Световой фильтр – Все о светофильтрах для вашего объектива

Светофильтр — Википедия

Набор светофильтров.

Светофильтр в оптике, технике — оптическое устройство, которое служит для подавления (выделения) части спектра электромагнитного излучения.

Классификация по назначению

Светофильтры съёмочные

Различные съёмочные светофильтры

Светофильтр в фотографии и кинематографе, съёмочный светофильтр — оптическое устройство, которое служит для подавления, выделения или преобразования части светового потока, обычно части спектра.

• Светофильтры воздействуют на световой поток, не ограничивая его апертуру или поле зрения, в отличие от апертурной диафрагмы, полевой диафрагмы.
• Светофильтры предназначены для воздействия на основной световой поток от снимаемой сцены, в отличие от бленды, ограничивающей действие паразитного светового потока.
• Светофильтры (кроме некоторых эффектных, призматических), в отличие от линз, не изменяют направления световых лучей в оптической системе.

Устанавливается на объектив оптических приборов или фотокамер. В фотографии светофильтры применяются для корректировки цвета, изменения яркости и контрастности фотографируемых объектов уже в процессе фотографирования. Светофильтры применяются также для воспроизводства различных цветовых и световых эффектов.

Крепление светофильтров к объективу осуществляется обычно резьбовым соединением, перед передней линзой объектива.

Для сверхширокоугольных объективов часто предусматривают крепление за задней линзой объектива. Оптические схемы таких объективов специфичны, передние линзы часто очень велики, а передние светофильтры таких объективов должны иметь ещё больший диаметр во избежание виньетирования. Фильтры нужных диаметров очень велики, дороги, тяжелы и громоздки, что и создаёт предпосылку для использования задних светофильтров.

У объективов «фишай» вообще принципиально невозможно установить передний светофильтр из-за выдающейся вперёд сильно выпуклой передней линзы.

В схемах широкоугольных объективов с устанавливаемым задним фильтром, в качестве заднего элемента, постоянно присутствует нейтральный фильтр, который может заменяться на другой по желанию. При снятии заменяемого фильтра — стандартный нейтральный возвращается на место, во избежание изменения оптических характеристик объектива.

В проекционных и осветительных системах фильтры (особенно тепловые) часто устанавливаются между источником света и остальной оптической системой.

Крепление светофильтров к объективу, совмещённое со светозащитной блендой, называется компендиум.

Маркируются съёмочные светофильтры диаметром присоединительной резьбы, условным обозначением типа фильтра и необязательным указанием кратности экспозиции (1^x — не требуется изменение экспозиции, 1,4^x — требуется изменение на пол ступени, 4^x — требуется увеличение экспозиции на 2 ступени). Кратность фильтра зависит от спектрального состава света и от спектральной чувствительности фотоматериала. Например, светофильтр Ж-2

x имеет кратность около 6^x для изоортохроматических и 2^x — для панхроматических материалов при спектральном составе света, близком к дневному освещению.^[1]

Важным является наличие просветления на светофильтре. Оно уменьшает долю отражённого света от оптических поверхностей светофильтра, что позволяет увеличить светопропускание, а также, что зачастую намного более важно, увеличивает контраст изображения за счёт уменьшения паразитных засветок, и увеличивает качество изображения, устраняя или уменьшая дефекты в виде бликов на изображении. Просветление важно для всех типов светофильтров.

Защитный фильтр

Предназначен для предохранения передней поверхности объектива от механических воздействий. Обычно эти фильтры обозначаются (N) — простое прозрачное осветлённое стекло. Часто в этой роли используется ультрафиолетовый фильтр (UV — англ. UltraViolet). Дополнительную ценность защитным фильтрам придаёт многослойное просветление (MC, HMC, UMC и т. д.), а также водозащитное покрытие (WPC — англ. Water Proof Coat — водонепроницаемое покрытие).

[2]

Нейтральный фильтр

Демонстрация работы нейтрального фильтра.

Служит для снижения эффективной светосилы объектива без изменения геометрической, а также для снижения эффективной светосилы объектива, не имеющего диафрагмы.

Нейтральные фильтры бывают разной плотности, и это указано в названии. Самый светлый — Н-2^x, или ND2. Цифра в названии означает долю света, которая через фильтр проходит (для ND2 доля равна 1/2, то есть, половина), или, другими словами, во сколько раз нужно увеличить экспозицию при съёмке с этим фильтром. Более тёмным будет ND4, или Н-4^x, обозначаемый так же НС8 (нейтральное стекло тип 8), затем ND8, например. Если поставить несколько фильтров подряд, то, чтобы найти итоговую кратность этой совокупности фильтров, надо перемножить между собой кратности всех установленных фильтров. Например при установке вместе двух фильтров ND2 и ND4, итоговая кратность будет равна 2×4=8, как у одиночного фильтра ND8.

Чтобы фотографировать с выдержкой в несколько секунд в солнечную погоду, понадобится ND400, ND1000 и больше.^[3]

Существуют также нейтральные фильтры с плавной регулировкой плотности (variable range nd filter) от ND2 до ND400 и даже ND1000. Конструктивно они представляют из себя установленные в одной оправе два поляризационных фильтра, вращающиеся один относительно другого.^[4]

Солнечный фильтр

Чрезвычайно плотный нейтральный фильтр, позволяющий без вреда для фотоматериала снимать Солнце, электросварку, ядерный взрыв и другие явления, значительно превышающие по яркости обычные предметы. Используются плотности от ND400 и выше — для фотосъёмки, и более плотные — для визуальных наблюдений. Бывают стеклянные поглощающие и плёночные отражающие фильтры. В фототехнике популярны стеклянные фильтры в стандартной резьбовой оправе, накручивающиеся на объектив, а в любительской астрономии часто используются плёночными фильтрами «Baader AstroSolar», оправу для которого, как правило, делают из подручных средств, или используют корпус другого светофильтра.

Градиентный фильтр

Выравнивает яркость сцены, притемняя или меняя цвет части изображения. Обычно служит для компенсации избыточной яркости неба и для получения различных художественных эффектов. Также применяется термин «Оттенённый светофильтр».

Спектральные (цветные)

Ультрафиолетовые

Ультрафиолетовый блокирующий фильтр (бесцветный фильтр) — предназначен для снижения воздействия ультрафиолетовой части спектра в горных, высотных и иных аналогичных условиях съёмки. Актуален только в случае, если объектив пропускает ультрафиолетовую часть спектра.

Ультрафиолетовый пропускающий фильтр — для специальных съёмок. Применяется в научных исследованиях.

Инфракрасные

Инфракрасный пропускающий фильтр — пропускает инфракрасную часть спектра, задерживая все остальные части спектра.

Инфракрасный блокирующий фильтр — применяется, как правило, в системах, оптика которых не рассчитана на работу с инфракрасными длинами волн, и поэтому создающих не резкие изображения.

Корректирующие

Корректирующие фильтры применяются в чёрно-белой фотографии; «жёлтый фильтр», «жёлто-зелёный фильтр», «оранжевый фильтр» и «красный фильтр» в разной степени демпфируют синюю часть спектра и делают изображение более контрастным. «Голубой фильтр» обладает противоположными свойствами.

• Конверсионный фильтр — общее название группы фильтров, служащих для преобразования (конверсии) спектра
  • Для цветной фотографии применяются светофильтры всевозможных цветовых оттенков. Например, «красно-коричневые фильтры» и «синие фильтры» — для создания эффекта искусственного освещения при дневном свете, или эффекта дневного света — при искусственном освещении.
  • Флуоресцентный фильтр — специальный корректирующий светофильтр, приводящий освещение лампами дневного света к балансу, близкому к лампам накаливания.
  • Конверсионные фильтры для фотографирования при свете ламп накаливания на цветную фотоплёнку, предназначенную для солнечного освещения и наоборот.

Мозаичные

Мозаичный фильтр — светофильтр, состоящий из большого числа элементов разных цветов, расположенных в определённом порядке. Применяется при получении пробного цветного отпечатка, по которому определяется комбинация корректирующих субтрактивных светофильтров^[5].

В цифровой фотографии цветные светофильтры используются реже, так как последующая обработка изображения на компьютере позволяет получить практически идентичные их применению результаты.

Эффектные

Имеется множество фильтров, которые в процессе фотографирования производят различные световые эффекты на изображении. Например, светящиеся короны вокруг источников света или сверкающие в различных местах звёзды. Имеются различные цветные фильтры, которые изменяют цветовые переходы и соотношение цветов.

