Мини-лекции. История фотографии. Дефекты зрения

То, что у людей есть всякие дефекты зрения знает наверное каждый. Кто-то косой, кто-то раскосый, у кого-то веки не поднимаются как надо?! Да мало ли ещё чего природа напопридумывала в наказание нам? А уж классических очкариков, — пруд пруди! Но есть дефекты положительные и очень даже полезные! И хотя они ограничивают нас в одних случаях, но?.. Но без них бы не было: кино, телевидения и фотографии! Во как! А так-как у нас разговор только о фотографии то один из дефектов нам как-то до лампочки! А у кого нет личной лампочки, тогда по барабану! Это дефект инерция глаза. В смысле при быстрой, скачкообразной смене событий глаз не успевает перестроиться и мы все эти скачки воспринимаем как плавное и непрерывное действо!

Нам же интересен другой дефект, очень даже полезный. Возможно от бабок на базаре Вы слышали о том, что всё, что мы видим есть отражение действительности. Как? Путём построения хрусталиком глаза изображения на сетчатке. И, что сетчатка это куча каких-то палочек, колбочек... Не будем слишком увлекаться всякими анатомическими гадостями а применим в наших рассуждениях модель глаза, точнее сетчатки. В общем виде мозг воспринимает световой раздражитель как бы датчиками, дающие сигнал при облучении их светом. Сигнал с каждого датчика в сознании воспринимается как световая точка. А так-как каждый датчик имеет конечный размер, то?.. То построенная объективом точка пространства попадая на датчик будет восприниматься как точка. Причём независимо от размера точки исходящей от объектива. До тех пор пока эта точка не будет занимать площадь охватывающую два датчика. Вот только тогда эта точка будет восприниматься как две точки, расположенных близко.

С другой стороны много точек и даже целые объекты попадая на один датчик будут восприниматься как точка Рис1,3. При рассматривании изображения состоящее из точек различных диаметров точки размерами от 0,1 мм. и менее будут восприниматься как элементарная точка равносильная той у которой размер 0,1 мм.! Или в угловых единицах, всё, что мы видим под углом в 1 минуту для нас будет точкой. Вот почему мы не можем читать книгу находящуюся на большом расстоянии! Как пример, я постарался (как мог) показать как мы будем воспринимать букву А находящуюся на разном расстоянии от глаза?! В первых двух случаях несколько букв попали на рецептор. При приближении к источнику уже одна буква попала на наш воображаемый датчик. Но всё равно мы воспринимаем всё это как точку. Продолжим приближать к себе текст и вот уже наша буква занимает три датчика (рецептора), потом восемь, сорок три... Чем больше датчиков будет занимать проекция буквы, тем точнее мы будем воспринимать её образ!

Теперь я надеюсь Вы поняли почему чем дальше находится от Вас текст тем труднее его прочитать или вообще понять что это текст. С удалением сначала буквы начнут терять свои очертания и превратятся в точки. Точки сольются в линии, потом и линии в точки. И когда Вы книгу будете видеть под углом в 1 минуту, книга сама превратится в точку. И будь у Вас хоть 101% зрения, увы! Так хорошо это для нас или плохо? И да, и нет! Плохо с точки зрения разборчивости и хорошо для фотографии! А, это как? Очень просто. Всё по той же причине по какой все изображения имеющие размеры от 0,1 мм. и менее воспринимаются как элементарная точка! Что для нас это значит? Значит мы можем строить изображения как из бесконечно малых точек, так и из тех имеющих реальные размеры но не более 0,1мм.! Догадываюсь, что до Вас ещё не дошло?!

Посмотрите на Рис2. Классический рисунок (чертёж), поясняющий как линза (положительная конечно) фокусирует все параллельные лучи света в одну точку. Теоретически она имеет бесконечно малые размеры. На самом же деле из-за всяких аберраций имеет всё-таки конечные размеры. Как видите лучи сходятся только на фокальной плоскости. До того они были сходящими, а после? После они расходятся, расходящиеся значит. Не меняя положения линзы переместим фокальную плоскость на новое расстояние от прежнего, обозначенное штриховыми линиями. Либо в область сходящихся лучей Рис2a, либо в область расходящихся Рис2b. В этом случае на фокальной плоскости будем видеть уже не точку пусть даже имеющую конечные размеры, а кружки. Кружки или их ещё называют диски нерезкости, кружки рассеяния. Ну и что? А, то! Что если эти кружки будут не более 0,1 мм., то мы этого не заметим! Для нас из-за дефекта нашего зрения они будут такими же точками как и идеальная на главной фокальной плоскости! А, что это нам даст?

Перейдём плавно к Рис5. На нём видны три объекта (ёлочки), три линзы, три фокальные плоскости и три рисунка a, b и с. Конечно изображение ёлочки состоит из бесконечного количества точек, но мы будем рассматривать всё так, словно мы имеем только одну точку с каждого объекта, с ёлочки. На Рис5a точка объекта (аналогично и все точки) сфокусирована в идеальную на фокальной плоскости. Отодвинем объект подальше от линзы на такое расстояние когда расходящиеся лучи нарисуют кружок не более 0,1 мм. В прямоугольнике уже не идеальная точка, а кружок с размером 0,1 мм. Рис5b. Изменим задачу будем пододвигать объект к линзе до тех пор пока теперь уже сходящиеся лучи образуют на фокальной плоскости кружок нерезкости диаметром 0,1 мм. Рис5с. Не смотря на увеличение точек до кружков, мы со своим зрением все точки и кружки будем видеть как три точки, а, что это значит? Это значит, что все три ёлочки расположенные на разных расстояниях от линзы будут выглядеть для нас как резкими! То есть состоящими из одних одинаковых точек. А расстояние S будет называться глубиной резко изображаемого пространства или просто глубиной резкости.

А если мы ещё ближе пододвинем нашу ёлочку к линзе Рис5с? Тогда кружок нерезкости увеличится до размеров превышающих 0,1 мм. Рис5с, красная полоска. Для нас изображение из таких кружков будет выглядеть как не резким. Но?! Но если мы отойдём от фотографии на большое расстояние то всё будет выглядеть совсем неплохо. На свойстве слияния на большом расстоянии двух и более точек в одну основаны мозаика и картины написанные мазками. Слияние даёт как бы непрерывный переход и целостную картину. Посмотрите на Рис4. Это панно какого-то холла или гостевого зала, вестибюля? То, что Вы видите как красочную картину в приближении это всего лишь мозаика из керамики или цветного стекла Рис4а.

А, если нам нужно и можно ли увеличить эту самую глубину резкости? Конечно можно. Надеюсь Вы уже уловили принцип и что от чего зависит?! Правильно, нужно сделать сходяще-расходящие лучи под углом меньше нашего. По-русски, конус лучей нужно сделать более острым. Но, как? Совершенно верно, ограничить их с помощью устройства о котором я говорил в мини-лекции «Рождение фотографии», диафрагмы Рис6. Первоначально конус лучей был ограничен до диаметра d. Затем мы ограничили с помощью диафрагмы (условно обозначенной синими полосками). Если до ограничения конус белого цвета давал нам возможность достигнуть глубины резкости L1, то после ограничения (конус лучей голубого цвета) дало увеличение глубины до L2, примерно в два раза! При дальнейшем ограничении глубина резкости ещё более увеличится! Но появятся проблемы...

Теперь Вы можете и сами решить, что же такое хорошо и, что такое плохо?