Резкость описывает различимость деталей на фотографии, и она может использоваться как важный творческий инструмент для выделения текстуры. Соответствующая техника фотографии и пост-обработки может значительно улучшить резкость, хотя она безусловно ограничена возможностями вашей камеры, увеличением изображения и дистанцией просмотра. На воспринимаемую резкость изображения влияют два фундаментальных фактора: разрешение и чёткость.
| Чёткость | Разрешение | |||
| высокая | низкая | высокое | низкое | |
Разрешение цифровых камер ограничено их цифровыми сенсорами , в то время как чёткость зависит как от качества используемого объектива, так и от типа пост-обработки. Чёткость является единственным аспектом резкости, который всё ещё доступен вашему контролю, после того как снимок сделан, и именно чёткость повышается, когда изображение подвергается повышению резкости (см. «Нерезкая маска »).
Сравнение
Фотографии требуют и высокой чёткости, и высокого разрешения, чтобы они воспринимались как достаточно резкие. Следующий пример разработан для того, чтобы дать вам понять, как каждый из факторов влияет на снимок:
 |
 |
|
| Чёткость: высокая | Разрешение: низкое | |
 |
||
| Чёткость: низкая | Разрешение: высокое | |
 |
||
| Чёткость: высокая | Разрешение: высокое | |
Свойства резкости
Резкость также зависит от других факторов, которые влияют на наше восприятие разрешения и чёткости. Визуальный шум (или зерно плёнки) обычно пагубно влияет на изображение, однако малое количество шума может на самом деле повысить ощущение резкости. Рассмотрим следующий пример:
Несмотря на то, что оба изображения не подвергались повышению резкости, пример слева кажется более размытым и менее детальным. Визуальный шум может быть очень мелким и иметь очень высокую чёткость - и глаз, обманываясь им, воспринимает детали как резкие.
Резкость зависит также от дистанции просмотра. Изображения, предназначенные для просмотра с большого расстояния, такие как постеры или рекламные щиты, могут иметь намного меньшее разрешение, чем отпечатки для галереи искусств, но могут при этом казаться более резкими в связи с дистанцией просмотра. Имейте это свойство в виду, задавая резкость для своего изображения, поскольку оптимальная резкость необязательно та, при которой оно лучше всего выглядит у вас на экране.
Кроме того, резкость значительно зависит от вашего обращения с камерой. Даже мельчайшие сотрясения камеры могут трагически снизить резкость изображения. Правильно подобранные выдержки, использование устойчивого штатива и блокировка зеркала тоже могут значительно повлиять на резкость ваших отпечатков.
Про увеличение резкости фотографий написано уже немало. Но всегда есть возможность по-новому взглянуть на известную тему и узнать что-то интересное. В этой статье мы рассмотрим некоторые особенности увеличения резкости и обсудим различные подходы к этому вопросу. Для полноты описания сперва вкратце будет рассказано о том, что такое резкость и какие возможности для ее увеличения предлагают графические редакторы. Если вы неплохо разбираетесь в этой теме, то можете сразу перейти к третьей части, где узнаете о том, что поможет вам делать фотографии лучше. Может быть, вы найдете в этой статье что-то, что противоречит вашему профессиональному взгляду на этот вопрос, но ведь именно из разнообразия мнений и подходов к теме и появляются оптимальные решения.
1. От чего зависит резкость изображения
Резкость изображения зависит от двух факторов — разрешающей способности оптики и контурной резкости. Кроме того, на матрицах большинства камер установлен так называемый антимуарный фильтр, который в различной степени размывает изображение. Тем самым предотвращается появление муара, но, в свою очередь, понижается и резкость изображения. Разрешающую способность оптики и камеры в графическом редакторе изменить, увы, невозможно, поэтому в этой статье мы рассмотрим только вопрос изменения контурной резкости.
Резкость в изображении мы воспринимаем как степень контраста на контурах. Классический пример необходимости увеличить резкость — две поверхности различной яркости. При уменьшении изображения большинство алгоритмов интерполяции размывают границы между поверхностями. Чтобы вернуть резкость или, точнее, иллюзию таковой, необходимо затемнить контур на темном участке и осветлить его на светлом. Этим повышением контраста на контурах и пользуются алгоритмы усиления резкости.
В примере ниже контуры между поверхностями с различной яркостью довольно резкие. При уменьшении изображения несколько пикселей приходится помещать в одном, и при обычном вычислении среднего значения контуры становились бы размытыми, как видно на втором примере. Качественные алгоритмы Photoshop, такие как Bicubic, при уменьшении немного увеличивают контурную резкость. При дополнительном повышении резкости фильтрами контраст на контурах еще больше повышается.
2. Способы повышения резкости
Как выглядит работа с контурной резкостью на практике, мы рассмотрим на примере Photoshop как наиболее известного графического редактора. Другие программы, например Gimp, используют такие же или похожие методы.
2.1. Фильтр Unsharp Mask
Самый известный способ увеличения резкости — фильтр Unsharp Mask. Он позволяет управлять увеличением резкости с помощью трех параметров:
Amount : степень влияния фильтра.
Radius : определяет, какая область вокруг контуров будет затронута изменением контраста. Если этот параметр будет слишком высоким, то это будет уже не увеличение резкости, а увеличение контраста. Для большинства изображений, предназначенных для Сети, значение этого параметра 0,2 или 0,3 дает оптимальные результаты.
Threshold : этим параметром задается, насколько сильно должны отличаться соседние области, чтобы граница между ними считалась контуром. Лучше оставлять этот параметр на нуле. Если на фотографии очень много шума, можно попробовать установить Threshold на небольшое значение, но лучше все же будет просто предварительно воспользоваться шумодавом.
2.2. Фильтр Highpass
Второй способ увеличения резкости — фильтр Highpass. Для начала необходимо сделать копию слоя, поменять режим перекрытия на Overlay и убрать в копии слоя насыщенность через Hue/Saturation.
Теперь к этой копии слоя нужно применить фильтр Other—Highpass. В появившемся диалоговом окне есть только один параметр. Он соответствует параметру Radius фильтра Unsharp Mask.
Если резкость увеличена слишком сильно, то можно уменьшить прозрачность этого слоя. Если же резкости недостаточно, можно сделать копию слоя. Преимущество этого метода в том, что он позволяет делать несколько слоев с различными параметрами радиуса. Нижние слои при этом не скрываются верхними, так как для режима перекрытия Overlay серый цвет является нейтральным.
Хотя в большинстве случаев режим перекрытия Overlay дает неплохие результаты, можно поэкспериментировать и с другими режимами, для которых серый цвет является нейтральным: Soft/Hard/Vivid/Linear/Pin Light.
2.3. Фильтр Smart Sharpen
В версии «Фотошопа» CS2 появился новый фильтр Smart Sharpen, дающий больше возможностей для контроля увеличения резкости и, при умелом использовании, позволяющий добиваться более качественных результатов. Этот фильтр хорошо подходит для изображений с большим количеством мелких деталей, в то время как для более грубых структур лучше использовать Unsharp Mask или Highpass.
