79. על עדשות ועצמיות 2.0, חלק ג

79. על עדשות ועצמיות 2.0, חלק ג

השפעת הצמצם וגורמים נוספים על עומק השדה בצילום:

בעצמיות מודרניות הצמצם הינו התקן אלקטרו-מכני הנמצא בתוך מכלול העצמית ותפקידו לקבוע את כמות האור שתעבור דרך העצמית בזמן החשיפה (הנקבע בנפרד ע״י מהירות הסגר). בעצמיות ישנות הצמצם הינו התקן מכני ידני.

Picture13

ככל שהצמצם פתוח יותר (מספר צמצם נמוך) יחדור יותר אור לעצמית במהלך החשיפה ולהפך

מספרי הצמצם, הידועים כמספרי f הינם המנה המתקבלת מחלוקת אורך המוקד של העצמית בקוטר העצמית. מספרים אלו הינם אוניברסליים ומשמעותם זהה בכל עצמית שהיא: סגירת הצמצם בתחנת צמצם אחת (סטופ) מפחיתה את כמות האור לחצי מן הכמות שעברה בתחנה הקודמת לה. (בהסתייגות אחת: נפילת האור בתוך העצמית איננה מובאת בחשבון במספר הצמצם. לצורך כך פותחו מספרי ה-T שהם מספרי צמצם מוכפלים בגורם ההעברה של העצמית. מספרי T מקובלים בעצמיות המשמשות לקולנוע וטלוויזיה, שם חשוב לשמור על רמת חשיפה זהה בין עצמיות שונות). בד״כ, מספר הצמצם הנמוך ביותר (פתוח) של העצמית מקובל כגורם איכות המאפשר צילום ומיקוד אוטומטי בתנאי תאורה ירודים. עם זאת, באופן כללי ניתן לומר כי בצמצם הפתוח ביותר של כל עצמית הדימוי הנוצר יהיה פחות חד (בעיקר בקצוות המסגרת) ויותר רך (פחות ניגודי) מאשר בצמצמים סגורים יותר. כל הסטיות האופטיות של העצמית (בהן אדון בפוסט נפרד) משפיעות יותר בצמצם פתוח. עצמיות בעלות מפתח צמצם מירבי גבוה הינן גדולות, כבדות ויקרות יותר מאשר עצמיות מקבילות בעלות מפתח צמצם מירבי קטן יותר.

Slide50

Slide51

Slide52

מעבר לשליטה בכמות האור העוברת דרך העצמית במהלך החשיפה הצמצם משפיע על גורם מרכזי בצילום הידוע כעומק שדה (Depth of Field) . עומק שדה הוא מושג בצילום ובאופטיקה המציין את תחום המרחקים סביב מרחק המוקד של מערכת אופטית בו תתקבל תמונה חדה של העצם המדומה. למושג זה חשיבות רבה בתחום הצילום משום  שלבחירה  בעומק השדה עשוייה להיות  משמעות  חזותית בהדגישה פרטים אחדים וטשטושם של אחרים. ככל שמספר הצמצם גבוה יותר (סגור יותר) עומק השדה עולה (עד גבול  העקיפה, ראה בהמשך). ככל שמספר הצמצם נמוך יותר (פתוח יותר) עומק השדה יורד.

Picture14

עומק שדה גדול (ימין) לעומת עומק שדה קטן (שמאל)

Slide57

בנוסף למספר הצמצם עצמו, עומק השדה תלוי גם בגורמים הבאים:
המרחק בין המצלמה לנושא: ככל שהמרחק גדול יותר עומק השדה גדול יותר
אורך המוקד של העצמית: ככל שאורך המוקד עולה עומק השדה יורד
גודל חיישן התמונה: ככל שהחיישן גדול יותר עומק השדה יורד
יחס ההגדלה: ככל שיחס ההגדלה עולה, עומק השדה יורד

Slide59

Slide60

Slide61

Slide62

Slide63

Slide65Slide66

את המרחק ההיפרפוקלי ניתן לחשב באמצעות הנוסחה הבאה:

SafariScreenSnapz012

לגבי קוטר מעגל הטשטוש Circle of confusion ראו בהמשך.

