что делает поляризационный фильтр
Поляризационные фильтры: как они работают и для чего нужны
Короткий ответ
Потому что они делают цвета фотографии более насыщенными, а также избавляют картинку от бликов.
Видимый свет, как и любое другое электромагнитное излучение, является волной. Поляризованным светом называется излучение, волны которого колеблются в одной плоскости. Изначально солнечный свет не поляризован, то есть у его волн нет чётко определённого направления поперечных колебаний. Но по пути к фотоаппарату свет то и дело отражается и преломляется. В итоге мы имеем блики на различных поверхностях, а на небе появляется специфичная пелена. Поляризационный фильтр создан, чтобы бороться с этим.
Длинный ответ
Чтобы развёрнуто ответить на вопрос «Зачем нужны поляризационные фильтры?», нужно начать с того, что такое поляризованный (и вообще любой) свет.
Световые волны – это видимый спектр электромагнитного излучения где-то между 400 и 700 нм. Он состоит из электрических и магнитных волн. Они довольно громоздко выглядят вместе (плюс магнитные волны никак не относятся к вопросу о поляризации), поэтому давайте ограничимся электрической составляющей. Волна колеблется перпендикулярно направлению своего движения.
Что же такое поляризация? Представьте себе световую волну, направленную прямо в ваш глаз. Если развернуть предыдущий рисунок на 90 градусов, то всё, что нам будет видно, это колебание волны вверх-вниз. Такой световой луч называется поляризованным. Так что поляризованным называется тот свет, электрическое поле которого колеблется только в одном направлении. Вертикально в данном случае. Это может быть и горизонтальная, и любая, в принципе, ориентация.
Ладно, но как тогда получить неполяризованный свет? Без проблем. Большая часть света, что мы видим, не поляризована. Свет, исходящий напрямую от солнца, не поляризован. То же касается лампочки накаливания, любого горячего светящегося объекта. В один момент времени поле может быть направлено в одну сторону, а в другой – совсем в другую. Это происходит в случайном порядке.
Линейная поляризация
Допустим, вам по каким-то причинам нужно получить поляризованный свет. Как это сделать? Просто используйте поляризатор. Это материал, пропускающий свет. Но пропускает он только свет, ориентированный в одном направлении.
Представим поляризатор, пропускающий только вертикально ориентированный свет. Если поставить его в одну линию с лампой и глазом, он отсечет любой свет, кроме поляризованного вертикально. Естественно, за счет потери части излучения, мы получим несколько более темную картинку.
Взяв поляризатор с горизонтальной ориентацией, мы получим горизонтально поляризованный свет.
И как все это использовать?
Здорово, но зачем вся эта поляризация нужна в обычной жизни, ведь мало кто собирается проводить ежедневные эксперименты? Вспомните солнцезащитные очки с поляризацией (нет, они так называются не только потому, что маркетологи зацепились за модное словечко и нашли повод поднять цену на них в несколько раз) и то, как они борются с бликами и отражениями.
Как это работает? Представьте себя стоящим в солнечную погоду на берегу озера. Свет попадает к вам в глаза со всех направлений, отражаясь от облаков, любой поверхности по соседству. Спокойный отражённый солнечный свет. Но если вы посмотрите прямо на воду, то увидите яркий блик прямиком от солнца. В нем нет ничего хорошего: он ослепляет, причиняет боль. «Пора положить конец этим надоевшим бликам!» – скажут в отделе маркетинга какой-нибудь фирмы по производству солнцезащитных очков. К счастью, хоть прямой солнечный свет не имеет поляризации, но, отражаясь от поверхности, он, как минимум, частично поляризуется (при некоторых углах падения – полностью). Причем направление поляризации параллельно плоскости, от которой отразился свет.
Получается, что большая часть (если не вся) отраженного от поверхности света имеет четко выраженную поляризацию. Всё, что нам остаётся сделать, это надеть солнцезащитные очки с вертикальным поляризационным фильтром и тем самым отсечь блики.
Эти же очки позволят заглянуть под поверхность воды.
Всё это справедливо и для поляризационного фотофильтра. Основная разница состоит в том, что за счёт изменяемой плоскости вращения вы сами можете задавать направление поляризации.