• Туманные — создают эффект дымки, тумана. Понижают контраст и насыщенность цвета
• Диффузные (софт-фильтр) — снижают резкость. Изготавливаются:
  • Рефракционные. Простейший вариант — вазелин на стекле
  • Дифракционные. Большое количество тонких штрихов, нанесённых на стекло
• Звёздные — превращают изображения точечных источников света и ярких бликов в «звёзды». Обычно используют явление дифракции. Обозначаются по числу лучей. Изготавливаются нанесением на стекло нескольких групп параллельных прямолинейных штрихов, создающих дифракционную картину. Число образуемых лучей всегда вдвое больше числа групп штрихов. Некоторые фильтры носят отдельные названия:
  • Солнечные (эффектные) — восьмилучевые
  • Астроиды — четырёхлучевые
• Радужные — образуют гало или радужное пятно дифракционного происхождения вокруг изображений точечных источников света.
• Цветные и многоцветные — изменяют цветовое решение снимаемой сцены или её части
• Множительные призмы — создают дублированное изображение
• Синтезированные голографические фильтры — голографическое изображение оптической системы является оптической системой. Однако помимо съёмки существующих оптических систем, можно рассчитать технически не реализуемую в веществе оптическую систему, после чего синтезировать голограмму такой системы и напечатать такую голограмму (например, отштамповать её на прозрачном пластике). Таким образом изготавливаются «коронные», «спиральные» фильтры, результатом применения которых является создание определённой формы (не реализуемой никакими другими фильтрами)вокруг изображений источников света. В строго математическом смысле, звёздные фильтры являются частным случаем синтезированных голографических.
• Поляризационные — см. ниже

Насадочные линзы

Из-за одинакового способа применения и закрепления на объективе к съёмочным светофильтрам часто относят насадочные линзы:

• Полулинза — закреплённая в поворотной оправе половинка положительной линзы. Создаёт эффект различного расстояния наводки на резкость для частей кадра. Как правило, применяется в макросъёмке для получения резкого изображения двух различных участков кадра, при невозможности достичь диафрагмированием необходимой глубины резко изображаемого пространства.
• Макролинза — служит для макросъёмки, применяется в основном на аппаратах с несменной оптикой. Обозначается оптическая сила в диоптриях или фокусное расстояние.
• Широкоугольный конвертер — насадка даёт эффект уменьшения фокусного расстояния.

Светофильтры методов цветовоспроизведения

Аддитивные фильтры

Аддитивные светофильтры (лат. additivus — прибавляемый) — цветоделительные зональные светофильтры, выделяющие из исходного светового потока белого света трёх пространственно разделённых (с помощью других оптических элементов) потоков: синего, зелёного и красного. Любые цвета в пределах цветового охвата системы этих трёх фильтров могут быть получены смешиванием этих трёх потоков в различных пропорциях. Это смешивание называется Аддитивный синтез цвета. Обычно применяются абсорбционные фильтры, а также комбинации из абсорбционных и интерфереционных, для получения высокой точности цветопередачи. Аддитивные светофильтры — важная деталь осветительных систем проекционных телевизионных систем. Применяются в кинокопировальной технике и в специальных фотоувеличителях для цветной печати. С развитием цифровой фотографии широко применяются в CCD матрицах.

Субтрактивные фильтры

Фотоувеличитель «УПА-601» и корректирующие светофильтры для субтрактивной печати. СССР, 1981 год.

В отличие от аддитивных фильтров, в которых первичными цветами являются красный, зелёный и синий, в субтрактивной модели (англ. subtractive лат. subtraho  — извлекаю) существуют три базовых цвета: жёлтый, пурпурный и голубой цвета (CMY). При «вычитании» пурпурного и голубого из нейтрального белого тона получается синий цвет; вычитание жёлтого и пурпурного даёт красный цвет, вычитание жёлтого и голубого — зелёный. Одновременно наложение всех трёх субтрактивных цветов даёт чёрный тон.

Для цветной фотопечати субтрактивным методом выпускались наборы корректирующих светофильтров (в наборе 33 шт, по 11 светофильтров жёлтого, пурпурного и голубого цвета). Плотность светофильтров каждого цвета — от 5 до 100 %. Корректирующие субтрактивные светофильтры в фотоувеличителе вводились в световой поток между лампой накаливания и негативом. О применении корректирующих светофильтров см. Фотопечать.

В конструкции цифровых фотоаппаратов

• Зональные светофильтры для цветоделения. Являются частью массива цветных фильтров и обычно являются неотъемлемой частью матрицы.
• АА-фильтр (англ. Antialiasing фильтр), называемый также «фильтр низких частот», «low-pass фильтр». Служит для устранения эффекта цветного муара, связанного с мозаичной структурой массива цветных фильтров. Обычно объединён с матрицей.
• ИК-фильтр — интерференционный антиинфракрасный фильтр (IR high-pass), необходимый для устранения влияния на изображение невидимой инфракрасной части спектра. Обычно располагается в непосредственной близости от матрицы.

Теплозащитные

Тепловой фильтр, теплофильтр — избирательно поглощает или отражает инфракрасное излучение и пропускает с малыми потерями диапазон видимого света. Применяются в осветительной аппаратуре, в проекторах для защиты плёнки, а также при микрофотографии для защиты биологических объектов от нагревания. Ранее применялись слабо окрашенные голубые и зелёные абсорбционные фильтры (обозначение СЗС — синезелёное стекло для выпускавшихся в СССР). Удешевление производства значительно более эффективных интерференционных отражающих фильтров привело к их массовому применению.

Видео по теме

Классификация светофильтров по принципу действия

Абсорбционные

(лат. absorbeo — поглощаю). Обладают спектральной избирательностью, обусловленной различным поглощением различных участков спектра электромагнитного излучения. Наиболее массовые фильтры. Производятся на основе окрашенных оптических стёкол или органических веществ (например, из желатины).

• Стеклянные фильтры отличаются стабильностью характеристик, высокой устойчивостью к температурным и иным воздействиям.
• Желатиновые фильтры, несмотря на большее разнообразие оптических характеристик, механически непрочны, быстро выцветают, и потому намного менее распространены, чем стеклянные.
• Пластмассовые фильтры находят применение благодаря намного большей лёгкости окраски и разнообразия получаемых свойств по сравнению со стеклянными. Они долговечнее желатиновых.
• Жидкостные светофильтры — сосуды со стеклянными стенками, заполненные растворами красителей. Используются редко, в основном в научных исследованиях, при наличии у используемого вещества уникальных характеристик.

Интерференционные

Отражает одну и пропускает другую часть спектра падающего излучения, благодаря явлению многолучевой интерференции в тонких диэлектрических плёнках. Также используется как Дихроичный фильтр.

Отражательные

Действие отражательных фильтров основано на спектральной зависимости отражения непрозрачного материала. Преимуществом отражательного фильтра перед абсорбционными является единственность участвующей в оптической системе поверхности и отсутствии хроматических аберраций, вносимых преломляющими прозрачными средами.

Поляризационные

Поляризационные фильтры для фотографии бывают двух типов: с круговой поляризацией и с линейной. Назначение у них одно: отделить или наоборот выделить участки, богатые отражённым поляризованным светом. Например, можно отсеять яркие блики волн на воде, снимая дно, или снять пейзаж за окном без своего отражения в самом окне.

• Линейная поляризация (Linear polarization). Линейные фильтры выполняют одну очень простую функцию — они пропускают только свет с поляризацией в одной плоскости. Фильтр можно поворачивать, выбирая плоскость, с поляризацией в которой свет будет проходить. То есть, на выходе линейного фильтра всегда линейно поляризованный свет. Это очень простые и недорогие фильтры, они отлично подойдут к старым неавтофокусным камерам без автоматического замера экспозиции, для современных зеркальных камер они не подходят. Если в камере используется полупрозрачное зеркало, например для автоэкспозиции ли автофокуса, поляризованный свет «обманет» датчики, снимок будет испорчен.

