Co je filtr s neutrální hustotou a jak funguje?

A Filtr s neutrální hustotou je příslušenství k objektivu, které rovnoměrně omezuje světlo vstupující do fotoaparátu na všech vlnových délkách beze změny barvy. Neutrální filtr absorbuje nebo odráží část přicházejícího paprsku rovnoměrně. Tato akce redukuje světlo pronikající do objektivu a umožňuje fotografům používat delší časy závěrky nebo širší clonu za jasných podmínek. Standardní fotografický filtr s neutrální hustotou funguje stejným způsobem. Jak tedy zůstávají ND filtry barevně neutrální a zároveň snižují množství světla? Odpověď spočívá v ploché spektrální odezvě. Filtry s neutrální hustotou nevybírají ani neodstraňují žádný barevný pás. Další části vysvětlují optickou hustotu a výběr filtru.

Klíčové věci

• ND filtr ořezává světlo rovnoměrně beze změny barev. To vám umožní používat delší časy závěrky nebo širší clonu při jasném světle.

• Optická hustota (OD) měří, kolik světla filtr blokuje. Každá 0,3 OD se rovná jednomu zastavení redukce světla.

• Pevné ND filtry vám dávají jednu sílu. Variabilní ND filtry je umožňují plynule upravovat. Odstupňované ND filtry vyvažují světlé a tmavé oblasti, jako je obloha a země.

• Vyberte ND filtr počítáním stop mezi světlem scény a požadovanou rychlostí závěrky nebo clonou. Potom toto číslo přiřaďte k vnějšímu průměru filtru.

• ND filtry umožňují vytvářet skvělé efekty, jako je hedvábná voda a rozmazané pozadí. Nedávejte však filtry na sebe. Jejich stohování může způsobit barevné posuny a vaše fotografie budou méně ostré.

Jak funguje filtr s neutrální hustotou

A filtr s neutrální hustotou omezuje světlo vstupující do fotoaparátu tím, že je absorbuje, odráží nebo dělá obojí. Materiál nebo povlak sedí před čočkou a zachycuje část přicházejícího paprsku, zatímco zbytek propouští. Tato redukce probíhá rovnoměrně v celém snímku. Žádná oblast obrazu nedostane větší útlum než jiná. Výsledkem je rovnoměrný pokles jasu, nikoli nerovnoměrný nebo stupňovitý. Fotograf tak může zpomalit rychlost závěrky nebo otevřít clonu, aniž by scénu přeexponoval. Stejný princip funguje pro laserovou lavici nebo nastavení testu senzorů, kde je cílem řízený útlum spíše než obrázek.

Optická hustota a zarážky

Optická hustota (OD) je standardní číslo, které říká, jak moc filtr snižuje množství světla. OD je logaritmicky vztažena k propustnosti, definovaná jako OD = log₁0(I₀/I_T) = −log₁₀(T), kde I0 je dopadající výkon, I_T je přenášený výkon a T je propustnost. Spojení mezi optickou hustotou a přenosem se řídí jednoduchým pravidlem:

T = 10^(−OD) × 100 %, kde T je procento přenosu.

Tato logaritmická stupnice umožňuje snadnou správu čísel. OD2 projde asi 1 % světla, OD3 asi 0,1 % a OD4 asi 0,01 %. Slabý filtr OD 0,04 projde zhruba z 90 %. Níže uvedená tabulka ukazuje běžné hodnoty.

Fotografové místo toho často přemýšlejí v zastávkách. Jedno zastavení zkrátí světlo na polovinu. Dvě zastávky to zkrátily na čtvrtinu. Každá zastávka přidá asi 0,3 k hodnotě OD. ND filtr s OD 0,3 se rovná jedné zarážce, OD 0,6 se rovná dvěma zarážkám a OD 0,9 se rovná třem zarážkám. Tento odkaz umožňuje uživateli změnit cílovou rychlost závěrky na číslo vnějšího průměru a zpět. Snížení o 10 stop odpovídá OD téměř 3,0. Scéna, která měří na 1/1000 sekundy při f/8 na jasném slunci, se s tímto ND filtrem stane 1sekundovou expozicí. Matematika zůstane jednoduchá, jakmile si uživatel zapamatuje pravidlo 0,3 za zastávku.

