Přibližovací skla

Objektiv s proměnnou ohniskovou vzdáleností (jiné názvy: zoom lens , vario lens nebo zoom lens z anglického  zoom ) - objektiv, jehož ohnisková vzdálenost se může měnit po krocích nebo plynule. V druhém případě se čočka nazývá pankratická [1] . Nejčastěji se používá ve filmu , fotografii a televizi k přiblížení objektu, když je natočen z jednoho bodu. Objektivy se zoomem našly určité využití v projekční technologii .

Bez ohledu na optickou konstrukci konkrétních objektivů je lze v různých oblastech použití nazývat různě: v televizi se nejčastěji používá název "zoom objektiv", v kině - "zoom" a ve fotografii je termín "zoom" obecně přijímaný [3] . Poměr maximální ohniskové vzdálenosti k minimu se nazývá zvětšení objektivu [4] [5] .

Historie vzhledu pankratických čoček

Poprvé bylo proměnné úhlové zvětšení implementováno již v 19. století v pozorovacích přístrojích, jako je dalekohled a pozorovací dalekohled . Malé úhlové pole a svítivost těchto zařízení umožnily vybudovat systémy s proměnným zvětšením s minimálním astigmatismem a přijatelným rozlišením . Vytvoření takových střeleckých čoček si vyžádalo řešení složitějšího problému návrhu anastigmatu pro velké úhly zorného pole [6] . První návrhy zoomových objektivů byly pro kino nepřijatelné, protože vyžadovaly dodatečné ostření kvůli posunutí ohniskové roviny při jakékoli změně ohniskové vzdálenosti. Patent číslo 696 788 na objektiv s kompenzací posunu ohniska byl vydán až v roce 1902 [7] . První sériově vyráběný pankratický objektiv pro natáčení "Cook-Varo" ( eng.  Cooke Varo ) s rozsahem ohniskových vzdáleností 40-120 mm byl uveden na trh firmou Bell-Howell v roce 1932 [8] [9] . O čtyři roky později si inženýr z německé společnosti Astro-Berlin, Hugo Gramatsky, patentoval afokální zoom nástavec [3] [10] .

Pankratické čočky se objevily nejprve v kině a poté v televizi. Nahradili revolvery konvenčními („ diskrétními “) objektivy, které vyměňuje obsluha během přestávek ve střelbě [11] . Schopnost plynule měnit měřítko obrazu je v těchto oblastech nejžádanější, což dává obrazovce efekt přiblížení nebo oddálení objektu, když je fotoaparát v klidu. Objektiv se zoomem se stal jedním z nejúčinnějších prostředků pro úpravu snímků . Úroveň kvality optického obrazce, srovnatelné s diskrétní optikou, však filmové zoom objektivy dosáhly až v polovině 50. let 20. století , kdy se začaly aktivně používat zejména v dokumentárních filmech . V inscenovaných filmech umožnil zoom objektiv částečně nahradit filmování pohybem a získat nejnovější techniku, nazývanou v různých školách jako " Transtrav " ( angl.  Trans Trav ) nebo "Dolly-Zoom" ( angl.  Dolly Zoom ) . Podstatou příjmu je změna ohniskové vzdálenosti, synchronní s pohybem vozíku operátora "Dolly" v protifázi. Když se směr pohybu vozíku shoduje s optickou osou objektivu, měřítko hlavního objektu zůstane nezměněno a pozadí se „vzdálí“ nebo „narazí“ na nehybný znak. V SSSR byl jedním z prvních, kdo tuto techniku ​​použil, kameraman Vadim Yusov ve filmu „ Černý mnich[12] .

Ve fotografii byla možnost změny ohniskové vzdálenosti objektivu dlouho považována za nevhodnou, neboť na rozdíl od televize a kina neplní roli výrazového prostředku. Přesné zarámování , nedostupné v době fotografování konvenčními objektivy, bylo provedeno během procesu tisku fotografií . Reálná možnost využití zoomů se navíc objevila až s rozšířením počátkem 60. let jednookých zrcadlovek , které vytlačily dálkoměry a dvoučokové zrcadlovky nevhodné pro zoomování [13] . Další překážkou byla velikost rámečku, který je i u maloformátové fotografie mnohem větší než u filmu a televize. Přímá závislost rozměrů a hmotnosti objektivu na formátu vynesla tyto parametry za rozumné meze pro tehdy dostupné konstrukce zoomů. Pokusy vytvořit fotografické objektivy se stupňovitou změnou ohniskové vzdálenosti byly rovněž uznány jako neperspektivní, neboť nijak nezjednodušovaly konstrukci [14] .

Situace se dramaticky změnila po nástupu dostatečně výkonných počítačů , které umožnily vypočítat zásadně nová optická schémata a vylepšit ta stávající [15] . Další příležitosti se otevřely s rozšířením technologií vícevrstvých povlaků , které významně snižují rozptyl světla v systémech s více čočkami [16] . Nové typy optických skel a vylepšené výpočetní metody umožnily vytvářet fotozoomy, které našly uplatnění ve fotožurnalistice , zlepšující kvalitu snímků maximalizací využití negativní oblasti . Za jeden z prvních fotozoomů je považován Voigtländer Zoomar ( německy:  Voigtländer Zoomar 36-82 / 2.8 ), vyvinutý Heinzem Kilfittem v roce 1959 [17] [14] [18] . Avšak až do konce 70. let byly takové čočky považovány za pomocný typ, protože měly skromnější vlastnosti než primární čočky [19] . Citelný zisk ve fotozoomu byl dán pouze při fotografování diapozitivů , které nebylo možné oříznout [20] [21] . Vysoká cena zároveň zpřístupnila zoom objektivy pouze profesionálním fotografům. To se změnilo na konci 70. let s příchodem novějších technologií a materiálů, zejména cenově dostupných asférických čoček . V roce 1978 se Fujinon Z 43-75/3,5~4,5 stal prvním „ velrybím “ zoomem [22] . Postupně amatérské fotozoomy nahradily diskrétní optiku, a to díky levnější výrobě a masivnímu používání high-tech plastů.

Současně se zoomy pro fotoaparáty se objevily podobné objektivy pro projektory na úzkofilmové filmy [21] . V SSSR byl pro amatérský projektor "Kvant" vyvinut takový objektiv "PF-1" s rozsahem ohniskových vzdáleností od 15 do 25 mm. Pro sovětské filmové projektory „Luch-2“, které byly exportovány, navrhla japonská společnost „Light-Optic“ zoomový objektiv „Luch-Zoom“ se stejným rozsahem [23] . S výrazným nárůstem hmotnosti a rozměrů byl japonský objektiv o něco horší než sovětský v poměru clony. Objektiv Vario-Likar-P2 (PF-6) s rozsahem ohniskových vzdáleností 18-30 mm byl navržen v průmyslové laboratoři filmové optiky LIKI pro formát 8 Super . V roce 1970 TsKBK zvládla výrobu pankratického objektivu Vario-Likar P1 pro 16mm filmové projektory s rozsahem 35–65 mm, vyvinutého rovněž v LIKI [24] . Možnost změny ohniskové vzdálenosti projekční čočky slouží jako užitečná funkce, která umožňuje upravit velikost obrazu bez pohybu plátna a projektoru. Podobná optika byla produkována pro zpětné projektory , dávat stejné pohodlí [21] . U profesionálních kinoprojektorů určených pro kina je použití zoomu nepraktické, protože kino je navrženo a vyrobeno s ohledem na standardní ohniskové vzdálenosti objektivu. Projekční objektivy s proměnnou ohniskovou vzdáleností se používají i v automatických fototiskárnách a minifotolaborech pro možnost změny formátu tisku fotografií [25] .

Zařízení pankratických čoček

Na rozdíl od objektivů s pevnou ohniskovou vzdáleností obsahující 3 až 7 objektivů mají objektivy se zoomem vícečočkovou konstrukci a počet optických členů v nich může přesáhnout 20. Jednotlivé čočky se přitom pohybují uvnitř rámu a vzhledem ke každému jiné, někdy podle složitých zákonů, měnící ohniskovou vzdálenost celého systému při konstantní poloze ohniskové roviny . Podle principu korekce aberace jsou pankratické čočky podmíněně rozděleny do dvou skupin [26] :

Dalším kritériem pro klasifikaci pankratických čoček je způsob kompenzace posunu ohniskové roviny při změně ohniskové vzdálenosti. Jsou známy dva typy čoček [26] [29] :

Označení televizních zoomových objektivů znamená údaj o zvětšení a minimální ohniskové vzdálenosti. Například sovětský zoom objektiv pro televizní kamery "OCT 35 × 13", v souladu s označením, má zvětšení rovné 35 s minimální ohniskovou vzdáleností 13 mm. Maximální ohnisková vzdálenost je 460 mm [32] . Podobně objektiv Fujinon 22×8 BERD při 22× má minimální ohniskovou vzdálenost 8 mm a maximální ohniskovou vzdálenost 176 [33] . Moderní optika pro videožurnalistické kamery je často kromě plynulé změny ohniskové vzdálenosti vybavena i stupňovitým objektivem. K tomu je k dispozici vestavěný telenástavec , který umožňuje rychle změnit pracovní rozsah ohniskových vzdáleností zavedením optických komponent za objektiv s hlavním zoomem [34] [35] .

Filmové a fotografické zoomy naopak vyžadují povinné označení minimální i maximální ohniskové vzdálenosti a odpovídající hodnoty clony. Sovětské profesionální filmové zoomy byly označeny indexem „OPF“, před kterým bylo uvedeno číslo, odrážející formát filmu . Druhá číslice odpovídá vývojovému sériovému číslu. Například objektiv „35OPF 18-1“ s rozsahem ohniskových vzdáleností od 20 do 120 mm, je určen pro natáčení v obvyklém formátu na 35mm film , což se odráží i v názvu [36] . Anamorfní zoom objektivy byly dodávány s indexem „A“ na konci názvu, například „35OPF 9-1A“ s rozsahem 50-200 [37] . V souladu s tím je objektiv 16OPF1-2M navržen pro standardní rámeček 16mm filmu . Amatérské zoomy měly nejčastěji vlastní originální názvy, například " Meteor-5 ", vyráběné pro fotoaparáty rodiny Krasnogorsk .

Televizní zoomovací objektivy a některé filmové kamery jsou kromě manuálního zoomu vybaveny vícerychlostními elektrickými pohony, které zajišťují plynulé přibližování a oddalování. Zoom objektivy pro studiové fotoaparáty nejsou vůbec vybaveny ručním pohonem zoomu, protože byly původně navrženy pro dálkové ovládání z rukojetí stativových hlav . Ve filmové optice je vestavěný elektrický pohon méně obvyklý, protože je navržen s předpokladem dokování s přídavným modulem podobného účelu pomocí follow focus . U fotografických objektivů se ohnisková vzdálenost ovládá ručně, s výjimkou nejjednodušších amatérských fotoaparátů.

Výhody a nevýhody

Moderní zoom objektivy určené pro televize a videokamery mají rozsah ohniskových vzdáleností, které pokrývají téměř všechny potřebné potřeby. Díky tomu se lze obejít bez výměnných čoček s jednou pankratickou čočkou. Ve stejné míře to platí pro amatérské vybavení, jako jsou spotřebitelské videokamery, stejně jako kompaktní a pseudoreflexní fotoaparáty, kde jsou tyto čočky nevyjímatelné. Pevný vestavěný objektiv kromě zjednodušení používání fotoaparátu eliminuje pronikání prachu na fotomatrice . U fotoaparátů umožňuje přítomnost zoomu použít efekt Zoom ( anglicky  Explozoom ), který se provádí při fotografování s dlouhými časy závěrky rychlou změnou ohniskové vzdálenosti.

Kvalita obrazu, kterou poskytují objektivy se zoomem, je však považována za nižší než u diskrétní optiky [17] . To se vysvětluje především velkým počtem prvků a lomivých povrchů. Důsledkem složité konstrukce je vyšší rozptyl světla vedoucí ke snížení kontrastu obrazu a zhoršení vývoje jemných detailů [11] . Objektivy s proměnnou ohniskovou vzdáleností se navíc vyznačují nižší světelností, velkými rozměry a hmotností. Problém clonového poměru je zvláště akutní u anamorfních zoomových objektivů určených pro fotografování v širokoúhlých formátech . Potřebná přesnost pohybu jednotlivých prvků se podepsala na konstrukci rámu, který je mnohem složitější a dražší než u běžné optiky [17] .

Přesné orámování při fotografování objektivem s proměnnou ohniskovou vzdáleností je možné pouze s průchozím zaměřováním. Proto je použití zoom objektivů povoleno pouze u fotoaparátů se zrcadlovkou a jednookých zrcadlovek . Zoom objektivy určené pro kinokamery s konvenčním clonovým členem by měly být vybaveny vestavěným zaměřovacím zařízením pro dělení paprsku, což zvyšuje cenu objektivu [38] . Pro dálkoměrné fotoaparáty existují zoomy se skokovou změnou ohniskové vzdálenosti (například "Leica Tri-Elmar-M 16-18-21mm f / 4 ASPH"), které si nezískaly oblibu kvůli nepohodlnosti přizpůsobení hledáček [39] . Při použití elektronického hledáčku jsou pankratické čočky použitelné bez omezení, proto se staly běžnou součástí televizní techniky a digitálních fotoaparátů všech tříd.

Moderní čočky

V současné době může zvětšení zoomových objektivů pro televizi dosáhnout 100× díky malé velikosti fotocitlivé matrice a použití dvoustupňového schématu se dvěma koordinovanými variátory [40] [41] . Nejvýkonnější známý objektiv se zoomem, Panavision HD Superzoom, dokáže změnit svou ohniskovou vzdálenost až 300 [42] . Takové čočky našly široké použití v OB kamerách, které jsou namontovány na stativu , aby se zabránilo otřesům při detailních záběrech . Široký rozsah ohniskových vzdáleností je nezbytný pro televizní přenosy z velkých stadionů a koncertních míst, což umožňuje fotografování vzdálených objektů s nedostatkem času na pohyb kamery. Televizní studia používají méně výkonné objektivy se zvětšením 15 až 25, a vyšší světelností. Relativně malé zvětšení 13-18× při konstantní vysoké cloně je typické pro zoom objektivy kompaktních videožurnalistických kamer.

Světelnost objektivů se zvýšeným zvětšením venkovních vysílacích kamer zůstává konstantní v určitém rozsahu ohniskových vzdáleností a poté se začíná snižovat, jak se zvětšuje měřítko obrazu [32] . U televizních kamer je to kompenzováno automatickým řízením expozice změnou doby odečítání náboje ( rychlosti závěrky ) a ve filmovacích zařízeních je to považováno za nepřijatelné [40] . Proto je u kinematografických objektivů maximální zvětšení 10x při konstantní cloně. Je to dáno nejen nevyhnutelným zvětšením rozměrů objektivu v důsledku větších velikostí rámečků, ale také zvýšenými požadavky na rozlišení výrazně překračující standardy televize s vysokým rozlišením a zejména standardní rozlišení . Navzdory vynikajícímu optickému výkonu moderních kinematografických zoomů před nimi kameramani ve většině případů dávají přednost diskrétním objektivům kvůli lepšímu obrazu.

U většiny profesionálních objektivů určených pro rámečky malého formátu zvětšení zřídka přesahuje 3–4× [43] [44] . Na rozdíl od televizní optiky, která pokrývá celý možný rozsah, se fotozoomy obvykle provádějí jako alternativa k výměnným širokoúhlým , normálním a teleobjektivům s možností přesnějšího orámování. Tento stav je typický pro profesionální fotografii, protože nezbavuje fotografa nutnosti mít sadu výměnných objektivů pro pokrytí celého požadovaného rozsahu ohniskových vzdáleností. Takové zoomy jsou přitom dnes obrazovou kvalitou srovnatelné s běžnými objektivy a mají konstantní clonu v celém rozsahu [43] . Nicméně i profesionální zoomy jsou v poměru clony horší než nejlepší objektivy s pevnou ohniskovou vzdáleností.

Pro amatérskou fotooptiku je typické velké zvětšení, které umožňuje vystačit si s jediným objektivem, kdy je akceptovatelná ztráta clonového poměru a pokles rozlišení. Přímá závislost rozměrů objektivu na jeho zvětšení a formátu rámečku vyžaduje omezení clonového poměru, který se snižuje současně s nárůstem ohniskové vzdálenosti, aniž by byla vyžadována rezerva průměru vstupní pupily. Jedním z mála příkladů profesionálního fotozoomu s velkým zvětšením je Canon EF 28-300 / 3,5-5,6L IS USM. Takové zoomy si získaly určitou oblibu ve zpravodajské fotožurnalistice jako kompromis v podmínkách nedostatku času na výměnu objektivu pro reportážní natáčení.

Zoomy jsou mnohem méně běžné ve fotografii středního formátu , což znamená scénické fotografování. Věc je komplikována skutečností, že v moderních středoformátových zařízeních je většina objektivů vybavena přídavnou centrální závěrkou , kterou lze použít s vypnutou nebo zcela chybějící ohniskovou čočkou . Většina řad středoformátové optiky má proto kromě běžných objektivů pouze 1-2 zoomy určené pro reportážní natáčení, což není pro tuto třídu zařízení typické [45] [46] . U velkoformátových fotoaparátů , určených jak pro studiovou práci, tak u tiskových fotoaparátů , je použití zoomů nepraktické. Zoom objektiv i s malým zvětšením by byl pro relativně malý formát 9x12 cm příliš objemný.

Ultrazoom a digitální zoom

"Ultrazum" nebo "Superzoom" (lat. ultra - přes, nadměrně, anglicky zoom - zvětšení obrazu) - zoom s velkým zvětšením (> 9 × ). Takové objektivy se staly základem pro celou třídu digitálních fotoaparátů bez optického hledáčku. Důvodem je touha výrobců zjednodušit používání takových fotoaparátů: výměna objektivu může být pro nepřipraveného uživatele příliš komplikovaná a odcizit potenciální kupce. Výměnné objektivy navíc vyžadují samostatnou brašnu pro uložení celé sady vybavení, což je nepohodlné pro turisty a amatérské fotografy. Malá velikost matice pseudozrcadlových kamer umožňuje navrhovat objektivy se zoomem s velkým zvětšením a velmi kompaktními rozměry a dobrým poměrem clony. Takže u fotoaparátů „Canon PowerShot SX50 IS“, „ Fujifilm FinePix SL1000 “ a „Sony Cyber-shot DSC-HX300“ je poměr zoomu 50× s minimální clonou f/6,5 při dlouhém ohnisku. Zároveň díky teleskopickému rámu rozměry objektivu v nepracovní poloze nepřesahují rozměry těla, dopředu se posouvají pouze při maximálních ohniskových vzdálenostech.

Pro kompaktní fotoaparáty a nejjednodušší videokamery jsou charakteristické levné zoomy s malým zvětšením, nepřesahujícím 10-12 ×. Výrobci zároveň uměle zvyšují násobnost takového zoomu digitálním ořezáváním dat přijatých z matice. Když je dosaženo maximální ohniskové vzdálenosti objektivu, zoomování pokračuje digitálním ořezem, čímž se „prodlužuje“ rozsah. Technologie, nazývaná „ digitální zoom “, má čistě marketingovou hodnotu, protože na rozdíl od optického zoomu digitální zoom výrazně snižuje kvalitu obrazu: využívá pouze malou centrální část obrazového pole objektivu a snímače [47] [48] . To je ekvivalentní oříznutí v grafickém nebo video editoru , oříznutí okrajů obrázku [49] [50] . Navzdory tomu může být pro uživatele, kteří se nechtějí zapojit do vlastního zpracování snímků, digitální zoom užitečnou funkcí, která vám umožní získat požadovanou velikost plánu, aniž byste se přiblížili k předmětu a bez dalších manipulací.

Viz také

Zdroje

  1. 1 2 Fotokinotechnika, 1981 , s. 337.
  2. Canon DIGISUPER 86 II TELE xs . Studiové/polní objektivy . Canon . Získáno 18. dubna 2015. Archivováno z originálu 18. dubna 2015.
  3. 1 2 MediaVision, 2012 , str. 80.
  4. Krátká příručka pro amatérské fotografy, 1985 , str. 45.
  5. Fotokinotechnika, 1981 , s. 216.
  6. Volosov, 1978 , s. 349.
  7. Clile C. Allen. Optický objektiv  (anglicky) . Patent US696788 . Americký patentový úřad (1. dubna 1902). Získáno 19. dubna 2015. Archivováno z originálu 24. listopadu 2015.
  8. Inovace od roku  1893 . historie . cookie. Získáno 19. dubna 2015. Archivováno z originálu 12. května 2015.
  9. Barbara Lowry. A Cooke Look Back  (anglicky)  // Film and Digital Times : magazín. - 2013. - Ne. 1 . — str. 6 .
  10. Hugh Ivan Gramatzki. Vylepšení fotografických a podobných  cílů . Specifikace patentu 449 434 (26. června 1936). Datum přístupu: 19. dubna 2015.
  11. 1 2 MediaVision, 2014 , str. 52.
  12. MediaVision, 2012 , str. 81.
  13. Georgij Abramov. poválečné období. Část II . Historie vývoje dálkoměrných fotoaparátů . fotohistorie. Staženo 10. 5. 2015. Archivováno z originálu 24. 9. 2015.
  14. 1 2 Volosov, 1978 , s. 375.
  15. Fotoaparáty, 1984 , str. 38.
  16. Photoshop, 2001 , str. osmnáct.
  17. 1 2 3 Vario objektivy pro kino a TV, 2012 , str. 84.
  18. Sovětská fotografie, 1960 , str. 41.
  19. Foto: Technika a umění, 1986 , str. 84.
  20. Volosov, 1978 , s. 374.
  21. 1 2 3 Sovětská fotografie, 1962 , str. 34.
  22. Knipser. Fujinon Z 43-75 mm f/3,5-4,5  (německy) . KniPPsen Photo Museum (10. října 2018). Získáno 9. října 2020. Archivováno z originálu dne 19. února 2020.
  23. Volosov, 1978 , s. 478.
  24. Technika kina a televize, 1971 , s. 6.
  25. Jak funguje minilab . služba minilabu. Získáno 24. listopadu 2016. Archivováno z originálu dne 25. listopadu 2016.
  26. 1 2 3 Volosov, 1978 , s. 350.
  27. 1 2 Teorie optických systémů, 1992 , s. 264.
  28. Fotokinotechnika, 1981 , s. 43.
  29. Fotoaparáty, 1984 , str. 48.
  30. Sovětská fotografie, 1962 , s. 35.
  31. Natáčecí zařízení, 1988 , str. 110.
  32. 1 2 Technika kina a televize, 1981 , s. 43.
  33. 4K UHD teleobjektiv ve stylu  ENG . UA22x8BERD . Fujifilm . Získáno 19. dubna 2015. Archivováno z originálu 19. dubna 2015.
  34. Časopis 625, 2011 , str. 5.
  35. Volosov, 1978 , s. 351.
  36. Natáčecí zařízení, 1988 , str. 112.
  37. Kameramanova příručka, 1979 , str. 168.
  38. Natáčecí zařízení, 1988 , str. 97.
  39. Super širokoúhlý objektiv se třemi ohniskovými vzdálenostmi  . M-čočky . Fotoaparát Leica . Získáno 19. dubna 2015. Archivováno z originálu 19. dubna 2015.
  40. 1 2 Filmařské zařízení, 1988 , str. 114.
  41. Broadcast Television Lenses 2014  (anglicky)  (odkaz není k dispozici) . Canon . Získáno 18. dubna 2015. Archivováno z originálu 18. března 2015.
  42. 300× Compound Zoom Technology  (anglicky)  (nedostupný odkaz) . Panavision . Získáno 19. dubna 2015. Archivováno z originálu 19. dubna 2015.
  43. 1 2 Fotoaparáty, 1984 , str. 46.
  44. Foto: Technika a umění, 1986 , str. 83.
  45. Photoshop, 1997 , str. čtrnáct.
  46. Boris Bakst. Hasselblad. Kapitola 6 Články o fotografickém vybavení . Fotodílny DCS (19. srpna 2011). Získáno 10. ledna 2014. Archivováno z originálu 26. března 2017.
  47. Digitální zoom . Podmínky . chytrý telefon. Získáno 20. dubna 2015. Archivováno z originálu 27. dubna 2015.
  48. Optický nebo digitální zoom (nepřístupný odkaz) . Podrobnosti . Digitální portfolio. Získáno 20. dubna 2015. Archivováno z originálu 20. září 2015. 
  49. Digitální fotografie. Příručka, 2003 , str. dvacet.
  50. Optický zoom nebo digitální? . Články . fotostart. Získáno 20. dubna 2015. Archivováno z originálu 27. dubna 2015.

Literatura

Odkazy