За десятилетия съемок объективами ZEISS и моделями других известных производителей, у меня сложилось понимание того, что мне нравиться в получаемом изображении, и эти ощущения связаны с контрастом, и в первую очередь с высоким микроконтрастом. Хотите узнать про это больше?
Несколько лет назад, когда доктор Хуберт Нассе был еще жив, на мои многочисленные вопросы от чего зависит качество создаваемого объективом изображения, он ответил так (возможно, раздраженно и настойчиво): «это сумма всего». На первый взгляд это кажется банальным, но на самом деле это потрясающий способ описать результат работы объектива, как набора чрезвычайно сложных и не очень очевидных для всех факторов. Вот почему лабораторные тесты и графики MTF являются полезной отправной точкой, но не заменяют оценку реальных изображений, сделанных в полевых условиях, поскольку на результаты съемки могут появиться факторы, которые сложно смоделировать в лаборатории: цвет света и предмета, блики и засветки различных видов, дифракционные эффекты, взаимодействие сенсора / объектива и т. д.
Что дает микроконтраст.
В этой статье основное внимание будет уделено контрасту изображения, и особенно микроконтрасту. Сохранение контраста предмета на снимке — вот что заставляет изображение выглядеть живым и реальным. Хороший общий контраст в сочетании с высоким микроконтрастом, например, при использовании объективов ZEISS Otus, обеспечивает то, что можно назвать «яркостью» и «объемностью» мелких деталей. В условиях съемки, когда контраст и так невысокий, например, пасмурное небо, сумерки и т.п., обеспечить максимальный контраст становится еще более важным, или изображение будет выглядит скучным и безжизненным. Способность передавать детали в тенях я называю «проникающей силой» объектива. Но об этом чуть позже.
Еще одно очевидное преимущество высокого микроконтраста заключается в том, что требуется менее агрессивное повышение резкости при пост-обработке. Если изображение имеет низкий микроконтраст, его можно попробовать компенсировать программным увеличением резкости, но это не всегда хорошо работает, особенно при наличии заметных шумов на изображении.
Высокий микроконтраст также упрощает ручную фокусировку и работу системы автофокуса, (используйте для ручной фокусировки увеличение в режиме Live View, оптический видоискатель недостаточно информативен для этого). Важно помнить о точности фокусировки, так как она обеспечивает большее количество информации на снимке, даже небольшие промахи по фокусу приводят к уменьшению микроконтраста. И наконец, низкий микроконтраст объектива на открытой диафрагме часто означает наличие сферической аберрации, и связанного с ней эффекта смещения фокуса, что еще более усложняет оптимальную фокусировку
На изображении, размещенном ниже приведены фрагменты снимков, сделанных пятью объективами с фокусным расстоянием 50/55/58мм. Даже на небольшом по размеру изображении можно увидеть существенные различия, как в общем контрасте, так и в микроконтрасте. Посмотрите, как выделяется кадр, сделанный объективом Otus 1.4/55, он смотрится намного реалистичнее остальных. И это не просто лучшая контрастность, но и большее количество деталей в более протяженной по глубине зоне - более «реалистичная глубина резкости». Следующим по уровню микроконтраста из сравниваемых моделей идет Milvus 1.4/50, но он уже не имеет такого эффекта, который дает Otus (хотя закрытие диафрагмы на несколько ступеней, позволяет уменьшить это различие).
Фото в высоком разрешение на Flickr
Этот снимок сделан объективом Otus 1.4/55 APO-Distagon. Он наглядно демонстрирует реалистичную «объемность мелких деталей», то что делает лучшие образцы ZEISS такими привлекательными. Трудно представить, что этот кадр был сделан при диафрагме f/1.4! Его реальная (фактическая) глубина резкости по четко различаемым деталям существенно больше, чем у других объективов.
Фото в высоком разрешение на Flickr
Контрастность объекта и оптические системы
Контрастность — это разница между тональными участками изображения, обычно рассматривается с точки зрения черного и белого (различия в яркости, игнорирующие цвет), в отличие от «цветового контраста», который больше относится к человеческому восприятию цвета. Например, оранжевый цвет рядом с синем воспринимается как более яркий, хотя их фактическая яркость может быть близкой (низкий контраст).