Proč neutrální hustota zůstává barevně neutrální

Slovo neutrální znamená, že filtr zachází s každou vlnovou délkou stejně. Neupřednostňuje jeden barevný pás před druhým. Pásmová propust, dlouhá propust nebo krátkopropustný filtr vybírá nebo odmítá specifické oblasti spektra podle návrhu. Neutrální filtr ne. Snižuje intenzitu všech vlnových délek v podobném poměru. Tato plochá spektrální odezva je to, co zabraňuje barevnému posunu ve finálním snímku.

Skutečné filtry se tomuto ideálu spíše přibližují, než aby jej dokonale trefily. Filtry s neutrální hustotou pásmové optiky jsou specifikovány s odchylkou přenosu pod 2 % v celém provozním rozsahu. Vybrané příklady s povlakem AR mají odchylku pod 1 % od 400 do 700 nm. Tyto tolerance udržují vyvážení barev stabilní jak pro fotoaparát, tak pro laboratorní přístroje. Uživatel, který skládá ND filtry nebo pracuje s velmi tmavými hustotami, by měl výsledek ještě zkontrolovat, protože malé odchylky se mohou sčítat. Tato kontrola zabere málo času a chrání kvalitu obrazu.

Typy ND filtrů

Pevné a variabilní ND filtry

Pevné ND filtry udržují jednu hustotu na jednotku. Fotograf vybere sílu pro scénu a namontuje ji. Pevné ND filtry jsou jednoduché a předvídatelné. Pevné ND filtry fungují dobře pro opakovatelná nastavení expozice, jako je nastavená rychlost závěrky pro vodopád. Každý nový filtr poskytuje pokaždé stejný výsledek, takže uživatel může vytvořit rutinu na základě známých hodnot. Filtr s neutrální hustotou tohoto typu také zabraňuje jakémukoli barevnému posunu, protože povlak zachází se všemi vlnovými délkami stejně.

Variabilní ND filtry plynule upravují útlum. Dvě polarizační vrstvy sedí pod úhlem a otáčení jedné vrstvy vzhledem k druhé mění, kolik světla prochází skrz. Tento variabilní design poskytuje plynulé ovládání namísto pevných kroků. Variabilní modely pásové optiky používají otočný mechanismus o 270 stupňů se stupnicí, zajišťovacími šrouby a dodanou kalibrační tabulkou. Graf spojuje úhel natočení s optickou hustotou a přenosem, takže se uživatel může vrátit ke zvolenému nastavení. Variabilní filtr tohoto druhu nahrazuje zásobník jednotek s jednou hustotou. Pásmová optika nabízí řešení s pevným a proměnným útlumem s rozsahy hustoty 0,04–2,0 pro obecné zobrazování a 0,04–4,0 pro laserové a detektorové kalibrační práce.

Odstupňované ND filtry

Odstupňované filtry se liší od výše uvedených jednotných typů. Odstupňované filtry s neutrální hustotou mají hustotu, která se mění v celém snímku. Jedna část zůstává čistá a druhá část je tmavší. Uživatel zarovná tmavou část s nejjasnější částí scény, jako je obloha. Tento krok snižuje rozdíl jasu mezi světlými a tmavými oblastmi.

Pracovní postup začíná odečty měřidel. Uživatel měří nejtmavší a nejjasnější oblasti, často popředí a oblohu. Rozdíl mezi těmito hodnotami ukazuje potřebnou sílu. Pokud je na obloze 1/250 s a popředí 1/30 s, mezera je tři zastávky, takže 0,9 (3 stop) odstupňovaný filtr neutrální hustoty vyrovnává scénu. Montáž jednotky její tmavou stranou přes nejjasnější oblast umožňuje fotoaparátu zachytit detaily v obou oblastech najednou. Tento typ se nejlépe hodí pro práci na šířku, kde obloha a země potřebují různé úrovně.

