для чего нужен поляризатор
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.
Что такое поляризационный фильтр для объектива
Одним из важных аксессуаров фотографа-пейзажиста обязательно должен быть поляризационный фильтр для объектива. Насчет его использования часто спорят фотографы на разных тематических форумах. По мнению некоторых, любое дополнительное стекло, накрученное на объектив, вносит корректуры в работу системы линз. Большинство же считают, что поляризационный фильтр незаменим для пейзажиста. Разберемся подробнее, что же такое поляризационный фильтр для объектива и зачем он нужен.
Что такое поляризация света
Чтобы понять, почему один из самых популярных светофильтров имеет такое название, необходимо разобраться с понятием поляризации. Но так как мы находимся не на сайте для начинающих физиков, то рассмотрим вопрос поляризации с практической точки зрения.
Свет – это волна, нам данный факт известен со школы. При своем распространении в пространстве волна ведет себя по-разному, так как ее распространение происходит не в однородной массе. Свет имеет свойство неоднократно переотражаться, поэтому мы видим некоторые поверхности с заметными искажениями. Например, всем известные блики. Кажется, что их устранить невозможно без перекрытия света, от которого они образуются. Однако это не так. Если говорить об атмосфере, то здесь все еще печальнее из-за взвешенных в воздухе частиц. Они отражают свет масштабно, из-за чего голубое небо мы часто видим вовсе не таким.
Поляризатор может пропускать через себя свет частично. Например, только вертикально или горизонтально ориентированный, тем самым отсеивая часть света и проявляя детали, которые были скрыты этим отсеянным спектром.
На этом рассмотрение физической стороны вопроса окончено, переходим к практической части.
Маркировка поляризационного фильтра
На рынке фототехники представлено немало различных решений. Все они выглядят практически одинаково. Разница заключается в маркировке и, конечно, надписях на упаковке. Вам помогут в магазине при выборе, но лучше знать о поляризационных фильтрах заранее, до покупки. Так появляется больше шансов понять, что говорит продавец, и избежать возможного обмана.
На фотографии представлена упаковка типичного кругового поляризационного фильтра, на которой имеются надписи и пример работы. Здесь все более, чем понятно. Если же обратить внимание только на надписи, нанесенные на внешней стороне, то довольно сложно понять какой перед нами образец.
Рассматривая поляризационный фильтр вне упаковки, мы должны найти такие маркировки, как CPL, C-PL, PL-C. Вместо буквы C можно встретить CIR, что в любом случае говорит о его круговом типе. Линейный тип сегодня трудно найти в продаже.
Когда применять поляризационный фильтр
Использовать поляризатор для объектива не так просто для первого раза. Нюансов, когда лучше отказаться от его использования, тоже достаточно. Первое использования, без предварительного ознакомления с особенностями, может привести к печальному результату. Первая проблема – это отсутствие эффекта при съемке по направлению света солнца или против него. Наибольшую пользу поляризатор приносит, когда съемка происходит под углом 90 градусов по отношению к солнцу.
Вторая практическая проблема – неполное заполнение кадра при использовании широкоугольной оптики для фотокамер. Так использование 18-миллиметрового объектива приведет к неравномерности покрытия применения поляризатора. Если одна сторона кадра, условно, приходится на желательные 90 градусов к солнцу, то другая сторона будет приходиться на невыгодные углы, где работа любого поляризатора сведется к нулю. На практике – объемное эффектное небо одного цвета в одной части изображения и менее выразительное небо в другой части, при этом имеющее иной оттенок.
Использование широкого угла нежелательно еще и по другой причине. Любой светофильтр вносит конструктивные изменения за счет своей толщины. Поляризатор удлиняет конец объектива, отодвигая его на добрые 3-4 миллиметра. Широкоугольная оптика мгновенного реагирует на подобные изменения виньетированием. Часто в таких случаях без редактирования виньетки при постобработке не обойтись, либо стоит отказаться от широкого угла в пользу более стандартных.
