Було кілька дуже хороших відповідей, проте є кілька деталей, про які не згадувалося. По-перше, дифракція завжди буває на кожному отворі, коли світло згинається по краях діафрагми і створює " Повітряний диск ". Розмір повітряного диска та частка диска, що містить зовнішні кільця, і амплітуда кожної хвилі у зовнішніх кільцях збільшуються, коли діафрагма зупиняється (фізична діафрагма стає меншою.) Коли ви підходите до фотозйомки в те, як Вюбер зазначив у своїй відповіді:
Подумайте про сцену як про багато маленьких дискретних точок світла.
Ви розумієте, що кожна з цих точок світла, фокусуючись вашим об'єктивом, генерує власний повітряний диск на носії зображення.
Щодо зображення середнього
Слід також чітко зазначити, що межа дифракції насправді не є обмеженням лінзи. Як було зазначено вище, лінзи завжди створюють дифракційну картину, лише міра та ступінь цієї картини змінюються в міру зупинки лінзи. "Межа" дифракції - це функція середовища зображення. Датчик з меншими фотосайтами або плівка з меншим розміром зерна матиме нижню межу дифракції, ніж ті, що мають більші фотозити / зерна. Це пов’язано з тим, що менший фотосайт охоплює менше простору диска, ніж більший фотосайт. Коли повітряний диск збільшується в розмірах та інтенсивності, коли об'єктив зупиняється, повітряний диск впливає на сусідні фотосайти.
Межа дифракціїце точка, коли повітряні диски виростають досить великими розмірами, що вони починають впливати більше, ніж на один фотосайт. Ще один спосіб поглянути на це, коли повітряні диски від двох точкових джерел світла, вирішуваних датчиком, починають зливатися. При широкій діафрагмі два точкові джерела світла, які зображені датчиком, можуть впливати лише на одні сусідні фотосайти. Коли діафрагма зупиняється, повітряний диск, що генерується кожним точковим джерелом світла, зростає до тієї точки, коли зовнішні кільця кожного повітряного диска починають зливатися. Це точка, коли датчик "дифракційно обмежений", оскільки окремі точкові джерела світла більше не вирішуються на один фотосайт ... вони зливаються і охоплюють більше одного фотосайту. Точка, в якій зливається центр кожного ефірного диска, - це межа роздільної здатності, і ви більше не зможете вирішити будь-яку дрібну деталь незалежно від діафрагми. Це частота відсічення дифракції.
Слід зазначити, що об'єктив може вирішувати меншу точку пікселів у зображенні. Це той випадок, коли повітряні диски, орієнтовані об'єктивом, охоплюють лише частину фотосайту. У цьому випадку, навіть якщо два високороздільних точкових джерела світла генерують повітряні диски, які зливаються над однією фотосайтом, кінцевий результат буде однаковим ... датчик буде виявляти лише одноточковий світло, незалежно від діафрагми. "Дифракційна межа" такого датчика була б вищою (скажімо, f / 16), ніж для датчика, який здатний чітко вирішувати обидва точкових джерела світла (що може бути дифракцією обмеженим при f / 8). Це теж можливо, і, ймовірнощо точкові джерела світла НЕ будуть ідеально орієнтовані на центр фотосайту. Цілком правдоподібно, щоб повітряний диск був сфокусований на межі між двома фотосайтами або стиком чотирьох фотосайтів. У чорно-білому датчику або датчику фовеону (укладені кольорові датчики) це може спричинити лише пом'якшення. У датчику кольорового датчика, де квадратний з’єднання з 4 фотосайтів буде фіксувати змінний візерунок кольорів GRGB, оскільки повітряний диск може впливати на остаточний колір, виведений цими чотирма фотосайтами, а також спричинити розм’якшення або неправильну роздільну здатність.
