Чому малюнок не стає темнішим, чим більше збільшуєте?

У міру збільшення фокусної відстані лінзи у вашій лінзі менша кількість фотонів проходить через дзеркало / датчик.

Чому ви не бачите потемніння, дивлячись у видошукач і збільшуючи масштаб за допомогою зум-об'єктива, а навпаки яскравіше?

Чому телеоб'єктиви не потребують більшого часу затвора, ніж ширококутні об'єктиви?

Відповідь на це питання обертається поясненням того, як функціонують зумні лінзи, тому що ви правильні у своїх спостереженнях: Коли ви збільшуєте зображення на все більші та більші збільшення, зображення тьмяніє, якщо якимось чином не застосовується компенсація. Припустимо, що ви збільшуєте від 25 до 50 мм, якщо робочий діаметр діафрагми залишиться незмінним, яскравість зображення зазнала б в 4 рази втрати за своєю інтенсивністю. Якщо говорити по-різному, кожне подвоєння фокусної відстані буде тьмянішим, воно буде лише 25% таким яскравим, як було до збільшення. Якщо це правда, як запобігти втраті світла?

Кількість світлової енергії, яка може потрапити в лінзу, безпосередньо пов'язана з робочим діаметром діафрагми райдужної оболонки (діафрагмою). Чим більший робочий діаметр, тим більше площа поверхні, тим більше світла може зібратися лінза.

Сучасний зум-лінза має трюк в рукаві, що зберігає яскравість зображення такою ж ретельною більшістю масштабу. Деякі зуми високого рівня зберігають яскравість зображення протягом усього масштабу. Як це працює: Діаметр діафрагми, який видно при погляді в лінзу спереду, здається більшим, ніж є насправді. Це відбувається тому, що передня група лінзових елементів зум-лінзи збільшується, таким чином діаметр цього вхідного кола виявляється більшим, ніж реальність.

Крім того, у міру збільшення відстані від групи передньої лінзи та діафрагми райдужної оболонки також змінюється. Це викликає явну зміну діаметра. Те, що це очевидно, а не реальна зміна, є неважливим. З зовнішнього вигляду ця зміна виглядає реальною, і ця дія дозволяє все більше світлової енергії входити під час збільшення.

Як я вже говорив, деякі зуми високого класу добре пройти через весь зум. Вони називаються постійними масштабами діафрагми. Збільшення за нижчими цінами зберігають постійну діафрагму до останніх 80% масштабу, вони не вдається і зазнають втрат світла, про які ви просите.

Система нумерації f / stop спеціально придумана для того, щоб різні об'єктиви під одним номером f / stop бачили однакову експозицію. Сюди входять ваші ширококутні та телеоб'єктиви. F / стоп номер = фокусна відстань / ефективний діаметр діафрагми.

Також ширококутний об'єктив може зібрати більшу загальну кількість фотонів (з більш широкої області). Однак фокусна відстань в 2 рази довше (100 мм проти 50 мм) робить об'єкт здається в 2 рази більшим, за винятком того, що наш телеоб'єктив (і той же розмір датчика) вирізає наш погляд на 1/4 області, яка все ще видно. Якщо припустити, що наша тема була великою рівномірно освітленою порожньою стіною (немає спеціальних областей для ускладнення цього), то ми бачимо 1/4 світла (фотони, ваш аргумент), але в 1/4 площі, що таке саме світло на одиницю область. Експозиція - це світло на одиницю площі, а не про загальну кількість фотонів у всій області кадру (яскравий правий край кадру додає фотони, але не змінює належне опромінення темної лівої сторони).

Чому малюнок не стає темнішим, чим більше збільшуєте?

Якщо розмір вхідної зіниці залишається постійним, це відбувається.

Але дуже мало зум-лінз, навіть у тих, хто має змінну максимальну діафрагму, підтримують такий же розмір вхідної зіниці, як і об'єктив.

У міру збільшення фокусної відстані лінзи у вашій лінзі менша кількість фотонів проходить через дзеркало / датчик.

Знову ж таки, лише якщо розмір вхідної зіниці залишається постійним.

