Что такое фокусное расстояние объектива

Одним из самых важных величин, которые характеризуют объектив, является фокусное расстояние. Поэтому понимание этой величины играет важную роль при выборе объектива и получения нужного результата при фотосъемке.

Для начала давайте определим, что такое объектив. Объектив — это оптическая система, состоящая из нескольких элементов (линз), которая формирует изображение. попадающее на сенсор (пленку) камеры.

Оптический центр объектива — это величина, которая эквивалентна сумме оптических центров каждой линзы, входящей в объектив. Он может находится как внутри объектива, так и за его пределами.
 
Фокусное расстояние — это расстояние от оптического центра объектива до сенсора камеры.

Фокусное расстояние обозначается в миллиметрах. Т.е. если у вас на объективе написано, скажем 35mm, это значит, что расстояние от оптического центра этого объектива до матрицы фотоаппарата составляет 35 мм. Также на старых объективах, выпущенных примерно до 50-60-х годов фокусное расстояние маркировалось в сантиметрах.

Внимание: не путайте фокусное расстояние с задним отрезком (расстоянием от сенсора до задней линзы), это совершенно разные величины.

Давайте рассмотрим как фокусное расстояние практически влияет на компоновку кадра.

Фокусное расстояние влияет на несколько аспектов:
— масштаб изображения (приближение объектов съемки);
— угол обзора изображения;
— перспектива изображения;
— задний план.

Рассмотрим каждый пункт поподробнее. но прежде чем перейти к рассмотрению, я хочу упомянуть об одной важной величине, без которой не будет достаточной ясности в этом вопросе, это площадь сенсора (его геометрические размеры).

Мы знаем что на разных камерах устанавливаются сенсоры с разными геометрическими размерами, это могут быть полнокадровые сенсоры 36х24 мм, ASP-C сенсоры 23,7 × 15,6 мм, а могут быть и совсем маленькие сенсоры 5,8 × 4,3 мм и менее, которые устанавливаются в мыльницах и смартфонах.

При одном и том же фокусном расстоянии объектива, на сенсорах разного размера будет совершенно разная композиция с разным масштабом, углом обзора и перспективой. Более делально этот вопрос рассмотрен в статье про кроп фактор.

Почему так происходит? Давайте проиллюстрируем:

На иллюстрации схематически изображено, как объектив проецирует реальное изображение на матрицу, но то, что мы получаем в кадре, зависит от площади сенсора.

Например на полнокадровом сенсоре мы получаем более широкий угол обзора, чем на APS-C сенсоре, площадь которого в 1,5 раза меньше.

Отсюда и появляется понятие эффективное фокусное расстояние — фокусное расстояние в пересчете на 35мм эквивалент, т.е. при котором композиция в кадре будет такая же, как при использовании объектива с фокусным расстоянием для полнокадрового сенсора. Это сделано для удобства понимания, поскольку существует много разных размеров сенсоров.

Более детально про эффективное фокусное расстояние читайте в статье про кроп фактор.

Далее все примеры сняты камерой ASP-C сенсором, кроп фактор которого составляет 1,5.

Фокусное расстояние и масштаб изображения

Чем больше фокусное расстояние объектива, тем большее увеличение снимаемого объекта он дает и соответственно на фотографии получается больший масштаб изображения.

Например, снимая широкоугольным объективом дерево, мы можем его захватить в кадр полностью, а если мы снимаем то же дерево телеобъективом, то в кадр вместится только его фрагмент. Отсюда и происходит эффект приближения.

Фокусное расстояние и угол обзора

От масштаба изображения зависит и угол обзора в кадре. Чем меньше фокусное расстояние объектива, тем больший угол обзора.

Например, если мы снимаем пейзажи и панорамы, то для этих целей больше подойдет широкоугольный объектив, поскольку он захватывает больший угол обзора. А если мы снимаем диких животных, то нам больше подойдет телеобъектив, который позволит соблюдать определенную дистанцию от объекта съемки.

Давайте рассмотрим на примерах зависимость угла обзора от фокусного расстояния.

17 мм

20 мм

24 мм

28 мм

35 мм

40 мм

50 мм

70 мм

80 мм

100 мм

135 мм

210 мм

300 мм

Угол обзора особенно заметен при съемке в ограниченном пространстве, например в помещении. Так даже разница между 17 мм и 20 мм имеет существенное значение.

Фокусное расстояние и перспектива изображения

Кроме угла обзора, фокусное расстояние также влияет и на перспективу изображения. Человеческий глаз видит наш мир в перспективе, которая соответствует фокусному расстоянию примерно 50 мм. Поэтому фотографии сделанные объективом 50 мм формируют изображение, которое привычнее для человеческого глаза.

Широкоугольный объектив передает перспективу более выражено, поскольку масштаб объектов на переднем плане и на заднем плане будут отличаться сильнее, от привычного для человека вида.

Телеобъективы наоборот имеют тенденцию сжимать пространство. Масштаб объектов на переднем и заднем плане различается меньше.

Для наглядности рассмотрим примеры ниже:

17 мм

20 мм

24 мм

28 мм

35 мм

40 мм

50 мм

70 мм

80 мм

100 мм

135 мм

210 мм

300 мм

Перспектива заметна не только на пейзажах. Снимая например портреты, тоже важно соблюдать перспективу, чтобы на лице человека небыло перспективных искажений, нос не казался больше чем на самом деле и т.п. Поэтому классическое портретное фокусное расстояние для 35 мм камер считается 85 мм.

Фокусное расстояние и задний план изображения

Зависимость фокусного расстояния от фона на фотографии актуальна для тех, кто снимает портреты.

Чем меньше фокусное расстояние, и соответственно шире угол обзора, тем больше деталей попадает на задний план композиции. И при одном и том же масштабе снимаемого объекта, который зависит от дистанции съемки мы будем получать совершенно разную композицию, поскольку фон будет отличаться.

Также чем меньше фокусное расстояние, тем ближе нужно подходить к объекту и наоборот. Обратите внимание на мою тень на игрушке в примерах ниже, это результат того, что я подходил к ней слишком близко при съемке на коротких фокусных расстояниях.

17 мм

20 мм

24 мм

28 мм

35 мм

40 мм

50 мм

70 мм

80 мм

100 мм

135 мм

210 мм

300 мм

Кроме композиции, на заднем плане мы также видим и разную степень размытия фона. Чем больше фокусное расстояние, тем сильнее размыт фон.

Фотографии с игрушкой сняты с одним и тем же значением диафрагмы f/ 5.6, но степень размытия фона отличается. Это происходит за счет того, что телеобъективы увеличивают объекты на заднем плане а поскольку они размыты, то и кажется что и размытие у них сильнее, но если сравнивать абсолютное размытие, оно будет одинаковым. Детальнее об этом можно почитать в статье про глубину резко изображаемого пространства.

Выводы:
Фокусное расстояние — это одна из главных величин объектива, от нее зависит композиция кадра. Но в то же время немаловажную роль в этом играет размер сенсора камеры.

Примечание:
Все примеры в статье сняты камерой Nikon D3100 (кроп фактор 1,5х) с одинаковой диафрагмой f/ 5.6 такими объективами:
17 мм — RMC Tokina 17mm 1:3.5
20-35 мм — Tokina AT-X PRO 20-35mm 1:2.8 235 AF
40-70 мм — Tamron 35-70 mm f/ 3.5
80-210 мм — Tamron SP 70-210 mm 1:3,5
300 мм — Tamron 1:5,6 f=300mm
Из-за того, что снималось разными объективами, на снимках можно наблюдать разную цветопередачу.