Цифровой зум. Почему большинство zoom-объективов выдают хроматические аберрации и виньетирование при съемке на широкой и узкой диафрагме и как от этого избавиться? Чем улучшить цифровой зум

Зум в фотоаппаратах – неотъемлемая характеристика. Это даже не характеристика самого фотоаппарата, сколько параметр объектива. Он зависит от значения ФР (фокусного расстояния). Само же фокусное расстояние выражается в миллиметрах, оно определяет расстояние от точки фокусировки (матрицы) до середины линзы. Если взять любой объектив и внимательно рассмотреть, что на нем написано, то можно найти 2 значения, например: 5.8-24 mm. Этой парой цифр и обозначается фокусное расстояние. В данном случае фокусное расстояние на коротком конце будет равно 5.8 мм, на длинном – 24 мм. Если эти два значения поделить друг на друга, то мы и получим значение зума. Здесь 24 поделить на 5.8 равно 4.

Zoom (он же зум) применяется для объективов с переменным фокусным расстоянием, поэтому эти 2 понятия тесно связаны друг с другом. По сути, зум (zoom) определяет, во сколько раз камера может увеличить снимаемый объект. Именно так большинство продавцов-консультантов и говорят покупателю. Отчасти это так, но нужно понимать, что значение зума – это далеко не самый главный критерий выбора, и он никак не влияет на качество полученных снимков.

Оптический зум

Оптический зум чаще всего характерен зеркальным или беззеркальным камерам, где используются сменные объективы. Он является характеристикой непосредственно оптики фотокамеры. Удаление или приближение объекта осуществляется «руками» благодаря сдвигу линз в объективе, при этом прочие параметры камеры не изменяются. Следовательно, оптический зум не влияет на качество полученных снимков, что позволяет даже получить фотографии с приближенными объектами хорошего качества (простите за тавтологию).

Цифровой зум

Digital zoom – именно так указывается в характеристиках к камере данный параметр. Отношение к такому «зуму» не всегда хорошее, и это вполне справедливо. Работает цифровой зум так: процессор фотоаппарата вырезает из фотографии нужный кусок и растягивает его на весь размер матрицы. В данном случае нет никакого реального увеличеня объекта. Вернее оно есть, но такое «увеличение» можно получить в программе paint, просто увеличив изображение на некоторый процент. Разрешение вырезанного куска от этого пострадает, пострадает и качество.

Поэтому, когда речь заходит о зуме, уместнее говорить именно об оптическом. Цифровой зум в настройках фотоаппарата чаще лучше отключать.

Впрочем, иногда нет другого выбора, поэтому приходится прибегать к использованию цифрового зума, увеличивая нужный объект.

Ультразумы

Сейчас появились цифровые фотоаппараты с так называемыми ультразумами или суперзумами, если угодно. Параметр оптического зума в них может достигать 50x и даже более того.

Самый простой пример – Здесь значение зума достигает 60x. Легко определить: фокусное расстояние: 4,3-258 мм (отсюда и получаем значение 60). Стоит такой девайс на данный момент около 400 долларов.

От себя: такой фотоаппарат был лично у меня давно. Пришлось его отнести обратно, т.к сильно мазал фотки. В неумелых руках им достаточно сложно получить качественные детализированные снимки, поэтому новичкам не рекомендую. Что касается зума, то здесь он действительно впечатляющий!

Zoom, светосила и кое-что еще

Фокусное расстояние и соответственно зум тесно связаны с таким фактором, как светосила. Значение светосилы определяет, сколько света пройдет через объектив и попадет на матрицу. Чем больше будет зум, тем больше в объективе используется линз и тем меньше света будет попадать на матрицу. Следовательно, качество потеряется.

Во всех объективах рядом с ФР указывается параметр светосилы для каждого из расстояний. Если параметр ФР для двух разных фотоаппаратов одинаков, то лучше выбирать модель, где параметр светосилы будет выше. Качество снимков на таком девайсе будет лучше. Если взять компактный фотоаппарат со значением зума более 4x, то здесь значение светосилы не будет высоким и качество фото вряд ли порадует.

Также часто можно встретить фотоаппараты с одинаковым значением зума, но с разными фокусными расстояниями. Например, оба девайса имеют зум 3x. При этом ФР в одном равно 70-210 мм, в другом – 18-55 мм. В данном случае один девайс используется для съемки пейзажей, другой – для портретной съемки. Хоть значение зума здесь одинаково, но назначение их совершенно разное. Поэтому не стоит при выборе фотоаппарата руководиться параметром зума как критерием выбора.

