Введение

Аксессуар для камеры, состоящий из оптического фильтра.

В фотографии и кинематографии фильтр — это аксессуар для камеры, состоящий из оптического фильтра, который можно вставить в оптический путь. Фильтр может иметь квадратную или прямоугольную форму и монтироваться в держатель, либо, что более распространено, представлять собой стеклянный или пластиковый диск в металлической или пластиковой оправе, который можно прикрутить к передней части объектива камеры или закрепить на нем. Фильтры изменяют получаемые изображения. Иногда они используются для внесения лишь незначительных корректив, а иногда без них невозможно получить изображение вовсе. В монохромной фотографии цветные фильтры влияют на относительную яркость различных цветов; красная помада может быть отображена как почти белая или почти черная в зависимости от используемого фильтра. Другие фильтры изменяют цветовой баланс изображения, так что фотографии, сделанные при освещении лампами накаливания, отображают цвета такими, какими они воспринимаются глазом, а не с красноватым оттенком. Существуют фильтры, которые намеренно искажают изображение, например, рассеивают резкое изображение или добавляют эффект звездного сияния. Линейные и циркулярные поляризационные фильтры уменьшают блики от неметаллических поверхностей. Многие фильтры поглощают часть света, что требует увеличения выдержки. Поскольку фильтр находится в оптическом пути, любые дефекты — неплоские или непараллельные поверхности, отражения (минимизируемые оптическим покрытием), царапины, загрязнения — влияют на изображение. Универсальной или надежной стандартной системы наименований и маркировки фильтров не существует. Номера Враттена, принятые в начале XX века компанией Kodak, которая в то время была лидером в пленочной фотографии, используются несколькими производителями, однако соответствие между фильтрами и этими номерами лишь приблизительное. Большинство цветокорригирующих фильтров идентифицируются более точно по коду вида CCaab, например, CC50Y — где CC обозначает цветокоррекцию, aa = 50 указывает на силу фильтра (50%), а b = Y — на желтый цвет. Оптические фильтры используются в различных областях науки, в частности в астрономии. Фотографические фильтры в целом аналогичны «оптическим», но на практике оптические фильтры часто требуют более точного контроля оптических свойств и четко определенных кривых пропускания, чем фильтры, предназначенные для обычной фотографии. Фотографические фильтры продаются в больших количествах и, соответственно, по более низким ценам, чем многие лабораторные фильтры. В статье об оптических фильтрах содержится информация, относящаяся к фотографическим фильтрам, особенно к специализированным, таким как фильтры для улучшения цветопередачи и высококачественные фильтры, например, с резким отсечением ультрафиолетового излучения. В цифровой фотографии большинство фильтров, используемых с пленочными камерами, стали ненужными благодаря цифровым фильтрам, применяемым непосредственно в камере или при постобработке. Исключения составляют ультрафиолетовый (УФ) фильтр, обычно используемый для защиты передней линзы, фильтр нейтральной плотности (ND), поляризационный фильтр, фильтры для улучшения цветопередачи и инфракрасный (ИК) фильтр. Фильтр нейтральной плотности позволяет применять эффекты, требующие открытой диафрагмы или длительной выдержки, к ярко освещенным сценам, а градиентный фильтр нейтральной плотности полезен в ситуациях, когда динамический диапазон сцены превышает возможности сенсора. Отказ от использования оптических фильтров перед объективом позволяет избежать снижения качества изображения, вызванного добавлением дополнительного оптического элемента в световой поток, и может быть необходим для предотвращения виньетирования при использовании широкоугольных объективов.

Преобразование цвета

Для компенсации эффектов освещения, не соответствующего номинальной цветовой температуре пленки (обычно 3200 К для профессиональных ламп накаливания и 5500 К для дневного света), используются соответствующие фильтры цветопередачи. Например, синий фильтр 80A, применяемый с пленкой для съемки при дневном свете, корректирует оранжево-красный оттенок, создаваемый лампами накаливания для фотосъемки (обычно называемыми "вольфрамовыми лампами"), и значительно уменьшает более выраженный оттенок, возникающий при использовании бытовых ламп накаливания с более низкой цветовой температурой. Фильтр 85B, в свою очередь, корректирует синий оттенок, появляющийся на вольфрамовой пленке при съемке при дневном свете. Номера цветокоррекционных фильтров не стандартизированы и различаются у разных производителей. Необходимость в этих фильтрах значительно снизилась с широким распространением цифровой фотографии, поскольку цветовой баланс можно корректировать настройками камеры непосредственно во время съемки или с помощью программного обеспечения после съемки. Важно различать фильтры цветопередачи (LB-фильтры) и цветокоррекционные фильтры (CC-фильтры), которые устраняют определенный цветовой оттенок, например, вызванный эффектом Шварцшильда и т.п.

