Как работала фотография до изобретения автофокуса?

Фокусирующие камеры через объектив имели фокусирующие экраны — обычно матовое стекло или линзу Френеля (связано: что такое фокусировочный экран? ). Камеры обзора (большие камеры старого образца с мехами) проецировали изображение на фокусировочный экран. Фотограф непосредственно осматривал изображение на фокусировочном экране (возможно, используя лупу для увеличения областей изображения), часто под затемняющим кожухом. Когда пришло время снимать изображение, фокусировочный экран заменили держателем пленки, и в это время можно было экспонировать пленку.

^{Изображение на фокус-экране Sinar F 4x5. Изображение © Гийом Пиоль, CC-BY-SA-3.0}

Фокусировочные экраны с разделенной призмой были наиболее распространены в зеркальных фотокамерах. Призматический рисунок в центре экрана намеренно «отклонял» лучи, находящиеся не в фокусе, в противоположных направлениях, увеличивая видимость областей, находящихся вне фокуса. Большинство экранов с расщепленной призмой также имели кольцо или кольцо микропризмы (также называемое микрорастром ), окружающее круг с расщепленной призмой в центре экрана. Микропризмы особенно помогли для точной настройки фокуса вблизи в фокусе. Это 5-минутное видео на YouTube демонстрирует использование и эффект как разделенной призмы, так и кольца микропризмы.

Ниже приведен пример фокусировки с помощью расщепленной призмы. Кольцо микропризмы, окружающее сплит-призму, также видно на несфокусированном изображении:

^{Изображения фокусировочного экрана SLR с разделенной призмой, несфокусированные (слева) и сфокусированные (справа). Изображения © Дэйв Фишер, CC-BY-SA-3.0 .}

Раньше существовало небольшое, но активное сообщество людей, модернизирующих свои зеркальные фотокамеры фокусировочными экранами с разделенной призмой. Однако большинство компаний, производивших сплит-призмы для зеркальных фотокамер, прекратили их производство. См. Также: Существуют ли фокусировочные экраны для современных зеркальных фотокамер?

Вот анимация Nikon Df, оснащенного фокусировочным экраном с разделенной призмой в действии (обратите внимание, что в этой разделенной призме нет кольца микропризмы):

^{Модификация Nikon Df с разделенной призмой в действии. Изображение © Reilly Liever , используется на условиях добросовестного использования в образовательных целях.}

Когда объекты больше не смещены, объектив идеально сфокусирован на объектах.

Следствием того, чтобы быть в фокусе, является возможность определить расстояние до объекта. Этот же метод использовался и для оптического дальномера (не дальномерные камеры ). Дальномерные дальномеры с разделенной призмой использовались в вооруженных силах для определения расстояния до цели, для установки координат артиллерии и метательных зарядов:

^{Вид с дальномера совпадений. Общественное достояние, с Викисклада.}

Дальномерные камеры использовали для фокусировки отдельный оптический тракт, дальномерный механизм фокусировки . Это показало два наложенных изображения. Когда изображения были идеально наложены друг на друга, объект находился в фокусе. Этот пример из Википедии иллюстрирует концепцию:

^{Окно камеры дальномера, несфокусированное (слева) и сфокусированное (справа). Изображение © Александр Козлов, CC-BY-SA-3.0}

Как работала фотография до изобретения автофокуса?

Неплохо для тех, кто хочет научиться делать это с помощью инструментов, которые у нас были в то время. То же самое верно и сейчас. Единственное отличие состоит в том, что теперь мы должны научиться указывать системе автофокусировки сфокусироваться на той части кадра, которую мы хотим сфокусировать.

Предположительно, все использовали ручную фокусировку. Но вот в чем дело: я пробовал вручную фокусировать свою зеркалку. Это абсурдно тяжело. Учитывая, насколько маленькое изображение в видоискателе, я понятия не имею, как можно получить изображение с безупречным фокусом.

Из-за повсеместного распространения автофокусировки в большинстве современных камер средства фокусировки, которые когда-то были включены в то, что фотограф видел через видоискатель, обычно больше не присутствуют. Разрезные призмы и/или микроэкраны призменного кольца были обычным явлением в зеркальных фотокамерах до появления автофокусировки. У некоторых камер было и то, и другое. У многих камер было и то, и другое. Другие типы камер часто включают в себя средство фокусировки параллаксного дальномера.

Видоискатели, как правило, были больше и ярче, даже на камерах потребительского класса. Теперь только лучшие профессиональные модели, как правило, имеют большие яркие видоискатели, которые были более распространены в эпоху до автофокусировки.

Объективы также были разработаны, чтобы обеспечить более точную регулировку фокуса. Кольца фокусировки на объективах нужно было вращать намного дальше, чтобы получить такое же изменение положения фокуса, которое теперь является результатом очень небольшого движения с современными объективами.

А может люди не знали? Может быть, еще до того, как 24-мегапиксельные изображения были увеличены, чтобы поместиться на боковой стороне автобуса, фокусировка не была столь критична? Конечно, если вы распечатаете что-то размером с открытку, ошибки фокусировки будут чертовски менее заметными.