Круговая поляризация и зачем она нужна
Помимо линейной поляризации существует другой ее вид – круговая.
Вот две волны, колеблющиеся в перпендикулярных друг другу плоскостях. В случае, когда они совершают колебания в одной фазе, их суммарный вектор направлен по диагонали. То есть мы снова получаем линейно поляризованный свет.
Но если сдвинуть горизонтальную волну на 1/4 фазы, суммарный вектор двух волн будет вращаться по часовой или против часовой стрелки. То есть, поляризация не будет всё время направлена в одну сторону, она будет круговой.
Чтобы понять, как на практике работает круговой поляризационный фильтр, нужно принять тот факт, что линейно поляризованный свет состоит не из одной электрической волны, а из вектора суммы двух перпендикулярно колеблющихся волн, как на картинке выше. Собственно, сам фильтр состоит из двух частей: линейного поляризатора и специального материала, замедляющего одну компоненту поляризованного света на 1/4 фазы.
Так, а к чему вообще все эти заморочки с круговой поляризацией, когда есть линейная?
Всё дело в том, что электроника современных камер не может адекватно работать с линейно поляризованным светом. Возможны ошибки экспозамера и фокусировки. Со светом, имеющим круговую поляризацию, такой проблемы не возникает, потому что он ведет себя как обычный природный свет.
Использование поляризационного фильтра на фотокамере
Как я писал в начале, поляризационный фильтр делает цвета фотографии более насыщенными, а также избавляют картинку от бликов. Увеличенные насыщенность и контрастность полезна при съёмке пейзажей.
Левый снимок сделан без поляризационного фильтра. Правый – с ним. На втором снимке хорошо заметна как возросшая общая контрастность изображения, так и увеличенное количество деталей в облаках. Стоит обратить внимание, что из-за отсечения фильтром части света, нижняя фотография сделана на более длинной выдержке, чем верхняя: 1/125 секунды против 1/250. Настройки ISO и диафрагмы одинаковы.
Иногда схожего эффекта можно достигнуть при обработке (часто потратив на это больше времени), но вот чего вы точно не сможете добиться, так это избавления от бликов и отражений. Использование поляризационного фильтра на правой фотографии помогло убрать большую часть бликов на окнах. Это бывает чертовски полезно, когда вам нужно сделать кадр через стекло, но из-за отражений не удаётся ничего поймать.
Такой же эффект наблюдается и с бликами на поверхности воды. Правая фотография сделана с поляризационным фильтром.
Конечно, иногда поляризационный фильтр своим эффектом может сделать фотографию хуже. Например, когда вам нужно сохранить дымку в атмосфере или оставить отражения. Всё зависит от того, как вы захотите распорядиться им в своих руках. И не стоит забывать о том, что поляризационный фильтр всегда немного затемняет изображение.
Светофильтры для объективов цифровых фотокамер
В этой записи я буду говорить о средне-статистическом фотографе любителе и надеюсь информация будет полезной.
Светофильтры в фотографии применяется довольно давно. Светофильтры, выпускаемые Hoya, Dicom, Kenko, Sunpak, Cavei, Marumi, Tiffen чаще всего накручиваются прямо на объектив фотоаппарата.
Есть светофильтры, которые устанавливаются в специальный держатель, который крепится на объектив. Существуют фотофильтры, предназначенные для установки прямо на источник освещения.Однако, независимо от конструкции светофильтра работа любого светофильтра в фотографии основана на отсечении определённого типа световых лучей. В плёночной фотографии чаще всего применяются цветные сфетофильтры (фильтры цветокоррекции), которые отсекают лучи свет определённого спектра (света), однако в цифровой фотографии гораздо удобнее использовать цветные фильтры уже во время послесъёмочной обработки фотографии.
Поговорим о наиболее часто встречающихся типов светофильтров
а) Поляризационные фильтры (LPL и CPL), б) UV-фильтры, в) ND-фильтры, г) Градиентные фильтры
Поляризационные фильтры (LPL и CPL)
Поляризационный светофильтр (полярик) так же довольно часто применяется в цифровой фотографии. Поляризационный фильтр предназначен для уменьшения бликов и отражений от неметаллических поверхностей.
