77. על עדשות ועצמיות 2.0, חלק א

77. על עדשות ועצמיות 2.0, חלק א

בפוסטים 36-37 כללתי מצגות עליהן התבססתי בהרצאה שנתתי בזמנו בביה״ס לצילום ״צילום בעם״. מאחר ולמצגות שכללתי בפוסטים הללו יש מספר מגבלות למי שמעונין ללמוד את החומר בעצמו חשבתי שיהיה זה נכון לכתוב סדרה של פוסטים מפורטים הרבה יותר וערוכים מחדש בנושא חשוב זה שהוא תמיד רלבנטי. למרות שבפוסט הקודם, מס׳ 76 התייחסתי לאפשרות שבעתיד נחזור בכלל להשתמש במערך של ״עדשות נקב״ במקום בעדשות אופטיות, אני סבור שעדיין יש לפנינו מספר שנים בהן נמשיך להשתמש בעדשות אופטיות רגילות כך שרצוי מאד לכל צלם לדעת ולהכיר את המאפיינים של העדשות בהן הוא משתמש. אז קחו נשימה עמוקה, זו הולכת להיות סדרה ארוכה ומעמיקה למדי.

סדרת הפוסטים הזאת תקיף את הנושאים הבאים:

חלק א, פוסט מס׳ 77:
1.  מצלמת הנקב ואבי האופטיקה
2.  שרשרת ההדמייה: נקב לעומת עדשה
3.  אורך מוקד, זווית ראייה ופרספקטיבה

חלק ב, פוסט מס׳ 78:
4.  סוגי עדשות והתאמתן לצרכים שונים

חלק ג, פוסט מס׳ 79:
5.  השפעת הצמצם וגורמים אחרים על עומק השדה בצילום

חלק ד, פוסט מס׳ 80:
6.  הקשר בין גודל החיישן ,זווית הראיה, הצמצם וה-ISO
7.  כושר ההפרדה של עדשות והקשר שלו לכושר ההפרדה של חיישני תמונה

חלק ה, פוסט מס׳ 81:
8.  סטיות של עדשות: סטייה צבעונית וסטייה כדורית

חלק ו, פוסט מס׳ 82:
9. סטיות של עדשות: קומה, אסטיגמטיזם, עיקום השדה ועיוות
10. נפילת אור בקצוות
11. בוקה

חלק ז, פוסט מס׳ 83:
12. MTF, מדד DxOMark לאיכות של עצמיות
13. שיקולים בבחירת עצמיות
14. מספר מחשבות על עצמיות בכלל…

מעט היסטוריה: עקרון ה- Camera Obscura,  הלשכה האפלה, עליו מבוססות כל המצלמות הקיימות כיום היה ידוע כבר במאה החמישית לפני הספירה. מלומדים סינים גילו שהאור נע בקווים ישרים ויצרו דמות הפוכה בעזרת נקב שריכז את האור ושימש כ״עדשה״.

Picture1

אולם לא היתה ידועה טכניקה המאפשרת קיבוע הדמות שנוצרה.

הראשון שהבין את האופטיקה של מצלמת הנקב היה Ibn Al Haithum  הידוע בשם Alhazen ונחשב כיום כ"אבי האופטיקה". הוא כתב במאה ה- 11 ספר בשם קיטאב אל מאנאזיר: כתבי האופטיקה. ספר זה, שנדחה ע"י העולם הערבי באותה עת הפך לטקסט המרכזי בתחום באירופה במשך כ- 400 שנה. אחד המכתשים על הירח נקרא על שמו כמו גם אחד האסטרואידים.  בעיראק בה נולד הונפק בתקופת סאדאם חוסיין שטר כסף הנושא את דיוקנו. פקחי האו"ם גילו גם מעבדת מחקר בתחום הנשק הכימי והביולוגי שנקראה על שמו…Picture2

בול דואר שהונפק בקאטאר לזכרו של Ebn Al Haitum הידוע גם כ- Alhazen

המילה Lens  מקורה בדמיון הפיסי שבין עדשה לעדשים (Lentiles). עדשות שימשו להדלקת אש וכזכוכית מגדלת כבר לפני כ- 2700 שנה במאה השביעית לפני הספירה באזור סוריה. האזכור הכתוב הקדום ביותר של עדשות מופיע במחזה של אריסטופנס משנת 421 לפנה"ס. שימוש המוני בעדשות החל ב-1286 כאשר  המשקפיים הומצאו, קרוב לוודאי באיטליה.

