Фильтр нейтральной плотности - Neutral-density filter

Демонстрация действия фильтра нейтральной плотности. Обратите внимание, что фотография была экспонирована для просмотра через фильтр, и поэтому остальная часть сцены переэкспонирована. Если бы вместо этого была установлена ​​экспозиция для нефильтрованного фона, он выглядел бы правильно экспонированным, в то время как вид через фильтр был бы темным.
Комплект фильтров ND.

В фотографии и оптике , в фильтр нейтральной плотности , или фильтр нейтральной плотности , представляет собой фильтр , который уменьшает или модифицирует интенсивность всех длин волн или цветов , света в равной степени, не давая никаких изменений в оттенок цветопередачи. Это может быть бесцветный (прозрачный) или серый фильтр, он обозначается числом Враттена 96. Назначение стандартного фотографического фильтра нейтральной плотности - уменьшить количество света, попадающего в объектив. Это позволяет фотографу выбирать комбинации диафрагмы , времени экспозиции и чувствительности сенсора , которые в противном случае привели бы к переэкспонированию изображений. Это сделано для достижения таких эффектов, как малая глубина резкости или размытие объекта при движении в более широком диапазоне ситуаций и атмосферных условий.

Например, кто-то может захотеть сфотографировать водопад с длинной выдержкой, чтобы создать эффект преднамеренного размытия при движении . Фотограф мог определить, что для получения желаемого эффекта необходима выдержка в десять секунд. В очень яркий день может быть так много света, что даже при минимальной светосиле и минимальной диафрагме десятисекундная выдержка пропускает слишком много света, и фотография будет переэкспонирована. В этой ситуации применение подходящего фильтра нейтральной плотности эквивалентно остановке одной или нескольких дополнительных остановок , что позволяет использовать более длинную выдержку и желаемый эффект размытия движения.

Механизм

Для фильтра нейтральной плотности с оптической плотностью d доля оптической мощности, прошедшей через фильтр, может быть рассчитана как

где I - интенсивность после фильтра, а I 0 - интенсивность падающего излучения.

Использует

Сравнение двух изображений, показывающих результат использования фильтра нейтральной плотности в пейзаже. В первом используется только поляризатор, а во втором - поляризатор и фильтр 1000 × ND (ND3.0), который позволил второму снимку иметь гораздо более длительную экспозицию, сглаживая любое движение.

Использование фильтра нейтральной плотности позволяет фотографу использовать большую диафрагму, которая находится на дифракционном пределе или ниже , который варьируется в зависимости от размера сенсорной среды (пленочной или цифровой) и для многих камер находится между f / 8 и f /. 11, с меньшими сенсорными средними размерами, требующими отверстий большего размера, и более крупными, способными использовать меньшие отверстия. Фильтры нейтральной плотности также могут использоваться для уменьшения глубины резкости изображения (позволяя использовать большую диафрагму), где в противном случае это невозможно из-за ограничения максимальной скорости затвора.

Вместо того, чтобы уменьшать диафрагму для ограничения света, фотограф может добавить фильтр нейтральной плотности для ограничения света, а затем может установить выдержку в соответствии с конкретным желаемым движением (например, размытие движения воды) и установленной диафрагмой (малая диафрагма для максимальной резкости или большая диафрагма для малой глубины резкости (объект в фокусе, а фон не в фокусе)). Используя цифровую камеру, фотограф может сразу увидеть изображение и выбрать лучший фильтр нейтральной плотности для снимаемой сцены, предварительно определив лучшую диафрагму для использования для достижения максимальной желаемой резкости. Скорость затвора выбирается путем нахождения желаемого размытия по движению объекта. Камера будет настроена для этого в ручном режиме, а затем общая экспозиция будет отрегулирована темнее, отрегулировав либо диафрагму, либо выдержку, отмечая количество остановок, необходимых для достижения желаемой экспозиции. Таким смещением будет количество остановок, необходимых в фильтре нейтральной плотности для использования в этой сцене.

Фильтры нейтральной плотности часто используются для достижения эффекта размытия движения при длинных выдержках.

