Εγγραφή | Χάσατε τον κωδικό;

 
Β. Χαρακτηριστικά φακών και πως επηρεάζουν τη φωτογραφία

Επιστροφή

1. Το φιλμ  
Έχουμε μιλήσει ήδη για το φιλμ σαν ένα μέσο για καταγραφή της εικόνας πίσω από έναν φακό. Πιο συνηθισμένα είναι τα φιλμ των 35mm (135). Ονομάζονται έτσι γιατί το πλάτος τους είναι 35mm. Κάθε καρέ έχει διαστάσεις 36mm x 24mm. Επίσης υπάρχουν φιλμ με διαφορετική ευαισθησία στο φως. Πιο συνηθισμένα είναι τα 100, 200 και 400 ISO. Μεγαλύτερο νούμερο ISO σημαίνει περισσότερο ευαίσθητο στο φως, δηλαδή απεικονίζεται μια εικόνα με λιγότερο φως. Το μειονέκτημα όμως όσο αυξάνεται η φωτο-ευαισθησία είναι η δημιουργία κόκκου στη φωτογραφία.

2. Το CCD  
Σε αντίθεση με το αναλογικό μέσο "φιλμ", το CCD ανοίγει τις πόρτες της ψηφιακής καταγραφής. Οι ακτίνες φωτός που έρχονται από το φακό τώρα δεν αποτυπώνονται πάνω σε ένα φιλμ, αλλά υπολογίζεται η φωτεινότητα σε πολλά σημεία δημιουργώντας ένα πίνακα από pixels. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται φωτοδίοδοι στη θέση κάθε pixel. Τα στοιχεία αυτά λειτουργούν κατά κάποιο τρόπο ανάποδα από τη λάμπα που έχουμε σπίτι μας και φυσικά έχουν πολύ πολύ μικρές διαστάσεις. Ενώ λοιπόν η λάμπα δέχεται τάση και μας δίνει φως, μια φωτοδίοδος δέχεται φως και ανάλογα με το πόσο δυνατό είναι, παράγει στα δύο άκρα της μια διαφορά τάσης. Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα της ψηφιακής μηχανής παίρνουν όλες αυτές τις τιμές και σχηματίζουν την εικόνα, η οποία στη συνέχεια καταγράφεται στη μνήμη. Αν έγιναν κατανοητά τα παραπάνω θα πρέπει να έχει δημιουργηθεί η απορία, τι γίνεται με τα χρώματα. Ναι καλά καταλάβατε. Αυτή η διαδικασία ΔΕΝ μπορεί να καταγράψει τα χρώματα! Οι φωτοδίοδοι σήμερα (2003) δεν μπορούν να ξεχωρίσουν χρώματα, αν και υπάρχουν κάποιες ανακοινώσεις ότι σύντομα θα δούμε τέτοιες. Επιστρέφουμε όμως στη σημερινή κατάσταση. Για να έχουμε λοιπόν έγχρωμες φωτογραφίες χρησιμοποιείται κυρίως το bayer pattern που παρουσίασε η Kodak το 1970. Σύμφωνα μ'αυτό αφήνουμε σε κάθε pixel να περάσει μόνο ένα χρώμα (με κάποιο φίλτρο που επιτρέπει μόνο ένα εύρος μήκους κύματος). Έτσι μερικά pixels θα καταγράψουν τη φωτεινότητα για το χρώμα μπλε, μερικά για το πράσινο και μερικά για το κόκκινο.
Με το συνδυασμό RGB (red, green, blue) προκύπτουν όλες οι αποχρώσεις. Χρησιμοποιούνται σε αναλογία R:G:B 1:2:1, καθώς το ανθρώπινο μάτι είναι περισσότερο ευαίσθητο στο πράσινο χρώμα και άρα μας ενδιαφέρει να έχουμε καλύτερη λεπτομέρεια σ'αυτό. Υπάρχει και μια τυποποίηση για το τι χρώμα θα καταγράψει το κάθε pixel. Ένα λοιπόν pixel που κατέγραψε το πράσινο, θα πάρει τις τιμές για το κόκκινο και το μπλε από γειτονικά pixels, κοκ, ούτως ώστε να προκύψουν ΟΛΑ τα pixels έγχρωμα. Όπως καταλαβαίνετε μιλάμε για interpolation, δηλαδή τη δημιουργία περισσότερης πληροφορίας απ'αυτή που πραγματικά έχουμε. Έτσι ένα CCD που τιτλοφορείται ως 3 ΜegaPixels δεν έχει 3 εκατομμύρια επί 3 χρώματα για κάθε pixel ... έχει 3 εκατομμύρια επί 1 μόνο χρώμα ή αλλιώς 1 εκατομμύριο έγχρωμα pixels! Μόνο το 1/3 της πληροφορίας είναι λοιπόν πραγματικά δεδομένα.


