Что такое диафрагма в фотоаппарате?

Сегодня подходим к жизненно необходимому техническому вопросу, который каждый фотограф должен понимать и использовать это умение на практике. Если бы меня спросили, какие 2 технических параметра наиболее важны в фотографии и которыми нужно научиться управлять, я бы без колебаний ответил: «конечно же, диафрагма и выдержка как составляющие треугольника экспозиции». С их помощью можно изменять один и тот же сюжет до неузнаваемости, варьировать настроение и в самом деле рисовать светом. Новички, не переживайте – ничего страшного нет, уверен, что вы справитесь! Итак, диафрагма…

Диафрагма обозначает техническую составляющую объектива, которая регулирует количество попадаемого на матрицу света.

Для объяснения на пальцах обычно приводят в пример зрачки глаз, которые на солнце сужаются и пропускают меньше света, а в темноте расширяются, чтобы пропускать максимум света. Можно сравнить с трубами – они могут быть разного диаметра и, соответственно, пропускать разные объемы воды за единицу времени. Так вот диафрагма в фотоаппарате и есть отверстие трубы с регулируемым диаметром.

В фотосреде бытует множество распространенных названий диафрагмы. Можете услышать следующие: апертура, дырка, относительное отверстие, светосила, (число) F. Знайте, что во всех случаях речь идет о диафрагме.

Устройство диафрагмы

Существует несколько технических реализаций, но мы рассмотрим одну – ирисовую. Именно она используется в современных объективах. Состоит из нескольких лепестков, которые прилегают друг к другу.

При открытой диафрагме (большом диаметре) получается полностью круглое отверстие. При закрытой образуются многоугольники, соответствующие количеству лепестков. Обычно в современных объективах можно встретить 7-лепестковые диафрагмы. В некоторых дорогих моделях бывают по 8 и 9 лепестков.

Так вот, разница в количестве лепестков и их форме проявляется при формировании зоны нерезкости. Иными словами, если вы фотографируете объект (например, человека), за которым находится множество огоньков, и они попадут в зону нерезкости, то огоньки будут отображаться в виде многоугольников, форма которых зависит от лепестков диафрагмы. Считается, что чем ближе к круглой форме их отображение, тем благороднее рисует объектив.

Относительное отверстие, диафрагменное число — разбираемся с понятиями и цифрами

Сейчас будет немного элементарной математики. Можно было опустить этот раздел, ограничившись конечными выводами, но для полного понимания предлагаю раз и навсегда закрыть этот вопрос и не путаться впоследствии в определениях.

Относительное отверстие объектива представляет собой отношение диаметра отверстия объектива (которое формируется лепестками диафрагмы) к фокусному расстоянию. Диафрагма (апертура, диафрагменное число) является величиной, обратной относительному отверстию. Выражается дробью с числителем 1.

Для примера рассмотрим объектив с фокусным расстоянием 85 мм. Возьмем диаметр отверстия объектива 30.3 мм (для примера). Поделим его на фокусное 85 мм, получим 0.36. Диафрагменное число обратно пропорционально этому значению, т.е. равно 1/0.36 = 2.8.

N = D / F = 1 / f , где

N — относительное отверстие;

D — диаметр отверстия, мм;

f — диафрагменное число.

Из формулы видно, что диафрагменное число является отношением фокусного расстояния к диаметру отверстия объектива.

Допустим, у объектива относительное отверстие 1/8. Может быть записано 1:8 или f1/8 или F1:8. Запись не так важна.

8 в знаменателе – это и есть наша диафрагма, которая определяет, во сколько раз текущее отверстие объектива меньше текущего фокусного расстояния.

Диафрагма может быть записана в одном из видов: f/8, f1/8, F8.

Как может f/1.8 быть больше, чем f/11?

Это своего рода тест на внимательность) Если прочли вышенаписанное, то ответ уже знаете. Для других отмечу отдельно, т.к. устоявшаяся терминология может запутывать.

Диафрагменное число (рядом с f) показывает, на сколько отверстие меньше фокусного расстояния. Т.е. в первом случае (для f/1.8) оно меньше фокусного в 1.8 раза, а во втором (для f/11) – аж в 11 раз. Значит, f/1.8 больше f/11.

Собственно, можно также сравнивать дроби относительных отверстий. 1/1.8 > 1/11.

Что такое диафрагмирование?

Диафрагмирование – это изменение диафрагменного числа. В обиходе вы будете встречать «изменить диафрагму до …такого-то значения». Вот знайте, что этот процесс называется диафрагмированием.

Пройдемся по основным терминам, связанным с изменением диафрагмы, которые встречаются в обиходе.

Закрыть/уменьшить/прикрыть диафрагму – уменьшить поток попадаемого света = увеличить значение f.

Открыть/увеличить диафрагму – увеличить поток попадаемого света = уменьшить значение f.