Для начала советую отметить опцию More Accurate. При этом процесс занимает больше времени, но и качество результата несравненно лучше.
В режиме Basic результаты этого фильтра напоминают Unsharp Mask, только без параметра Threshold. Главное отличие этого фильтра — в алгоритме, по которому программа уменьшает нерезкость изображения, то есть какой тип нерезкости фильтр пытается уменьшить. Этот алгоритм задается параметром Remove. При значении Gaussian Blur эффект этого фильтра примерно соответствует фильтру Unsharp Mask, только влияние его слабее.
Значение Lense Blur лучше подходит для изображений с большим количеством мелких деталей, поскольку при этом методе ореолы вокруг контуров гораздо слабее.
При значении параметра Motion Blur этот фильтр пытается уменьшить влияние шевеленки, возникшей при слишком больших выдержках. Работает этот метод только в тех случаях, когда размытие изображения произошло только в одном направлении и вы сможете точно задать это направление параметром Angle. В теории и на тестовых рисунках уменьшение шевеленки работает совсем неплохо, однако на реальных фотографиях эго эффект оставляет желать лучшего и не заменит хороший штатив или светосильный объектив.
В режиме Advanced этот фильтр позволяет ослаблять увеличение резкости в темных и светлых тонах. Советую использовать этот фильтр следующим образом:
1. В меню Sharpen параметр Amount установить на максимум, радиус — на 0,2, если фотография предназначена для Сети. Для печати можно попробовать задать этот параметр побольше. Выбрать Lense Blur и не забыть отметить More Accurate.
2. В Shadow и Highlight установить Fade Amount на 0%, Tonal Width — на 100%, Radius — на 1.
3. Теперь, увеличивая параметр Fade Amount в карте Highlight, можно уменьшать влияние фильтра в светлых частях изображения, устраняя белые ореолы. Реже бывает необходимо также увеличить параметр Fade Amount в Shadow. В крайнем случае можно уменьшить Amount в основном меню.
Следует заметить, что, если фильтр Unsharp Mask или Smart Sharpen с параметром Gaussian Blur можно применять к одному изображению несколько раз, то Smart Sharpen с параметром Lense Blur уже при повторном применении образует заметные артефакты, так что необходимую степень резкости нужно выбрать с одного применения фильтра.
2.4. Плагины Photoshop
Кроме фильтров, которые включены в Photoshop, существуют плагины, позволяющие увеличивать резкость по различным алгоритмам и предлагающие различные параметры, которыми можно контролировать изменения резкости. Какие из них лучше использовать, каждый может решить сам для себя, немного поэкспериментировав с ними. Среди самых известных плагинов стоит упомянуть Nik Sharpener Pro , FocalBlade и PhotoKit Sharpener .
3. Методы манипуляции резкостью
Каждый, начинающий работать в Photoshop, ищет такой фильтр, который сможет сделать все и сразу. Нажал кнопку — и из посредственного снимка получился шедевр. Но со временем большинство фотографов замечают, что оптимальные результаты достигаются не применением одного фильтра ко всему изображению, а вариациями различных фильтров с разными параметрами и для различных участков изображения в зависимости от особенностей мотива. Усиление резкости не является исключением. В этой части мы рассмотрим некоторые способы управления резкостью, дающие лучшие результаты, чем простое применение одного из трех упомянутых фильтров на все изображение.
3.1. Увеличение резкости по яркости
В цветовом пространстве RGB яркость пикселей и их цветовые значения взаимосвязаны, поэтому при манипуляциях с изображением могут возникать нежелательные изменения цвета. При увеличении резкости эти изменения выражаются в неверных цветах на контурах объектов. Чтобы избежать этого эффекта, резкость лучше увеличивать на отдельном слое и менять режим перекрытия этого слоя на Luminosity. В цветовом пространстве Lab в этом случае достаточно работать с резкостью только в L-канале.
Надо заметить, что в некоторых редких случаях изменение режима перекрытия на Luminosity может негативно сказаться на цветах. На этом примере видно, как уменьшилась насыщенность сине-желтой ленты под головой тигра при изменении режима перекрытия, что плохо. Но в то же время исчез голубой ореол вокруг фигурок в нижней части герба, что хорошо. Проще говоря, непростое это дело — чтобы и резко было, и красиво.
3.2. Использование масок
При усилении резкости по всему изображению присутствующий шум на сплошных поверхностях может становиться более явным. Некоторые области, находящиеся в фокусе, но представляющие мало интереса для зрителя, такие как предметы на заднем плане или структура кожи на портретах, также становятся резкими. Кроме того, фильтры пытаются увеличить резкость и на тех участках фотографии, которые находятся вне фокуса, и этот процесс ничего, кроме увеличения размера файла, не дает.
Вполне естественным решением этих проблем является создание копии слоя и увеличение резкости на этой копии. После чего к этому слою добавляется маска, и на ней закрашиваются все области, где усиление резкости для нашей фотографии нежелательно либо не представляет интереса. Чтобы эффект от этих манипуляций был качественнее, советую использовать кисточку с мягкими краями и прозрачностью 15-30%, проводя при необходимости несколько раз по одному участку.
На этом примере слева резкость была увеличена по всему изображению. Справа к слою с увеличенной резкостью была добавлена маска и открыта только средняя часть цветка. Как можно увидеть, сравнив две фотографии, исчезли ореолы на лепестках, где резкость имеет мало значения для зрителя, а заодно уменьшился размер фотографии.
 |
 |
3.3. Работа с режимами перекрытия
После увеличения резкости на некоторых фотографиях по контурам предметов появляются белые ореолы. Темные ореолы, также возникающие при увеличении резкости, обычно не так сильно бросаются в глаза. В этом случае может помочь разделение усиления резкости на светлые и темные части. Для этого мы создаем копию слоя, применяем к ней фильтр усиления резкости и меняем режим перекрытия этого слоя на Darken. Затем делаем копию этого слоя и меняем режим перекрытия на Lighten. Теперь по мере необходимости мы можем изменить прозрачность одного из слоев или, добавив к ним маски, скрыть участки, где соответствующие темные либо светлые ореолы слишком заметны.
На следующей фотографии темные деревья видны на фоне темного неба, и светлые контуры, возникающие при увеличении резкости, только мешают. Поэтому из слоя с повышенной резкостью в правой фотографии сделаны две копии и у копии в режиме Lighten прозрачность уменьшена до 20%.
3.4. Использование свойства слоя
Еще один удобный способ борьбы с ореолами при увеличении резкости — через свойства слоя. Для этого увеличим резкость на копии слоя и двойным кликом на этой копии в списке слоев откроем ее свойства. Теперь, удерживая клавишу Alt, разделим каретку светлых тонов и передвинем ее немного вправо. Подобную процедуру можно провести и с темными тонами, если темные ореолы станут слишком заметны.
На этой фотографии светлые ореолы были убраны этим способом, что особенно заметно на клюве и кругах воды слева от камня.