• Круговая поляризация (Circular polarization). Бытует ошибочное мнение, что фильтр с круговой поляризацией пропускает только свет, поляризованный по кругу. Однако, смысл кругового поляризационного фильтра в том, что из любой поляризации он делает круговую. Это означает, что такой фильтр подходит ко всем камерам, и старым в том числе, позволяет корректно определять экспозицию и не мешает автофокусу работать. При этом ненужные блики будут задержаны абсолютно так же, как в простом фильтре с линейной поляризацией. Фильтр с круговой поляризацией сложнее линейного, поэтому дороже. С внешней стороны стоит обычный линейный фильтр, а с внутренней приклеена четвертьволновая пластинка, которая позволяет линейную поляризацию превращать в круговую.^[6] Также следует отметить, что CPL-фильтр даёт «чистую» круговую поляризацию только при некоторой характерной длине волны (например для HOYA HRT 526 nm^[7]), при которой оптическая разность хода между необыкновенным и обыкновенным лучами в волновой пластинке составляет ровно четверть длины волны. Для всех других длин волн этот фильтр будет давать эллиптическую поляризацию.^[8][9]

Дисперсные

(от лат. dispersio — рассеяние) основаны на зависимости показателя преломления от длины волны. В сочетании с отражающими и/или интерфереционными фильтрами, а также растром часто служат для создания расщепляющих оптических систем — дихроических призм. Находят применение в современных мультимедийных проекторах, где являются основным инструментом разделения светового потока мощной лампы накаливания на три спектральных диапазона. Применяются в качестве эффектных фильтров для получения радужных изображений.

Классификация по типу выделяемой части спектра

Узкополосные

Односторонние

Двухсторонние

Корректирующие

Корректирующие, которые частично поглощают свет в одних участках спектра и пропускают в других. Например, фильтр BG34 снижает интенсивность излучения вольфрамовой галогенной лампы в районе 600 нм, пропуская при этом все излучение в красной и синей областях, где чувствительность детектора ниже.

Классификация по конструктивному исполнению

Одиночные фильтры

Круглые фильтры в оправе с винтовым или байонетным креплением.

Системы фильтров

Компендиум (компаундер) — держатель фильтров, основной характеристикой которого является размер вставляемого фильтра.

Фильтры, определяющей характеристикой которых является размер и форма:

• Квадратная — вставляются в компендиум и центрируется по середине.
• Прямоугольная : градиентные оттеняющие.
• Круглая: поляризационные, реже как альтернатива квадратным.

Дополнительные элементы системы фильтров (бленды, переходные кольца и т. д.).

См. также

Примечания

Литература

• Хеймен Р. Светофильтры (Rex Hayman. Filters)
• Ярославский Л. П., Мерзляков Н. С. Методы цифровой голографии. — М.: «Наука», 1977.
• Фотокинотехника: Энциклопедия / Гл. ред. Е. А. Иофис. — М.: Советская Энциклопедия, 1981. — 447 с. — 100 000 экз.
• Крис Вестон Фильтры в фотографии. Программные и оптические системы. — М.: «Арт-родник», 2010 г.

Ссылки

wiki2.red

Светофильтр — Традиция

Оптические светофильтры Спектр пропускания рубинового стекла. Все лучи с длиной волны выше 600 нм пропускаются.

Светофильтр (в оптике, технике) — оптическое устройство, представляющее собой тело, служащее для изменения величины и спектрального состава потока оптического электромагнитного излучения при прохождении последнего через него. Различают нейтральные и селективные оптические фильтры. В заданном участке спектра для различных монохроматических составляющих излучения нейтральные фильтры имеют постоянную, а селективные переменную величину спектрального коэффициента пропускания.^[1]

Светофильтр представляет собой окрашенную пластину из оптического стекла, или полимерного материала, окрашенного в массе или по поверхности. Реже в качестве светофильтров используют растворы различных окрашенных веществ.

Классификация по назначению[править]

Светофильтры для фотосъёмки[править]

Различные съёмочные светофильтры

Светофильтр в фотографии и кинематографе, съёмочный светофильтр — оптическое устройство, которое служит для подавления, выделения или преобразования части светового потока, обычно части спектра.

• Светофильтры воздействуют на световой поток, не ограничивая его апертуру или поле зрения, в отличие от апертурной диафрагмы, полевой диафрагмы.
• Светофильтры предназначены для воздействия на основной световой поток от снимаемой сцены, в отличие от бленды, ограничивающей действие паразитного светового потока.
• Светофильтры (кроме некоторых эффектных, призматических), в отличие от линз, не изменяют направления световых лучей в оптической системе.

Фотосъёмочные светофильтры устанавливается на объектив оптических приборов или фото-/кинокамер. В фотографии светофильтры применяются для корректировки цвета, изменения яркости и контрастности фотографируемых объектов уже в процессе фотографирования, а также в процессе цветной фотопечати. Светофильтры применяются также для создания различных цветовых и световых эффектов.

Крепление светофильтров к объективу осуществляется обычно резьбовым соединением (реже используется насадочные фильтры), перед передней линзой объектива. Для сверхширокоугольных объективов из-за особенностей их оправы часто предусматривают крепление за задней линзой объектива. В проекционных и осветительных системах фильтры (особенно тепловые) часто устанавливаются между источником света и остальной оптической системой.

Крепление светофильтров к киносъёмочному объективу, совмещённое со светозащитной блендой, называется компендиум.

Маркируются съёмочные светофильтры диаметром присоединительной резьбы, условным обозначением типа фильтра и необязательным указанием кратности экспозиции (1^x — не требуется изменение экспозиции, 4^x — требуется увеличение экспозиции на 2 ступени). Кратность фильтра зависит от спектрального состава света и от спектральной чувствительности фотоматериала. Например, светофильтр Ж-2^x имеет кратность около 6 для изоортохроматических и 2 — для панхроматических материалов при спектральном составе света, близком к дневному освещению.

Светофильтры в чёрно-белой фотографии[править]

В чёрно-белой фотографии, до изобретения панхроматических и изопанхроматических фотоматериалов, светофильтры использовались для корректировки излишней светочувствительности плёнки к синему участку спектра, и недостаточной — к красному и жёлтому диапазону. Кроме того, цветные светофильтры, применявшиеся при съёмке на чёрно-белые плёнки, помогали управлять контрастом сюжета, выделять облака на небе, избавляться от веснушек на портрете, и так далее.

Обычные светофильтры[править]

• Защитный фильтр — предназначен для предохранения передней поверхности объектива от механических воздействий. Часто в этой роли используется обычный стеклянный фильтр из силикатного стекла, или ультрафиолетовый фильтр.
• Нейтральный светофильтр (НС) служит для снижения эффективной светосилы объектива без изменения геометрической, а также для снижения эффективной светосилы объектива, не имеющего диафрагмы. Изготавливается из оптического стекла, практически равномерно поглощающего свет в оптическом диапазоне (см. серая шкала), или напылением металла на поверхность стекла.
• Солнечный фильтр — чрезвычайно плотный нейтральный фильтр, позволяющий без вреда для фотографа и фотоматериала снимать Солнце, ядерный взрыв и другие явления, значительно превышающие по яркости обычные предметы.
• Градиентный фильтр выравнивает яркость сцены, притемняя или меняя цвет части изображения. Обычно служит для компенсации избыточной яркости неба и для получения различных художественных эффектов. Также применяется термин «Оттенённый светофильтр».
• Спектральные (цветные) фильтры
  • Ультрафиолетовый фильтр (бесцветный фильтр) — предназначен для снижения воздействия ультрафиолетовой части спектра в горных, высотных и иных аналогичных условиях съёмки. Актуален только в случае, если объектив пропускает ультрафиолетовую часть спектра.
  • Инфракрасный фильтр — пропускает инфракрасную часть спектра, задерживая все остальные части спектра.
  • Корректирующие фильтры применяются в чёрно-белой фотографии — «жёлтый фильтр», «оранжевый фильтр» и «красный фильтр». Эти фильтры демпфируют синюю часть спектра и делают изображение более контрастным.
  • Конверсионный фильтр — общее название группы фильтров, служащих для преобразования (конверсии) спектра от одного типа освещённости — к другому
    • Для цветной фотографии применяются светофильтры всевозможных цветовых оттенков. Например, «красно-коричневые фильтры» и «синие фильтры» для создания эффекта искусственного освещения при дневном свете или эффекта дневного света при искусственном освещении. Светофильтры использовались также для приспособления чувствительности отдельных типов фотоматериалов к тому или иному освещению, чтобы цветопередача на фотографиях была нормальной и естественной.
    • Флуоресцентный фильтр — специальный корректирующий светофильтр, приводящий освещение лампами дневного света к балансу, близкому к лампам накаливания.

В цифровой фотографии цветные светофильтры используются реже, так как последующая обработки изображения на компьютере позволяет получить практически идентичные их применению результаты.

