Геометрической и эффективное относительное отверстие.

Отношение диаметра входного отверстия (зрачка) объектива к его фокусному расстоянию называется относи­тельным отверстием. Это отношение выражается в виде дроби с числителем, равным единице, и знаменателем к, равным отношению фокусного расстояния / к диаметру D действующего отверстия объектива. Оно показывает, во сколько раз фокусное расстояние объектива больше диамет­ра входного отверстия (зрачка): D /1=1 к

Величины к — это так называемые числа диафрагмы, кото­рые гравируют на оправе объектива.

Относительное отверстие — важная характеристика, так как от него зависит светосила объектива, глубина резко изображаемого пространства и абсолютная резкость изображения.

При диафрагмировании объектива увеличивается глуби­на резко изображаемого пространства, но вместе с тем изменяется абсолютная резкость изображения .

Уменьшение отверстия диафрагмы объектива вначале ведет к повышению абсолютной резкости изображения. В пределах относительных отверстий 1 :5.6—1:8 резкость максимальная. Дальнейшее диафрагмирование сопровож­дается снижением абсолютной резкости изображения. Это следует иметь в виду и применять диафрагмирование объектива более 1:8 при съемках только в случаях крайней необходимости.

На оправах объективов имеются деления, которые явля­ются знаменателями относительных отверстий и называ­ются числами диафрагмы. Для всех объективов установ­лен следующий стандартный ряд чисел диафрагмы: 2у 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22. Число 2 соответствует относительному отверстию 1:2; число 2,8 — относительному от­верстию 1:2,8 и т. д. Каждое последующее деление) диафрагмы соответствует двукратному изменению освещенности оптического изображения в кадровом окне кино­аппарата. Чтобы сравнить светосилу объектива при двух разных значениях диафрагмы, следует сопоставить квадраты чисел диафрагмы. Например, требуется рассчитать, во сколько раз снизится освещенность оптического изображения в киноаппарате, если переставить диафрагму с деления, обозначенного числом 2, на деление с числом 8. Сравним квадраты чисел диафрагмы 2~: 8" = 4:64 = 1: 16, узнаем, что освещенность при диафрагме 8 будет в 16 раз меньше, чем при диафрагме 2. Следовательно, при диафрагмирова­нии объектива с числа 2 до числа 8 необходимо увеличить выдержку в 16 раз, чтобы получить такую же экспозицию, как при диафрагме 2.

Коэффициент светопропускания т непросветленных объективов составляет 0,5—0,7, в то время как у про­светленных он достигает значения 0,9.

Некоторые киносъемочные объективы имеют две шка­лы диафрагм: обычную, обозначающую геометрические относительные отверстия, и красную — выражающую эф­фективную светосилу с учетом коэффициента светопропус­кания объектива.

Однако понятие относительного отверстия как чисто геометри­ческого отношения для характеристики светосилы справедливо только для идеального объектива, не вызывающего никаких потерь света. В реальных объективах всегда имеются потери света на поглощение в стекле линз и отражения на их поверхностях, грани­чащих с воздухом. Величины этих потерь зависят от конструкции объектива, т.е. количества входящих в него оптических компонен­тов и суммарной толщины стекла линз. Они могут достигать значи­тельной величины и ими нельзя пренебрегать при определении экспозиции.

Поэтому в практике применяют понятие эффективного относи­тельного отверстия, которое всегда меньше геометрического на ве­личину, эквивалентную сумме всех видов световых потерь в объек­тиве. Величины эффективных относительных отверстий выражаются также в виде дроби с числителем единица, но обозначения соответ­ствуют не действительному геометрическому отношению диаметра действующего отверстия и фокусного расстояния, а тому отноше­нию, которое имел бы идеальный объектив при такой же действи­тельной светосиле, как имеющийся реальный.

Каждый объектив имеет расположенную в соответствующем месте между линзами ирисовую апертурную диафрагму, позволяю­щую плавно изменять диаметр действующего отверстия объектива, а следовательно, и его относительное отверстие.

Разметка шкал диафрагм производится в значениях эффек­тивных относительных отверстий. Максимальное значение гео­метрического относительного отверстия наносится только на оправе объектива. Градуировка шкал диафрагм производится таким обра­зом, что каждому следующему смежному делению соответствует изменение светового потока, проходящего через объектив, в два раза. Это значит, что площади, соответствующие смежным отвер­стиям, также отличаются в два раза, а их диаметры в -у2~ или в 1,41 раза.

Для разметки шкал диафрагм киносъемочных объективов при­нят следующий ряд величин относительных отверстий: 1:0,7; 1:1; 1:1,4; 1:2; 1:2,8; 1:4; 1:5,6; 1:8; 1:11; 1:16; 1:22; 1:32. Для упрощения обозначений на шкалы диафрагм на объективах наносятся только знаменатели указанных дробей, выражающих величины относитель­ных отверстий. Шкала каждого конкретного объектива начинается с его максимального эффективного относительного отверстия, которое может и не совпадать с указанным рядом, все же после­дующие должны ему соответствовать.