Примеры такого использования включают:

  • Размытые движения воды (например, водопады, реки, океаны).
  • Уменьшение глубины резкости при очень ярком свете (например, дневном свете).
  • При использовании вспышки на фотоаппарате с затвором в фокальной плоскости время экспозиции ограничивается максимальной скоростью (часто в лучшем случае 1/250 секунды), при которой вся пленка или сенсор освещаются светом в один момент. Без фильтра нейтральной плотности это может привести к необходимости использовать f / 8 или выше.
  • Использование более широкой диафрагмы, чтобы оставаться ниже дифракционного предела .
  • Уменьшите видимость движущихся объектов.
  • Добавляйте размытие в движении к объектам.
  • Длительные выдержки .

Фильтры нейтральной плотности используются для управления экспозицией с фотографическими катадиоптрическими линзами , поскольку использование традиционной ирисовой диафрагмы увеличивает соотношение центрального препятствия, обнаруженного в этих системах, что приводит к плохой работе.

Фильтры ND находят применение в нескольких высокоточных лазерных экспериментах, поскольку мощность лазера нельзя регулировать без изменения других свойств лазерного света (например, коллимации луча). Более того, большинство лазеров имеют минимальную мощность, при которой они могут работать. Чтобы добиться желаемого ослабления света, на пути луча можно разместить один или несколько фильтров нейтральной плотности.

Большие телескопы могут привести к тому, что Луна и планеты станут слишком яркими и потеряют контраст. Фильтр нейтральной плотности может увеличить контраст и уменьшить яркость, облегчая просмотр этих объектов.

Разновидности

Закончил фильтр нейтральной плотности аналогичен, за исключением того, что интенсивность изменяется по всей поверхности фильтра. Это полезно, когда одна область изображения яркая, а остальная нет, как на снимке заката.

Переходная зона, или край, доступна в различных вариантах (мягкий, жесткий, аттенюатор). Чаще всего используется мягкий край, обеспечивающий плавный переход от нейтральной стороны к чистой. Фильтры с жесткими краями имеют резкий переход от нейтрального к прозрачному, а край аттенюатора постепенно изменяется на большей части фильтра, поэтому переход менее заметен.

Другой тип конфигурации ND-фильтра - колесо ND-фильтров . Он состоит из двух перфорированных стеклянных дисков, которые имеют все более плотное покрытие, нанесенное вокруг перфорации на лицевой стороне каждого диска. Когда два диска вращаются в противоположных направлениях друг перед другом, они постепенно и равномерно переходят от 100% передачи к 0% передачи. Они используются в упомянутых выше катадиоптрических телескопах и в любой системе, которая должна работать со 100% апертуры (обычно потому, что система должна работать с максимальным угловым разрешением ).

На практике фильтры нейтральной плотности не идеальны, поскольку они не уменьшают интенсивность всех длин волн одинаково. Иногда это может привести к появлению цветовых оттенков на записанных изображениях, особенно при использовании недорогих фильтров. Что еще более важно, большинство фильтров нейтральной плотности указаны только для видимой области спектра и не блокируют пропорционально все длины волн ультрафиолетового или инфракрасного излучения. Это может быть опасным , если с помощью фильтров ND источников просмотреть (например, Sun или белого горячего металла или стекла), которые излучают интенсивное невидимое излучение, так как глаз может быть поврежден , даже если источник не выглядит яркой при просмотре через фильтр . Для безопасного просмотра таких источников необходимо использовать специальные фильтры.

Недорогую домашнюю альтернативу профессиональным нейтральным фильтрам можно сделать из куска сварочного стекла. В зависимости от рейтинга стекла сварщика это может иметь эффект 10-ступенчатого фильтра.

Фильтр переменной нейтральной плотности

Основным недостатком фильтров нейтральной плотности является то, что в разных ситуациях может потребоваться ряд разных фильтров. Это может стать дорогостоящим предложением, особенно при использовании винтовых фильтров с линзами разных размеров, что потребует переноски набора для каждого диаметра переносимой линзы (хотя недорогие повышающие кольца могут устранить это требование). Чтобы решить эту проблему, некоторые производители создали переменные нейтральные фильтры. Они могут работать, если поместить вместе два поляризационных фильтра , по крайней мере один из которых может вращаться. Задний поляризационный фильтр отсекает свет в одной плоскости. Когда передний элемент вращается, он отсекает все большее количество оставшегося света, чем ближе передние фильтры становятся перпендикулярными заднему фильтру. Используя эту технику, количество света, попадающего на датчик, можно изменять с почти бесконечным контролем.

