Тестирование объективов в домашних условиях

Тестирование объективов в домашних условиях

Публикация адресована фотолюбителям, желающим протестировать именно свой экземпляр объектива. Это можно сделать самостоятельно, в домашних условиях. Рассматриваются возможности, методы, ограничения, сравнимость результатов.

Мировой и отечественный интернет дает нам множество сведений и результатов тестирования объективов. Но применительно к своему экземпляру остаётся вопрос: «а этот, то, как?».
Первые попытки проверить свои экземпляры объективов предпринял в плёночное время (самый конец XX века и первые годы XXI века). Результаты достойны внимания, несмотря на переход к «цифре», а главное ценны наработанными приёмами, методами и инструментами, которые успешно перекочевали в цифровую эпоху. Конечно, в домашних условиях, повторить все условия лабораторного тестирования не получится, но кое-что достижимо и по силам любому фотолюбителю при наличии желания и времени. Забегая вперёд, отмечу, что это «кое-что» по сути есть оценка качества изображения, причем оценка численная (разрешающая способность), в центре кадра, а также проверка на отсутствие или наличие дисторсии. Материальные и финансовые затраты на проведение испытаний – минимальны. Перечисляем и уточняем.
Фотокамера. Понятно, фотокамера, допускающая смену объективов (желательно цифровая для оперативности получения результатов).
Уверен: если возник вопрос о тестировании объектива, то такая фотокамера уже имеется.
Осветитель. Конечно лучше специальный, светодиодный, но можно обойтись и настольной лампой. Примеры тестовых снимков сделаны как раз с настольной лампой.
Штатив. Штатив без сомнения хорошо. А если штатива нет, то позвольте предложить очень интересное решение, из категории «музыка и слова – народные». Нужно взять полотняный мешочек, насыпать крупы, лучше рисовой (меньше пылит), не туго под завязку. Ну а дальше, Вы уже догадались, можно положить камеру с объективом на этом мешочке в требуемом положении, не абсолютно любом конечно, но приспособиться можно. Для больших объективов это решение даже выигрывает у штативов в плане устойчивости. Ну а в самом крайнем случае можно и подушку приспособить.
Компьютер. Не сомневаюсь, для тех, кто читает настоящую публикацию, проблема компьютера уже решена.
Испытательная мира. Чёрно-белая, представляет собой распечатку на бумаге специального рисунка, откровенно самодельного, но проверенного и выверенного годами. Файл выполнен в редакторе Paint и сохранён в формате PNG. Файл можно копировать прямо с текущей страницы, здесь он «в натуральную величину».

Фото 1. Испытательная мира

Миру следует печатать на листе бумаги формата A4, можно распечатать на картоне и даже пластике, но на обычной бумаге вполне достаточно, даже предпочтительнее; бумага белее любого материала, на котором печатают в копи-центрах. Если есть возможность (свой принтер), то лучше выставить наивысшее качество печати. Параметры рисунка миры следующие:
– Размер по короткой стороне – 649 пкс (пикселов редактора Paint);
– Размер по длинной стороне – 973 пкс;
– Размер при печати на лист формата А4 – 180 х 270 мм (не очень точно и зависит от принтера);
– Максимальная плотность пикселей по горизонтали – 36 п/см, (плотность вертикальных линий – 18 лин./см);
– Максимальная плотность пикселей по вертикали (в зоне «б») – тоже 1 пиксель (1 пиксель – линия, и один пиксель – промежуток между линиями) или 36 п/см, (18 лин./см);
– «Шахматка» в зоне «а» — 1 х 1 пиксель;
– «Шахматка» в зоне «в» — 1 х 2 пикселя;
– «Шахматка» в зоне «г» — 2 х 2 пикселя.

В центре миры расположена мишень для захвата модулем автофокусировки. Красным цветом обозначена линия надреза, а зелёным — линии сгибов. Так вот: на контуре мишени необходимо сделать надрез по красной линии и согнуть мишень по зелёным линиям. Затем заправить «лепесток» в надрезы «F» и «J» в соответствии с Фото 2.