3.5. Увеличение резкости по каналам
В некоторых случаях имеет смысл увеличить резкость только в одном или двух каналах RGB, возможно с различными параметрами. Этот способ может пригодиться, например при наличии слишком сильного шума в синем канале или при увеличении резкости портретов, где основные контуры — волосы и глаза — находятся в красном и зеленом каналах, а синий содержит больше информации о неровностях. В этом случае следует сделать копию изображения и поменять режим перекрытия на Luminosity, поскольку цвета по краям объектов изменятся. Теперь можно, перейдя в список каналов, выбрать по очереди каналы RGB, оставляя видимым само изображение, и поэкспериментировать с изменением резкости.
3.6. Резкость и структуры на изображении
Как уже упоминалось выше, увеличение резкости по всему изображению подобно лечению всех болезней одной таблеткой и так же редко приводит к оптимальным результатам. При работе со многими мотивами имеет смысл создать несколько слоев, в каждом из которых резкость увеличена различными методами с различными параметрами, после чего к слоям добавить маски и открыть их только на соответствующих областях.
На следующей фотографии резкость сухого дерева и мелких структур на нем можно было смело увеличить посильнее. Для этого использовался фильтр Smart Sharpen. На песке деталей меньше, и на нем резкость лучше увеличить через Unsharp Mask или Smart Sharpen с параметром Gaussian Blur. Для облаков, содержащих много различных форм, нужно создать несколько копий изображения в режиме Overlay и применить к ним фильтр Highpass с различными параметрами и уменьшить их прозрачность в разной степени.
3.7. О резкости и контурах
Лет восемь-девять назад среди фотографов стал распространяться новый способ усиления резкости. При этом способе сначала нужно было определить контуры предметов и применить усиление резкости только к ним. Хотя мало кто помнит это, но главной целью этого метода было не улучшение качества фотографий, а уменьшение размера файла. В соответствующей newsgroup (такой доисторический предок форумов) один программист Adobe удивленно поинтересовался, зачем это нужно, если параметр Threshold в Unsharp Mask примерно за это и отвечает, но его проигнорировали и успешно забыли, воодушевленные новым интересным методом.
Лично я рекомендую не пользоваться контурной резкостью. Хотя в теории этот способ очень заманчив, на практике бывает очень сложно найти подходящие к мотиву параметры. Фотографии, в которых резкость была увеличена по этому методу, чаще всего легко определить по «мыльности» изображения. Сплошные поверхности в таких фотографиях практически лишены деталей, поскольку не подвергались усилению резкости, в то время как контуры предметов слишком бросаются в глаза. С мелкими структурами, как трава, дела обстоят еще хуже: при частичном включении их в увеличение резкости они напоминают кашу из иголок, при исключении их из обработки они остаются нерезкими. В ранних моделях цифровых компакт-камер использовался именно такой метод обработки данных с матрицы — усиление резкости по краям, необходимое, чтобы уменьшить размер файлов. Не исключаю возможности, что существуют поклонники фотографий такого качества, но пока мне никто в этом не признавался.
При увеличении резкости по всему изображению на границах объектов могут появляться светлые ореолы, которые особенно портят снимок, если сами объекты имеют темный оттенок. Да, я помню, что эта проблема несколько раз уже упоминалась в этой статье, но считаю ее самым серьезным аспектом работы с резкостью, поэтому иногда напоминаю о ней. Так вот — о резкости на контурах. На мой взгляд, зритель и так неплохо видит явные границы между объектами, поэтому нет смысла дополнительно указывать ему на них. Скорее качество изображения может улучшиться, если подчеркнуть только резкость структур и, наоборот, уменьшить влияние резкости на контурах, прикрыв ее маской.
Увеличение резкости только по контурам может быть оправданно только в одном случае — если на сплошных поверхностях, таких как небо, слишком заметен шум. Но дело в том, что визуально резкость создается также и за счет некоторого шума на поверхностях, который при этом методе как раз уменьшается. Поэтому в тех случаях, когда шум слишком мешает, лучше перед увеличением резкости воспользоваться шумодавом по сплошным поверхностям либо не применять увеличение резкости к таким поверхностям, скрыв их маской, а еще лучше — и то и другое.
Какой из этих двух способов использовать — усиление резкости на контурах либо уменьшение контурной резкости, каждый может выбрать сам, поэкспериментировав и с тем, и с другим методами. Так как они оба базируются на создании контурной маски, рассмотрим процесс, общий для этих методов.
1. Для начала перейдем в список каналов и выберем канал, в котором содержится самое большое количество контуров. Теперь сделаем копию этого канала, кликнув на него правой кнопкой и выбрав Duplicate Channel либо перетащив его на иконку нового канала. Если мы не сможем определить такой канал либо нам просто лень его искать, то выберем все изображение (Ctrl+A), создадим в списке каналов новый альфа-канал и скопируем в него изображение (Ctrl+V). Если вы умеете работать с диалогом Calculations, то вы сами знаете, как проделать эти манипуляции.
2. Теперь выберем наш новый альфа-канал и вызовем фильтр Stylize—Find Edges
3. Немного размоем найденные контуры с помощью фильтра Blur—Gassian Blur. Контуры должны стать достаточно мягкими, но все еще заметными.
4. Если вы работаете по второму методу, контурной резкости, то маску нужно инвертировать (Ctrl+I).
5. Теперь вызовем диалог уровней (Ctrl+L) и, передвигая каретки, определим, на каких участках будет видно влияние увеличения резкости. Если вы предпочтете первый вариант, скрытие резких контуров, то передвигайте правую и среднюю каретку влево, чтобы резкость была видна на достаточно больших участках изображения. Если же вы выберете второй вариант, увеличение контурной резкости, то передвигайте левую и среднюю каретку вправо.
6. Теперь выделим этот альфа-канал, кликнув на него при нажатой клавише Ctrl либо через самую левую иконку Load Selection под списком каналов.
7. Вернемся в список слоев, создадим копию изображения и добавим к ней маску. Выделение автоматически превратится в маску слоя.
8. Теперь можно вызвать ваш любимый метод увеличения резкости на маскированной копии изображения. Если влияние маски будет недостаточным, ее можно опять немного размыть, после чего изменить с помощью уровней или кривых.
Другой процесс создания маски, который я использовал раньше, немного сложнее, но он удобен тем, что эффект маски виден сразу, во время самого процесса. При этом методе делается копия изображения, к ней сразу добавляется маска, и в нее копируется какой-либо из каналов либо все изображение. Теперь увеличивается резкость копии изображения, и все упомянутые операции по нахождению контуров проводятся на маске.
На примере ниже я попробовал добиться оптимального результата, который позволяет каждый из методов. На изображении с усилением резкости контуров очевидна «мыльность», явно видимая на деревьях. В то же время по контурам гор видны ненужные ореолы повышения резкости. Но не исключено, что именно для вашего мотива именно этот способ даст оптимальные результаты.
Эта фотография с удалением резкости контуров выглядит гораздо качественнее. Но это на мой вкус.
