к содержанию ↑

Объектив Canon EF 17-40mm f/4L USM

В качестве объектива для теста я взял очень распространённый объектив Canon EF 17-40mm f/4L USM.

Этот объектив я тестировал довольно подробно ранее, но не измерял виньетирование.

Canon EF 17-40mm f/4L US сверхширокоугольный объектив приличного качества и невысокой цены. Причем фокусное в 17 мм на полном кадре является как раз пограничным для фильтров в тонкой оправе, но посмотрим как покажут себя фильтры HOYA.

Дело в том что любой сверхширокоугольный объектив (а именно такие объективы могут иметь дополнительное виньетирование от оправы светофильтра) имеет своё собственное виньетирование, которое на открытой диафрагме довольно существенное, а с прикрытием диафрагмы уменьшается.

Вы нигде в интернете не найдете толковой информации насколько значима тонкая оправа светофильтра и дают ли те или иные светофильтры дополнительное виньетирование на сверхширокоугольных объективах. Тем не менее меня постоянно об этом спрашивают, так что решил закрыть эту тему и потом ссылаться сразу на свои же статьи.

Сначала изучим собственное виньетирование объектива Canon EF 17-40mm f/4L USM без фильтров. Мы будем тестировать на самом «коротком конце» — 17 мм фокусного расстояния.

к содержанию ↑

Как измерять виньетирование объектива

Что такое виньетирование и какие у него бывают виды вы можете подробно почитать здесь.

Несмотря на то что это виньетирование легко увидеть, правильно измерить его оказывается значительно сложнее. Далее я объясню почему и если вам интересны только результаты, то пропустите этот раздел.

Canon 17-40/4L@17mm, f4

кривая виньетирования от центра кадра к краю (углу)

Многие сайты приводят результат не нормализованный, т.е. на картинке указываются не значения от нуля, а просто значения в ступенях экспозиции (EV) и можно не догадаться, что в этом случае нужно смотреть на подписи под картинкой. Там есть графа для углов (corners) и соотв. значения для них «самое плохое» (worst) и плохое усредненное (mean). Смотреть нужно плохое усредненное, чтобы не обмануться какими-то случайными пятнышками на снимке (грязь на матрице или на акриле рассеивающем).

Я делал измерения через акриловый рассеиватель и съемку равномерно освещенного неба — результат одинаковый, -3.12 EV.

Традиционно для тестовых сайтов по фотографии есть большой диапазон мнений какое же у объектива виньетирование.

Canon 17-40/4L USM на 17 мм фокусного расстояния и диафрагме f4:

DXO — 2.2 EV (использует собственный софт, описания методики нет)
www.imaging-resource.com — 0.85 EV (используют Imatest)
www.the-digital-picture.com ~ 3.5 EV (используют Imatest)
www.lenstip.com — 0.49 EV на кропе 1.6 (используют Imatest). При таком значении на кропе на ФФ будет около 1 EV
www.opticallimits.com — 2.26 EV (используют Imatest)
www.vlador.com — 2.99 EV (используют Imatest)
dpreview — 2.36 EV (используют данные DXO)

Это к теме того что критичность мышления в наше время крайне важна. Не давайте себя «задавить» авторитетом — проверяйте и перепроверяйте. Ищите логику в результатах, смотрите есть ли описанная детально методика изменений.

Где же может закрасться ошибка?

1. Экспозиция

Во-первых, никто особенно не обсуждает экспозицию кадра по которому измеряется виньетирование. Очевидно, что если я слишком уклонюсь в светлые тона, то верхняя граница (за 255 — белый) будет потеряна и измерения начнутся не с начала и число виньетирования получится меньше. Если же я уйду в минус (за 0 — черный), то потеряю нижнюю границу и тоже значение виньетирования будет меньше. В идеале экспонировать нужно правильно и это не сложно и в домашних условиях.

link
2. Гамма коррекция

Данные пишутся в линейной зависимости от количества попавшего света. Выглядит вот так...