В этом есть доля правды для случайных фотографий, а это то, чем является подавляющее большинство фотографий. Но были (и все еще есть) фотографы большого и среднего формата, которые приложили большие усилия, чтобы создать изображения с ручной фокусировкой, подходящие для отображения в очень больших размерах.

Некоторые ограничения максимальной резкости были наложены записывающим носителем. Часть проблемы с рулонной пленкой заключается в том, что она не любит ровно лежать в камере. Это похоже на проблему, с которой вы столкнетесь, если попытаетесь идеально сфокусировать проектор на гибкий портативный экран, качающийся на ветру. Было несколько продвинутых камер, которые фактически использовали тип вакуума, чтобы прижать пленку к задней пластине.

Фокусировка с цветной пленкой также была ограничена разной глубиной трех цветовых слоев пленки. Если вы были идеально сфокусированы на одном цвете, два других слоя были немного не в фокусе.

Цифровые датчики, напротив, настолько почти идеально плоские, что теперь нам приходится покрывать задние поверхности элементов линз, чтобы предотвратить отражение нежелательных отражений от слоев набора датчиков. Теоретические пределы лучшей фокусировки теперь намного меньше. Даже при наличии более новых и более резких объективов, доступных сегодня, ограничивающим фактором в системах с самым высоким разрешением быстро становится разрешающая способность объектива, а не разрешающая способность и плоскостность записывающего носителя.

Кроме того, моей самой первой камерой была «игрушечная» камера Fisher-Price. (Пленка, очевидно.) Я почти уверен, что у него вообще не было никаких средств управления фокусировкой. (И это слишком давно для автофокуса.) Как это работает? Объектив просто постоянно сфокусирован на бесконечность или что-то в этом роде?

В камерах с фиксированным фокусом используется относительно узкая апертура в сочетании с относительно коротким фокусным расстоянием. Это дает большую глубину резкости . Фокус устанавливается на гиперфокальном расстоянии системы, так что в фокусе оказывается все, что находится на расстоянии от половины этого расстояния до бесконечности. Камеры с таким дизайном еще можно найти. Среди них есть некоторые (но далеко не все) веб-камеры, камеры сотовых телефонов, камеры слежения и другие камеры наблюдения (хотя их и близко не так много, как камер сотовых телефонов, как несколько лет назад).

У некоторых камер не было возможности видеть сквозь объектив до того, как сделать снимок. Беглый видоискатель прикреплялся к боковой части камеры или, если у вас была роскошная модель, к переднему штативу, удерживавшему объектив. С такими видоискателями не было приспособлений для объективов с переменным фокусным расстоянием. Фотографу просто нужно было знать, насколько широк угол зрения используемого объектива. Фокус устанавливался путем оценки или измерения расстояния до объекта и совмещения метки на объективе со шкалой, соответствующей этому расстоянию. Диафрагма и выдержка также устанавливались вручную без встроенного в камеру замера. Некоторые из этих камер использовали рулонную пленку с 6-12 кадрами на рулон. Другие использовали листовую пленку, которую нужно было менять после каждого экспонирования.

Здесь есть разные темы.

1) Игрушечная камера и некоторые новые камеры, например камеры наблюдения, некоторые телефонные камеры не нуждаются в фокусировке, потому что их диапазон фокусировки очень широк. Обычно это происходит из-за объединения двух элементов. Широкоугольный объектив и маленькая светосила. Так что нет необходимости ориентироваться на их расчетный диапазон.

Попробуйте иметь в фокусе очень близкое расстояние на игрушечной камере и у вас не получится.

2) Размер изображения на шине не 24 Мпкс. Может быть больше или меньше. Это отдельная тема, но до «цифровой» фотографии у вас была коммерческая пленочная фотография, в которой можно было использовать широкоформатную пленку, которая позволяла снимать изображения с довольно высоким разрешением. Для этого были слайды не 35 мм, а 6х6 см 4х5″ и т.д. https://www.google.com/search?q=film+photography+formats

Включительно теперь можно "выжать" много информации с 35 мм пленки на скане.

Сканирование большого цветного слайда барабанным сканером дает гораздо больше информации, чем 24 Мпикс. https://www.google.com/search?q=drum+сканер

3) Камеры имели фокусировочный экран. В коммерческой фотографии вы использовали увеличительное стекло.

4) И еще у них была особенность, кольцо фокусировки выдвигалось на ооооочень более угловой оборот. Это означает, что на современных объективах на ручной фокусировке небольшой поворот объектива сильно сдвигает дистанцию ​​фокусировки. На старых объективах нужно больше двигать кольцо, что дает более точную фокусировку.

5) Люди имели опыт в этом, находя и ощущая движение фокуса влево и вправо, ощущая центр фокусирующего «балета».

