Budowa aparatu cyfrowego, część I - Obiektyw

Fotografia - niegdyś hobby dla wybranych, dziś, za sprawą rozwoju technologii cyfrowych, dostępna prawie dla wszystkich. Nie trzeba się już bowiem bawić w domową ciemnię, nie potrzeba chemikaliów, nie musimy też kupować klisz, ani wydawać ciężko zarobionych pieniędzy na wywoływanie i odbitki, z których większość może okazać się nieudana. Teraz wystarczy wydać jednorazowo określoną sumę na sprzęt i akcesoria, aby cieszyć się wspaniałymi efektami naszego hobby. Możemy beztrosko pstrykać wszystko, co nam wpadnie w oko, gdyż zepsute fotki wystarczy potem wykasować, zamiast martwić się kolejną wydaną na gniot złotówką.

Jednak rozwój fotografii cyfrowej i wymienione wyżej zalety są też pewną pułapką. Wiele osób wpada w nią, i zamiast zastanowić się chwilę nad ujęciem, nad kadrem, światłem i celem fotografii, pstryka - bo to i tak nic nie kosztuje. W ten sposób cyfrowy świat, ten prywatny, w domowym archiwum naszych komputerów, oraz publiczny, w postaci różnych galerii internetowych, zalewa morze fotograficznych gniotów. Rośnie też wśród "analogowych" fotografów pogarda dla amatorów fotografii cyfrowej i przekonanie, że zdjęcia z aparatów cyfrowych mają mniejszą wartość niż odbitki z analogowej kliszy, nawet jeśli będą prezentowały podobny poziom - zdjęcia z tradycyjnego aparatu wymagają bowiem minimum wiedzy, a fotki z cyfraka są zapewne wynikiem przypadku.

Jest w tym trochę racji, jednak tylko trochę. Przy cyfrowym sprzęcie również możemy nauczyć się myśleć. Myśleć i planować przed, a nie dopiero po zrobieniu zdjęcia. Nauczmy się zatem, jak poprawnie korzystać z aparatu, aby robił zdjęcia tak, jak my chcemy, a nie tak, jak mu przypadkiem wyjdzie.

Aby ułatwić naukę przygotowaliśmy Czytelnikom poradnik fotografii cyfrowej, który będziemy stale poszerzać o nowe wiadomości. Zaczniemy od budowy, gdyż podstawowa znajomość "anatomii" aparatu pozwoli nam swobodniej poruszać się zarówno po rozwijającym się rynku fotograficznym, jak i lepiej zrozumieć działanie naszego sprzętu.

Na początek omówimy jeden z ważniejszych elementów aparatu.

Obiektyw to jedna z najważniejszych części aparatu fotograficznego, zarówno analogowego jak i cyfrowego, niezależnie od klasy aparatu, gdyż to właśnie tędy wpada światło, dzięki któremu możemy później podziwiać pięknie odwzorowane szczegóły fotografii.

Od jakości optyki użytej w obiektywie zależy w znacznym stopniu jakość obrazu utworzonego na matrycy. Nawet najnowocześniejsza elektronika w aparacie nie nadrobi strat, jakie spowodować może kiepski obiektyw - nieostrości, rozmycia na brzegach kadru, aberracje i dystorsje. Morał z tego płynie taki, że lepiej mieć nieco gorszy korpus aparatu z dobrym szkłem, niż nawet najlepszy korpus uzbrojony w optykę niskich lotów. Ponieważ w fotografii cyfrowej elektronika odgrywa jednak istotną rolę (dużo większą niż w tradycyjnej) to oczywiście najlepiej mieć i obiektyw i korpus aparatu na dobrym poziomie - wówczas do uzyskania dobrej jakości zdjęć wystarczy już "tylko" dobry fotograf.

Optyka obiektywu składa się z kilku soczewek wzajemnie korygujących błędy, jakie każda z nich z osobna tworzy. Jedne są skupiające, inne rozpraszające, a niektóre mają za zadanie jedynie eliminację zniekształceń obrazu lub przebarwień. Zespół dobrej jakości soczewek utworzy doskonale ostry obraz o wspaniałych barwach i kontraście.