Picture3

שרשרת ההדמייה, תהליך יצירת הדימוי:

התהליך כולל 8 גורמים ושלבים:
1. מקור האור: שמש, נורת להט, מבזק, LED וכו'
2. העצם, נושא הצילום: אדם, חפץ, פרח, נוף וכו'
3. איסוף האור החוזר מן העצם (או עובר דרכו) באמצעות נקב, עדשה ו/או מראה
4. גילוי האור באמצעות גלאי: סרט צילום או חיישן תמונה אלקטרוני
5. עיבוד התמונה: כימי, אופטי, אלקטרוני, אלקטרוני-דיגיטלי
6. אחסון: על סרט הצילום, אלקטרוני-אנאלוגי, דיגיטלי
7. העברה: באופן פיסי-ידני, אלקטרוני-אנאלוגי, דיגיטלי
8. תצוגה: הדפסה, הקרנה, צג המחשב/טבלט/סמארטפון

32Lenses1

במצלמת נקב איסוף האור החוזר מן הנושא מתבצע ע״י הנקב: זוהי שרשרת הדמייה טיפוסית למצלמת נקב כאשר האור הנראה מוחזר מן הנושא, הנקב ממקד את האור מן הנושא על סרט הצילום הקולט את הפוטונים של האור. סרט זה מפותח בהמשך לצורך יצירת דימוי קבוע. למעשה, הנקב איננו אוסף אור אלא מסנן אור.

32Lenses2

ללא אמצעי לאיסוף האור החוזר מן הנושא לא נוכל לקבל דימוי שלו.

32Lenses4

תוספת נקב לשרשרת ההדמייה מספקת את הפתרון וכעת יש בידנו אמצעי לאיסוף האור ומיקודו על גבי סרט הצילום. אולם הדמות שנוצרה כהה… מה עושים?

32Lenses5

אפשר להגדיל את קוטר הנקב כדי שיעביר יותר אור ואז יתקבל דימוי בהיר יותר, אולם הדימוי יהיה מטושטש יותר.

32Lenses6

אפשרות טובה יותר תהיה להשתמש בעדשת זכוכית, המביאה את כל קרני האור מכל נקודה בנושא לנקודה אחת בדימוי.

32Lenses7

ואם נוסיף זכוכית מט במישור בו מתקבל הדימוי נוכל אפילו לראות את הדימוי עוד לפני רישומו על סרט הצילום. תוספת צמצם לפני העדשה יאפשר לנו לשלוט בכמות האור שתחדור לסרט הצילום. מה קיבלנו? מצלמה! ומכאן המעבר למבנה מצלמה מודרנית הינו פשוט:

32Lense8

מהי עדשה?

Slide16

עדשות קיימות במגוון צורות כאשר צורת העדשה קובעת את אופן שבירת האור. שני הסוגים העיקריים של עדשות הן עדשות קעורות, המפזרות את האור ועדשות קמורות, המרכזות את האור.

המאפיין המרכזי של עדשה הוא אורך המוקד שלה, המגדיר את המרחק ממנה בו יתמקד הדימוי הנוצר ע״י העדשה.

מעדשה לעצמית: עצמית היא אוסף של עדשות המשולבות במארז אחד משולב באמצעים מכניים, חשמליים ואלקטרוניים המאפשרים (ברוב העצמיות המשמשות לצילום) תזוזה של העדשות השונות לצורך מיקוד ו/או שינוי אורך המוקד (בעצמיות  Zoom):

Picture4

Picture5

 

עצמית עשויה להיות קבועה (Fixed), כלומר מחוברת לגוף המצלמה באופן קבוע או מתחלפת (Interchangeable):

Picture6

דוגמא למצלמה בעלת עצמית קבועה שאיננה ניתנת להחלפה: Sony RX1

 

Picture7

דוגמא למצלמה שניתן להחליף לה עצמיות: Panasonic GF-1

עצמית עשויה להיות  בעלת אורך מוקד קבוע (Prime Lens) או משתנה (Zoom Lens):

Picture8

עצמית Zoom בעלת אורך מוקד משתנה 14.5-60 מ״מ

 

Picture9

אוסף של עצמיות בעלות אורך מוקד קבוע (Prime Lenses) באורכי מוקד של 20,25,35,50,85,135 מ״מ

