Предыдущие части: Гистограмма, Экспокоррекция, P-A-S-M, Три кита экспозиции, Экспозиция, Как начать разбираться
Технически фотография возможна благодаря двум составляющим. Первая – это количество полученного света (экспозиция). Вторая – это фокусировка, то есть лучам света должна быть придана определённая "форма", чтобы получилась картинка.
Почему вообще нужна фокусировка? Ведь камеру можно просто открыть и дать свету попасть внутрь. Почему при этом мы не получим никакого изображения?
Посмотрим, как в камеру попадает свет от любого объекта:
Каждая микроскопическая точка объекта отражает свет во всех направлениях. На схеме мы рассматриваем свет только от одной точки. Большая часть лучей, выходящих из этой точки, просто не попадает в камеру. Но той, которая попала, достаточно, чтобы кое-что заметить.
Свет от одной точки покрыл почти всю площадь сенсора. То есть, если бы мы хотели сфотографировать всего одну точку, вместо неё получилось бы большое расплывшееся пятно.
Теперь добавим свет от всех остальных точек объекта:
На схеме всего 5 точек, но на самом деле их миллионы. Каждая точка создаёт на сенсоре большое пятно. Миллионы пятен от разных точек перемешиваются друг с другом, и в результате всё, что мы можем увидеть – лишь размытое световое поле.
Следовательно, если мы хотим получить нормальное изображение, в камеру должны попадать не все лучи, а строго отобранные.
Самым первым способом такого отбора, когда ещё не появились объективы, стал пинхол (pinhole). Буквально это "дырка, проколотая булавкой". Посмотрим, что будет, если мы в стенке камеры оставим лишь такой прокол:
Теперь из всего множества лучей, исходящих от объекта, в камеру могут попасть только те, которые прошли через крошечное отверстие.
Рассуждая строго математически, пинхол это одна точка. Между двумя точками можно провести только одну прямую линию. Что и происходит – в пинхол может попасть только один луч от одной точки.
Следовательно, от всех 100500 точек объекта внутрь могут попасть 100500 уникальных лучей. Каждый попавший внутрь луч формирует только одну точку изображения, которая соответствует точке объекта, из которой испущен луч.
Следовательно, через пинхол мы увидим изображение объекта. Но оно будет перевёрнуто вниз головой. Лучи, которые идут снизу, попадают в верхнюю часть сенсора, и наоборот.
На деле, конечно, всё несколько иначе. Пинхол из-за своей неидеальности может либо пропускать больше, чем один луч, либо вносить искажения в лучи (дифракцию и аберрацию, не будем об этом сейчас).
Вместо одной точки получается кружок, созданный конусом лучей. И всё изображение, состоящее из таких кружков, становится слегка размытым.
Но наши глаза неспособны различить эти кружки, потому что они очень маленькие. Для нас они выглядят как точки, так что большой разницы нет.
Существует максимальный размер кружка, больше которого изображение становится нерезким... давайте повторим, нерезким именно для наших глаз. Он так и называется – кружок нерезкости. Чем больше кружок – тем больше нерезкость изображения. Мы будем сталкиваться с этим термином дальше, поэтому стоит его понять и запомнить.
Пинхол-камера – замечательное изобретение, потому что она не требует дополнительной фокусировки. Где бы ни находился объект, от любой его точки в камеру пройдёт только пренебрежимо узкий пучок лучей. И значит, изображение всегда будет резкое.
Но у пинхола есть существенный недостаток. Из-за того, что отверстие микроскопически маленькое, оно пропускает микроскопически мало света. Его настолько мало, что экспозиция должна быть в 100-200 раз больше, чем обычно. Это сильно ограничивает применение пинхол-камер в быту.
Чтобы обойти эту проблему, были изобретены линзы, о которых поговорим в следующем выпуске.
Читайте дальше: Линзы и гиперфокал
