Что такое диафрагма?

Диафрагма – это просто. В двух словах, диафрагма — это устройство в объективе, которое дозирует количество света.

Устройство диафрагмы в объективе Nikon Nikkor 105mm 1:1.8 (AI-S)

Для большего понимания работы такого устройства приведу пример из жизни. Когда люди смотрят на солнце — они щурят глаза, то есть уменьшают щель, через которую проходит свет. Если бы люди не щурились, солнце бы сожгло своим сильным светом сетчатку глаза. Ночью нужно делать наоборот – открывать глаза пошире, чтобы захватить побольше света, при этом еще и расширяются зрачки. Глаза с большими зрачками имеют много животных, которым нужно хорошо видеть ночью.

Часто диафрагму называют еще ‘светосилой’ или ‘апертурой’ или ‘относительным отверстием’ или ‘числом F‘. Эти понятия сильно связаны между собой и для многих фотографов являются синонимами. Но среди них есть небольшие отличия, описанные ниже.

Относительное отверстие объектива – это отношение действующего отверстия объектива к фокусному расстоянию объектива. Величина обратная относительному отверстию называется диафрагменным числом или числом диафрагмы.

Относительное отверстие объектива численно выражается отношением или дробью. Например, возьмем объектив, у которого установлено относительное отверстие в 16 раз меньше его фокусного расстояния, в итоге относительное отверстие численно можно будет записать такими способами: 1:16 или f1/16 или f=1:16 или F 1:16 и т.д. Никакой особой разницы в записи нет и каждый фотограф всегда поймет о чем идет речь.

Если же взять число, обратное относительному отверстию, то мы получим число диафрагмы. Обычно именно под этим числом фотографы непосредственно понимают общий термин ‘диафрагма’. Если взять тот же объектив, у которого установлено относительное отверстие в 16 раз меньше его фокусного расстояния, то его число диафрагмы будет равно значению 16. А численно его можно будет записать такими способами: F16, F/16, 16 (такое ‘голое’ число диафрагмы указывается на корпусе объектива). Никакой особой разницы в записи нет.

Некоторые объективы имеют на своем корпусе кольцо, отвечающее за управление диафрагмой. На кольце обычно есть разметка, состоящая исключительно из чисел диафрагмы (показано на рисунке ниже). Практически все современные объективы такого кольца не имеют, а управления диафрагмой происходит за счет электроники и органов управления камерой.

Кольцо управления диафрагмой на объективе Nikon ED AF Nikkor 80-200mm 1:2.8D (MKII). С помощью кольца можно установить значения F/2.8, F/4, F/5.6, F/8, F/11, F/16, F/22.

Обычно понятие ‘светосила’ и ‘диафрагма’ являются синонимами, но на самом деле между ними существует определенная ризница. Так, диафрагма отвечает только за геометрическую светосилу (отношение линейных геометрических показателей). А за общую ‘настоящую светосилу’ объектива отвечает не только диафрагма, но и множество других факторов: оптическая схема объектива, процент отражения и пропускания света объективом, падение диафрагмового числа при фокусировке на разные дистанции, процент поглощения света фотофильтром и т.д. Детально про разницу между понятиями ‘диафрагма’ и ‘светосила’ найдете в разделе про ‘T-стопы‘.

Диафрагму иногда еще называют ‘Апертурой объектива’ (лат. ‘Apertura’ — ‘Отверстие’). Потому на многих камерах режим замера экспозиции с приоритетом диафрагмы называется ‘A‘ или ‘AV‘ – ‘Aperture Value’ – ‘Значение Апертуры’. Детально про этот режим описано в разделе ‘P, A(AV), S(TV), M‘.

Обратите внимание, что величина передней линзы объектива и, собственно, величина переднего светофильтра никакого прямого отношения к светосиле объектива не имеет. Разные объективы с одинаковым фокусным расстоянием и одинаковой максимальной диафрагмой могут иметь абсолютно разные диаметры своей передней линзы. Например, возьмем два объектива класса 50 mm F/1.4: Nikon AF Nikkor 50mm 1:1.4D и Sigma 50mm 1:1.4 DG HSM EX. У первого диаметр светофильтра крохотный – 52 мм, у второго огромный – 77 мм. Но их светосила (практически – максимальная диафрагма) будет одинаковой.