Оптический зум получается путем перемещения линз объектива фотокамеры или видеокамеры, чтобы получить снимок объекта с близкого расстояния, не приближаясь к нему. Цифровой зум позволяет обрезать изображение до фокусной части, а затем увеличить обрезанный кусочек. В чем разница и какой вид увеличения лучше?

Что такое оптический зум?

Фотоаппарат с оптическим увеличением приближает изображение перед его захватом. Это делается путем физического перемещения линз внутри объектива камеры относительно друг друга.

У некоторых фотоаппаратов объектив при использовании функции в буквальном смысле «выдвигается». Так вы условно «приближаетесь» к объекту, который хотите заснять. Линзы увеличивают изображение объекта и позволяют заснять его без потери качества.

Камера с оптическим зумом - объектив выдвигается.

Чтобы уяснить себе разницу между двумя типами приближения, надо запомнить две вещи об оптическом:

• оптический зум - это «хардверный» вариант увеличения;
• приближение происходит до съемки .

Что такое цифровой зум?

Камера с цифровым типом приближения снимает изображение с того отдаления, на котором вы находитесь физически. А потом увеличивает определенную его часть, которую вы хотели бы снять поближе, при помощи программного обеспечения.

Кусочек картинки в буквальном смысле вырезается и растягивается до максимального количества мегапикселей, которое имеет сенсор вашей камеры. Фотоаппараты с высоким разрешением могут увеличивать изображение практически без потерь качества.

Отличие программного зума от «оптики», таким образом, следующее:

• цифровой зум - это «софтверный» вариант увеличения;
• приближение происходит после съемки .

Какой зум лучше: цифровой или оптический?

Разберемся, какой вид приближения дает лучшее качество снимка. Если вам хоть раз приходилось программно увеличивать картинки, нам кажется, вы уже догадались. Но все-таки объясним.

При цифровом приближении обрезается часть изображения, а затем увеличивается до разрешения, с которым снимает ваша фототехника (например, 4000 x 3000, если у ваc аппарат c датчиком на 13 МП). Понятное дело, что из-за этого качество снимка снижается по сравнению с исходным - пиксели растягиваются, картинка размывается.

А вот между оптическим зумом и разрешением фотографии нет никакой связи. «Оптика» увеличивает объект съемки до определенного размера, как если бы вы навели на него лупу. А фотоаппарат снимает «изображение под лупой». Таким образом, у вас получается снимок увеличенного объекта с максимальным разрешением (тем же 4000 x 3000).

Так что «хардверный» вариант, разумеется, дает намного более качественные снимки по сравнению с программным.

Чем улучшить цифровой зум?

Цифровое приближение применяется в большинстве компактных бытовых фотокамер - за это их и прозвали «мыльницами», потому что они как бы «замыливают» фото. А также в ручных видеокамерах, «глазках» видеонаблюдения и абсолютно во всех смартфонах.

Что же делать, если хочется делать красивые снимки на телефон, а покупать профессиональную фототехнику - нет? Посоветуем пару штуковин, которые добавляют «оптику» к камере обычного мобильника.

Внешний объектив

Он надевается прямо на камеру телефона, крепясь к корпусу клипсой. Таким образом, вы можете использовать и преимущества «оптики», и цифровое увеличение телефона, чтобы в комбинации получить суперчеткий снимок. На рынке представлен большой ассортимент таких аксессуаров с разной степенью приближения. Их цена варьируется в районе 500-1500 рублей.

Для начала, постараюсь пояснить фотографические термины, понятные не всем. Виньетирование - это затемнение изображения от центра к краям, особенно к углам. Зум-объективы - это объективы, обладающие возможностью менять своё фокусное расстояние, «приближая» или «отдаляя» объект съемки. Широкое распространение они получили в последние десятилетия; а до этого в фотографии чаще применялись технически более простые объективы с постоянным фокусным расстоянием, на фотожаргоне – «фиксы».

Хроматические аберрации (ХА) - это вид искажений на фотографии. Они проявляются как цветное окаймление на контурах контрастных объектов: с одной стороны такая кайма, как правило, красного или пурпурного цвета, а с другой - сине-фиолетового или, реже, зелёного. В центре изображения ХА обычно отсутствуют, но проявляются всё сильнее по мере удаления от него к краям.