Фото 2. Конструкция мишени

Должен получиться равносторонний треугольник с углами 60 градусов, ну как получится точно. Разумеется, при печати миры цветные линии могут потеряться (я печатал на чёрно-белом лазерном принтере), но надеюсь, не запутаетесь.

Здесь явно требуется отступление для обоснования такой премудрости в рисунке миры и конструкции мишени. Дело в том, что первые попытки сделать тестовые снимки миры показали, что добиться точной фокусировки «далеко не каждый раз удаётся», ни автофокусом, ни вручную по матовому стеклу. В плёночные времена это было особенно болезненно. К тому-же было непонятно, в какую сторону ошибся, или не ошибся вовсе, а это объектив «мылит». Появилась идея расположить миру не перпендикулярно оптической оси, а наклонить, так чтобы при промахе фокусировки в зоне наилучшей резкости оказалась хотя бы какой-то участок миры. При первых попытках миру наклонял совсем немного. Но достаточно скоро пришел к заключению, что миру нужно наклонить на 60 угловых градусов (получается уже не наклонить, а повернуть вокруг горизонтальной оси). На Фото 3 представлено расположение миры и камеры при выполнении тестовых снимков.

Фото 3. Расположение миры и камеры

При повороте миры на 60 угловых градусов штрихи в зоне «б» проецируются на воображаемую вертикальную плоскость и зрительно спрессовываются ровно в два раза. И вместо 18 лин./см, как отмечалось выше для параметров рисунка миры, получаем 36 лин./см, что позволяет пересчитать получаемую плотность штрихов на матрице с учетом масштаба съемки. Мишень, вырезанная и изогнутая указанным способом, выставляет вертикальную поверхность для захвата модулем автофокусировки. Разместив фотоаппарат в соответствии с Фото 3, обеспечим перпендикулярность оптической оси и поверхности для захвата модулем автофокусировки. С помощью такой миры можно проверять объективы на фронт-фокус, бэк-фокус и шифт-фокус. Масштаб съемки должен быть таким, чтобы точка автофокуса (активный элемент модуля автофокусировки) уверенно укладывался на мишени.

Фото 4. Видимое изображение в видоискателе

На Фото 4 представлено изображение в видоискателе фотоаппарата при соблюдении этого условия (центральная точка фокусировки показана на мишени красным квадратиком). Кроме того, масштаб съёмки выбран таким, что обеспечена максимальная плотность штрихов 75 линий на миллиметр матрицы. Для моей камеры (Pentax K-3) такой масштаб получается когда рамка зоны, в которой размещены 25 точек автофокусировки — голубые скобки на Фото 4 — охватывает 180 миллиметров миры (точки M и N на Фото 4). В большинстве случаев интерес представляет фрагмент кадра, в который попадает участок миры с наиболее плотным рисунком и на который пришлась наилучшая резкость. Эта зона на Фото 4 обозначена жёлтым прямоугольником справа от мишени (конечно, можно и слева). Примеры  таких фрагментов «в натуральную величину» представлены на Фото 5-1, Фото 5-2 и Фото 5-3.

Фото 5-1. Фрагмент тестового снимка, диафрагма 1/1.4
Фото 5-2. Фрагмент тестового снимка, диафрагма 1/2.0
Фото 5-3. Фрагмент тестового снимка, диафрагма 1/4.0

 

Фрагменты хорошо иллюстрируют влияние диафрагмирования на качество изображения и глубину резкости, а также, обратите внимание, демонстрируют нам эффект шифт-фокуса. Подтверждается вышесказанное: наилучшая резкость (точка фокусировки) на Фото 5-1 оказалась ближе мишени — промахнулся, резкость теряется для участков ближе и дальше этой точки фокусировки, элементы миры зрительно «сплющены» по вертикали в два раза из за её поворота на 60 градусов,  а именно в зоне «а» (слева) видны прямоугольники вместо квадратных пикселей (сравните с зоной «а» на Фото 1). Соответственно «сплющены» элементы для зон «в»  и «г». Вертикальные (ну почти вертикальные) линии имеют ширину в один пиксель и отлично проработаны, кроме того, можно отметить, что еще более мелкие детали изображения для зоны «а» и для зоны «б» уверенно различимы, а дискретность фотоприемника — матрицы — создает небольшой артефакт в зоне «б».

