Статья про объективы, фотографию

Диалектика идеального объектива

Полезно использовать нестандартные методы, чтобы лучше изучить и понять знакомые вещи. Я постараюсь показать, как применять философский, а точнее - диалектический метод, к проблемам выбора, покупки и использования фотообъектива. Для тех кто не в теме - краткая вводная.

Диалектика - метод познания, рассуждения и аргументации в философии. В современном виде диалектика вводится в оборот Георгом Вильгельмом Фридрихом Гегелем и перерабатывается школой диалектического материализма Карла Маркса.

Диалектика описывает закономерности существования систем физического мира. Любых систем. В качестве принципов диалектика рассматривает фундаментальную взаимосвязь всего сущего, а также непрерывное развитие этого “всего”. Законы диалектики описывают, как именно происходит развитие. Понимание законов развития вскрывает суть вещей.

Законы диалектики:

1) единства, борьбы и взаимопроникновения противоположностей;

2) перехода количественных изменений в качественные;

3) отрицания отрицания (то есть - колебательного движения системы в свое развитии от одной крайности к другой на качественно все более высоких уровня).

Законы диалектики описывают любые системы физического мира. Так почему бы не приложить их к описанию оптической системы, какой мы ее знаем? Прежде всего - интересно было бы понять, каковы фундаментальные противоречия, возникающие при создании и использовании фотографического объектива. Накладывают ли они ограничение на свободу выбора нами того или иного фотоинструмента? Под фундаментальными я понимаю такие, которые невозможно разрешить в принципе, и которые определяют суть фотообъектива как предмета человеческой культуры. Такие противоречие и можно интерпретировать как диалектические.

Изложение постараюсь иллюстрировать визуальными материалами.

1. Противоречие в структуре стоимости фотографической оптики.

Если априори допустить, что производители объективов добросовестны, то есть не продают заведомо провальные продукты, то в отношение их продукции действует простое правило “чем дороже, тем лучше”.

Однако, перефразируя доктора Хауса: “нам обычно не дано понять, насколько это - лучше”.

Наблюдения показывают, что на рынке фототоваров в целом, и на рынке объективов в частности, сложились особая ценовая политика. Стоимость объективов в зависимости от класса (бюджет, любитель, энтузиаст, полупрофи, профи, суперпрофи, люкс) возрастает экспоненциально - по круто восходящей кривой. То есть увеличивается не только стоимость объективов - каждый раз возрастает и разница в их стоимости.

Однако объектив как оптическая система имеет некоторые принципиальные ограничения, определяющиеся законами геометрической и волновой оптики, доступными человеку материалами и инструментами. Таким образом, используя все более редкие материалы (лантановые и танталовые стекла, флюоритовые линзы) и технологии обработки (компьютерное проектирование, нанокристаллические просветления, асферические линзы), мы будем постепенно приближаться к теоретическим пределам, но никогда их не достигнем. При этом каждый следующий шаг оказывается все более сложным, и все менее заметным. Оптические свойства возрастают от одного класса объективов к другому по параболе - “потухающей” кривой, уходящей в горизонталь.

Таким образом, на лицо противоречие. Чем дороже мы платим за оптику, тем меньше в ее стоимости чистой производительности и больше затрат на преодоление тех или иных технических рубежей - еще больше светосилы, еще меньше аберраций, еще выше предельное разрешение, еще ближе к идеалу. Мы можем визуализировать проблему так.

Точка пересечения кривых во много виртуальна, но общую картину передает. Объектив бюджетного уровня оптически намного хуже полупрофессионального. При этом полупрофессиональный объектив в плане качества уже не столь сильно отстает от по-настоящему люксовых моделей. В то же время, цена люкосового объектива по сравнению с полупрофессиональным выше принципиально. Бюджетный экземпляр дороже рассчитанного для полупрофи, но в куда более демократичной пропорции.

При этом до определенного момента оптика становится лучше быстрее удорожания. Фактически, мы должны поймать этот момент - он дает нам одну из возможностей сбалансировать цену и качество. В реальности сделать это крайне сложно, поскольку оценить оптические свойства во всем их комплексе - нетривиальная задача. Каждый фотоэнтузиаст решает ее скорее интуитивно. Но держать в уме эти закономерности стоит.

В структуре стоимости фотографической оптики остается диалектическое противоречие: “дороже - значит лучше”, но “намного дороже - значит незначительно лучше”.