Вычитание цвета

Цветоотсеивающие фильтры работают, поглощая определенные цвета света и пропуская остальные. Их можно использовать для демонстрации основных цветов, составляющих изображение. Они наиболее часто применяются в полиграфической промышленности для цветоделения, однако их использование сократилось по мере развития и распространения цифровых технологий. Дидимиевые фильтры, продаваемые как фильтры "улучшения цвета" или "осенних оттенков", действуют схожим образом: они удаляют узкую (или широкую) полосу цвета в желтой части спектра (589 нм). Некоторые астрономические фильтры также используют дидимий в большей концентрации. Даже астрономические фильтры, не содержащие дидимий, как правило, являются узкополосными цветовыми фильтрами.

Усиление контраста

Цветные фильтры обычно используются в черно-белой фотографии для изменения воздействия различных цветов в сцене, изменяя контраст, который передается в черно-белом изображении от разных цветов. Например, желтый фильтр или, более выразительно, оранжевый или красный фильтр, усиливает контраст между облаками и небом, затемняя синее небо, в то время как облака остаются светлыми (после компенсации экспозиции). Глубокий зеленый фильтр также затемняет небо и дополнительно осветляет зеленую листву, делая ее более заметной на фоне неба. Светло-желто-зеленые фильтры использовались в качестве стандартных портретных фильтров для панхроматической пленки, поскольку они передают тона кожи как от светлого до темно-серого, а темно-красные и синие цвета – почти черными. Синий фильтр (циан) имитирует эффект старой ортохроматической пленки, а фильтр "настоящего синего" – еще более старой пленки, чувствительной только к синему свету, делая синий светлым, а красный и зеленый – темными, показывая синее небо таким же, как при облачности, без контраста между небом и облаками, затемняя светлые волосы, делая синие глаза почти белыми, а красные губы – почти черными. Диффузионные фильтры оказывают противоположное, контраст снижающее воздействие; кроме того, они "размягчают" фокус, делая мелкие недостатки невидимыми.

Поляризатор

Поляризационный фильтр, используемый как для цветной, так и для черно-белой фотографии, бесцветен и не влияет на цветовой баланс, но фильтрует свет с определенным направлением поляризации. Это уменьшает косые отражения от неметаллических поверхностей, может затемнить небо в цветной фотографии (в монохромной фотографии более эффективны цветные фильтры) и может повысить насыщенность изображения, устраняя нежелательные блики. Линейные поляризационные фильтры, хотя и эффективны, могут создавать помехи работе экспонометров и механизмов автофокусировки, когда на пути света находятся зеркала или разделители луча, как в цифровых зеркальных фотоаппаратах; круговой поляризатор также эффективен и не влияет на работу экспонометра или автофокусировки.

Нейтральная плотность

Фильтр нейтральной плотности (фильтр ND) — это фильтр с равномерной плотностью, который одинаково ослабляет свет всех цветов. Он используется для получения более длительной выдержки (для создания размытия в движении) или для использования более открытой диафрагмы (для малой глубины резкости), чем это необходимо для правильной экспозиции при текущем освещении, не изменяя тонального баланса изображения. Градиентный нейтральный фильтр — это фильтр нейтральной плотности с разной степенью ослабления в разных частях, обычно прозрачный с одной стороны и постепенно затемняющийся к более высокой плотности с другой. Он может использоваться, например, для съемки сцены с участками в глубокой тени и участками, ярко освещенными солнцем, где в противном случае либо тени потеряли бы детали, либо светлые участки были бы пересвечены.