Гамма = 1.0

Обратите внимание, что бОльшая часть информации собирается в светах, а в тенях совсем мало.
Причиной тому линейные свойства цифрового сенсора, где при удвоении количества падающего на сенсель (в нашем случае мы под сенселем понимаем единичный светочувствительный элемент, состоящий из четырёх суб-сенселей, каждый с фильтром своего цвета: синий, красный и два зелёных) света удваивается его заряд. Таким образом половина всех градаций получается в самой светлой части, а вторая половина на всю тёмную часть. Но потом тёмная делится еще на две, потом еще на две и так далее, в зависимости от битности файла. Битность файла показывает сколько битов используется для кодирования градаций яркости пикселя. Например 2¹ это два уровня яркости и 1 битный файл. 2⁸ это 8-битный файл и 256 оттенков серого на цвет. 2¹⁴ это 16384 градаций серого и 14-битный файл.

гистрограмма 14 битного RAW Файла, максимальное количество градаций серого 16384 на каждый канал

Пока эти данные хранятся в RAW файле, в котором 14 бит это не страшно, а когда вы выводите картинку в JPG (а это всегда так т.к. все браузеры могут смотреть только JPG и его аналоги) в котором всего 8 бит, то получается что нужно чем-то жертвовать. Если не применять перекодировку данных, то тени в которых градаций и без того очень мало полностью деградируют, вызывая постеризацию. Потому используется гамма-коррекция.

Гамма = 0.5

По сути это корректирующая кривая, которая вытягивает тени и средние тона вверх чтобы они не пострадали сильно при сохранении в 8 бит. При этом файл получается очень светлым, но мы это не увидим т.к. наш монитор также настроен на гамма-коррекцию, только в обратную сторону.

Гамма = 2.2

В результате мы видим всё как надо и даже JPG выглядит вполне приличным в тенях.

Я это рассказывал для того чтобы вы поняли разницу между просто просмотром на мониторе картинки с виньетированием и проведением измерений по картинке. Если не будем учитывать гамму, с которой закодирован файл, то результаты будут сильно отличаться от того что мы видим на экране т.к. монитор нам исправляет гамму обратно (а измерительная программа нет, если нет соответствующего параметра). Тот случай когда нельзя доверять своим глазам :) Вы видите картинку не так как она записана в файле.

И вот благо программный комплекс Imatest имеет параметр гаммы. И рекомендуемый параметр для гаммы это 0.5, т.к. он должен привести картинку примерно в тот же линейный вид как мы видим её на мониторе (на мониторе у нас, как правило, гамма 2.2, а её «антипод» это гамма 0.45. Тут есть некоторая погрешность т.к. и у мониторов могут быть немного разные гаммы и у raw конвертера, т.е. мы смотрим в какой-то достаточной аппроксимации). Иначе мы считали бы без учета коррекции монитором.

От гаммы вычисления зависят очень сильно. В основном все ставят рекомендованную гамму 0.5, что в теории верно, но судя по измерениям у меня сомнения что это верно. Так что значения на тестовых сайтах в цифрах ступеней экспозиции воспринимайте скептично, они не согласуются со ступенями экспозиции, к которым вас приучила ваша фотокамера.

Чтобы выяснить зависимость яркости пикселей от ступеней экспозиции наверняка я сделал эксперимент, снял серию кадров с разной экспозицией (менял только выдержку) по 1/3 ступени. И измерил в фотошопе самый центр, в %% серого. Таким образом получалась такая кривая.

Как видите, зависимость между цифрами и реальной экспозицией нелинейная. Это я всё веду к тому, что измерения виньетирования не могут быть точными если не учитывать нюансы.

Вот исходя из того как считает ступени экспозиции камера результат получается такой...

Т.е. -1.175 EV по краю кадра (как считает ступени экспозиции камера). А Imatest нам посчитал (в самом начале мы измерили) -3.12 EV.

Но использовать цифры из моих исследований мы пока не будем, оставив для дальнейших исследований (т.к. они не будут согласовываться с привычными нам данными других сайтов). Благо старый-добрый Matlab я поставил и он открывает богатое поле для изучения изображений (было бы время).

И в заключение этого раздела результат объектива Canon 17-40/4L USM без фильтра на диафрагме f5.6 и f8 чтобы было с чем сравнить когда мы будем делать измерения с фильтрами.

