История фотографии

Фотография (от греческих фото – свет, граф – рисую, пишу) – рисование светом, светопись – была открыта не сразу и не одним человеком. В это изобретение вложен труд ученых многих поколений разных стран мира.

Люди давно стремились найти способ получения изображений, который не требовал бы долгого и утомительного труда художника.

С незапамятных времен, например, было замечено, что луч солнца, проникая сквозь небольшое отверстие в темное помещение, оставляет на плоскости световой рисунок предметов внешнего мира. Предметы изображаются в точных пропорциях и цветах, но в уменьшенных, по сравнению с натурой, размерах и в перевернутом виде. Это свойство темной комнаты (или камеры-обскуры) было известно еще древнегреческому мыслителю Аристотелю, жившему в IV веке до нашей эры. Принцип работы камеры-обскуры описал в своих трудах Леонардо да Винчи.

Известно, что еще в XIII веке были изобретены очки. Очковое стекло перекочевало затем в зрительную трубу Галилео Галилея. В России великий ученый М. В. Ломоносов положил начало развитию светосильных труб и оптических приборов.

Пришло время, когда камерой-обскурой стали называть ящик с двояковыпуклой линзой в передней стенке и полупрозрачной бумагой или матовым стеклом в задней стенке. Такой прибор надежно служил для механической зарисовки предметов внешнего мира. Перевернутое изображение достаточно было с помощью зеркала поставить прямо и обвести карандашом на листе бумаги.

В середине XVIII века в России, например, имела распространение камера-обскура, носившая название «махина для снимания першпектив», сделанная в виде походной палатки. С ее помощью были документально запечатлены виды Петербурга, Петергофа, Крондштата и других русских городов.

Это была «фотография до фотографии». Труд рисовальщика был упрощен. Но люди над тем, чтобы полностью механизировать процесс рисования, научиться не только фокусировать «световой рисунок» в камере-обскуре, но и надежно закреплять его на плоскости химическим путем.

Однако если в оптике предпосылки для изобретения светописи сложились много веков назад, то в химии они стали возможными только в 18 веке, когда химия как наука достигла достаточного развития.

Одним из наиболее важных вкладов в создание реальных условий для изобретения способа превращения оптического изображения в химический процесс в светочувствительном слое послужило открытие молодого русского химика-любителя, впоследствии известного государственного деятеля и дипломата, А. П. Бестужева-Рюмина (1693 - 1766) и немецкого анатома и хирурга И. Г. Шульце (1687 - 1744). Занимаясь в 1725 году составлением жидких лечебных смесей, Бестужев-Рюмин обнаружил, что под воздействием солнечного света растворы солей железа изменяют цвет. Через два года Шульце также представил доказательства чувствительности к свету солей брома.

Целенаправленную работу по химическому закреплению светового изображения в камере-обскуре ученые и изобретатели разных стран начали только в первой трети XIX века. Наилучших результатов добились теперь известные всему миру французы Жозеф Нисефор Ньепс (1765 - 1833), Луи-Жак Манде Дагер (1787 - 1851) и англичанин Вильям Фокс Генри Тальбот (1800 - 1877). Их принято считать изобретателями фотографии.

Хотя попытки получения фотографического изображения проводились еще в 17 веке, годом изобретения фотографии считается 1839, когда в Париже появилась так называемая дагеротипия. На основе своих собственных исследований и опытов Нисефора Ньепса, французскому изобретателю Луи Дагеру удалось сфотографировать человека и получить устойчивое фотоизображение. По сравнению с более ранними опытами время экспозиции сократилось (менее 1 мин). Принципиальное отличие дагеротипа от современной фотографии – получение позитива, а не негатива, что делало невозможным получение копий.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОБЪЕКТИВОВ

 

К самым востребованным и активно используе­мым в фотографической практике параметрам объектива относятся его фокусное расстояние, угол зрения и относительное отверстие. Физи­ческий смысл этих оптических характеристик мы рассматривали на наглядных примерах, со схемами и формулами в статье "Объективно об объективах» зимнего выпуска (№34 (191/2004) каталога "Потребитель. Фототехни­ка и видеокамеры", поэтому в данной статье лишний раз повторяться не будем. А вот на подробностях использования этик терминов остановимся еще раз, более детально.

 

 

ФОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ ОБЪЕКТИВА

 

ФОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ ОБЪЕКТИВА - одна из его наиболее важных характеристик. По величине фокусного расстояния (естествен­но, с учетом размеров матрицы цифрового или кадра пленочного аппарата) можно судить о «крупности» изображения объекта съемки на получившейся фотографии. Чем больше фокус­ное расстояние объектива, тем более крупным, приближенным, будет изображение объекта съемки на фотографии. И наоборот, при умень­шении фокусного расстояния угол, захватывае­мый объективом, увеличивается, и в кадр мож­но вместить более широкую панораму. В соответствии с фокусным расстоянием объек­тива (точнее - с углом зрения объектива} в фо­тографической практике принято различать следующие категории оптики.