На любой реальной фотографии, содержащей детали, есть контраст между объектами, если только это не что-то похожее на чистое голубое небо. Хотя даже голубое небо имеет некоторый контраст между зенитом и линией горизонта, где яркость выше, чем цвет более глубокий синий цвет над головой. Чрезвычайно низкий контраст имеет и плотный туман; даже очень черный объект возле очень белого объекта будет выглядеть в тумане сероватым.
Оптическая система всегда уменьшает контрастность, существующую в реальности: черный и белый тон, становятся чуть более серыми, чем были в оригинале (программное повышение резкости может сделать контраст выше оригинала, но это уже совсем другая история). При сильном диафрагмирование объектива, дифракция также может значительно уменьшать контрастность на всех значения, начиная с f/11 (для камер с высоким разрешением даже с f/8). С уменьшением размера деталей этот эффект «седины» только увеличивается: контраст неуклонно снижается по мере увеличения разрешения, пока детали не пропадут совсем (без тональной дифференциации нет деталей). Камера с очень высоким разрешения не сможет полноценно работать, если объектив не обеспечивает высокую микроконтрастность для матрицы камеры. Это кажется очевидным, но многие фотографы покупают 36, 42 или даже 50 мегапиксельные камеры, и используют при этом объективы, неспособные обеспечить необходимое для матрицы разрешение, или используют диафрагму f/16 или даже f/22, уменьшая тем самым микроконтраст.
Объектив не может иметь высокий микроконтраст без высокой контрастности для крупных и средних деталей. Например, мелкие детали предмета, подсвеченного сзади не могут иметь высокий микроконтраст, если объектив плохо держит контрой свет: темные детали не могут быть темнее, чем минимальный серый цвет засветки от бликов. Использование светофильтров, также может вызвать снижение контраста, поэтому старайтесь всегда, когда это возможно, защищать объектив от паразитных засветок и бокового света.
Контрастность и диафрагма, дифракция
Объективы имеющие хорошую коррекцию аберраций, например, как у серии ZEISS Otus, достигают максимальных оптических характеристик уже на значениях диафрагмы близких к открытой. Это позволят снимать на f/1.4, f/2.0 и f/2.8 с невероятной резкостью. При этом четкость воспринимается еще выше благодаря высокому микроконтрасту объекта съемки в сравнении с размытием общего фона – изображение приобретёт объемность, вырываясь за границы плоскости.
По мере закрытия диафрагмы, глубина резко изображаемого пространства увеличивается, в некоторых ситуациях это может быть полезным, поскольку небольшие ошибки фокусировки приводят к ухудшению микроконтраста объекта. Значения диафрагмы примерно до f/6.3 на камерах до 50 мегапикселей (полный кадр) дают хороший результат, но уже с f/8 из-за дифракции контраст на всех уровнях начинает падать. Со значения f/11 общий контраст и микроконтраст существенно снижаются, и, хотя их можно попробовать повысить на пост-обработке с помощью программного увеличения резкости, максимальных характеристик от объектива уже не добиться (ZEISS Otus 55 является здесь приятным исключением). Использование f/16 или f/22 — это гарантия малоконтрастных, мягких кадров.
Ниже, приведена серия кадров, сделанных объективом Milvus 2/135, по которой можно проследить снижение контраста, вызванное дифракцией при изменении диафрагмы от f/2 до f/22.
- При f/2 микроконтраст уже очень высок, становясь почти оптимальным при f/2.8, хотя и с ограниченной глубиной резкости.
- На f/8 заметны небольшие потери микроконтраста в сравнение с f/5.6 (36 мегапикселей Nikon D810).
- Микроконтраст на f/8 аналогичен снимку на f/2, из-за эффекта дифракции.
- Потеря микроконтраста заметно увеличивается при f / 11.
- На f/16 снижение микроконтраста на мой взгляд становиться неприемлемым, использования значений начиная с f/22 как правило, не является оправданным выбором.
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Как сохранить высокий контраст, получить большую глубину резкости, избегая влияния эффекта дифракции.
Есть ли возможность как-то обойти эффект дифракции, и получить максимально качественное изображение, сделав его на наиболее оптимальной для микроконтраста диафрагме? Решить эту противоречивую задачу возможно с помощью стегинга по фокусу. Плохая новость заключается в том, что в процессе сборки такого изображения также может снижаться микроконтраст и требуется дополнительное время пост-обработку. Но зато можно получать изображения с очень большой глубиной резко изображаемого пространства, а снижение микроконтраста компенсировать за счет программного повышения резкости. Кроме того, общий контраст (крупные и средние структуры) при использовании стекинга не изменяется. В результате мы имеем изображение максимального качества, но с гораздо большей глубиной резкости.