Крест

Кросс-экранный фильтр, также известный как «звездный» фильтр, создает эффект звезды, при котором от ярких объектов расходятся лучи. Этот эффект достигается за счет очень тонкой дифракционной решетки, встроенной в фильтр, или, реже, за счет использования призм в его конструкции. Количество звезд и число лучей в каждой звезде зависят от особенностей изготовления фильтра.

Диффузия

Диффузионный фильтр (также называемый фильтром смягчения) смягчает объекты и создает эффект мечтательной дымки (см. диффузию фотонов). Чаще всего он используется для портретной съемки. Он также снижает контрастность, и фильтры разрабатываются, маркируются, продаются и применяются с этой целью. Существует множество способов добиться этого эффекта, поэтому фильтры разных производителей значительно различаются. Два основных подхода – использование в фильтре какой-либо сетки или структурированной поверхности, либо использование прозрачного, но не обладающего оптической резкостью материала. Оба эффекта можно воссоздать в программном обеспечении, которое теоретически позволяет очень точно контролировать степень воздействия, однако полученный "вид" может заметно отличаться. Если контрастность в сцене слишком высока, динамический диапазон цифрового сенсора или пленки может быть превышен, и это невозможно будет компенсировать при постобработке, поэтому снижение контрастности может потребоваться непосредственно во время съемки.

Клоуз-ап и сплит-диоптерные линзы

Крупноплановая линза технически не является фильтром, а вспомогательным объективом, который крепится к основному объективу как фильтр, отсюда и альтернативный, но вводящий в заблуждение термин "крупноплановый фильтр". Производители фильтров часто продают их как часть своей продуктовой линейки, используя те же держатели и системы крепления. Крупноплановый объектив – это собирающая линза, состоящая из одного или двух элементов, используемая для съемки крупным планом и макросъемки, и работает по тому же принципу, что и очки для чтения. Вставка собирающей линзы перед объективом уменьшает эффективное фокусное расстояние системы. Оптическая сила крупноплановых линз обычно указывается как величина, обратная фокусному расстоянию в метрах. Можно использовать несколько крупноплановых линз одновременно; оптическая сила комбинации равна сумме оптических сил отдельных линз. Например, набор линз с диоптриями +1, +2 и +4 можно комбинировать для получения диапазона от +1 до +7 с шагом в одну диоптрию. Сплит-диоптр (разделенная диоптрия) представляет собой полукруглую часть крупноплановой линзы, установленную в стандартный держатель фильтра. Он позволяет снимать объект, находящийся вблизи, и одновременно удаленный фон, сохраняя резкость на всем изображении; при использовании обычной линзы глубина резкости была бы слишком мала.

Материалы и строительство

Фотофильтры обычно изготавливаются из стекла, смол, подобных тем, что используются для очков (например, CR 39), полиэстера и поликарбоната; иногда применяется ацетат. Исторически фильтры часто делали из желатина и цветных гелей. Хотя некоторые фильтры до сих пор называют желатиновыми или гелевыми, на самом деле они изготавливаются не из желатина, а из одного из вышеупомянутых пластиков. Иногда фильтр окрашивается в объеме материала, а в других случаях представляет собой тонкий лист, заключенный между двумя пластинами прозрачного стекла или пластика. Определенные типы фильтров используют другие материалы в стеклянной конструкции; например, поляризаторы часто содержат различные специальные пленки, фильтры с сеткой – нейлоновую сетку и так далее. Резьбовые кольца фильтров часто изготавливаются из алюминия, хотя в более дорогих фильтрах используется латунь. Алюминиевые кольца легче, но могут "заклинивать" на алюминиевой резьбе объектива, требуя использования специального ключа для снятия фильтра. Алюминий также легче помять или деформировать. Высококачественные фильтры имеют многослойное оптическое покрытие для уменьшения отражений. Непокрытые фильтры могут отражать до 12% света, однослойное покрытие значительно снижает это значение, а многослойные фильтры пропускают до 99,8% света (0,2% нежелательного отражения); потеря света несущественна, но отраженный внутри камеры свет вызывает блики и снижает контрастность изображения.

Размеры фильтров и их установки

Производители объективов и фильтров на протяжении многих лет приняли несколько различных стандартов размеров.