 

Нормальный (стандартный) объектив -это объектив, имеющий средний (порядка 40-50 градусов по диагонали кадра) угол зрения при использовании на фотоаппарате с соответ­ствующим размером кадра или матрицы. В сис­темах фотоаппаратуры, рассчитанной на приме­нение привычной нам 35-мм перфорированной фотопленки «тип 135» (размер кадра 24x36 мм), нормальным будет считаться объектив, имею­щий фокусное расстояние примерно от 40 до 55 мм Наиболее же распространенные стандарт­ные объективы для таких систем - это объекти­вы с фокусным расстоянием 50-52 мм. Такой объектив в большинстве случаев воспроизводи' на снимке перспективу наиболее естественно и привычно для нашего зрения. Иными слова ми, нормальный объектив передает относи тельно широкую панораму, а масштабные соот­ношения объектов съемки остаются таковыми, какими их видит наш глаз.

 

Выполняя съемку объективом с нормальным (для размеров кад­ра) фокусным расстоянием, достаточно легко добиться впечатления естественности и привыч­ности восприятия перспективы. Такой подход позволяет при съемке максимально сосредото­чить внимание зрителя именно на естествен­ном, оптимальном балансе объекта съемки и окружающего его пространства, не отвлекая внимание ни искаженной перспективой, ни из­лишним отделением переднего плана от задне­го.

 

Объективы с меньшим, чем у нормального, фокусным расстоянием и углом зрения по диагонали кадра 60 градусов и более носят назва­ние широкоугольных. К примеру, в системах пленочных камер с кадром размером 24x36 мм «широкоугольниками» принято называть объе­ктивы с фокусным расстоянием 35 мм и менее. Широкоугольный объектив полностью оправ­дывает свое наименование, поскольку более широкий, чем у нормального, угол зрения тако­го объектива позволяет вместить в рамки кадра значительно большее пространство, захватить гораздо более широкую и впечатляющую пано­раму. При этом, естественно, происходит и зна­чительное изменение характера передачи пер­спективы в сравнении со стандартной оптикой. Предметы на заднем плане становятся меньше по размеру в сравнении с передним планом. К тому же и глубина резкости субъективно уве­личивается (во-первых, из-за того, что предме­ты на заднем плане изображаются визуально более четкими, а во-вторых, из-за конструктив­ных особенностей большинства широкоуголь­ных объективов).

 

Широкоугольная оптика не­заменима при съемках в условиях ограниченного пространства (например, в интерьерных съемках). Также она более чем вос­требована в бытовой любительской съемке. Са­мые распространенные любительские сюжеты типа «мы все вместе за праздничным столом» и «я и горы» без широкоугольника просто не получаются.

 

Длиннофокусными (или телеобъектива­ми) называют объективы с большим, чем стан­дартные, фокусным расстоянием (более 80 мм для камер с размером кадра 24мм х 36мм). Та­кие объективы имеют меньший угол зрения (не более 30 градусов по диагонали кадра) и позволяют «приблизить» объект съемки, давая при той же дистанции съемки заметно более круп­ное, увеличенное изображение. Поэтому одно из важных применений длиннофокусной опти­ки - это портретная съемка Ведь избежать ис­кажения пропорций лица человека можно лишь в том случае, если дистанция съемки со составляет примерно полтора-два метра. А на таком расстоянии стандартный и, тем более, ши­рокоугольный объектив даст достаточно мелкое изображение. И только применение длиннофокусной оптики дает возможность од­новременно получить и правильные, естествен­ные пропорции лица и фигуры человека, и до­биться наиболее выразительной и сбалансированной композиции кадра. Детали на заднем плане при съемке длиннофокусным объективом изображаются в более крупном масштабе, а поэтому падение четкости и детализации изображения заднего плана становит­ся гораздо заметнее.

 

Длиннофокусный объек­тив - это отличный инструмент и в том случае, когда к объекту съемки невозможно (или за­труднительно) подойти поближе, чтобы сфотографировать его в достаточно крупном масшта­бе, или когда возникает необходимость акцентировать внимание на каких-то неболь­ших деталях и крупных планах объекта съемки, отрезав и размыв до неузнаваемости ненужный задний план. Кроме того, телеобъективы совер­шенно по-особенному передают перспективу, «сплющивая» ее и сокращая расстояния между передним и задним планами. Наиболее близко к нашему восприятию запруженную машинами дорогу, теряющуюся в дымке тропинку, уходящие вдаль рельсы или ровный ряд фасадов до­мов лучше и легче всего передать именно с по­мощью длиннофокусной оптики. Чем сильнее фокусное расстояние длиннофокусного объектива отличается от стандартного, тем более за­метным будет укрупнение главного объекта съемки на будущей фотографии, и тем более спрессованной будет восприниматься перспек­тива на снимке.