Какая она, диафрагма?

Под механической частью устройства диафрагмы понимают изменяющееся круглое отверстие в объективе. Обычно отверстие открывается и закрывается с помощью лепестков. Лепестки в таком случае называют лепестками диафрагмы, а саму диафрагму – ‘ирисовой’ (от английского ‘iris’ – ‘радужная оболочка глаза’). От количества и скругленности лепестков диафрагмы зависит то, на сколько будет формируемое отверстие круглым. Чем скругление отверстия диафрагмы сильней — тем лучше. Профессионалы часто диафрагму называют просто ‘дыркой‘, так как это действительного, своего рода дырка, которая изменяет свои размеры и дозирует количество света.

На что влияет диафрагма:

1. На количество света, который может пропустить объектив за какое-то время.
2. На управление глубиной резко изображаемого пространства (ГРИП)
3. На яркость изображения в оптическом видоискателе
4. На качество изображения, в особенности на его резкость, аберрации, виньетирование, боке и разные визуальные эффекты.

Влияние на ГРИП

Как оказалось, диафрагма влияет не только на количество света, но и на глубину резкости. Чем меньше число F — тем меньше и глубина резкости. Чем больше число F — тем больше глубина резкости. Это один из основных приемов в фотографии для управления точкой внимания на фото. Очень важно иметь возможность управлять ГРИП для портретов, где нужно акцентировать внимание именно на человеке. Макро фотографы прекрасно знают что такое ГРИП, им приходиться снимать на очень сильно закрытых диафрагмах, чтобы увеличить глубину резкости. Вообще, там где пишут про ГРИП, пишут и про размытый фон. Как лучше всего фотографировать с размытым фоном можете прочитать в моей статье — Фотографируем с Размытым Фоном.

Размытие заднего фона при разных значениях диафрагмы

Предварительный просмотр глубины резкости

Обычно современные камеры имеют возможность наводиться на резкость при полностью открытой диафрагме. Когда делается снимок, автоматика камеры закрывает диафрагму до установленного значения. Чтобы посмотреть как будет выглядеть изображения при закрытой диафрагме, иногда можно воспользоваться репетиром диафрагмы. Это позволяет без снимка посмотреть в видоискатель (оптический или электронный) как будет выглядеть картинка, когда камера закроет диафрагму. Можете почитать более детально про предварительный просмотр глубины резкости.

Диафрагмирование для улучшения картинки

Под диафрагмированием понимают просто изменения значения диафрагмы. С помощью управления диафрагмой можно добиться от объектива более резкого изображения. В основном, самое резкое изображение достигается где-то на средних значениях диафрагмы того или иного объектива. На самом большом значении диафрагмы объективы страдают хроматическими аберрациями и виньетированием. При закрытии диафрагмы ХА и виньетирование практически пропадают. На очень маленьких диафрагмах объективы страдают потерей резкости от дифракции. Также, при закрытии (уменьшении диафрагмы) повышается не только резкость, но и контраст снимка. Большая диафрагма позволяет проводить визирование через оптический видоискатель без особых проблем, так как объектив дает много света и через глазок хорошо видно весь кадр. Визировать с диафрагмой ниже F5.6 через оптический видоискатель можно только при хорошем освещении. Также, снимки с бОльшей диафрагмой могут казаться более яркими и насыщенными – такой эффект связан с более плавными переходами на снимках темных областей в светлые.

Боке и диафрагма связаны навек

Диафрагма очень сильно влияет на рисунок боке. Обычно наилучшее боке для объектива достигается на максимально открытой диафрагме. При этом само физическое отверстие максимально круглое. При закрытии диафрагмы лепестки диафрагмы вместо круга образуют разные многогранники. Эти многогранники отчетливо видно в зоне нерезкости. Очень часто такие многогранники называют гайками, шайбами и циркулярными пилами.