Теперь расчёты:
1) От точки M до точки N 180 мм и умещается 649 пкс (можно считать 648).
2) Я делал снимки с дистанции, при которой в видоискателе вижу картину как на Фото 4.
3) На снимке от точки M до точки N в среднем (много замеров на разных снимках) 2193 пикселя матрицы (от 2188 до 2198 пикселей на разных снимках), что составляет:
2193 : 6000 = 0,3655 от протяжённости (в пикселях) матрицы по длинной стороне (6000 пикселей).
Прошу не путать пиксели матрицы и элементы изображения миры, тоже пиксели, но для последних я здесь использую обозначение «пкс», как в русской версии редактора Paint).
4) Размер матрицы в миллиметрах 23,5×15,6. Умножаем 23,5 мм на 0,3655, получаем 8,58925 мм. На эти 8,58925 мм приходится 649 пикселей, а на 1 мм будет 649 : 8,58925 = 75,56 пикселя. Значит на нашем снимке вдоль длинной стороны кадра (по горизонтали) плотность пикселей составляет 75 пикселей на миллиметр.
5) В перпендикулярном направлении (вдоль короткой стороны кадра) видимая плотность будет вдвое выше за счёт поворота миры на 60 градусов, т.е. 150 пикселей на миллиметр, или в пересчёте на линии – 75 линий на миллиметр.
Если такая плотность различима зрительно, то это очень здорово.

Лучшие объективы, из числа протестированных таким методом, уверенно рисовали «шахматку» в зоне «а», и конечно появился соблазн «поднять планку». Для таких «мастеров», претендующих на звание «Гроссмейстер», я увеличивал дистанцию съёмки таким образом, чтобы в видоискателе между точками M и N (Рис. 4), оказывалось 210 мм — от края до края листа формата A4. Тогда максимальная плотность штрихов на матрице будет около 90 линий на миллиметр (88,6 лин./мм для любителей точности). И, поверьте, убедился, что многие «фиксы» уверенно обеспечивают такое разрешение. Качество оптики таково, что при диафрагмировании до 1:8 и более становится заметно падение разрешающей способности по причине дифракции света. Сам по себе этот эффект не удивляет, об этом много сказано. Примечательно, что это заметно в домашних условиях. И ещё одно примечание: возможно, ограничителем резкости выступит камера, формирующая JPG- файлы по своему встроенному алгоритму. Для достижения наилучшего результата (в части резкости) я использовал RAW-файлы и «проявлял» их в программе RawTherapee методом AMAZE. Программа RawTherapee официально бесплатная и доступна для скачивания. Имеется русская версия, тоже официальная. Наверняка и другие программы-«проявщики» дадут такой же выигрыш в резкости.

Ну я явно увлёкся тестом на разрешающую способность. Исправляюсь.

Думаю, без дополнительных объяснений понятно как проверить объектив на фронт-фокус, бэк-фокус и шифт-фокус.

Предлагаемую миру можно использовать для оценки геометрических искажений. Именно для этих целей она имеет столь причудливый рисунок: квадраты, несколько дополнительных рамок по периметру, жирные точки или круги по углам; все эти элементы позволяют максимально точно уложить миру в кадр даже при поле зрения видоискателя менее 100%. Пропорции всей миры и дополнительных рамок соответствуют кадру 24 х 36 мм.

Ну вот пожалуй и всё. Надеюсь, замысел понятен. Подхватывайте, совершенствуйте, приспосабливайте под свои условия, свою аппаратуру и свои задачи.

 

 

Сергей Точин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *