Poprzednia część: Podstawy fotografii (cz. 4): kąt widzenia aparatu fotograficznego

Dzisiaj opowiem (opowiem – bo nie będzie to bynajmniej ścisły wykład z optyki) o jasności obiektywów – czyli o drugiej podstawowej własności (obok ogniskowej), która charakteryzuje te instrumenty optyczne. O ile długość ogniskowej determinuje przede wszystkim powiększenie obrazu rzutowanego przez obiektyw, to jasność obiektywu jest miarą jego zdolności do wpuszczania światła do wnętrza aparatu fotograficznego. Jak łatwo się domyślić, obiektyw „jaśniejszy” będzie w stanie dawać jaśniejszy obraz od obiektywu „ciemniejszego” – oczywiście przy założeniu, że oboma fotografujemy tę samą, identycznie oświetloną scenę.

Wyobraźmy sobie dwa obiektywy o takiej samej ogniskowej, z których jeden posiada znacznie większą przednią soczewkę od drugiego. Intuicja podpowiada nam, że obiektyw wyposażony w tę większą soczewkę będzie w stanie wpuszczać przez siebie więcej światła niż ten drugi, o mniejszej średnicy. A teraz wyobraźmy sobie kolejne dwa obiektywy – tym razem niech oba posiadają zbliżone średnice, za to bardzo wyraźnie różnią się długością ogniskowej (czyli najprawdopodobniej różną się też znacznie długością samego korpusu obiektywu). I znowu intuicja sugeruje, że w tym przypadku ten dłuższy obiektyw powinien być ciemniejszy od tego krótszego. Tak się składa, że w obu przypadkach nasza intuicja ma całkowitą rację!

Różne stopnie przysłony, źródło: Wikimedia Commons

Jasność obiektywu jest potocznym określeniem (jednakże bardzo mocno zakorzenionym w żargonie fotograficznym) parametru zwanego maksymalnym otworem względnym obiektywu. Jest to wielkość bezwymiarowa, zdefiniowana jako stosunek średnicy źrenicy wejściowej obiektywu do długości jego ogniskowej. Wraz ze wzrostem maksymalnego otworu względnego, wzrasta też zdolność obiektywu do rzutowania jaśniejszego obrazu. Zastanawiacie się pewnie dlaczego cały czas jest mowa o maksymalnym otworze względnym obiektywu. Czy oznacza to, że mogą istnieć także jeszcze inne (mniejsze) wartości otworu względnego dla tego samego obiektywu? Zaiste tak jest! Przeważająca liczba obiektywów jest bowiem wyposażona w mechanizm przysłony. Przeważająca – ale nie wszystkie, bo mechanizmu przysłony nie posiadają przykładowo obiektywy wbudowane w tak przez nas lubiane urządzenia mobilne! Dzisiejsze telefony komórkowe, smartfony i tablety nie posiadają regulacji przysłony! Przysłona ma za zadanie zmniejszać wielkość otworu na drodze światła biegnącego przez obiektyw – czyli tym samym zmniejszać (od maksymalnego możliwego) jego otwór względny. O przysłonie, jej stopniach i zastosowaniach będzie dokładniej w kolejnych odcinkach Podstaw fotografii. W tym momencie wystarczy pamiętać, że maksymalny otwór względny obiektywu (zwany żargonowo jego jasnością) określany jest przy maksymalnie otwartej przysłonie. Kiedy nie ma mechanizmu przysłony, to bierze się pod uwagę element najbardziej ograniczający bieg promieni świetlnych przez rozpatrywany obiektyw, np. sam jego tubus.

Pewnego uściślenia wymaga też termin źrenicy wejściowej obiektywu. Otóż nie jest to – jakby się mogło wydawać – fizyczny otwór utworzony przez przysłonę (lub przez element najbardziej ograniczający bieg promieni świetlnych, w przypadku kiedy tej przysłony nie ma) lecz obraz tego otworu widziany, kiedy patrzymy na niego od przodu obiektywu. Popatrzcie na zamieszczone zdjęcie. Tak na prawdę sfotografowany został obraz przysłony – przecież przed nią znajduje się jeszcze soczewka lub nawet grupa soczewek! Postanowiłem o tym napisać, bo ten fakt wyjaśnia zagadkę: jakim cudem działa obiektyw zmiennogniskowy o stałej jasności :). Przecież poprzez zmianę ogniskowej, przy jednoczesnym zachowaniu średnicy samego otworu przez który biegnie światło, powinna zmieniać się jasność takiego instrumentu optycznego! Jednak tak się nie dzieje, gdyż obiektywy zmiennoogniskowe o stałym świetle (jasności) są tak wyrafinowanymi urządzeniami, że podczas zmiany ich ogniskowej następuje też ściśle określona zmiana powiększenia obrazu otworu przysłony – taka, która rekompensuje zmianę długości ogniskowej, dzięki czemu stosunek średnicy źrenicy wejściowej do długości ogniskowej zostaje zachowany. Tym samym zostaje zachowana jasność obiektywu (maksymalny otwór względny). Niesamowite, prawda? Jest to jedna z przyczyn, dla których obiektywy o zmiennej ogniskowej i stałej jasności są takie drogie… Ich zaprojektowanie i wyprodukowanie jest sporym wyzwaniem dla inżynierów.

Teraz o tym jak producenci obiektywów oznaczają jasność swoich produktów. Sprawa jest o tyle zagmatwana, że stosowane są różne notacje, na pierwszy rzut oka nijak się mające do zamieszczonej powyżej definicji maksymalnego otworu względnego. Dla przykładu zajmiemy się obiektywem, który jest wbudowany w telefon Samsung GALAXY S5. Obiektyw ten posiada ogniskową (f) wynoszącą 4,6 mm. Jego jasność wyrażona jest jako f/2,2. Jak rozumieć taki zapis? Przekornie podaje on bezwzględną wartość średnicy źrenicy wejściowej! Policzmy: f=4,6 mm/2,2 = 2,091 mm – tyle wynosi (przynajmniej w teorii) średnica źrenicy wejściowej dla tylnego obiektywu Samsunga GALAXY S5. Czym jest liczba 2,2? To tak zwana liczba przysłony (inaczej: wartość przysłony, stopień przysłony), która jest odwrotnością wartości otworu względnego. Tak, jest to trochę pogmatwane, ale zobaczcie: według definicji wartość maksymalnego otworu względnego wynosi w takim razie dla omawianego obiektywu 2,091 mm/4,6 mm = 0,45457. Ta liczba w pełni definiuje jasność obiektywu, ale przyjęło się ją odwracać (1/0,45457 = około 2,2) i jasność zapisywać przy pomocy tej odwróconej wartości, czyli liczby przysłony: f/2,2. Ufffff…. Żeby było ciekawiej jasność (żargonowo: światło) obiektywu oznacza się też na inne sposoby. Dla naszego obiektywu od Samsunga GALAXY S5 oznaczenia mogłyby wyglądać także w ten sposób: f:2,2 albo nawet f2,2 lub 1:2,2. Czasem też producenci podają wprost długość ogniskowej. Wtedy wyglądałoby to tak: 4,6/2,2 lub 4,6:2,2. Ale to nie wszystko :))). Jak możecie zobaczyć na zdjęciu z tego wpisu, czasem odwracana jest kolejność zapisu. Według takiej nomenklatury zapis powinien wyglądać: 2,2/4,6. Potocznie, w rozmowach, jasność wyraża się także często podając wyłącznie liczbę przysłony. Każdy fotograf powinien doskonale zrozumieć tekst: „ten obiektyw ma światło 2,2”.

Im obiektyw jest jaśniejszy, tym z jego użyciem da się fotografować z ustawionym krótszym czasem naświetlnia lub/i przy mniejszej czułości elementu rejestrującego obraz. Można rzec, że im gorsze panują warunki oświetleniowe, tym bardziej pożądany staje się jasny obiektyw. Nie zawsze jednak wykorzystuje się pełną jasność obiektywu – w końcu w jakimś celu wymyślono przecież przysłonę! Ale o tym już opowiem w jednej z kolejnych części.