Так как в дешевых объективах присутствует малое количество лепестков диафрагмы, обычно не больше 5-6, то в зоне нерезкости появляются фигуры точь-в-точь напоминающие «гайки». Ценятся те объективы, которые на закрытых диафрагмах дают правильные круглые светящиеся пятна в зоне нерезкости, например, к ним можно отнести Nikon AF DC-Nikkor 105mm 1:2 D Defocus Image Control или Таир-11А 2,8/135. В новых объективах очень редко можно встретить большое количество лепестков диафрагмы, но сейчас делают более скругленные лепестки, которые даже при малом их количестве, дают круглое отверстие.

Ниже приведены мои фотографии, полученные с помощью разных фотоаппаратов и объективов и снятые на разных значениях числа F. Параметры съемки (EXIF) для каждой фотографии указаны в нижней строчке.

Диафрагма в камерах телефонов и других маленьких устройствах

Диафрагма, это механическая часть объектива, ее нельзя сделать программно. Почти во всех телефонах нет физического устройства диафрагмы. Во многих ‘мыльницах’ тоже нет диафрагмы. Как же быть? Обычно камера в таких устройствах дозирует количество света только выдержкой и вариацией значения ISO, а само значение диафрагмы постоянно зафиксировано на максимальном значении. Для примера, на моей Nokia 7610 указано, что F2.8, потому камера всегда снимает на F2.8.

Как настроить диафрагму в фотоаппарате?

В камерах за диафрагму отвечает число F (число диафрагмы). Оно показывает в сколько раз диаметр относительного отверстия меньше фокусного расстояния объектива, на объективе это записывается как f1/1.4 или f1/5.6, иногда можно встретить написание f=1:6.3 или 1:5.6, или f/16, f/3.2. Часто, на объективах или камерах указывается только одно диафрагменное число, например ‘1.4’ или ‘16.0’. Обычно число диафрагмы пишется с большой буквой ‘F’ без дробей, например, F 8.0, а относительное отверстие чаще записывают через маленькую букву ‘f’, например f 1:11 (написания могут быть какие-угодно). Проще всего настроить диафрагму, переведя камеру в режим приоритета диафрагмы. На главном колесе управления камерой, либо в меню фотоаппарата, такой режим обозначается ‘А’ или ‘AV’. Чтобы легко запомнить, можно просто произнести: диАфрагмА — значит нужно включать режим ‘А’. Детально про творческий режим приоритета диафрагмы написано здесь.

‘Светлые’ и ‘темные’, ‘быстрые’ и ‘медленные’ объективы

От максимального значения диафрагмы зависит то, на сколько объектив можно будет использовать в плохих условиях освещенности. ‘Светосильными’ или ‘светлыми’ называют объективы с большой диафрагмой, обычно, значение F должно быть ниже 2.8. То есть объективы с максимальными диафрагмами F1.4, F1.8, F2.0, F2.2, F2.5, F2.8 называют светосильными или просто светлыми. Все что ниже F1.4 называют супер светосильными. К супер светосильным объективам можно отнести Nikon 50mm f/1.2 AI-S Nikkor или Canon Lens FD 55mm f/1.2 S.S.C. Объективы, которые имеют значение диафрагмы от F/2.8 до F/5.6 называют обычными среднесветосильными объективами, к таким объективам можно отнести Nikon 24-85mm f/2.8-4D AF IF Nikkor или Nikon 300mm f/4.5 Nikkor-H Nippon Kogaku Japan Auto Non-AI. Объективы, у которых максимальная диафрагма меньше F/5.6 называют слабосветосильными или ‘темными‘. К таким объективам можно отнести МС МТО-11 1000mm F10.0. Кстати, сделать светосильный зум очень сложно, более детально здесь.

Разные отверстия при разных значениях числа F

Так как диафрагма влияет на скорость выдержки, то объективы еще делят на быстрые и медленные. Под быстрым объективом понимают то, что с его помощью можно снять изображение с короткой выдержкой (с ‘быстрой’ выдержкой). А под медленным, то, что с его помощью можно снять фото с длинной (‘медленной’ выдержкой). Если зафиксировать значение ISO, то именно от диафрагмы зависит выдержка, и чем светлее объектив, тем он быстрее. И чем темнее объектив, тем он медленней.

