Универсальные светофильтры

Ультрафиолетовый светофильтр UV (0) - один из самых распостраненных и часто применяемых. Основная функция ультрафиолетового фильтра - не пропускать к плёнке невидимое глазом ультрафиолетовое излучение (с длиной волны короче 370-390 нм). Наибольшая длина поглощаемого фильтром ультрафиолетового излучения иногда указывется в маркировке - фильтры с маркировкой "L35", "L37", "L39" или "L41" не пропускают к плёнке ультрафиолетовое излучение с длиной волны 350, 370, 390 и 410 нм соответственно. Безусловно, далеко не всё излучение ультрафиолетовой части солнечного света доходит до поверхности Земли. Самое коротковолновое ультрафиолетовое излучение (длина волны 290-300нм и короче), называемое "жестким ультрафиолетом", практически полностью задерживается окружающим Землю слоем озона, а мягкое ультрафиолетовое излучение, имеющие длину волны 300-400нм, задерживается в разной степени атмосферной дымкой, плотность которой (а следовательно - и способность поглощать ультрафиолет) сильно зависит и от места съемки, и от погоды, и от времени суток. Например, при съёмке в средней полосе утром и вечером можно не беспокоиться о каком-то отрицательном влиянии на изображение - ультрафиолетовые лучи полностью задерживаются атмосферной дымкой, и практически не достигают поверхности Земли. Днём, когда Солнце в зените, количество доходящих до объекта съёмки ультрафиолетовых лучей уже достигает уровня, при котором их влияние становится очевидным, а при съёмке высоко в горах или на морском берегу уровень ультрафиолетового излучения уже настолько велик, так что, если не применять мер защиты от ультрафиолетового излучения, изображение может быть значительно ухудшено. Ультрафиолетовая часть спектра света в фотографии используется в ряде случаев специальной технической фотосъёмки. Для этого нужны специальные объективы, оптические элементы которых изготовлены из прозрачного для УФ-лучей стекла. В обычной фотографии ультрафиолетовые лучи не только не используются, но и являются вредными - большинство фотографических объективов не рассчитано для точной фокусировки изображения, создаваемого ультрафиолетовыми лучами. Соответственно - это изображение, как правило, будет нерезким и будет приводить к потере общей резкости на фотографиях. Особенно этот эффект заметен при использовании длиннофокусных и светосильных объективов. Кроме этого, реакция синечувствительного слоя фотоплёнки на ультрафиолетовое излучение редко соответствует зрительному восприятию - образующаяся лиловая дымка и окраска теней в сине-фиолетовые тона редко у кого вызывает положительные эмоции. Значит, поскольку ультрафиолетовую часть спектра света использовать с пользой не получается, проще от неё избавиться при помощи ультрафиолетового фильтра. Обычно ультрафиолетовый светофильтр практически бесцветен, кратность его равна 1 (то есть он, отфильтровывая ультрафиолетовое излучение, не задерживает лучи света, участвующие в образовании полезного изображения на плёнке).

Фильтр под названием "скайлайт" (маркировка на оправе - skylight 1B, skylight 1A, или KR 1.5) имеет слабую розовую окраску (1B плотнее, 1А - светлее) и используется для коррекции света неба. Свет, приходящий от чистого неба, имеет достаточно высокую цветовую температуру и, следовательно, участки изображения, освещенные этим светом, будут иметь неприятный голубоватый оттенок. Фильтр skylight слегка "утепляет" цветопередачу, корректируя излишнюю синеватую окраску теней объекта съёмки. Оптическая плотность фильтра skylight весьма мала, поэтому и фактор увеличения экспозиции при съёмке с ним как правило указывается от 1 до 1.1, что практически не требует коррекции экспозиции.

Для защиты объектива от повреждений и загрязнений служит защитный фильтр (маркировка на оправе "protect" или "neutral/clear"). Такой фильтр фактически не изменяет ни спектрального состава, ни интенсивности, ни других характеристик проходящего через него света. Производители, наоборот, прилагают все силы для того, чтобы защитный фильтр вносил как можно меньше таких изменений. Главное назначение такого фильтра - защищать переднюю линзу объектива от неблагоприятных воздействий окружающей среды - например пыли, капель влаги, а также - от жирных отпечатков пальцев и предметов, способных повредить нежную поверхность просветляющего покрытия (а иногда - даже и стекла) передней линзы объектива.

