Làm thế nào để bộ lọc ND tốt nghiệp thực sự hoạt động?

Câu hỏi của tôi bắt nguồn từ thực tế là bề mặt của bộ lọc hoàn toàn không tập trung.

Sự hiểu biết của tôi là ánh sáng từ bất kỳ một điểm nào của đối tượng chiếu vào ống kính khắp nơi ... một phần của nó đi qua phần tối hơn và một phần của nó đi qua phần sáng hơn của bộ lọc. Giả sử đối tượng nằm trong tiêu cự, tất cả ánh sáng này sẽ quay trở lại một điểm duy nhất trên cảm biến.

Vì vậy, có vẻ hợp lý với tôi rằng mỗi điểm trên cảm biến sẽ nhận được một lượng ánh sáng tương đương truyền qua từng nửa (vì đơn giản) của bộ lọc chia độ .... và do đó tôi suy ra rằng bộ lọc sẽ hợp lý không hoạt động khác với bộ lọc ND thống nhất.

Rõ ràng tôi đã sai, bằng chứng là nhiều bức ảnh hoàng hôn thành công. Các ống kính không sử dụng tất cả ánh sáng chiếu vào phần tử phía trước? Nếu không, tất cả đi đâu?

Trực giác của bạn về cơ bản là chính xác nhưng có một vài điểm quan trọng.

1. Khi ống kính dừng ngay xuống, chỉ có ánh sáng hướng vào trung tâm của phần tử phía trước sẽ khiến nó thành hình ảnh, vì vậy toàn bộ phần tử phía trước không được sử dụng cho mọi điểm sáng chạm vào cảm biến (mặc dù tất cả đều được sử dụng cho một số điểm của ánh sáng).

2. Ngay cả khi khẩu độ mở hoàn toàn và ánh sáng truyền qua toàn bộ phần tử phía trước cho mỗi pixel, bộ lọc sẽ là một khoảng cách nhỏ nhưng đáng kể ở phía trước ống kính.

Thời gian cho một số sơ đồ rút tiền thô sơ. Trong trường hợp đầu tiên, thật dễ dàng để thấy rằng nếu bộ lọc được đặt ở bất cứ đâu ngoại trừ mức chết với mống mắt, thì nó sẽ chặn ánh sáng đến từ đỉnh của cảnh chứ không phải phía dưới:

http://www.mattgrum.com/photo_se/pinhole.jpg

Bây giờ hãy xem xét trường hợp thứ hai. Ống kính mở rộng và ngăn các hiệu ứng mờ, từng điểm ánh sáng từ một vật thể trong tiêu cự lan ra, đánh vào toàn bộ phần tử phía trước trước khi tập trung xuống một dấu chấm. Điều này cho thấy rằng ánh sáng từ đỉnh của vật thể và đáy của vật thể đều đi qua cùng một lượng bộ lọc ND, nghĩa là không có hiệu ứng chia độ. Tuy nhiên, bộ lọc sẽ không được gắn phẳng với phần tử phía trước:

http://www.mattgrum.com/photo_se/ Worldwideopen.jpg

Khi hơi ở phía trước sẽ có một góc mà ánh sáng chỉ chiếu dưới bộ lọc khi đến từ dưới cùng của cảnh, trong khi ánh sáng từ phía trên được lọc ra một phần, dẫn đến sự khác biệt về độ sáng giữa trên và dưới.

Tuy nhiên, nếu ống kính rất nhanh và bộ lọc được gắn khá gần ống kính thì ND thực sự sẽ không hoạt động, như được đề xuất bởi câu hỏi của bạn. Để chứng minh điều này, tôi đã dán một thẻ đen qua ống kính 50mm f / 1.4 để nó ở ngay trên trung tâm, chiếm gần một nửa yếu tố phía trước:

http://mattgrum.com/photo_se/f1_4.jpg

Đó là mở rộng, chỉ vào bầu trời (khoảng cách tiêu cự 3 m). Có một họa tiết nhỏ có thể nhìn thấy ở trên cùng, nhưng không có hiệu ứng nào bạn mong đợi từ bộ lọc tốt nghiệp đột ngột bị lọc từ 0 đến 100%! Đây là bức ảnh tương tự ở f / 11:

http://mattgrum.com/photo_se/f11.jpg

Không phải mọi pixel sẽ sử dụng ánh sáng từ tất cả ánh sáng đến ống kính.

Giả định của bạn về tất cả ánh sáng đi đến một điểm chỉ đúng nếu bạn lấy một điểm duy nhất từ ​​đối tượng của mình. Nếu bạn lấy một điểm liền kề khác từ chủ đề của mình, điểm đó sẽ được chiếu bên cạnh điểm trước đó. Cuối cùng, bạn có một mặt phẳng tiêu điểm (hình chiếu), không chỉ là một dấu chấm đơn lẻ.

Nói cách khác, pixel trung tâm của hình ảnh của bạn sẽ sử dụng ánh sáng chủ yếu đến từ trung tâm của ống kính vì các pixel viền sẽ sử dụng ánh sáng từ các cạnh của ống kính. Theo cách đó, một phần của hình ảnh được bao phủ bởi grad-ND sẽ tối hơn.