Filtr o neutralnej gęstości

Demonstracja efektu filtra o neutralnej gęstości. Zwróć uwagę, że zdjęcie zostało naświetlone do widoku przez filtr, a zatem pozostała część sceny jest prześwietlona. Gdyby zamiast tego ustawić ekspozycję dla niefiltrowanego tła, wyglądałoby to na prawidłowo naświetlone, podczas gdy widok przez filtr byłby ciemny.
Zestaw filtrów ND

W fotografii i optyce filtr o neutralnej gęstości lub filtr ND to filtr , który jednakowo zmniejsza lub modyfikuje intensywność wszystkich długości fal lub kolorów światła, nie powodując żadnych zmian w odcieniu odwzorowania kolorów. Może to być filtr bezbarwny (przezroczysty) lub szary i jest oznaczony liczbą Wrattena 96. Celem standardowego fotograficznego filtra o neutralnej gęstości jest zmniejszenie ilości światła wpadającego do obiektywu. Dzięki temu fotograf może wybierać kombinacje wartość przysłony , czas naświetlania i czułość czujnika , które w przeciwnym razie spowodowałyby prześwietlenie zdjęć. Ma to na celu uzyskanie efektów, takich jak mniejsza głębia ostrości lub rozmycie obiektu w ruchu w szerszym zakresie sytuacji i warunków atmosferycznych .

Na przykład ktoś może chcieć sfotografować wodospad przy długim czasie otwarcia migawki , aby uzyskać celowy efekt rozmycia ruchu . Fotograf mógł ustalić, że aby uzyskać pożądany efekt, potrzebny był czas otwarcia migawki wynoszący dziesięć sekund. W bardzo jasny dzień może być tak dużo światła, że ​​nawet przy minimalnej szybkości filmu i minimalnej przysłonie dziesięciosekundowy czas otwarcia migawki wpuści zbyt dużo światła, a zdjęcie będzie prześwietlone. W tej sytuacji zastosowanie odpowiedniego filtra o neutralnej gęstości jest równoznaczne z przymknięciem jednego lub kilku dodatkowych przysłon , umożliwiając dłuższy czas otwarcia migawki i pożądany efekt rozmycia ruchu.

Mechanizm

W przypadku filtra ND o gęstości optycznej d ułamek mocy optycznej przepuszczanej przez filtr można obliczyć jako

0 gdzie I jest intensywnością po filtrze, a I jest intensywnością padającą.

Używa

Porównanie dwóch zdjęć przedstawiających efekt zastosowania filtra ND na krajobrazie. W pierwszym zastosowano tylko polaryzator, w drugim polaryzator i filtr 1000×ND (ND3.0), co pozwoliło na uzyskanie znacznie dłuższego czasu naświetlania drugiego ujęcia, wygładzając każdy ruch.

Użycie filtra ND pozwala fotografowi na użycie większej przysłony, która jest na lub poniżej granicy dyfrakcji , która zmienia się w zależności od rozmiaru medium sensorycznego (klisza lub aparat cyfrowy) i dla wielu aparatów wynosi od f /8 do f / 11, przy czym mniejsze średnice sensoryczne wymagają większych otworów, a większe mogą używać mniejszych otworów. Filtrów ND można również używać do zmniejszania głębi ostrości obrazu (poprzez umożliwienie użycia większej przysłony), gdy w inny sposób nie jest to możliwe ze względu na ograniczenie maksymalnego czasu otwarcia migawki.

Zamiast zmniejszać przysłonę w celu ograniczenia światła, fotograf może dodać filtr ND w celu ograniczenia światła, a następnie ustawić czas otwarcia migawki zgodnie z konkretnym pożądanym ruchem (np. przysłonę, aby uzyskać maksymalną ostrość, lub dużą przysłonę, aby uzyskać wąską głębię ostrości (ostry obiekt i nieostre tło)). Korzystając z aparatu cyfrowego, fotograf może od razu obejrzeć obraz i wybrać najlepszy filtr ND do fotografowanej sceny, znając najpierw najlepszą przysłonę, aby uzyskać maksymalną pożądaną ostrość. Czas otwarcia migawki byłby wybierany poprzez znalezienie pożądanego rozmycia na podstawie ruchu obiektu. Aparat byłby ustawiony do tego w trybie ręcznym, a następnie ogólna ekspozycja zostałaby dostosowana do ciemniejszej, dostosowując przysłonę lub czas otwarcia migawki, zwracając uwagę na liczbę przystanków potrzebnych do uzyskania pożądanej ekspozycji. To przesunięcie byłoby wtedy liczbą przystanków potrzebnych w filtrze ND do użycia w tej scenie.

