Bagaimana cara filter ND lulus benar-benar berfungsi?

Pertanyaan saya berasal dari kenyataan bahwa permukaan filter sama sekali tidak fokus.

Pemahaman saya adalah bahwa cahaya dari satu titik subjek menyentuh seluruh lensa ... sebagian melewati bagian yang lebih gelap dan sebagian melewati bagian filter yang lebih terang. Dengan asumsi subjek berada dalam fokus, semua lampu ini kembali ke satu titik pada sensor.

Jadi tampaknya logis bagi saya bahwa setiap titik pada sensor akan menerima jumlah cahaya yang sama yang telah melewati masing-masing bagian (demi kesederhanaan) dari filter yang lulus .... dan oleh karena itu saya memperoleh bahwa secara logis filter akan tidak berfungsi secara berbeda dari filter ND yang seragam.

Jelas saya salah, terbukti dengan banyak foto matahari terbenam yang sukses. Apakah lensa tidak menggunakan semua cahaya yang mengenai elemen depan? Jika tidak, kemana perginya semua?

filters optics graduated-filters

— Johan
sumber

Saya memikirkan hal yang sama persis tentang lensa beberapa hari yang lalu dan mulai membingungkan diri saya sendiri: D

— Dreamager

Jawaban:

Intuisi Anda pada dasarnya benar tetapi ada beberapa poin penting.

Ketika lensa berhenti tepat, hanya lampu menuju pusat elemen depan yang akan membuatnya menjadi gambar, sehingga seluruh elemen depan tidak digunakan untuk setiap titik cahaya yang mengenai sensor (meskipun semua itu digunakan untuk beberapa titik cahaya).
Bahkan ketika aperture terbuka penuh dan cahaya melewati seluruh elemen depan untuk setiap piksel, filter akan menjadi jarak kecil tapi signifikan di depan lensa.

Waktu untuk beberapa diagram handdrawn kasar. Untuk kasus pertama, mudah untuk melihat bahwa jika filter ditempatkan di mana saja kecuali mati sejajar dengan iris, maka itu akan menghalangi cahaya yang datang dari bagian atas layar tetapi tidak dari bawah:

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

Sekarang pertimbangkan kasus kedua. Lensa terbuka lebar, dan membatasi efek vignetting, setiap titik cahaya dari objek dalam fokus menyebar, mengenai seluruh elemen depan sebelum difokuskan ke titik. Ini menunjukkan bahwa cahaya dari bagian atas objek dan bagian bawah objek keduanya melewati jumlah filter ND yang sama, artinya tidak ada efek bertahap. Namun filter tidak akan dipasang rata dengan elemen depan:

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

Ketika sedikit di depan akan ada sudut di mana cahaya hanya rok di bawah filter ketika datang dari bagian bawah layar, sementara cahaya dari atas sebagian disaring, yang mengarah ke perbedaan kecerahan antara atas dan bawah.

Namun jika lensa sangat cepat, dan filter dipasang cukup dekat dengan lensa maka lulusan ND benar-benar tidak akan berfungsi, seperti yang disarankan oleh pertanyaan Anda. Untuk membuktikan ini, saya telah menempelkan kartu hitam di atas lensa 50mm f / 1.4 sehingga tepat di atas tengah, menutupi hampir setengah dari elemen depan:

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

Itu terbuka lebar, menunjuk ke langit (jarak fokus 3 m). Ada sedikit sketsa yang terlihat di bagian atas, tetapi tidak ada efek yang Anda harapkan dari apa yang pada dasarnya adalah filter bertingkat yang tiba-tiba berubah dari 0 hingga 100% filtrasi! Inilah bidikan yang sama di f / 11:

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

— Matt Grum
sumber

Luar biasa. Saya mulai takut bahwa sihir terlibat (lagi).

— Johan

Apakah ini berarti bahwa jarak antara lensa dan filter itu penting?

— Johan

@Johan sampai batas tertentu, ya jarak itu penting, terutama dengan lensa cepat terbuka lebar. Namun dalam praktiknya lulusan ND digunakan dengan lensa berhenti turun dan karenanya jarak memiliki efek yang jauh lebih rendah pada jumlah kelulusan dan dapat diabaikan.

— Matt Grum

Tidak setiap piksel akan menggunakan cahaya dari semua cahaya yang mencapai lensa.

Asumsi Anda tentang semua cahaya yang menuju satu titik benar hanya jika Anda mengambil satu titik dari objek Anda. Jika Anda mengambil titik berdekatan lainnya dari subjek Anda, titik itu akan diproyeksikan di sebelah titik sebelumnya. Pada akhirnya Anda memiliki bidang fokus (proyeksi), bukan hanya satu titik.

Dengan kata lain, piksel tengah gambar Anda akan menggunakan terutama cahaya yang berasal dari pusat lensa karena piksel batas akan menggunakan cahaya dari tepi lensa. Dengan cara itu bagian dari gambar yang ditutupi oleh grad-ND akan menjadi lebih gelap.

— Evaldas Dzimanavicius
sumber

Saya tahu setiap titik dalam subjek memfokuskan pada titik berbeda pada bidang gambar. Ini tidak menjawab pertanyaan saya.

— Johan

@ Johan - itu menjawab pertanyaannya. Jika Anda memikirkannya seperti ini, sebagian besar cahaya yang membentuk pusat akan datang dari tengah, sebagian besar cahaya yang membentuk piksel di dekat tepi akan datang dari dekat tepi. Ya, filter ND memengaruhi semua piksel beberapa, tetapi memiliki lebih banyak efek di mana persentase lebih besar dari cahaya yang membentuk piksel telah melewatinya. Untuk memikirkannya dengan cara lain, di mana Anda melihat jari Anda jika Anda memegangnya di depan bagian atas lensa?

— AJ Henderson

@AJHenderson, itu bukan cara kerja lensa - jika Anda memiliki lensa dengan vignetting yang sangat sedikit terbuka lebar maka setiap piksel dalam gambar akan menerima cahaya yang telah melewati seluruh elemen depan.

— Matt Grum

@ grattum Benar, tetapi bukankah sebagian besar cahaya berasal dari tempat di posisi relatif? Ini memengaruhi keseluruhan gambar, tetapi tidak dengan pengaruh yang sama. Apakah saya melewatkan sesuatu?

— AJ Henderson

@AJHenderson saat lensa terbuka lebar dan objek berada dalam fokus, setiap piksel menerima akun cahaya yang sama dari setiap bagian lama elemen depan, di mana pun piksel berada pada sensor. Pikirkan apa yang terjadi ketika titik cahaya tidak fokus, Anda mendapatkan lingkaran cahaya pada sensor, dan lingkaran itu memiliki kecerahan seragam.

— Matt Grum