Výběr správné síly ND filtru

Výpočet zastávek a expozice

Fotograf začíná dvěma čísly: rychlostí závěrky nebo clonou, kterou scéna umožňuje, a nastavením kreativního cíle. Mezera mezi nimi, počítaná v zastávkách, určuje sílu filtru. Jedno zastavení sníží světlo na polovinu. Optická hustota a zarážky se spojují pomocí jednoduchého pravidla. Každá 0,3 optické hustoty se rovná zhruba jedné zarážce, takže zarážky ≈ OD / 0,3. Uživatel, který potřebuje redukci o 10 stop, vynásobí 10 x 0,3 a přistane na OD 3,0. Níže uvedená tabulka ukazuje vzor.

Stejně dobře funguje i zpětný směr. Uživatel, který vlastní filtr s neutrální hustotou OD 3.0, ví, že poskytuje 10 zastavení redukce. Vydělení OD 0,3 potvrdí počet. Tento jediný vztah pokrývá většinu rozhodnutí v oboru a umožňuje začátečníkům lehkou matematiku.

Dlouhá expozice a malá hloubka ostrosti

Většinu nákupů ND řídí dva kreativní cíle. První je dlouhá expozice za denního světla. 10krokový filtr promění jasnou polední scénu na plátno pro rozmazání pohybu. Vodopády jsou hedvábné, mraky se prolínají a provoz se stává lehkými stezkami. Hodnota měřiče 1/500 sekundy se stane 2sekundovou expozicí s tímto filtrem na místě. Prodloužené expoziční časy tohoto druhu vyžadují stativ a stabilní rám.

Druhým cílem je malá hloubka ostrosti. Fotograf portrétů na jasném slunci vyžaduje širokou clonu, aby rozostřil pozadí, ale fotoaparát se vypíná při vysoké rychlosti závěrky. 3-krokový filtr omezí příchozí světlo o tři stupně. Tato redukce umožňuje otevření clony zhruba o tři stupně širší, zatímco expozice zůstává správná. Objekt vynikne na měkkém rozostření pozadí.

Kompenzace expozice sleduje kreativní cíl. Uživatel honící pohybové rozmazání zpomaluje rychlost závěrky. Uživatel honící rozostření pozadí otevře clonu. Uživatel, který chce obojí, zvýší ISO nebo přijme kompromis. Kalibrační grafy pásové optiky a úhlové dělení pomáhají uživatelům reprodukovat zvolené nastavení útlumu na proměnných modelech, takže otestované nastavení se vrátí na další snímek.

Výhody a omezení ND filtrů

Praktické výhody

Filtr s neutrální hustotou umožňuje fotografovi ovládat expozici, když je světlo jasné. Filtr snižuje dopadající světlo, takže závěrka může zůstat otevřená mnohem déle. Jednotka s 10 zastávkami může změnit hodnotu 1/60 s na expozici 15 s. Delší expoziční časy vytvářejí větší pohybové rozmazání. Voda se změní na hedvábnou, jezera zesklovatěla a po rámu se prohánějí mraky. Uživatel může také otevřít clonu za denního světla, aby získal malou hloubku ostrosti.

Normální snímek na 1/30 sec, f22, ISO 400 zmrazil vlnky a mraky. Následný snímek s 10krokovým ND filtrem použil 30 sekund, f22, ISO 400 — stejné celkové světlo, ale pohybující se mraky byly rozmazané a vlnění vody plynule splývalo, zatímco stromy a hory zůstaly ostré.

Stejný nápad pomáhá při technické práci. Filtry s neutrální hustotou snižují výstup projektoru, zeslabují laserové paprsky, zastavují saturaci detektoru a pomáhají s kalibrací senzoru. Pásmová optika používá filtry s neutrální hustotou UV tavené křemenné substráty , Inconel nebo dielektrické povlaky a eloxované hliníkové držáky. Tyto materiály pomáhají filtrům vydržet a spolehlivě fungovat. Pásová optika optické filtry jsou testovány v metrologické laboratoři a 100% vizuálně kontrolovány QA.