В качестве защитного фильтра можно, не снимая с объектива, применять ультрафиолетовый фильтр и даже скайлайт. Сторонников и противников применения этих светофильтров для постоянного ношения немало, и каждая точка зрения по-своему обоснована, поэтому однозначного мнения на этот вопрос в литературе нет. Безусловно, любая оптическая деталь (в данном случае - светофильтр), которая не была учтена при расчете оптической схемы объектива, сможет лишь ухудшить качество изображения, даваемого объективом. Однако ухудшение качества изображения, возникающее в результате повреждения поверхности передней линзы объектива, зачастую не только заметно гораздо больше, но и носит необратимый характер - переднюю линзу, в отличие от защитного светофильтра, нельзя ни снять, ни заменить. Так что в этом случае приходится выбирать из двух зол меньшее. В специальной литературе десяти-пятнадцатилетней давности (в частности - в ставшей уже классической среди советских/российских фотографов и фотолюбителей книге Р.Хеймена "Светофильтры", переведенной на русский язык издательством "Мир") однозначно утверждалось, что любой светофильтр, какой бы он ни был хороший, надо применять только при необходимости. Однако время по-своему расставляет акценты. Для современных зум-объективов, имеющих большой перепад фокусных расстояний и компактную оправу, защитный светофильтр становится весьма нужным и важным аксессуаром. Ведь не секрет, что с ростом светосилы и кратности зум-объективов (особенно имеющих на "широком" конце фокусное расстояние 28мм и меньше) стремительно увеличивается в размерах передняя линза этих объективов. И вот эта огромная передняя линза, практически не защищаемая ни оправой объектива, ни даже надетой на него блендой, становится отличной мишенью не только для грязных жирных пальцев, но и для менее заметных, но не менее вредных воздействий - пыли, брызг воды и слюны. Также нередки повреждения передней линзы и от неаккуратного обращения с объективом - например надевая впопыхах крышку или бленду на объектив, можно промахнуться и зацепить краем крышки нежное просветляющее покрытие передней линзы объектива. Следовательно - в понятие "экстремальных условий", для защиты передней линзы от которых и предназначен защитный фильтр, для таких объективов попадает основная часть съёмок. А защитный фильтр уже можно спокойно переименовывать в "фильтр постоянного ношения" - в соответствии с его преимущественным применением.

К оптическому качеству фильтра, постоянно одетому на объектив, предъявляются достаточно высокие требования, ведь фильтр невысокого качества способен вызвать значительное ухудшение качества изображения, в первую очередь - уменьшение резкости и падение контраста.

Поэтому в качестве фильтра постоянного ношения можно применять только самые высококачественные светофильтры (справедливости ради стоит отметить, что в результате применения высококачественного светофильтра для защиты объектива падение резкости практически незаметно даже при съёмке со штатива, не говоря уже про съёмку с рук).

Ведущие производители светофильтров неустанно ведут борьбу в этом направлении. Совершенствуются процессы обработки заготовок будущих фильтров, значительно ужесточается контроль геометрических параметров светофильтров - плоскостности и параллельности их поверхностей. Большое значение имеет и такой параметр светофильтра, как коэффициент светопропускания. У непросветленного светофильтра коэффициент отражения света на границе "стекло - воздух" составляет около 5%, соответственно для светофильтра типа UV или Skylight, имеющего две поверхности "стекло - воздух", коэффициент пропускания света составит чуть больше 90%. Это вроде бы и не страшно, однако порядка 1/3 от оставшихся 10% света всё-таки попадает на плёнку, но уже в рассеянном от многократного переотражения в промежутке между обеими поверхностями фильтра и передней линзой объектива виде, уменьшая контраст получаемого изображения и приводя к утрачиванию деталей в тенях изображения. Особенно заметно падение контраста от рассеяния света на фильтре при съёмках контрастных сюжетов, не говоря уже о съёмках против света. Для уменьшения этого неприятного эффекта на поверхности фильтра напыляют в вакууме специальные просветляющие покрытия. Принцип действия просветляющего покрытия основан на интерференционных эффектах падающего и отраженного света в напыленной на границе раздела тонкой (1/4 длины волны) прозрачной плёнке.