Лично я давно уже не использую ни один из этих методов, предпочитая более долгий способ увеличения резкости по всему изображению с последующим закрашиванием на маске проблемных областей либо работу с резкостью по участкам с различными структурами.
3.8. Поэтапное уменьшение
Еще один из частых советов по уменьшению фотографий — делать это поэтапно и шарпить изображение после каждого уменьшения. Таким образом, как утверждается, сохраняются детали, которые при одноразовом уменьшении потерялись бы. Не буду говорить, что подобный способ никуда не годится, вполне возможно, что кому-то он помогает. Но надо заметить, что при уменьшении изображения мелкие детали пропадут так или иначе, только при пошаговом уменьшении они будут умирать медленно и мучительно, на каждом этапе обогащаясь темной и светлой каймой по контурам, которые будут при следующем уменьшении создавать очередные контуры. Если к тому же у вас на фотографии есть мелкие структуры и вы являетесь любителем разноцветных полосок, то поэтапное уменьшение — лучший способ добиться муара. На мой взгляд, который я, конечно же, никому не навязываю, поэтапное уменьшение с шарпингом годится только для того, чтобы убить лишнее время. Если кто-то сможет привести пример фотографии, уменьшенной этим способом так, что я не смогу добиться того же одноразовым уменьшением и шарпингом, обещаю взять свои слова обратно и принести свои извинения.
4. Некоторые общие правила для увеличения резкости
1. Проводите увеличение резкости в последнюю очередь, перед сохранением изображения. Исключение можно сделать только в том случае, если вы хотите создать на фотографии пресловутый «гламурный» эффект, сделав копию слоя в режиме перекрытия Soft Light и размыв ее. Тогда резкость лучше увеличивать до этой процедуры.
2. При увеличении резкости рассматривайте изображение в стопроцентном размере. В крайнем случае Photoshop дает возможность оценивать резкость в уменьшении 50% или 25%, но не в промежуточных масштабах.
3. При необходимости пройдитесь шумодавом по сплошным поверхностям на фотографии.
4. Пробуйте, какой способ подходит больше для вашего изображения: Unsharp Mask или Smart Sharpen, их результаты могут быть различными для разных случаев.
5. Не увеличивайте сильно параметр Threshold. Для большинства фотографий его лучше оставлять на нуле.
6. Увеличение резкости проводите либо на канале яркости в Lab, либо на отдельном слое с режимом перекрытия Luminosity.
7. Не забывайте, что на жидкокристаллических мониторах изображение выглядит более резким, чем на CRT. Кроме того, некоторые пользователи, покупающие ЖК-мониторы с большим разрешением, обнаруживают, что читать буквы такого размера довольно сложно, и устанавливают монитор на «неродное» разрешение. Это никогда не сказывается положительно на резкости, и насколько заметно ухудшение качества изображения, зависит от качества монитора.
5. Заключение
В качестве заключительного слова хотел бы напомнить… нет, не в очередной раз о белых ореолах. Хотел я напомнить, что описание различных методов работы с изображениями, в том числе и повышения резкости, должно подходить к вашим фотографиям, вашим мотивам и вашим предпочтениям. Поэтому лучшее, что вы можете сделать, — перепробовать все способы и сделать так, как вы посчитаете нужным. И еще не стоит забывать, что главное в фотографии — это идея и момент, а обработка в Photoshop играет второстепенную роль.
Резкость - один из самых важных критериев качества изображения. Однако, зачастую мы сталкиваемся с ее недостатком. Причины могут быть разные, но главная из них - это ошибка фотографа. В этой главе я буду рассказывать скорее не про резкость, как таковую, а о причинах ее отсутствия и как с этим бороться.
Нерезкость из-за движения (шевеленка)
Самая главная причина нерезкости - это шевеленка, то есть смазанность картинки из-за того, что в момент съемки рука фотографа дрогнула. Результат шевеленки выглядит примерно так:
Жалкое зрелище, согласитесь. Основные факторы, вызывающие появление шевеленки приведены ниже:
- Съемка при плохой освещенности без штатива и без вспышки
- Съемка с большим фокусным расстоянием (с сильным "приближением")
- Съемка в движении, например, из окна автомобиля
- Съемке быстро движущихся объектов
Если в условиях съемки присутствует только один из факторов, фактор, то с ним почти всегда можно справиться. Но если их сразу несколько, мы практически гарантированно получаем бракованный фотоснимок.
Для первых двух факторов (съемка при слабом освещении с рук, съемка с большим фокусным расстоянием) работает правило "безопасной выдержки".
Безопасная выдержка с большой вероятностью обеспечит отсутствие шевеленки. Она зависит от фокусного расстояния. Во многих источниках приводится простая формула, по которой можно рассчитать "безопасную" выдержку - нужно единицу поделить на фокусное расстояние. То есть, при фокусном расстоянии 50 мм, безопасная выдержка будет 1/50 секунды. Все это замечательно и просто, но это правило не учитывает, что фотоаппарат может иметь кроп-фактор, который сужает угол зрения и как бы увеличивает фокусное расстояние объектива. Объектив 50 мм на кропе 1.6 имеет эквивалентное фокусное расстояние 80 мм. Как рассчитать безопасную выдержку, скажем, для фокусного расстояния 24 мм не кропе? Без калькулятора не обойтись! Я предлагаю простой, но эффективный способ.
Смотрим на шкалу фокусных расстояний объектива:
При фокусном расстоянии 24 мм, следующая риска соответствует 35 мм. Безопасную выдержку считаем по ней, предварительно округлив значение в большую сторону. Таким образом, безопасная выдержка для 24 мм на кропе 1.6 будет составлять 1/40 секунды. Проверяем в калькуляторе - 24 мм * 1,6 = 38,4. То есть, абсолютно тоже самое - безопасная выдержка 1/40 секунды!
При увеличении фокусного расстояния безопасная выдержка пропорционально сокращается. То есть, для ЭФР 50 мм безопасная выдержка составляет 1/50 секунды, для 300 мм - 1/300 секунды. Это объясняет, почему телеобъектив без стабилизатора может быть использован без штатива только солнечным днем.
Стабилизатор изображения (IS, VR, Antishake) здорово облегчает жизнь, удлиняя безопасную выдержку в 2-3 раза. То есть, телеобъектив 300 мм с включенным стабилизатором позволяет получать преимущественно резкие фотографии уже при выдержке 1/100 секунды.
Разумеется, многое еще зависит от физических способностей фотографа. Кому-то удается получать четкие снимки на выдержках в 1/5 секунды без штатива, кому-то не хватает для этого и 1/500!
Съемка из окна автомобиля - очень плохие условия, которых следует избегать любой ценой. Помимо того, что часто съемка ведется сквозь стекло (что резкости не добавляет), композиция на подобных снимках почти всегда отсутствует. Чисто документальная съемка, но я не видел ни одного художественного кадра, сделанных их окна движущегося авто.
Съемка движущегося объекта может быть решена двумя способами - либо с очень короткой выдержкой, либо с удлиненной выдержкой с проводкой.
