Статья принимает участие в Конкурсе статей о фотографии.

Дмитрий НОВАК

Один из моих кадров, представленный в заголовке статьи — скорее исключение из правил, когда в рекламной предметной съемке допустимо размытие в пределах объекта. А чаще всего заказчик настоятельно требует, чтобы изделия были в резкости целиком. Оно и понятно — эстетика эстетикой, а потребителю полностью резкий продукт оценивать проще. Дизайнеру и веб-технологу работать с такой картинкой удобнее. Вот о достижении нужной глубины резкости (ГРИП) в предметной макросъемке как раз и пойдет речь сегодня.

Постановка проблемы

При съемке небольших объектов, например, некрупной предметки и ювелирных изделий, слишком малая ГРИП — это серьезная технологическая проблема.
Что значит «слишком малая»?
Возьмем хороший калькулятор ГРИП, который представлен на сайте Володи Медведева и адаптирован под современные цифровые реалии в плане кружка нерезкости и т.д. Допустим, нам нужно произвести съемку вот такого жемчужного колье диаметром 30 см в полный кадр, под довольно острым углом:

В идеале ГРИП здесь как раз и должна составлять 25-30 см. Скормив все данные калькулятору, видим, что такой ГРИП на камере 5D MkII в макродиапазоне достичь НЕВОЗМОЖНО ВОВСЕ.

При съемке на 100мм макрообъектив, получаем вот такой расклад для тех расстояний, на которых изделие более-менее заполняет кадр:

Получается, что на расстоянии в 1 м при максимальной для 35-мм систем диафрагме f/32 ГРИП составит всего 9 см, т.е. половину размера изделия. С учетом того, что ГРИП не начинается и не заканчивается внезапно, то девяти сантиметров в принципе может и хватить, особенно если снимать под web и хорошенько шарпить.

Так в чем же собственно проблема? Никто ж по рукам не бьет, закрути себе колесико до f/32 и порядок. Собственно, для чего тогда сами объективы для узкоформатных камер позволяют выставлять такие диафрагмы?

Но здесь у нас, оказывается, есть еще один ограничивающий фактор — дифракция. Что такое дифракция, почему она возникает и от чего зависит, очень доходчиво и подробно изложено в статье Медведева. А для нас это значит, что после определенного значения диафрагмы для каждого конкретного размера ячейки матрицы будет наблюдаться падение резкости. Это значение мы с Володей условно назвали дифракционным ограничением диафрагмы (ДОД). Чем больше мегапикселей в матрице и чем меньше матрица — тем ниже этот «потолок». Например, для камеры 5D MkII это f/10,8:

Нужно понимать, что здесь не сугубо технический нюанс, а реальная практическая проблема. При зажатии диафрагмы дальше дифракционного предела разрешающая способность всей системы может упасть в два-три раза! В качественной предметной съемке этого допустить нельзя.

Конечно реальный практический предел, после которого съемка перестает быть целесообразной, немного выше, чем табличный результат. Где-то можно схитрить, воспользоваться каким-нибудь очень резким RAW-конвертером (типа RPP), подшарпить. Но надо понимать, что два-три стопа после дифракционного предела — и начинается брак, который уже ничем не вытянешь.

Варианты решения

Теперь хочу перечислить известные мне методы решения проблемы, со всеми присущими достоинствами и недостатками. Хочу отдельно отметить, что ни один из них не является абсолютной панацеей, а некоторые (такие как например использование камер с маленькими матрицами) и вовсе оказываются неэффективными. Однако я считаю нужным рассмотреть и их.

1. На первый взгляд, довольно логичным решением видится использование камеры с очень крупным пикселем, так, чтобы избавиться от главного ограничения и поднять дифракционный предел.

Когда я был маленьким когда я только начинал работать с предметкой и получил свой первый заказ на ювелирную съемку, я обнаружил, что даже на Canon 5D с его огромной ячейкой и дифракционным пределом f/13,8 я не могу на практике уложить все изделие в ГРИП, не потеряв при этом резкости на дифракции из-за пережатой дырки.

Если посмотреть на мои первые коммерческие кадры, снятые на кэноновский макрик 100 мм, на диафрагме f/18, то заметно, что ГРИП не хватает, чтобы покрыть весь циферблат часов (а его размер — всего около 3 см). Если же зажимать дырку дальше, начинает проявляться дифракция (потери резкости). Оно и понятно — например диафрагма f/22 выше ДОД для этой камеры почти на два стопа!

Таким образом, получается, что с крупной ячейкой выигрыш есть, но проблема до конца не решается, да и приходится жертвовать мегапикселями, используя крупноячеистую матрицу. Т.е. еще надо выяснить, где больше деталей — на многомегапиксельной, но побитой дифракцией картинке или же на кадре с не страдающей от дифракции матрицы с крупной ячейкой, но скромным разрешением. Если же говорить о практической стороне вопроса, то на Canon 5D Mk II у меня ювелирка получается субъективно более детализированная, чем на 5D, несмотря на то, что новая 21 мгпкс камера имеет дифракционный предел f/10.8 против f/13.8 у старой 12 мгпкс камеры. Получается, что превышение ДОД на лишний стоп не так сильно бьет по детализации, как разница между 12 и 21 мгпкс, т.е. на практике в сфере полупрофессиональных DSLR крупная ячейка может и не иметь абсолютной ценности для достижения высокой детализации при большой ГРИП.

