¿Cómo funcionan realmente los filtros ND graduados?

Mi pregunta surge del hecho de que la superficie del filtro está completamente desenfocada.

Tengo entendido que la luz de cualquier punto del sujeto golpea la lente por todas partes ... parte de ella pasando por la parte más oscura y otra parte pasando por la parte más clara del filtro. Asumiendo que el sujeto está enfocado, toda esta luz vuelve a un solo punto en el sensor.

Por lo tanto, me parece lógico que cada punto del sensor reciba una cantidad igual de luz que haya pasado a través de cada una de las mitades (por simplicidad) del filtro graduado ... y, por lo tanto, deduzco que lógicamente el filtro no funciona de manera diferente a un filtro ND uniforme.

Obviamente estoy equivocado, como lo demuestran muchas fotos exitosas de puestas de sol. ¿Las lentes no usan toda la luz que golpea el elemento frontal? Si no, ¿a dónde va todo?

filters optics graduated-filters

— Johan
fuente

Estaba pensando exactamente lo mismo sobre las lentes el otro día y comencé a confundirme: D

— Dreamager

Respuestas:

Su intuición es esencialmente correcta, pero hay algunos puntos importantes.

Cuando la lente se detiene hacia abajo, solo la luz que se dirige hacia el centro del elemento frontal entrará en la imagen, por lo que todo el elemento frontal no se usa para cada punto de luz que golpea el sensor (aunque todo se usa para algún punto de luz).
Incluso cuando la abertura está completamente abierta y la luz pasa a través de todo el elemento frontal por cada píxel, el filtro estará a una distancia pequeña pero significativa frente a la lente.

Tiempo para algunos diagramas crudamente dibujados a mano. Para el primer caso, es fácil ver que si el filtro se coloca en cualquier lugar, excepto en el nivel muerto con el iris, bloqueará la luz proveniente de la parte superior de la escena pero no de la parte inferior:

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

Ahora considere el segundo caso. La lente está completamente abierta y excluye los efectos de viñeteo, cada punto de luz de un objeto enfocado se extiende, golpeando todo el elemento frontal antes de enfocarse en un punto. Esto sugiere que la luz de la parte superior del objeto y la parte inferior del objeto pasan a través de la misma cantidad de filtro ND, lo que significa que no hay efecto graduado. Sin embargo, el filtro no se montará al ras del elemento frontal:

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

Cuando esté un poco al frente, habrá un ángulo en el que la luz simplemente pasará por debajo del filtro cuando provenga del fondo de la escena, mientras que la luz de la parte superior se filtra parcialmente, lo que lleva a una diferencia de brillo entre la parte superior e inferior.

Sin embargo, si la lente es muy rápida y el filtro está montado bastante cerca de la lente, entonces el grad ND realmente no funcionará, como lo sugiere su pregunta. Para probar esto, he pegado una tarjeta negra sobre una lente f / 1.4 de 50 mm para que quede justo por encima del centro, cubriendo casi la mitad del elemento frontal:

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

Eso está completamente abierto, apuntando al cielo (distancia de enfoque 3 m). Hay una ligera viñeta visible en la parte superior, ¡pero ni mucho menos el efecto que cabría esperar de lo que es esencialmente un filtro graduado que pasa abruptamente de 0 a 100% de filtración! Aquí está la misma oportunidad en f / 11:

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

— Matt Grum
fuente

Increíble. Estaba empezando a temer que la magia estuviera involucrada (nuevamente).

— Johan

¿Significa esto, sin embargo, que la distancia entre la lente y el filtro es importante?

— Johan

@Johan hasta cierto punto, sí, la distancia es importante, especialmente con lentes rápidos bien abiertos. Sin embargo, en la práctica, los ND de graduación se usan con la lente detenida y, por lo tanto, la distancia tiene un efecto mucho menor en la cantidad de graduación y puede ignorarse.

— Matt Grum el

No todos los píxeles utilizarán la luz de toda la luz que llega a la lente.

Su suposición acerca de que toda la luz va a un solo punto es correcta solo si toma un solo punto de su objeto. Si toma otro punto adyacente de su sujeto, ese punto se proyectará junto al punto anterior. Al final tienes un plano de enfoque (proyección), no solo un punto.

En otras palabras, el píxel central de su imagen usará principalmente luz proveniente del centro de una lente, ya que los píxeles del borde usarán luz de los bordes de una lente. De esa manera, parte de la imagen que cubre Grad-ND será más oscura.

— Evaldas Dzimanavicius
fuente

Sé que cada punto del sujeto se enfoca en un punto diferente en el plano de la imagen. Esto no responde mi pregunta.

— Johan

@Johan: sin embargo, responde la pregunta. Si lo piensa así, la mayoría de la luz que forma el centro vendrá del centro, la mayoría de la luz que forma un píxel cerca del borde vendrá desde el borde. Sí, el filtro ND afecta algunos de los píxeles, pero tiene más efecto cuando un mayor porcentaje de la luz que forma ese píxel lo ha atravesado. Para pensarlo de otra manera, ¿dónde ves tu dedo si lo sostienes frente a la parte superior de la lente?

— AJ Henderson

@AJHenderson no es así como funcionan las lentes: si tiene una lente con muy poca viñeta abierta, cada píxel de la imagen recibirá luz que ha pasado por todo el elemento frontal.

— Matt Grum

@mattgrum Correcto, pero ¿la mayoría de la luz no proviene del punto en la posición relativa? Afecta a toda la imagen, pero no con la misma influencia. ¿Me estoy perdiendo de algo?

— AJ Henderson

@AJHenderson cuando la lente está completamente abierta y un objeto está enfocado, cada píxel recibe una cuenta igual de luz de cada parte del elemento frontal, sin importar dónde esté el píxel en el sensor. Piense en lo que sucede cuando un punto de luz está desenfocado, obtiene un círculo de luz en el sensor y ese círculo tiene un brillo uniforme.

— Matt Grum