Poprzednia część: Podstawy fotografii (cz. 3): pole obrazowe obiektywu

W trzeciej części cyklu Podstawy fotografii przyjrzeliśmy się pojęciu pola obrazowego obiektywu. Dzisiaj poruszę temat pokrewny; zastanowimy się mianowicie od czego zależy to, ile widzi zestaw złożony z obiektywu i matrycy światłoczułej lub kliszy umieszczonej w jego polu obrazowym. Poczynione ostatnim razem założenia pozostają w mocy: dla uproszczenia rozważań interesują nas wyłącznie obiektywy rektilinearne oraz zakładamy, że nie uprawiamy makrofotografii.

Na początku musimy dokładnie ustalić co rozumiemy pod pojęciem kąta widzenia aparatu fotograficznego. Gdy robimy zdjęcie, do obiektywu aparatu wpadają promienie światła biegnące od rozgrywającej się przed nim sceny. Część z nich zostaje zarejestrowana przez element światłoczuły kamery, a część nie. Jaki jest los tych promieni, które nie zostały zarejestrowane? Dwojaki: niektóre w ogóle nie brały udziału w tworzeniu pola obrazowego i zaniknęły gdzieś w tubusie obiektywu, bo w związku z jego ogniskową nie miały prawa przez niego przebrnąć, a inne z kolei tworzą koło (pole) obrazowe, ale nie trafiły w element światłoczuły, gdyż ten przecież jest prostokątem zajmującym tylko część (najczęściej centralną) tego koła. Przez kąt widzenia aparatu fotograficznego rozumie się największy kąt pomiędzy promieniami światła wpadającymi w zastosowany obiektyw, takimi, które umieszczony w aparacie element światłoczuły jest w stanie jednocześnie zarejestrować. Innymi słowy mówiąc, to kąt między promieniami światła zmierzającymi w kierunku obiektywu od punktów, które widzimy w przeciwległych rogach w wizjerze lub na wyświetlaczu podczas kadrowania (to pewne przybliżenie, gdyż to co widzimy podczas kadrowania, prawie nigdy nie pokrywa się dokładnie z tym co zarejestruje matryca lub klisza). Sami pewnie doskonale wiecie, że czasem jedynym sposobem na „objęcie” czegoś w czasie fotografowania, jest umieszczenie tego czegoś na przekątnej. Po prostu aparat najszerzej „widzi” właśnie po przekątnej. Kiedy więc słyszycie o kącie widzenia obiektywu czy aparatu, to pamiętajcie, że chodzi o kąt widzenia po przekątnej. Czasem producenci sprzętu podają również horyzontalne i wertykalne kąty widzenia (liczone po odpowiednich bokach matrycy czy kliszy), ale wtedy powinno to być wyraźnie zaznaczone w opisie.

Kąt widzenia aparatu – sposoby liczenia. Kąt ten można liczyć po przekątnej (najczęściej), horyzontalnie i wertykalnie. Źródło: Wikimedia Commons

Jest oczywiste, że kąt widzenia aparatu musi zależeć od rozmiaru zastosowanego elementu światłoczułego. Jeżeli z pola obrazowego obiektywu AF-S Nik­kor 35 mm f/1.8G usuniemy matrycę o rozmiarze pełnej klatki filmu małoobrazkowego i zastąpimy ją mniejszą matrycą formatu DX, to kąt widzenia tego nowego układu musi stać się mniejszy. To logiczne, przecież część promieni, które trafiały w większą matrycę, ominie teraz tę mniejszą! Stąd wypływa ważny wniosek: jeżeli dany obiektyw można stosować z aparatami fotograficznymi wyposażonymi w matryce różnych rozmiarów (tak jak w przypadku wspomnianego wyżej Nikkora), to mając podany przez producenta kąt widzenia takiego obiektywu, należy doczytać do jakiego rozmiaru matrycy się ten kąt odnosi!