Мы знаем, что сократить выдержку можно двумя способами - открытием диафрагмы и повышением чувствительности ISO. Для съемки быстро движущихся объектов (например, проезжающих мимо автомобилей) почти всегда нужно делать и то и другое. Картинка при этом выглядит статичной - автомобиль как будто стоит. Чтобы передать движение используется прием - съемка с проводкой.
Фото Сергея Тишина
Обратите внимание, как замечательно на фотографии передано движение за счет характерного размытия заднего плана. Как это сделать? Для съемки движущегося объекта с проводкой нужно выполнить кое-какие действия по настройке фотоаппарата:
- Устанавливаем режим серийной съемки
- Устанавливаем режим приоритета выдержки (TV, S) и фиксируем выдержку в районе 1/30-1/60 секунды. Чем длиннее выдержка, тем более динамичным будет размытие заднего плана, но при этом возрастает риск шевеленки на переднем плане. Больше скорость - короче выдержка.
- Автофокус переводим в следящий режим.
Когда объект приближается к нам, берем его в "перекрестие" и начинаем серийную съемку, стараясь удержать этот объект в центре кадра. Представьте себе, что у вас в руках не фотоаппарат, а пулемет, а объект - низколетящий вражеский самолет, который нужно "сбить" :) Чем больше скорость серийной съемки, тем больше будет серия фотографий, из которой можно выбрать наиболее удачные.
Нерезкость из-за особенностей оптики
1. "Хронический" промах автофокуса
Явление, когда автофокус постоянно стремится навестись чуть ближе или чуть дальше, чем нужно, называется фронтфокус и бэкфокус (соответственно).
Больше всего фронт/бэкфокус портит жизнь любителям снимать портреты, макро, а также фотографам, занимающимся предметной съемкой. При съемке с близкого расстояния даже небольшой промах автофокуса существенно повышает процент брака. Например, мы знаем, что при съемке портрета резкость наводится на глаза. Даже если точка подтверждения фокусировки мигнула там где надо, из-за бэкфокуса резкость будет реально наводиться на уши, при фронтфокусе - на кончик носа (возможны и более серьезные промахи).
Как выявить фронт/бэкфокус? Вариантов много. Во-первых - воспользоваться специальной мишенью для проверки автофокуса. Она выглядит таким образом:
Однако, такая мишень есть только в фотомагазинах и воспользоваться ей можно, в основном, получается только при покупки нового объектива (или фотоаппарата). Прелесть мишени в том, что по ней очень легко определить не только наличие погрешности, но и точную ее величину.
Во-вторых, можно скачать табличку для проверки фронт/бэкфокуса воспользоваться ей. Это можно сделать на сайте www.fotosav.ru .
Ну, и в-третьих - самый простой вариант! Просто сфотографируйте лист печатного текста, предварительно сфокусировавшись на определенной строке или заголовке. При этом нужно открыть диафрагму до максимально возможного значения и выставить такую чувствительность ISO, чтобы выдержка была не короче 1/100 (чтобы исключить шевеленку). Фотографировать примерно с такого ракурса:
Стрелочкой на листе бумаги показана строка, на которую наводился автофокус. Как видите, в данном случае он сработал правильно. Для верности лучше повторить эксперимент раз 5.
Однако, иногда бывает, что все эти пять раз аппарат фокусируется не туда, куда надо.
Так выглядит фронтфокус
А так выглядит бэкфокус
Что делать, если обнаружен фронт/бэкфокус?
Если фронт/бэкфокус выявляется при покупке объектива, от такого экземпляра лучше отказаться и попросить другой - и так до тех пор, пока результат проверки вас не устроит. Но как быть, если дефект выявлен уже после покупки?
Сейчас некоторые зеркалки имеют функцию микроподстройки автофокуса, при помощи которой фронт/бэкфокус можно исправить не выходя из дома. Однако, у большинства аппаратов этой функции нет, поэтому придется отнести фотоаппарат со всем парком оптики на юстировку в сервисный центр. Да-да! Всю вашу технику! Если мастер "настроит" ваш аппарат под конкретный объектив, не факт, что остальные ваши объективы будут работать так же корректно, как и раньше.
2. Кривизна поля изображения
У большинства объективов заметно, что резкость картинки в углах фотографии отличается от резкости по центру, причем в худшую сторону. Особенно сильно эта разница проявляется на открытой диафрагме. Давайте рассмотрим причину этого явления.
Когда в более ранних главах речь шла о глубине резко изображаемого пространства (ГРИП), имелось в виду пространство снаружи объектива, то есть где-то в окружающей среде. Но, не стоит забывать, что зона ГРИП есть и по ту сторону объектива, там где затвор и матрица.
В идеале матрица полностью попадает в зону ГРИП (внутренней), но вся беда в том, что поле изображения (отмечено на рисунке пунктиром) имеет не плоскую, а немного выгнутую форму:
Именно из-за этого четкость картинки по углам изображения будет ниже, чем по центру. Что самое печальное, что - врожденный дефект объектива, который нельзя исправить никакими настройками. Известно, что подобное падение резкости по углам картинки присутствует у объектива Canon EF 24-70mm f/2.8L USM первой версии. Во второй версии объектива данный недостаток был устранен, но это вызвало существенное удорожание объектива.
3. Сферическая аберрация
Сферическая аберрация в фотографии проявляется как смягчение изображения из-за того, что лучи, падающие на край линзы фокусируются не на самой матрице, а чуть ближе чем нужно. Из-за этого изображение точки превращается в размытое пятнышко. Особенно сильно это проявляется на открытой диафрагме. На средних значениях диафрагмы у большинства объективов сферическая аберрация сходит на нет.
В портретной фотографии дает интересный эффект в зоне размытия - размытый задний план имеет характерный "закрученный" рисунок (боке). Сама по себе картинка даже в зоне резкости выглядит очень мягко.
Обратите внимание, что пятнышки от светлых объектов в зоне размытия имеют не круглые, а чуть вытянутые, напоминающие по форме кошачьи глаза. Этот эффект иногда так и называют - "кошачьи глазки".
Для уменьшения сферических аберраций в объективы вставляют асферические элементы.
4. Дифракционное размытие
Из предыдущего пункта следует, что для получения наилучшей резкости следует прикрывать диафрагму. Другой вопрос - до какого значения и есть ли какой-то разумный предел?
Рассмотрим пример. Я только что сделал три снимка текста на экране монитора, объектив Canon 50mm f/1.8, дистанция съемки около 50 см. Съемка велась с разными диафрагмами. Привожу 100% кроп, расположенный в районе центра кадра:
1. Диафрагма 1.8 (отправная точка). Резкость не ахти, на открытой диафрагме сильны сферические аберрации, они смягчают картинку:
2. Диафрагма 5.6 (промежуточное положение)
Видно, что детализация стала намного лучше, чем при максимально открытой диафрагме! Причина тому - уменьшение эффекта сферической аберрации. Что же, уже хорошо. Можно предположить, что чем сильнее закрыта диафрагма, тем лучше детализация? Давайте попробуем зажать диафрагму до максимума!