 

Slide23

מחלקים את העצמיות לשלוש קבוצות עיקריות בהתאם לאורך המוקד:

Slide24

עצמיות נורמליות או סטנדרטיות הן אלו שאורך המוקד שלהן קרוב לאורכו של אלכסון החיישן. עצמיות רחבות הן אלו שאורך המוקד שלהן קצר יותר מאלכסון החיישן ואילו עצמיות טלפוטו הן אלו שאורך המוקד שלהן ארוך מאלכסון החיישן. אורך המוקד קובע את זווית הראייה של העצמית:

Slide25

Slide26

אורך המוקד קובע את זווית הראייה של העצמית ואת יחס ההגדלה, שהוא היחס בין גודל הנושא במציאות לבין גודל הדימוי על החיישן. יחס ההגדלה תלוי גם במרחק הנושא מן העצמית. להלן זווית הראייה של עצמיות באורכי מוקד שונים:

Slide27

Slide28

כך נראה אותו הנושא כאשר הוא מצולם במספר עצמיות באורכי מוקד שונים ומאותו המרחק:

Slide29

והנה דוגמא נוספת:

Slide30

  שימו נא לב לדוגמא הבאה, בה צולם פורטרט במספר עצמיות באורכי מוקד שונים. מרחק הצילום הותאם לאורך המוקד כך שגודל הפנים של המצולם נשאר כמעט קבוע ורק הרקע והיחס בינו לבין הנושא משתנים:

giphy

מקור: http://giphy.com

הקשר בין אורך המוקד, מרחק הנושא ומרחק הדימוי ניתן ע״י הנוסחאות הבאות:

Slide17

כאשר f=אורך המוקד של העדשה, 0=מרחק הנושא, i=מרחק הדימוי. נוסחה זו ידועה כ״נוסחת לוטשי העדשות״.

פרספקטיבה (Perspective):

פרספקטיבה מתייחסת ליחס בין האלמנטים השונים בדימוי הצילומי: מיקום האלמנטים, גודלם והחלל בינהם. במילים אחרות, הפרספקטיבה הינה אחד האמצעים החשובים בעיצוב הקומפוזיציה של הצילום, ומראה לצופה כיצד אלמנטים תלת מימדיים במציאות מיוצגים על דימוי דו ממדי. הפרספקטיבה נוצרת ע״י העצמית באופן אוטומטי אולם על הצלם להבין את המשמעות החזותית של המופעים השונים של הפרספקטיבה. קיימים מספר סוגים של פרספקטיבה: ליניארית (השינוי בגודל האלמנטים בדימוי בהתאם לגודלם והזווית בה קווים ומישורים מתחברים), ריבועית (Rectilinear): קווים ישרים בנושא מתקבלים ישרים בדימוי: רוב העצמיות הינן כאלה. עצמיות פנורמיות ועצמיות רחבות מאד כמו ״עין הדג״ (Fish Eye) גורמות לקווים ישרים בנושא להופיע כמתעגלים בדימוי ואז מתקבלת פרספקטיבה מעוותת. פרספקטיבה של נקודת המגוז (Vanishing Point Perspective) מתייחסת לתופעה שבה קווים מקבילים נראים כאילו הם נפגשים בנקודת המגוז. כאשר קווים מקבילים, אופקיים או אנכיים ניצבים לציר האופטי של העצמית נקודת המגוז תהיה באין סוף. קווים אחרים, שהינם מקבילים לציר האופטי של העצמית וכן כל הקווים המקבילים בכל זווית לציר העצמית יפגשו בנקודת מגוז מוגדרת. וכך קווים שהינם מקבילים לציר העצמית או כמעט מקבילים לו יתחילו בחזית הדימוי ויפגשו בנקודת מגוז בתוך הדימוי או בנקודת מגוז מדומה הנמצאת מחוץ לדימוי. פרספקטיבה של גובה: המקום בו בסיסו של אלמנט ממוקם על הקרקע בדימוי נותן לנו רמז לגבי מרחקו מן המצלמה. ככל שאלמנט נראה ממוקם גבוה יותר על פני הקרקע כך הוא רחוק יותר מן המצלמה. פרספקטיבה חופפת  (או פרספקטיבה של עומק): כאשר אלמנטים בדימוי הינם באותו קו הראיה, האלמנטים הקרובים יותר למצלמה יחפפו ויסתירו חלקית אלמנטים רחוקים יותר. ע״י כך נוצרת אצל  הצופה תחושה לגבי העומק והמרחק היחסי בין האלמנטים בדימוי. פרספקטיבה של הגודל הקטן:  אנחנו יודעים לזהות ולהעריך את גודלם של עצמים שונים בתמונה ולכן אם שני בני אדם נראים בגובה שונה מאד בדימוי ברור לנו שהקטן יותר נמצא רחוק יותר מן המצלמה מאשר הגדול יותר. באותו אופן אנו מעריכים את המרחק והגודל של עצמים מוכרים אחרים, כמו לדוגמא מכונית ואנייה.

