Зачем использовать маленькую апертуру при попытке увидеть датчик пыли?

26

Кое-где я читал о людях, которые устанавливали свои линзы на маленькую апертуру во время тестирования их чистоты сенсора, предположительно, чтобы получить лучшее изображение пыльных пятен. Однако изображение частиц пыли на сенсоре, на мой взгляд, не должно зависеть от резкости, вызванной настройками объектива. То же самое верно для частиц пыли на самих элементах линзы. Это заставляет меня задуматься - неужели эти люди неправильно понимают теорию работы оптической системы или я что-то упускаю?

ysap
источник
1
Возможно, этот вопрос можно было бы расширить, чтобы охватить другие аспекты: имеет ли значение, если я использую широкоугольный объектив или телеобъектив? Зум или премьер? Расфокусировать на бесконечность или совсем близко? (По крайней мере, с некоторыми быстрыми экспериментами, которые я проводил, при прочих равных условиях, пыль было легче обнаружить с более коротким фокусным расстоянием - однако сочетание короткого фокусного расстояния и небольшой диафрагмы означало, что фон был недостаточно расфокусированным.) .)
Юкка Суомела
1
@JukkaSuomela - вот почему, я думаю, лучшим методом будет тестирование, направленное на чистое голубое небо.
ysap

Ответы:

18

Если бы пыль действительно была на самом датчике, вы были бы абсолютно правы.

По крайней мере, в обычном случае, пыль не может попасть на поверхность самого датчика, потому что прямо перед датчиком есть пара миллиметров или около того фильтров. Фронт большинства из них (по крайней мере, в обычном случае) файлера АА.

Главное, что это все прозрачное стекло. Поэтому при более широкой апертуре на датчик поступает больше света под разными углами. Поскольку свет может проходить под любым углом через эти фильтры (потому что все они, по крайней мере, в основном из прозрачного стекла), пятна пыли обычно не блокируют весь свет. При меньшей апертуре свет идет почти прямо от малой апертуры, поэтому края любых пятен пыли четко определены.

На практике разница довольно очевидна. Вот снимок с f / 1.7, затем снимок, сделанный несколько секунд спустя на f / 22 (та же камера, тот же объектив и т. Д. - все, что изменилось, - это диафрагма и выдержка):

F / 1.7: введите описание изображения здесь

F / 22: введите описание изображения здесь

Как обычно в этой ситуации, я также повысил контрастность, чтобы сделать пыль более заметной - поскольку это простой, малоконтрастный объект, гистограмма начинается следующим образом:

введите описание изображения здесь

Чтобы сделать пыль более заметной, вы настраиваете уровни примерно так:

введите описание изображения здесь

Если вы примените его к изображению f / 1.7 (как я делал выше, чтобы сохранить справедливость), это также переоценит ослабление света в углах изображения. Хотя, в любом случае, они есть, но обычно они не настолько плохи, как на первом снимке выше.

Обратите внимание, что это довольно строгий тест. Этот датчик достаточно чистый, поэтому на обычных снимках на нем вообще нет следов пыли. Между полным отсутствием контраста / деталей объекта, крошечной диафрагмой и экстремальным усилением контраста, мы видим немало того, чего мы никогда не увидим ни на одной нормальной картинке (не говоря уже о том, что два худших пятна здесь близки нижняя часть рамки, где почти всегда есть хотя бы небольшая деталь, чтобы скрыть эти проблемы в любом случае). Если вы проверяете это на своей собственной камере, не удивляйтесь, если она выглядит (возможно, намного) хуже, чем приведенные выше. Из того, что я видел, я предполагаю, что большинство цифровых зеркальных фотокамер (и довольно много камер P & S тоже), по крайней мере, немного, а часто и намного хуже, чем это.

Джерри Гроб
источник
Мой намного хуже, чем это. : P Я боялся делать влажную уборку ... но, возможно, мне придется. У вас есть чертовски чистый датчик!
Ириса
Что вы снимали на этих двух фотографиях?
Лазер
@Lazer: стена моего офиса, в основном, не в фокусе. При f / 22 достаточно DoF, чтобы вы могли увидеть небольшую текстуру стены (хотя она все еще не сфокусирована и что-то вроде экспозиции в 2 с, снятый с рук, так что до резкости далеко). Более распространенная тема - чистое голубое небо.
Джерри Коффин
19

Если я правильно понимаю ваш вопрос, то при закрытии диафрагмы до самой узкой части вы сможете сфокусировать свет максимально плотно. Если вы делаете снимок с более широкой апертурой, избыточный не падающий свет все равно попадет на сенсор и уменьшит воздействие сенсорной пыли.