Фильтры круглые, с нитками

Наиболее распространенные стандартные размеры фильтров для кругoвых фильтров включают 30,5 мм, 35,5 мм, 37 мм, 39 мм, 40,5 мм, 43 мм, 46 мм, 49 мм, 52 мм, 55 мм, 58 мм, 62 мм, 67 мм, 72 мм, 77 мм, 82 мм, 86 мм, 95 мм, 105 мм, 112 мм, 122 мм, 127 мм. Диаметр фильтра последовательно увеличивается на 3 мм от 43 до 58 мм и на 5 мм от 62 до 82 мм. Другие размеры фильтров в этом диапазоне могут быть сложно найти, так как размер фильтра может быть нестандартным или редко использоваться в объективах камер. Указанный диаметр фильтра в миллиметрах соответствует диаметру наружной резьбы на корпусе фильтра. Шаг резьбы составляет 0,5 мм, 0,75 мм или 1,0 мм, в зависимости от размера резьбы. Некоторые размеры (например, 30,5 мм) могут иметь несколько вариантов шага резьбы. Диаметр фильтра для конкретного объектива обычно указывается на передней части объектива символом ⌀. Например, маркировка объектива может быть следующей: “⌀55 мм” или “55⌀”, что означает, что он подходит для фильтра или бленды диаметром 55 мм.

Список распространенных резьб для объективных фильтров:

Диаметр | Соответствующая резьба ISO | Шаг резьбы
------- | -------- | --------
⌀24 мм | M24 | 0,75 мм
⌀25 мм | M25 | 0,75 мм
⌀27 мм | M27 | 0,75 мм
⌀30 мм | M30 | 0,75 мм
⌀30,5 мм | M30.5 | 0,75 мм
⌀34 мм | M34 | 0,75 мм
⌀35,5 мм | M35.5 | 0,75 мм
⌀36,5 мм | M36.5 | 0,75 мм
⌀37 мм | M37 | 0,75 мм
⌀37,5 мм | M37.5 | 0,75 мм
⌀39 мм | M39 | 0,75 мм
⌀40 мм | M40.5 | 0,75 мм
⌀43 мм | M43 | 0,75 мм
⌀46 мм | M46 | 0,75 мм
⌀48 мм | M48 | 0,75 мм
⌀49 мм | M49 | 0,75 мм
⌀52 мм | M52 | 0,75 мм
⌀53 мм | M53 | 0,75 мм
⌀55 мм | M55 | 0,75 мм
⌀58 мм | M58 | 0,75 мм
⌀62 мм | M62 | 0,75 мм
⌀67 мм | M67 | 0,75 мм
⌀72 мм | M72 | 0,75 мм
⌀77 мм | M77 | 0,75 мм
⌀82 мм | M82 | 0,75 мм
⌀86 мм | M86 | 0,75 мм
⌀94 мм | M94 | 0,75 мм
⌀95 мм | M95 | 0,75 мм
⌀105 мм | M105 | 0,75 мм
⌀107 мм | M107 | 0,75 мм
⌀110 мм | M110 | 0,75 мм
⌀112 мм | M112 | 0,75 мм
⌀112,5 мм | M112.5 | 0,75 мм
⌀125 мм | M125 | 0,75 мм
⌀127 мм | M127 | 0,75 мм
⌀138 мм | M138 | 0,75 мм
⌀145 мм | M145 | 0,75 мм

Примечания к таблице: Чаще всего относится к резьбе с шагом 0,75 мм, но некоторые производители иногда используют несовместимую резьбу с шагом 1,0 мм.

