Understanding Aperture in Photographyفهم الفتحة في التصوير الفوتوغرافي

كل ما تفعله الفتحة بصورك

هل تساءلت يومًا كيف تؤثر فتحة العدسة على صورك الفوتوغرافية بخلاف السطوع وعمق المجال؟ في هذا الجزء من المقالة، سنستعرض جميع الطرق الأخرى التي تؤثر بها فتحة العدسة على صورك، بدءًا من الحدة ووصولاً إلى نجوم الشمس، وسنخبرك بالضبط عن سبب أهمية كل منها.

صورة أفقية تم التقاطها بفتحة f/16 لتسليط الضوء على كل شيء من المقدمة إلى الخلفية. يمكن أن يشكل الحيود مشكلة عند هذه الفتحات الصغيرة، كما هو موضح أدناه.

قبل التعمق في الكثير من التفاصيل، إليك قائمة سريعة بكل ما تؤثر عليه فتحة العدسة في التصوير الفوتوغرافي:

سطوع / تعرض صورك وعمق المجال، كما تمت مناقشته حتى الآن، فقدان الحدة بسبب الحيود، فقدان الحدة بسبب جودة العدسة، تأثيرات الانفجار النجمي على الأضواء الساطعة، رؤية بقع الغبار بمستشعر الكاميرا، جودة الإضاءة الخلفية (بوكيه) تحويل التركيز البؤري على بعض العدسات، القدرة على التركيز في الأماكن المنخفضة الضوء (في بعض الظروف)التحكم في كمية الضوء الصادرة من الفلاش

1.The Negative Effect of Diffraction


So, if you’re a landscape photographer who wants everything as sharp as possible, you should use your lens’s smallest aperture, like f/22 or f/32 to get maximum depth of field, right?

No!

If we go back and take a close look at the photo of the lizard from earlier in this article, where I used apertures of f/4 and f/32, you can see how diffraction is making the second shot less sharp. Here are the images when zoomed in to 100% view:
The photo at f/32 loses low-level sharpness even though it has more depth of field
Here, you’re seeing an effect called diffraction. Physics majors will know what I’m talking about, but diffraction is a foreign concept to most people. So, what is it?

Diffraction is actually quite simple. When you use a tiny aperture like f/32, you literally squeeze the light that passes through your lens. It ends up interfering with itself, growing blurrier, and resulting in photos that are noticeably less sharp.

At what aperture does diffraction start to become an issue? It depends upon a number of factors, including the size of your camera sensor and the size of your final print. Personally, on my full-frame camera, I see hints of diffraction at f/8, but it’s not enough to bother me. I actually use even smaller apertures like f/11 and f/16 all the time when I have a close foreground in landscape photography. However, I try to avoid f/22 or smaller, since I lose too much detail at that point.

Diffraction isn’t necessarily a huge problem, but it exists. Don’t be afraid to take pictures at f/11 or f/16 just because you lose a little bit of sharpness. In many cases, the added depth of field is worth the tradeoff.

In macro photography, diffraction can be a bit more of a problem close-focusing actually makes your effective aperture a lot smaller than it really is. Although the math behind that gets a bit complicated, basically, shooting at f/11 at macro distances will show diffraction a lot more compared to if you’re shooting a landscape at f/11. In other words, keep an eye out for diffraction when shooting macro.

1. التأثير السلبي للحيود

لذا، إذا كنت مصورًا للمناظر الطبيعية وتريد أن يكون كل شيء واضحًا قدر الإمكان، فيجب عليك استخدام أصغر فتحة للعدسة، مثل f/22 أو f/32 للحصول على أقصى عمق للمجال، أليس كذلك؟

لا!

إذا عدنا وألقينا نظرة فاحصة على صورة السحلية من وقت سابق في هذه المقالة، حيث استخدمت فتحات f/4 وf/32، يمكنك أن ترى كيف يجعل الحيود اللقطة الثانية أقل حدة. وهذه هي الصور بعد تكبيرها بنسبة 100%:

تفقد الصورة عند f/32 مستوى الوضوح المنخفض على الرغم من أنها تحتوي على عمق مجال أكبر

هنا، ترى تأثيرًا يسمى الحيود. سيعرف طلاب الفيزياء ما أتحدث عنه، لكن الحيود مفهوم غريب بالنسبة لمعظم الناس. إذا ما هو؟

الحيود هو في الواقع بسيط للغاية. عند استخدام فتحة صغيرة مثل f/32، فإنك تضغط حرفيًا على الضوء الذي يمر عبر عدستك. وينتهي الأمر بالتداخل مع نفسه، مما يؤدي إلى زيادة الضبابية، وينتج عنه صور أقل وضوحًا بشكل ملحوظ.