Следует иметь в виду, что при наводке объективов на дистанцию съемки, соизмеримую с его фокусным расстоянием, дополнитель­ное выдвижение становится значительным и вызывает изменение светосилы и угла зрения, которыми уже нельзя пренебрегать, например при макросъемках.

Остановимся на назначении и применении имеющейся в каждом съемочном объективе ирисовой диафрагмы. Легкость изменения при помощи диафрагмы величины относительного отверстия объектива, а следовательно, и освещенности создаваемого им изображения привела к тому, что иногда считают диафрагмирование объектива средством установления правильного режима экспонирования кино­пленки, в зависимости от ее светочувствительности и условий освещения объекта съемки.

Однако основное назначение диафрагмы заключается не в уста­новлении режима экспонирования, а в выборе нужной глубины рез­ко изображаемого пространства. Кинооператор почти никогда не выбирает величину относительного отверстия объектива, ориенти­руясь только на режим экспонирования.

Диафрагмированием он в первую очередь добивается нужного характера изображения, а экспозицию устанавливает соответ­ствующим освещением объекта, изменением угла открытия обтю­ратора или применением нейтральных светофильтров. В условиях репортажных съемок это невозможно, и приходится использовать диафрагму для установки режима экспонирования.

Более подробно о влиянии диафрагмирования на глубину резко изображаемого пространства и характер изображения сказано в главе значениях диафрагмы, следует сопоставить квадраты чисел диафрагмы. Например, требуется рассчитать, во сколько раз снизится освещенность оптического изображения в киноаппарате, если переставить диафрагму с деления, обозначенного числом 2, на деление с числом 8. Сравним квадраты чисел диафрагмы 2~: 8" = 4:64 = 1: 16, узнаем, что освещенность при диафрагме 8 будет в 16 раз меньше, чем при диафрагме 2. Следовательно, при диафрагмирова­нии объектива с числа 2 до числа 8 необходимо увеличить выдержку в 16 раз, чтобы получить такую же экспозицию, как при диафрагме 2.

Коэффициент светопропускания т непросветленных объективов составляет 0,5—0,7, в то время как у про­светленных он достигает значения 0,9.

Некоторые киносъемочные объективы имеют две шка­лы диафрагм: обычную, обозначающую геометрические относительные отверстия, и красную — выражающую эф­фективную светосилу с учетом коэффициента светопропус­кания объектива.

3. Фотометрический характеристики объекта съемки: контраст, интервал яркости, интервал освещенности.

Баланс освещения

Чтобы достичь необходимого соотношения светотени при освещении как всей сцены, так и отдельных сред­них и крупных планов, нужно установить наиболее под­ходящий баланс освещенностей, создаваемых отдельными источниками света: рисующим, заполняющим, моделирую­щим, контурным и фоновым. При достаточном опыте балансирование освещения можно делать на глаз. Но лучше осуществлять двойной контроль освещения — ви­зуальный (зрительная оценка путем сравнения) и инстру­ментальный (объективное измерение экспонометром).

Контраст освещения

При равномерно-рассеянном свете интервал яркостей объекта зависит только от соотношения отражающей спо­собности его деталей. Например, если лицо человека отра­жает 30% падающего на него света, а темный костюм всего 3%, контраст (интервал яркостей) такого объекта будет равен 30:3 или 10:1.

Если объект съемки освещают не только рассеянным светом, но и направленным, образующим тени, интервал яркостей объекта будет определяться не только отражаю­щей способностью его деталей, но и контрастом освеще­ния, т. е. отношением интенсивности рисующего и запол­няющего света к интенсивности только одного заполня­ющего света

Контраст = рисующий + заполняющий общий заполняющий

Допустим, что основной рисующий свет в два раза интенсивнее, чем заполняющий, тогда конт­раст освещения будет равен 3:1, так как более освещен­ная сторона объекта, обращенная к источнику рисующего света, получит от него две единицы освещенности и плюс еще одну единицу — от источника заполняющего

рассеянного света; теневая сторона получит только одну единицу освещенности от источника заполняющего рассеянного света.

Определяют контраст освещения с помощью фото­электрического экспонометра или люксметра. При этом на окно фотоэлемента устанавливают диффузно-рас-сеивающую пластинку, предназначенную для замера освещенности. Чтобы замерить контраст освещения, нуж­но сначала замерить освещенность, создаваемую рису­ющим и заполняющим светом одновременно. Затем заме­рить освещенность в затененной части объекта (только рассеянный свет). Отношение замеренных освещенностей покажет контраст освещения объекта съемки.

Черно-белая кинопленка, обладающая большой фото­графической широтой, допускает относительно большие контрасты освещения. Однако при съемке лица человека оптимальный контраст освещения составляет 2,5:1 или 3:1. При съемке портрета на цветную кинопленку реко­мендуется устанавливать контраст освещения 2:1, но не более 2,5:1.