3. Диафрагма 22 (диафрагма зажата до максимума)
Что случилось? Почему детализация так снизилась? Оказывается, вывод, который мы сделали - преждевременный. Мы совершенно забыли о таком явлении, как дифракция .
Дифракция - это свойство волны чуть менять свое направление при прохождении ей препятствия. Свет - ни что иное, как электромагнитная волна, а препятствие - это границы диафрагменного отверстия (апертуры). Когда диафрагма открыта, дифракция практически никак себя не проявляет. Но при закрытой диафрагме волны распространяются примерно таким образом:
Ясно, что изображение "идеально резкой" точки в этом плане превратится в чуть размытое пятнышко. Именно дифракция и является причиной снижения резкости картинки при чрезмерном закрытии диафрагмы.
Для большинства объективов для зеркалок APS-C график отношения детализации к диафрагменному числу выглядит примерно так:
В вертикальной оси - баллы как в школе: 2 - плохо, 5 - отлично.
Из графика следует, что максимальная детализация (в зоне резкости) достигается при диафрагмах от 5.6 до 11. При меньшем диафрагменном числе картинку портит сферические аберрации, при большем - дифракция. Однако, это вовсе не означает, что нужно все снимать с диафрагмой 8. Зачастую, разница в детализации не столь уж и значительна, зато при открытой и закрытой диафрагме могут появляться интересные художественные эффекты. При открытой диафрагме - это приятная мягкость в портрете, хорошее размытие заднего плана. При закрытой - характерные звездочки вокруг источников яркого света.
Нерезкость из-за хлопка зеркала
Как известно, зеркальный затвор при срабатывании вызывает небольшое сотрясение корпуса фотоаппарата, которое при определенных условиях может стать причиной небольшой потери резкости.
Чтобы избежать этого, в большинстве зеркалок есть функция "блокировка зеркала " или "предварительный подъем зеркала ". Суть его состоит в том, что для съемки требуется нажать кнопку "спуск" не один, а два раза. При первом нажатии с поднимается зеркало (оптический видоискатель при этом становится черным), при втором - происходит съемка.
Очень показательный пример приведен в небольшой статье на сайте www.fotosav.ru , где проведено сравнение двух фотографий, сделанных без блокировки зеркала и с блокировкой.
Левый фрагмент взят из снимка, снятого в обычном режиме, правый - с блокировкой зеркала.
В тесте участвовал довольно старый фотоаппарат Canon EOS 5D, у него затвор действительно, очень шумный и когда он срабатывает, руки отчетливо чувствуют вибрацию. Затворы современных зеркалок более совершенны в плане вибронагруженности, поэтому риск подобного смазывания картинки намного меньше. У некоторых аппаратов есть "тихий" режим, в котором затвор срабатывает немного медленнее, но вибраций при этом намного меньше, четкость картинки лучше.
Нерезкость из-за неправильного использования стабилизатора
Стабилизатор - устройство, позволяющее уменьшить шевеленку при съемке с рук. Однако, иногда он может навредить.
В инструкции к объективу со стабилизатором почти всегда есть предупреждение – выключайте стабилизатор при съемке со штатива. Часто этим правилом пренебрегают, а напрасно. Подносили когда-нибудь микрофон к колонке? После этого происходит самовозбуждение усилителя и динамики начинают свистеть. Получается точно как в поговорке "много шума из ничего". Со стабилизатором то же самое. Он призван противодействовать вибрации, вызванной шевеленкой, однако на штативе ее не возникает. Тем не менее, вращающиеся гироскопические элементы стабилизатора вызывают небольшую вибрацию, которая воспринимается как шевеленка и стабилизатор пытается ее погасить, «раскачиваясь» при этом все сильнее и сильнее. В итоге, картинка получается нечеткой.
Есть мнение, что стабилизатор может снижать резкость картинки при дневной съемке с рук. Может быть это и так, но я не припомню на своем опыте ни одного случая, когда включенный стабилизатор заметно испортил бы резкость при съемке с короткой выдержкой. Хотя, в интернете регулярно пишут о пагубном влиянии стабилизатора, например, при макросъемке. Аргументы приводятся следующие:
- Обратная шевеленка - на незначительное сотрясение камеры стабилизатор реагирует слишком сильно и вызывает смещение картинки в обратном направлении.
- Заметный толчок при включении стабилизатора становится причиной нерезкости снимка. Стабилизатор включается, когда мы делаем полунажатие кнопки спуска (чтобы сфокусироваться) и работает до тех пор, пока кадр не будет сделан. Если сразу нажимать кнопку спуска до отказа, то, действительно, стабилизатор может вызвать смаз картинки. Если дать стабилизатору секунду, чтобы он "успокоился", то риск получения смазанной картинки уменьшается. Многое зависит еще и от объектива. Например, у Canon 75-300 IS USM стабилизатор включается с отчетливо различимым стуком и вызывает заметную вибрацию, а у Canon 24-105L – практически бесшумно.
- Микровибрация от гироскопов снижает четкость картинки. Опять же многое зависит от объектива – в дешевой оптике (Canon 75-300), действительно, вибрация ощутима. В Canon 24-105L вибрация практически отсутствует.
Лично я предпочитаю отключать стабилизатор в тех случаях, когда в нем нет нужды, но, главным образом для снижения энергопотребления. Стабилизатор действительно помогает в тех случаях, когда при съемке с рук выдержка становится длиннее безопасной и в то же время не хочется повышать чувствительность ISO. В остальных случаях он бесполезен.
Стабилизатор также бесполезен при съемке подвижных объектов. Он всего лишь компенсирует вибрации, передаваемые на фотоаппарат от ваших рук, но он не в силах замедлить движение бегущего человека, который попал в кадр. Стабилизатор помогает лишь при съемке статичных сцен. Сколько бы ступеней экспозиции не компенсировал стабилизатор, При длинной выдержке движущиеся объекты неминуемо получатся размытыми.
Некорректная настройка параметров изображения
В получении визуально нерезких изображений может быть виноват не только объектив, но и сам фотоаппарат, точнее, его настройки. В настройках параметров изображения у фотоаппарата есть пункт резкость или sharpness , который определяет степень контрастности границ объектов на фотографии.
Данная настройка актуальна только при съемке в JPEG. Если вы предпочитаете формат RAW, то желаемый уровень программной резкости (шарпинга) можно установить в программе, используемой для конвертации из RAW в JPEG.
С увеличением программной резкости нас может подстерегать неприятный сюрприз – рост уровня шума. Посмотрите на два фрагмента одной и той же фотографии, приведенных в 100% масштабе.
Первая картинка – со стандартными настройками резкости, на второй внутрикамерный шарпинг вывернут на максимум. Вторая картинка визуально воспринимается более четкой, однако, она и более шумная.
Контрольные задания
1. Научитесь вычислять безопасную выдержку.
2. Попробуйте сделать снимок со штатива с длинной выдержкой с включенным и выключенным стабилизатором, сравните результаты и сделайте выводы.
3. Найдите в инструкции к вашему фотоаппарату функцию блокировка зеркала и научитесь ей пользоваться.