Уже однослойное просветление позволяет уменьшить коэффициент отражения с 5% до 1-2%, а многослойное просветление (в зависимости от количества слоев) уменьшает отражение до 0.5-0.2%, что позволяет довести коэффициент пропускания поверхности светофильтров до рекордных цифр - от 97% (HOYA HMC UV) до 99.7% (HOYA HMC Super UV и HOYA PRO 1 UV). Новейшие технологии компьютерного расчета и вакуумного напыления высококачественных многослойных просветляющих покрытий позволяют не только уменьшить коэффициент светорассеяния, но и управлять спектральными характеристиками светофильтров. Подобная технология позволила создать ультрафиолетовый светофильтр HOYA Pro 1 UV (0) L41, имеющий гораздо более крутую характеристику среза, чем у фильтра HOYA UV (0) L39, созданного по обычной технологии.

Многослойными просветляющими покрытиями в настоящее время покрывается большинство высококачественных светофильтров. Маркировка, свидетельствующая о многослойном просветлении, значительно отличается у разных изготовителей, а в ряде случаев даже может отсутствовать. Непросветленными, как правило, выпускаются фильтры большой оптической плотности (например - нейтральный NDx400), эффектные фильтры и насадки "мягкого фокуса". Также редко просветляют пластмассовые фильтры.

Дополнительного снижения отрицательного влияния на оптические параметры объектива можно добиться, делая светофильтр как можно более тонким. Работы по улучшению свойств оптических стекол позволили уменьшить толщину светофильтров до совершенно фантастической цифры - 1 мм, при сохранении надлежащих прочностных свойств стеклянной пластинки. C использованием этой технологии выпущены светофильтры HOYA PRO 1 UV (L41) и HOYA PRO 1 Skylight.

Нейтрально-серые фильтры (маркировка на оправе "ND" и указание кратности фильтра или его оптической плотности). Нейтральные фильтры не влияют на спектральный состав проходящего через них света, ослабляя лишь мощность светового потока. Казалось бы, зачем ослаблять световой поток, когда есть много других способов уменьшить количество света, попадающего на плёнку - закрыть побольше диафрагму, или поставить выдержку покороче, тем более что выдержки 1/2000с - 1/4000с уже давно стали нормой даже на любительской аппаратуре, не говоря уже о профессиональных аппаратах, где выдержкой в 1/8000с - 1/12000с уже мало кого можно удивить? Есть даже поговорка, гласящая что "света много не бывает!". Тем не менее в практике фотографа-профессионала нередко возникают ситуации, когда света таки много, и лишь применение нейтральных фильтров позволяет добиться желаемого художественного эффекта.

К примеру, съёмка текущей воды на коротких выдержках дает весьма неприятный эффект - "замороженная" короткой выдержкой вода скорее напоминает стекло, чем воду. Выдержек немногим длиннее 1/30с, когда вода уже становится похожа на воду, используя плёнку средней чувствительности, ещё можно добиться закрыванием диафрагмы "до упора" (до f/22 - f/32), однако при этом уже не только падает разрешающая способность объектива, но и исчезает возможность использовать глубину резкости для расстановки "акцентов" в изображении. Ну а выдержек порядка 1 - 2 секунды и длиннее, при которых текущая вода становится похожа на переливающийся туман, без нейтрального фильтра уже не добиться никак - даже в лесу утром света уже много для таких снимков. Другой пример применения нейтральных фильтров - съёмка портрета при дневном освещении. В таких съёмках для лучшего выделения объекта съемки (чтобы лучше "оторвать" его от фона) используются светосильные объективы, которые при съёмке практически не диафрагмируют (используя диафрагмы порядка f/1.4 - f/2.8), что зачастую затруднительно без применения нейтральных фильтров. Наиболее часто в этих целях применяются нейтральные светофильтры, уменьшающие световой поток в 2, 4 и 8 раз. Также, для специальных целей, выпускаются нейтрально-серые светофильтры и большей кратности (от 400 до 1000000), пропускающие лишь незначительную часть светового потока, падающего на них. Используются они для наблюдения и съёмки объектов, имеющих очень большую яркость (например - поверхности Солнца), а также - для съёмки со сверхдлинными выдержками (от десятков секунд до десятков минут) для получения эффекта "безлюдности", когда на снимке остаются только неподвижные объекты. В последнем случае при съёмке в расчете экспозиции необходимо учитывать снижение чувствительности плёнки в результате "эффекта Шварцшильда".