2. Второй метод направлен на получение большей ГРИП через уменьшение масштаба съемки. Если есть запас по мегапикселям, можно снять изделие с большей дистанции, не в полный кадр (что даст значительный прирост ГРИП), потом кропнуть и выдать за полноразмер :)

Но это если мегапикселей много и они честные, резкие. Если требуется печать на билборд, а на руках пятак с 12 мгпкс, то там уже особо не покропишь, понятное дело.

3. Третий довольно экзотический способ наращивания ГРИП без пережатия диафрагмы и при этом с сохранением крупного масштаба я успешно опробовал при съемке ювелирных изделий.
Я снимал по предыдущему методу, т.е. с большей дистанции, в заведомо меньшем масштабе, не в полный кадр, получая желаемую ГРИП и не пережимая при этом диафрагмы, а для увеличения масштаба применял телеконвертер.

Телеконвертер работает как лупа, увеличивая центральную часть кадра. Если там есть запас по разрешению и если сам конвертер приличный, то в конечном счете такой метод съедает меньше деталей, чем дифракция при съемке в том же масштабе но без конвертера и соответственно с более зажатой диафрагмой.

Однако Володя Медведев вполне резонно обратил мое внимание на то, что телеконвертер по законам оптики не может дать выигрыша в диафрагме, поскольку сам по себе уменьшает относительное отверстие за счет того, что увеличивает фокусное расстояние и съедает светопропускание. И в теории дырка f/8 при надевании телеконвертера 2х превратится в те же f/16 со всеми вытекающими последствиями в плане дифракции.
На практике же я получил результат более качественный, чем без конвертера, с бОльшим масштабом и более зажатой диафрагмой. Как это объяснить — пока что не могу сказать.

4. Четвертая методика основана на использовании камер с очень небольшой матрицей (например, тот же Olympus 4/3 "). Рабочий отрезок маленький, сенсор маленький, соответственно, масштаб при равном фокусном расстоянии — большой, в конечном счете, при малых диафрагмах достижима довольно большая ГРИП.

И все бы олл райт, но здесь один фактор и три вытекающих следствия.
Это маленькая ячейка сенсора. Во-первых, чем меньше ячейка, тем раньше наступает дифракционный предел, максимальная рабочая дырка на такой матрице может быть уже f/7.0 например. Но допустим, что мы получили нужную ГРИП. Но второе следствие мелкой ячейки — это высокие требования к оптике. То есть, еще надо поискать объектив с такой разрешающей способностью. Допустим, что и такой объектив мы нашли. И тут мы столкнемся с третьим следствием маленькой ячейки — узким динамическим диапазоном. Про «ведерко с электронами» метафора всем известна. Маленькое ведерко, легко переполняется, это значит, что засветки и плюс фотонные шумы. С ювелиркой ДД вообще очень критичен, там все блестит, а шумы съедают детали в тенях и затрудняют обработку.

Я общался с опытными фотографами, которые пробовали мелкоматричный олимпус для ювелирной съемки. В совокупности недостатки такой системы превосходят ее достоинства.

Ну а сегодня Володя Медведев выложил отличный материал, очень подробно рассматривающий ГРИП в контексте КРОП VS ФУЛЛФРЕЙМ, в котором проблема описана со всеми подобающими торетическими выкладками.

5. Пятый метод основан на брекетинге по фокусировке. На сравнительно небольшой диафрагме снимается несколько кадров, в каждом из которых фокус сдвигается последовательно вглубь сцены. Далее кадры склеиваются либо вручную, либо (чаще всего) с помощью специального софта, например Helicon Focus. Иногда можно ограничиться всего парой кадров.

Таким методом пользуется известный фотограф-ювелирщик Сергей Прянечников.

Здесь у нас две проблемы:

Первая проблема: подавляющее большинство объективов в макродиапазоне при фокусировке немного меняют фокусное расстояние. В этом можно легко убедиться самому (на приведенном выше кадре тоже заметно, что первый и второй кадр отличаются по масштабу). Понятное дело, что склеивать такие кадры трудно, даже если софт умеет приводить промежуточные кадры к одному масштабу.

Вторая проблема — это время, которое требуется на обработку. Тот же Прянечников может себе позволить потратить на 1 изделие два дня обработки. Фотограф, снимающий десятки и сотни изделий, такие затраты времени себе позволить не может.

6. Шестой метод основан на применения тилт-шифт оптики или использовании карданных камер и мехов с подвижками. Это метод подходит не для всех изделий, но именно он позволяет сделать наиболее качественную съемку протяженных в пространстве плоских объектов, где нужные резкими части изделия лежат на одной плоскости.
Наиболее характерный пример — колье, лежащее горизонтально и снимаемое под углом, либо наручные часы, где циферблат также расположен под углом к камере.