6) В наши дни вы все еще можете использовать ручную фокусировку на цифровой зеркальной камере, например, при съемке видео. Как я прокомментировал пункт 4, если ваш физический угол поворота кольца фокусировки больше, у вас больше контроля. Так что в видео люди используют какие-то риги, которые приспосабливаются к кольцу фокусировки. https://www.google.com/search?q=focus+rig+dslr .

Текущие ответы исследуют ручную фокусировку через объектив и камеры с фиксированным фокусом и хорошо объясняют их, но упускают другой подход — оценку расстояния .

Однако и это не является фиксированным фокусом.

Вместо этого вы оцениваете, насколько далеко находится объект, и используете метки расстояния на кольце фокусировки для соответствия. (На изображении выше оно измеряется в метрах, моя настоящая камера измеряет его в футах.)

В дополнение к ответам на вопросы о средствах фокусировки в зеркальных камерах, предназначенных для ручной фокусировки, позвольте мне дать вам ссылку на гиперфокальное расстояние , которое используется в камерах с фиксированным фокусом .

Фотография моих родителей (позже переданная мне) выглядела так, значит, это был Instamatic X-15 примерно 1970 года.

Первое изображение — это модель более высокого класса со встроенным экспонометром (поэтому я предполагаю, что экспозиция была не фиксированной, а на основе света) и переключателем для крупного плана или 6 футов и более дальнего фокуса.

Обратите внимание, что апертура физически очень мала. Это f/11, а негатив — квадрат 28 мм, поэтому глубина резкости немного лучше, чем у «полного кадра», и не так хороша, как сегодня у «кроп-сенсора», если установить его на ф/11.

Учитывая наилучшую четкость, которую вы могли ожидать от системы, и предположение, что вы будете смотреть на отпечатки площадью 4 дюйма, удерживаемые на расстоянии чтения, все, что дальше 6 футов, было «в фокусе». Но фокус не такой резкий, как вы ожидаете сегодня от тех же значений, потому что ожидаемое качество печати было не таким хорошим по многим причинам. Пленка для цветной печати 1970 года — это не Эктар !

Дело в том, что диапазон расстояний, считающийся «в фокусе», является суждением, основанным на физическом размере кругов нерезкости, которые вы можете допустить. С крупнозернистой пленкой (и бумагой для печати) вы все равно не сможете добиться определенной резкости; разрешение просто недостаточно хорошее.

Самая простая камера, которую вы можете иметь, которую вы можете легко сделать дома, — это просто картонная коробка с отверстием. Вы получите сфокусированное изображение прямо на пленке (хотя и перевернутое). Это также работает с человеческими глазами — если вы близоруки и не носите очков, вы можете получить идеально сфокусированное изображение, просто сжав кулак перед глазом, чтобы пропустить только крошечный «круг» света. .

В этом должен быть смысл — быть не в фокусе означает, что вы получаете намного больше света, чем хотите , во всех неправильных местах . В основном это связано с тем, что в типичном сценарии свет рассеивается и рассеивается повсюду, поэтому одно и то же изображение эффективно проецируется под разными углами, которые складываются «неправильно». Зеркальная зеркальная фотокамера решает эту проблему, используя объектив для «рекомбинации» рассеянных световых лучей, снова делая их параллельными. Однако это работает только для определенного диапазона расстояний. В нашей камере, похожей на обувную коробку с дырочкой, проблема решается удалением всего «остального» света, который неисходят непосредственно от объекта. Это не зависит от расстояния до объекта (хотя есть ограничения по расстоянию и радиусу пинхола, а также есть другие ограничения), но в целом он получает меньше света, поэтому вам нужна более длительная выдержка. Кроме того, у вас обычно есть довольно жесткое ограничение на минимальное расстояние — у них отличный фокус, например, от 3 метров до бесконечности, но вы не сможете фотографировать бабочек :)

Как уже отмечалось, зеркальные фотокамеры намного сложнее, чем это — они в значительной степени построены на возможности настройки множества различных параметров в соответствии с вашими предпочтениями и любой ситуацией, в которой вы находитесь (в идеальном мире: P). Однако, несмотря на то, что для правильной ручной фокусировки требуется некоторая практика, это, безусловно, не является абсурдно сложным . Если у вас регулярно возникают проблемы с ручной фокусировкой, попробуйте откалибровать видоискатель (где-то поблизости должна быть «шестеренка» с +/-) — проблема может быть в ваших глазах.

Мы сделали очень много плохих фотографий. Снимая откровенно, я понял, что между плохой экспозицией и плохой фокусировкой 60% снимков, пригодных для печати, являются нормой. Автоматическая экспозиция сократила количество брака вдвое. AF пришел как раз вовремя, чтобы исправить мое стареющее зрение. Теперь я полагаю, что если я не сделаю какую-нибудь глупость, то браки по фокусу/экспозиции будут составлять всего несколько процентов, и большинство из них будет странным освещением — контровым светом, снежными пейзажами, ночным фото… Или ситуациями, когда автофокус сбивается. каким-либо объектом между мной и моим субъектом. (Веточка в фокусе, птичка нет.)