לצפיה בסרטון בנושא המרחק ההיפרפוקלי לחצו כאן.

מאמר מקיף על השימוש במרחק ההיפרפוקלי ניתן לקרוא כאן.

גורם נוסף הקשור לתחושת החדות הנגרמת מעומק השדה בצילום הוא קוטר מעגל הטשטוש Circle of Confusion. הכוונה לגודלה של נקודה הנתפשת כחדה לעומת נקודה שאיננה נתפשת ככזו. באזורים הנתפשים כחדים גודל הנקודה קטן יותר מאשר באזורים שאינם נתפשים כחדים. קוטר מעגל הטשטוש קשור לכושר ההפרדה המירבי של העין. בד״כ מקובל להגדיר את קוטר מעגל הטשטוש כ- 1/1500 מאלכסון הפורמט. לדוגמא, בפורמט 24X36 מ״מ (Full Frame) אורך האלכסון הוא 43 מ״מ ולכן קוטר מעגל הטשטוש הוא 0.029 מ״מ. לפניכם טבלה המסכמת את קוטר מעגל הטשטוש לפורמטים השונים:

SafariScreenSnapz010

מקור: Wikipedia

Picture20

השפעת קוטר מעגל הטשטוש על תפישת החדות

SafariScreenSnapz011

הקשר בין עומק השדה לקוטר מעגל הטשטוש. מקור: http://www.limephoto.co.za

עקיפה (Diffraction): זוהי תופעה פיסיקלית אוניברסלית הבאה לידי ביטוי גם באור כאשר הוא עובר דרך מפתח קטן. תופעת העקיפה אינה יחודית לצילום דיגיטלי אלא מהווה הפרעה אופטית אוניברסלית הקשורה לצמצם ולאורך הגל של האור. בצילום דיגיטלי מתקשרת התופעה גם לגודל הפיקסל. העקיפה פוגעת ברזולוציית הדמות. מאחר וצלמים בד"כ נוטים להשתמש בצמצמים סגורים על מנת לקבל עומק שדה רב, בצמצם מסוים ריכוך התמונה כתוצאה מן העקיפה יבטל את תוספת החדות שמקורה בעומק שדה גדול יותר. כאשר תופעה זו מתרחשת האופטיקה בה אנו משתמשים היגיעה לנקודה בה היא מוגבלת ע"י העקיפה. הבנת התופעה ומציאת הצמצם בו היא מתחילה להשפיע חשובה על מנת לשפר את איכות הצילום ולמנוע חשיפות  ארוכות מיותרות בצמצמים סגורים מדי או שימוש ב- ISO  גבוה מדי ללא צורך אמיתי. לפניכם מספר דוגמאות:

Picture15

קטע (זום 100%) מצילום שצולם בצמצם 8. צילום: גבי גולן

Slide70

אותו הצילום בצמצם 22. שימו לב לריכוך ואיבוד החדות יחסית לצילום הקודם. צילום: גבי גולן

Picture17

צילום זה צולם בצמצם 2.8
צילום: סטודנטים בחוג לתקשורת צילומית במכללה האקדמית הדסה ירושלים

Slide72

קטעים מאותו הצילום, כל קטע צולם בצמצם אחר. שימו לב לשינויים בחדות עם שינוי הצמצם

מבחינה פיסיקלית, מידת העקיפה תלויה אך ורק באורך גל של האור ובצמצם. העקיפה קיימת בפועל כבר בצמצמים פתוחים אולם היא איננה מורגשת. ככל שקוטר הצמצם קטן (מספר צמצם גבוה יותר) העקיפה עולה והשפעתה נראית כריכוך הדימוי. יש קשר בין גודל הפיקסל למידת ההשפעה של העקיפה: ככל שהפיקסל קטן יותר העקיפה תהיה מורגשת כבר בצמצם פתוח יותר. לכן, במצלמות בעלות חיישנים קטנים עם פיקסלים קטנים השפעת העקיפה מורגשת כבר בצמצמים פתוחים יחסית כמו 4-5.6.