Чтобы выразить это в более точных технических терминах ... с узкой апертурой, свет, падающий на датчик, идет от как можно более узкого поля и как можно ближе к перпендикуляру (90 ° к плоскости датчика). Это заставляет частицы пыли создавать «резкую тень» на датчике. При более широкой апертуре свет, падающий на датчик, исходит из широкого поля зрения, и свет не всегда может быть перпендикулярен (может быть где-то от 90 ° до 70 °), поскольку вся поверхность линзы играет роль в focusingсвете. Эти внеосевые лучи света заставляют частицы пыли создавать «мягкую тень» на датчике.

введите описание изображения здесь

Вы можете продемонстрировать эффект в макромасштабе, если вам нужен визуальный образец. Поднимите руку на расстоянии полутора метров от стены и направьте на нее яркий, но узкий луч света ... скажем, от фонарика на расстоянии около 10 футов. Тень от вашей руки должна быть четкой и острой. Выполните тот же эксперимент еще раз, однако на этот раз установите несколько затененных ламп, которые излучают свет в широком поле по линии, параллельной стене, на расстоянии около 10 футов. Тень от вашей руки должна быть мягкой и тусклой, если она вообще видна (кроме как при более тщательном изучении). Сужение диафрагмы сродни использованию фонарика, а расширение сродни настройке более широкого ряда источников света.

Йриста
источник
ОК, здесь есть пара понятий. Во-первых, угол падения перпендикулярен только в центре датчика. Это не зависит от диафрагмы, а только простая геометрия проблемы. Правда, однако, что с широкой апертурой лучи подходят под более широким углом (конусом), чем с узкой апертурой. Во-вторых, по определению, датчик находится в плоскости фокуса, поэтому все лучи должны сходиться на пылевой частице. В-третьих, в вашем эксперименте с тенями предполагается, что пальцы находятся далеко от стены, однако пыль находится на датчике (отдайте или возьмите ИК-фильтр).
ysap
2
@ysap: пыль на фильтрах в передней части датчика, а не на датчике. Учитывая масштаб, о котором говорилось в современной цифровой зеркальной камере, мой пример макроса (который, по общему признанию, ОЧЕНЬ груб) пытается это учесть. Следует также отметить, что при использовании этого метода он лучше всего выделяет пыль в центре датчика, а пыль по краям датчика - наихудшую ... по той самой причине, что свет в этих областях не совсем "перпендикулярен". , Таким образом, мы на самом деле не согласны, однако, возможно, для тестирования в макромасштабе держите руку всего в полуметре от стены. ;)
Ириса
Также имейте в виду, что в современных DSLR имеется воздушный зазор между компонентом фильтра перед датчиком и самим датчиком, чтобы обеспечить автоматическую очистку датчика с помощью вибрации (по крайней мере, для большинства ... Я думаю, что с Уменьшение вибрации камеры не может.) Это увеличивает расстояние между пылью и датчиком. Еще одно замечание ... «резкость», которая обычно получается при остановке, здесь не играет роли ... обычно я расфокусирую линзу на бесконечность, чтобы свет, проходящий через нее, не содержал соответствующих «деталей» ... это просто плоский, несфокусированный и в основном «перпендикулярный» свет.
Ириса
1
Полезное слово для этого: «Коллимированный». en.wikipedia.org/wiki/Collimated_light
mattdm
1
Поскольку расстояние от объекта до объектива обычно намного больше, чем расстояние от объектива до датчика, малые расстояния перед датчиком являются гораздо более важными. Краевые лучи, которые почти параллельны друг другу при попадании на объектив, имеют большой угол наклона при проецировании линзой на датчик (особенно если объектив значительно больше по площади, чем площадь светового круга, который он проецирует на плоскость датчика).
Майкл С.