Эффектные фильтры[править]

Имеется множество фильтров, которые в процессе фотографирования или киносъёмки производят различные световые эффекты на изображении. Например, светящиеся короны вокруг источников света или сверкающие в различных местах звёзды. Используются также различные цветные фильтры, которые изменяют цветовые переходы и соотношение цветов.

• Туманные — создают эффект дымки, тумана. Понижают контраст и насыщенность цвета
• Диффузные (софт-фильтр) — снижают резкость. Изготавливаются:
  • Рефракционные. Простейший вариант — вазелин на стекле
  • Дифракционные. Большое количество тонких штрихов, нанесённых на стекло
• Звёздные — превращают изображения точечных источников света и ярких бликов в «звёзды». Обычно используют явление дифракции. Обозначаются по числу лучей. Изготавливаются нанесением на стекло нескольких групп параллельных прямолинейных штрихов, создающих дифракционную картину. Число образуемых лучей всегда вдвое больше числа групп штрихов. Некоторые фильтры носят отдельные названия:
  • Солнечные — восьмилучевые
  • Астроиды — четырёхлучевые
• Радужные — образуют гало или радужное пятно дифракционного происхождения вокруг изображений точечных источников света.
• Цветные и многоцветные — изменяют цветовое решение снимаемой сцены или её части
• Множительные призмы — создают дублированное изображение
• Синтезированные голографические фильтры — Голографическое изображение оптической системы является оптической системой. Однако помимо съёмки существующих оптических систем, можно рассчитать технически не реализуемую в веществе оптическую систему, после чего синтезировать голограмму такой системы и напечатать такую голограмму (например, отштамповать её на прозрачном пластике). Таким образом изготавливаются «коронные», «спиральные» фильтры, результатом применения которых является создание определённой формы (не реализуемой никакими другими фильтрами)вокруг изображений источников света. В строго математическом смысле, звёздные фильтры являются частным случаем синтезированных голографических.^[2][3]
• Поляризационные фильтры — см. ниже

Насадочные линзы[править]

Из-за одинакового способа применения и закрепления на объективе к съёмочным светофильтрам часто относят насадочные линзы:

• Полулинза — закреплённая в поворотной оправе половинка положительной линзы. Создаёт эффект различного расстояния наводки на резкость для частей кадра. Как правило, применяется в макросъёмке для получения резкого изображения двух различных участков кадра, при невозможности достичь диафграмированием необходимой глубины резко изображаемого пространства.
• Макролинза — служит для макросъёмки, применяется в основном на аппаратах с несменной оптикой. Обозначается оптическая сила в диоптриях или фокусное расстояние.

Светофильтры и методы цветной фотографии[править]

Аддитивные фильтры[править]

Аддитивные светофильтры (лат. additivus — прибавляемый) — цветоделительные зональные светофильтры, выделяющие из исходного светового потока белого света трёх пространственно разделённых (с помощью других оптических элементов) потоков: синего, зелёного и красного. Любые цвета в пределах цветового охвата системы этих трёх фильтров могут быть получены смешиванием этих трёх потоков в различных пропорциях. Это смешивание называется Аддитивный синтез цвета. Обычно применяются абсорбционные фильтры, а также комбинации из абсорбционных и интерфереционных, для получения высокой точности цветопередачи. Аддитивные светофильтры — важная деталь осветительных систем проекционных телевизионных систем. Применяются в кинокопировальной технике и в увеличителях для цветных материалов. С развитием цифровой фотографии широко применяются в CCD матрицах.

Субтрактивные фильтры[править]

В конструкции цифровых фотоаппаратов[править]

• Зональные светофильтры для цветоделения. Являются частью массива цветных фильтров и обычно являются неотъемлемой частью матрицы.
• АА-фильтр (англ. Antialiasing фильтр), называемый также «фильтр низких частот», «low-pass фильтр». Служит для устранения эффекта цветного муара, связанного с мозаичной структурой массива цветных фильтров. Обычно объединён с матрицей.
• ИК-фильтр — интерференционный фильтр, необходимый для устраниения влияния на изображение невидимой инфракрасной части спектра. Обычно располагается в непосредственной близости от матрицы.

Теплозащитные[править]

Дихроическе фильтры

Тепловой фильтр или дихроический фильтр — избирательно поглощает или отражает инфракрасное излучение и пропускает с малыми потерями диапазон видимого света. Применяются в осветительной аппаратуре, в проекторах для защиты плёнки, а такжже при микросъёмке для защиты биологических объектов от нагревания. Ранее применялись слабо окрашенные голубые и зелёные абсорбционные фильтры (обозначение СЗС для выпускавшихся в СССР). Удешевление производства значительно более эффективных интерфереционных фильтров привело к их массовому применению.

Классификация светофильтров по принципу действия[править]

Абсорбционные[править]

(лат. absorbeo — поглощаю). Обладают спектральной избирательностью, обусловленной различным поглощением различных участков спектра электромагнитного излучения. Наиболее массовые фильтры. Производятся на основе окрашенных оптических стёкол или органических веществ (например, из желатины).

• Стеклянные фильтры отличаются стабильностью характеристик, высокой устойчивостью к температурным и иным воздействиям.
• Желатиновые фильтры, несмотря на большее разнообразие оптических характеристик, механически непрочны, быстро выцветают, и потому намного менее распространены, чем стеклянные.
• Пластмассовые фильтры находят применение благодаря намного большей лёгкости окраски и разнообразия получаемых свойств по сравнению со стеклянными. Они долговечнее желатиновых.
• Жидкостные светофильтры — сосуды со стеклянными стенками, заполненные растворами красителей. Используются редко, в основном в научных исследованиях, при наличии у используемого вещества уникальных характеристик.

Интерференционные[править]

Отражает одну и пропускает другую часть спектра падающего излучения, благодаря явлению многолучевой интерференции в тонких диэлектрических плёнках. Также называется Дихроичный фильтр.

Отражательные[править]

Действие отражательных фильтров основано на спектральной зависимости отражения непрозрачного материала. Преимуществом отражательного фильтра перед абсорбционными является единственность участвующей в оптической системе поверхности и отсутствии хроматических аберраций, вносимых преломляющими прозрачными средами.

Поляризационные[править]

Простейший съёмочный поляризационный фильтр линейной поляризации (англ. Linear Polarizer, LP) содержит один поляризатор, поворачивающийся в оправе. Его применение основывается на том, что часть света в окружающем нас мире поляризована. Частично поляризованы все лучи, неотвесно падающие отражённые от диэлектрических поверхностей. Частично поляризован свет, поступающий от неба и облаков. Поэтому, применяя поляризатор при съёмке, фотограф получает дополнительную возможность изменения яркости и контраста различных частей изображения. Например, результатом съёмки пейзажа в солнечный день с применением такого фильтра может получиться тёмное, густо-синее небо. При съёмке находящихся за стеклом объектов поляризатор позволяет избавиться от отражения фотографа в стекле.

Дисперсные[править]

(от лат. dispersio — рассеяние) основаны на зависимости показателя преломления от длины волны. В сочетании с отражающими и/или интерфереционными фильтрами, а также растром часто служат для создания расщепляющих оптических систем — дихроических призм. Находят применение в современных мультимедийных проекторах, где являются основным инструментом разделения светового потока мощной лампы накаливания на три спектральных диапазона. Применяются в качестве эффектных фильтров для получения радужных изображений.

По типу выделяемой части спектра[править]

• Узкополосные
• Односторонние
• Двухсторонние
• Корректирующие

Корректирующие фильтры частично поглощают свет в одних участках спектра и пропускают в других. Например, фильтр BG34 снижает интенсивность излучения вольфрамовой галогенной лампы в районе 600 нм, пропуская при этом все излучение в красной и синей областях, где чувствительность детектора ниже.

Корректирующие фильтры выпускались для коррекции цветового баланса фотосъёмки, например для съёмки при свете ламп накаливания на фотоплёнку, предназначенную для дневного света (см. цветовая температура).

Специальные светофильтры[править]

• Внутренние фильтры используются, например, для маскировки (коррекция светочувствительности фотоматериалов или их отдельных слоёв)
• Светофильтры для мокрого процесса цветной фотопечати (обеспечивают освещение фотолаборатории в узком диапазоне видимого света, к которому нечувствительна цветная фотобумага).

Светофильтры для источников света[править]

• Светофильтры для сигнальных фонарей (стандартизованы, для отдельных областей человеческой деятельности — светофоров и пр.)
• Театральные светофильтры (используются для создания спецэффектов)

• Хеймен Р. Светофильтры (Rex Hayman. Filters)
• Фотокинотехника. Энциклопедия. Гл.ред. Е. А. Иофис, М., «Советская Энциклопедия», 1981.
• Л. П. Ярославский, Н. С. Мерзляков. Методы цифровой голографии, М., «Наука», 1977.

traditio.wiki

Светофильтр Википедия

Набор светофильтров.