Кроме уменьшения отражений, поляризационный фильтр усиливает цвета. Например, при пейзажной фотосъёмке в солнечный день, поляризационный фильтр делает небо более синим, облака белее, а зелень более сочной.
При использовании поляризационного фильтра следует учитывать, что его нужно настраивать перед съёмкой, поворачивая на угол от 0 до 90°. Для достижения максимального эффекта усиления цвета угол поворота поляризационного фильтра обычно составляет 90°, а для максимального удаления отражений и бликов угол поворота поляризационного фильтра составляет 30°-45°, в зависимости от характеристик поверхностей.
Поляризационный светофильтр влияет на экспозицию снимка, уменьшая светосилу объектива примерно на 1,5-2 шага. Из-за этого и автофокус вашей камеры может давать сбои.
Примечание: Сейчас камеры позволяют настраивать изображения для получения более контрастного изображения
Использовать поляризационный фильтр с большинством китовых объективов с вращающейся передней линзой практически невозможно.
UV-фильтры
Однако, ультрафиолетовый светофильтр кроме защитных функций также отсекает некоторое количество ультрафиолета (убирает излишнюю голубизну) и делает снимок немного контрастнее. Это особенно заметно при съёмке высоко в горах или на берегу моря.
UV-фильтры могу так же называться Protect (Защитный) или Haze (Невидимый), что не меняет их природы.
Мультипросветлённые (MC) и влагоотталкивающие (WPC) покрытия защищают оптические UV-фильтры, которые рекомендуемы для постоянного ношения на объективе для защиты передней линзы от нежелательных воздействий. Фильтры могут устанавливаться в узкие оправы (Wide)
Здесь следует заметить, что матрица современного цифрового фотоаппарата уже имеет встроенный UV светофильтр и, в отличие от плёночного фотоаппарата, эффект от применения внешнего UV светофильтра не столь очевиден. В большей степени недорогие UV светофильтры применяется для защиты.
ND-фильтры
Под аббревиатурой скрывается Neutral Density — то есть нейтрально-серый фильтр. Эти фильтры равномерно снижают интенсивность светового потока. Они различаются по плотности (2×, 4×, 6×, 8×). Увеличение плотности нейтрального фильтра в два раза эквивалентно увеличению экспозиции на одну ступень. ND-фильтры используются для получения длинных выдержек (река или водопад на пейзаже обретают эффект волшебной дымки) либо для съемки при ярком освещении на открытой диафрагме (цветок на размытом фоне, где пейзаж лишь угадывается). При слишком короткой выдержке вода выглядит неестественно, как стекло. Чтобы передать движение, но избежать смаза, выдержка должна составлять 1/30–1/60 для стоячей воды, 1/125 — при съемке реки с быстрым течением.
Самые распространённые нейтральные светофильтры позволяют уменьшить световой поток, поступающий в объектив фотоаппарата от 1 до 4 ступеней экспозиции.
Примечание: Лично Я предпочитаю регулировать выдержку/диафрагму
Градиентные фильтры
Работают так же, как ND-фильтры, но плотность плавно возрастает от одного края к другому или же плавно нарастает ближе к центру (центрофильтр). Первые используются, чтобы сузить динамический диапазон сцены (когда либо небо выходит пересвеченным, либо земля слишком темной). Центрофильтры используются на объективах, когда есть опасность виньетирования. К таковым относится, например, большинство широкоугольных шестилинзовых объективов-плазматов для камер большого формата.
Вот собственно, что хотелось рассказать. Конечно это далеко не весь перечень сфетофильтров есть еще: звездные, утепляющие, и т.д. но вот эти 4 наиболее распространены.
Главное требование к фильтру Фильтр должен быть из стекла, а не из пластика, и с многослойным просветлением. Оба условия — необходимые, но недостаточные для получения резкого изображения с чистыми цветами.
В статье использованы материалы: Дмитрия Башкова, портала FreeFotoHelp, FotoRu, обзоры фирм производителей.
Поляризационные фильтры в фотографии: практика применения
Содержание
Содержание
Поляризационные фильтры широко используются не только в науке или фотографии. В быту мы с ними тоже сталкиваемся — они есть в жидкокристаллических экранах, некоторые солнцезащитные очки так же могут иметь эффект поляризатора.