Поляризационные фильтры

Распостранение света - это волновой процесс, подобный волнам на поверхности пруда от брошенного в воду камня. Только обычно колебания вектора напряженности волны света (свет представляет собой поперечную электромагнитную волну) не ограничены одной плоскостью, как в случае с поверхностью воды, а происходят во всех направлениях (перпендикулярно направлению распостранения волны). Однако можно искусственным образом сделать так, чтобы колебания эти происходили в одной плоскости. В этом случае такой свет будет называться линейно-поляризованным, и обладать некоторыми, отличными от естественного (неполяризованного) света, свойствами. По характеру воздействия на глаз или фотоплёнку линейно-поляризованный свет от неполяризованного ничем не отличается. Определить степень поляризованности света и направление его поляризации можно только одним способом - посмотрев на него через "анализатор" - среду, пропускающую только свет, поляризованный в одной плоскости и, соответственно, поглощающий свет, поляризованный в перпендикулярной плоскости. В качестве анализатора и выступает применяемый в фотографии поляризационный светофильтр, представляющий собой пластинку специального материала, поляризующего свет (например - кристаллов герапатита), укрепленную между двумя оптически плоскими стеклами. Весь этот "бутерброд" монтируется в специальной вращающейся оправе, на которой одной или двумя точками наносится метка, показывающая положение плоскости поляризации фильтра. Как и для чего можно применить эти замечательные свойства поляризационного фильтра?

Поляризация света может происходить и в естественных условиях - при зеркальном отражении от любых неметаллических поверхностей. Естественный свет, будучи изначально неполяризованным (точнее - хаотически поляризованным, то есть состоящим из смеси волн с разным направлением поляризации), при зеркальном отражении от неметаллических поверхностей приобретает свойства линейно-поляризованного света. Физически это объясняется тем, что для света с разным направлением поляризации при зеркальном отражении от неметаллической поверхности создаются разные условия. Наиболее благоприятны условия отражения для света с поляризацией, параллельной плоскости падения - такой свет отражается без потерь. Свет с иной ориентацией плоскости поляризации в большей или меньшей степени гасится при отражении.

Поэтому наиболее очевидное применение поляризатора - это устранение (или, по крайней мере - уменьшение интенсивности) бликов, образующихся на блестящих неметаллических поверхностях, например - стеклянных витринах и окнах, окрашенных или покрытых пластиком поверхностях, водной глади и так далее. Использовать поляризационный светофильтр достаточно просто - ведь производимый им эффект заметен на глаз и хорошо виден в видоискателе фотоаппарата. При этом единственное, что желательно знать из теории, это тот факт, что степень поляризации отраженного света варьируется при изменении угла падения (отражения) света. Угол, при котором поляризация отраженного света достигает максимума, зависит от материала отражающей поверхности, и составляет обычно 50-60 градусов от нормали отражающей поверхности (соответственно - 30-40 градусов от самой поверхности). Поэтому для того, чтобы при помощи поляризационного светофильтра полностью ликвидировать нежелательное отражение от блестящей поверхности, есть смысл выбрать направление съёмки таким образом, чтобы отражающая поверхность (блики с которой предполагается убирать) располагалась под оптимальным углом к фотоаппарату.

Поляризационный фильтр также весьма эффективен и в случаях, когда поверхность объекта съёмки имеет смешанный зеркально-диффузный характер отражения. Весьма небольшого времени, проведенного с поляризационным светофильтром в руках, достаточно для того, чтобы найти вокруг себя уйму предметов, поверхность которых обладает таким типом отражения - при разной ориентации плоскости поляризации фильтра меняется оттенок цвета многих предметов, окраска их становится сочнее и насыщеннее. Главное тут - не переусердствовать, потому как совсем лишенные бликов предметы выглядят бесформенными. Да и цвет некоторых предметов может измениться достаточно значительно, выйдя за пределы приемлемого для восприятия.

Кроме такого очевидного примера использования поляризационного светофильтра есть ещё масса не столь очевидных, но не менее удачных и эффективных способов его применения - поляризованный свет присутствует вокруг нас в большом количестве. Голубое небо, например, обязано своим цветом рассеянию сине-фиолетовой части солнечного света на мельчайших капельках воды, составляющих атмосферную дымку. А поскольку отражение света от поверхности каждой капельки носит характер зеркального отражения от неметаллической поверхности, то свет, идущий от неба, оказывается линейно-поляризованным. Следовательно, выбрав соответствующее направление съёмки, можно при помощи поляризационного светофильтра сделать голубое небо значительно темнее, не оказывая влияния на воспроизведение остальных деталей пейзажа. Максимальный эффект применения фильтра достигается в том случае, когда солнце находится под углом около 90 градусов к направлению съёмки, а плоскость поляризации фильтра установлена в горизонтальное положение. Кстати, этот же принцип используется и в солнцезащитных очках, выпускаемых фирмой Polaroid corporation.