Ряд диафрагменных чисел и светосила

С числами диафрагмы разобрались. Вопрос – как они между собой связаны? В фотографии есть такое понятие, как стоп. Применительно к диафрагме стоп определяет величину, на которую нужно изменить диафрагму, чтобы количество пропускаемого света изменилось в 2 раза. Т.е. например, понятие «прикрыть диафрагму на 2 стопа» означает, что нужно прикрыть диафрагму настолько, чтобы света попадало в 4 раза меньше.

И тут есть важный момент. Понятно, что на пропускание света напрямую влияет диаметр отверстия объектива.

НО! Нужно помнить, что зависимость квадратичная, а не линейная.

Изменение диафрагмы в 2 раза не равно изменению количества пропускаемого света в 2 раза. На то, сколько будет пропущено света, влияет не сам диаметр, а площадь круга, им образованная. При этом, как мы помним, диафрагменное число f связано с диаметром отверстия. Позанимаемся еще немного элементарной математикой.

Площадь круга прямо пропорциональна квадрату диаметра. А в формуле относительного отверстия выше у нас фигурирует просто диаметр. Светосила прямо пропорциональна квадрату относительного отверстия.

Q = D² / f² , где

Q — светосила;

D — диаметр отверстия;

f — диафрагменное число.

Отсюда:

f = √ D² / Q

Условно примем светосилу Q за 1. Формула превратится в: f = D / 1.

Теперь мы хотим увеличить ее до 2х. Формула превращается в: f = D / √ 2 = 0,71 * D.

Иными словами, диафрагменное число изменяется в √2 раза при изменении кол-ва пропускаемого света в 2 раза.

При увеличении количества пропускаемого света в 2 раза диафрагменное число уменьшается в √2 раза. При уменьшении – наоборот.

Для удобства определен диафрагменный ряд с разницей ровно в один стоп (количество пропускаемого света при прочих равных параметрах отличается в 2 раза):

F: 1; 1.4; 2; 2.8; 4; 5.6; 8; 11; 16; 22; 32.

Также есть и промежуточные значения, которые представляют собой 1/3 или ½ стопа. Например, f/3.2, f/7.1.

Для чего я все это рассказывал? Во-первых, чтобы было общее понимание, как между собой связаны разные параметры. Во-вторых, у каждого объектива указана максимально возможная открытая диафрагма, которая определяет его светосилу. И нужно иметь представление, насколько один объектив пропускает больше/меньше света на максимально открытой диафрагме. Для удобства можно возвести в квадрат минимальное диафрагменное число одного объектива и поделить на возведенное в квадрат такое же число второго. К примеру, у одного объектива диафрагма 1.8, у другого – 2.8. По светосиле они отличаются в 2.8² / 1.8² = 2.42 раза. Объектив с диафрагмой 1.8 пропустит в 2.42 раза больше света, чем объектив с диафрагмой 2.8.

Влияние диафрагмы

Завершаем с математикой. Возможно, она вам показалась суховатой и ненужной, но, на мой взгляд, один раз вникнуть стоит, полезно для понимания и позволяет осознанно менять параметры. Цифры обрели смысл. Перейдем теперь к практической стороне вопроса.

Значение диафрагмы сложно недооценить. Это в высшей степени мощный инструмент, который влияет на многие аспекты.

Диафрагма влияет на:

1. количество попадаемого на матрицу света и, соответственно, экспозицию;
2. ГРИП;
3. боке;
4. резкость;

Рассмотрим эти пункты подробнее.

Влияние диафрагмы на количество попадаемого света

Это мы и рассматривали выше. Для наглядности приведу пример, где изменяется диафрагма при прочих равных неизменных параметрах. Отчетливо видно, что сцена передается более темной при закрытии диафрагмы.

Влияние диафрагмы на ГРИП

Мы еще не рассматривали понятие ГРИП. Если вы с ним незнакомы, то вкратце скажу, что это зона впереди и сзади снимаемого объекта (на котором сфокусировались), в пределах которой фото будет резким. Раньше мы говорили о влиянии фокусного расстояния на ГРИП. Диафрагма также мощный инструмент и для изменения ГРИП.

Правило простое: при увеличении/открытии диафрагмы (= уменьшении числа f) ГРИП уменьшается, и наоборот.

Покажу это на примере:

Посмотрите на область возле сучка – при открытии диафрагмы область резкости сужается.

Портретисты, например, часто управляют ГРИП посредством диафрагмы, делая акцент на снимаемом человеке (уменьшая ГРИП) или наоборот – «встраивают» портретируемого в сцену (увеличивая ГРИП). Говоря просто: «если нужно размыть фон, максимально откройте диафрагму».

Влияние диафрагмы на боке

Боке мы также раньше не обсуждали. Это характер передачи изображения в зоне нерезкости. В самом начале рассматривали пример съемки человека, за которым находится множество огоньков. При их попадании в зону нерезкости то, как они будут отображаться, и определяет боке.