В идеальном случае оптическое изображение любого объекта съемки, построенное съемочным объективом на пленке в пределах кадрового окна киносъемочного аппарата, должно было бы быть полностью подобным самому объекту с правильной передачей всех градаций яркости и цветов его отдельных участков соответствую­щими освещенностями и цветами их изображений.

Определим некоторые основные характеристики объектов съемки, чтобы в дальнейшем было легче сопоставить их с получаемыми при съемке оптическими и фотографическими изображениями. Любой объект съемки можно представить как то или другое сочетание мно­жества отдельных элементов — участков той или другой формы, име­ющих различную яркость, цвет и размер. В каждом объекте всегда есть самые темные и самые светлые его места — наименее и наибо­лее яркие. Логарифм отношения наибольшей яркости в объекте к наимень­шей называют интервалом яркости объекта.Этот показатель важен, так как характеризует общий контраст объекта съемки.

Иногда интервал яркости выражают не в логарифмическом виде, а прямым отношением яркости В, и В₂, приравнивая наименьшую из них к

единице — :х.

Ниже приведены некоторые значения интервалов яркостей,

выраженные обоими указанными способами.

Ig-

fi2 5,

,9

1,2

1,5

1,8

2,

2,4

,7

Si

:8

I: I6

1:32

1:64

1:

1:250

:500

1:1000

1:10000

В любом реальном объекте кроме участков с максимальной и минимальной яркостями имеется еще множество промежуточных. Любую пару граничащих участков или элементов различной яркости называют деталью яркости. Их сочетание, в зависимости от характера объекта съемки, может быть самым разнообразным: смежные участки могут сильно или незначительно отличаться по яркости друг от друга.

Глаз легко различает отдельные одноцветные элементы, если раз­ница в их яркости велика, и, наоборот, они становятся малоразли­чимыми или граница между ними совсем пропадает при малом отличии их яркостей. Вместе с тем даже одинаковые по яркости детали разного цвета легко различаются глазом.

Величина самой небольшой однотонной детали яркости, еще раз­личимой человеческим глазом, называется порогом различимости.

Порог различимости — величина непостоянная, он зависит от многих причин. Чем ниже порог различимости, тем меньшие детали яркости способен различать глаз.

яркость отдельных элементов объекта в направлении съемочного аппарата зависит от уровня их освещенности, харак­тера и коэффициента отражения света. Следовательно, при одина­ковом уровне освещенности всех участков объекта съемки их отно­сительная яркость будет зависеть только от величин коэффициентов отражения. Это условие выполняется при равномерном осве­щении всего объекта, и в этом случае интервал яркости в основном определяется наибольшим и наименьшим коэффициентом отраже­ния входящих в него материалов или фактур.

Разница в величинах коэффициентов диффузного отражения материалов, находящих применение в различных естественных и искусственных объектах съемки, не так уж велика. Коэффициент отражения самого темного из практически встречающихся мате­риалов— черного бархата — около 0,01, а самого светлого — окиси магния — 0,96. Таким образом, в условиях равномерного освещения наибольший возможный интервал яркости объекта со­ставит 1:96

Светотехнические свойства объекта съемки или экранного кине­матографического изображения определяются показателями ярко­сти его отдельных участков и общим интервалом, так как именно яркости воспринимаются глазом и определяют зрительное впечат­ление. Оптическое же изображение, построенное съемочным объ­ективом в плоскости пленки, правильнее характеризовать уровнями его освещенности, определяющими условия экспонирования.

Общий контраст или интервал освещенности оптического изобра­жения всегда меньше контраста самого снимаемого объекта;

Детали освещенности в изображении всегда меньше соответ­ствующих им деталей яркости объекта; Потеря контраста в различных частях оптического изображения объекта неодинакова. Наибольшей величины потери контраста достигают в тенях: так, многие детали, видимые в объекте, в изобра­жении могут оказаться ниже порога различимости;

потери контраста тем заметнее, чем больше общий интервал яркости объекта съемки.

Очевидно, что если в снимаемом объекте большую площадь занимают ярко освещенные участки, то увеличивается общий све­товой поток, проходящий через объектив, и пропорционально воз­растает количество рассеянного света. Следовательно, чем большую площадь в поле зрения объектива и в кадре занимают светлые участки и чем выше их яркость, т. е. чем больше средняя яркость объекта съемки, тем больше возникает рассеянного света и заметнее его влияние на передачу тональной градации объекта в его изобра­жении. Одновременно с этим и контрастность самого объекта съемки играет важную роль.

«Оптическое изображение объекта съемки всегда пере­дает детали яркости и интервал яркости объекта в существенно искаженном виде. Интервал яркости оптического изображения всегда значительно меньше интервала яркости объекта и независи­мо от величины интервала яркости объекта интервал яркости опти-ческого изображения почти никогда не-бывает больше 2,0—2,3 при среднем значении 1,3—1,5. Детали яркости в оптическом изобра­жении также дают искаженную картину деталей яркости объекта, будучи всегда уменьшенными по сравнению с ними. Уменьшение деталей освещенности, небольшое в светах, делается огромным в тенях