Kompromisy s Expec

Skutečné filtry nejsou dokonalé. Jednotka, která prochází více červenou než modrou, činí obraz teplejším, a jednotka, která blokuje zelenou, dodává purpurový nádech. Barevný posun můžete opravit vyvážením bílé nebo následným zpracováním. Je lepší se tomu vyhnout u zdroje, zvláště když během natáčení přepínáte mezi sílami. Každý filtr může přidat jiný barevný posun, který pak musíte sladit. Dobrý ND filtr funguje jako stmívač: snižuje světlo, aniž by změnil barvu.

Skládání více filtrů za účelem získání větší síly funguje velmi rychle, ale je třeba se mu vyhnout. Každá vrstva skla nebo pryskyřice před objektivem snižuje celkovou kvalitu obrazu. To může znamenat jemnější detaily, barevný posun nebo chromatickou aberaci. Tlusté nebo naskládané filtry mohou také způsobit vinětaci, ztmavnutí rohů. Dobře navržené filtry toto riziko snižují. Vysoce kvalitní neutrální filtry jsou dražší a velmi tmavé hustoty znesnadňují správu zaostření a kompozice. Uživatel by měl zvážit tyto kompromisy a kreativní zisk.

Filtr s neutrální hustotou redukuje světlo rovnoměrně bez změny barvy. Tato jedna funkce vysvětluje, proč toto příslušenství patří téměř do každé brašny na fotoaparát. Pevné, variabilní a odstupňované filtry s neutrální hustotou řeší každý jiný problém. Pevné jednotky fungují dobře pro opakovatelná nastavení, variabilní modely se přizpůsobují plynule a odstupňované verze vyvažují světlou oblohu proti tmavší zemi. Logika výběru zůstává jednoduchá: počítejte zastávky mezi scénou a požadovanou rychlostí závěrky nebo clonou a poté přiřaďte tento počet k neutrální hodnotě hustoty. Dobře používaný filtr vám poskytuje kreativnější kontrolu v jasném světle. Drobné kompromisy s nd filtry, jako je opatrné zacházení s velmi tmavými hustotami, jsou stále zvládnutelné.

FAQ

Co znamená číslo optické hustoty na filtru?

Optická hustota ukazuje, kolik světla filtr blokuje. Vztah je T = 10^(−OD), kde T je přenos. Jednotka OD 2 propustí asi 1 % světla. Jednotka OD 0,04 propustí zhruba 90 %. Pomocí tohoto pravidla mohou uživatelé přeměnit libovolnou hodnotu hustoty na procento přenosu.

Mění filtry s neutrální hustotou barvy na fotografii?

Ne. Filtr s neutrální hustotou snižuje světlo rovnoměrně v celém spektru. Neodstraňuje ani neodstraňuje barevný pruh. Jednotky pásmové optiky udržují odchylku přenosu pod 2 % v celém provozním rozsahu. Vybrané příklady s povlakem AR zůstávají pod 1 % od 400 do 700 nm. Vyvážení barev tak zůstane stabilní.

Jak variabilní filtry upravují svou sílu?

Uvnitř držáku jsou pod úhlem dvě polarizační vrstvy. Otočením jedné vrstvy se změní, kolik světla projde. Variabilní modely páskové optiky používají otočný mechanismus o 270 stupňů se stupnicí a pojistnými šrouby. Dodávaná kalibrační tabulka spojuje úhel natočení s optickou hustotou a přenosem.

Jaký spektrální rozsah pokrývají tyto filtry?

Nepotažené verze pracují od 240–1200 nm. Verze s AR povlakem pokrývají 350–1050 nm a snižují odrazy od povrchu. Substráty z taveného oxidu křemičitého UV podporují oba rozsahy. Inconel nebo dielektrické povlaky poskytují odolný útlum. Uživatelé by měli výběr povlaku přizpůsobit svému pásmu vlnových délek a aplikaci.

Může uživatel namontovat filtr ve vlastním nastavení?

Ano. Pásmová optika dodává namontované i nenamontované verze. Držáky používají eloxovaný hliník s adaptéry 8-32 nebo M4. Holé filtry se dodávají v průměrech 25 mm, 50 mm a 75 mm. Vlastní velikosti, držáky a motorizované rotační systémy jsou k dispozici na vyžádání a podléhají technické kontrole.