Kąt widzenia aparatu zależy również od ogniskowej zastosowanego obiektywu. To stwierdzenie jest zupełnie naturalne w kontekście tego, co już wiemy o polu obrazowym. Skoro to, co się znajduje w całym polu obrazowym, zależy od ogniskowej obiektywu, to także zależy od niej to, co leży w części tego pola, w której umieszczony jest element światłoczuły. Zależność kąta widzenia aparatu od ogniskowej użytego obiektywu nie jest liniowa! Przy pomocy jednego z dostępnych w Internecie kalkulatorów (użyłem tego), wygenerowałem tabele łączące długość ogniskowej obiektywu (f) z jego kątem widzenia (α), dla elementu światłoczułego o rozmiarze pełnej klatki filmu małoobrazkowego (36 x 24 mm):

Z powyższych tabel można wyciągnąć ważny wniosek: w zakresie szerokich kątów (powiedzmy większych od 80°) każda, nawet drobna, zmiana ogniskowej obiektywu ma duży wpływ na jego kąt widzenia! Zwróćcie uwagę, że przejście od ogniskowej 14 mm do 12 mm oznacza zmianę kąta widzenia aparatu pełnoklatkowego aż o 7,8°. Żeby porównywalną zmianę kąta widzenia osiągnąć w zakresie tele, należy ogniskową zmienić aż o 300 mm – z 200 do 500 mm!

Dla większej ścisłości dodam, że na kąt widzenia aparatu fotograficznego, oprócz rozmiaru zastosowanego elementu światłoczułego oraz ogniskowej użytego obiektywu, ma również wpływ sposób odwzorowania obiektywu. Dla obiektywów typu „rybie oko” (a jest ich kilka rodzajów!) dane w powyższych tabelach zmieniłyby się dość znacznie – zwłaszcza w zakresie krótkich ogniskowych. Ciekawe sprawy dzieją się też, kiedy fotografujemy z bardzo niewielkich odległości (w porównaniu z długością ogniskowej obiektywu). Kąt widzenia obiektywu potrafi się w takich warunkach zredukować nawet o kilkadziesiąt procent, w porównaniu z sytuacją, w której „ostrzylibyśmy” przy pomocy tego samego przyrządu na coś zdecydowanie bardziej oddalonego.

Teraz możemy rozstrzygnąć zagadkę zadaną na końcu artykułu o ogniskowej obiektywu. Który „sprzęt” charakteryzuje się najszerszym kątem widzenia: Apple iPhone 5s (f = 4,12 mm), Samsung Galaxy S III (f = 3,7 mm) czy może pełnoklatkowa lustrzanka z obiektywem AF Nik­kor 14mm f/2.8 ED (f = 14 mm)? Po dzisiejszym artykule wiemy już, że żeby odpowiedzieć na to pytanie, musimy zdobyć dodatkowe dane: rozmiary matryc zastosowanych w porównywanych aparatach. Samsung Galaxy S III posiada matrycę rozmiaru 4,54 x 3,42 mm (oznaczaną jako 1/3,2″), Apple iPhone 5s ma matrycę o rozmiarze 4,80 x 3,60 mm (oznaczaną jako 1/3″) a pełnoklatkowa lustrzanka wyposażona jest oczywiście w sensor (lub kliszę) o wymiarach 36 x 24 mm. Po ponownym skorzystaniu z kalkulatora otrzymujemy co następuje:

• kąt widzenia Apple iPhone 5s wynosi: 73,7°
• kąt widzenia Samsunga Galaxy S III wynosi: 86,9°
• kąt widzenia pełnoklatkowej lustrzanki z obiektywem AF Nik­kor 14mm f/2.8 ED to: 114,2°

Jak widać okazało się, że najszerszym kątem widzenia charakteryzuje się AF Nik­kor 14mm f/2.8 ED przypięty do lustrzanki z pełnoklatkową matrycą. Zestaw ten posiada zdecydowanie najdłuższą ogniskową, ale i zdecydowanie największą matrycę, co summa summarum czyni go najbardziej szerokokątnym.

Kolejna część: Podstawy fotografii (cz. 5): jasność obiektywu fotograficznego