Две следующие группы противоречий затрагивают саму оптическую систему и принципы ее построения.

2. Противоречие аберрационных/дифракционных явлений и жестко заданного размера светочувствительного материала.

Аберрации (оптической системы) - несовершенства, возникающие при прохождение лучей света через набор линз и вызывающие отклонение получаемой на фотоматериале картинки от исходной идеальной картинки. Аберрации в той или иной степени присущи всем объективам. Некоторые возникают под действие достаточно простых физических эффектов, другие - под действием их сложной комбинации. В данном рассуждении мы не будем погружаться в теорию аберраций. Однако из всего их числа на резкость получаемой картинки оказывают влияние, в большей степени, сферическая и хроматическая аберрации, астигматизм и кривизна поля изображения. Многие аберрации объектива в нивилируются диафрагмированием.

Дифракция - нарушение волновой структуры света в процессе огибания препятствий. В фотографической оптике дифракция возникает при диафрагмировании, когда свет уже не может без искажений “проходить” во все сужающийся глазок диафрагмы.

Собственно, аберрации и дифракция сами по себе образуют известное противоречие: чем сильнее мы диафрагмируем объектив для снижение влияния аберраций, тем сильнее себя проявляет дифракция. Поэтому наблюдаемая резкость сначала возрастает, а потом падает по мере диафрагмирования, достигая оптимума в районе средних для объектива значений диафрагм. Например, для типичного светосильного “полтинника” с диапазоном диафрагм от f1,4 до f16 наблюдаемый оптимум находится в районе значений диафрагмы f4-f8. График ниже иллюстрирует эти тенденции.

Однако все не так просто. Влияние дифракции на резкость получаемой фотографии в о многом зависит от размера и разрешения светочувствительного материала. Чем ниже плотность точек матрицы или пленки, тем выше дифракционный предел - тем позже дифракция начинает сказываться на наблюдаемой резкости. Для камер с кроп-фактором 1,5 дифракционный предел для нормальных объективов проходится в районе диафрагмы f8 - дальше резкость неминуемо падает. Для компактных камер дифракционный предел наступает еще раньше - поэтому диафрагмирование вообще мало помогает здесь в улучшении качества картинки, а лишь влияет на глубину резкости.

Производитель проектирует не только сам объектив, но связку “объектив-камера”. Встает вопрос: как должны рассчитываться параметры объективов и светочувствительных элементов друг относительно друга с учетом явлений дифракции?

Теоретически, можно построить объектив и камеру таким образом, чтобы даже на максимально закрытой диафрагме дифракционный предел не был пройден - но тогда светочувствительный элемент должен быть большим по объему, а главное - с небольшой плотностью точек на единицу площади. Но разрешение итоговой картинки будет просто слишком низким.

В реальности камеры строят таким образом, чтобы дифракционный предел приходился на средний диапазон диафрагм используемых с ней объективов. То есть мы всегда имеем понижение разрешающей способности в районе значений диафрагмы f11-f22. Для каких-то объективов это заметно больше, для каких-то меньше. Но это неизбежно. И пейзаж с максимальной глубиной резкости получается “мягче” оптимального.

Обычно эту проблему решают использованием сверхширокоугольной оптики, обладающей огромной ГРИП даже на открытых диафрагмах. Создать же резкое изображение от переднего края до заднего края на телеобъективах без того, чтобы наткнуться на явления дифракции, невозможно.

У камер с относительно большой матрицей, но высоким разрешением дифракционый предел наступает чуть раньше, чем для камер с умеренным. Для справки, для камеры формата APS-C разрешение 16 Мп он находится в районе диафрагмы f8. Уже вне большой завасимости от свойств самой оптики. Один из плюсов полнокадровых камер, таким образом, - более высокий дифракционный предел - ведь те же 16 Мп располагаются на большей по площади матрице, а сами точки оказываются крупнее.

Компактные камеру обычно не имеют широких пределов диафрагмирования - это было бы просто бессмысленно. Дифракция слишком рано вступает в действие, а их широкоугольные объективы (несмотря на кроп-фактор, по природе они широкоугольные) и так отлично передают пейзажи со внушительной глубиной резкости.

3. Противоречие желаемых фотографических эффектов.