Filtry o neutralnej gęstości są często używane do uzyskania efektu rozmycia ruchu przy długich czasach otwarcia migawki.

Przykłady tego zastosowania obejmują:

  • Rozmycie ruchu wody (np. wodospady, rzeki, oceany).
  • Zmniejszanie głębi ostrości w bardzo jasnym świetle (np. świetle dziennym).
  • Podczas używania lampy błyskowej w aparacie z migawką płaszczyzny ogniskowej czas ekspozycji jest ograniczony do maksymalnej szybkości (często w najlepszym przypadku 1/250 sekundy), przy której cały film lub czujnik jest wystawiony na działanie światła w jednej chwili. Bez filtra ND może to skutkować koniecznością użycia f /8 lub wyższej.
  • Korzystanie z szerszej apertury, aby pozostać poniżej granicy dyfrakcji .
  • Zmniejsz widoczność poruszających się obiektów.
  • Dodaj rozmycie ruchu do obiektów.
  • Wydłużone ekspozycje czasowe

Filtry o neutralnej gęstości są używane do kontrolowania ekspozycji w fotograficznych soczewkach katadioptrycznych , ponieważ użycie tradycyjnej przysłony irysowej zwiększa współczynnik centralnej przeszkody występującej w tych systemach, co prowadzi do słabej wydajności.

Filtry ND znajdują zastosowanie w kilku precyzyjnych eksperymentach laserowych , ponieważ mocy lasera nie można regulować bez zmiany innych właściwości światła laserowego ( np. kolimacji wiązki). Ponadto większość laserów ma minimalne ustawienie mocy, przy którym można je obsługiwać. Aby osiągnąć pożądane tłumienie światła, na ścieżce wiązki można umieścić jeden lub więcej filtrów o neutralnej gęstości.

Duże teleskopy mogą spowodować, że Księżyc i planety staną się zbyt jasne i stracą kontrast. Filtr o neutralnej gęstości może zwiększyć kontrast i zmniejszyć jasność, ułatwiając oglądanie tych obiektów.

Odmiany

Stopniowy filtr ND jest podobny, z tą różnicą, że intensywność zmienia się na całej powierzchni filtra. Jest to przydatne, gdy jeden obszar obrazu jest jasny, a reszta nie, jak na zdjęciu przedstawiającym zachód słońca.

Obszar przejściowy lub krawędź jest dostępna w różnych wariantach (miękki, twardy, tłumik). Najczęściej spotykana jest miękka krawędź i zapewnia płynne przejście od strony ND do strony jasnej. Filtry o twardej krawędzi mają ostre przejście od ND do czystego, a krawędź tłumika zmienia się stopniowo na większości filtra, więc przejście jest mniej zauważalne.

Innym typem konfiguracji filtra ND jest koło filtra ND . Składa się z dwóch perforowanych szklanych dysków, które mają coraz gęstszą powłokę nakładaną wokół perforacji na powierzchni każdego dysku. Kiedy dwa dyski są obracane w przeciwnych kierunkach przed sobą, stopniowo i równomiernie przechodzą od 100% transmisji do 0% transmisji. Są one używane we wspomnianych wyżej teleskopach katadioptrycznych oraz w każdym systemie, który musi działać ze 100% apertury (zwykle dlatego, że system musi pracować z maksymalną rozdzielczością kątową ).