في أي فتحة يبدأ الحيود في أن يصبح مشكلة؟ يعتمد ذلك على عدد من العوامل، بما في ذلك حجم مستشعر الكاميرا وحجم الطباعة النهائية. شخصيًا، في كاميرتي ذات الإطار الكامل، أرى تلميحات عن الحيود عند f/8، لكن هذا ليس كافيًا لإزعاجي. أنا في الواقع أستخدم فتحات أصغر مثل f/11 وf/16 طوال الوقت عندما يكون لدي مقدمة قريبة في تصوير المناظر الطبيعية. ومع ذلك، أحاول تجنب f/22 أو أصغر، لأنني أفقد الكثير من التفاصيل في تلك المرحلة.

الحيود ليس بالضرورة مشكلة كبيرة، لكنه موجود. لا تخف من التقاط الصور بفتحة f/11 أو f/16 لمجرد أنك تفقد القليل من الحدة. في كثير من الحالات، يستحق عمق المجال الإضافي المقايضة.

في التصوير الفوتوغرافي الماكرو، يمكن أن يكون الحيود مشكلة أكبر قليلاً، فالتركيز القريب يجعل في الواقع فتحة العدسة الفعالة أصغر بكثير مما هي عليه بالفعل. على الرغم من أن العمليات الحسابية وراء ذلك تصبح معقدة بعض الشيء، إلا أن التصوير بفتحة f/11 على مسافات كبيرة سيُظهر حيودًا أكبر بكثير مقارنة بما إذا كنت تصور منظرًا طبيعيًا بفتحة f/11. بمعنى آخر، انتبه إلى الحيود عند التصوير عن قرب.

Side Note


If your camera has a smaller sensor or a very high pixel density, you’ll see diffraction sooner. On APS-C sensors (like on Nikon D3x00 series, Nikon D5x00 series, Fuji X-series, Sony A6x00 series, and many others), divide all these numbers by 1.5. On Micro Four-Thirds cameras (like those from Olympus and Panasonic), divide all these numbers by 2. In other words, I don’t recommend using f/11 with a micro four-thirds camera, since it’s equivalent to f/22 with a full-frame camera.

ملاحظة جانبية

إذا كانت الكاميرا الخاصة بك تحتوي على مستشعر أصغر أو كثافة بيكسلات عالية جدًا، فسوف ترى الحيود قريبًا. في مستشعرات APS-C (مثل سلسلة Nikon D3x00، وسلسلة Nikon D5x00، وسلسلة Fuji X، وسلسلة Sony A6x00، وغيرها الكثير)، قم بتقسيم كل هذه الأرقام على 1.5. في كاميرات Micro Four-Thirds (مثل تلك الموجودة في Olympus وPanasonic)، قم بتقسيم كل هذه الأرقام على 2. بمعنى آخر، لا أوصي باستخدام f/11 مع كاميرا micro four-thirds، لأنها تعادل f/22 مع كاميرا كاملة الإطار.

2. Lens Aberrations


Here’s a fun one. For some reason, everyone wants to take sharp photos! One of the ways to do so is to minimize the visibility of lens aberrations. So, what are lens aberrations? Quite simply, they are image quality problems with a photo, caused by your lens.

Although most problems in photography are because of user error – things like missed focus, poor exposure, or a distracting composition – lens aberrations are entirely due to your equipment. They are fundamental, optical problems that you’ll notice with any lens if you look too closely, although some lenses are better than others. For example, consider the image below:

2. انحرافات العدسة

هذه واحدة ممتعة. لسبب ما، يرغب الجميع في التقاط صور واضحة! وتتمثل إحدى الطرق للقيام بذلك في تقليل إمكانية رؤية انحرافات العدسة. إذًا، ما هي انحرافات العدسة؟ بكل بساطة، إنها مشكلات في جودة الصورة ناتجة عن العدسة.

على الرغم من أن معظم المشكلات في التصوير الفوتوغرافي تكون بسبب خطأ المستخدم - أشياء مثل التركيز المفقود أو التعرض الضعيف أو التركيب المشتت للانتباه - فإن انحرافات العدسة ترجع بالكامل إلى أجهزتك. إنها مشاكل بصرية أساسية ستلاحظها مع أي عدسة إذا نظرت عن كثب، على الرغم من أن بعض العدسات أفضل من غيرها. على سبيل المثال، تأمل الصورة أدناه:

What’s going on here? In this crop, most of the lights look smeared rather than perfectly round. On top of that, the crop just isn’t very sharp. That’s lens aberration at work! The lights didn’t look this blurry in the real world. My lens added this problem.

It’s likely that your lenses are blurrier at certain apertures than others, and it’s almost always blurrier in the corner of the image than the center. That’s due to lens aberrations.

