Come funzionano effettivamente i filtri ND graduati?

La mia domanda deriva dal fatto che la superficie del filtro è completamente sfocata.

La mia comprensione è che la luce proveniente da qualsiasi punto del soggetto colpisce l'obiettivo dappertutto ... parte di esso passa attraverso la parte più scura e parte passa attraverso la parte più chiara del filtro. Supponendo che il soggetto sia a fuoco, tutta questa luce ritorna su un singolo punto del sensore.

Quindi mi sembrerebbe logico che ogni punto sul sensore riceva una uguale quantità di luce che è passata attraverso ciascuna delle metà (per semplicità) del filtro graduato .... e quindi ne deduco che logicamente il filtro non funziona diversamente da un filtro ND uniforme.

Ovviamente mi sbaglio, come evidente da molte foto di successo di tramonti. Le lenti non usano tutta la luce che colpisce l'elemento frontale? In caso contrario, dove va tutto?

filters optics graduated-filters

— Johan
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L'altro giorno stavo pensando esattamente la stessa cosa alle lenti e ho iniziato a confondermi: D

— Dreamager

Risposte:

La tua intuizione è essenzialmente corretta ma ci sono alcuni punti importanti.

Quando l'obiettivo viene fermato verso il basso, solo la luce che si dirige verso il centro dell'elemento anteriore lo farà entrare nell'immagine, quindi l'intero elemento frontale non viene utilizzato per ogni punto di luce che colpisce il sensore (anche se tutto viene utilizzato per qualche punto di luce).
Anche quando l'apertura è completamente aperta e la luce passa attraverso l'intero elemento frontale per ogni pixel, il filtro sarà una piccola ma significativa distanza davanti all'obiettivo.

Tempo per alcuni diagrammi grossolanamente disegnati a mano. Per il primo caso, è facile vedere che se il filtro viene posizionato ovunque tranne il livello morto con l'iride, bloccherà la luce proveniente dalla parte superiore della scena ma non dal fondo:

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

Ora considera il secondo caso. L'obiettivo è spalancato e mette a nudo gli effetti della vignettatura, ogni punto di luce di un oggetto a fuoco si diffonde, colpendo l'intero elemento frontale prima di essere focalizzato su un punto. Ciò suggerisce che la luce dalla parte superiore dell'oggetto e dalla parte inferiore dell'oggetto attraversano entrambe la stessa quantità di filtro ND, il che significa che non vi è alcun effetto graduato. Tuttavia, il filtro non verrà montato a filo dell'elemento frontale:

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

Quando leggermente davanti ci sarà un angolo in cui la luce sgorga appena sotto il filtro quando proviene dal fondo della scena, mentre la luce dall'alto viene parzialmente filtrata, portando a una differenza di luminosità tra alto e basso.

Tuttavia, se l'obiettivo è molto veloce e il filtro è montato abbastanza vicino all'obiettivo, il grad ND non funzionerà davvero, come suggerito dalla tua domanda. Per dimostrarlo, ho registrato una scheda nera su un obiettivo 50mm f / 1.4, quindi è appena sopra il centro, coprendo quasi la metà dell'elemento frontale:

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

È completamente aperto, indicando il cielo (distanza di messa a fuoco 3 m). C'è una leggera vignettatura visibile in alto, ma in nessun modo vicino all'effetto che ti aspetteresti da quello che è essenzialmente un filtro graduato che passa bruscamente dallo 0 al 100% di filtrazione! Ecco lo stesso scatto af / 11:

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

— Matt Grum
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Eccezionale. Stavo iniziando a temere che la magia fosse coinvolta (di nuovo).

— Johan

Ciò significa che la distanza tra l'obiettivo e il filtro è importante?

— Johan

@Johan in una certa misura, sì, la distanza è importante, soprattutto con obiettivi veloci spalancati. Tuttavia, in pratica, i ND graduali vengono utilizzati con l'obiettivo abbassato, pertanto la distanza ha un effetto molto minore sulla quantità di graduazione e può essere ignorata.

— Matt Grum,

Non tutti i pixel useranno la luce di tutta la luce che raggiunge l'obiettivo.

La tua ipotesi su tutta la luce che va verso un singolo punto è corretta solo se prendi un singolo punto dal tuo oggetto. Se si prende un altro punto adiacente dal soggetto, quel punto verrà proiettato accanto al punto precedente. Alla fine hai un piano di messa a fuoco (proiezione), non solo un singolo punto.

In altre parole, il pixel centrale della tua immagine utilizzerà principalmente la luce proveniente dal centro di un obiettivo poiché i pixel del bordo utilizzeranno la luce dai bordi di un obiettivo. In tal modo una parte dell'immagine coperta da grad-ND sarà più scura.

— Evaldas Dzimanavicius
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So che ogni punto del soggetto si concentra su un punto diverso sul piano dell'immagine. Questo non risponde alla mia domanda.

— Johan

@Johan - risponde alla domanda però. Se ci pensate in questo modo, la maggior parte della luce che costituisce il centro verrà dal centro, la maggior parte della luce che costituisce un pixel vicino al bordo verrà dal vicino bordo. Sì, il filtro ND ha un impatto su tutti i pixel, ma ha più di un effetto in cui una percentuale maggiore della luce che compone quel pixel lo ha attraversato. Per pensarci in un altro modo, dove vedi il tuo dito se lo tieni davanti alla parte superiore dell'obiettivo?

— AJ Henderson

@AJHenderson non è proprio il modo in cui funzionano gli obiettivi: se hai un obiettivo con pochissima vignettatura completamente aperta, ogni pixel dell'immagine riceverà la luce che è passata attraverso l'intero elemento frontale.

— Matt Grum

@mattgrum Giusto, ma la maggior parte della luce non proviene dal punto nella posizione relativa? Colpisce l'intero quadro, ma non con uguale influenza. Mi sto perdendo qualcosa?

— AJ Henderson

@AJHenderson quando l'obiettivo è spalancato e un oggetto è a fuoco, ogni pixel riceve un uguale conto di luce da ogni parte vecchia l'elemento frontale, indipendentemente da dove si trova il pixel sul sensore. Pensa a cosa succede quando un punto di luce è sfocato, ottieni un cerchio di luce sul sensore e quel cerchio ha una luminosità uniforme.

— Matt Grum