Светофильтр в оптике, технике — оптическое устройство, которое служит для подавления (выделения) части спектра электромагнитного излучения.

Классификация по назначению

Светофильтры съёмочные

Различные съёмочные светофильтры

Светофильтр в фотографии и кинематографе, съёмочный светофильтр — оптическое устройство, которое служит для подавления, выделения или преобразования части светового потока, обычно части спектра.

• Светофильтры воздействуют на световой поток, не ограничивая его апертуру или поле зрения, в отличие от апертурной диафрагмы, полевой диафрагмы.
• Светофильтры предназначены для воздействия на основной световой поток от снимаемой сцены, в отличие от бленды, ограничивающей действие паразитного светового потока.
• Светофильтры (кроме некоторых эффектных, призматических), в отличие от линз, не изменяют направления световых лучей в оптической системе.

Устанавливается на объектив оптических приборов или фотокамер. В фотографии светофильтры применяются для корректировки цвета, изменения яркости и контрастности фотографируемых объектов уже в процессе фотографирования. Светофильтры применяются также для воспроизводства различных цветовых и световых эффектов.

Крепление светофильтров к объективу осуществляется обычно резьбовым соединением, перед передней линзой объектива.

Для сверхширокоугольных объективов часто предусматривают крепление за задней линзой объектива. Оптические схемы таких объективов специфичны, передние линзы часто очень велики, а передние светофильтры таких объективов должны иметь ещё больший диаметр во избежание виньетирования. Фильтры нужных диаметров очень велики, дороги, тяжелы и громоздки, что и создаёт предпосылку для использования задних светофильтров.
У объективов «фишай» вообще принципиально невозможно установить передний светофильтр из-за выдающейся вперёд сильно выпуклой передней линзы.

В схемах широкоугольных объективов с устанавливаемым задним фильтром, в качестве заднего элемента, постоянно присутствует нейтральный фильтр, который может заменяться на другой по желанию. При снятии заменяемого фильтра — стандартный нейтральный возвращается на место, во избежание изменения оптических характеристик объектива.

В проекционных и осветительных системах фильтры (особенно тепловые) часто устанавливаются между источником света и остальной оптической системой.

Крепление светофильтров к объективу, совмещённое со светозащитной блендой, называется компендиум.

Маркируются съёмочные светофильтры диаметром присоединительной резьбы, условным обозначением типа фильтра и необязательным указанием кратности экспозиции (1^x — не требуется изменение экспозиции, 1,4^x — требуется изменение на пол ступени, 4^x — требуется увеличение экспозиции на 2 ступени). Кратность фильтра зависит от спектрального состава света и от спектральной чувствительности фотоматериала. Например, светофильтр Ж-2^x имеет кратность около 6^x для изоортохроматических и 2^x — для панхроматических материалов при спектральном составе света, близком к дневному освещению.^[1]

Важным является наличие просветления на светофильтре. Оно уменьшает долю отражённого света от оптических поверхностей светофильтра, что позволяет увеличить светопропускание, а также, что зачастую намного более важно, увеличивает контраст изображения за счёт уменьшения паразитных засветок, и увеличивает качество изображения, устраняя или уменьшая дефекты в виде бликов на изображении. Просветление важно для всех типов светофильтров.

Защитный фильтр

Предназначен для предохранения передней поверхности объектива от механических воздействий. Обычно эти фильтры обозначаются (N) — простое прозрачное осветлённое стекло. Часто в этой роли используется ультрафиолетовый фильтр (UV — англ. UltraViolet). Дополнительную ценность защитным фильтрам придаёт многослойное просветление (MC, HMC, UMC и т. д.), а также водозащитное покрытие (WPC — англ. Water Proof Coat — водонепроницаемое покрытие).^[2]

Нейтральный фильтр

Демонстрация работы нейтрального фильтра.

Служит для снижения эффективной светосилы объектива без изменения геометрической, а также для снижения эффективной светосилы объектива, не имеющего диафрагмы.

Нейтральные фильтры бывают разной плотности, и это указано в названии. Самый светлый — Н-2^x, или ND2. Цифра в названии означает долю света, которая через фильтр проходит (для ND2 доля равна 1/2, то есть, половина), или, другими словами, во сколько раз нужно увеличить экспозицию при съёмке с этим фильтром. Более тёмным будет ND4, или Н-4^x, обозначаемый так же НС8 (нейтральное стекло тип 8), затем ND8, например. Если поставить несколько фильтров подряд, то, чтобы найти итоговую кратность этой совокупности фильтров, надо перемножить между собой кратности всех установленных фильтров. Например при установке вместе двух фильтров ND2 и ND4, итоговая кратность будет равна 2×4=8, как у одиночного фильтра ND8.

Чтобы фотографировать с выдержкой в несколько секунд в солнечную погоду, понадобится ND400, ND1000 и больше.^[3]

Существуют также нейтральные фильтры с плавной регулировкой плотности (variable range nd filter) от ND2 до ND400 и даже ND1000. Конструктивно они представляют из себя установленные в одной оправе два поляризационных фильтра, вращающиеся один относительно другого.^[4]

Солнечный фильтр

Чрезвычайно плотный нейтральный фильтр, позволяющий без вреда для фотографа и фотоматериала снимать Солнце, электросварку, ядерный взрыв и другие явления, значительно превышающие по яркости обычные предметы. Используются плотности от ND400 и выше — для фотосъёмки, и более плотные — для визуальных наблюдений. Бывают стеклянные поглощающие и плёночные отражающие фильтры. В фототехнике популярны стеклянные фильтры в стандартной резьбовой оправе, накручивающиеся на объектив, а в любительской астрономии часто используются плёночными фильтрами «Baader AstroSolar», оправу для которого, как правило, делают из подручных средств, или используют корпус другого светофильтра.

Градиентный фильтр

Выравнивает яркость сцены, притемняя или меняя цвет части изображения. Обычно служит для компенсации избыточной яркости неба и для получения различных художественных эффектов. Также применяется термин «Оттенённый светофильтр».

Спектральные (цветные)

Ультрафиолетовые

Ультрафиолетовый блокирующий фильтр (бесцветный фильтр) — предназначен для снижения воздействия ультрафиолетовой части спектра в горных, высотных и иных аналогичных условиях съёмки. Актуален только в случае, если объектив пропускает ультрафиолетовую часть спектра.

Ультрафиолетовый пропускающий фильтр — для специальных съёмок. Применяется в научных исследованиях.

Инфракрасные

Инфракрасный пропускающий фильтр — пропускает инфракрасную часть спектра, задерживая все остальные части спектра.

Инфракрасный блокирующий фильтр — применяется, как правило, в системах, оптика которых не рассчитана на работу с инфракрасными длинами волн, и поэтому создающих не резкие изображения.

Корректирующие

Корректирующие фильтры применяются в чёрно-белой фотографии; «жёлтый фильтр», «жёлто-зелёный фильтр», «оранжевый фильтр» и «красный фильтр» в разной степени демпфируют синюю часть спектра и делают изображение более контрастным. «Голубой фильтр» обладает противоположными свойствами.

• Конверсионный фильтр — общее название группы фильтров, служащих для преобразования (конверсии) спектра
  • Для цветной фотографии применяются светофильтры всевозможных цветовых оттенков. Например, «красно-коричневые фильтры» и «синие фильтры» — для создания эффекта искусственного освещения при дневном свете, или эффекта дневного света — при искусственном освещении.
  • Флуоресцентный фильтр — специальный корректирующий светофильтр, приводящий освещение лампами дневного света к балансу, близкому к лампам накаливания.
  • Конверсионные фильтры для фотографирования при свете ламп накаливания на цветную фотоплёнку, предназначенную для солнечного освещения и наоборот.

Мозаичные

Мозаичный фильтр — светофильтр, состоящий из большого числа элементов разных цветов, расположенных в определённом порядке. Применяется при получении пробного цветного отпечатка, по которому определяется комбинация корректирующих субтрактивных светофильтров^[5].

В цифровой фотографии цветные светофильтры используются реже, так как последующая обработка изображения на компьютере позволяет получить практически идентичные их применению результаты.

