Недавно меня спросили прямо и коротко: "чем отличаются лепестковые бленды от конических"?
"Мда...", - подумал я. И задумался... теперь, хоть я и не профессионал в этом деле, со всей честностью, со всей прямотой, со всем своим занудством предлагаю ответ на этот вопрос.
Для начала давайте разберёмся, зачем вообще нужны светозащитные бленды на объективах фотоаппаратов? Дело в том, что каждый объектив имеет определённый угол обзора и попадающие лучи света из этого угла обзора составляют, собственно, картинку, которая затем запечатлевается на чувствительном элементе фотоаппарата (видеокамеры). Однако, кроме этого, есть и другие лучи: они не участвуют в создании картинки, но многократно отражаются от линз объектива, рассеиваются на них и на внутренних частях объектива, в результате чего изображение может стать белесоватым (иногда говорят, что оно "покрывается серой вуалью"). Фотография теряет контрастность, глубину, иногда такие фотографии называют "мылом" (хотя это не единственный способ его получения).
Кроме этого на фотографии могут остаться блики (смотрите, например,
эту статью) от сильных источников света (солнце, фонари ночью), хотя сами источники света даже не попадают в кадр.
Что делают, чтобы избавиться от потери контрастности в теле- и фотооптике? Прежде всего объективы внутри имеют чёрный цвет, а лизны покрыты специальными тонкими плёнками - лизны просветлены, что уменьшает количество отражённого и рассеянного света на них. Однако хороший просветлённый объектив стоит дорого (десятки тысяч рублей), а часть паразитного света всё равно остаётся, особенно на объективах с переменным фокусным расстоянием, где число линз велико и, как следствие, светорассеяние больше.
Особенно заметна белесоватость снимков при определённых условиях освещения: много сильных источников света, протяжённые освещённые участки (белые стены, окна) и т.п., особенно если свет падает на объектив сбоку. Чтобы убрать лучи от таких источников света, дающих паразитную засветку кадра, применяют светозащитные бленды. Вот они (рисунки с сайта
http://toothwalker.org/optics/lenshood.html):
вид объектива без бленды (на рисунках так же показано, как свет входит в объектив, об этом потом)
вид объектива с круглой (циллиндрической) светозащитной блендой
вид объектива с прямоугольной (квадратной) блендой
вид объектива с лепестковой (тюльпановой, тюлпановидной) блендой
вид объектива с обрезанной лепестковой блендой (как точно называется, не знаю, по английски chopped)
вид объектива с обрезанной и дополненной блендой (опять же не знаю, как называется, по английски chopped and capped)
Если считать, что диафрагма объектива бесконечно мала, то свет в объектив без бленды входит так (рисунки мои):
Справа на снимке изображён прямоугольник чувствительного элемента (матрицы или плёнки). Луч света слева входит в объектив и движется к оптическому центру объектива (по прямой), проходит его и, продолжая движение, доходит до матрицы (изображение на матрице получается перевёрнутым). Лучи проецируются в круг, а матрица квадратна, поэтому только лучи, вошедшие в зелёном конусе попадают на матрицу в полном составе, и часть лучей из синего конуса попадает на матрицу (а часть выходит за границы матрицы, освещая описанную вокруг матрицы синюю окружность).
Остальные лучи либо не попадают в объектив вовсе, либо образуют паразитную засветку матрицы (то есть не попадают на матрицу правильно сфокусированными).
Таким образом, нам нужно сделать так, чтобы попадали только лучи, идущие в синем конусе (остальные нам не нужны никогда). А значит, мы надеваем на объектив светозащитную бленду формы, показанной красным на рисунке ниже:
То есть мы вырезаем часть нашего воображаемого конуса в пластмассе (или металле), чтобы эта часть конуса препятствовала попаданию посторонних лучей в объектив. Правая кромка бленды соответствует началу самого объектива, положение левой окружности бленды определяет её длину (глубину). Чем больше глубина бленды, тем больше косых лучей не попадают на линзы объектива и не создают паразитной засветки. Кроме этого, лучи, попадающие на саму бленду и переотражающиеся от её чёрной поверхности, в более глубокой бленде имеют больше шансов снова попасть на чёрную поверхность бленды, ещё больше поглощаясь (вместо того, чтобы, если не повезёт, немного засветить саму линзу).