Достоинство метода в том, можно даже на совсем небольших диафрагмах получить резкой большую поверхность, стоящую под углом к камере.
Недостаток же в том, что собственно ГРИП не увеличивается, то есть, если наручные часы целиком в ГРИП не влезают, но они не влезут и с тилт-шифтом, вся разница в том, что в последнем случае можно построить плоскость фокусировки так, чтобы наиболее значимая плоскость продукта попала в ГРИП, скажем, плоскость циферблата наручных часов в ракурсе три четверти, чего нельзя достичь без наклонов.

Тилт-шифт оптика

Теперь поговорим об одном из самых «честных» способов увеличения ГРИП — о применении тилт-шифт оптики. Этот метод далеко не универсален и работает только тогда когда нужно положить в ГРИП протяженную поверхность, стоящую под углом к камере.

Обычная оптика позволяет получать резкой лишь плоскость, параллельную матрице или пленке. Она вполне справляется со съемкой фронтальных ракурсов изделий, но оказывается бессильной, когда предмет снимается под углом:

Здесь и приходит на помощь оптика с подвижками.

Оптическая схема тилт-шифт объективов в принципе такая же, как и всей остальной фикс-фокальной оптики:

Но в тилт-шифтах имеется механизм (шарнир c верньерой), который позволяет наклонять оптическую ось относительно байонета камеры:

Для изменения направления наклона в такой оптике обычно передняя часть вращается еще и относительно байонета:

Также имеется и механизм сдвига (шифт), который полезен для исправления перспективных искажений, в том числе и в предметке, но сегодня в контексте управления ГРИП мы его рассматривать не будем.

Если посмотреть на классический тилт-шифт Canon 90 mm TS-E, который наиболее часто используется для предметки в системе Canon, можно заметить, что наклоняется он в довольно незначительных пределах — всего на 8 градусов в каждую сторону:

Каким же образом такой небольшой наклон помогает нам компенсировать углы наклона снимаемых изделий вплоть до 90 градусов?

Здесь в силу вступает правило Шаймпфлюга, которое наглядно показано на рисунке:

В системе, где оптическая ось отклоняется от вертикали, ГРИП представляет собой клин, постепенно расширяющийся по мере удаления от камеры.

Таким образом, зависимость ГРИП от дистанции фокусировки (масштаба) и от диафрагмы работает и в системах с подвижками, за тем лишь исключением, что плоскость ГРИП здесь наклонна, а ширина не постоянна, а увеличивается тем больше, чем дальше от камеры.

Несложно увидеть, что для компенсации наклона изделия в 45 градусов объектив достаточно наклонить всего на 8-10 градусов. Более точные значения выводятся из громоздких формул, о которых можно почитать в Википедии. А вот здесь была весьма пространная дискуссия, в процессе которой пытались вывести набор единых формул.

Фотограф-практик же обычно обходится без вычислений, подбирая угол интуитивно и визуально.

Многие фотографы испытывают трудности с тилт-шифт оптикой, не понимая принципов ее работы. Поэтому я создал сцену из миллиметровой бумаги и снял ее с разными наклонам и без, чтобы наглядно продемонстрировать работу тилт-шифт объектива.

Вот так выглядит объект, снятый на диафрагме f/2.8 без наклонов, с фокусировкой по ближнему к зрителю углу. Видно, что ГРИП составляет при этом не более 1 см:

Если наклонить оптическую ось объектива вниз, то плоскость фокусировки станет параллельна поверхности кубика, и вся верхняя грань окажется в резкости, тогда как ГРИП будет убывать вверх и вниз:

В общих чертах помимо правила Шаймпфлюга принцип наклонов можно сформулировать так:

Передняя линза объектива в своем наклоне должна как бы стремиться к наклону снимаемой поверхности.

При необходимости для этого объектив не только наклоняют, но и поворачивают вокруг оси. На этом кадре объектив сперва повернут на 90 градусов по часовой стрелке и затем наклонен против часовой стрелки, влево, следуя наклону боковой стенки кубика:

При изменении дистанции фокусировки плоскость ГРИП сдвигается вверх или вниз. Это наглядно продемонстрировано в анимации:

При работе с современными камерами, где есть режим live view, нет никакой необходимости математически рассчитывать наклоны, живая картинка с матрицы даже при двукратном увеличении покажет, как лежит плоскость ГРИП, остается только внести поправки, держа в голове описанный выше принцип.

Для наклонов тилт-шифт оптика должна обеспечивать покрытие значительной площади. Однако при сильных наклонах падение резкости к краю кадра, особенно на открытых диафрагмах, может оказаться довольно серьезным. Этот момент нужно учитывать и не наклонять объектив сверх необходимого, а также располагать изделие посередине кадра для достижения максимальной резкости.

2011 © Дмитрий Новак

Что ещё можно сделать:
Обсудить статью на Форуме >>>
Написать письмо автору >>>
Посетить ЖЖ автора >>>
Почитать оригинал статьи в ЖЖ автора >>>