Niektóre obiektywy, zarówno w aparatach lustrzanych, jak i kompaktowych, wyposażone są w specjalne dodatkowe soczewki, służące do korekcji poruszeń, czyli tak zwanej stabilizacji obrazu (IS, VR, AntiShake). System ten pomaga wprawdzie zniwelować efekty poruszenia obiektywem przy dłuższym czasie naświetlania, jednak może wprowadzić nieznaczne pogorszenie jakości obrazu. Dlatego lepiej używać statywu - efekt będzie podobny, ale obraz lepszy.

O klasie obiektywu stanowi też (oprócz jakości samych soczewek) tak zwana jasność obiektywu. Jest to parametr, którego wartość odczytać możemy z obudowy obiektywu - oznaczona jest zazwyczaj 1: X lub f/X, gdzie X jest to najmniejsza dla danej ogniskowej wartość przysłony. Obiektyw o dużej jasności (czyli na przykład f/1.4 lub f/2.0) jest w stanie wpuścić dużo światła w krótkim czasie, a im krótszy czas migawki, tym większa pewność uzyskania nieporuszonego zdjęcia w gorszych warunkach.

Jasność obiektywu określona jest podziałem wartości ogniskowej obiektywu przez średnicę największego otworu przysłony. Na przykład obiektyw o ogniskowej 100mm i średnicy maksymalnego otworu przysłony 50 mm da w rezultacie jasność f/2, natomiast obiektyw o ogniskowej 200mm i takiej samej średnicy otworu przysłony będzie miał jasność już tylko f/4. Jednak dla obiektywów o długich ogniskowych trudniej jest o jasność rzędu f/2, gdyż wiąże się to z rozmiarem całej optyki - jasny obiektyw długoogniskowy będzie wielki, ciężki i bardzo drogi. Dużo łatwiej i mniejszym nakładem kosztów jest uzyskać jasny obiektyw o standardowej ogniskowej.

Jasność f/2 w obiektywie standardowym i krótkoogniskowym to nie jest najlepsza możliwa jasność, można powiedzieć, że jest to jasność typowa. O dużej jasności przy takich obiektywach mówi się, gdy osiągnie ona wartość f/1.4 lub nawet f/1.2. Za to teleobiektyw 400mm o jasności f/2.8 uznawany jest już za super jasny i odpowiednio ceniony. Jest też dużo większy, cięższy i bardziej skomplikowany niż teleobiektyw 400mm o jasności f/5.6. Obiektywy zoom maja zwykle gorsze jasności.

Jednak nie wpadajmy w przerażenie widząc, że nie stać nas na tak jasne obiektywy, nie wydawajmy naszych ostatnich oszczędności na sprzęt, którego możliwości i tak pewnie w pełni nie wykorzystamy - jasność f/2.8 przy obiektywie poniżej 100mm jest wystarczająco dobra dla większości sytuacji, a za pomocą teleobiektywu o jasności f/5.6 też wiele można osiągnąć. Dobry fotograf poradzi sobie i z ciemniejszym obiektywem, uzyskując doskonałą jakość zdjęć.

Wspomnieliśmy wcześniej, że na jasność obiektywu wpływa wielkość otworu przysłony oraz długość ogniskowej. Co to są za parametry i do czego służą?

Zacznijmy od przysłony. Jest to urządzenie, znajdujące się w obiektywie, regulujące dopływ światła do matrycy. Im mniejszą ustawimy wartość (na przykład f/2) tym szerzej otworzy się przysłona, wpuszczając przez obiektyw więcej światła w zadanym przez nas lub automatykę aparatu okresie czasu, niż gdy ustawimy większą wartość przysłony (na przykład f/8) - wtedy otwór się zmniejszy i w tym samym czasie wpadnie przez obiektyw znacznie mniej światła i zdjęcie wyjdzie ciemniejsze.

Można by pomyśleć: po co w ogóle regulować przysłonę, skoro wiadomo, że w fotografii najważniejsze jest światło - im więcej tym lepiej! Czyż nie lepiej mieć stale ustawioną najmniejszą wartość przysłony? Byłaby to racja, gdyby przysłona wpływała jedynie na ilość wpadającego światła, a tak nie jest. Decyduje ona bowiem również o innym ważnym w fotografii pojęciu - głębi ostrości odwzorowanego obrazu.

