Jak faktycznie działają stopniowane filtry ND?

Moje pytanie wynika z faktu, że powierzchnia filtra jest całkowicie nieostra.

Rozumiem, że światło z dowolnego punktu obiektu uderza w soczewkę w całym ... niektóre z nich przechodzą przez ciemniejszą część, a niektóre przechodzą przez jaśniejszą część filtra. Zakładając, że obiekt jest ostry, całe to światło wraca do jednego punktu na czujniku.

Wydaje mi się więc logiczne, że każdy punkt na czujniku otrzyma równą ilość światła, które przeszło przez każdą z połówek (dla uproszczenia) stopniowanego filtra ... i dlatego wywnioskuję, że logicznie filtr będzie nie działają inaczej niż jednolity filtr ND.

Oczywiście się mylę, o czym świadczy wiele udanych zdjęć zachodów słońca. Czy soczewki nie wykorzystują całego światła padającego na przednią soczewkę? Jeśli nie, gdzie to wszystko idzie?

Twoja intuicja jest zasadniczo poprawna, ale jest kilka ważnych punktów.

1. Gdy obiektyw jest zatrzymany w prawo, tylko światło kierujące się na środek przedniego elementu spowoduje przejście do obrazu, więc cały przedni element nie jest używany do każdego punktu światła uderzającego w czujnik (chociaż wszystko to służy do jakiś punkt światła).

2. Nawet gdy apertura jest całkowicie otwarta, a światło przechodzi przez cały przedni element dla każdego piksela, filtr będzie miał niewielką, ale znaczącą odległość przed obiektywem.

Czas na kilka z grubsza ręcznie rysowanych diagramów. W pierwszym przypadku łatwo zauważyć, że jeśli filtr zostanie umieszczony w dowolnym miejscu z wyjątkiem martwego poziomu z tęczówką, wówczas zablokuje światło pochodzące z góry sceny, ale nie z dołu:

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

Teraz rozważ drugi przypadek. Soczewka jest szeroko otwarta i blokuje efekty winietowania, każdy punkt światła z obiektu w ognisku rozkłada się, uderzając w cały przedni element, zanim zostanie skupiony w kropkę. Sugeruje to, że światło z góry obiektu i z dołu obiektu przechodzi zarówno przez tę samą ilość filtra ND, co oznacza, że ​​nie ma efektu stopniowania. Filtr nie będzie jednak montowany równo z przednim elementem:

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

Lekko z przodu pojawi się kąt, pod którym światło po prostu przeskakuje pod filtrem, gdy dochodzi z dołu sceny, podczas gdy światło z góry jest częściowo odfiltrowane, co prowadzi do różnicy jasności między górą a dołem.

Jeśli jednak obiektyw jest bardzo szybki, a filtr jest zamontowany dość blisko obiektywu, grad ND naprawdę nie zadziała, jak sugeruje twoje pytanie. Aby to udowodnić, nakleiłem czarną kartę na obiektyw 50 mm f / 1.4, tak aby znajdował się tuż nad środkiem i obejmował prawie połowę przedniego elementu:

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

Jest on szeroko otwarty, wskazując na niebo (odległość ostrzenia 3 m). U góry widać lekkie winietowanie, ale nigdzie w pobliżu nie można oczekiwać efektu, który jest zasadniczo stopniowanym filtrem, który gwałtownie przechodzi od 0 do 100% filtracji! Oto ten sam strzał na f / 11:

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

Nie każdy piksel będzie wykorzystywał światło z całego światła docierającego do obiektywu.

Twoje założenie, że całe światło docierające do jednego punktu jest poprawne tylko wtedy, gdy zabierasz jeden punkt ze swojego obiektu. Jeśli weźmiesz inny sąsiadujący punkt od swojego przedmiotu, ten punkt zostanie wyświetlony obok poprzedniego punktu. W końcu masz płaszczyznę ostrości (rzut), a nie tylko pojedynczą kropkę.

Innymi słowy, środkowy piksel obrazu będzie wykorzystywał głównie światło pochodzące ze środka soczewki, ponieważ piksele graniczne wykorzystają światło z krawędzi soczewki. W ten sposób część obrazu objęta grad-ND będzie ciemniejsza.