Разница в светосиле

Разницу в значениях диафрагмы и других фотографических переменных обычно измеряют в стопах. При изменении диафрагмы на один стоп выдержка изменится в два раза. Также, при изменении диафрагмы на один стоп можно вместо выдержки изменить ISO в два раза. Очень важное замечание, что разница в значениях диафрагмы не линейная, а квадратичная. Возьмем две диафрагмы F/5.6 и F/2.8, казалось бы,  разница в геометрической светосиле составляет 5.6/2.8=2 раза, но это не верно. На светосилу влияет площадь круга, сформированного диафрагмой, а не ее диаметр. Число F связано только с диаметром. Для подсчета разницы в площадях нужно брать квадраты диаметров. Потому получается, что разница в светосиле между F/5.6 и F/2.8 составляет (5,6*5,6)/(2,8*2,8)=4 раза. Вот такая вот хитрость. Как это запомнить? Есть два выхода, либо делить квадраты чисел F, либо сначала делить числа F, а потом возводить в квадрат результат.  Зачем я утомляю расчетами — а потому, что часто фотолюбители не имеют представления про то, во сколько раз один объектив ‘светлее’ или ‘темнее’ другого объектива.

Также, опытные фотографы знают про так называемый диафрагменный ряд чисел, в котором каждых два соседних числа F отличаются на один стоп.

Ряд чисел F: 1, 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22, 32, 46 и т.д.

Золотое правило:

Диафрагма и выдержка связаны золотым правилом. Чтобы сохранить правильную экспозицию при одинаковых ИСО нужно либо закрыть диафрагму и увеличить выдержку, либо, наоборот, открыть диафрагму и уменьшить выдержку.

Закрыть, открыть, увеличить уменьшить — не нужно путаться

Все очень просто. Закрыть или уменьшить диафрагму – означает повысить число F.  Была диафрагма F2.8, когда ее закрыли, она стала F5.6, закрыли еще сильней, она стала F16.0 и т.д. Например, встречается фраза ‘прикрыл дырку на два стопа’, расшифровывается это так: ‘сделал число F большим и уменьшил площадь отверстия в 4 раза’. Главное не запутаться, когда диафрагма открывается, число F уменьшается. А когда диафрагма закрывается — число F увеличивается. Например, была диафрагма F32.0, когда ее открыли, она стала F8.0, когда открыли еще сильней, она стала F5.6.

Что делать – ничего не понятно

Если у Вас зеркалка, переверните камеру задом наперед, чтобы вы смотрели в объектив, нажмите кнопку спуска (сделайте снимок) и Вы увидите как дырочка в объективе закроется и откроется – вот так и работает диафрагма. Если же вы всматривались в свой объектив и ничего не увидели, то ниже показан видеоролик с замедленным воспроизведением, где отчетливо видно, как работает диафрагма во время съемки. На видео лепестки закрываются до значения F/16 и формируют очень ‘маленькую дырочку’:

1. Метод работы устройства диафрагма на цифрозеркальных камерах Nikon и его влияние на видеосъемку
2. Объективы Nikon ‘E’ с электромагнитным управлением диафрагмы
3. Интересное свойство диафрагмы на цифрозеркальных камерах Nikon
4. Объективы G-типа и Non-G типа (с кольцом управления диафрагмой и без кольца управления диафрагмой)
5. Работа со старыми объективами Nikon типа AI, AI-S, NON-AI, PRE-AI, AI-Converted которые передают или не передают значение диафрагмы в камеру

Комментарии к этой заметке не требуют регистрации. Комментарий может оставить каждый.

Выводы

Диафрагма – это дозатор светового потока, который влияет на экспозицию, ГРИП, яркость оптического видоискателя и качество изображения. Вообще, если не поснимаете на разных значениях числа F, не узнаете толком что это такое :)

Материал подготовил Аркадий Шаповал.