Głębię ostrości można określić jako przestrzeń, albo raczej płaszczyznę równoległą do powierzchni matrycy, w której zarejestrowane elementy obrazu są jeszcze ostre. Obiekty znajdujące się poza głębią ostrości (przed i za nią) są rozmyte i niewyraźne. Otwierając maksymalnie przysłonę zmniejszamy tą przestrzeń - ostry jest tylko ten wycinek obrazu, który się "załapał" w cienkiej płaszczyźnie ostrości. Z kolei przy mocno przymkniętej przysłonie przestrzeń ta się rozszerza - zarówno z przodu, jak i z tyłu więcej obiektów będzie na zdjęciu ostrych. Teraz niektórzy mogą pomyśleć - no jak to, przecież na zdjęciu najważniejsza jest ostrość! Czyż nie dobrze by było mieć cały czas mocno domkniętą przysłonę? Nie, ponieważ możliwość regulacji głębi ostrości wpływa na naszą kreatywność, ma także różne zastosowania.

W fotografii portretowej przydatna jest mała głębia ostrości. Aby żaden element tła nie wpływał na odbiór najważniejszego obiektu na zdjęciu musimy sprawić, aby przestało ono być ostre i wyraźne. Dlatego robiąc portret ustawiamy małą wartość przysłony.

Duża głębia ostrości istotna jest w momencie, gdy na zdjęciu ma być ostra przestrzeń niemal od naszych stóp aż po horyzont, tak jak w fotografii krajobrazowej, lub, gdy fotografowany obiekt usytuowany jest pod kątem w stosunku do nas - na przykład budynek. Ustawiamy wówczas większą lub maksymalną wartość przysłony.

fotki z różnymi głębiami - wykonane kompaktem cyfrowym

Wartość użytej przysłony wpływa nie tylko na ilość światła oraz głębię ostrości - bardzo często decyduje też o jakości zdjęcia. Zazwyczaj przy skrajnych ustawieniach przysłony (najmniejszej i największej) jakość zdjęcia spada. Najlepszą ostrość odwzorowania szczegółów (w ramach głębi ostrości) uzyskamy, stosując pośrednie wartości przysłony. Ich zakres jest indywidualny dla każdego obiektywu i nazywa się zakresem użytecznych przysłon. Dlatego warto przed zakupem sprzętu zasięgnąć języka, aby nie rozczarować się, że nasz "super" obiektyw o super jasności robi nieco rozmyte zdjęcia przy największym otworze, a ostre dopiero po dość znacznym przymknięciu przysłony na przykład do wartości f/8. Jednak korzyści płynące z zastosowania tak dużego otworu przysłony często są wyraźniejsze niż nieznaczne pogorszenie własności optyki. Wybór należy do nas. Jeśli jednak chcemy, aby nasz obiektyw pracował jednakowo dobrze w pełnym zakresie przysłon, musimy się liczyć z większym wydatkiem, w myśl zasady "lepsza optyka więcej kosztuje".

W komfortowej sytuacji są użytkownicy lustrzanek z wymienną optyką. Mogą zmieniać obiektywy, kupować takie, które mają najodpowiedniejsze do zastosowań parametry.

Użytkownicy kompaktów wyboru dokonują w momencie zakupu aparatu, są skazani na zamocowany na stałe obiektyw (istnieje jednak możliwość rozbudowy o odpowiednie konwertery, o czym napiszemy w dalszej części tekstu).

Drugim ważnym parametrem określającym przydatność obiektywu do różnych zastosowań jest jego ogniskowa.