В принципе, длинна конической светозащитной бленды не ограничена (сделайте хоть раструб прямо до объекта съёмки :) ), однако слишком глубокая бленда габаритна и не удобна в обращении, а эффект от её удлинения уменьшается.
Если бленда будет с конусом меньшего угла (как на следующем рисунке зелёная фигура), то мы отфильтруем часть полезных лучей.
Зелёной конической бленде соответствуют лучи, падающие в пределах зелёной окружности на матрице. Как видно, освещёна только часть матрицы, остальная же часть матрицы будет чёрной (или очень слабо засвеченной паразитными лучами, которые всё-таки умудрились пройти к ней через многократное отражение и рассеивание на линзах объектива). Поэтому более узкая зелёная бленда, возможно, и подойдёт для какого-то другого объектива (с другим, большей величины, фокусным расстоянием), но не для этого. То есть форма бленды зависит от фокусного расстояния и применяя более узкую бленду мы можем обрезать нужные нам лучи, получив на нашем кадре лишь светлый круг на чёрном фоне.
Такая засветка есть частный случай виньетирования: когда центральная часть кадра имеет нормальную яркость, а вне некоторой окружности изображение постепенно затемняется или вообще отсутствует. Например (взято из википедии):
Виньетирование может использовать как художественный приём, но при неправильном подборе бленд возникает произвольно (на данной картинке кадр виньетирован несимметрично, что указывает на то, что, скорее всего, виньетирование здесь было применено умышленно).
Давайте разберёмся, как может получится виньетированный кадр (рисунки с сайта
http://toothwalker.org/optics/lenshood.html).
Представим себе объектив без бленды с довольно сильно закрытой диафрагмой (узким, почти точечным, отверстием для входа лучей):
Лучи света, приходящие в объектив, показаны жёлтым и оранжевым (на самом деле они в объективе преломляются, но упрощённо показаны прямыми линиями). Диафрагма почти закрыта, поэтому лучи довольно узки и луч полностью проходит.
Если мы откроем диафрагму, то лучи света расширятся:
Теперь уже сам объектив не пропускает тот толстый пучок света, что мог бы пройти через диафрагму (вопрос, а надо ли нам, чтобы он проходил?). Это тоже своего рода виньетирование (оптическое виньетирование), хотя оно, насколько я понимаю, практически не заметно глазом (если я правильно понимаю, что написано в вышеуказанной статье). Теперь весь кадр будет немного засвечен, но ближе к краю яркость кадра будет уменьшаться.
Поставим на объектив короткую цилиндрическую бленду.
Как видим, теперь бленда защищает от косого света, но на распространение луча в объективе не влияет: объектив сам обрезал бы те лучи, которые обрезала за него бленда. То есть данная цилиндрическая бленда никаким образом не виньетирует изображение (точнее, виньетирует настолько же, насколько его бы виньетировал и сам объектив в отсутствии бленды). Это значит, что если мы получаем невиньетированный кадр с объективом без бленды, то и с такой блендой мы получим более контрастный невиньетированный кадр.
Удлиним бленду
Теперь широкий луч уже урезается блендой, то есть наступает виньетирование от самой бленды. В то же время, если мы сузим диафрагму, то узкий пучок спокойно пройдёт через бленду и объектив, не вызвав виньетирования.
Наконец, ещё удлинив бленду
мы получим виньетирование и на полностью открытой диафрагме, и на сильной прикрытой, т.е. будем урезать и узкий луч (т.е. нормальный кадр, без виньетирования, с такой блендой сделать вообще не получится).
Таким образом, увеличивая цилиндрическую бленду, в отличие от конической, мы перехватываем больше лучей, прежде всего идущих к краям кадра, и создаём эффект плавного затенения кадра.