W praktyce filtry ND nie są idealne, ponieważ nie zmniejszają jednakowo intensywności wszystkich długości fal. Może to czasami powodować przebarwienia na nagranych obrazach, szczególnie w przypadku niedrogich filtrów. Co ważniejsze, większość filtrów ND jest określona tylko dla widzialnego obszaru widma i nie blokuje proporcjonalnie wszystkich długości fal promieniowania ultrafioletowego lub podczerwonego . Może to być niebezpieczne, jeśli używasz filtrów ND do oglądania źródeł (takich jak Słońce lub rozpalone do białości metal lub szkło), które emitują intensywne niewidzialne promieniowanie, ponieważ oko może zostać uszkodzone, nawet jeśli źródło nie wygląda jasno, gdy patrzy się przez filtr. Aby można było bezpiecznie przeglądać takie źródła, należy stosować specjalne filtry.

Niedroga, domowa alternatywa dla profesjonalnych filtrów ND może być wykonana z kawałka szkła spawalniczego. W zależności od oceny szkła spawalniczego może to mieć efekt filtra 10-stopniowego.

Filtr o zmiennej gęstości neutralnej

Główną wadą filtrów o neutralnej gęstości jest to, że różne sytuacje mogą wymagać szeregu różnych filtrów. Może to stać się kosztowną propozycją, zwłaszcza w przypadku stosowania filtrów śrubowych z różnymi rozmiarami filtrów obiektywu, co wymagałoby noszenia zestawu dla każdej średnicy przenoszonego obiektywu (chociaż niedrogie pierścienie podwyższające mogą wyeliminować ten wymóg). Aby przeciwdziałać temu problemowi, niektórzy producenci stworzyli zmienne filtry ND. Mogą one działać, umieszczając dwa filtry polaryzacyjne razem, z których przynajmniej jeden może się obracać. Tylny filtr polaryzacyjny odcina światło w jednej płaszczyźnie. Gdy przedni element jest obracany, odcina coraz większą ilość pozostałego światła, im bardziej filtry przednie zbliżają się prostopadle do filtra tylnego. Korzystając z tej techniki, ilość światła docierającego do czujnika można zmieniać z niemal nieskończoną kontrolą.

Zaletą tego podejścia jest mniejsza objętość i koszty, ale jedną wadą jest utrata jakości obrazu spowodowana zarówno użyciem dwóch elementów razem, jak i połączeniem dwóch filtrów polaryzacyjnych.

Ekstremalne filtry ND

Aby stworzyć eterycznie wyglądające krajobrazy i pejzaże morskie z wyjątkowo rozmytą wodą lub innym ruchem, może być wymagane użycie wielu ustawionych na sobie filtrów ND. Ma to, podobnie jak w przypadku zmiennych ND, wpływ na obniżenie jakości obrazu. Aby temu przeciwdziałać, niektórzy producenci wyprodukowali wysokiej jakości filtry ekstremalne ND. Zazwyczaj są one oceniane na 10-stopniową redukcję, co pozwala na bardzo długie czasy otwarcia migawki nawet w stosunkowo jasnych warunkach.

Oceny

W fotografii filtry ND są określane ilościowo na podstawie ich gęstości optycznej lub równoważnie redukcji przysłony . W mikroskopii czasami stosuje się wartość transmitancji. W astronomii czasami stosuje się transmitancję ułamkową (zaćmienia).

Notacja Otwór obszaru soczewki, jako ułamek całej soczewki redukcja przysłony Ułamkowa przepuszczalność
Gęstość optyczna ND1 numer numer ND NDliczba
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 (zwany także 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 100000 ND 1/100000 16 + 2 / 3 0,001% 0,00001
  • Uwaga: Hoya, B+W, Cokin używają kodu ND2 lub ND2x itp.; Lee, Tiffen używają kodu 0.3ND itd.; Leica używa kodu 1×, 4×, 8× itd.
  • Uwaga: ND 3,8 to prawidłowa wartość ekspozycji słonecznej CCD bez ryzyka uszkodzenia elektronicznego. [ potrzebne źródło ]
  • Uwaga: ND 5,0 to minimum do bezpośredniej obserwacji Słońca bez uszkodzenia siatkówki. Należy przeprowadzić dalszą kontrolę dla konkretnego zastosowanego filtra, sprawdzając na spektrogramie, czy również promieniowanie UV i IR są osłabiane z tą samą wartością.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Neutral-density_filter&oldid=1087212508 ”