Какими бывают поляризационные фильтры
По физическим свойствам поляризационные фильтры делятся на два типа. Линейные широко использовались в пленочной фотографии. Сейчас из-за некоторой несовместимости с цифровыми камерами почти не используются.
Принцип действия линейного поляризатора.
В фотофильтрах используется два поляризатора и внешний установлен на вращающейся оправе. На практике эффект от вращения можно увидеть если посмотреть через солнцезащитные очки с поляризатором на экран смартфона и покрутить его: при одном положении смартфона экран будет очень темным, а при повороте на 90° — максимально ярким.
И раз уж речь зашла об очках. Солнцезащитные очки с поляризацией не только защищают от ультрафиолета и избыточной яркости, но и снижают количество бликов. Особенно хорошо это заметят те, кто много времени проводит у воды и на воде — например, рыбаки. Впрочем, и на снегу в горах от таких очков будет польза. Одно время такие очки рекомендовались и водителям — они действительно снижают блики на лобовом стекле и асфальте, делая картинку четче, но с активным использованием электронных приборов с LCD-экранами можно сесть в авто и не увидеть показаний спидометра или картинки с навигатора. А чтобы увидеть, придется повернуть голову пол определенным углом — это никак не способствует безопасному вождению.
Изменение светопропускания при вращении оправы — основной минус линейных поляризационных фильтров, но именно он позволил создать нейтральные фильтры переменной плотности, позволяющие снимать с длинными выдержками при ярком свете.
Циркулярные поляризационные фильтры (маркируются CPL или Circular PL) лишены этого недостатка — они уменьшают количество света примерно на две ступени независимо от положения вращающейся оправы.
Что дает поляризатор фотографу
Свет при отражении от неметаллических поверхностей поляризуется определенным образом, а поляризационный фильтр вращением оправы позволяет пропускать свет с одним направлением поляризации и задерживать все остальные.
На круговой панораме видно, как меняется яркость неба в зависимости от направления.
Синее небо, облака и зеленая листва часто служат примерами работы поляризационного фильтра. В воздухе содержится много аэрозольных частиц, отражаясь от которых свет поляризуется. Именно поэтому чистое небо часто выглядит бледным на фотографиях. Использование поляризационного фильтра позволяет добиться более глубокого цвета неба и зеленой листвы, а белые облака станут более контрастными. Особенно это хорошо заметно в ясный солнечный день, но только если объектив направлен перпендикулярно солнечным лучам. Такова особенность работы поляризационного фильтра — максимальный эффект достигается перпендикулярно солнечному свету, а минимальный, если объектив направлен параллельно солнечным лучам.
Более темное небо на правой стороне правого кадра подскажет, где использовался CPL-фильтр.
Если небо, снятое без фильтра, ярче только в направлении солнца, то с использованием фильтра хорошо заметны затемнения в плоскости, перпендикулярной направлению солнечных лучей, и изменившиеся отражения на воде.
Пропуская свет с одним направлением поляризации и задерживая со всеми остальными, поляризационный фильтр меняет не только интенсивность света, но и его качество. Поэтому эффект от его использования невозможно повторить в графическом редакторе. Если с контрастом и тоном неба или листвы еще можно что-то сделать, то с отражениями в стекле и воде вариантов уже нет.
Два соседних кадра: одна экспозиция и одинаковые параметры конвертации из RAW, все отличия только в повороте оправы поляризационного фильтра.
И снова между кадрами поворот оправы на 90° — как инструмент, контролирующий отражения, поляризационный фильтр не имеет аналогов.
Поляризационные фильтры одни из самых дорогих, поэтому если вы хотите снимать с ними на разные объективы, купите фильтр с диаметром резьбы под самый большой ваш объектив, а на остальные устанавливайте его с помощью переходных колец — не так удобно, но зато экономно.
При съемке через стекло так же, как и на примере выше, свет, отраженный от стекла, и свет, отраженный от предметов за стеклом, имеют разную поляризацию и вращая оправу фильтра можно контролировать то, что зафиксирует матрица фотоаппарата.
Слева снимок сделан без фильтра, справа — с CPL фильтром.