Вернёмся к конической бленде. Уже показывалось, что такая бленда отсекает все лучи вне синего конуса
Получается, что свет падает не только на матрицу, но и рядом с ней, в пределах описанной вокруг матрицы синей окружности.
Это значит, что часть света, по сути, уходит в никуда и тоже способствует паразитной засветке.
Таким образом, на самом деле нам нужно сделать бленду прямоугольной в сечении формы:
Теперь свет падает только на саму матрицу (очерчена красным). Это бленда идеальной формы. Однако у неё есть по крайней мере два недостатка:
1. Такая бленда должна быть строго параллельна матрице. На некоторых объективах бленды крепятся к частям, которые вращаются относительно матрицы и прямоугольную бленду использовать не получится. Для таких объективов подходят только конические бленды
2. Бленда громоздка (габаритна), неудобна в транспортировке и при съёмке. Особенно, при съёмке с низко расположенной вспышкой, когда такая бленда может отбросить тень на объект съёмки.
Профессиональные телеоператоры применяют именно прямоугольные бленды, т.к. они наиболее всего защищают объектив от косых лучей.
Менее громоздкой может быть лепестковая (см. рисунки в начале) бленда. Она чуть хуже защищает от косых лучей (они могут попасть в прорези между "листьями"). Если и такая бленда не устраивает, её усекают (уменьшают длину, см. рисунки в начале), а в некоторых случаях, чтобы закрыть больше, немного дополняют не выступающими частями (см. выше).
Лепестковая бленда менее громоздка, чем прямоугольная и тоже обрезает все лучи, не попадающие в прямоугольник матрицы. Она так же должна быть параллельна линиям матрицы и не может использоваться на объективах с вращающейся передней частью (туда подходят только конические и цилиндрические).
Как получается, что лепестковая бленда имеет такую форму? Её форма есть результат сечения цилиндра пирамидой
Лучи, попадающие в красную пирамиду засвечивают только сам прямоугольник матрицы. Если мы оставим цилиндр усечённым пирамидой, то на краях кадра получим виньетирование. Поэтому, чтобы прошли все лучи, которые нам нужны (которые ложатся в пирамиду) мы должны усечь синий цилиндр пирамидой ("вычесть" пирамиду из цилиндра).
Заметим, что радиус бленды остаётся одним и тем же, изменяется лишь её длина, которую можно вычислить из прямоугольного треугольника, образуемого образующими цилиндра (синие), пирамиды (красные) и радиусом цилиндра (чёрная линия).
Пользуясь элементарной геометрией, мы можем вычислить угол поворота образующей пирамиды (красная) относительно оптической оси (чёрная горизонтальная) и далее, из прямоугольного треугольника, найти длину синей образующей.
В объёмной проекции лепестки выглядят несимметричными, на самом деле они симметричны относительно продольной оси (снизу и сверху одинаковые лепестки побольше, по бокам - поменьше). Выше объёмного рисунка показаны формы малых и больших лепестков бленды в плане.
Все, что говорилось выше, применимо для объективов с постоянным фокусным расстоянием. Если у объектива фокусное расстояние переменное, то бленду расчитывают на наименьшее фокусное расстояние или используют бленды с изменяемой геометрией (как такое выглядит - не спрашивайте, не видел). Поэтому на дальних фокусах паразитная засветка объектива с переменным фокусным расстоянием увеличивается.
Некоторые бленды сами сильно бликуют (не очень хорошая чёрная поверхность). Кроме бленд с простым профилем, могут быть бленды со специальной рельефной поверхностью внутри для лучшего поглощения света, падающего на неё.
В общем, вот. Не забудьте надевать бленды (и покупать их, если не идут в поставке с объективами). Для особо незнающих: бленды в походном положении (и в упаковке с объективом) надеваются на объектив конусом (цилиндром, лепестками) внутрь (т.е. переворачиваются на 180 градусов), тогда они занимают меньше места.
Бленду нужно использовать с объективом всегда, так как она повышает контрастность изображения (если вы фотографируете хорошо освещённую сцену в темноте - бленда особого эффекта не даёт, т.к. практически нет паразитных засветок)