Эффектные

Имеется множество фильтров, которые в процессе фотографирования производят различные световые эффекты на изображении. Например, светящиеся короны вокруг источников света или сверкающие в различных местах звёзды. Имеются различные цветные фильтры, которые изменяют цветовые переходы и соотношение цветов.

• Туманные — создают эффект дымки, тумана. Понижают контраст и насыщенность цвета
• Диффузные (софт-фильтр) — снижают резкость. Изготавливаются:
  • Рефракционные. Простейший вариант — вазелин на стекле
  • Дифракционные. Большое количество тонких штрихов, нанесённых на стекло
• Звёздные — превращают изображения точечных источников света и ярких бликов в «звёзды». Обычно используют явление дифракции. Обозначаются по числу лучей. Изготавливаются нанесением на стекло нескольких групп параллельных прямолинейных штрихов, создающих дифракционную картину. Число образуемых лучей всегда вдвое больше числа групп штрихов. Некоторые фильтры носят отдельные названия:
  • Солнечные (эффектные) — восьмилучевые
  • Астроиды — четырёхлучевые
• Радужные — образуют гало или радужное пятно дифракционного происхождения вокруг изображений точечных источников света.
• Цветные и многоцветные — изменяют цветовое решение снимаемой сцены или её части
• Множительные призмы — создают дублированное изображение
• Синтезированные голографические фильтры — голографическое изображение оптической системы является оптической системой. Однако помимо съёмки существующих оптических систем, можно рассчитать технически не реализуемую в веществе оптическую систему, после чего синтезировать голограмму такой системы и напечатать такую голограмму (например, отштамповать её на прозрачном пластике). Таким образом изготавливаются «коронные», «спиральные» фильтры, результатом применения которых является создание определённой формы (не реализуемой никакими другими фильтрами)вокруг изображений источников света. В строго математическом смысле, звёздные фильтры являются частным случаем синтезированных голографических.
• Поляризационные — см. ниже

Насадочные линзы

Из-за одинакового способа применения и закрепления на объективе к съёмочным светофильтрам часто относят насадочные линзы:

• Полулинза — закреплённая в поворотной оправе половинка положительной линзы. Создаёт эффект различного расстояния наводки на резкость для частей кадра. Как правило, применяется в макросъёмке для получения резкого изображения двух различных участков кадра, при невозможности достичь диафрагмированием необходимой глубины резко изображаемого пространства.
• Макролинза — служит для макросъёмки, применяется в основном на аппаратах с несменной оптикой. Обозначается оптическая сила в диоптриях или фокусное расстояние.
• Широкоугольный конвертер — насадка даёт эффект уменьшения фокусного расстояния.

Светофильтры методов цветовоспроизведения

Аддитивные фильтры

Аддитивные светофильтры (лат. additivus — прибавляемый) — цветоделительные зональные светофильтры, выделяющие из исходного светового потока белого света трёх пространственно разделённых (с помощью других оптических элементов) потоков: синего, зелёного и красного. Любые цвета в пределах цветового охвата системы этих трёх фильтров могут быть получены смешиванием этих трёх потоков в различных пропорциях. Это смешивание называется Аддитивный синтез цвета. Обычно применяются абсорбционные фильтры, а также комбинации из абсорбционных и интерфереционных, для получения высокой точности цветопередачи. Аддитивные светофильтры — важная деталь осветительных систем проекционных телевизионных систем. Применяются в кинокопировальной технике и в специальных фотоувеличителях для цветной печати. С развитием цифровой фотографии широко применяются в CCD матрицах.

Субтрактивные фильтры

Фотоувеличитель «УПА-601» и корректирующие светофильтры для субтрактивной печати. СССР, 1981 год.

В отличие от аддитивных фильтров, в которых первичными цветами являются красный, зелёный и синий, в субтрактивной модели (англ. subtractive лат. subtraho  — извлекаю) существуют три базовых цвета: жёлтый, пурпурный и голубой цвета (CMY). При «вычитании» пурпурного и голубого из нейтрального белого тона получается синий цвет; вычитание жёлтого и пурпурного даёт красный цвет, вычитание жёлтого и голубого — зелёный. Одновременно наложение всех трёх субтрактивных цветов даёт чёрный тон.

Для цветной фотопечати субтрактивным методом выпускались наборы корректирующих светофильтров (в наборе 33 шт, по 11 светофильтров жёлтого, пурпурного и голубого цвета). Плотность светофильтров каждого цвета — от 5 до 100 %. Корректирующие субтрактивные светофильтры в фотоувеличителе вводились в световой поток между лампой накаливания и негативом. О применении корректирующих светофильтров см. Фотопечать.

В конструкции цифровых фотоаппаратов

• Зональные светофильтры для цветоделения. Являются частью массива цветных фильтров и обычно являются неотъемлемой частью матрицы.
• АА-фильтр (англ. Antialiasing фильтр), называемый также «фильтр низких частот», «low-pass фильтр». Служит для устранения эффекта цветного муара, связанного с мозаичной структурой массива цветных фильтров. Обычно объединён с матрицей.
• ИК-фильтр — интерференционный антиинфракрасный фильтр (IR high-pass), необходимый для устранения влияния на изображение невидимой инфракрасной части спектра. Обычно располагается в непосредственной близости от матрицы.

Теплозащитные

Тепловой фильтр, теплофильтр — избирательно поглощает или отражает инфракрасное излучение и пропускает с малыми потерями диапазон видимого света. Применяются в осветительной аппаратуре, в проекторах для защиты плёнки, а также при микрофотографии для защиты биологических объектов от нагревания. Ранее применялись слабо окрашенные голубые и зелёные абсорбционные фильтры (обозначение СЗС — синезелёное стекло для выпускавшихся в СССР). Удешевление производства значительно более эффективных интерференционных отражающих фильтров привело к их массовому применению.

Классификация светофильтров по принципу действия

Абсорбционные

(лат. absorbeo — поглощаю). Обладают спектральной избирательностью, обусловленной различным поглощением различных участков спектра электромагнитного излучения. Наиболее массовые фильтры. Производятся на основе окрашенных оптических стёкол или органических веществ (например, из желатины).

• Стеклянные фильтры отличаются стабильностью характеристик, высокой устойчивостью к температурным и иным воздействиям.
• Желатиновые фильтры, несмотря на большее разнообразие оптических характеристик, механически непрочны, быстро выцветают, и потому намного менее распространены, чем стеклянные.
• Пластмассовые фильтры находят применение благодаря намного большей лёгкости окраски и разнообразия получаемых свойств по сравнению со стеклянными. Они долговечнее желатиновых.
• Жидкостные светофильтры — сосуды со стеклянными стенками, заполненные растворами красителей. Используются редко, в основном в научных исследованиях, при наличии у используемого вещества уникальных характеристик.

Интерференционные

Отражает одну и пропускает другую часть спектра падающего излучения, благодаря явлению многолучевой интерференции в тонких диэлектрических плёнках.

Отражательные

Действие отражательных фильтров основано на спектральной зависимости отражения непрозрачного материала. Преимуществом отражательного фильтра перед абсорбционными является единственность участвующей в оптической системе поверхности и отсутствии хроматических аберраций, вносимых преломляющими прозрачными средами.

Поляризационные

Поляризационные фильтры для фотографии бывают двух типов: с круговой поляризацией и с линейной. Назначение у них одно: отделить или наоборот выделить участки, богатые отражённым поляризованным светом. Например, можно отсеять яркие блики волн на воде, снимая дно, или снять пейзаж за окном без своего отражения в самом окне.

• Линейная поляризация (Linear polarization). Линейные фильтры выполняют одну очень простую функцию — они пропускают только свет с поляризацией в одной плоскости. Фильтр можно поворачивать, выбирая плоскость, с поляризацией в которой свет будет проходить. То есть, на выходе линейного фильтра всегда линейно поляризованный свет. Это очень простые и недорогие фильтры, они отлично подойдут к старым неавтофокусным камерам без автоматического замера экспозиции, для современных зеркальных камер они не подходят. Если в камере используется полупрозрачное зеркало, например для автоэкспозиции ли автофокуса, поляризованный свет «обманет» датчики, снимок будет испорчен.

