Как на самом деле работают градуированные фильтры ND?

Question

Мой вопрос связан с тем фактом, что поверхность фильтра полностью не сфокусирована.

Насколько я понимаю, свет от любой точки объекта попадает на линзу повсюду ... часть проходит через более темную часть, а часть проходит через более светлую часть фильтра. Предполагая, что объект находится в фокусе, весь этот свет возвращается в одну точку на датчике.

Так что мне кажется логичным, что каждая точка на датчике будет получать одинаковое количество света, прошедшего через каждую из половин (для простоты) градуированного фильтра .... и поэтому я получаю это логически фильтр не будет работать иначе, чем обычный фильтр ND.

Очевидно, я не прав, о чем свидетельствуют многие удачные фотографии закатов. Разве линзы не используют весь свет, который попадает на передний элемент? Если нет, то куда все это идет?

Answer 1

Ваша интуиция в основном верна, но есть несколько важных моментов.

1. Когда объектив останавливается прямо вниз, только свет, направленный к центру переднего элемента, попадет на изображение, поэтому весь передний элемент не используется для каждой точки света, попадающей на датчик (хотя все это используется для некоторой точки света).

2. Даже когда диафрагма полностью открыта и свет проходит через весь передний элемент для каждого пикселя, фильтр будет небольшим, но значительным расстоянием перед объективом.

Время для некоторых грубо нарисованных диаграмм. В первом случае легко увидеть, что если фильтр расположен где-либо, кроме мертвого уровня с радужной оболочкой, он блокирует свет, идущий сверху сцены, но не снизу:

http://www.mattgrum.com/photo_se/pinhole.jpg

Теперь рассмотрим второй случай. Линза широко открыта и закрывает эффекты виньетирования, каждая точка света от объекта в фокусе распространяется, ударяя по всему переднему элементу, прежде чем фокусироваться вниз до точки. Это говорит о том, что свет от верхней части объекта и от нижней части объекта проходит через одно и то же количество ND-фильтра, что означает отсутствие градуированного эффекта. Однако фильтр не должен быть установлен заподлицо с передним элементом:

http://www.mattgrum.com/photo_se/wideopen.jpg

Когда немного впереди, будет угол, под которым свет просто огибает фильтр, когда идет снизу сцены, тогда как свет сверху частично отфильтровывается, что приводит к разнице в яркости между верхом и низом.

Однако, если объектив очень быстрый, а фильтр установлен достаточно близко к объективу, тогда Grad ND действительно не будет работать, как подсказывает ваш вопрос. Чтобы доказать это, я приклеил черную карточку к объективу 50 мм f / 1.4, чтобы она была чуть выше центра, покрывая почти половину переднего элемента:

http://mattgrum.com/photo_se/f1_4.jpg

Это широко открытая точка, указывающая на небо (фокусное расстояние 3 м). Сверху видно небольшое виньетирование, но оно далеко не соответствует ожидаемому эффекту от градиентного фильтра с резкой фильтрацией от 0 до 100%! Вот тот же снимок на f / 11:

http://mattgrum.com/photo_se/f11.jpg

Answer 2

Не каждый пиксель будет использовать свет от всего света, достигающего объектива.

Ваше предположение о том, что весь свет идет в одну точку, верно только в том случае, если вы берете одну точку из вашего объекта. Если вы берете другую смежную точку от вашего объекта, эта точка будет проецироваться рядом с предыдущей точкой. В конце концов у вас есть фокусная плоскость (проекция), а не просто одна точка.

Другими словами, центральный пиксель вашего изображения будет использовать в основном свет, исходящий из центра объектива, а граничные пиксели будут использовать свет от краев объектива. Таким образом, часть изображения, которая покрыта grad-ND, будет темнее.