Але щоб підтримувати однакове f-число, діаметр вхідної зіниці потрібно збільшувати з тією ж швидкістю, як і фокусна відстань. Якщо ви подвоїте фокусну відстань, ви також повинні подвоїти діаметр вхідної зіниці, яка вчетверо збільшує область еп, щоб зберегти однакове f-число.

Фізичний розмір діафрагми є лише частиною того, що визначає максимальну діафрагму лінзи, виражену f-числом. Збільшення між передньою лінзою та розташуванням діафрагми також грає певну роль. F-число діафрагми визначається відношенням фокусної відстані лінзи, розділеною на діаметр вхідної зіниці , що часто називається ефективною діафрагмою.

Простою мовою діаметр вхідної зіниці визначається тим, наскільки широко відкривається діафрагма при огляді через передню частину лінзи .

У вашому прикладі 14-мм об'єктив із кутом зору 114 ° має вхідну зіницю шириною 5 мм при f / 2.8. Для DSLR і навіть більшості дзеркальних камер 14-міліметровий об'єктив - це те, що називається ретрофокусним дизайном. Це більш-менш еквівалент телеоб'єктива, поверненого назад. Тож "збільшення" між діафрагмою діафрагми та передньою частиною лінзи є негативною. Тобто вхідна зіниця виявляється меншою за фактичний розмір фізичної діафрагми! З іншого боку, для 90-мм об'єктива з кутом огляду 27 ° потрібен вхідний зразок діаметром 32 мм для f / 2,8. Це на 6,4X ширше, або на 41 рази більше, ніж на 5-мм вхідному зінці 14-мм об'єктива при f / 2,8.

Коли зум-лінзи з постійною діафрагмою переміщуються для зміни фокусної відстані, то збільшення норми між передньою лінзою та діафрагмою зазвичай змінюється, а не фізичний розмір діафрагми. Ця зміна збільшення - це те, що дозволяє вхідному вихованцеві здаватися більшим при більшій фокусній відстані і меншим при менших фокусних відстанях для тієї ж фізичної діафрагми. Об'єктив 70-200 мм f / 2.8 має вхідну зіницю діаметром 25 мм при 70 мм та f / 2,8. На 200 мм вхідний зразок при f / 2.8 - це тад шириною понад 71 мм. Фактична фізична діафрагма має однаковий розмір в обох випадках. Що змінилося - це величина збільшення між діафрагмовим вузлом і передньою частиною лінзи.

Зауважте, що цей самий принцип, як правило, грається і зі змінними діафрагмами з масштабним діафрагмою. Візьмемо, наприклад, 18-300 мм ф / 3.5-5.6 об'єктив. На 18 мм вхідний зразок для f / 3,5 становить приблизно 5,14 мм в ширину. На 300 мм вхідний зразок для f / 5,6 перевищує десять разів, ніж при ширині 53,6 мм. Зауважте, що більшість зум-лінз, які мають максимум 300 мм та f / 5,6, мають передні елементи, дещо більше 54 мм в діаметрі. Необхідний розмір учня для входу - це причина! Якщо вхідний зразок на 300 мм все ще був шириною 5,14 мм, як це на 18 мм та f / 3,5, максимальна діафрагма в 300 мм була б f / 58!

То чому б усі зум-лінзи не використовували достатньо збільшення, щоб залишатися при постійній діафрагмі протягом усього діапазону збільшення? В першу чергу вартість, пов’язана з додатковими розмірами, вагою та складністю, необхідними для виготовлення лінзи з постійною діафрагмою.

Ваші зіниці розширюються, щоб компенсувати, переглядаючи видошукач.

Так, ваші міркування правильні, картинка стає темнішою, коли ви збільшуєте зображення, припускаючи, що всі інші фактори залишаються незмінними .

Якщо використовується автоматичний режим експозиції, камера просто компенсує потемніння, регулюючи час експозиції, ISO або діафрагму. Перейдіть у ручний режим або вивчіть відображені налаштування фотографії, збільшуючи масштаб, щоб побачити залежність між цими параметрами та видимою яскравістю.