• Круговая поляризация (Circular polarization). Бытует ошибочное мнение, что фильтр с круговой поляризацией пропускает только свет, поляризованный по кругу. Однако, смысл кругового поляризационного фильтра в том, что из любой поляризации он делает круговую. Это означает, что такой фильтр подходит ко всем камерам, и старым в том числе, позволяет корректно определять экспозицию и не мешает автофокусу работать. При этом ненужные блики будут задержаны абсолютно так же, как в простом фильтре с линейной поляризацией. Фильтр с круговой поляризацией сложнее линейного, поэтому дороже. С внешней стороны стоит обычный линейный фильтр, а с внутренней приклеена четвертьволновая пластинка, которая позволяет линейную поляризацию превращать в круговую.^[6] Также следует отметить, что CPL-фильтр даёт «чистую» круговую поляризацию только при некоторой характерной длине волны (например для HOYA HRT 526 nm^[7]), при которой оптическая разность хода между необыкновенным и обыкновенным лучами в волновой пластинке составляет ровно четверть длины волны. Для всех других длин волн этот фильтр будет давать эллиптическую поляризацию.^[8][9]

Дисперсные

(от лат. dispersio — рассеяние) основаны на зависимости показателя преломления от длины волны. В сочетании с отражающими и/или интерфереционными фильтрами, а также растром часто служат для создания расщепляющих оптических систем — дихроических призм. Находят применение в современных мультимедийных проекторах, где являются основным инструментом разделения светового потока мощной лампы накаливания на три спектральных диапазона. Применяются в качестве эффектных фильтров для получения радужных изображений.

Классификация по типу выделяемой части спектра

Узкополосные

Односторонние

Двухсторонние

Корректирующие

Корректирующие, которые частично поглощают свет в одних участках спектра и пропускают в других. Например, фильтр BG34 снижает интенсивность излучения вольфрамовой галогенной лампы в районе 600 нм, пропуская при этом все излучение в красной и синей областях, где чувствительность детектора ниже.

Классификация по конструктивному исполнению

Одиночные фильтры

Круглые фильтры в оправе с винтовым или байонетным креплением.

Системы фильтров

Компендиум (компаундер) — держатель фильтров, основной характеристикой которого является размер вставляемого фильтра.

Фильтры, определяющей характеристикой которых является размер и форма:

• Квадратная — вставляются в компендиум и центрируется по середине.
• Прямоугольная : градиентные оттеняющие.
• Круглая: поляризационные, реже как альтернатива квадратным.

Дополнительные элементы системы фильтров (бленды, переходные кольца и т. д.).

См. также

Примечания

Литература

• Хеймен Р. Светофильтры (Rex Hayman. Filters)
• Ярославский Л. П., Мерзляков Н. С. Методы цифровой голографии. — М.: «Наука», 1977.
• Фотокинотехника: Энциклопедия / Гл. ред. Е. А. Иофис. — М.: Советская Энциклопедия, 1981. — 447 с. — 100 000 экз.
• Крис Вестон Фильтры в фотографии. Программные и оптические системы. — М.: «Арт-родник», 2010 г.

Ссылки

wikiredia.ru

СВЕТОФИЛЬТРЫ – ФотоКто

Светофильтры по-прежнему имеют много применений в цифровой фотографии и должны быть важной частью экипировки любого фотографа. Это могут быть поляризационные фильтры для снижения яркости и повышения насыщенности или просто защитные фильтры для пущей сохранности передней линзы. Данная глава познакомит вас с этими и другими фильтрами, которые нельзя воспроизвести при помощи цифрового редактирования. Общие проблемы и недостатки, а также размеры фильтров обсуждаются в конце.

 

Обзор: типы светофильтров

Наиболее часто в цифровой фотографии используют поляризационные (линейные или круговые), защитные (UV/haze), нейтральные, градиентные и холодные/тёплые или цветные фильтры. Примеры использования каждого из них приведены ниже:

Тип фильтра	Основное применение	Тип съёмки
Линейные и круговые поляризационные	Снижение яркости Повышение насыщенности	Небо, вода, листва Ландшафт и пейзаж
Нейтральные (ND)	Увеличение времени выдержки	Водопады, реки в ярком свете
Градиентные нейтральные (GND)	Коррекция сильных градиентов освещённости Снижение виньетирования	Пейзаж в драматическом свете
Защитные (UV / Haze)	Повышение прозрачности на плёнке Защита передней линзы	Любая
Тёплые/холодные	Изменение баланса белого	Пейзаж, подводная съёмка Особое освещение

Линейные и круговые поляризационные фильтры

Поляризационные фильтры («поляризаторы») обозначаются аббревиатурой PL (C-PL). Это, пожалуй, самые важные фильтры в пейзажной и ландшафтной съёмке. Их работа заключается в снижении количества отражённого света, попадающего на сенсор камеры. Аналогично поляризующим очкам, поляризаторы придадут небесам более глубокую синеву, уменьшат яркость и отражения от воды и других поверхностей, а также уменьшат контраст между небом и землёй.

Заметьте, как небо становится намного более синим, и как листва и камни прибавляют в цвете. Интенсивность поляризующего эффекта может быть изменена вращением фильтра, хотя не имеет смысла вращать его более, чем на пол-оборота (180°), поскольку далее все возможные интенсивности повторяются. Используйте видоискатель или экран камеры, чтобы наблюдать за эффектом, который достигается вращением поляризационного фильтра.

Эффект поляризации может значительно усиливаться или ослабевать в зависимости от направления камеры относительно солнца. Эффект усиливается в направлении,перпендикулярном к солнечному свету. Это значит, что если солнце находится в зените, максимальный эффект будет достигнут во всех направлениях.

Однако использовать поляризационные фильтры нужно с осторожностью, поскольку они могут негативно повлиять на снимок. Поляризаторы существенно сокращают количество света, который достигает сенсора камеры, зачастую на 2-3 f-ступени (от 1/4 до 1/8 количества света). Это означает, что риск размытия при съёмке с рук значительно повышается и в некоторых случаях может сделать получение снимков движения невозможным.

Вдобавок, использование поляризатора на широкоугольном объективе может создать неравномерное или ненатурально выглядящее небо с видимым затемнением. На примере слева заметны неоднородность и чрезмерное затемнение неба.

Линейные и круговые поляризаторы: на сегодня разработано широкое разнообразие круговых поляризаторов, которые позволяют системам экспозамера и автофокуса камеры функционировать корректно. Линейные поляризаторы намного дешевле, но не могут использоваться с камерами, в которых применяется сквозной (через объектив) метод экспозамера и автофокуса, называемый также TTL (through-the-lens), — а он используется практически во всех цифровых зеркальных камерах. Можно было бы, конечно, делать предварительный экспозамер и автофокус, но вряд ли это удобно.

Нейтральные фильтры

Нейтральные фильтры обозначаются аббревиатурой ND (neutral density). Их действие заключается в равномерном уменьшении количества света, попадающего на сенсор камеры. Они полезны для получения достаточно большого времени экспозиции, если его невозможно достичь иначе в диапазоне доступных апертур диафрагмы (при минимальной светочувствительности ISO).

Ситуации, в которых могут пригодиться нейтральные фильтры:

• Сглаживание движения воды в водопадах, реках, океанах и т.д.
• Достижение меньшей глубины резкости в очень ярком свете
• Уменьшение дифракции (которая снижает резкость) посредством раскрытия диафрагмы
• Размытие или исключение движущихся объектов (таких как люди и машины)
• Создание размытия для передачи движения объектов (motion blur)

фотография с эффектом сглаживания воды вследствие длинной выдержки

Используйте нейтральные фильтры только тогда, когда это абсолютно необходимо, поскольку они эффективно уменьшают освещённость, которую можно было использовать, чтобы получить более короткую выдержку (чтобы заморозить движение), закрыть диафрагму (для глубины резкости) или понизить чувствительность ISO (чтобы уменьшитьвизуальный шум). Кроме того, некоторые нейтральные фильтры могут незначительно изменить цветовой баланс изображения.

Понять, насколько уменьшает освещённость тот или иной нейтральный фильтр, порою затруднительно, поскольку производители используют разные форматы обозначений:

Степень снижения освещённости		Hoya, B+W и Cokin	Lee, Tiffen	Leica
f-ступени	Части
1	1/2	ND2, ND2x	0.3 ND	1x
2	1/4	ND4, ND4x	0.6 ND	4x
3	1/8	ND8, ND8x	0.9 ND	8x
4	1/16	ND16, ND16x	1.2 ND	16x
5	1/32	ND32, ND32x	1.5 ND	32x
6	1/64	ND64, ND64x	1.8 ND	64x

Обычно для большинства сцен наподобие водопадов достаточно нескольких ступеней диафрагмы, так что большинство фотографов просто держат при себе один или два разных нейтральных фильтра. Экстремальное подавление освещённости может позволить довольно длительные выдержки даже в яркий солнечный день.