Кратность поляризационного фильтра составляет в среднем 3 - 4, то есть применение поляризационного фильтра требует увеличения экспозиции на 1.5 - 2 ступени (в 3 - 4 раза) в сравнении с экспозицией без фильтра. Несмотря на вносимый при вращении фильтра эффект, кратность фильтра, как правило, мало зависит от ориентации плоскости поляризации фильтра - ведь поляризационный фильтр используется для уменьшения ярких бликов, размеры которых чаще всего незначительны. Конечно, полную уверенность в точности экспонирования с фильтром можно получить при помощи замера света по системе TTL (Throw The Lens - через объектив). Однако многие фотоаппараты, имеющие систему TTL-замера света, используют для разделения светового потока оптические элементы, сами по себе поляризующие свет. Например, в автофокусных фотоаппаратах таким элементом зачастую выступают полупрозрачные участки на зеркале, необходимые для работы датчиков системы автофокусировки (расположенных под зеркалом). В таком случае получается, что прошедший через поляризационный фильтр свет, будучи уже практически на 100% поляризованным, на пути к датчику экспозамера проходит через еще один поляризатор, который при несовпадении плоскостей поляризации дополнительно ослабляет световой поток, а значит - и вносит в экспонометрическую систему аппарата нежелательную "поправку", приводящую к занижению показаний экспонометра и переэкспонированию плёнки. Обойти такую неприятность можно, используя специально модифицированный поляризационный фильтр, называемый "циркулярным" (в отличие от обычного - "линейного" - поляризатора). В конструкцию циркулярного поляризационного фильтра кроме защитных стеклянных пластинок и пластинки поляроида, входит ещё и пластинка "1/4 длины волны", преобразующая линейно-поляризованный свет в циркулярно-поляризованный, который уже не ослабляется при дальнейшем прохождении через оптические элементы камеры, обладающие свойствами линейного поляризатора.

Не оставим без внимания и то, что циркулярный поляризационный фильтр идентичен линейному (за единственным исключением, о котором речь будет ниже) как по выполняемым функциям, так и по методам обращения с ним. Отличить их можно лишь по соответствующей надписи, либо - по тому факту, что циркулярный поляризационный фильтр притемняет блики только будучи развернутым присоединительной резьбой к глазу (или объективу), а линейный поляризатор - одинаково работает в любом направлении. Для уменьшения количества применяемых одновременно светофильтров (от лишней пары границ воздух-стекло и лишней высоты оправы пользы ведь никакой), иногда выпускаются "гибриды", обладающие свойствами циркулярного поляризационного и, например, ультрафиолетового (UV) или конверсионного (85В) фильтров одновременно.

Поляризационные светофильтры можно применять не только по одному, но и попарно, используя в качестве нейтрального фильтра с изменяемой плотностью. Вращая один фильтр относительно другого, можно изменять светопропускание такой пары в широких пределах - от минимума в 3 - 4 ступени (когда плоскости поляризации обоих фильтров совпадают) до практически непрозрачного состояния, когда плоскости поляризации фильтров перпендикулярны - при этом свет ослабляется более, чем на 12-15 ступеней (4000 - 30000 раз). Применяя такую комбинацию, нужно помнить, что внешний (первый по ходу света) поляризационный фильтр обязательно должен быть линейным, а ближний к камере (в случае автофокусного аппарата) - циркулярным.

Некоторые производители выпускают уже готовые конструкции, построенные на использовании нескольких поляризационных фильтров одновременно. HOYA, например, выпускает насадку переменной оптической плотности POL-FADER (два поляризационных фильтра нейтральной окраски в одной оправе). Кроме этого, при использовании комбинации окрашенных в разные цвета поляризаторов с поляризаторами нейтральной окраски, появляется возможность создания фильтров с переменной плотностью окраски. Фильтр PL-COLOR, позволяющий выбрать насыщенность окраски фильтра от нейтральной до полностью насыщенной, состоит из поляризатора с нейтральной окраской и второго поляризатора, окрашенного в насыщенный синий, желтый, оранжевый или красный цвет. Комбинация из двух окрашенных в разные цвета поляризаторов и одного поляризатора нейтральной окраски выпускается под названием VARIO PL-COLOR, и дает возможность ещё больше разнообразить эффект, позволяя при вращении оправы фильтра легко изменять не только насыщенность окраски фильтра, но и его цвет.

dubiljer@in.dp.ua