מבלי להיכנס להסברים פיסיקליים מסובכים, הנה לפניכם טבלה המציגה את גודל נקודת האור (נמדד במיקרונים, אותה יחידת מידה בה נמדד גם גודל הפיקסלים בחיישן) לכל צמצם:

airy

אם ידוע לכם גודל הפיקסל במצלמה שלכם (ניתן למצוא את הנתון באתר היצרן ובאתרים כדוגמת dpreview.com) תוכלו למצוא מיד מהו הצמצם המירבי בו תוכלו להשתמש לפני שתופעת העקיפה תהיה מורגשת: לדוגמא, בצמצם 8 קוטר נקודת האור הוא 5.37 מיקרון, כלומר זהו בקירוב טוב הצמצם המירבי שניתן להשתמש בו במצלמה עם חיישן בעל פיקסלים בגודל של כ- 5.5 מיקרון לפני שהעקיפה משפיעה באופן בעייתי.

Picture18

בדוגמא זו אנו רואים כיצד נקודת אור הולכת וגדלה ככל שהעקיפה עולה עם סגירת הצמצם. כאשר גודל הנקודה חורג מגבולות הפיקסל (כל ריבוע קטן מייצג פיקסל אחד) מתקבל הריכוך האפייני לעקיפה. במקרה זה מדובר בפיקסל גדול יחסית בגודל 5.5 מיקרון, והעקיפה נשלטת עד לצמצם 8-11 מעבר לכך, גודל הנקודה חורג כבר מגבולות הפיקסל והעקיפה תהיה מורגשת יותר ויותר ככל שמפתח הצמצם יקטן. המסקנה: על כל צלם להכיר את מגבלת העקיפה של המצלמה שלו. חשוב להבין שהעקיפה איננה קשורה בשום אופן לאיכות העצמית.

הדרך המעשית הפשוטה ביותר למצוא את מגבלת העקיפה היא להציב את המצלמה על חצובה, למקד באופן ידני ולא לשנות את המיקוד בכל סדרת החשיפות, שיבוצעו בכל הצמצמים מן הפתוח ביותר ועד הסגור ביותר, כאשר רק זמן החשיפה ישתנה בהתאם לשינוי הצמצם. מומלץ להשתמש גם בשלט רחוק כדי להפעיל את המצלמה. השוו את התוצאות ותגלו מיד מהו הצמצם בו מתחילה מגבלת העקיפה של המצלמה שלכם.

מאמר מקיף בנושא העקיפה תוכלו לקרוא כאן.

בפרק הבא בסדרה זו אדון בקשר בין גודל החיישן ,זווית הראיה, הצמצם וה-ISO
וכן בכושר ההפרדה של עצמיות והקשר שלו לכושר ההפרדה של חיישני תמונה.

מודעות פרסומת

78. על עדשות ועצמיות 2.0, חלק ב

78. על עדשות ועצמיות 2.0, חלק ב

בפוסט השני  בנושא עדשות ועצמיות אדון בנושא הבא:

4. סוגי עצמיות: עצמיות בעלות אורך מוקד קבוע (Prime Lenses) ועצמיות בעלות אורך מוקד משתנה (Zoom Lenses), עצמיות מאקרו לצילום מקרוב, עצמיות Tilt-Shift

סוגי עצמיות:
לעצמית בעלת אורך מוקד קבוע זווית ראייה וצמצם פתוח מירבי קבועים. עצמיות בעלות אורך מוקד קבוע נקראות באנגלית Prime Lenses. לעצמיות בעלות אורך מוקד משתנה (Zoom Lenses) זויית ראייה משתנה והצמצם הפתוח המירבי עשוי להיות קבוע (בעצמיות איכותיות יותר) על פני כל תחום אורכי המוקד של העצמית או משתנה (בעצמיות פחות איכותיות).

zoom

הדגמת פעולתה של עצמית זום בשני אורכי המוקד הקיצוניים שלה: זווית הראייה משתנה בהתאם לאורך המוקד.
Picture11תנועת האלמנטים בעצמית זום מאורך מוקד של 55 מ״מ ועד 200 מ״מ

מה עדיף? עצמית Prime או עצמית Zoom?