Slide31

Slide32

יש בידנו כיום כלים חישוביים לשינוי הפרספקטיבה בדימויים כדוגמת כלי ה-  Upright ב- Lightroom.

בפוסט הבא נמשיך את הדיון בסוגי עצמיות והתאמתן לצרכים שונים.

עדכון 18.11.16: סרטון מצויין הממחיש היטב את הגורמים המאפיינים עצמיות תמצאו כאן

מודעות פרסומת

39. על אחידות של עצמיות, חלק א (ראו הערה בסוף הפוסט)

39. על אחידות של עצמיות, חלק א (ראו הערה בסוף הפוסט)

בשלושת הפוסטים הקודמים (36,37,38) עסקתי במבוא לעדשות ולעצמיות (גם פוסטים מס׳ 2,19,21,28 עסקו בנושא זה). לכל מי שההבדל בין שני המושגים עדיין איננו נהיר לו הרי שעדשה היא אלמנט אופטי  (בד״כ מזכוכית או מפלסטיק) בודד השובר את האור ואילו עצמית היא מכלול או מארז הכולל מספר עדשות עם רכיבים מכניים ואלקטרוניים. מאחר ובשפה המדוברת אנו נוהגים לכנות את העצמיות ״עדשות״ אקל עליכם ועלי ואשתמש בהמשך במונח הזה מאחר ופוסט זה עוסק במאפיינים של עצמיות ולא של עדשות בודדות, ואבקש מראש את סליחת האקדמייה ללשון העברית.

נשאלתי פעמים רבות במסגרת הרצאותי במסגרות שונות מהי מידת האחידות לה אפשר לצפות מעדשות מאותו הדגם שיוצרו ע״י אותו יצרן. תמיד עניתי שסביר להניח שיהיו הבדלים אפילו בין שתי עדשות שיוצרו והורכבו בזו אחר זו פשוט מאחר והמדובר במוצר מורכב מאד שייצורו והרכבתו כוללים  שלבים רבים, חלקם ידניים וחלקם ממוכנים. אולם לא היה ברשותי בסיס נתונים על מנת לבסס תשובה זו וכל שכן מספר רב של עדשות ״זהות״ כדי לבצע בדיקה מעשית. משימה מעין זו היא מורכבת ביותר וניתנת לביצוע רק ע״י יצרני העדשות (שסביר להניח שלא יהיו מעונינים לפרסם את תוצאות הבדיקות) או ע״י גורם גדול העוסק בהשכרת ציוד צילום וברשותו מלאי משמעותי של עדשות מאותו הסוג וגם הידע הדרוש על מנת לבצע בדיקה מהימנה. לאחרונה גורם כזה הרים את הכפפה וניגש לבדוק ברצינות מהי מידת האחידות בביצועים האופטיים של עדשות לה אנו יכולים לצפות.

גורם זה הוא LensRentals, עסק מוכר ממדינת טנסי בארה״ב העוסק בהשכרת ציוד צילום https://www.lensrentals.com

בהנהלתו של Roger Cicala המפרסם בלוג העוסק, איך לא, בבדיקות של עדשות ומצלמות http://www.lensrentals.com/blog

מטבע הדברים הבלוג של Roger עמוס בסקירות ובדיקות, מעמיקות פחות או יותר המתבססות על המלאי העצום של ציוד מכל הסוגים הנמצא ברשותו וכן על ציוד בדיקה ומעבדה מתקדמת שהוא מחזיק, יחד עם מספר טכנאים. פוסט זה ושלושת הבאים אחריו מבוססים על פוסטים שהופיעו בבלוג של Roger Cicala בחודש האחרון. השימוש בטקסט, בתוצאות הבדיקות ובגרפים נעשה ברשותו המלאה (אותה קיבלתי בכתב)  ובאדיבותו של רוג׳ר. לכל מי שמעונין לקרוא את הפוסטים המקוריים מומלץ בהחלט לעשות כן, למרות שהדבר דורש זמן והתעמקות. אביא כאן, בארבעה חלקים, תקציר של ארבעת הפוסטים המקוריים ואת המסקנות העיקריות העולות מן הבדיקות.