4. Попробуйте снять один и тот же сюжет с разными значениями диафрагмы (со штатива). Выясните, при каких значениях диафрагмы ваш объектив дает самую резкую картинку.
5. Попробуйте поснимать при дневном освещении с включенным и выключенным стабилизатором (в широкоугольном положении). Сделайте вывод относительно целесообразности использования стабилизатора при хорошей освещенности и небольшом фокусном расстоянии.
Дата публикации: 14.02.2015
Что это такое? Что попадет в резкость на фото, а что окажется не в фокусе? Как размыть фон на фотографии?
NIKON D810 УСТАНОВКИ: ISO 100, F4, 1 с, 85.0 мм экв.
Что такое глубина резкости?
Наверняка вы замечали, что фотоаппарат может сфокусироваться только на определенной дистанции, а всё, что находится перед или за местом фокусировки, оказывается размыто. Почему так? Во всем виноваты законы физики и оптики. Важно понимать, что объектив всегда фокусируется на определённой дистанции, а не на конкретном объекте съёмки. В этом легко убедиться: все предметы, находящиеся на что же дистанции, что и объект съёмки, окажутся тоже резкими.
Глубиной резкости изображаемого пространства (ГРИП) называется диапазон расстояний на снимке, в котором предметы воспринимаются как резкие.
Мы видим, что в этом определении говорится лишь о восприятии изображения человеком. Глядя на любое фото, мы сможем легко заметить, что четких границ у резкого и не резкого изображения не существует. Резкость плавно переходит в нерезкость, и каждый наблюдатель может сам в зависимости от своего восприятия проводить черту между резким и не резким в кадре.
Дело в том, что только на дистанции фокусировки объектив дает максимально резкое изображение (в точке фокуса). Всё, что находится на других дистанциях, постепенно размывается, по мере отдаления от дистанции фокусировки. Сразу отметим, что при определении ГРИП во время съемки фотограф опирается прежде всего на свои глаза и опыт. В следующей статье мы поговорим и о том, как рассчитывают глубину резкости с высокой точностью и какие для этого существуют инструменты.
А пока я предлагаю обсудить как и, главное, для чего изменять глубину резкости. Ведь ГРИП - важный творческий инструмент, с которым должен уметь работать каждый фотограф.
От чего зависит глубина резкости?
Глубину резкости можно регулировать: увеличивать и уменьшать. За это отвечают следующие параметры
- Дистанция до точки фокусировки: чем больше дистанция, тем глубина резкости больше, фон и передний план будут становиться резче. Чем дальше вы находитесь от объекта, на котором фокусируетесь, тем глубина резкости будет больше. Сравним кадры, сделанные при одинаковых параметрах, но на различной дистанции до объекта съемки:
- Фокусное расстояние объектива: чем фокусное расстояние больше, тем глубина резкости меньше.
Сравним снимки, сделанные с одинаковой дистанции, но при разных фокусных расстояниях, при разном угле обзора.
Кстати, поэтому на компактных аппаратах фон размыть сложнее, нежели на зеркалках. Объективы компактов имеют достаточно короткое фокусное расстояние (чтобы дать нужный угол обзора при использовании маленькой матрицы). Оттого глубина резкости на компактах получается значительно больше и фон хуже размывается.
- Диафрагма: чем более открыта диафрагма , тем глубина резкости меньше. Cравните кадры, сделанные при разных диафрагмах:
Чем сильнее закрываем диафрагму - тем больше глубина резкости.
Как правило, во время съемки глубину резкости регулируют именно за счет изменения диафрагмы. Ведь фокусное расстояние и дистанцию съемки зачастую поменять сложнее.
Когда необходима большая глубина резкости?
Во многих случаях нужна достаточная глубина резкости, чтобы в нее вошел весь наш сюжет. Прежде всего на ум приходит пейзажная съемка . Ведь при съемке пейзажа хочется показать резко как передний, близкий к нам план, так и фон. Поэтому пейзажи, как правило, снимаются на закрытых диафрагмах. Обычно значения диафрагмы при съемке пейзажа варьируются в районе от F8 до F16.
Исключения могут составлять разве что пейзажи без близкого переднего плана, когда все объекты от нас сильно удалены. А раз дистанция съемки велика, значит и диафрагму закрывать не обязательно.
Вообще, прикрывать хоть немного диафрагму приходится почти всегда, когда мы имеем дело с многоплановой композицией. Даже если это не пейзаж, а групповой портрет или съемка предметов. Кстати, именно при коммерческой съемке предметов (для фотостоков , для каталогов) часто требуется прикрыть диафрагму, чтобы наш объект полностью попал в глубину резкости. Ведь если мы снимаем мелкие вещи с близкой дистанции, глубина резкости может быть очень маленькой. При коммерческой предметной съемке полная резкость предмета - важное требование, предъявляемое к фотографиям. А вот в творческой съемке предметов можно играть с диафрагмой и глубиной резкости как захочется.
NIKON D810 / 85.0 mm f/1.4 УСТАНОВКИ:
ISO 64, F1.4, 1/3 с, 85.0 мм экв.
NIKON D810 / 85.0 mm f/1.4 УСТАНОВКИ:
ISO 64, F16, 25 с, 85.0 мм экв.
На очень малых дистанциях производится и макросъемка . Поэтому, чтобы малюсенький цветочек, жучок или ювелирное изделие было достаточно резким, диафрагму закрывают, причем весьма значительно. При макросъемке часто пользуются диафрагмами от F16 и даже более закрытыми. Многие макрообъективы , например Nikon 105mm f/2.8G AF-S VR Micro-Nikkor, позволяют закрыть диафрагму аж до значения F32 (для обычных объективов значение минимальной диафрагмы колеблется обычно в пределах F16-F22)
Почему диафрагму не принято закрывать до самого предела?
Вообще, отвечая на этот вопрос, стоит сразу сказать, что максимальную резкость в точке фокусировки объективы обычно дают на диафрагмах F8-F11. При более закрытых значениях глубина резкости продолжает увеличиваться, но детализация начинает постепенно падать, заметно снижаясь при приближении к максимальным значениям. Тут сказывается и явление дифракции. Поэтому, чтобы не портить резкость изображения, фотографы за редкими исключениями (например макросъемки), предпочитают не снимать на диафрагмах типа F22, F32.
Когда необходима маленькая глубина резкости?
Малая глубина резкости как правило нужна тогда, когда мы хотим выделить объект съемки резкостью, а остальной фон размыть. Конечно же, речь идет прежде всего о портретной съемке . В портрете фон размывают для того, чтобы ничто нас не отвлекало от главного героя кадра - человека.
Резкость изображения - это четкость границы между соседними участками изображения с различной оптической плотностью. Измеряется быстротой изменения оптической плотности в направлении, перпендикулярном границе участка изображения (Советский энциклопедический словарь, М. : Советская энциклопедия, 1983).