Изображение ниже собрано из трех кадров, сделанных на Otus 1.4/85, без стекинга получить такую глубину резкости было бы невозможно, даже при диафрагме f/16. Высокая контрастность объектива позволяет использовать технику стекинга без существенных потерь: качественный исходник = качественный конечный результат.
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Пример: снижение контраста из-за дифракции и бликов.
Можно наглядно увидеть, как высокие контрастные характеристики объектива Otus 1.4/85 значительно снижаются из-за дифракции (при съемке на f/16) и паразитных засветок. Старайтесь избегать таких ситуаций: защищайте, когда это возможно, объектив от света не влияющего на формирование изображения - даже такие модели, как Otus.
Использование f/16 почти всегда не дает хорошего результата (f/11 или f/13 еще можно рассматривать как вариант, но уже будет заметно снижение резкости из-за дифракции). Снижение микроконтраста в изображении, снятом на f/16 фактически уничтожит мелкие детали, т. е. контраст становится слишком низким, чтобы детали воспринимались или даже сохранялись на изображении. Снимок сделанный на f/8 можно обработать, увеличить яркость темных областей кадра, с сохранением мелких деталей.
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Примеры
Ключевое отличие моделей Otus, от других объективов, таких как Milvus 2/135 APO-Sonnar, — это высокие оптические характеристики, уже практически на полностью открытой диафрагме, а также меры, направленные на минимизацию потерь контраста в самых разных условиях освещения (особое внимание уделяется подавлению бликов и коррекции аберраций). Цвет и освещенность объекта также влияют на микроконтраст, например, при освещении с преобладанием фиолетово-синего спектра некоторые объективы могут показывать более низкие результаты.
Для сохранения контрастных характеристик, как уже было сказано выше, необходимо не использовать значения диафрагмы ниже f/11, но и на «идеальных» диафрагмах, таких как f/5.6 могут возникать неприятные сюрпризы: возможно снижение контраста из-за внутренних переотражений между элементами объектива и датчиком камеры. Это не связано напрямую с дифракцией, но суммируется с дифракционными потерями. На некоторых объективах это может стать значительным фактором, влияющим на конечный результат. Таким образом, стоит проверить работу объектива и на оптимальных значениях диафрагмы, в самых разных условиях (результат объектива при съемке в хорошую погоду на равнине и высоко в горах при ярком синем небе может значительно различаться).
Пример: Otus 1.4/55 APO-Distagon: Последний луч света
Солнце настолько быстро садилось, что только диафрагма f/1.4 позволила установить оптимальную экспозицию, и то только для освещенных участков. Несмотря на небольшую глубину резкости Otus 1.4/55 обеспечил выдающийся контраст на всех уровнях деталей. Дерево максимально отделено от фона, благодаря контрасту между зоной резкости и размытия. Даже несмотря на то, что не весь сюжетно-важный объект оказался резким, контраст (общий и микроконтраст) делают его по настоящему объемным.
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Пример: Otus 1.4/85 APO-Planar: Крупная сосна
Высокий микроконтраст начинается уже со значения f/1.4, но так как сосна имела большую протяженность в глубину кадра, чтобы большая часть ее ствола и хвои имели хорошую резкость, мне пришлось использовать f/5.6. При этом значении диафрагмы сохраняется хороший микроконтраст и разделение планов.
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Пример: Otus 1.4/28 APO-Distagon: Рассвет на водохранилище Ланди.
Из-за более сложной оптической конструкции ZEISS Otus 1.4/28 APO-Distagon не имеет такого же микроконтраста на диафрагме f/1.4, как у других моделей серии Otus (55 мм и 85 мм). Но все равно он обеспечивает высокие характеристики по всему полю кадра, а не только в центре, даже на открытой диафрагме. А при уменьшении значения диафрагмы качество изображения быстро растет.
Чтобы передать все детали и тональные переходы предрассветного горного каньона, когда в основном преобладает ультрафиолетовый свет, объектив должен обладать по-настоящему первоклассной коррекцией хроматических аберраций. Это то, что помогает сохранить высокий микроконтраст, даже в фиолетовом / синем спектре. Чтобы убедиться в этом посмотрите кадр с увеличением.