Aberrations can appear in several different forms. This article would be way too long if I explained every possible aberration in detail: vignetting, spherical aberration, field curvature, coma, distortion, color fringing, and more. Instead, it’s more important to know why aberrations occur, including how your aperture setting can reduce them.

It starts with a simple fact: designing lenses is difficult. When the manufacturer fixes one problem, another tends to appear. It’s no surprise that modern lens designs are extremely complex.

Unfortunately, even today’s lenses aren’t perfect. They tend to work fine in the center of an image, but everything gets worse near the edges. That’s because lenses are especially difficult to design around the corners.

Here’s a diagram that explains what I mean:
Adapted from a Creative Commons image on Wikipedia.
And that brings us to aperture.

Many people don’t realize a simple fact about aperture: it literally blocks the light transmitted by the edges of your lens. (This doesn’t lead to black corners in your photos, because the center regions of a lens can still transmit light to the edges of your camera sensor.)

ما الذي يحدث هنا؟ في هذا المحصول، تبدو معظم الأضواء ملطخة وليست مستديرة تمامًا. علاوة على ذلك، فإن المحصول ليس حادًا جدًا. هذا انحراف العدسة في العمل! لم تبدو الأضواء ضبابية في العالم الحقيقي. أضافت عدستي هذه المشكلة.

من المحتمل أن تكون عدساتك أكثر ضبابية عند فتحات معينة أكثر من غيرها، وتكون دائمًا أكثر ضبابية في زاوية الصورة مقارنة بالمركز. هذا بسبب انحرافات العدسة.

يمكن أن تظهر الانحرافات في عدة أشكال مختلفة. ستكون هذه المقالة طويلة جدًا إذا شرحت كل انحراف محتمل بالتفصيل: التظليل، والانحراف الكروي، وانحناء المجال، والغيبوبة، والتشويه، وتهديب اللون، والمزيد. بدلاً من ذلك، من المهم معرفة سبب حدوث الانحرافات، بما في ذلك كيفية تقليل إعدادات فتحة العدسة لهذه الانحرافات.

يبدأ الأمر بحقيقة بسيطة: تصميم العدسات أمر صعب. عندما تقوم الشركة المصنعة بإصلاح مشكلة ما، تظهر مشكلة أخرى. ليس من المستغرب أن تكون تصميمات العدسات الحديثة معقدة للغاية.

ولسوء الحظ، حتى عدسات اليوم ليست مثالية. تميل إلى العمل بشكل جيد في وسط الصورة، لكن كل شيء يصبح أسوأ بالقرب من الحواف. وذلك لأن العدسات يصعب تصميمها حول الزوايا بشكل خاص.

وفيما يلي رسم تخطيطي يوضح ما أعنيه:

مقتبس من صورة Creative Commons على ويكيبيديا.

وهذا يقودنا إلى الفتحة.

لا يدرك العديد من الأشخاص حقيقة بسيطة حول فتحة العدسة: فهي تحجب الضوء المنقول عبر حواف العدسة. (لا يؤدي هذا إلى زوايا سوداء في صورك، لأن المناطق المركزية للعدسة لا تزال قادرة على نقل الضوء إلى حواف مستشعر الكاميرا.)

As your aperture closes, more and more light from the sides of your lens will be blocked, never making it to your camera sensor. Only the light from the center area will pass through and form your photo! As the diagram above shows, this central area is far easier for camera manufacturers to design. The end result is that your photos will have fewer aberrations at smaller and smaller apertures.

How does this look in practice? See the photos below (heavy crops from the top-left corner):

What you’re seeing above may look like an increase in sharpness, but it’s really a decrease in aberrations. The end result? At f/5.6 on this particular lens, my photo is much sharper than at f/1.4.

Here’s a key question: How does this balance out with diffraction, which harms sharpness increasingly more as your aperture gets narrower and narrower?

In practice, the answer is that most lenses end up sharpest around f/4, f/5.6, or f/8. Those “medium” apertures are small enough to block light from the edges of a lens, but they aren’t so small that diffraction is a significant problem. However, you’ll want to test this on your own equipment.

Of course, you can still take good photos at large apertures like f/1.4 or f/2. As I mentioned earlier, portrait photographers sometimes pay thousands of dollars to get a lens exactly for that purpose! So, don’t lock your lens to f/5.6 just because it gives you a tad more corner sharpness up close. It’s better to choose an aperture that gives you the right artistic look to the image.

عندما تغلق فتحة العدسة، سيتم حجب المزيد والمزيد من الضوء من جوانب العدسة، ولن يصل أبدًا إلى مستشعر الكاميرا. فقط الضوء من منطقة المركز سوف يمر ويشكل صورتك! كما يوضح الرسم البياني أعلاه، فإن تصميم هذه المنطقة المركزية أسهل بكثير بالنسبة لمصنعي الكاميرات. والنتيجة النهائية هي أن صورك ستحتوي على انحرافات أقل عند الفتحات الأصغر فأصغر.