Диафрагма – устройство в объективе, регулирующее количество проходящего через него света. Обычно размещается между линзами, и выглядит как отверстие изменяемого размера.

И виньетирование, и ХА совершенно не являются исключительным свойством зум-объективов.

Причина виньетирования – различия в пропускании света оптической системой объектива при «прямом» и «косом» падении на него лучей. Такое различие максимально при полностью открытой диафрагме, и быстро уменьшается по мере её закрытия. При закрытии диафрагмы на 2-3 больших деления её шкалы («стопа») виньетирование становится почти незаметным.

Степень виньетирования на полностью открытой диафрагме – одна из важных характеристик качества объектива. Для его уменьшения разработчикам приходится увеличивать габариты и вес конструкции.

В настоящее время виньетирование стало возможным сравнительно легко и безболезненно корректировать путем компьютерной обработки. Во многих современных камерах это является встроенной функцией, и пользователь даже не догадывается, что объектив его камеры обладает заметным виньетированием. С другой стороны, искусственное виньетирование широко используется в качестве изобразительного эффекта, так что соответствующие фильтры входят в состав Фотошопа и даже Инстаграм.

Теперь про ХА. Причина их появления – естественный физический эффект: разница в показателях преломления линзами объектива световых лучей разного цвета. Разработчики оптики борются с ХА с помощью изощренных технических приемов: применения специальных сортов стекла и «асферических» оптических элементов. Естественно, что чем лучше результаты такой борьбы, тем сложнее и дороже объектив. ХА обычно также имеют тенденцию к уменьшению по мере закрытия диафрагмы. Компьютерное подавление контурных ХА применяется, и дает неплохие результаты; но имеются и так называемые «продольные ХА», которые такому подавлению не поддаются.

Теперь по поводу «фиксов» и «зумов». Оптическая система «зумов», в силу необходимости изменения фокусного расстояния, заметно сложнее. При их проектировании разработчикам приходится решать противоречивые технические задачи, и идти при этом на определенные компромиссы. Поэтому, при сравнимой технической сложности и цене, высокое качество изображения и минимизацию искажений в «фиксах» обеспечить заметно проще. Общее правило такое – чем выше кратность «зума», тем, при той же цене, слабее его оптические характеристики. Но конструкция объективов и алгоритмы обработки постоянно совершенствуются, и лучшие современные зумы с кратностью 7, 10 и даже 18 способны давать вполне приемлемую итоговую «картинку».

При закрытой диафрагме линзы объектива «работают» только своей центральной частью, при этом их характеристики становятся ближе к оптически идеальным. Однако при сильном закрытии диафрагмы (для современных потребительских камер - свыше 1/5,6-1/11, в зависимости от размера сенсора) несколько ухудшается резкость изображения из-за оптического эффекта дифракции.

Ответить

Обычно объектив устроен так, что его нельзя задиафрагмировать до такой степени, что качество изображения станет совсем уж неприемлемым. Ухудшение резкости заметно, но на деле приходится выбирать компромисс между резкостью и глубиной резкости.

Ответить

Прокомментировать

К ответу Максима Петренко добавлю, что качество изображения зум-объектива зависит от его фокусного расстояния. Например, стандартный объектив Nikkor AF-S DX 18-105/3.5-5.6 G VR:

Наиболее резкий при фокусном расстоянии от 18 до 24 мм и диафрагме до 5,6;

Меньше всего искажает прямые линии на фокусном расстоянии 24 мм;

Меньше всего виньетирует на любом фокусном расстоянии больше 24 мм и диафрагме 5,6 и более закрытой;

Меньше всего показывает хроматические аберрации в положении 70 мм при диафрагме 8, но по факту это не так важно;

В целом наиболее хорош при фокусных расстояниях от 18 до 24 мм и диафрагме от 3,5 до 5,6.

На практике знать эти нюансы полезно, но воспользоваться таким знанием можно только если ситуация позволяет. Например, в репортаже всем плевать, какое у объектива виньетирование или ХА: если снимок не удался, его просто не будут смотреть.