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Пример: Otus 1.4/85 APO-Planar: Ствол дерева после дождя
Микроконтраст высокий уже на полностью открытой диафрагме, но максимальное качество изображения достигается при значении f/2.8. Существовало несколько ограничений для съемки этого кадра на f/1.4:
Точность фокусировки имеет первостепенное значение, а так как ствол дерева не прямой, а изогнутый, то некоторые его участки могли оказаться вне зоны резкости при f/1.4.
Для получения максимального объема изображения может потребоваться достаточно большая глубина резкости позволяющая выделить сюжетно-важный объект на общем фоне, создавая эффект «3D». Иногда это отлично работает и при f/1.4, но если объект съемки неравномерный по глубине, то может потребоваться увеличить ГРИП.
Ниже: при просмотре двух кадров сделанных на f/1.4 и f/2.8* различия практически не заметны, особенно на краях кадра f/1.4, где эффективная диафрагма составляет не менее f/2. Изображение на f/2.8 (справа) имеет достаточную ГРИП, в которую попадает большая часть передней кромки ствола и даже боковые участки ствола частично находятся в зоне резкости, но фон по-прежнему приятно размыт, а микроконтраст на стволе дерева близок к оптимальному. Контраст между высокой детализацией и размытым фоном делает участки изображения, находящиеся в фокусе визуально еще более резкими (даже если они не полностью находятся в зоне резкости).
* Виньетирование на изображение f/1.4 было скорректировано, чтобы упростить сравнение, но я обычно предпочитаю оставлять виньетирование почти для всех моих изображений.
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Ниже два кропа изображения. Видно, что на кадре, который сделан на f/1.4 я немного промахнулся по фокусу, так что максимальная резкость находиться чуть ближе ствола дерева. А съемка на значении f/2.8 не только помогает избежать этого, но и обеспечивает заметное увеличение глубины резкости. Именно поэтому вести съемку на f/1.4 очень тяжело, небольшая ошибка с фокусировкой, и визуальное воздействие сразу теряется, например, размытые глаза при портретной съемке.
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Пример: Otus 1.4/85 APO-Planar: Упрямый можжевельник.
На 36/42/50 мегапиксельной камере микроконтраст достигает своего пика примерно на значении f 6.3, прежде чем дифракция начнет значительно увеличиваться. На f/8 резкость также может быть очень высокой, хотя уже и с небольшими потери. Чем лучше объектив, тем больше будут заметны потери, так как его характеристики ближе к ограничению дифракцией. Особенна важна высокая микроконтрастность для темных участков, чтобы полутона хороша различались, как на этом кадре, где в пропитанной дождем древесине проглядываются последние лучи заходящего солнца.
Я хотел, чтобы большая часть дерева можжевельника была в зоне резкости, и это требовало диафрагмирования; на f/1.4 центр дерева был очень резкий, но ГРИП была недостаточной. Но и слишком резкой фон, который бы слился с деревом мне тоже был не нужен. Поэтому диафрагма f/6.3 стала оптимальным выбором.
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Пример: Otus 1.4/85 APO-Planar: Сосна в контровом свете (f/1.4 и f/4)
Ключевая особенность этих кадров, в том, что нет никакой разницы в «объемности» изображения сделанного на f/1,4 по сравнению с f/4. Значение диафрагмы не является определяющим фактором качества изображения, что делает объектив исключительно универсальным.
Эффект «объема» здесь достигается из-за высокого контраста, даже на максимальной диафрагме f/1.4. Некоторые участки дерева при этом выпадают из зоны резкости (я сфокусировался на круглом выступе, которые был расположен слишком близок к основному стволу). Поэтому основной выбор заключается в том, насколько размытым желательно получить фон: если зажать диафрагму до f/4 (следующее изображение), то зона резкости охватывает большую часть дерева, но также и возрастает резкость фона. В любом случае этот выбор будет обусловлен творческими задачами, а не ограничениями характеристик на f/1.4, как и у большинства объективов.