Jest to odległość między środkiem optycznym obiektywu z ostrością nastawioną na nieskończoność a płaszczyzną matrycy (lub filmu w aparatach analogowych). Odległość tą podaje się w milimetrach, choć ma ona niewiele wspólnego z długością samego obiektywu. Ogniskowa wpływa przede wszystkim na kąt widzenia oraz skalę odwzorowania obrazu. Im krótsza ogniskowa tym szerszy kąt i większe pole widzenia obiektywu, a obiekty odwzorowane na matrycy bardzo małe. Im dłuższa ogniskowa tym węższy kąt widzenia i mniejszy wycinek obrazu rejestrowanego na matrycy, a tym samym większe przybliżenie. Obiektyw o ogniskowej 50mm jest nazywany obiektywem standardowym, gdyż kat widzenia ma zbliżony do kąta ostrego widzenia ludzkiego oka.

ogniskowa i kąt widzenia

Różne ogniskowe przydają się w różnych sytuacjach. Gdy chcemy fotografować krajobrazy, architekturę lub wnętrza, to najlepsze do tego celu są obiektywy krótkoogniskowe - szerokokątne. Jeżeli pragniemy uprawiać fotografie przyrodniczą, polować z aparatem na dzikie zwierzęta lub fotografować z oddali ciekawych ludzi, wtedy najlepszym wyborem jest teleobiektyw - czyli obiektyw długoogniskowy. Jeśli pociąga nas fotografia portretowa to ogniskowa powinna być pomiędzy 50-135mm. Często jednak o doborze ogniskowej decydują aktualne warunki i odejście, jakim dysponujemy.

Szczególne miejsce w galerii obiektywów zajmują te do makrofotografii. Najpopularniejsze ogniskowe w tych obiektywach to 50mm, 100mm, a zdarzają się też 180-milimetrowe makroobiektywy. Jednak nie ogniskowa jest wyróżniającym elementem takiego obiektywu - jest nim skala odwzorowania, inna niż w pozostałych obiektywach o tych samych długościach ogniskowych. Obiektywy makro przy pewnej niewielkiej odległości od obiektu (minimalnej odległości ostrzenia, bardzo małej dla tych obiektywów) potrafią go zarejestrować na matrycy w skali 1:1, czasem nawet 2:1, 3:1 lub więcej. Oznacza to, że 1mm fotografowanego obiektu odpowiada 1mm na matrycy (dla 1:1 - powiększenie 1x) lub 2mm (dla 2:1 - powiększenie 2x). Czasem można spotkać obiektywy z "funkcją makro". Nie zawsze oznacza to skalę 1:1 - często słowo "makro" oznacza tylko możliwość wykonania zdjęcia z bardzo niewielkiej odległości, ale skala odwzorowania nie będzie satysfakcjonująca.

Szerokość pola widzenia to najważniejsza cecha ogniskowej, ale nie jedyna. Nie mniej użyteczna jest zależność między długością ogniskowej, a pozorną głębią ostrości obrazu. Pozorną, gdyż dotyczy raczej zmian w proporcjach planów na zdjęciach (na przykład fotografowanego obiektu i tła) niż prawdziwym rozostrzeniu któregoś z planów. Fotografując obiekt krótkoogniskowym obiektywem zbliżamy się do niego, aby wypełniał kadr w zaplanowanym przez nas stopniu. Aparat rejestruje wówczas obiekt jako ostry, a elementy tła są oddalone i niewielkie, ale zdają się być dość wyraźne. Wiąże się to z dużą ilością szczegółów skupionych na zdjęciu. Jeśli zastosujemy obiektyw o dłuższej ogniskowej to, aby nasz obiekt wypełniał w takim samym stopniu kadr, będziemy musieli się od niego odpowiednio oddalić. Wówczas zmieni się perspektywa oraz proporcje między obiektem a tłem, które pozornie zbliży się i powiększy, a elementów tła zmieści się na zdjęciu znacznie mniej niż na poprzednim ujęciu. Będą one też nieostre i rozmyte, bo mocno powiększone.

ogniskowe i propoprcje (ekwiwalenty)

35 mm

140 mm

Więcej o głębii ostrości przeczytacie już niebawem w naszych kolejnych artykułach.

Obiektywy dzielimy nie tylko ze względu na długość ogniskowej (na krótkoogniskowe, standardowe, długoogniskowe). Istnieje również inny podział wg ogniskowych: na obiektywy stałoogniskowe i zmiennoogniskowe (tak zwane obiektywy zoom).

