Как работает простейший объектив: наглядный эксперимент
Чтобы понять базовый принцип формирования изображения в фотографии, можно провести простой домашний эксперимент. Встаньте у стены, противоположной окну, и разместите увеличительное стекло на некотором расстоянии от поверхности, направив его на световой поток. На стене появится перевёрнутая проекция окна и всего, что видно за ним — деревьев, зданий, облаков. Именно так, с помощью обычной двояковыпуклой линзы, установленной в камере, можно получить изображение на матовом стекле или матрице. Это и есть простейший объектив в его элементарной форме. Хотя профессиональный фотограф вряд ли станет использовать такую примитивную оптику для серьёзной работы, именно с неё начинается понимание основ фотографии.
Главный недостаток: неравномерная резкость и сферическая аберрация
Оптическое изображение, создаваемое одиночной линзой, имеет ряд критических изъянов, делающих его непригодным для качественной фотографии. Основная проблема — неравномерная резкость по всему полю кадра. Это происходит из-за того, что световые лучи, проходящие через края линзы, преломляются сильнее, чем те, что проходят ближе к центру. В результате лучи, собранные у краёв, фокусируются в одной точке, а центральные — в другой. Это оптическое искажение профессионалы называют сферической аберрацией. Чем больше кривизна поверхности линзы и её диаметр, тем заметнее становится этот эффект, размывая контуры и снижая чёткость изображения.
Цветовые искажения: хроматическая аберрация
Помимо проблем с резкостью, простая линза ведёт себя подобно призме, разлагая белый свет на спектральные составляющие. В результате каждая точка изображения оказывается окружена едва заметной радужной окантовкой. Физическая причина этого явления заключается в разной степени преломления лучей различного цвета: синие и фиолетовые лучи отклоняются сильнее, а красные — слабее. В фотографии этот дефект известен как хроматическая аберрация. Он особенно заметен на контрастных границах, например, на стыке тёмной листвы и яркого неба, где появляются цветные каймы, снижающие чистоту и реалистичность снимка.
Геометрические искажения и неравномерное освещение
Ещё один существенный недостаток одиночной линзы — дисторсия, то есть геометрическое искажение прямых линий. Например, снимая здание с идеально прямыми фасадами, вы можете получить на снимке выпуклые или вогнутые стены. Кроме того, яркость изображения, создаваемого простой линзой, падает от центра к краям кадра, создавая эффект виньетирования — затемнённых углов. Именно поэтому в современной фотографии используются сложные многолинзовые системы. Комбинируя линзы с разными оптическими свойствами, инженеры компенсируют аберрации, добиваясь резкого, контрастного и геометрически точного изображения по всему полю кадра.