حتما بارها این جمله را شنیده‌اید که “برای تهیه عکسهای شارپ‌تر، از دیافراگمهای کوچک دوربین‌تان استفاده کنید” . دلیل این عقیده آن است که در دیافراگمهای باز، لنزها تصاویری با اعوجاج بیشتری ایجاد می‌کنند. همچنین گاهی دیافراگمهای کوچک و خیلی کوچک برای افزایش عمق میدان نیز بکار می‌روند. بخصوص در عکسهای ماکرو که کوچک بودن عمق میدان خود یک مشکل بزرگ محسوب می‌شود.
اما یک پدیده اپتیکی بنام پراش نور (diffraction) وجود دارد که می‌تواند شارپنس تصاویر را در دیافراگمهای کوچک مورد تاثیر قرار دهد. در این نوشتار، به بررسی این پدیده خواهیم پرداخت و طرز مقابله با آن را ذکر خواهیم کرد.
برای فهم کامل این مطلب، آشنایی با مفهوم circle of confusion ضروری است که می‌توانید آنرا در این آدرس بیابید و بخوانید.
پراش نور
شعاع‌های موازی نور هنگام عبور از یک روزنه کوچک، از همدیگر دور می‌شوند و با یکدیگر تداخل می‌کنند. هر چقدر اندازه روزنه در قیاس با طول موج نور کوچکتر شود، این پدیده شدیدتر می‌شود. اما به هرحال باید دانست که در روزنه‌های بزرگ نیز پراش نور وجود دارد اما عملا قابل اغماض است.
و
بعلت تداخل امواج نور، برخی از این شعاع‌ها همدیگر را خنثی می‌کنند و برخی به هم اضافه می‌شوند. این پدیده باعث ایجاد الگویی به شکل زیر می‌شود:
در مورد دیافراگمهای دایره‌ای الگوی دو بعدی حاصله، Airy Disk نامیده می‌شود که این اصطلاح از نام George Airy گرفته شده است.
قطر این دیسک (یا دقیقتر، قطر اولین دایره سیاهرنگ آن)، به عنوان معیاری جهت تعیین دقت حداکثر یک سیستم اپتیکال استفاده می‌شود.اندازه این Airy Disk فقط به دو فاکتور بستگی دارد: اندازه روزنه و طول موج نور
وقتی اندازه این airy disk به circle of confusion فیلم یا سنسور نزدیک شود، می‌تواند عاملی برای کاهش دقت تصویر شود.
diffraction در عکاسی
در تصویر فوق دقت کنید. با کاهش اندازه دیافراگم تا f16 دقت و شارپنس افزایش می یابد. همانگونه که انتظار داریم، این مساله بعلت وجود اعوجاج در دیافراگمهای باز این لنز است. اما از f22 بتدریج شارپنس کمتر می‌شود و این مساله در دیافراگمهای f32 و f45 بسیار قابل ملاحظه می‌گردد.
جدول فوق دیافراگمی را نشان میدهد که می‌تواند در تهیه تصاویر شارپ ایجاد محدودیت نماید. با دقت در این جدول مشخص می‌گردد که حداقل دیافراگم برای فرمتهای مختلف متفاوت است. همچنین دقت کنید که این جدول برای تهیه چاپهای با اندازه ۸ در۱۰ اینچ ( ۲۰ در ۲۵ سانتی متر) مناسب است. هر دو این فاکتورها (یعنی فرمت مورد استفاده و نیز اندازه چاپ) در بطن تعریف Circle of confusion قرار دارد.
و چند نکته کاربردی:
– برای تهیه عکسهای شارپ در اندازه ۲۰ در ۲۵ سانتی متر با دوربینهای با اندازه سنسور APS-C (دوربینهایی نظیر Canon 350D ، Canon 30D ، Nikon D70 ، NikonD50 و …) حداقل دیافراگم مناسب f16 است. اگر چاره ای نداشتید، f22 هم قابل قبول است. این دو مقدار در دوربینهای فول فریم Canon 1Ds وCanon5D برابر با f22 و f32 است.
– اگر نیاز به دیافراگمهای کوچکتر دارید، بازهم می‌توانید از F های بزرگتر استفاده کنید، بشرط آنکه اندازه چاپ خود را کاهش دهید.
– با توجه به جدول مشخص می‌شود که چرا در دوربینهای دیجیتال compact معمولا دیافراگمهای خیلی کوچک تعبیه نمی‌شود. در این دوربینها مشکل پراش نور از f4 یا f5 شروع می‌شود.
– پراش نور منحصر به دوربینهای دیجیتال نیست. دوربینهای فیلمی نیز بر طبق اندازه فریمشان طبق جدول فوق، دارای حداقل دیافراگم محدود کننده هستند.
– جدول فوق فقط مشخص می‌کند که در چه دیافراگمی پراش نور باعث شروع کاهش شارپنس می‌گردد. اما اینکه دیافراگم ایده‌آل یک لنز چه مقدار است، بستگی به نوع لنز دارد. کوچک کردن دیافراگم، ابتدا شارپنس را افزایش میدهد، اما با شروع پراش نور مجددا شارپنس افت می‌کند. سوال: حداکثر شارپنس لنزهای مختلف با دوربینهای فرمت APS-C در چه دیافراگمی است؟ پاسخ: بستگی به لنز دارد. در لنزهای معمولی با فوکوس در حداقل فاصله ممکن (که دراینحالت اعوجاج بیشتر است)، f16 شارپترین تصاویر را تولید می‌کند. همین لنزها با فوکوس در بینهایت، دیافراگم اپتیمم آنها f11 خواهد بود، و f8 و f16 آنها نتیجه کم و بیش مشابهی دارند. درلنزهای گرانقیمت که حداقل اعوجاج را دارند، حداکثر شارپنس آنها در دیافراگم f5.6 است. دراین لنزها دیافراگمهای f4 تا f11 خوب است. f22 ودیافراگمهای کوچکتر نباید استفاده شود.
– اگر با یک سیستم(دوربین و لنز) به دیافراگم محدود کننده نزدیک شویم و یا حتی از آن عبور کنیم، مهم است بدانیم که پراش نور تنها یکی از عوامل کاهش دهنده شارپنس تصویر است. اشکال در فوکوس، حرکت دوربین، لنزهای با کیفیت کم و .. همگی در کاهش شارپنس کلی دخالت دارند و پراش تنها جزئی از این مجموعه است.
– گاهی پراش و کاهش شارپنس منتج از آن مفید است: هنگامی که بخواهید شارپنس در محل focal plane را به سود افزایش شارپنس در دو سر طیف عمق میدان، کم کنید. در این موارد استفاده از دیافراگمهای کوچک مناسب است.
منابع:
http://www.earthboundlight.com/phototips/diffraction-small-apertures.html
http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/diffraction-photography.htm
http://bobatkins.com/photography/technical/diffraction.html
The Ins And Outs Of Focus, Harold Merklinger
بسیار جالب و کاربردی است متشکرم