Obiektywy stałoogniskowe, czyli popularnie "stałki", posiadają tylko jedną ogniskową, na przykład 35mm, 50mm, 100mm lub 200mm. Zazwyczaj charakteryzują je bardzo dobre własności optyczne i niższa cena, niż dobrego obiektywu zoom. Wadą jest to, że nie można w nich swobodnie regulować kąta widzenia - możemy jedynie manewrować odległością aparatu od fotografowanego obiektu, oddalając się lub zbliżając do niego, czyli stosując zoom nożny ;)

Jeśli zależy nam na fotografowaniu różnych motywów, odległych lub bliskich, a nie chcemy nosić w plecaku kilku różnych obiektywów, zainwestujmy w obiektyw zmiennoogniskowy. Obiektywy zoom charakteryzuje zwykle szeroki zakres ogniskowych, które można płynnie zmieniać. Właśnie możliwość płynnej zmiany ogniskowej, a zarazem uzyskania ogniskowej o długości niedostępnej w stałkach (na przykład 67 mm czy 154 mm) jest dużą zaletą zoom-ów.

Charakterystyczne dla obiektywów zmiennoogniskowych jest również to, iż przy różnych ustawieniach zoomu zmienia się jasność obiektywu - przy minimalnym zoomie dostępny jest większy zakres przysłon i większy maksymalny otwór, niż przy maksymalnym zoomie, gdzie maksymalny otwór przysłony jest już nieco mniejszy. Wyjątek stanowią drogie zazwyczaj zoomy ze stałym światłem.

Wadą większości popularnych obiektywów zmiennoogniskowych jest to, iż przy skrajnych ogniskowych mają pogorszone własności optyczne - zazwyczaj różne zniekształcenia (dystorsje). Nie warto tez kupować obiektywów o bardzo szerokim zakresie ogniskowych - od bardzo szerokiego kąta do supertele (na przykład 28-400mm). Optyka w nich nie ma prawa uzyskać obrazów dobrej jakości.

W kompaktowych aparatach cyfrowych najczęściej stosowane są obiektywy zoom. Na korpusie lub obiektywie widnieją zwykle dwa parametry: największa jasność dla minimalnego i maksymalnego zoomu (np. f/2.0-3.0) oraz zakres ogniskowych.

Może zdziwić wiele osób, że jest to zwykle inny zakres ogniskowych niż ten podawany w różnych opisach produktu na stronach internetowych lub ulotkach (na przykład 7.2-28.8mm i 35-140mm). Wiąże się to z faktem istnienia różnic między wielkością elementu światłoczułego w aparacie analogowym (klatka kliszy filmu małoobrazkowego ma rozmiar 24x36mm) i aparacie cyfrowym. Matryca jest znacznie mniejsza od klatki kliszy, a istnieją również spore różnice między rozmiarami matryc w aparatach cyfrowych różnych producentów oraz w różnych klasach aparatów. Z tego powodu w cyfrówkach są dużo krótsze rzeczywiste ogniskowe, a dla ujednolicenia nazewnictwa stworzono tak zwany ekwiwalent ogniskowej, czyli odpowiednik ogniskowej w aparacie analogowym, do obsługi którego większość z nas była przyzwyczajona.

Ekwiwalent ogniskowej jest to długość prawdziwej ogniskowej obiektywu w aparacie cyfrowym pomnożona przez tak zwany crop factor (współczynnik kadrowania), który jest zależny od przekątnej matrycy (tzn. ile razy większa jest przekątna klatki filmu 35 mm od przekątnej matrycy).

Oto jak obliczamy ekwiwalent ogniskowej dla naszego obiektywu.

A : B = x
x * O = Eo

A - przekątna klatki filmu formatu 35 mm (24 x 36 mm)
B - przekątna matrycy aparatu cyfrowego
x - crop factor
O - rzeczywista ogniskowa obiektywu
Eo - ekwiwalent ogniskowej dla formatu 35 mm

Wynika z tego, że mimo iż 7 mm to bardzo szeroki kąt obiektywu to jednak w kompakcie cyfrowym takiego pola widzenia mieć nie będziemy. W większości kompaktów 7mm oznacza bowiem aż 35mm. W wielu lustrzankach cyfrowych, które mają większą matrycę, ekwiwalent dla 7mm wyniósłby tylko 11mm.

Zakres ogniskowych w cyfrówkach opisywany jest często krotnością zoomu, na przykład 4-krotny zoom optyczny, lub 4x zoom optyczny. Oznacza to ile razy wydłuży się ogniskowa lub powiększy obraz na matrycy w stosunku do minimalnego zoomu. Oprócz krotności zoomu optycznego pojawia się w opisie również inna krotność - zoomu cyfrowego.