Снимая, мы манипулируем резкостью, глубиной резкости, фокусным расстоянием, площадью покрытия кадра. Тем самым достигается желаемый фотографические эффекты - размытие фона или его прорисовка, “мягкая” или “звенящая” картинка, выраженная или ослабленная перспектива, медленная или быстрая выдержка. Однако все эти эффекты тесно взаимосвязаны (смотри первый принцип диалектики) и находятся в противоречивых отношениях (смотри первый закон диалектики).

Если я беру камеру с матрицей фиксированного размера, я могу достигнуть либо сильного размытия фона и быстрой выдержки, либо “звенящей” резкости и медленной выдержки на объективе с одним и тем же фокусным расстоянием.

Для объективов с одной и той ж светосилой я могу регулировать размытие фона увеличение или уменьшение фокусного расстояния, что неизбежно изменит поле зрения, восприятие перспективы и замедлит (для телеобъективов) выдержку.

Для двух идентичных объективов я могу изменять покрытие кадра, сохраняя пропорцию объекта в кадре, что будет влиять на размытие фона и перспективу (выраженнее искажения и сильнее размытие на меньших дистанциях - ведь на большем формате кадра мне придется подходить ближе).

Также я могу использовать объективы не только с разным покрытием кадра, но и с разной светосилой (на подходящих камерах, разумеется) для сохранения ГРИП. 50 мм на полном кадре трансформируются в 75 мм на кропе, и для обеспечения той же (например - малой) ГРИП я должен увеличить светосилу с f2 до f1,4. Переходя с полного кадра на кроп, я вынужден учитывать изменение эквивалентного фокусного расстояния, поэтому выдержка станет длиннее, нивелируя прирост в светосиле.

Увеличение светосилы увеличивает и аберрации - звенящей резкости снова нет. И так далее.

Ни один из параметров фотообъектива, определяющих тот или иной фотографический эффект, не может быть отрегулирован без влияния на остальные. Это фундаментально. Выигрывая в одном, мы проигрываем в другом.

4. Противоречие рисунка и репродукционной достоверности.

Рисунок объектива - неповторимый характер формируемого им изображения. Учитывается резкость, микроконтраст, пластика, боке, цветопередача. Парадокс в том, что значительная часть рисунка объектива определяется спецификой его аберраций (и шире - несовершенств). Мы говорим “мягко рисует”, подразумевая умеренную сферическую аберрацию. Мы говорим “дает пластичную картинку”, подразумевая умеренный микроконтраст. Мы говорим “крученое боке”, подразумевая влияние чрезмерного геометрического виньетирования. Мы говорим “с особенной цветопередачей”, подразумевая эффекты от цветного просветляющего покрытия. Мы говорим “необычно передает перспективу”, подразумевая перспективные искажения и дисторсии.

Рисунок - отклонение получаемой картинки от идеала репродукционной достоверности. Мы видим окружающий мир глазами, что задает нам такой идеал. Но реальная фототехника от него существенно отклоняется, что фотографы с успехом и используют в художественных целях.

Человеческий глаз имеет, если так можно выразиться, “закрытую диафрагму”. Наше зрение позволяет получить огромную глубину резкости, а изоляция объекта происходит за счет психических процессов. Не только глаз, но и мозг фокусируется на чем-то конкретном. С помощью фотообъектива с высокой светосилой мы можем размыть все вокруг главного объекта, создать у зрителя ощущение сфокусированности. Но картинка уже искажена - ведь реальность выглядит иначе.

Ближе всего к естественному для нас способу (человеческому зрению) окружающий мир передает низкоаберрационный объектив, прикрытый до значений диафрагмы f8, имеющий фокусное расстояние, равное диагонали кадра. Два таких объектива создадут стереоскопический эффект, расширят поле зрения до нормального бинокулярного (поэтому в кинотеатрах широкоугольные экраны - у зрителя задействуется периферическое зрение). Вот он - идеал репродукционной достоверности.

Но снимая макро, художественный портрет, пейзаж “рыбьим глазом” и .т.д. мы отдаем предпочтение технической или эстетической задаче, а не достоверности. Чем больше рисунка, тем меньше достоверности. Это прямое диалектическое противоречие. Хорошо, когда объектив позволяет на контролировать его аберрации, выбирая степень выраженности рисунка. Разумеется, если рисунок нам субъективно нравится.

5. Противоречие продукта и артефакта в получаемом изображении.

Продукт - результат человеческого труда, представляющий коммерческую ценность. Продукт создается с целью сбыта, вся деятельность строится вокруг этой цели. Продукт должен быть создан быстро, эффективно, предсказуемо и повторяемо.