Для получения «благородного» боке используйте открытые диафрагмы.

Точечные источники света могут быть близкими к кругу, а могут быть многоугольниками. Это определяется формой отверстия, образуемой лепестками диафрагмы. На открытой диафрагме лепестки образуют отверстие, по форме близкое к кругу. Чем больше лепестков, тем больше оно будет походить на круг. На новых объективах лепестки скругленные, поэтому даже при их меньшем количестве образуется фигура, близкая к кругу.

Чешуйчатые кружки – это и есть боке, отражающее неоднородность фона. На примере эта неоднородность формируется цветами на заднем плане в верхней части изображения.

Влияние диафрагмы на резкость

С закрытием диафрагмы повышается резкость. Речь, конечно, идет о той части изображения, которая находится в пределах ГРИП. Как правило, на открытых диафрагмах формируется мягкое изображение, что может быть хорошо для портретов. Прикрыв диафрагму на пару стопов от максимально возможной для объектива диафрагмы, можно получить сильный рост резкости. Пика резкости объективы часто достигают при диафрагмах в диапазоне f/5.6 — f/8 (привел очень приблизительные значения, т.к. диапазон может меняться в зависимости от конкретных моделей). Дальше появляется ощутимое влияние дифракции, и начинается обратный процесс – при дальнейшем закрытии диафрагмы резкость снижается.

Например, в пейзажах почти всегда требуется максимальная резкость, и там часто используются диафрагмы f/6.3, f/8.

Для примера рассмотрим условный объектив с постоянным фокусным расстоянием и неизменной максимальной диафрагмой f/1.8. На f/1.8 изображение может «софтить», получаться мягким. Прикрыв до f/2.8 — f/4, получим гораздо более резкое изображение. На значениях близких к f/8 оно будет звеняще резким. А дальше резкость будет снижаться, и на f/22 или f/32 создастся ощущение, будто изображению сильно недостает резкости.

Каждый объектив позволяет достичь той или иной резкости. Диапазоны диафрагменных чисел, при которых достигается максимальная резкость, индивидуальны. Обращайте внимание на это в обзорах объективов. Также отмечу, что диафрагма влияет на виньетирование – при открытой диафрагме оно больше. Виньетирование, аберрации и прочие оптические характеристики индивидуальны для конкретных моделей объективов, поэтому перед покупкой настоятельно рекомендую изучать обзоры.

Выбор диафрагмы – какую использовать?

Рассказывая о влиянии диафрагмы, я вскользь отмечал, где может использоваться то или иное значение. Сейчас пробежимся по правилам.

• Во многих случаях стоит ориентироваться на тот диапазон диафрагм, при котором достигается максимальная резкость (нужно посмотреть в обзорах для вашего объектива). Для пейзажей рекомендую именно его.
• При съемке портретов, когда хочется размыть фон, стоит использовать открытые диафрагмы (можно прикрыть на 2/3 — 1 стоп от максимальной). Если нет острой нужды и объектив не из топовой линейки, максимально открытые диафрагмы рекомендую не использовать. На них может отчетливо проявляться потеря резкости и виньетирование.
• При съемке вечерних уличных портретов или в обычном/темном помещении или клубах/ресторанах… при необходимости можно максимально открыть диафрагму, чтобы уменьшить выдержку и избежать шевеленки. Точнее, вам придется это делать)
• При съемке группы людей можно использовать средние значения, чтобы не допускать выпадения отдельных людей и частей тел из ГРИП.
• Снимаете в вечернее время и нет штатива – диафрагму можно открыть и немного пожертвовать резкостью. Так будет намного лучше, чем получить шевеленку.
• Снимаете макро и не хватает ГРИП? Можно прикрыть диафрагму сильнее обычного, вплоть до f/22 – f/32.
• Снимаете быстро движущиеся объекты, и нужно сделать выдержку короче? Открывайте диафрагму.
• При съемке на ярком солнечном свету можно (и скорее всего придется) прикрыть диафрагму.

Конкретными значениями это можно охарактеризовать примерно так:

Резюме

Диафрагма позволяет регулировать световой поток. Основные параметры, на которые влияет диафрагма: ГРИП, резкость и экспозиция (про нее поговорим позже). Рекомендую просто попробовать поснимать на разных значениях и понаблюдать, как изменяется картинка. Поначалу все это может казаться запутанным, но «распутывается» с практикой. Важно отталкиваться от сюжета и всегда задавать себе вопросы: «какие сейчас условия съемки, критично ли влияние изменения диафрагмы для этого сюжета, чего нужно достичь, какие значения можно использовать». После таких вдумчивых съемок придет чувство камеры, и мозг будет выставлять настройки чуть ли не на автомате!