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Пример: Otus 1.4/85 APO-Planar: Снежник с водорослями, глубокие сумерки
Снежники на теневой стороне склонов место обитания красно-фиолетовых водорослей (по-моему, они называются, Chlamydomonas nivalis). Кадр был сделан в сумерках при малоконтрастном освещении с преобладанием синих тонов на диафрагме f/1.4. В таких условиях объектив должен максимально точно передать все тональные переходы и Otus 1.4/85 отлично с этим справился – превосходно детализированное изображение в сложных условиях. Правильный баланс белого и пост-обработка, и поверхность снежника четко передана со всеми нюансами.
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Пример: Milvus 2/135 APO-Sonnar: Ствол старой сосны и полная луна
Я хотел создать уравновешенное изображение, передающее эмоции. Для этого я использовал стэкинг по фокусу из двух кадров. Изображение не идеально (пришлось снимать практически с минимальной дистанции съемки), но Milvus 2/135 APO-Sonnar смог заглянуть в глубокие сумерки, чтобы передать очень мелкие детали объектов, находящихся на значительном расстоянии и на стволе дерева. Не простая задача хорошо сохранить микроконстраст на практически монохромных участках кадра.
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Пример: Milvus 2/135 APO-Sonnar: Разрушенная плотина Бивер Дэм
В глубоком горном каньоне, поздние сумерки создают малоконтрастное освещение с преобладанием синих тонов. Milvus 2/135 APO-Sonnar обеспечивает превосходный контраст и микроконтраст, которые вместе создают сильное визуальное воздействие. Использование диафрагмы f/5.6 обеспечивает высокий микроконтраст на 36-мегапиксельном Nikon D810, без опасности потерь детализации от дифракции. Высокий общий контраст объектива позволяет хорошо передать детали в тенях. Очень синий свет сумерек (только частично скорректированный на изображении) представляет собой еще одну проблему, которая требует от объектива отличной коррекции хроматических аберраций. В противном случае мелкие детали могут быть перекрываться фиолетовыми/синими ореолами.
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Пример: Milvus 2/135 APO-Sonnar: Восход солнца в Уайт-Маунтинс.
Хотя закат почти уже закончился, для передачи полутонов неба вокруг солнца требовалось существенно понизить экспозицию, делая холмы на переднем плане очень темными (почти черными). Исключительная контрастность объектива, даже при наличии в кадре солнца, сохраняла теневые области черными, без вуалирующих засветок. Я смог существенно повысить яркость теней, сохраняя при этом хорошую детализацию тонального разделения.
Фотография в высоком разрешение на Flickr
Выводы.
«3D-объем» или «яркость» мелких деталей, которые возникают из-за высокого микроконтраста, придают изображению эффект трёхмерности и глубины, чего часто не хватает многим объективам. Протестируйте объективы ZEISS, обсуждаемые в этой статье (и не только их), чтобы понять, влияет ли это визуальное воздействие на то, как вы воспринимаете фотографию.
Приложение: измерение контраста, графики MTF
Микроконтраст зависит от способности объектива передавать очень мелкие детали, обычно на MTF-графике это соответствует кривой 40 пар линий на миллиметр (lp/mm). Но современные датчики изображения имеют разрешение уже более 100 lp/mm, поэтому данные для 40 lp/mm позволяют лишь предположить, как поведет себя объектив при более высоком разрешении.
Общий контраст соответствует передаче крупных и средних деталей, обычно на графиках MTF это соответствует кривым 10 lp/mm и 20 lp/mm соответственно.
Хотя обычно данные о контрасте даются с использованием диаграмм MTF (Modulation Transfer Function - Частотно-контрастныая характеристика), в этой статье основное внимание было уделено анализу реальных результатов съемки. Несколько лет назад я присутствовал в офисе ZEISS на демонстрации работы MTF-тестера K8 и наглядно убедился, как на результаты влияют условия измерения (например, установка стекла, имитирующего фильтр перед матрицей камеры).
Для построения MTF-графиков компания ZEISS использует настоящие объективы, а измерения проводит с использованием белого света. Это позволяет учесть все аберрации при прохождении света через реальные линзы, включаю дифракцию, для всего видимого спектра (а не только для зеленой области, что приводит к значительным отклонениям в результатах). Таким образом MTF-графики ZEISS нельзя сравнивать с данными, полученными в результате компьютерного моделирования, которые вычисляются почти всегда без учета дифракционных эффектов.
Автор - Ллойд Чемберс
Оригинал статьи на lenspire.zeiss.com