Артефакт - результат человеческого труда, возникающих под действием целенаправленного и уникального преображения творцом действительности. Артефакт содержит в себе частицу творца, является формой его самовыражения. К тому же артефакт хранит на себе отпечаток уникальности, единичности. Он - вещь неповторимая, самоценная.

Большинство профессиональных фотографий - продукты (по очевидным обстоятельствам). Лишь немногие из них становятся артефактами.

Сами того не зная, мы стараемся приблизить наше фото к продукту или к артефакту, в зависимости от задач. Это кардинальным образом меняет фотопроцесс.

Когда нам нужен продукт, мы берем профессиональные цифровые камеры, универсальные автофокусные зум-объективы, используем профили и пресеты обработки, сложившиеся приемы ретуши и цветокоррекции, выкладываем фото в сеть.

Когда нам нужен артефакт, мы вспоминаем про дедушки “Зенит”, берем мануальный фикс по-древнее (иногда еще и затрачивая приличное время на его ремонт и адаптацию) и черно-белую пленку, экспериментируем с обработкой, печатаем фото на бумаге для себя и друзей.

Чем проще, быстрее и более предсказуемо объектив позволяет получить итоговую фотографию, тем больше в ней продукта, больше “результата”. Чем сложнее, интересенее и менее предсказуемо - тем больше в итоговом изображении артефакта, больше “процесса”. Естественно, во втором случае мы говорим о получении в итоге эстетически привлекательной фотографии, а не о безуспешной борьбе с браком фотоаппаратуры. Снимать можно и на спичечный коробок - но тогда будь добр, постарайся!

Продукт и артефакт сталкиваются в фотографической деятельности лоб в лоб, и им редко удается найти общий язык.

Увлечение аналоговой фотографией и ломографией показывает, что фото как артефакт по-прежнему в цене.

Выводы.

Таким образом, в выборе идеального объектива для фотолюбителя мы должны учесть все эти противоречия.

Идеальный фотообъектив:

1. классом выше среднего с высоким оптическим качеством (но никак не люксовый);

2. разрешает матрицу современного фотоаппарата на оптимальных значениях диафрагмы;

3. обладает нормальным (и потому подходящим для разных задач) фокусным расстоянием;

4. позволяет регулировать диафрагму в широких пределах;

5. может быть использован на полный кадр и на кроп (дополнительная возможность манипулировать ГРИП и углом зрения);

6. демонстрирует рисунок на открытых диафрагмах и не проявляет его на закрытых;

7. имеет удобную и плавную ручную фокусировку (и снимать интересно, и результат в меру предсказуем).

По этим критерием идеальным объективом я бы назвал сверхсветосильный нормальный Zeiss Planar с ручной фокусировкой в современном исполнении. Или его аналоги (с той же оптической схемой) под любую популярную "зеркальную" систему.

Автор: Greycode 21.11.2013 13:35:31

10079

	Нравится

Комментарии:

67.

Greycode :: 22.07.2018 21:31:52
Георгий Кузьмин
Россия, Санкт-Петербург
Ур. 4 (Lens-Pro)

Ответ для Vovanch (10.12.2017 10:33:12):

Спасибо за отзыв! Да, статья писалась давно, так что сейчас я бы пересмотрел конкретный вывод (а не подход). Лично я нашел в итоге свой идеальный объектив (не полтинник Цейсс), вот только эта система более не выпускается. Но идеальный в смысле наилучшего соотношения цена-качество, не более. Поскольку вы правы, хорошей оптики масса, для разных задача, и главное - для разных стилей съемки. Имею ввиду стили поведения фотографа с камерой, а не жанры. То, для чего снимается, а не что и как. Главный момент, который я поддерживаю в итоге даже спустя 5 лет: фотография - это философия.

aberration	vs. aperture	vs. field angle

spherical (longitudinal)	D2	.
spherical (lateral)	D3	.
coma	D2	β
field curvature (longitudinal)	.	β2
field curvature (transverse)	D	β2
astigmatism (tangential)	.	β2
astigmatism (sagittal)	D	β2
distortion (percent)	.	β2
longitudinal chromatic	D	.
lateral chromatic	.	β

МАСКИ БОКЕ для Гелиоса 44-2

Статья про объективы, фотографию

Диалектика идеального объектива