Корреляционный и регрессионный анализ влияния факторных признаков фотографического объектива

Значение диафрагмы, соответствующее  максимальному светопропусканию объектива, конструкторам не всегда удается  вписать в стандартный ряд. Поэтому  ряд диафрагм многих объективов начинается с нестандартного значения – например, с 1,9, 3,2 или 4,5. Величина светосилы, рассчитанная по геометрическим размерам объектива, обычно оказывается несколько выше реальных показателей из-за некоторых  потерь света.  
 

Просветление объектива

Еще в 30–40-х годах XX века одной  из немаловажных характеристик хорошего объектива было, как это ни странно  сейчас звучит, минимальное количество границ стекло-воздух. Чем меньше у  объектива было оптических компонентов (компонентом называется отдельно стоящая  линза или нескольких склеенных  вместе линз), тем меньше было потерь, связанных с отражением света  при прохождении границы стекло-воздух. А эти потери, если внимательно  подсчитать, оказывались в многолинзовых  конструкциях довольно значительными. При преодолении каждой границы  стекло-воздух отражается порядка 4–7%света (в зависимости от марки стекла). Соответственно, для 6-линзового объектива Planar 50 мм 1:2, линзы которого собраны  в 4 компонента (8 поверхностей воздух-стекло), показатель пропускания света оказывался порядка 65%, а у Sonnar 50 мм 1:2, имевшем  тоже 6 линз, но собранных в 3 компонента (6 границ воздух-стекло), – ближе  к 75%. То есть получалось, что при  одинаковой светосиле объектив с  меньшим количеством групп линз давал ощутимо более яркое  изображение. Но падение светопропускания объектива, требовавшее увеличения экспозиции при съемке, было далеко не самым неприятным эффектом. Ведь свет, отражаясь от поверхностей линз, никуда не исчезает. Многократно переотразившись, до половины «пропавшего» света в итоге все-таки попадает на пленку. Однако в построении полезного изображения этот свет не участвует, создавая на пленке дополнительную равномерную засветку – «вуаль». Вследствие этой засветки, наиболее заметной при наличии в кадре больших светлых участков или источников света, контрастность изображения сильно падает, картинка теряет сочность и «бриллиантовость», становясь малоконтрастной, серой, вялой и невыразительной. Кроме того, даже в случае применения более контрастной пленки, светорассеяние приводит к полному исчезновению деталей в тенях изображения. И это было серьезной проблемой даже для объективов тех лет, состоявших, как правило, всего из 3–4 компонентов. 

Среди нынешних зум-объективов конструкции из 15–20 линз, собранных  в 10–15 компонентов, – явление распространенное. Однако они могли остаться лишь теоретическими разработками, если бы не изобретение  промышленных технологий нанесения  просветляющих покрытий на поверхность  линз (Рис.4). Ведь кому нужен объектив, использующий для построения полезного изображения лишь 5–10% света и имеющий светорассеяние на уровне 30–40%? Просветление линз явилось решением этой проблемы.

Рис.4 Схема работы просветляющего покрытия

Принцип действия просветляющего покрытия основан на интерференционных эффектах падающего и отраженного света в прозрачной пленке толщиной 1/4 длины волны, имеющей коэффициент преломления света ниже, чем у стекла. Просветляющее покрытие состоит из одной или нескольких пленок толщиной 0,00010–0,00015 мм, наносимых на поверхность каждой линзы напылением в вакууме. Уже однослойное просветление позволяет уменьшить коэффициент отражения с 4–7% до 1–2%, а многослойное (в зависимости от количества слоев) – до 0,2–0,5%. 

Просветленный объектив имеет  не только значительно лучшие показатели светопропускания, но и (что даже более  важно!) – лучшую контрастность за счет снижения паразитного светорассеяния. Поэтому подавляющее большинство послевоенных объективов имеет просветление.

Многослойное просветление, широко используемое ведущими производителями  оптики с начала 70-х годов, еще  выше подняло планку параметров светопропускания и светорассеяния оптики. Из ныне производимой оптики даже самые сложные многоэлементные  объективы за счет использования  мультипросветления имеют коэффициент  светопропускания не хуже 70–75% и минимальное  светорассеяние. Большинство фирм, выпускающих фотографическую оптику, самостоятельно разрабатывает свои особые технологии расчета и нанесения  просветляющих покрытий, обладающих самыми совершенными характеристиками. У ведущих фирм параметры просветляющих  покрытий рассчитываются отдельно для  каждой линзы каждого объектива, ведь только таким образом можно  обеспечить идентичную (или по крайней  мере – близкую) цветопередачу всех объективов линейки. Обозначения «T*»  на оправах объективов Carl Zeiss и «SMC»  на объективах Pentax указывают как  раз на наличие такого просветления. Аналогичные системы расчета  ахроматических многослойных просветляющих  покрытий применяют и остальные  ведущие производители оптики, давая  им особые «фирменные» названия (например, SSC – Super-Spectra Coating – у Canon или SIC – Super Integrated Coating – у Nikon), а иногда – просто называя их «мультипросветлением» (Leica) или «ахроматическим покрытием» (Minolta). Многослойное ахроматическое просветление оптики уже давно стало нормой, поэтому большинство производителей даже не упоминают об этом в надписи на оправах объективов, оптических насадок и светофильтров. Однако оптические изделия с однослойным просветлением (или даже совсем без просветления) все еще выпускаются, встречаясь в первую очередь среди продукции «независимых» производителей – недорогих светофильтров и конвертеров. Естественно, использование таких аксессуаров даже на высококачественном дорогом объективе может привести к значительному ухудшению изображения.