Поляризаторы незаменимы при работе с отражениями, но они не работают при съемке металла и отражениях от металлических поверхностей. В пейзажах они могут помочь прорисовать облака, сделать насыщеннее небо и зелень листвы в определенных условиях, но при съемке панорам или на широкоугольный объектив фильтры добавят темные переходы, которые никак не украсят картинку. А вот съемка через стекло или воду с этим фотоаксессуаром добавит немало интересных кадров в ваше портфолио.
Поляризационный светофильтр
Суть поляризационного фильтра очень проста – такой фильтр способен задерживать отраженный поляризованный свет. Например, можно задерживать отраженный свет от воды, стекла и т.п., делая тем самым воду и стекло прозрачными. Но на этом способности фильтра не ограничиваются.
Сам поляризационный фильтр состоит из двух частей – подвижной и неподвижной. Неподвижная часть фильтра вкручивается в резьбу светофильтра объектива. Подвижная часть может свободно вращаться на 360 градусов. С помощью вращения передней части поляризационного фильтра происходит подстройка фильтра под определенный тип поляризованного света, а вместе с тем с его задержкой таким фильтром. Из-за того, что работа фильтра связана с вращением передней части, такой фильтр лучше всего использовать на объективах с внутренней системой фокусировки. Если у объектива вращается передняя линза объектива вместе с оправой, то это вносит неудобства при работе с поляризационным фильтром.
Поляризационный фильтр можно накручивать на защитный фильтр. На поляризационный фильтр можно одевать крышку объектива, а можно и добавлять еще какой-то фильтр. Единственное, чем больше фильтров вкручены друг в друга, тем сильнее вероятность получить виньетирование по углам изображения. Некоторые поляризационные фильтры могут не иметь резьбы на своей передней части.
Чтобы подобрать поляризационный фильтр для объектива, нужно обязательно узнать диаметр резьбы объектива под светофильтр. Например, штатный объектив для ЦЗК Nikon Nikon 18-55mm f/3.5-5.6G VR имеет диаметр 52мм, и для него нужен поляризационный фильтр диаметром 52мм. Это может показаться смешным, но многие люди не могут выбрать фильтр именно из-за того, что не знают подойдет ли он к их объективу. Эффект от поляризационного фильтра можно будет увидеть на любом объективе.
Некоторые особенности:
Дно моря с разным положением PL-CIR фильтра
Разные цвета при разном положении поляризационного фильтра
Небо при использовании поляризационного фильтра. Фильтр позволяет выровнять светимость неба и обеспечивает немного другую передачу цвета зелени.
Длинная выдержка. При использовании поляризационного фильтра можно заметно увеличить выдержку, что может послужить, например, для эффекта плавности воды на фотографиях.
Цвет травы и листьев при использовании поляризационного фильтра в яркий солнечный день
Прозрачность воды за счет фильтрации фильтром бликов воды
Работу поляризационного фильтра легко увидеть используя обычный монитор компьютера. Свет дисплея всегда поляризован в определенной плоскости, а с помощью поляризационного фильтра его легко убрать как показано на примере ниже:
Пример работы поляризационного светофильтра
Сами поляризационные светофильтры бывают двух типов – с линейной и круговой поляризацией. В общем случае фильтры с круговой поляризацией лучше. Не хочу повторяться, про это уже написано много раз, например здесь.
Сокращенно поляризационный фильтр называют ‘PL фильром’ или просто ‘поляриком’. Хороший полярик – вещь не из дешевых. Как обычно, чем дороже фильтр – тем он лучше. Правда, для любительской съемки подойдут и недорогие полярики. Например, я использую Hoya 58mm PL-CIR Made in Japan. Мои коллеги говорят, что очень качественные полярики это B+W и Rodenstock, но очень часто разницу между более дешевыми Hoya, Marumi, Kenko почувствовать очень сложно.
Выводы:
Поляризационный фильтр – это интересное и полезное устройство для достижения уникальных эффектов на фотографиях. Такой фильтр – незаменимая вещь для съемки пейзажей, работы на открытом воздухе при солнечном свете и т.д.
В комментариях можно задать вопрос по теме и вам обязательно ответят, а также можно высказать свое мнение или описать свой опыт. Для подбора фототехники я рекомендую большие каталоги, например E-katalog. Много мелочей для фото можно найти на Aliexpress.