Вопрос о резкости в любительской фотографии однозначен - снижение резкости изображения означает снижение качества фотографии. В художественной и любительской съемке наряду с резкостью используется понятие глубины резкости. Глубина резкости (глубина изображаемого пространства) - наибольшее расстояние, измеренное вдоль оптической оси, между точками в пространстве, изображаемыми оптической системой достаточно резко. (Физический энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия, 1983). Оптическая система будет давать резкое изображение точек q, q 1 ,q 2 в точках q , q 1 ,q 2 соответственно (рис. 1). Если наблюдение производится выше точки q 1 , то наблюдатель увидит не точку, а круг диаметром d 1 . Если наблюдение производится ниже плоскости фокусировки, соответственно, будет наблюдаться круг диаметром d 2 .
Рисунок 1. Схема формирования изображения; L - линза, Q - плоскость наводки, Q - плоскость фокусировки.
Глубину резкости так или иначе имеют все оптические приборы, связанные с наблюдением и фиксированием изображения. Художественная фотография «играет» с глубиной резкости для получения наиболее выразительных изображений. В металлографии дело обстоит несколько иначе - на первый план выдвигается информативность изображения, т.е. получение максимального количества деталей структуры материала для последующего анализа. В качестве примера четкого изображения можно привести структуру закаленного сплава ЭИ437Б (рис. 2), где видно все - границы зерен и двойники.
Рисунок 2. Микроструктура никелевого сплава ЭИ437Б.
Нечеткое изображение появляется или в результате неправильной установки образца, или в случае исходно неровной исследуемой поверхности. В последнем случае и важна глубина резкости. На рис.3 показан излом стали, сфотографированный на металлографическом микроскопе. В резкости находятся детали структуры в верхней точке образца. Все нерезкое располагается ниже фокуса.
Рисунок 3. Излом детали сельхозтехники, подвергавшийся почвенной коррозии.
При неправильной установке плоского образца будет видна полоса структуры «в резкости», а по обе стороны от нее будут располагаться участки размытого изображения «еще не в резкости» (ниже фокуса) и «уже не в резкости» (выше фокуса). Из элементарных соображения понятно, что четкий участок структуры будет именно полосой с параллельными границами. На рис.4 показан участок структуры на шлифе, расположенном наклонно к оси объектива. Участок 1 - ниже фокуса, 3 - выше фокуса. Ширина участка между двумя красными линиями, умноженная на косинус угла наклона образца, и будет глубиной резкости.
Рисунок 4 . Изменение резкости на образце с плоской наклонной поверхностью.
Если участок четкого (или нечеткого) изображения имеет криволинейную границу, то кривой является сама поверхность образца (рис.5). Фокусировка выполнена на участок образца, отмеченный штриховкой. Остальные участки поверхности находятся выше и ниже отмеченного участка.
Рисунок 5. Поверхность стали, обработанная плазмой азота; темное поле
Из элементарных соображений понятно, что если образец установлен ровно, но выше или ниже фокуса, вся поверхность находится не в резкости (рис.6).
Рисунок 6. Нечеткое изображение структуры (серый чугун)
Классические металлографические микроскопы имеют небольшую глубину резкости. Это связано с объектом исследования - плоскими полированными поверхностями металлов (шлифами). Глубина резкости здесь, в первом приближении, не важна. Гораздо важнее создать хорошо отражающую плоскую поверхность, на которой после металлографического травления будут видны все особенности структуры (при правильной фокусировке, разумеется).
В этой связи уместно разделить металлографические объекты (шлифы) на 2 принципиально различные категории:
1 - шлифы, имеющие ровную поверхность с микроскопической точки зрения. Это значит, что истирание поверхности в процессе шлифовки и полировки происходит равномерно за счет того, что все фазы материала имеют примерно одинаковые характеристики трения.
2 - шлифы, имеющие неровную поверхность за счет того, что в материале присутствуют мягкие и твердые фазы. Мягкая фаза в процессе пробоподготовки выполировывается более интенсивно. В результате наиболее твердые фазы выступают над поверхностью, а наиболее мягкие - утоплены внутрь.
Для объектов второй категории вопрос глубины резкости имеет большое значение, поскольку глубины резкости металлографического микроскопа не хватает для получения изображения со всеми деталями структуры. Поэтому для получения информативного изображения есть 2 варианта:
. диафрагмирование без изменения наводки на резкость; этот вопрос обсуждается в разделе «диафрагмы»;
. изменение наводки на резкость с получением нескольких кадров, содержащих различные детали структуры.
Пример показан на рис.7 для литой стали ДИ23 (5Х3В3МФС). а - «нормальное» наведение на резкость, при этом дендритная структура «угадывается». б - выше фокуса, видны нерастворившиеся фазы и рельеф в междендритном пространстве. в - ниже фокуса, проявляется фаза в междендритном пространстве. Положение апертурной диафрагмы для всех трех кадров одинаковое.
Т.е. «в общем» мы видим структуру только при определенном наведении на резкость. При выведении из резкости удалением объектива от объекта выявляются фазы, которые тверже матрицы. И мы видим их может быть и не четко, но осознанно. При приближении объектива к объекту наиболее выразительно выглядит мягкая фаза в междендритном пространстве, которая расположена чуть ниже матрицы и выполировалась при подготовке шлифа.
Рисунок 7. Структура литой стали ДИ23.
Изменение фокусировки позволяет видеть совершенно разные детали структуры, которые совместить в одном кадре практически невозможно. Известно, что выявление зерна (бывшего аустенитного) в стали представляет достаточную трудность. Часто для этого используется специфическое травление, которое позволяет глубоко вытравить границу. Например, на рис.8 показана структура стали после закалки и травления на зерно. При фокусировке на поверхность виден, в основном, мартенсит (рис.8 а); границы зерен не видны. При приближении объектива к поверхности в фокус попадают границы зерен (рис.8 б), мартенсит практически не виден, так как находится за пределами глубины резкости.
 |
 |
| а | б |
Рисунок 8. Структура стали: а - фокусировка на мартенсит; фокусировка на границы зерен
Изменением наводки на резкость можно зафиксировать особенности структуры объемных объектов. На рис.9 показаны кристаллы соли мертвого моря. К гладкой вертикальной поверхности крупного кристалла прилипли 3 фрагмента, состоящие из мелких кристаллов. Поверхность крупного кристалла настолько чистая и гладкая, что мелкие фрагменты отражаются в ней, как в зеркале (съемка на отражение в темном поле). При изменении наводки на резкость можно увидеть каждый из трех фрагментов.
Рисунок 9. Кристаллы соли мертвого моря, а - в - последовательная наводка на резкость, г - монтаж изображения по трем кадрам
В целях повышения глубины резкости материаловедение использует стерео- или растровые микроскопы. Достоинства и недостатки их применения рассмотрены на этом сайте в монографии "Практика металлографического исследования материалов " в разделе «Публикации». Здесь же приводятся фотографии объемных объектов (рис. 10, 11), полученные на оборудовании с большой глубиной резкости.
Рисунок 10. Поверхность материала Ti-Si, полученного СВС; растровый электронный микроскоп
Рисунок 11. Излом силумина при различных увеличениях; стереомикроскоп