Άρα ένα CCD 1/1.8" έχει διαγώνιο περίπου:
2/3 * 1/1.8" = 2/3 * 0.555" = 2/3 * 14.111mm = 9.4mm
Τελικά στην πράξη η διαγώνιος ενός τέτοιου CCD είναι 8.933mm!

 
3. Ο φακός  
Το χαρακτηριστικό μέγεθος για έναν φακό όπως έχουμε μάθει είναι το εστιακό του μήκος. Έτσι έχουμε φακούς 35mm, 50mm, 80mm, κλπ. Αυτά όταν έχουμε φακό μοναδικού εστιακού μήκους στη μηχανή μας. Κάθε φορά που θέλουμε άλλο φακό πρέπει να τον αλλάζουμε με το χέρι και πρέπει να τους κουβαλάμε όλους μαζί. Για τη διευκόλυνσή μας υπάρχουν και φακοί πολλαπλών εστιακών μηκών (zoom). Τέτοιοι φακοί χρησιμοποιούνται αναγκαστικά και στις compact όταν δε μπορούμε να αλλάξουμε το φακό. Σ'αυτούς τους φακούς υπάρχουν περισσότερα από ένα στοιχεία τα οποία σε διάφορους συνδυασμούς δίνουν το εστιακό μήκος που θέλουμε. Αυτό έχει αποτέλεσμα απώλειες στην ποιότητα, χάριν της ευχρηστίας που προσφέρουν.

Η αλλαγή του εστιακού μήκους ενός φακού στη φωτογράφηση μας αλλάζει τη γωνία κάλυψης. Όσο πιο μεγάλο το εστιακό μήκος τόσο πιο "μπροστά" πρέπει να βγει ο φακός ώστε να πετύχει την εστίαση ΠΑΝΩ στο φιλμ. Αυτό περιορίζει τη γωνία κάλυψης του φακού, όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα.
Με βάση το διπλανό σχήμα θα βρούμε τον τύπο υπολογισμού της γωνίας κάλυψης. Θεωρούμε ότι εστιάζουμε στο άπειρο (σε αντίθετη περίπτωση θα έπρεπε να χρησιμοποιήσουμε την εστιακή απόσταση με τον τύπο που έχουμε ήδη μάθει)
tan(φ/2)=(d/2)/f
=> φ/2=arctan(d/2f) => φ=2*arctan(d/2f) (3)
=> f=d/2tan(φ/2) (4)
Όπου d η διάσταση του φιλμ. Αυτό σημαίνει ότι έχουμε διαφορετική γωνία οριζοντίως, καθέτως ή διαγωνίως.
Φακοί με εστιακό μήκος μικρότερο από 50mm ονομάζονται ευρυγώνιοι φακοί, ενώ πάνω από 50mm τηλεσκοπικοί. Θεωρούμε νορμαλ φακό τα 50mm, γιατί δίνει γωνία ορατού πεδίου ίση με τη γωνία ευκρινούς οράσεως του ανθρώπινου ματιού. Τα νούμερα αυτά αναφέρονται σε 35mm φιλμ! Με άλλες διαστάσεις φιλμ αλλάζουν και οι φακοί, έχοντας σαν παράμετρο συσχέτισης τη γωνία ορατού πεδίου.
Ένας φακός 35mm θα βρίσκεται 35 χιλιοστά μπροστά από το φιλμ όταν έχουμε εστιάσει στο άπειρο. Αν εστιάσουμε σε μικρότερη απόσταση θα πρέπει να έρθει πιο μπροστά και με βάση τα παραπάνω θα μειωθεί το ορατό πεδίο που χωράει στο κάδρο μας! Εδώ οι διαφορές βέβαια είναι ελάχιστες, αλλά το αναφέρουμε για να γίνει κατανοητή η λειτουργία της φωτογραφικής μηχανής.

 
4. Προοπτική  
Και τώρα πρέπει να ξεκαθαρίσουμε ένα μύθο! Κάποιοι υποστηρίζουν ότι ένας τηλεσκοπικός φακός μειώνει τις αποστάσεις μεταξύ των αντικειμένων, ενώ ένας ευρυγώνιος έχει καλύτερη προοπτική. Άποψη απόλυτα λανθασμένη! Φτιάχνουν όμως και πολύ πειστικά παραδείγματα. Πηγαίνουν με έναν ευρυγώνιο φακό κοντά σε ένα αντικείμενο και μετά με έναν τηλεσκοπικό από μακριά. Και όντως αλλάζει η προοπτική! Αλλά δεν φταίει ο φακός, φταίει η απόσταση! Η προοπτική αλλάζει όσο αλλάζουμε θέση. Αυτός είναι ο ΜΟΝΑΔΙΚΟΣ κανόνας για την προοπτική. Αυτό συμβαίνει και στο μάτι, άλλωστε. Αν μείνουμε σε ένα ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΟ σημείο η προοπτική είναι ΜΙΑ ΚΑΙ ΜΟΝΑΔΙΚΗ! Χρησιμοποιώντας τηλεσκοπικό φακό, το μόνο που κάνουμε είναι να "κόβουμε" ένα κομμάτι του κάδρου και να το μεγεθύνουμε. Μόνο που η μεγέθυνση γίνεται οπτικά και δεν έχουμε απώλειες (έχουμε μόνο κάποιες άλλες διαφορές που έχουν να κάνουν με το διάφραγμα και το βάθος πεδίου). Κατά τ'άλλα είναι μια διαδικασία που μπορούμε να την κάνουμε εκ των υστέρων, αλλά με τίμημα την ποιότητα. Είναι ίδια η φωτογραφία, ΔΕΝ αλλάζει η προοπτική σε καμία περίπτωση.
Παρακάτω οι φωτογραφίες για την παρουσίαση της πραγματικής πλευράς του θέματος προοπτική και zoom. Προσέξτε πόσες γρίλιες καλύπτει το ύψος του τηλεφώνου σε κάθε περίπτωση.
Παραπλανητικό παράδειγμα Η πραγματικότητα