Квадратные фильтры

Для квадратных фильтров размеры 2" × 2", 3" × 3" и 4" × 4" исторически были очень распространены и до сих пор выпускаются некоторыми производителями. Размер 100 мм × 100 мм очень близок к 4" × 4", что позволяет использовать многие из тех же держателей, и в настоящее время (2006) является одним из наиболее популярных размеров; фактически, это стандарт в киноиндустрии. Размер 75 мм x 75 мм очень близок к 3" × 3" и, хотя сегодня встречается реже, был очень популярен в 1990-х годах. Французский производитель Cokin выпускает широкий ассортимент фильтров и держателей в трех размерах, которые вместе известны как система Cokin. Размер "A" (любительский) имеет ширину 67 мм, размер “P” (профессиональный) – 84 мм, а “X Pro” – 130 мм. Многие другие производители выпускают фильтры, совместимые с держателями Cokin. Cokin также производит держатель фильтров для фильтров 100 мм, который они называют размером “Z”. Большинство фильтров Cokin изготовлены из оптических смол, таких как CR 39. К квадратным/прямоугольным держателям фильтров можно прикрепить некоторые круглые элементы фильтра, обычно поляризаторы и градиентные фильтры, которые требуют вращения и более дороги в производстве. Ранее (с 1980-х по середину 1990-х годов) Cokin конкурировал с системой Hoya 'Hoyarex' (фильтры 75 мм x 75 мм, в основном изготовленные из смолы), а также с линейкой продукции Ambico, но обе компании прекратили выпуск. Небольшой ассортимент (84 мм) системы по-прежнему выпускается (по состоянию на 2012 год) компанией Formatt Hitech. В целом, квадратные (и иногда прямоугольные) фильтры из одной системы можно использовать в держателях другой системы, если размер соответствует, однако каждая система имеет собственную конструкцию держателя фильтра, несовместимую с другими. Lee, Tiffen, Formatt Hitech и Singh Ray также производят квадратные/прямоугольные фильтры размеров 100 × 100 и Cokin “P”. Гелевые фильтры очень распространены в квадратной форме и редко используются в круглой. Это тонкие гибкие листы желатина или пластика, которые необходимо фиксировать в жестких рамках, чтобы они не провисали. Гели производятся не только для использования в качестве фотофильтров, но и в широком диапазоне цветов для освещения, особенно для театрального. Гелевые держатели доступны от всех производителей квадратных систем, а также от многих производителей камер, производителей гелевых фильтров и производителей дорогих профессиональных аксессуаров для камер (особенно тех, кто ориентирован на рынки кино- и телекамер). Для квадратных систем фильтрации часто доступны бленды, которые можно прикрепить к держателям фильтров.

Фильтры прямоугольные

Фильтры с градиентной шириной (67 мм, 84 мм, 100 мм и т.д.) часто изготавливаются прямоугольными, а не квадратными, чтобы иметь возможность перемещать положение градиента вверх или вниз в кадре. Это позволяет, например, расположить красную часть фильтра для заката на линии горизонта. Они используются с "системными" держателями, описанными выше.

Фильтры с баянетной круглой фигурой

Некоторые производители, в первую очередь Rollei и Hasselblad, разработали собственные байонетные системы для крепления фильтров. Каждая система представлена в нескольких размерах, например, Bay I – Bay VIII для Rollei и Bay 50 – Bay 104 для Hasselblad.

Серийные фильтры

Начиная с 1930-х годов фильтры также изготавливались по системе размеров, известной как «серийное крепление». Сами фильтры представляли собой круглые куски стекла (или иногда других материалов) без резьбы. Очень ранние фильтры не имели ободка вокруг стекла, но более распространенные фильтры позднего производства имели стекло, установленное в металлический ободок. Для установки фильтра на камеру он помещался между двумя кольцами: крепечное кольцо либо накручивалось на резьбу объектива, либо надевалось на корпус объектива, а фиксирующее кольцо вкручивалось в крепечное кольцо для удержания фильтра на месте. Обозначения серий обычно записываются римскими цифрами от I до IX, хотя существуют размеры, которые записываются иначе, например, Серия 4.5 и Серия 5.5. Большинство размеров фильтров серий устарели, их производство было прекращено к концу 1970-х годов. Однако Серия 9 стала стандартом в киноиндустрии, и фильтры Серии 9 до сих пор производятся и продаются, особенно для профессиональной киносъемки.

Номер серии Размер фильтра Адаптерное кольцо
I II III IV 20,6 мм 23,5 мм 4,5 25,5 мм
V 30,2 мм 33,5 мм 5,5 35,9 мм
VI 41,3 мм 44 мм
VII 50,8 мм M54,346 0,706 мм (2,139 дюйма, 36 витков на дюйм)
7,5 57,0 мм
VIII 63,5 мм 66,7 мм
8.5/5,5L 74,8 мм × 5,6 мм
8.5/8 мм 74,8 мм × 8 мм
IX 82,6 мм 87,5 мм
93 93 мм
103 103 мм
107 107 мм
119 119 мм
125 125 мм
138 138 мм