 

Вторая важная характеристика объектива (точнее - пара характеристик), на подробном описании которой мы бы хотели остановить­ся, - это угол поля изображения объектива и угол зрения объектива на пленке (или матри­це) фотоаппарата.

 

УГОЛ ЗРЕНИЙ ОБЪЕКТИВА

 

УГОЛ ЗРЕНИЙ ОБЪЕКТИВА - это величина, определяемая соотношением фокусного рас­стояния объектива и размером матрицы (или кадра пленки) фотоаппарата.

 

Чем меньше фокусное расстояние объекти­ва, и чем больше размеры кадра пленки или матрицы, тем более широкая панорама сможет уместиться в пределах кадра. И наоборот, при увеличении фокусного расстояния объек­тива и уменьшении размеров матрицы (кадра пленки] изображение на фотографии будет представлять собой более узкий, ограниченный рамками кадра «взгляд» на окружающую дейст­вительность. Угол зрения пары объектив - мат­рица (или объектив - кадр пленки) зависит ис­ключительно от размеров матрицы (кадра) фотоаппарата и фокусного расстояния объекти­ва. (Это правило не срабатывает только в од­ном единственном случае - для сверхшироко­угольного объектива специальной конструкции типа "рыбий глаз», предназначенного для по­лучения особого «вывернутого» изображения.)

 

Угол зрения каждого объектива, приводимый в большинстве таблиц и справочников, обычно указывается исходя из размера диагонали кад­ра пленки (или матрицы), для работы с которы­ми объектив предназначен. К примеру, угол зрения объективов для 35-мм системных пле­ночных зеркальных аппаратов рассчитывается, исходя из размера диагонали стандартного (24x36 мм) кадра пленки и составляющего Око­ло 43 мм. Однако если этот же объектив устано­вить на соответствующую цифровую системную зеркалку с матрицей уменьшенного размера. . то угол зрения того же самого объектива уже будет заметно меньше. Иными словами, один и тот же объектив при работе с кадром меньше­го размера станет как бы «длиннофокуснее».

 

Вполне логично было бы продолжить наши рассуждения и в «обратную» сторону. То есть предположить, что при увеличении размера матрицы (кадра пленки) угол зрения объектива соответственно увеличится. Однако так можно предполагать лишь в случае «идеального» объ­ектива. В реальной жизни, конечно, идеальных объективов не существует. А у каждого реаль­ного объектива в качестве одной из важных оп­тических характеристик. Выступает угол поля изображения (и связанный с ним размер поля изображения объектива). Эти параметры опи­сывают максимальный размер изображения, которое может построить объектив на пленке или матрице.

 

Если размер матрицы (или кадра пленки) хотя бы немного превысит размер поля изображения объектива, то по углам фотогра­фии будет наблюдаться заметное падение рез­кости. Значительное несоответствие размера поля изображения и размера кадра может даже привести к так называемому "виньетирова­нию», то есть затемнению краев кадра. Поэтому для предотвращения подобных проблем обяза­тельно соблюдение важного правила - исполь­зовать только те объективы, размер поля изо­бражения которых больше, чем диагональ кадра.

 

Для наглядной иллюстрации этого эффекта приведем в пример три объектива с одинако­вым фокусным расстоянием, но построенных по разным оптическим схемам и рассчитанных для применения на фотоаппаратах с различным размером кадра - Flektogon 50мм f/4 (широ­коугольный объектив для среднеформатных камер с размером кадра 6х6см), Canon EF 50 мм f/1.8 (стандартный объектив для 35-мм ка­мер с размером кадра 24x36 мм) и Zuiko Digital ED 50 мм f/2.0 Macro (длиннофокусный макро-объектив для цифровых камер системы Four Thirds с размером кадра 13,5x18 мм). Несмотря на одинаковое фокусное расстояние всех трех объективов, только объектив Flektogon 50 мм f/4, спроектированный как широкоугольный (угол поля изображения около 80 градусов), сможет создать изображение около 9 сантимет­ров в диаметре, достаточное для покрытия кад­ра 6х6 см.