Градиентные нейтральные фильтры.

Градиентные нейтральные фильтры обозначают аббревиатурой GND (graduated neutral density). Они снижают степень освещённости изображения в соответствии с мягким геометрическим шаблоном. Порой их также называют «сплит-фильтры». Градиентные фильтры идеально подходят для съёмки сцен с простой геометрией света, такой как линейное изменение от тёмного к светлому, которое часто встречается в пейзажной и ландшафтной съёмке (внизу).

Фильтр GND	Фильтр GND

До появления цифровых камер градиентные фильтры были абсолютно необходимы при съёмке драматично освещённых пейзажей. Цифровые камеры позволяют сделать два разных снимка и совместить их программно, используя линейный градиент. С другой стороны, применить такую технику невозможно для быстро движущихся предметов или изменяющегося освещения (если только не иметь дела с одной экспозицией, извлечённой дважды из файла в формате RAW, но тем самым умножаются шумы). Многие предпочитают использовать GND, чтобы видеть, каким будет итоговое изображение, в видоискателе или на ЖК-экране.

Существует широкое разнообразие градиентных фильтров. Наиболее важным параметром является скорость изменения от светлого к тёмному, что обычно называют «мягкой» или «жёсткой» гранью для постепенного или более резкого изменения, соответственно. Выбирают их, исходя из того, насколько резко изменяется освещённость сцены, где резкий переход от тёмной земли к яркому небу может потребовать более жёсткого фильтра, например. Иначе, затемнение может быть круговым, чтобы добавить или убавить света на краях изображения (виньетирование).

Мягкий GND	Жёсткий GND	Круговой фильтр

учтите: на приведенных диаграммах белый означает прозрачный, пропускающий 100% света

Использование фильтра подразумевает аккуратность и обычно требует штатива. Мягкий фильтр обычно более гибок и толерантен к неточностям. С другой стороны, мягкая грань может привести к лишнему затемнению или осветлению вблизи зоны перехода освещённости, если этот переход резче, чем фильтр. Стоит также принять во внимание, что вертикальные объекты, пересекающие зону перехода, могут оказаться неестественно тёмными.

Выберите:	Итоговый кадр	Положение фильтра

Обратите внимание на то, как верхушки камней становятся ненатурально чёрными;
зачастую при использовании градиентных фильтров этого эффекта избежать невозможно.

Проблема терминологии мягкого и жёсткого перехода состоит в том, что она не стандартизирована и варьируется у разных производителей. То, что одна компания назвала мягким фильтром, другая назовёт жёстким. Поэтому имеет смысл рассматривать каждый фильтр индивидуально, чтобы оценить его тип. Большинство производителей демонстрируют на своих сайтах пример фильтра.

Второй важной характеристикой является разность между пропуском света на концах градиента (в вышеприведенных примерах между верхней и нижней частями). Эта разность выражается в тех же терминах, что и для нейтральных фильтров из предыдущей главы. «0.6 ND» в этом случае означает на 2 f-ступени (1/4) меньше пропускаемого света на затемнении, чем на светлой части фильтра. Аналогично, 0.9 ND означает на 3 f-ступени меньше света (1/8) на одной стороне. Для большинства пейзажей достаточно 1-3 f-ступеней.

Противотуманные и ультрафиолетовые фильтры

Сегодня UV-фильтры в-основном используют для защиты передней линзы объектива, поскольку они прозрачны и не вносят заметных изменений в изображение. Для плёночных камер ультрафиолетовые фильтры уменьшали дымку и повышали контраст, минимизируя попадание ультрафиолетового излучения на плёнку. Проблема с ультрафиолетовым светом в том, что он невидим для человеческого глаза, но зачастую, когда солнце в дымке, значительное количество ультрафиолета рассеивается в атмосфере и влияет на экспозицию, уменьшая контраст. К счастью, сенсоры цифровых камер настолько менее чувствительны к ультрафиолету, чем плёнка, что фильтровать его больше нет необходимости.

UV-фильтр 77 мм

Однако ультрафиолетовые фильтры потенциально способны понизить качество изображения, прибавляя блики, меняя оттенки цвета или снижая контраст. Многослойные фильтры практически лишены бликов, и сохранение фильтра в чистоте минимизирует потери качества изображения (хотя даже невидимые микроцарапины повлияют на резкость и контраст). Высококачественные ультрафиолетовые фильтры не вносят никаких изменений в соотношение цвета.

Для цифровых камер преимущества ультрафиолетового фильтра (защита) в противовес потенциальным потерям в качестве изображения являются предметом частых дискуссий. Для дорогих объективов фактор защиты зачастую является определяющим, поскольку намного проще заменить фильтр, чем починить объектив. Однако для объективов среднего класса или компактных цифровых камер защита намного менее важна, и выбор определяется скорее личными предпочтениями.

Ещё одно соображение состоит в том, что защитные фильтры могут повысить продажную стоимость объектива, сохраняя его переднюю линзу в нетронутом виде. В этом смысле защитный фильтр может даже рассматриваться как повышающий качество изображения (по сравнению с незащищённым объективом), поскольку он может быть легко заменён, как только станет заметно влиять на изображение.

Тёплые и холодные фильтры

Тёплые и холодные фильтры изменяют баланс белого света, достигающего сенсора камеры. Это может быть как средством коррекции неестественного соотношения цветов, так и средством создания такового, например, добавляя теплоты в облачный день, чтобы он выглядел как на закате.

Оранжевый свет на снимке вверху вызван монохроматическими уличными фонарями;
при таком типе источника освещения практически никакая коррекция баланса белого
неспособна восстановить полный цвет.
Холодный или специальный фильтр уличного освещения можно применять
для восстановления цвета при других источниках освещения.

Такие фильтры существенно потеряли свою важность с приходом цифровых камер, поскольку они автоматически корректируют баланс белого, и он может быть скорректирован впоследствии вручную при съёмке в файл формата RAW. С другой стороны, некоторые ситуации могут по-прежнему требовать цветных фильтров, такие как необычное освещение (на вышеприведенном примере) или при съёмке под водой, поскольку обилие монохроматического света делает невозможным восстановление цвета без появления большого количества шумов в отдельных каналах цвета.

Проблемы использования фильтров

видимое виньетирование,
вызванное фильтром

Следует использовать фильтры только по необходимости, ведь они могут также отрицательно повлиять на изображение, поскольку вносят дополнительный слой стекла между сенсором камеры и предметом съёмки и в результате могут снизить качество изображения. Обычно это проявляется в форме изменения соотношения цвета, снижения локального или общего контраста, а также появления или увеличения числа бликов, вызванных светом, непредвиденно отразившимся внутри фильтра.

Фильтры могут также вызвать физическое виньетирование (затемнение на краях изображения), если их оправа оказывается на пути света, попадающего в объектив (на примере справа). Эта виньетка вызвана размещением поляризационного фильтра поверх защитного при использовании широкоугольного объектива, что вызвало попадание оправы внешнего фильтра в кадр. Наложение фильтров может усилить все вышеописанные проблемы.

Выбор размера фильтра для объектива

Существует два основных вида фильтров: навинчивающиеся и накладные. Последние предоставляют большую гибкость, поскольку могут быть использованы практически с любым объективом, однако их использование может также оказаться и более обременительным, поскольку их придётся держать перед объективом. С другой стороны, существуют наборы для фиксации фильтров, которые могут упростить процесс. Навинчивающиеся фильтры могут обеспечить герметичное соединение, необходимое для защиты, и не могут быть случайно сдвинуты в процессе экспозиции. Основным недостатком является фиксированный диаметр резьбы.

Размер навинчивающегося фильтра выражается его диаметром, который соответствует диаметру передней кромки объектива, обычно указанному на нём. Этот диаметр выражается в миллиметрах и как правило варьируется от 46 до 82 мм для цифровых зеркальных камер. Переходные кольца могут позволить использовать на данном объективе фильтр с большим или меньшим диаметром, однако уменьшение диаметра может вызвать серьёзное виньетирование (поскольку фильтр может заблокировать свет на краях линз), а увеличение диаметра означает, что фильтр выступает за края объектива (и вносит потенциальные неудобства).

Высота оправы фильтра тоже может быть важна. Для использования на широкоугольных объективах без виньетирования разработаны ультратонкие и другие специальные фильтры. С другой стороны, они могут стоить значительно дороже и зачастую не имеют передней резьбы для наложенного фильтра (а иногда и пространства для крепления крышки объектива).

fotokto.ru