Это странное диафрагменное число

Диафрагма главный технический аспект фотографии, помимо ISO и выдержки. Благодаря пониманию как работает диафрагма и управляя ею мы делаем фотографии отделяя объект от фона или же снимаем детализированную картинку, на которой видно каждую деталь на фоне. В этой статье просто и наглядно показаны принципы работы с диафрагмой и разобрано такое понятие как диафрагменный ряд.

Что такое диафрагма?

Диафрагма – это отверстие в объективе, через которое в камеру проходит свет. Чтобы это понять, представим себе как устроен человеческий глаз. Роговица в наших глазах, как передний элемент объектива – собирает внешний свет, а затем передает его в радужную оболочку глаза. В зависимости от количества попадания света, зрачок либо увеличивается, либо уменьшается, и как следствие контролирует поток света, проходящий через него. Вот и выходит, что зрачок человеческого глаза, не что иное, как то,  что мы называем отверстием в фотографии. Количество света, которое проходит в сетчатку (работает так же, как сенсор камеры), ограничивается размером зрачка (диафрагмой) – чем шире зрачок (диафрагма), тем больше света попадает на сетчатку (сенсор).

Таким образом, самый простой способ понять работу диафрагмы, сравнить его со зрачком. Чем больше размер зрачка, тем больше диафрагма, и чем меньше размер зрачка, тем меньше диафрагма.

Для наглядности, как работает диафрагма в объективе Canon 85mm f 1.8, можно посмотреть замедленное видео:

На видео хорошо видно, как 8 лепестков диафрагмы этого объектива сжимаются в момент спуска затвора и образуют отверстие, через которое проходит свет. К слову, чем больше лепестков диафрагмы у объектива и чем больше они закругляются, тем больше отверстие становится идеально круглым. Но это уже больше по теме боке.

Диафрагменный ряд – открытая или закрытая диафрагма

Диафрагменный ряд – последовательность чисел 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, указывающих на величину диафрагмы.
Диафрагменное число это отношение фокусного расстояния объектива к диаметру диафрагмы. Диафрагменное число так и записывается f/x (фокусное расстояние разделить на диаметр отверстия объектива).
Ряд диафрагменных чисел привязан к ступени экспозиции. Одна ступень экспозиции равна изменению освещённости в два раза. Соответственно, изменение на одно диафрагменное число равно изменению освещённости на одну ступень экспозиции.
Cтупень экспозиции на английский манер даже в России называют стопом («один стоп» или f-stop).
Чем больше открыта диафрагма, тем меньше диафрагменное число.
Чтобы через объектив проходило света в два раза больше (или иначе, на одну ступень больше), необходимо увеличить площадь отверстия в два раза. Рассмотрим иллюстрацию ниже. Размер круга представляет размер диафрагмы объектива – чем больше диаметр круга ( диафрагменное число), тем меньше значение диафрагмы f.

Теперь рассмотрим иллюстрацию ниже:

В первом случае свет проходит через отверстие площадью S1 с диаметром d1, а во втором случае площадь отверстия S2 в два раза больше

Диаметр отверстия d2 тоже увеличится, но не в два раза. Вычислить насколько изменится диаметр поможет формула расчёта площади круга.

Заменим площади отверстий в первом уравнении на формулы, выраженные через диаметры. И найдём соотношение между d2 и d1.

Извлечём корень из двойки и получим приблизительную формулу.

Другими словами, если площадь круга увеличилась в 2 раза, то его диаметр увеличился в 1.4 раза.

А теперь составим последовательность из диаметров отверстий так, чтобы каждое последующее отверстие имело площадь в два раза меньшую. Иначе говоря, количество света через каждое последующее отверстие должно уменьшаться на одну ступень. Начнём с единицы.

1 x 1.4 = 1.4

1.4 x 1.4 = 2

2 x 1.4 = 2.8

2.8 x 1.4 = 4

4 x 1.4 = 5.6

5.6 x 1.4 = 8

8 х 1.4 = 11 и т. д.

Теперь, понятно, откуда взялись столь странные цифры ряда диафрагм.

Этот диафрагменный ряд называется основным. В этом ряду изменение на одно число ведёт к изменению количества света на одну ступень. На фотоаппарате есть и другие диафрагменные числа, которые не входят в основной ряд.

Это промежуточные значения между основными числами. Благодаря промежуточным значениям, можно точнее выставить экспозицию. Например, между диафрагмой 5.6 и диафрагмой 8, есть ещё диафрагменные числа 6.3 и 7.1.

5.6 + 1/3 ступени экспозиции = 6.3

5.6 + 2/3 ступени экспозиции = 7.1

5.6 + 3/3 ступени экспозиции = 8

или

6.3 + 1/3 ступени экспозиции = 8

или

8 2/3 ступени экспозиции = 6.3 и т. д.