 

Объективы же другой конструкции -стандартный Canon EF 50 мм f/1.8 (угол зрения около 50 градусов) и длиннофокусный Zuiko Digital ED 50 мм f/2.0 Macro (угол зрения около 30 градусов) не в состоянии выполнять функ­ции 50-мм широкоугольника в системе средне-форматных камер, поскольку создаваемое ими изображение имеет диаметр лишь чуть больше 50 мм/25 мм соответственно (вместо необхо­димых для этого 90 мм). С другой стороны, функции стандартного 50-мм объектива в сис­теме 35-мм пленочных камер с размером кадра 24x35 мм может выполнять не только специ­ально спроектированный для этой цели Canon EF 50 мм f/1.8, но и широкопленочный широко-угольник Flektogon 50 мм 1/4. А уж функции длиннофокусного объектива в системе цифро­вых зеркальных камер «четыре третьих» может выполнять любой 50 мм объектив из представ­ленной нами тройки - любой из них без винье­тирования и каких-либо других проблем по­крывает изображением матрицу 13,5x18 мм.

Естественно, что использование огромного, тяжелого и менее светосильного среднеформатного объектива вместо такого же по выпол­няемым функциям, но заметно более легкого, компактного и светосильного объектива, спе­циально спроектированного для работы в сис­теме «четыре третьих» - это больше теоретиче­ская идея, чем практическая необходимость (тем более что применяемые при этом переход­ники значительно ухудшают функциональность камеры). К тому же различие в способе крепле­ния объектива к аппарату еще больше затруд­няет такого рода эксперименты. А уж поставить объектив от цифровой зеркалки формата 4/3 на 35-миллиметровую или на среднеформатную зеркалку - и вовсе невыполнимая задача, поскольку в этом случае наведению резкости такого объектива на бесконечность будет ме­шать зеркало.

 

Так почему мы так подробно остановились именно на этой проблеме, которая раньше бы­ла знакома лишь фотографам, работающим с крупноформатными карданными и полевыми камерами?

 

Причиной этому - широкое распространение относительно недорогих системных цифровых зеркальных фотоаппаратов Canon, Nikon, Pentax, Sigma и Minolta, совместимых по оптике с пленочными 35-мм зеркальными аппаратами тех же фирм. Уменьшенные (в сравнении с ка­дром 24x36 мм) размеры матрицы этих цифро­вых аппаратов привели со временем к необхо­димости разработки широкоугольных и стандартных зум-объективов, оптимизиро­ванных для работы с матрицей формата APS-C, поскольку любой объектив от пленочной зеркалки при использовании на цифровой зеркалке имеет заметно меньший угол зрения. Для те­леобъективов это, конечно, удобно. А вот широкоугольная оптика сразу теряет сбои заме­чательные свойства. Поэтому, когда количество выпускаемых цифровых фотоаппаратов с «по­лукадровой» матрицей (15,6x23,7 мм или 15x22.5 мм) стало значительным, а цены на них стали вполне демократичны, в продаже появи­лись и специальные объективы, рассчитанные на работу с такой матрицей.

Уделим внимание и второй причине, по ко­торой в качестве нормальной и широкоуголь­ной оптики на цифровом фотоаппарате жела­тельно применение специально спроектированных для этого объективов. Светоприемные сенсоры цифровых фотоаппаратов (КМОП и ПЗС-матрицы).

 

В отличие от пленки, гораздо критичнее относятся к углу падения лу­чей света. И если лучи попадают на поверхность матрицы не перпендикулярно ее поверхности, а под более острым углом, то некоторая часть свете уже не попадает на светочувствительную поверхность фотоприемника из-за перегоро­док между ячейками. Эта особенность работы матриц приводит к тому, что при использова­нии на цифровых зеркалках некоторых объек­тивов, разрабатывавшихся для работы на пле­ночных аппаратах, изображение по краям кадра заметно теряет четкость, становится не­сколько темнее, а в некоторых случаях могут даже появиться цветовые артефакты. Для пре­дотвращений этого неприятного явления объек­тивы для цифровых аппаратов должны обладать свойствами так называемой «теле­центрической» оптики.

 

Основное преимущест­во телецентрической оптики состоит в том, что она обеспечивает попадание лучей света на ма­трицу фотоаппарата практически перпендику­лярно к поверхности не только по центру кадра, но и на его краях. За счет оптимального угла па­дения лучей света на матрицу правильно рассчитанный объектив позволяет добиться лучшей четкости, равномерной яркости и пра­вильной цветопередачи го всему полю изобра­жения.

 

Термин «телецентрическая оптика» впервые ввела в широкий оборот компания Olympus Optical, представляя разработанную ей систему зеркальных цифровых фотоаппаратов формата «четыре третьих». При этом, разумеется, ком­пания пообещала, что вновь рассчитываемая оптика Zuiko Digital для новой системы будет обладать телецентрическими свойствами, а значит картинки будут яркими и четкими от края до края.

Композиция кадра как одно из изобразительных средств