Canon 17-40/4L@17mm, f5.6

Виньетирование объектив на f5.6 составило -2.06 EV.

Canon 17-40/4L@17mm, f8

Виньетирование объектив на f8 составило -1.48 EV.

к содержанию ↑

Виньетирование фильтров HOYA

Мы получили, что на открытой диафрагме f4 объектив Canon EF 17-40mm f/4L USM даёт виньетирование аж на -3.12 ступени экспозиции без установленного светофильтра. Посмотрим что будет при использовании светофильтра.

к содержанию ↑

HOYA HD UV

Светофильтры HOYA HD UV — это отличные современные светофильтры с хорошим просветлением и хорошей царапиноустойчивостью. При появлении этой серии фильтров упор был сделан именно на царапиноустойчивость т.к. фильтры при не очень аккуратном использовании и при частых путешествиях имеют свойство пачкаться и после протирки на них остаются царапины. Новая серия фильтров Hoya HD позволила фильтрам HOYA выйти на новый уровень и сохранить ваш фильтр на более долгий срок в рабочем состоянии. Когда фильтры только появились, то в рекламных целях их прилюдно пытались царапать об край стола и потом показывали что фильтр остался без царапин!

Серия HOYA HD получилась крайне удачной т.к. хоть и была по сути флагманом линейки светофильтров HOYA, но была (и остается) вполне доступной по цене. Китайцы быстро смекнули что HOYA HD хорошо продаются, потому на международном рынке появились в большом количестве подделки. Насколько знаю, в частности по этой причине, появилась новая серия фильтров HOYA HD Nano (в США это HOYA HD3), которая отличается упаковкой и более высокой царапиноустойчивостью.

Толщина рабочей части оправы HOYA HD UV не самая маленькая (и не самая большая, скорее средняя) 4.38 мм, так что имеет смысл выяснить насколько это сказывается на виньетировании видимом на изображении.

Canon 17-40/4L@17mm, f4 + Hoya HD UV

Как видите, цифра получилась -3.4 EV, что немного больше чем без фильтра (-3.12 EV). Это в пределах погрешности измерений т.к. виньетирование самого объектива очень значительное.

Canon 17-40/4L@17mm, f5.6 + Hoya HD UV

На f5.6 практически идеально совпало с результатом без фильтра (без фильтра -2.06 EV, с фильтром -2.09 EV). Т.е. не влияет фильтр.

Canon 17-40/4L@17mm, f8 + Hoya HD UV

Виньетирование составило -1.53 EV, что практически идентично результату без фильтра (-1.48 EV)

к содержанию ↑

HOYA HD CIR-PL

Светофильтры Hoya HD появились ориентировочно в 2015-ом году и до сих пор являются одними из флагманов фильтростроения благодаря высокому качеству фильтра (несмотря на появление более новой серии Hoya HD Nano), его царапиноустойчивости и невысокой цене. Я делал обзор на фильтры Hoya HD где можно подробно про них почитать.

Поляризационные светофильтры имеют всегда бОльшую толщину оправы, так что тест на виньетирование еще более интересен. Кстати, толщины оправы светофильтров HOYA можно посмотреть здесь, лично измерял микрометром.

Приступим к измерениям виньетирования.

Canon 17-40/4L@17mm, f4 + Hoya HD Cir-PL

Если какое-то виньетирование и есть, то на фоне большого виньетирования самого объектива на открытой диафрагме его точно не видно. Виньетирование составило -3.55 EV.

Canon 17-40/4L@17mm, f5.6 + Hoya HD Cir-PL

Canon 17-40/4L@17mm, f5.6 + Hoya HD Cir-PL = -2.3 EV.

Вот, похоже, нащупали первые признаки крошечного виньетирования (без фильтра было 2.06 EV). Перепроверим на f8.

Canon 17-40/4L@17mm, f8 + Hoya HD Cir-PL

Canon 17-40/4L@17mm, f8 + Hoya HD Cir-PL = -1.73 EV (без фильтра было -1.48 EV).

Наш результат подтвердился — есть крошечное виньетирование в 0.2-0.3 EV. Для информации, человеческий глаз может заметить изменение освещенности не менее чем в 0.5 EV.