בפוסט הראשון שלו, שפורסם ב- 28.6.15 מסביר רוג׳ר את הסיבות לביצוע הבדיקות ואת המתודולוגיה שמאחוריהן. הפוסט מתחיל באזהרה שהמדובר בחומר טכני ברמה גבוהה וכל מי שלא מתחבר לחומר מסוג זה עדיף לו שילך לצלם מספר צילומים ובוודאי יהנה יותר. כאן אשתדל להביא את תמצית הדברים מבלי להיכנס להסברים טכניים עמוקים.

הבדיקות מבוססות על מדידת MTF : Modulation Transfer Function או פונקציית העברת האפנון. במילים פשוטות מה שנמדד הוא יכולת העברת הניגוד של העדשות הנבדקות. הסבר לגבי המושג הלא פשוט הזה תוכלו למצוא במצגת שבפוסט מס׳ 37 שלי או כאן: https://luminous-landscape.com/mtf

על מנת לפשט את הדברים, הבה נבדוק את הגרף הבא המציג את מידת השונות שנמדדה לגבי קבוצה מסויימת של עדשות זהות:

מה שאנו רואים כאן הוא שככל שמספר העדשות שנבדקו גדול יותר מידת השונות בינהן יורדת. האם זה צריך לנחם אותנו? לא בדיוק, מאחר ולא ידוע לנו אף פעם איזו עדשה נפלה לידנו, האם זאת שביצועיה קרובים לממוצע? האם זאת שביצועיה מעל הממוצע או אולי מתחת לו? מה שברור הוא שיש שונות בין העדשות השונות שעשוייה להיות גדולה או קטנה, תלוי בדגם ובגודל המדגם שנבדק.

הפוסט הראשון בסדרה מסתיים בהשוואה של מידת השונות שנמצאה בעדשות כאשר הן מסווגות לפי אורך המוקד שלהן:

ללא התייחסות ספציפית, בשלב זה, ליצרן זה או אחר אנו רואים שבאופן עקרוני עדשות רחבות זווית סובלות ממידת שונות גבוהה יותר מאשר עדשות באורכי מוקד ארוכים יותר, עד 100 מ״מ. למרות זאת, בכל אורכי המוקד נמצאו עדשות עם שונות גבוהה ועדשות עם שונות נמוכה.

למה זה בכלל מענין אותנו? בפוסטים הבאים ננסה לענות על השאלות הבאות:

1. האם עדשות מתוצרת יצרן מסויים סובלות משונות גבוהה יותר מאשר עדשות של יצרן אחר?

2. האם עדשות יקרות יותר מציגות שונות נמוכה יותר מאשר עדשות זולות?

3. האם עדשות ישנות שתוכננו לפני יותר מ-20 שנה סובלות ממידת שונות גבוהה יותר מאשר עדשות חדשות?

4. האם עדשות הכוללות ייצוב אופטי סובלות ממידת שונות גבוהה יותר מאשר עדשות ללא מערכת ייצוב מובנית?

הערה שהוספתי היום, 5.8.15: לאחר התלבטות, החלטתי לא להמשיך בסדרת הפוסטים על אחידות של עדשות מאחר ובסופו של דבר, כל המידע הרב שפרסם Roger Cicala בבלוג שלו אינו מעלה ואינו מוריד דבר. לעניות דעתי לא ניתן למשתמש הפשוט, הרוכש עדשה אחת מכל דגם להשתמש בתבונה במידע הזה. אני משאיר את הפרק הראשון וכל מי שמעונין בכל זאת לחקור לעומק את הנושא מוזמן לעשות זאת בבלוג של רוג׳ר בכתובת שלמטה. לכל מי שאולי ציפה לפרקים הבאים אתכם הסליחה.

כל הגרפים ברשות Roger Cicala מאתר http://www.lensrentals.com/blog

הצילום שלמעלה הינו חיתוך מצילום שצילם עמיקם שוב