Преимущество этого подхода - уменьшение объема и затрат, но один недостаток - потеря качества изображения, вызванная как использованием двух элементов вместе, так и комбинацией двух поляризационных фильтров.

Фильтры Extreme ND

Чтобы создать неземные пейзажи и морские пейзажи с чрезвычайно размытой водой или другим движением, может потребоваться использование нескольких составных фильтров нейтральной плотности. Это имело, как и в случае с переменными ND, эффект снижения качества изображения. Чтобы противостоять этому, некоторые производители выпустили высококачественные фильтры ND. Обычно они рассчитаны на уменьшение на 10 ступеней, что позволяет использовать очень длинные выдержки даже в относительно ярких условиях.

Рейтинги фильтра ND

В фотографии ND-фильтры количественно оцениваются по их оптической плотности или, что эквивалентно, по уменьшению диафрагмы . В микроскопии иногда используется значение коэффициента пропускания. В астрономии иногда используется дробное пропускание (затмения).

Обозначение Отверстие площади объектива, как часть всего объектива f - остановка редуктора Дробный коэффициент пропускания
Оптическая плотность ND1номер ND. Номер NDnumber
0,0 1 0 100% 1
0,3 ND 101 ND 0.3 ND2 1/2 1 50% 0,5
0,6 ND 102 ND 0,6 ND4 1/4 2 25% 0,25
0,9 ND 103 ND 0.9 ND8 1/8 3 12,5% 0,125
1.2 ND 104 ND 1.2 ND16 1/16 4 6,25% 0,0625
1.5 ND 105 ND 1.5 ND32 1/32 5 3,125% 0,03125
1,8 ND 106 ND 1.8 ND64 1/64 6 1,563% 0,015625
2.0 ND 2.0 ND100 1/100 6+2 ⁄ 3 1% 0,01
2.1 ND 107 ND 2.1 ND128 1/128 7 0,781% 0,0078125
2,4 ND 108 ND 2.4 ND256 1/256 8 0,391% 0,00390625
2,6 ND400 1/400 8+2 ⁄ 3 0,25% 0,0025
2,7 ND 109 ND 2.7 ND512 1/512 9 0,195% 0,001953125
3.0 ND 110 ND 3.0 ND1024 (также называемый ND1000) 1/1024 10 0,1% 0,001
3.3 ND 111 ND 3.3 ND2048 1/2048 11 0,049% 0,00048828125
3,6 ND 112 ND 3.6 ND4096 1/4096 12 0,024% 0,000244140625
3.8 ND 3.8 ND6310 1/6310 12+2 ⁄ 3 0,016% 0,000158489319246
3.9 ND 113 ND 3.9 ND8192 1/8192 13 0,012% 0,0001220703125
4.0 ND 4.0 ND10000 1/10000 13+1 ⁄ 3 0,01% 0,0001
5.0 ND 5.0 ND100000 1/100000 16+2 ⁄ 3 0,001% 0,00001
  • Примечание: Hoya, B + W, Cokin используют код ND2 или ND2x и т. Д .; Ли, Тиффен используют код 0.3ND и т. Д .; Leica использует коды 1 ×, 4 ×, 8 × и т. Д.
  • Примечание. ND 3.8 - это правильное значение для солнечной ПЗС-матрицы без риска повреждения электроники.
  • Примечание: ND 5.0 ​​- это минимум для прямого наблюдения за Солнцем без повреждения сетчатки. Дальнейшая проверка должна быть выполнена для конкретного используемого фильтра, проверяя по спектрограмме, что УФ и ИК смягчаются с одинаковым значением.

Смотрите также

использованная литература

3.

https://www.bestbuyingguide.in/2020/10/what-is-nd-filter-why-should-use-one-7.html?m=1

внешние ссылки