1.2 Классификация объективов по фокусному расстоянию 

Фокусное расстояние –  одна из главных характеристик объектива, отвечающая за «крупность» изображения, проецируемого им на фотопленку (или  матрицу цифрового аппарата). Чем  больше фокусное расстояние, тем более  крупную, «приближенную» картинку мы получим  при съемке с одной и той  же точки. И наоборот, чем меньше фокусное расстояние, тем большее пространство будет захвачено объективом. Выбором фокусного расстояния можно добиться не только нужного угла охвата, но и изменить перспективу снимка. Увеличение фокусного расстояния (при сохранении масштаба переднего плана) делает задний план крупнее, приближает его, скрадывает разницу в дистанциях между объектами, «уплощает» перспективу. При уменьшении же место крупных деталей на заднем плане занимает панорама, а сам он визуально становится отдаленнее и мельче, тем самым усиливая ощущение глубины пространства. Соответственно, сменные объективы можно поделить в зависимости от фокусного расстояния на стандартные, широкоугольные и длиннофокусные (телеобъективы). Оговоримся сразу, что деление объективов по назначению, исходя из их фокусного расстояния, весьма условно. Более правильно классифицировать их по углу зрения, поскольку угол зрения объектива зависит как от фокусного расстояния объектива, так и от размеров кадра пленки (или матрицы). Объектив с одним и тем же фокусным расстоянием, установленный на камеры с разным размером кадра, будет иметь разный угол зрения. Реальный пример: если объектив F=50 мм использовать на обычном 35-миллиметровом пленочном аппарате с размером кадра 24*36 мм, то угол его зрения составит 46° (по диагонали), а при установке на цифровую камеру с матрицей 23,7*15,6 мм он уменьшится до 34°. Тем не менее, исторически (благодаря широкому распространению 35-миллиметровых камер с кадром 24*36мм и сменной оптикой) сложилось так, что наиболее привычной и понятной оказалась классификация объективов по абсолютной величине – фокусному расстоянию. Естественно, не следует забывать при этом, какой размер изображения на пленке (или матрице) будет использоваться. К примеру, объектив F=105 мм для формата 6*7 см считается стандартным. Для формата 24*36мм таким фокусным расстоянием уже обладает длиннофокусный портретный объектив. Для цифрового аппарата с матрицей 2/3" это уже супертелеобъектив. А в системе форматных камер с кадром 13*18см фокусное расстояние 105 мм будет у сверхширокоугольного объектива.

Поэтому, рассказывая в  нашей статье о свойствах оптики с разным фокусным расстоянием, мы приведем в качестве примеров объективы для  аппаратов с размером кадра 24*36 мм. Дело в том, что камеры, рассчитанные на применение традиционной фотопленки «тип 135», до сих пор остаются наиболее распространенными и привычными инструментами как в любительской, так и во многих видах профессиональной фотосъемки. Поэтому эти цифры  сейчас настолько привычны и информативны сами по себе, что надпись «эквивалентно  фокусному расстоянию для обычных 35 мм камер» является стандартом дефакто  для маркировки угла зрения объективов цифровых фотокамер. К тому же матрицы  современных цифровиков, средне- и  крупноформатные фотоаппараты отличаются большим разнообразием размеров кадра, поэтому запомнить соответствие значения фокусного расстояния и угла зрения объектива  становится нелегко. И в этом случае употребление знакомых фотографам чисел «эквивалентного фокусного расстояния» позволяет подходить к использованию оптики разных фотоаппаратов с одной универсальной шкалой. Также обязательно нужно заметить, что на оправах большинства объективов указывается не точное значение фокусного расстояния, а округленное до некоторых стандартных цифр. 

К примеру, реальное фокусное расстояние объектива F=50 мм может составлять, допустим, 52,45 мм. Фокусное расстояние сменных объективов для 35-миллиметровых  и среднеформатных пленочных  аппаратов, а также совместимых  с ними цифровых камер принято  округлять до целых чисел, а реальное фокусное расстояние оптики компактных цифровых фото- и видеокамер – до десятых долей миллиметров.