Από μακριά με τηλεσκοπικό φακό

Από μακριά με τηλεσκοπικό φακό

Από κοντά με ευρυγώνιο φακό

Από την ΙΔΙΑ απόσταση με πριν (μακριά), με ευρυγώνιο φακό


5. Έλεγχος φωτεινότητας  
Μπορούμε να επηρεάσουμε τη φωτεινότητα με 3 τρόπους:
- Ταχύτητα κλείστρου
Όπως σε μια βρύση, όσο πιο πολύ ώρα μείνει ανοιχτή τόσο πιο πολύ νερό περνάει, εδώ περνάει περισσότερο φως. Θέλουμε μικρό χρόνο όταν το αντικείμενό μας κινείται (πχ άνθρωπος εν δράσει, αυτοκίνητο εν κινήσει, κλπ). Θέλουμε μικρό χρόνο για να μην μας κουνηθεί η μηχανή. Σκεφτείτε να σας κουνηθεί ένα χωνί όταν γεμίζετε ένα μπουκάλι. Η ταχύτητα κλείστρου αναφέρεται σε δευτερόλεπτα ή κλάσμα αυτών.
- Διάφραγμα
Ίσως η σημαντικότερη παράμετρος για τη φωτογραφία.
Το διάφραγμα στην αντιστοιχία με τη βρύση είναι το πόσο μεγάλο είναι το στόμιο της βρύσης. Αν είναι μεγάλο θα περάσει πολύ νερό γρήγορα, αλλιώς πρέπει να μείνει ανοιχτή περισσότερη ώρα. Έτσι και στη φωτογραφία. Το διάφραγμα αναφέρεται σαν κλάσμα του f (εστιακό μήκος) πχ f/8, το οποίο είναι η διάμετρος του φακού που θα ανοίξει. Επειδή είναι ο παρονομαστής αυτός που αλλάζει, αύξηση στη τιμή του, σημαίνει μείωση του διαφράγματος. Πχ το f/16 είναι μικρότερο διάφραγμα από το f/8.
Τα νούμερα δεν είναι τυχαία. Σε κάθε θέση διπλασιάζεται το εμβαδό του φακού και άρα και το φως που μπαίνει. Το εμβαδό κύκλου είναι ανάλογο του τετραγώνου της ακτίνας (πr2). Έτσι έχουμε 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22. Ενδέχεται να δείτε και ενδιάμεσες τιμές, αλλά αυτές είναι οι πιο συνηθισμένες. Προσέξτε αυτό που αναφέραμε: πχ 222/162=2, 162/112=2, κοκ.
Όταν αναφερόμαστε σε ένα διάφραγμα, πχ f/8, αυτό ορίζει συγκεκριμένη "ποσότητα" φωτός που περνάει ανεξάρτητα από το εστιακό μήκος του φακού που χρησιμοποιούμε. Αυτός είναι άλλωστε και ο λόγος που αναφερόμαστε μ'αυτό τον τρόπο στο διάφραγμα και όχι απ'ευθείας με τη διάμετρό του. Ένας φακός με μικρό εστιακό μήκος έχει μεγαλύτερη καμπυλότητα και άρα συγκεντρώνει περισσότερο φως. Αυτό σημαίνει ότι ένας τηλεσκοπικός φακός (μεγάλο εστιακό μήκος) πρέπει να έχει πολύ μεγαλύτερο άνοιγμα φακού για να πετύχει την ίδια φωτεινότητα! Αν η διάμετρος του φακού μας είναι περιορισμένη, τότε περιορισμένες θα είναι και οι επιλογές μας για το διάφραγμα. Πχ αν σε μια compact ο φακός έχει διάμετρο 10mm θεωρητικά στην ευρυγώνια θέση των 35mm μπορεί να φθάσει μέχρι f/3.5 ενώ στην τηλεσκοπική θέση των 80mm μέχρι f/8 (μιλάμε θεωρητικά γιατί στην πράξη δε φτάνουμε μέχρι τα άκρα του φακού γιατί εκεί έχουμε παραμόρφωση και απώλεια ποιότητας). Σε μια compact μηχανή λοιπόν θα έχουμε σοβαρό πρόβλημα στην τηλεσκοπική θέση όταν βρεθούμε σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού. Γι'αυτό στις SLR οι μεγάλοι τηλεσκοπικοί φακοί έχουν μεγάλο άνοιγμα. Η "αρχή" αυτού του προβλήματος είναι η διάσταση του 35mm φιλμ, βάση της οποίας έχουμε τον 50mm φακό σαν "κανονικό". Στις ψηφιακές φωτογραφικές που η επιφάνεια καταγραφής της εικόνας (τα CCD) είναι αρκετά μικρότερων διαστάσεων χρησιμοποιούμε φακούς με μικρότερα εστιακά μήκη, οπότε μικρός σε διάσταση φακός μας καλύπτει! Απ΄την άλλη όμως το μικρό εστιακό μήκος του φακού έχει μειονέκτημα όταν θέλουμε μικρό διάφραγμα, πχ f/16 (ο λόγος που μπορεί να θέλουμε κάτι τέτοιο είναι το βάθος πεδίου που αναλύεται στην επόμενη παράγραφο). Σ'αυτή τη περίπτωση θα είναι τόσο μικρή η διάμετρος του φακού που θα ανοίξει, με αποτέλεσμα να γίνεται ιδιαίτερα αισθητό το φαινόμενο της περίθλασης.
- Φωτο-ευαισθησία φιλμ
Σε μια αναλογική μηχανή αυτό δε μπορούμε να το αλλάζουμε, παρά μόνο αλλάζοντας το φιλμ! Σε μια ψηφιακή το ρυθμίζουμε σε κάθε φωτογραφία όσο θέλουμε. Έχουμε ήδη αναφερθεί σ'αυτή τη παράμετρο του φιλμ, δε θα επεκταθούμε άλλο.