Аберрации свойственны абсолютно всем объективам, так как это - следствие действия оптических законов преломления света, проходящего через линзу. Воспринимаемый глазом цвет зависит от длины волны - она больше у красных оттенков и меньше у синих. Синие лучи преломляются сильнее красных, соответственно контуры любого изображения, прошедшего через линзу, состоят из своего рода тонкой радуги. Вся история объективостроения - это история борьбы с аберрациями. Простейший объектив вообще не имеет линзы, а лишь отверстие крошечного диаметра, пинхол (англ. pinhole - булавочное отверстие). За ним идет обычная выпуклая линза. Для коррекции хроматических искажений к ней стали приклеивать отрицательные (вогнутые или выпукло-вогнутые) линзы - так появился объектив - ахромат. Затем два ахромата разной оптической силы стали монтировать в одной оправе - эта конструкция называлась апланат. Потом научились рассчитывать объективы из трех линз - двух положительной и одной отрицательной (триплеты), у которых большинство искажений было исправлено до приемлемого уровня. Этот класс объективов с исправленными искажениями стали назвать анастигматами. В объективе тщательно рассчитывается и соблюдается расстояние между линзами, чтобы искажения свести к минимуму. Внутри зум-объектива расстояние между линзами и блоками линз меняется, поэтому стандартными средствами его искажения исправить не удается. Расчет зум-объектива сложен и без компьютера практически невозможен, а чтобы он работал на всех режимах более или менее приемлемо, в его конструкции часто используют асферические (некруглые) линзы и линзы из особых сортов оптического стекла. Резюме: если ставится задача получить при съемке изображения наивысшего качества, нужно стремиться использовать объектив с фиксированным фокусным расстоянием. Но во многих ситуациях достаточно современного качественного зума.

Оптический зум получается путем перемещения линз объектива фотокамеры или видеокамеры, чтобы получить снимок объекта с близкого расстояния, не приближаясь к нему. Цифровой зум позволяет обрезать изображение до фокусной части, а затем увеличить обрезанный кусочек. В чем разница и какой вид увеличения лучше?

Что такое оптический зум?

Фотоаппарат с оптическим увеличением приближает изображение перед его захватом. Это делается путем физического перемещения линз внутри объектива камеры относительно друг друга.

У некоторых фотоаппаратов объектив при использовании функции в буквальном смысле «выдвигается». Так вы условно «приближаетесь» к объекту, который хотите заснять. Линзы увеличивают изображение объекта и позволяют заснять его без потери качества.

Камера с оптическим зумом - объектив выдвигается.

Чтобы уяснить себе разницу между двумя типами приближения, надо запомнить две вещи об оптическом:

• оптический зум - это «хардверный» вариант увеличения;
• приближение происходит до съемки .

Что такое цифровой зум?

Камера с цифровым типом приближения снимает изображение с того отдаления, на котором вы находитесь физически. А потом увеличивает определенную его часть, которую вы хотели бы снять поближе, при помощи программного обеспечения.

Кусочек картинки в буквальном смысле вырезается и растягивается до максимального количества мегапикселей, которое имеет сенсор вашей камеры. Фотоаппараты с высоким разрешением могут увеличивать изображение практически без потерь качества.

Отличие программного зума от «оптики», таким образом, следующее:

• цифровой зум - это «софтверный» вариант увеличения;
• приближение происходит после съемки .

Какой зум лучше: цифровой или оптический?

Разберемся, какой вид приближения дает лучшее качество снимка. Если вам хоть раз приходилось программно увеличивать картинки, нам кажется, вы уже догадались. Но все-таки объясним.

При цифровом приближении обрезается часть изображения, а затем увеличивается до разрешения, с которым снимает ваша фототехника (например, 4000 x 3000, если у ваc аппарат c датчиком на 13 МП). Понятное дело, что из-за этого качество снимка снижается по сравнению с исходным - пиксели растягиваются, картинка размывается.

А вот между оптическим зумом и разрешением фотографии нет никакой связи. «Оптика» увеличивает объект съемки до определенного размера, как если бы вы навели на него лупу. А фотоаппарат снимает «изображение под лупой». Таким образом, у вас получается снимок увеличенного объекта с максимальным разрешением (тем же 4000 x 3000).

Так что «хардверный» вариант, разумеется, дает намного более качественные снимки по сравнению с программным.

Чем улучшить цифровой зум?