Мій Canon 450D, датчик APS-C 12,2 мп, має межу дифракції f / 8,4. На відміну від цього, Canon 5D Mark II, датчик повного кадру 21,1 Мп, має межу дифракції f / 10,3. Більший датчик, незважаючи на те, що має майже вдвічі більше мегапікселів, може займати додаткову зупинку, перш ніж зустріне його межу дифракції. Це тому, що фізичні розміри фотосайтів на 5D II більше, ніж на 450D. (Хороший приклад однієї з численних переваг більших датчиків.)
Ключі в суміші
В Інтернеті часто можна зустріти таблиці, які задають певну дифракційну обмежену діафрагму для конкретних форматів. Я часто бачу f / 16, який використовується для APS-C датчиків, і f / 22 для Full Frame. У цифровому світі ці цифри взагалі марні. Діфракційна обмежувальна діафрагма (DLA) - це, в кінцевому рахунку, функція відношення величини зосередженої точки світла (включаючи схему повітряного диска) до розміру одного елемента, що визначає світло на датчику. Для будь-якого розміру датчика, APS-C або Full Frame, межа дифракції буде змінюватися залежно від розміру фотосайтів. Приклад цього можна побачити з лінійкою фотокамер Canon EOS Rebel протягом багатьох років:
Camera | DLA
--------------------
350D | f/10.4
400D | f/9.3
450D | f/8.4
500D | f/7.6
550D | f/6.8
Розмір має бути схожим за розміром зерна плівки. Плівки з більш дрібним зерном в кінцевому підсумку були б більш чутливі до дифракційного пом'якшення при більш низьких отворах, ніж плівки з більшими зернами.
Частота відключення дифракції
Дифракцію часто рекламують як вбивцю зображення, і люди говорять про "межу дифракції" як про точку, в якій ви більше не можете вирішувати зображення "корисно". Навпаки, межа дифракції є лише точкою, коли дифракція починає впливати на зображення для конкретного середовища зображення, яке ви використовуєте. Частота відсічення дифракції - це точка, в якій додаткова різкість неможлива для даної діафрагми, і це справді функція об'єктива та фізичної діафрагми.
Формула частоти відключення дифракції для (досконалих) оптичних систем така:
fc = 1 / (λ * f #) цикли / мм
Це говорить про те, що зворотна довжина хвилі сфокусованого світла, помножена на f-число лінзи, - це число циклів на міліметр, яке можна вирішити. Частота відключення дифракції, як правило, є точкою, коли роздільна здатність досягає довжини хвилі самих частот світла. Для видимого світла λ між 380-750nm або 0,38-0,75 мкм. Поки частота відсічення не буде досягнута для заданої діафрагми, можна досягти більшої роздільної здатності.
Наочні приклади
Послідовність вибірок зображень, наведених вище, є гідним прикладом ефекту дифракції, а також ефекту оптичних аберацій, коли об'єктив широко відкритий. Я думаю, що це трохи потерпає від деякого зміщення фокусу через сферичної аберації, тому я створив анімований GIF, який демонструє ефекти зміни діафрагми об'єктива Canon 50 мм f / 1.4 вниз від його найширшого діафрагми до його самого вузького, у повній зупинці .
(Примітка. Зображення велике, 3,8 мега, тому дозвольте його завантажувати повністю, щоб побачити порівняння різкості при кожній зупинці.) На зображенні проявляється помітна оптична аберація при зйомці широко відкритим, зокрема хроматична аберація та деяка сферична аберація (може бути деяка незначна фіолетова бахрома ... Я намагався зосередити увагу.) Перестав до f / 2, CA значно зменшився. Від f / 2,8 до f / 8 різкість є найвищим рівнем, і f / 8 є ідеальним. При f / 11 різкість падає настільки незначно, через дифракцію . При f / 16 і особливо f / 22 дифракція помітно впливає на різкість зображення. Зауважте, що навіть при дифракційному розмитті f / 22 все ще значно різкіше, ніж f / 1,4 або f / 2.