كيف يبدو هذا في الممارسة العملية؟ انظر الصور أدناه (المحاصيل الثقيلة من الزاوية العلوية اليسرى):



ما تراه أعلاه قد يبدو وكأنه زيادة في الحدة، ولكنه في الواقع انخفاض في الانحرافات. النتيجة النهائية؟ عند f/5.6 على هذه العدسة بالذات، تكون صورتي أكثر وضوحًا من f/1.4.

إليك سؤال رئيسي: كيف يتوازن هذا مع الحيود، الذي يضر بالوضوح بشكل متزايد عندما تصبح فتحة العدسة أضيق فأضيق؟

من الناحية العملية، الجواب هو أن معظم العدسات تنتهي بشكل أكثر وضوحًا عند f/4 أو f/5.6 أو f/8. هذه الفتحات "المتوسطة" صغيرة بما يكفي لحجب الضوء من حواف العدسة، ولكنها ليست صغيرة جدًا بحيث يمثل الحيود مشكلة كبيرة. ومع ذلك، سوف ترغب في اختبار هذا على المعدات الخاصة بك.

بالطبع، لا يزال بإمكانك التقاط صور جيدة بفتحات كبيرة مثل f/1.4 أو f/2. وكما ذكرت سابقًا، يدفع مصورو الصور الشخصية أحيانًا آلاف الدولارات للحصول على عدسة مخصصة لهذا الغرض تحديدًا! لذا، لا تقم بتثبيت عدستك على f/5.6 فقط لأنها تمنحك المزيد من الوضوح في الزاوية عن قرب. من الأفضل اختيار فتحة تمنحك المظهر الفني المناسب للصورة.

Side Note


Some types of aberrations don’t change much as you stop down, or they may even get slightly worse. Axial chromatic aberration, for example – color fringes near the edges of your frame – often work that way. This is normal. It happens because a small aperture doesn’t inherently reduce aberrations; it simply blocks light that has passed through the edges of your lens. So, naturally, if the edges aren’t the source of your problem, you won’t see an improvement by stopping down.

ملاحظة جانبية

بعض أنواع الانحرافات لا تتغير كثيرًا عند التوقف، أو قد تتفاقم قليلاً. الانحراف اللوني المحوري، على سبيل المثال - هامش اللون بالقرب من حواف الإطار - غالبًا ما يعمل بهذه الطريقة. هذا امر طبيعي. ويحدث ذلك لأن فتحة العدسة الصغيرة لا تقلل بطبيعتها الانحرافات؛ فهو ببساطة يحجب الضوء الذي يمر عبر حواف العدسة. لذا، بطبيعة الحال، إذا لم تكن الحواف هي مصدر مشكلتك، فلن ترى تحسنًا بالتوقف.

3. Starburst and Sunstar Effects


Starbursts, also called sunstars, are beautiful elements that you’ll find in certain photographs. Despite the odd names – one a type of candy; the other a type of starfish – I always try to capture them in my landscape photos. Here’s an example:
The sunbeams in this photo are purely a result of my aperture (in this case, f/16).
How does this work? Essentially, for every aperture blade in your lens, you’ll end up with a sunbeam. This only happens if you photograph a small, bright point of light, such as the sun when it is partly blocked. This is fairly common in landscape photography. If you want the strongest possible starburst, use a small aperture. Whenever the sun is in my photo, I almost always set f/16 purely to capture this effect.

3. تأثيرات النجمي ونجمة الشمس

الانفجارات النجمية، والتي تسمى أيضًا نجوم الشمس، هي عناصر جميلة ستجدها في بعض الصور الفوتوغرافية. على الرغم من الأسماء الغريبة – أحدهما نوع من الحلوى؛ والآخر نوع من نجم البحر – أحاول دائمًا التقاطه في صور المناظر الطبيعية. هنا مثال:


أشعة الشمس في هذه الصورة هي نتيجة لفتحة العدسة فقط (في هذه الحالة، f/16).

كيف يعمل هذا؟ بشكل أساسي، مقابل كل فتحة عدسة في عدستك، سينتهي بك الأمر بشعاع شمس. يحدث هذا فقط إذا قمت بتصوير نقطة ضوء صغيرة ومشرقة، مثل الشمس عندما تكون محجوبة جزئيًا. هذا أمر شائع إلى حد ما في تصوير المناظر الطبيعية. إذا كنت تريد أقوى انفجار نجمي ممكن، فاستخدم فتحة صغيرة. عندما تكون الشمس في صورتي، أقوم دائمًا بتعيين f/16 فقط لالتقاط هذا التأثير.