יתרונות של עצמיות Prime:
חדות וכושר הפרדה (תלוי ברמה הכללית של העצמית), ניגוד גבוה יותר, בד״כ פחות עיוותים וסטיות צבע. בעיית המיקוד המשתנה בצמצמים שונים פחות מפריעה, פחות עיקום השדה.
צמצם מקסימלי פתוח יותר ולכן אפשרות שליטה טובה יותר בעומק השדה.
שליטה מדוייקת על המיקוד לצורך ביצוע הערמת פוקוס (Focus Stacking)
עמידות וחוזק מכני עדיפים (פחות חלקים נעים)
גודל ומשקל: ניידות עדיפה
מחיר נמוך יותר (לעצמית יחידה, באותו תחום של רמת איכות כללית)
עצמיות פריים מעודדות את הצלם להתקרב לנושא ולמצוא את מרחק הצילום והפרספקטיבה האופטימליים עבורו.

יתרונות של עצמיות Zoom:
גמישות: במקומות בהם התנועה מוגבלת ו/או הנושא נע או משתנה במהירות. כמו כן במצבים בהם לא ניתן להחליף עצמיות בזמן הצילום עקב רטיבות, אבק וכו׳.
קלות שימוש (ועם זאת מציאת השילוב המתאים של מרחק הצילום והפרספקטיבה אינה טריוויאלית)
התאמה לשימוש מיוחד (במיוחד בוידאו/קולנוע)
מחיר נמוך יותר (לעומת מספר עצמיות Prime)

עצמיות זום מתאימות במיוחד לשימוש במצבי צילום בהם אין זמן לעסוק בהחלפת עצמיות תוך כדי הצילום, כמו בצילום ארועים, צילום חדשותי וצילום של Action Shots.

תופעה יחודית לעצמיות זום היא תופעת ״המיקוד הנושם״ (Focus Breathing): זווית הראייה ויחס ההגדלה משתנים לא רק כתלות באורך המוקד אלא גם כתלות במרחק הצילום. במקרים רבים, צלם שמשתמש בעצמית זום אחת לא ישים לב לתופעה אולם אם משווים 2 עצמיות זום שונות באותו טווח אורכי המוקד התופעה עשוייה להתגלות:

focus br1

צילום בשני דגמים שונים של עדשת זום 70-200 של Nikon, במצב 200 מ״מ מאותו המרחק
מקור: gregphoto.com

בסרטון המדגים את התופעה תוכלו לצפות כאן.

תופעת ה-Focus Breathing אפיינית בעיקר לעדשות Zoom מסוג Variable Focus, לעומת עדשות Zoom מסוג Parfocal שכמעט אינן סובלות מן הבעיה. עדשות מסוג Parfocal נמצאות בשימוש בעיקר בתחום הקולנוע והטלויזיה מאחר והן מאפשרות לבצע Zoom In או Zoom Out ללא שינוי המיקוד. בצילום Stils בכל מקרה ממקדים מחדש לאחר שינוי הקומפוזיציה כך שאין בעיה להשתמש בעדשות Variable Focus.

SafariScreenSnapz011
ההבדל במבנה האופטי בין עצמית Zoom מסוג Parfocal לעומת עצמית Zoom מסוג Variable Focus. מקור: Petapixel

גם החדות של עצמיות זום עשויה להשתנות בהתאם לאורך המוקד ובהתאם למרחק הצילום (וכמובן גם בהתאם לצמצם). כל ההבדלים הללו בין גודל הדימוי וחדותו נובעים מן המאפיינים האופטיים היחודיים לתכנון האופטי של כל עצמית זום.

עצמיות מאקרו:

סוג נוסף של עצמיות שהמאפיינים שלהן שונים מאשר עצמיות רגילות הן עצמיות לצילום מקרוב הידועות כעצמיות מאקרו (Macro). בעוד שעצמיות רגילות מיועדות להקרין דימוי מוקטן של נושא גדול על פני חיישן התמונה הרי שעצמיות מאקרו מיועדות להקרין דימוי מוגדל של נושא קטן. עצמית מאקרו ״אמיתית״ תהיה מסוגלת ליצור דימוי שגודלו זהה לגודל הנושא על פני החיישן, ביחס הגדלה של 1:1. אם זאת, גם עצמיות בעלות יחס הגדלה קטן יותר של 1:3 או 1:2 מכונות עצמיות מאקרו. בעוד שעצמיות רגילות מתוכננות לצילום ממרחק גדול מן הנושא, עצמיות מאקרו מתוכננות לצילום ממרחק קצר מאד (מספר סנטימטרים) מן הנושא. דוגמא לעצמית מאקרו יעודית היא  העצמית הפופולרית
AF Micro Nikkor 60 f2/.8D המסוגלת להגיע ליחס הגדלה של 1:1. עצמית מאקרו יחודית היא
Canon MP-E 65mm f/2.8 1-5x Macro Photo המסוגלת להגיע ליחס הגדלה של 5:1 (גודל הדימוי יהיה פי 5 מאשר גודל הנושא). בכוונתי לייחד בעתיד פוסט נפרד לנושא צילום המאקרו.

SafariScreenSnapz008

צילום ביחס הגדלה של 1:4: גודל הדימוי הוא 1/4 מגודל הנושא

SafariScreenSnapz009

צילום ביחס הגדלה של 1:1: גודל הדימוי זהה לגודל הנושא (בדוגמא זו גודל החיישן איננו מאפשר לכלול את כל הנושא על החיישן במצב 1:1 לכן רק חלק מן הנושא מופיע בדימוי)

מקור לשני האיורים הנ״ל: http://www.cambridgeincolour.com

mpe65_28macro_1_xl

Canon MP-E 65mm f/2.8 1-5x Macro Photo
G3K55491
צילום מאקרו ביחס הגדלה של כ- 1:1. צולם עם עצמית Micro Nikkor 105
צילום: גבי גולן

שימו לב לעומק השדה הרדוד בצילום הנ״ל הנובע בעיקר מן המרחק הקצר שבין העצמית לנושא.

Macro_lenses_magnification_cheat_sheet

השוואה בין יחסי הגדלה שונים שמאפשרות עצמיות שונות
מקור:http://media.digitalcameraworld.com

עצמיות Tilt-Shift:

סוג מענין של עצמיות שאינן נמצאות בשימוש המוני הן עצמיות  Shift-Tilt. עצמיות אלו מיועדות לתיקון אופטי של עיוותי פרספקטיבה הנוצרים כאשר מישור החיישן איננו מקביל למישור הנושא. נכון, ניתן כיום לתקן עיוותים אלו ברמה סבירה באופן דיגיטלי גם ללא שימוש בעצמיות יעודיות אבל איכות הדימוי תהיה שונה. כמו כן, באמצעות עדשות אלו ניתן ליישם את הכלל של (Scheimpflug  (1865-1911 הקובע כי כאשר הקווים הנמשכים ממישור העצמית,  מישור הנושא ומישור חיישן התמונה (או סרט הצילום) נפגשים כל מישור הנושא יהיה בפוקוס:

Parallels DesktopScreenSnapz002

הנה שני דגמים של עצמיות Tilt-Shift מתוצרת Nikon ו-Canon:

Parallels DesktopScreenSnapz003

בעצמיות אלו ניתן להסיט את האלמנטים האופטיים הקדמיים יחסית לאחוריים.

Picture12

Slide41

tilt shift

צילום נושא בעצמית רגילה (משמאל) ובעצמית Tilt-Shift (מימין).
מקור: http://cow.mooh.org

לסיכום, עצמיות Tilt-Shift מאפשרות תיקוני פסרספקטיבה וחדות ברמה האופטית כבר בעת הצילום. לצלמים העוסקים בצילום ארכיטקטוני זוהי כמובן האפשרות המומלצת.

בחלק הבא בסדרה זו אדון בצמצם והשפעתו על הצילום.

37. על עדשות ועצמיות, חלק ב

37. על עדשות ועצמיות, חלק ב

פוסט זה כולל את חלקה השני של המצגת בה השתמשתי בהרצאה ״על עדשות ועצמיות״

בביה״ס לצילום צילום בעם ביום א 12.7.15.

הנושאים הנסקרים בחלק ב:

7. הצמצם ועומק השדה

8. תופעת העקיפה

9. כושר ההפרדה של עצמיות ושל חיישני תמונה

לצפייה במצגת לחצו כאן: 32BLenses