного производителя или даже на камерах конкурента, используя специальные переходники. Поэтому все фокусные расстояния рассчитываются на основе стандарта 35мм-ой пленки, ну и в каждом конкретном случае его можно пересчитать под свою камеру, зная ее кроп-фактор.

Теперь давайте вернемся к зуму, отображаемому на корпусе компактных камер.

Имея информацию о влиянии кроп-фактора на фокусное расстояние объектива, попробуем разобраться с вопросом — будет ли 10-ти кратный зум действительно приближать объекты в десять раз или нет…

В нашем примере кроп-фактор камеры NIKON S6300 составляет 5.62. Отсюда следует, что минимальное эквивалентное фокусное расстояние будет равно: 5.62 * 4.5 = 25 мм, а максимальное – 5.62 * 45 = 250 мм.

То есть на минимальном фокусном расстоянии объектив будет визуально отдалять объекты, поскольку оно меньше 50 мм, а на максимальном приближать. Именно поэтому нельзя сказать, что этот фотоаппарат сможет в десять раз «приблизить» к вам снимаемый объект, так как о приближении мы судим по нашим ощущениям (глазам).

Впрочем легко пересчитать какое в действительности увеличение дает эта камера. Для этого найдем фокусное расстояние эквивалентное 50 мм: 50 / 5.62 = 9, теперь 45 / 9 = 5, то есть данный фотоаппарат в действительности способен «приблизить» к вам объекты съемки в пять раз, а никак не в 10!

Ну и если уж речь зашла о зуме, то стоит сразу сказать еще об одной уловке производителей цифровых компактных камер. Они часто делают упор в рекламных материалах на оптический зум (optical zoom) и цифровой зум (digital zoom).

С оптическим зумом мы только что разобрались, а вот что же такое цифровой зум?

Если фотоаппарат имеет 4-х кратный оптический зум и 3-х кратный цифровой, то в сумме получается вроде бы 7! Но так ли это на самом деле?

С оптическим зумом все понятно – это способность объектива визуально приближать или удалять объекты из-за изменения фокусного расстояния объектива. А вот цифровой зум никак не связан с оптикой или механикой и представляет собой просто программное увеличение кадра. То есть через объектив изображение проецируется на матрицу фотокамеры, а специальная программа в фотоаппарате увеличивает центральную часть спроецированного изображения «растягивая» его на всю матрицу.

Точно такого же эффекта можно добиться, если сделать кадр на максимальном оптическом увеличении, а затем на компьютере обрезать (или правильно сказать «скадрировать») фотографию.

Кадрирование

При этом на компьютере у вас это получится скорее всего даже лучше, так как при программном увеличении «внутри» фотоаппарата (цифровом зуме), на изображении могут появиться цифровые шумы. Также изображение, полученное на цифровом зуме, будет иметь меньше деталей и будет менее резким, нежели фотография, скадрированная на компьютере.

По вышеперечисленным причинам нет никакого смысла обращать внимание на размер цифрового зума и, само собой, нет никакого смысла им пользоваться.

* * * * * * *

Далее я поделюсь информацией, которая не особо важна для получения хороших фотографий, но все же я решил включить ее в свой курс для тех, кому захочется более глубоко разобраться с фокусным расстоянием объектива.

Для того чтобы разобраться с вопросом «что такое фокусное расстояние объектива», придется немного вспомнить физику.

Фокусное расстояние — это физическая характеристика оптической системы, которая описывает способность оптической системы «собирать» лучи света в одну точку

Правда в этом определении есть тонкость — лучи должны идти из бесконечности параллельным пучком, а также должны быть параллельными оптической оси линзы.

Так как объектив фотоаппарата представляет собой достаточно сложную систему линз, то для простоты понимания будем рассматривать простейший объектив, состоящий только из одной линзы.

Фокусное расстояние

Итак, лучи света, отражаясь от объектов съемки, проходят через линзу объектива и поскольку снимаемый объект обычно находится на значительном удалении от линзы, то лучи отраженного от него света можно считать параллельными друг другу. Лучи света, параллельные оптической оси линзы, при прохождении через нее преломляются и на некотором удалении от линзы они «собираются» в точку на ее оптической оси. Эта точка называется фокусом, а расстояние от фокуса до линзы – фокусным расстоянием. Через фокус проходит фокальная плоскость, в которой обычно и размещается светочувствительный элемент, фиксирующий изображение.

На рисунке показаны только лучи, параллельные главной оптической оси линзы. По факту же отраженные лучи попадают на линзу под разными углами и параллельные пучки лучей линза собирает в одну точку в фокальной плоскости.

Фокальная плоскость

По сути весь принцип «перенесения» реального изображения на матрицу фотоаппарата, можно представить вот так:

Что такое фокусное расстояние

Можно сказать, что фокусное расстояние объектива – это расстояние от его оптического центра до матрицы фотоаппарата, то есть до фокальной плоскости, на которую проецируется изображение.

Обсуждение (8)
  1. спасибо большое :) очень подробно и интересно… всегда с удовольствием смотрю и читаю Вас!

  2. С удовольствием все читаю и смотрю. У Вас редчайший дар излагать сложные темы настолько ясно, четко, доступно и наглядно…. я просто в восхищении!

  3. Андрей, спасибо! Про кроп-фактор очень наглядно. И еще один момент уловила, который раньше не могла понять — изображение формируется параллельными пучками света с _разных_ направлений — поэтому «фокальная плоскость», картинка перевернутая :)

  4. Аноним:

    Спасибо Андрей! Моё желание и просьба к Вам-сделайте из нас(поклонников ваших):фотохудожников-профессионалов.Век бедем благодарны!

  5. Спасибо, Андрей! Я много для себя полезного почерпнула!

  6. Спасибо вам огромное за ваши удивительные, очень полезные уроки! Вспоминаем физику!

  7. Спасибо,очень доступное объяснение)

Поделитесь своим мнением

Навигация