Таким образом, ряд диафрагм с шагом 1/3 ступени будет выглядеть следующим образом (красным выделены числа основного ряда):

…1, 1.1, 1,2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.5, 2.8, 3.2, 3.5, 4, 4.5, 5.0, 5.6, 6.3, 7.1, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 29, 32…

В настройках фотоаппарата можно выбрать и другой шаг изменения диафрагм  1/2 ступени экспозици. Тогда ряд диафрагм будет выглядеть так:

1.4, 1.8, 2.0, 2.5, 2.8, 3.5, 4.0, 4.5, 5.6, 6.7, 8.0, 9.5, 11, 13, 16, 19, 22, 27, 32, 38

В первом и во втором случае иногда встречаются одни и те же числа промежуточного диафрагменного ряда. Например, и при шаге 1/3 и при шаге 1/2 есть число 2,5 и 13. Это из-за неточности вычислений. Но в практической съёмке этим можно пренебречь.

Может ли быть диафрагма меньше единицы? Да, может. Это означает, что фокусное расстояние меньше диаметра отверстия диафрагмы.

Минимальное диафрагменное число указывается прямо на объективе. Например, цифры в маркировке объектива Canon EF 85 F/1.8 USM расшифровываются так : фокусное расстояние 85 мм, минимальное диафрагменное число – 1.8.

Если взять объектив с переменным фокусным расстоянием (зум-объектив), то можно увидеть два значения диафрагмы. Например, Canon EF 70-300 F/4-5.6 USM. Здесь получается, что при фокусном расстоянии 70 мм минимальное диафрагменное число будет равно 4, а при фокусном расстоянии 300 мм – 5.6.

НО есть и зум-объективы с постоянным минимальным значением диафрагмы. Например, Canon EF 70-200 F/2.8L, где при любом расстоянии от 70 мм до 200 мм минимальная диафрагма будет равна 2.8.

Максимальное диафрагменное число обычно не указывается.

Диафрагменное число прижилось среди фотографов?

Из-за своего удобства. Рассмотрим два объектива с разным фокусным расстоянием – 50 мм и 100 мм. Для объектива 50 мм диафрагма f/2 будет означать, что её отверстие открыто на 25 мм, а для объектива 100 мм диафрагма f/2 будет означать, что диафрагма открыта на 50 мм. Но и в том и другом случае количество света, падающего на матрицу, будет одинаково. Следовательно нам не надо запоминать диаметры в миллиметрах каждого конкретного объектива. Достаточно запомнить ряд диафрагм.

Глубина резкости

Это пожалуй самый творческий и художественный принцип выбора диафрагменного числа для съемки. Глубина резкости – расстояние, которое будет резким перед объектом съемки и на за ним.

На схеме ниже показаны два варианта глубины резкости, на первой диафрагма открыта на максимум и диафрагменное число наименьшее, поэтому глубина резкости маленькая, а на второй диафрагма прикрыта и диафрагменное число наибольшее, поэтому глубина резкости большая.

Так и выходит, чем больше диафрагменное число, тем больше глубина резкости.

Чтобы понять как изменяется глубина резкости, достаточно посмотреть примеры фотографий с разным числом диафрагмы:

С художественной точки зрения получается, что чем меньше значение диафрагмы, тем лучше размывается фон, тем самым отделяя объект съемки. И наоборот, если не нужно отделять объект от фона, нужно увеличить диафрагменное число.

Влияние диафрагмы на экспозицию

Чем меньше значение диафрагмы, тем больше света попадает на матрицу, соответственно картинка получается светлее. С увеличением значения диафрагмы количество света уменьшается и картинка постепенно становится недоэкспонирована, при условии что ИСО и выдержка не меняются.

Все фотографии ниже сняты с одними параметрами выдержка 1/250 ИСО 250, менялась только диафрагма

Значения диафрагмы для различных съемок

Когда мы разобрались с тем, как диафрагма влияет на глубину резкости и на экспозицию, можно понять какие значения лучше использовать для той или иной фотографии.

Диафрагмы со значением от f/1.4 до f/2.8 хорошо использовать для съемки портрета (одного или двух человек), как уже говорилось выше, для того чтобы лучше отделить объект от фона.

Диафрагмы со значением от f/5.6 до f/11 лучше использовать для съемки пейзажей, больших групп людей или же фотографий где важно не упустить ни одной детали.

Также важно учесть, что на значениях к примеру f/1.2 – f/2.0 возможно появление хроматических аберраций (цветовых искажений), а на значениях от f/11 и больше – дифракция (потеря резкости).