Стандартным для большинства  форматов принято считать объектив с фокусным расстоянием, примерно равным диагонали кадра. Например, для 35-миллиметровых  фотоаппаратов с размером кадра 24*36 мм (диагональ кадра – 43 мм) стандартным считается объектив F=45–50 мм. С размером кадра 6*4,5 см это будет объектив F=75–80 мм. Стандартный объектив традиционно называют еще и штатным. Ведь раньше зум-объективы не были столь распространены, как сейчас. Поэтому чаще всего аппараты комплектовались объективом с фокусным расстоянием 50 мм, который и заслужил звание штатного. Да и в съемках «штатник» применялся чаще всего, уступая место «широкоугольнику» или «телевику» только в самых крайних ситуациях. Среди остальных сменных объективов с фиксированным фокусным расстоянием «штатники» выделяются очень приятным сочетанием великолепного (без преувеличения!) качества изображения, большой светосилы и невысокой цены. Кроме того, они обычно весьма компактны, а некоторые представители этого класса (например, Nikkor Ai-P 45/2.8 или Pentax FA 43/1.9 limited) просто миниатюрны.

Стандартные объективы с  фокусным расстоянием 50 мм (или «полтинники», как их часто называют) есть все  основания считать классическим вариантом. Цена у них внимая цифры из таблиц и шкал в качестве точных расчетов и строгих критериев большинстве случаев более чем оправдана. Да и светосила их высока, ведь «полтинники», имеющие относительное отверстие менее f/2, сейчас – большая редкость. Объективы с фокусным расстоянием около 50 мм являются одним из самых 
разумных вариантов в случае высоких требований к качеству изображения и при желании потратить на приобретение оптики минимальную сумму.

Сейчас понятие «штатный»  уже реже связывается с 50-миллиметровым  объективом – его место чаще всего  занимает универсальный зум. Но, тем  не менее, «полтинник» в качестве сменного и сейчас остается популярным. Ведь такая оптика «видит» кадр и  передает перспективу на снимке в  большинстве случаев примерно так  же, как и человеческий глаз. Поэтому  фотографии, сделанные объективом с  фокусным расстоянием около 50 мм, не отвлекают внимание искаженной или  непривычной перспективой, позволяя сосредоточиться на сюжете и объекте  съемки. Причем эффект этот проявляется  совершенно независимо от того, какого типа оптика применяется – с фиксированным  фокусным расстоянием 50 мм или зум, установленный в положение 50 мм. 

Аналогично, говоря ниже об особенностях передачи перспективы длиннофокусными  и широкоугольными объективами, мы также не будем делать принципиального  различия между оптикой с фиксированным  фокусным расстоянием и зумами.

Длиннофокусные объективы (Портретные объективы и телеобъективы)

Длиннофокусными называются устройства, фокусное расстояние которых  заметно больше, чем у стандартного объектива. Среди оптики, рассчитанной для кадра 24*36 мм, к длиннофокусным принято относить объективы F=70–80 мм и более (Рис.5). Термином «телеобъективы» правильно обозначить длиннофокусные особо компактные конструкции. Задний компонент телеобъективов представляет собой отрицательную линзу, за счет которой длину таких оптических систем удается значительно уменьшить. Однако термин «телеобъектив» сейчас достаточно прижился и как название любых длиннофокусных объективов поэтому мы также не будем принципиально разделять длиннофокусную оптику на построенную по традиционным схемам и по типу телеобъектива.

В самом начале длиннофокусного  диапазона располагаются объективы, часто именуемые «портретными». Такое название оптики с фокусным расстоянием порядка 85–135 мм напрямую связано с применением их для  съемок портрета. Увеличенное в сравнении  со стандартным фокусное расстояние «портретных» объективов позволяет  нормально компоновать снимок, не приближаясь слишком близко к  портретируемому. Ведь для нас привычнее  воспринимать черты лица незнакомого  человека где-то с полутора–двух  метров, а не с расстояния 50 см. А  объективы портретного диапазона  как рази дают возможность хорошо скомпоновать снимок, выдержав при  этом «безопасную» для нормального  восприятия минимальную дистанцию  в полтора-два метра. Поэтому именно «портретная» оптика наиболее правильно (точнее сказать – наиболее привычно для нашего глаза) передает пропорции  лица человека при портретной съемке.

Рис.5 Изображение  в зависимости от фокусного расстояния

Длиннофокусные объективы F=200–300 мм и более уже в полной мере оправдывают название «телеобъектив» тем, что позволяют снимать в  достаточно крупном масштабе, не приближаясь  к объекту съемки. Такая необходимость  возникает, например, при репортажной  работе. Да и при съемке живой  природы звери не станут дожидаться, когда фотограф подберется к ним  поближе, чтобы сделать «полтинником»  удачный крупный кадр. К тому же есть немало объектов, к которым  нельзя подойти близко даже при всем желании. Например, чтобы заходящее  Солнце на кадре получилось огромным красным шаром, а не маленькой  белой дырочкой в небе, нужен объектив c фокусным расстоянием от 300 мм и  больше. В этой связи не лишним будет  напомнить эмпирическое правило  – изображения Солнца и Луны на пленке имеют диаметр примерно в  сто раз меньше фокусного расстояния объектива. Поэтому получить светило  во весь кадр можно только сверхдлиннофокусной оптикой с фокусным расстоянием не менее 1000–2000 мм.