Góc rắn rắn là gì và nó liên quan đến nhiếp ảnh như thế nào?

Vì vậy, tôi đang đi chơi trong phòng chat và nghe nhắc đến một thứ gọi là "Góc nhìn vững chắc". Đây là gì, và làm thế nào nó có thể quan trọng?

Góc vững chắc là sự mở rộng của khái niệm góc từ hai đến ba chiều. Vì vậy, hãy bắt đầu từ 2d: xem xét một vòng tròn và chọn hai tia bắt đầu từ trung tâm. Họ sẽ chia chu vi thành hai phần, được gọi là vòng cung. Độ dài của mỗi cung chia cho chiều dài của bán kính sẽ là số đo của góc được phụ thuộc bởi chính cung đó.

Mở rộng điều này thành ba chiều: thay vì hình tròn lấy một hình cầu và thay vì chọn hai tia chọn một hình nón ở giữa hình cầu. Hình nón sẽ đi qua bề mặt của hình cầu: và bây giờ để xác định góc đo rắn diện tích của bề mặt giới hạn bởi hình nón, chia cho vuông chiều dài của bán kính (để chúng tôi có diện tích chia cho một khu vực).

Điểm mấu chốt là - vì chúng là các tỷ số - các góc (và các vật rắn không có ngoại lệ) là các đại lượng không thứ nguyên: một vật nhỏ nhìn từ khoảng cách ngắn có thể bao phủ cùng một góc với một vật lớn nhìn từ khoảng cách xa.

Vì sao vấn đề này ? Bởi vì chúng ta sống trong 3 chiều không gian (:-)). Chẳng hạn, hãy xem xét một nguồn điểm sáng duy nhất (một ngôi sao nhìn từ rất xa?) Bằng cách đối xứng , không có lý do gì để nó phát ra nhiều hơn theo một hướng so với hướng khác. Vì vậy, tất cả các photon sẽ được trải đều trong không gian. Bây giờ bạn quyết định xem có bao nhiêu ánh sáng đến trong một vùng không gian nhất định: theo dõi một "hình nón" từ vùng không gian mà bạn quan tâm (chủ đề của ảnh) với đỉnh trên ngôi sao và bạn sẽ "đo "Góc vững chắc. Bây giờ tỷ lệ của các photon sẽ bằng tỷ lệ của góc rắn so với tổng (nghĩa là, 4 * pi, tương tự như 2 * pi ở hai chiều): nếu ngôi sao ở rất xa, thì điều này sẽ là một con số rất nhỏ

Bây giờ từ các ngôi sao chuyển sang các đơn vị flash. Chúng không thực sự giống như (không phải là sao, sau tất cả :)) và không tỏa ra đẳng hướng (chúng thường được định hướng sao cho tất cả ánh sáng đi đâu đó hữu ích) nhưng lý do tương tự được áp dụng vì chúng thường nhỏ hơn nhiều so với các đối tượng chúng ta chụp ảnh.

Kiểu tính toán này làm cơ sở cho hiệu ứng luật bình phương nghịch đảo (về cơ bản, bạn đang lan truyền một lượng ánh sáng cố định theo một góc rắn nhất định: diện tích của hình cầu được phụ thuộc bởi cùng một góc rắn phát triển với bình phương khoảng cách từ nguồn, và vì vậy nếu bạn nhân đôi khoảng cách, diện tích sẽ được bình phương).

Một góc vững chắc là một khái niệm khá trừu tượng về hình học , nhưng hy vọng đủ dễ hiểu một khi khái niệm này được nắm bắt. Một cách đơn giản để nghĩ về nó là mở rộng khái niệm về một góc bình thường từ một chiều (chiều dài của một cung) sang hai chiều (diện tích của một vòng tròn). Một góc được xác định bởi cung " phụ " hai tia kéo dài từ điểm chính giữa của một vòng tròn đơn vị. Công thức cho một góc là:

θ = s / r

(Đâu slà chiều dài của cung giữa hai tia và rlà bán kính đường tròn)

Theo cùng một cách, một góc rắn được xác định bởi diện tích của một "vòng tròn" phụ thuộc hai tia kéo dài từ điểm trung tâm của một hình cầu đơn vị. Khi các tia giao nhau với bề mặt của quả cầu, một vòng cung giữa hai tia được tạo ra ở bề mặt của quả cầu ... góc của bạn. Tuy nhiên, cùng một cung có thể được vẽ ở bất kỳ hướng nào trên bề mặt của hình cầu. Giả sử bạn quay vòng cung xung quanh điểm trung tâm của nó trên bề mặt của hình cầu, bạn sẽ tạo một vòng tròn trên bề mặt của hình cầu. Một cách khác để nhìn vào nó sẽ là nói diện tích của một vòng tròn trên bề mặt của một hình cầu được tạo bởi hình chiếu của một hình nón được tạo bởi cùng một góc từ tâm của hình cầu. Diện tích của vòng tròn đó là một góc vững chắc. Công thức cho một góc vững chắc là:

Ω = A / r ^ 2

(Trường hợp Adiện tích của hình tròn được phụ thuộc bởi hai tia và rlà bán kính của hình cầu)

Cho các đơn vị của cả hai phương trình, cả góc và góc rắn đều không có đơn vị và không phụ thuộc vào kích thước thực tế của vòng tròn đơn vị hoặc hình cầu mà chúng dựa vào.

Các góc rắn có ứng dụng hữu ích trong chụp ảnh, cụ thể là trong lĩnh vực tính toán độ chói từ nguồn sáng và lấy giá trị phơi sáng cần thiết để phơi sáng chính xác cảnh được chiếu sáng bởi độ chói nhất định. Đơn vị tiêu chuẩn của các góc rắn là steradian , một giá trị đơn vị đại diện cho góc rắn của diện tích r^2. Các góc vững chắc của một hình cầu là 4π sr. Đơn vị được ưa thích để đo độ rọi khi tính giá trị phơi sáng là lux và do đó, một lux tương đương với một candela (một phép đo cường độ sáng) bình phương trên một mét vuông:

1 lux = 1 cd sr / m ^ 2

Một lux là một phép đo ánh sáng có cường độ (cd) nhất định phát ra từ một hình học nhất định (vô trùng) trên một khu vực cụ thể (m ^ 2). Các góc rắn rất quan trọng đối với nhiếp ảnh vì chúng giúp đưa hình học cụ thể vào phương trình. Đây là tất cả tốt và tốt khi một người cần phải đặc biệt cao về phơi sáng, chẳng hạn như khi thực hiện các thử nghiệm khoa học của thiết bị máy ảnh cho mục đích so sánh một thiết bị với thiết bị khác.

Từ quan điểm thực tế, các góc độ vững chắc không có nhiều ứng dụng trong thế giới thực. Người ta thường không dành thời gian để chạy toán khi thiết lập ánh sáng studio ... những điều như vậy được học tốt nhất bằng thử nghiệm, xây dựng cơ thể kinh nghiệm và hiểu biết từ việc sử dụng thực tế các thiết bị chiếu sáng. Chỉ sau đó, tất cả các sắc thái của chiếu sáng, bóng râm và ánh sáng nói chung mới được hiểu theo nghĩa thực tế.

Để được giải thích chi tiết về chính xác các góc rắn quan trọng như thế nào để tính giá trị phơi sáng được chiếu sáng cụ thể, hãy xem câu trả lời của tôi cho câu hỏi sau:

Sự khác biệt giữa độ chói và độ chiếu sáng là gì?