Цифровое приближение применяется в большинстве компактных бытовых фотокамер - за это их и прозвали «мыльницами», потому что они как бы «замыливают» фото. А также в ручных видеокамерах, «глазках» видеонаблюдения и абсолютно во всех смартфонах.

Что же делать, если хочется делать красивые снимки на телефон, а покупать профессиональную фототехнику - нет? Посоветуем пару штуковин, которые добавляют «оптику» к камере обычного мобильника.

Внешний объектив

Он надевается прямо на камеру телефона, крепясь к корпусу клипсой. Таким образом, вы можете использовать и преимущества «оптики», и цифровое увеличение телефона, чтобы в комбинации получить суперчеткий снимок. На рынке представлен большой ассортимент таких аксессуаров с разной степенью приближения. Их цена варьируется в районе 500-1500 рублей.

Все мы хотим лучшего в жизни – друзей, книг, машин или даже фотокамер. Но даже самые лучшие вещи могут разочаровать – например, если вы живете в большом особняке, о котором с детства мечтали, вы понимаете, что вам не нужно 5 спален и 6 туалетов. То же самое может произойти с фотокамерой – самые высокие показатели не означают, что вам понравится ее функционирование.
Нужно знать, что не существует точных правил по покупке камеры, которая дает самое лучшее изображение. В конце концов, все зависит не только от зума и пикселей, но и от фотографа и фотографируемых объектов. Но, конечно, детали и специфика тоже имеют большое значение. Например, предпочтение лучше отдавать оптическому зуму, чем цифровому, ведь разница все-таки есть. Также следует обращать внимание на фокусное расстояние линз.

Фокусное расстояние («ХХ»мм) – это мощность, с которой камера может фокусироваться на объекте, а оптический зум (читается как «Х»х, например 16х читается как шестнадцатикратный зум) – это увеличение, доступное камере. Это означает, что если линза обладает большим расстоянием фокуса, у нее узкий и не большой угол обзора, а небольшое фокусное расстояние подразумевает более широкий угол обзора. Чтобы было понятнее, рассмотрим пример: допустим, вы покупаете фотоаппарат с фокусным расстоянием 35мм и с 10кратным оптическим зумом (optical zoom). Значит, минимальная дистанция, доступная камере – 35мм, а максимальная дистанция благодаря 10х зуму составит 250 мм. Если купить камеру с меньшим фокусным расстоянием, то вы сможете делать снимки с более широким углом обзора. Именно поэтому при покупке фотокамеры очень важно знать, какие снимки вы будете делать.

Чтобы проще решить, какой фотоаппарат покупать, предлагаем вам набор простых вопросов, ответив на которые, вы определите, какой зум вам нужен.
Вам нужен фотоаппарат, чтобы фотографировать своих близких и друзей, например, на днях рождения или других вечеринках? В этом случае вам не нужен большой зум – 2х или 3х будет вполне достаточно. На самом деле, фотографируя большие группы людей, вам важнее широкий угол обзора, чем большой зум. Если вам нужно делать фотографии крупным планом, то лучше подойти ближе, чем увеличивать зум, сужая перспективу снимка и искажая изображение.

Вы бы хотели снимать природные пейзажи во время похода в лес или в горы? Чтобы сделать качественные снимки природы, нужно крепко держать фотоаппарат в руках, не допуская искажения и размытости. Поэтому для дальних снимков вам понадобится 5х или 7х зум. Это обеспечит качественные и ровные снимки с большого расстояния, не сократит угол обзора и сохранит все детали.
Вы хотите делать снимки мелких объектов, которые находятся очень далеко, например, птиц или ? Тогда вам понадобится на самом деле большой зум, например, 10х. Если вас интересуют именно объекты, а не то, что их окружает, то вам подойдет камера с узкой перспективой с 10х или 15х зумом – так вы сможете снять морду льва или даже клюв ястреба.

Где вы хотите фотографировать – на улице или в помещении? Если вы собираетесь больше фотографировать дома или в офисе, то из-за недостатка места вам понадобится широкий угол обзора. В этом случае вам подойдет камера с 2х-5х зумом. Если вы хотите фотографировать на улице, то хороший угол обзора будет вам обеспечен, поэтому для фотографирования отдаленных объектов вам понадобится большой зум – от 5х и более.
Когда вы покупаете дорогой фотоаппарат, то важно знать на что и для чего вы тратите свои деньги. Зная свои потребности и цели, вы сможете приобрести подходящую для себя камеру.