к содержанию ↑

HOYA HD Nano UV

Светофильтры Hoya HD Nano появились в 2017-ом году с стали флагманом линейки светофильтров HOYA. Я делал на Hoya HD Nano обзор и остался весьма доволен их качеством. Всегда есть куда расти и если удачная серия Hoya HD понравилась очень многим, то Hoya HD Nano это тоже самое, но лучше.

Толщина рабочей части оправы фильтра HOYA HD Nano UV составляет 4.29 мм, что даже чуть меньше чем у Hoya HD UV (4.38 мм), так что тестировать на виньетирование смысла нет т.к. мы и у предыдущей серии его не нашли.

к содержанию ↑

HOYA HD Nano CIR-PL

Оправа Hoya HD Nano Cir-Pl ровно такой же толщины как у Hoya HD Cir-Pl, так что все выводы актуальны от предыдущей серии светофильтров.

к содержанию ↑

HOYA Variable Density

HOYA Variable Density — это фильтр переменной плотности. В основном используется для съемки видео т.к. позволяет снимать при разной освещенности когда нет возможности изменить выдержку на камере (при съемке видео выдержка связана с частотой кадров в видео). Также позволяет снимать с длинной выдержкой такие процессы как текущую воду и проезжающие машины, удлиняя выдержку и создавая художественный эффект.

Фильтр очень неплохой (статья про него еще будет) и имеет большой диапазон затемнения от 1.5 до 9 ступеней экспозиции. У этого типа фильтров (переменной плотности) самая толстая оправа из всех современных фильтров.

Canon 17-40/4L@17mm, f4 + Hoya Variable Density

Ну вот мы и встретили первый тип фильтра, который даёт явное виньетирование на фокусном расстоянии 17 мм. Между значением без фильтра -3.12 EV и значением с фильтром -4.26 EV разница больше одной ступени экспозиции. Это уже вполне заметно на глаз даже на открытой диафрагме. Собственно виньетирование хорошо видно и глазами по снимку.

Canon 17-40/4L@17mm, f4 + Hoya Variable Density

Виньетировани неравномерное и это хорошо видно по предыдущей картинке с кругами где указаны значения виньетирования, но там они превратились в овал т.к. два угла затемнены больше.

Canon 17-40/4L@17mm, f5.6 + Hoya Variable Density

С прикрытием диафрагмы виньетирование самого объектива уходит и более явно становится видно виньетирование по причине слишком толстой для такого фокусного расстояния оправы объектива. Было -2.06 EV без фильтра, стало -3.05 EV с фильтром. Т.е. подтверждается результат в -1 EV виньетирования из-за оправы фильтра.

Canon 17-40/4L@17mm, f5.6 + Hoya Variable Density

Canon 17-40/4L@17mm, f8 + Hoya Variable Density

На диафрагме f8 имеем виньетирование -2.53 EV, тогда как без фильтра было -1.48 EV. Опять же, подтверждается наш первоначальный расчёт в -1 EV из-за оправы фильтра.

к содержанию ↑

Выводы и итоги

Я не видел в интернете вменяемых тестов на виньетирование светофильтров на широкоугольных объективах, а меня постоянно об этом спрашивали, так что статья явилась моей инициативой чтобы дать вам эту необходимую информацию. Прошу оценить её «5*» под статьей, если не сложно т.к. потратил я на статью около недели. Измерить не сложно... Сложно правильно измерить и понять почему так, а не иначе.

Методика отработана, так что если будут пожелания насчёт других типов фильтров и содействие производителей фильтров, то я сделаю еще подобные статьи по виньетированию.

Самый первый раздел про измерение виньетирования остался без окончательного ответа насчёт абсолютных значений. Насколько они соответствуют тому что имели в виду разработчики фотокамеры. Но это в данном случае просто предмет для обсуждения т.к. я вам привёл сами картинки где степень виньетирования можно оценить глазами. Без этого любые цифры были бы бессмысленны по причинам описанным в том разделе.

И в заключение минутка саморекламы. Обращайтесь, пожалуйста, по поводу покупки светофильтров HOYA к нам. Это способствует выходу дальнейших статей на сайте.