Τέλος μπορούμε να δώσουμε επιπλέον φωτισμό με τη χρήση flash. Όμως μπορεί να μην θέλουμε να το χρησιμοποιήσουμε, πχ αν είμαστε σε χώρο που απαγορεύεται (μουσείο) ή μπορεί να μην αρκεί το φως του για την απόσταση που θέλουμε. Συνήθως συμβουλευόμαστε το εγχειρίδιο χρήσης του. Γενικά τα ενσωματωμένα σε μηχανές compact αρκούν για 5-10 μέτρα συνήθως. Υπάρχουν και καλύτερα, αλλά μην περιμένετε να φωτίσετε ένα χωριό στην απέναντι πλαγιά του βουνού :-)))

Εδώ θα πρέπει να γνωρίζουμε ότι όταν αναφερόμαστε σε 1 στοπ εννοούμε διπλάσια φωτεινότητα και μεταφράζεται σε διπλάσιο εμβαδό διαφράγματος, διπλάσιο χρόνο έκθεσης ή διπλάσιο ISO.

 
6. Βάθος πεδίου  
Αφήσαμε σκοπίμως την επιρροή του διαφράγματος στη φωτογραφία μας, για να την αναλύσουμε περαιτέρω. Όπως ξέρουμε εστίαση έχουμε για ένα μόνο σημείο κάθε φορά (μια συγκεκριμένη απόσταση από το φακό). Σημεία πιο μπροστά ή πιο πίσω θα είναι θολά. ΟΜΩΣ υπάρχει ένα διάστημα μπροστά και πίσω από το σημείο που έχουμε εστιάσει, στο οποίο τα αντικείμενα ναι μεν δεν είναι στην ΑΠΟΛΥΤΑ σωστή εστίαση, αλλά η θολωμένη εικόνα που δημιουργούν (ένας μικρός κύκλος αντί για ένα σημείο) είναι σε ανεκτά επίπεδα. Αυτό ονομάζεται βάθος πεδίου. Κοιτάζοντας το διπλανό σχήμα βλέπουμε ότι ένα μεγάλο άνοιγμα φακού δημιουργεί μεγαλύτερο κύκλο (αν δούμε έναν κύκλο από το πλάι είναι μια ευθεία γραμμή, η διάμετρος του) για τα σημεία εκτός εστίασης. Άρα θα έχουμε μεγαλύτερο βάθος πεδίου για μικρά ανοίγματα του φακού, κάτι που θα διαπιστωθεί στη συνέχεια από τις εξισώσεις.
Προφανώς δεν υπάρχει κάποιος τυποποιημένος ορισμός για το τι θεωρούμε ανεκτό και τι όχι. Ένας εμπειρικός κανόνας λέει ότι ο κύκλος είναι ανεκτός αν έχει διάμετρο μικρότερη από το 1/1730 της μεγαλύτερης διάστασης του αποθηκευτικού μέσου. Στο 35άρι φιλμ η διαγώνιος του είναι 43.26mm (πυθαγόρειο θεώρημα στο 24x36), οπότε θέλουμε κύκλο με μέγιστη διάμετρο 43.26/1730 = 0.025mm.
Θέλουμε λοιπόν να βρούμε ένα τύπο για να υπολογίζουμε το βάθος πεδίου. Δεν είναι καθόλου δύσκολο! Προσέξτε καλά το σχήμα και βεβαιωθείτε ότι καταλαβαίνετε όλα τα μεγέθη. Από εκεί και πέρα είναι μόνο απλές πράξεις. Έστω ένας φακός με ρύθμιση διαφράγματος f/N, όπου Ν ο f-αριθμός (πχ για το f/16, Ν=16). Δηλαδή η διάμετρος του φακού είναι f/N. Επίσης, c η διάμετρος του κύκλου θολώματος, d1 η απόσταση ενός σημείου από το φακό για το οποίο έχουμε τη σωστή εστίαση (σε απόσταση d2 πίσω από το φακό), d3 η απόσταση ενός σημείου πιο μπροστά από το πρώτο και d5 ενός σημείου πιο πίσω από το πρώτο. Για τα δύο τελευταία σημεία έχουμε σωστή εστίαση σε αποστάσεις d4 και d6 πίσω από το φακό, ωστόσο θα εξετάσουμε τι γίνεται μ'αυτά τα δύο σημεία με την εστίαση ρυθμισμένη για το πρώτο!
Για τη πρώτη περίπτωση, έχουμε δύο όμοια τρίγωνα ΓΑΒ και ΔΕΖ. Άρα (d4-d2)/d4 = c/(f/N).
Αντικαθιστούμε τα d2,d4 όπως έχουμε μάθει από την εξίσωση (1), δηλαδή d2=f*d1/(d1-f) και d4=f*d3/(d3-f). Με απλές πράξεις κλασμάτων και λύνοντας ως προς d3 προκύπτει (δε γράφω τις πράξεις για να μην κουράζω άδικα, μιας και δεν έχουν κάποια ιδιαιτερότητα):
d3 = d1*f*(f/N) / ( f*(f/N) + (d1-f)*c )
Για τη δεύτερη περίπτωση, έχουμε πάλι δύο όμοια τρίγωνα ΓΑΒ και ΓΕΖ. Άρα (d2-d6)/d6 = c/(f/N).
Αντικαθιστούμε τα d2,d6 όπως έχουμε μάθει από την εξίσωση (1), δηλαδή d2=f*d1/(d1-f) και d6=f*d5/(d5-f). Με παρόμοιες πράξεις προκύπτει:
d5 = d1*f*(f/N) / ( f*(f/N) - (d1-f)*c )


Κατά πάσα πιθανότητα οι παραπάνω τύποι δε σας προσφέρουν τίποτα. Θεώρησα όμως απαραίτητο να τους παρουσιάσω και να δείξω πώς προκύπτουν για να μιλάμε για συγκεκριμένες πράξεις όταν θέλουμε να υπολογίσουμε το βάθος πεδίου. Μπορείτε άνετα να φτιάξετε μια τέτοια εξίσωση σε ένα spreadsheet (πχ Excel©). Πριν σας δείξω και μια μικρή παρουσίαση των αποτελεσμάτων που προκύπτουν με την εφαρμογή των παραπάνω τύπων, να τονίσουμε τις βασικές παραμέτρους που επηρεάζουν το βάθος πεδίου (το διάφραγμα το έχουμε ήδη πει, τα άλλα δύο προκύπτουν με περαιτέρω ανάλυση των τύπων ή πιο απλά μπορείτε να το δείτε στο παράδειγμα με νούμερα):
- Διάφραγμα. Μικρό διάφραγμα (μεγάλος f-αριθμός) μας δίνει μεγάλο βάθος πεδίου.
- Εστιακό μήκος. Μικρό εστιακό μήκος (ευρυγώνιος φακός) δίνει μεγάλο βάθος πεδίου, ενώ ένας τηλεφακός μικρό.
- Εστίαση. Όσο πιο μακριά εστιάζουμε (αντικείμενο μακριά από το φακό) τόσο μεγαλύτερο το βάθος πεδίου. Πχ αν εστιάσουμε στο ένα μέτρο μπορεί να βλέπουμε καθαρά από τα 0.9 μέχρι τα 1.2 μέτρα, ενώ αν εστιάσουμε στα 10m μπορεί να βλέπουμε καθαρά από τα 5m μέχρι το άπειρο!

Εδώ υπερτερούν μηχανές μικρού format (πχ οι ψηφιακές). Αν πάρετε τον τύπο που δίνει το βάθος πεδίου θα δείτε ότι το βάθος πεδίου που επιτυγχάνει η SLR των 35mm στο f/16, μια ψηφιακή με CCD 1/1.8", το επιτυγχάνει στο f/2.8!!! Ενώ το f/11 της ψηφιακής έχει περισσότερο βάθος πεδίου από το f/45 της αναλογικής!!! Βέβαια αυτό μας στερεί τη δυνατότητα να θολώσουμε μακρινά αντικείμενα.
 
"Παίξτε" με το παρακάτω παράδειγμα για να καταλάβετε τις διαφορές που μόλις περιγράψαμε.

Εστιακό μήκος f (mm)
Διαγώνιος φιλμ/CCD (mm)
Διάφραγμα Ν
Απόσταση σωστής εστίασης (m)


Αποδεκτή εστίαση (m) από εώς
7. Περίθλαση  
Στην οπτική υπάρχει η θεωρία της περίθλασης σύμφωνα με την οποία όταν μια δέσμη φωτός περάσει από μια μικρή οπή (το διάφραγμα της μηχανής εν προκειμένω) τότε οι δέσμες αυτές διαχέονται, ενώ η έντασή τους αυξομειώνεται όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα.
Θεωρούμε τις καμπύλες εκτός της κεντρικής ασήμαντες, αφού έχουν πολύ μικρή ένταση. Μας ενδιαφέρει λοιπόν το μεσαίο αυτό το κομμάτι, με βάση το οποίο καταλαβαίνουμε ότι ένα μοναδικό σημείο δεν απεικονίζεται μοναδικά στη φωτογραφία μας, αλλά με ένα μικρό κύκλο. Το πόσο μικρός είναι αυτός ο κύκλος μας επιτρέπει να θεωρούμε το φαινόμενο αμελητέο ή όχι. Παρόμοια πράξαμε και για το βάθος πεδίου!

Ας δούμε τον τύπο που δίνει τη διάμετρο του κύκλου, για να εξετάσουμε ποιες παράμετροι την επηρεάζουν. Ισχύει λοιπόν θ=1.22*λ/D, όπου λ το μήκος κύματος του φωτός και D=f/N το διάφραγμα. θεωρούμε μια προσεγγιστική τιμή για το λ, ίση με αυτή του λευκού φωτός: λ=0.00056mm.
Επίσης ισχύει από το τρίγωνο του σχήματος: sinθ=d/f. Από τα μαθηματικά γνωρίζουμε ότι για πολύ μικρό θ, ισχύει sinθ=θ. Οπότε η παραπάνω γράφεται: θ=d/f.
Από τα παραπάνω, προκύπτει: d/f=1.22*0.00056*N/f =>
d=N/1460
Καταλήξαμε λοιπόν σε ένα τύπο όπου βλέπουμε ότι μόνο το διάφραγμα επηρεάζει το αποτέλεσμα της περίθλασης. Ουσιαστικά έχουμε υπολογίσει πόσα διαφορετικά σημεία μπορούν να καταγραφούν σε ένα φιλμ/CCD. Ας προσέξουμε όμως μερικές λεπτομέρειες. Αυτό που υπολογίζουμε είναι πόσο χώρο θα καταλαμβάνει ένα σημείο στο φιλμ μας. Έχουμε δηλαδή άμεση εξάρτηση από το format που χρησιμοποιούμε και το μέγεθός του. Έτσι λοιπόν στις ψηφιακές με το μικρό αισθητήρα, η απόσταση d που υπολογίσαμε είναι πολύ περισσότερο σημαντική απ'ότι σε ένα φιλμ 135. Καταλαμβάνει μεγαλύτερο ποσοστό της ολικής φωτογραφίας.
Καταλήγουμε στα παρακάτω χρήσιμα συμπεράσματα:
-Αν έχουμε πάρα πολλά MegaPixels σε ένα πολύ μικρό σε διαστάσεις CCD, καταλαβαίνουμε ότι από κάποιο σημείο και μετά είναι άχρηστα τα τόσα MP, καθώς λόγω περίθλασης δε θα υπάρχουν ποτέ τόσα διαφορετικά σημεία-pixels για να καταγραφούν, ακόμα και στο πιο ανοιχτό διάφραγμα.
-Αν ένας φακός έχει μικρή οξύτητα, μπορεί να δίνει τόσα λίγα διαφορετικά σημεία πάνω στο φιλμ, που το φαινόμενο της περίθλασης να μην γίνεται αντιληπτό μέχρι ένα σημείο.
-Αντίστοιχα μπορούμε να πούμε το ίδιο για το φιλμ/CCD, αν καταγράφει σημεία με μικρή πυκνότητα.

Παράδειγμα:
Έστω μια ψηφιακή μηχανή με CCD 1/1.8" και 4MP. Με διαφράγματα μικρότερα από f/4.6 πίσω από το φακό θα απεικονίζονται "σημεία" με επιφάνεια μεγαλύτερη του ενός pixel. Αν σκεφτούμε και το interpolation, αφού τελικά η 4MP μηχανή έχει το 1/3 των 4ΜΡ σαν πραγματικά δεδομένα (bayer pattern), φτάνουμε σε ένα f/8 σαν το σημείο που δεν προκαλεί περισσότερο "θόλωμα" από τα περιορισμένα pixels του CCD. Γι'αυτό λοιπόν οι κατασκευαστές σταματούν κάπου εκεί στο f/8 ή στο f/11.

 
8. Αποκλίσεις-σφάλματα  
Τέλος θα αναφερθούμε στις διάφορες αποκλίσεις που υπάρχουν στους φακούς, που συνήθως εμφανίζονται στα άκρα τους, δηλαδή με ανοιχτό διάφραγμα.

 
Σφαιρική απόκλιση (spherical aberration)
Συμβαίνει όταν οι ακτίνες φωτός που φθάνουν στα άκρα του φακού συγκλίνουν ναι μεν στον ίδιο άξονα αλλά σε διαφορετική απόσταση απ'αυτές που φθάνουν κοντά στο κέντρο του φακού.

Κόμη (coma)
Συμβαίνει όταν οι ακτίνες φωτός που φθάνουν στα άκρα του φακού συγκλίνουν σε διαφορετικό άξονα απ'αυτές που φθάνουν κοντά στο κέντρο του φακού.

Αστιγματισμός (astigmatism)
Συμβαίνει επειδή οι ακτίνες φωτός συγκλίνουν σε διαφορετική απόσταση για κάθε κατεύθυνση. Είναι σαν να έχουμε διαφορετική εστιακή απόσταση σε κάθε επίπεδο κάθετο στο φακό.

 
Καμπύλωση πεδίου (field curvature)
Συμβαίνει επειδή οι ακτίνες φωτός συγκλίνουν σε ένα κυρτό επίπεδο σε αντίθεση με τις επίπεδες επιφάνειες καταγραφής που χρησιμοποιούμε.

Χρωματική απόκλιση (chromatic aberration)
Συμβαίνει επειδή οι ακτίνες φωτός συγκλίνουν σε διαφορετικό σημείο ανάλογα με το μήκος κύματος του φωτός (διαφορετικό για κάθε χρώμα).

Γεωμετρική απόκλιση (geometric distortion)
Συμβαίνει όταν η μεγέθυνση δεν είναι ίδια στο κέντρο του φακού και στα άκρα του. Όταν μειώνεται προς τα άκρα έχουμε barrel distortion, ενώ όταν αυξάνεται προς τα άκρα έχουμε pincushion distortion.

Προοπτική (perspective)
Η προοπτική φαίνεται μη ρεαλιστική όταν φωτογραφίζουμε πχ ένα ψηλό κτήριο από κοντά. Συμβαίνει επειδή αυξάνεται η απόσταση από τη μηχανή μέχρι το "αντικείμενο" καθώς καταγράφουμε ψηλότερα σημεία του κτηρίου. Έτσι αυτά μεγεθύνονται λιγότερο και μοιάζει να "στενεύει" το κτήριο ψηλά!

 


Επιστροφή

Συγγραφή και επιμέλεια : Ιωάννης Παναγιωτόπουλος (io9)
Ιούνιος 2003

Συζητήστε σχετικά με το ανωτέρω θέμα



Διαφημιστικός χώρος


Το DPGR στο Facebook

ΦωτοΓράφω
Φ
Aπό Samson

Περπατάει. Σκέφτεται. Τα κάνει όλα μηχανικά. Κάτι άλλαξε σ το φρεάτιο. Είδε αυτό που πραγματικά είναι. Νοιώθει φυλακισμένος. Δεν ξέρει γιατί. Δε βλέπει. Είναι καλά κλεισμένος. Είναι θλιμμένος. Είναι σκιά. Σιωπηλός και παραμορφωμένος . Κατάλαβε ότι είναι... Περισσότερα

Wallpapers
Σκάκι
wintermute
9.3 (176 πόντοι / 19 ψήφοι)
Αρμονία
Lenazagor
9.4 (321 πόντοι / 34 ψήφοι)
Μία ωραία πεταλουδίτσα....
MS
9.2 (184 πόντοι / 20 ψήφοι)
Περισσότερα...

Μεγάλοι Φωτογράφοι
Josef Koudelka
Εγώ δεν προσπαθώ να καταλάβω. Για μένα το πιο ωραίο πράγμα είναι να ξυπνάω, να βγαίνω έξω και να κοιτάζω. Το κάθε τι.

Φωτογραφικές ρήσεις
Ελπίζω να παραμείνω άνεργος σαν πολεμικός φωτογράφος, για όλη μου τη ζωή.
- Robert Capa