Использование поляризатора для объектива в условиях плохого освещения усугубит ситуацию. При надетом поляризационном фильтре общая пропускная способность объектива заметно уменьшается, примерно в два раза. Это стоит учитывать, так как повышение выдержки не всегда представляется возможным. Кроме того ухудшается фокусировка, делая периодические промахи. Вариант повышения светочувствительности не очень привлекателен из-за ухудшения качества изображения.
В перечисленных случаях лучше отказаться от использования поляризатора для объектива во избежание получения некачественного результата. В подобных ситуациях лучше потратить время на постобработку фотографий в редакторе в попытках повторить эффекты светофильтра без его применения, благо это более, чем возможно.
Все же некоторые особенности использования светофильтров повторить в фоторедакторах не удастся никогда. И если достижение определенного результата необходимо, то поляризационный фильтр для объектива рекомендуется использовать вопреки возможным ухудшениям качества. Такой целью может стать необходимость удаления бликов и отражений на фотографии. Съемка объекта за витриной, которого не видно в обычных условиях станет более доступной при надетом поляризаторе. Вид флоры и фауны подводного мира часто скрыт от взора как раз отблесками света на поверхности. Поляризатор выручит и в этой ситуации, сделав блики воды менее заметными. И подобного результата невозможно добиться с помощью фотошопа.
Поляризационный фильтр и широкий угол
Как уже говорилось, широкоугольная оптика не очень дружит с поляризационными фильтрами для объектива. Причиной является узкая область эффективности поляризации, а точнее определенный угол относительно солнца, при котором она наиболее эффективна. Это угол в 90 градусов. Но при использовании широкоугольной оптики для фотокамеры в пределах одного кадра угол относительно солнца значительно изменяется, ведь широкий угол в объективе может достигать 160-градусного обзора. В результате на небе заметна явная неравномерность обработки.
Здесь нет иного выхода, кроме производства фотографии более традиционными объективами, стандартного угла обзора.
Широкий угол также приводит к заметному виньетированию, ввиду попадания краев поляризационного фильтра в кадр. Способом борьбы с таким явлением может стать использование более тонкого варианта поляризатора для объектива, но его приобретение выйдет фотографу дороже. Более простым вариантом борьбы является, опять же, использование меньших углов.
Соотношение цена-качество
Поляризационный фильтр при использовании становится составной частью оптики. Если фотограф использует комплектный китовый объектив, или другой простой объектив иной марки, то в качестве пробы покупка поляризационного фильтра за 300-500 рублей может быть целесообразна. В других случаях стоит более внимательно относиться к выбору. Обилие фирм-производителей и ценового диапазона на рынке мешает новичку быстро сделать правильный выбор.
Стоит присмотреться к продукции следующих марок:
Данные производители хорошо зарекомендовали себя с точки зрения качества. Глупо, имея топовые объективы, портить качество конечного изображения надеванием еще одного стекла низкого качества. А так как топовые объективы, как правило, имеют большую диафрагму и большой радиус, то и светофильтры для них дешево стоить не могут. Так, хорошие поляризаторы для объектива будут стоить от 3000 рублей.
Если фотографии делаются для частного использования или выкладывания в социальные сети, то использование хорошей оптики и качественного поляризационного фильтра не так уж и необходимо. Но продвинутые любители и профессионалы, фотографирующие с целью продажи работ, понимают, что при 100% увеличении разница будет заметна невооруженным глазом.
Поляризационный фильтр для объектива является вспомогательным элементом большинства фотографов, которые хоть иногда фотографируют природу. Им известны все достоинства его использования. Узнать насколько полезен данный аксессуар можно только при его практическом использовании. Поэтому в той или иной ценовой категории он рекомендован к покупке каждому любителю. Даже самый простой поляризационный фильтр вызовет у фотографа положительные чувства от полученного результата. Далее каждый сам для себя решит, нужен ли он будет в повседневном использовании или же станет очередной покупкой, которая будет лежать в рюкзаке без дела так ни разу не надетая на объектив.
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.