Często kusi nas, aby z niego skorzystać i uzyskać tak duże powiększenie obrazu jak się tylko da. Dobrze powiedziane - powiększenie, bowiem w przeciwieństwie do zoomu optycznego, który przybliża obraz, cyfrowy zoom wybiera jedynie jego centralną część i powiększa ją za pomocą oprogramowania, znajdującego się w aparacie. Powiększenie następuje metodą interpolacji pikseli, co prowadzi do znacznego pogorszenia jakości zdjęcia.

Jeśli zależy nam na wydłużeniu ogniskowej w naszym aparacie, zastosujmy dodatkowe szkło.

W kompaktach cyfrowych nie jesteśmy tak zupełnie skazani na to, co oferuje wbudowany obiektyw. Możemy bowiem za pośrednictwem specjalnego adaptera dokręcić do obiektywu dodatkowe szkła - tak zwane konwertery. Gdy pragniemy polować na dzikie zwierzęta to do dyspozycji mamy telekonwerter. Wydłuży on ogniskową obiektywu na przykład 2x. Jeśli minimalny zoom w naszym aparacie nie zadowala nas przy fotografowaniu architektury - użyjmy konwertera szerokokątnego, tak zwanego widekonwertera. Fotografia makro przyniesie nam więcej satysfakcji, jeśli dokręcimy makrokonwerter. Tańszym wyjściem jest specjalna powiększająca soczewka, na przykład +4 dioptrie. Nakręca się ją podobnie jak konwerter, na gwint na końcu adaptera. Dzięki adapterowi możemy też skorzystać z całej gamy różnorodnych filtrów - od ochronnych i konwersyjnych aż po efektowe.

Adaptery z konwerterami

Konwertery nie mają zwykle tak dobrej optyki jak wymienne obiektywy w lustrzankach. Bardzo często wprowadzają dystorsje, aberracje, czasem winietują. Czego jednak można oczekiwać od substytutu prawdziwego obiektywu? Korzyści, jakie otrzymamy z używania ich na pewno wynagrodzą większość wad, które wkradną się na nasze zdjęcia. Oczywiście warto wybrać droższy, a zarazem lepszy konwerter - uzyskamy większą pewność, że te wady będą nieznaczne.

Gdy już znamy budowę i znaczenie wielu określeń związanych z obiektywem łatwiej nam przyjdzie dokonać właściwego wyboru. Musimy jedynie sprecyzować nasze oczekiwania oraz zawartość portfela. Warto pamiętać, że 10x droższy obiektyw nie da nam 10x lepszego obrazu. Wybierając obiektyw do lustrzanki lub konwerter do cyfrówki kompaktowej możemy kierować się ofertą firmy, której aparat posiadamy. Jest to jednak droższy wybór. Tańszy, a niekoniecznie gorszy, będzie osprzęt firm niezależnych, produkujących szkła pod aparaty znanych marek. Wybierając adapter i konwerter musimy tylko upewnić się czy jest on stworzony dokładnie dla naszej cyfrówki.

Warto znaleźć złoty środek pomiędzy ceną a jakością generowanego obrazu. Ważne są też nasze subiektywne odczucia - nie ma sensu przepłacać, jeśli i tak nie zauważymy różnicy. Z drugiej strony nie powinno się też kupować najtańszego obiektywu, bo np. zdjęcia idą tylko do netu - lepsze szkło daje większe możliwości korekty zdjęcia już w komputerze. Nie dajmy się oszukać stwierdzeniu, że o jakości odbitki na papierze decyduje tylko i wyłącznie ilość megapikseli - jakość szkła też ma na to wpływ.

Nie wskazaliśmy Czytelnikowi jedynej właściwej drogi, gdyż każdy patrzy i czuje w indywidualny sposób, każdy ma inne oczekiwania i możliwości. W sprzedaży jest kilkaset różnych obiektywów, o różnych cechach i różnej jakości. Wybór jest ogromny. Mamy nadzieję, że dzięki temu poradnikowi stanie się o wiele prostszy.