Clona: světelnost, hloubka ostrosti a difrakce

Clona je nastavitelný otvor v objektivu, který určuje, kolik světla projde na snímač a jak velká část scény bude ostrá. Udává se clonovým číslem: čím je nižší, tím je otvor větší, expozice kratší a hloubka ostrosti menší. Při silném přivření ale do hry vstupuje difrakce a kresba se zase zhoršuje, takže nejostřejší clona leží někde uprostřed rozsahu.

Jak vzniká clonové číslo a proč řada vypadá tak divně

Clonové číslo N je podíl ohniskové vzdálenosti a průměru vstupní pupily, tedy otvoru clony tak, jak ho vidíte při pohledu do přední čočky. Objektiv 50 mm nastavený na f/2 má pupilu o průměru 25 mm, při f/4 jen 12,5 mm. Díky tomuto poměru dává stejné clonové číslo stejnou expozici bez ohledu na ohnisko i velikost snímače.

Množství světla závisí na ploše otvoru a ta roste s druhou mocninou průměru. Aby se světlo snížilo na polovinu, musí se průměr zmenšit odmocninou ze dvou, tedy asi 1,4krát. Odtud řada celých clonových čísel f/1 – 1,4 – 2 – 2,8 – 4 – 5,6 – 8 – 11 – 16 – 22, kde každý krok znamená změnu o 1 EV. Fotoaparáty obvykle krokují po třetinách, takže mezi f/2,8 a f/4 najdete ještě f/3,2 a f/3,5.

Nejnižší clonové číslo, které objektiv umí, se nazývá světelnost. Jak ji vyčíst z popisků na tubusu spolu s ostatními údaji, shrnuje přehled o tom, co znamenají čísla na objektivu. Clonové číslo je geometrický údaj a nepočítá se ztrátami ve skle; skutečnou propustnost popisuje hodnota T, kterou uvádějí hlavně filmové objektivy.

Tři veličiny, které řídí hloubku ostrosti

Ostře se zobrazí jen jedna rovina. Body před ní a za ní se kreslí jako kroužky, a dokud jsou dost malé, oko je vnímá jako ostré. Tento pás přijatelné ostrosti se zužuje s nižším clonovým číslem, s kratší zaostřovací vzdáleností a s delším ohniskem. Vzdálenost bývá podceňovaná: při portrétu z jednoho metru je hloubka ostrosti při f/2,8 jen pár centimetrů, u krajiny zaostřené na desítky metrů sahá při téže cloně až do nekonečna.

Podle mě se začátečníci na clonu spoléhají víc, než je rozumné. Když pozadí nejde rozostřit, pomůže přiblížit se k hlavnímu motivu a odsunout ho od pozadí často víc než přechod z f/2,8 na f/2. Charakter rozostření navíc clonové číslo nepopisuje vůbec; to je věc konstrukce, jak ukazuje text o tom, proč se bokeh u objektivů liší.

Velikost snímače hraje roli nepřímo. Pro stejný záběr potřebuje menší čip kratší ohnisko, a proto má při stejné cloně větší hloubku ostrosti. Clona f/2,8 na Micro Four Thirds odpovídá hloubkou ostrosti zhruba f/5,6 na plném formátu.

Difrakce jako cena za vysoká clonová čísla

Světlo se na hraně otvoru ohýbá a bod se nezobrazí jako bod, ale jako ploška obklopená slabými kroužky, takzvaný Airyho disk. Jeho průměr je přibližně 2,44násobek vlnové délky světla vynásobený clonovým číslem. Pro zelené světlo vychází při f/8 necelých 11 mikrometrů a při f/16 kolem 21 mikrometrů. Pixely dnešních snímačů mají rozteč několika mikrometrů, takže při f/16 už disk překrývá řadu sousedních bodů a jemné detaily splývají.

Difrakce nezávisí na kvalitě skla, drahý objektiv ji při f/22 má stejnou jako levný. Závisí však na formátu: menší snímač vyžaduje větší zvětšení výsledného obrazu, a proto se změkčení projeví dřív. Na plném formátu bývá patrné od f/11 až f/16, na APS-C zhruba o clonu dříve, na Micro Four Thirds už kolem f/8.

Kde leží nejostřejší clona objektivu

Při plně otevřené cloně kresbu omezují optické vady, hlavně sférická aberace a koma, a k tomu ztmavení rohů. Přivřením se okrajové paprsky odříznou a obraz se zlepší, dokud nepřeváží difrakce. U většiny objektivů proto vychází nejlepší ostrost jeden až tři kroky pod plnou světelností, na plném formátu typicky mezi f/4 a f/8. Světelná pevná ohniska dosahují vrcholu dřív než levné zoomy. Pro konkrétní objektiv to lze odhadnout i z grafů výrobce, pokud víte, co MTF křivky ukazují pro otevřenou a přivřenou clonu.

Za sebe bych se difrakce nebál tam, kde potřebuji hloubku ostrosti. Mírně měkčí snímek s ostrým popředím i pozadím je použitelnější než dokonale ostrá rovina a rozmazaný zbytek. U krajiny bych ale nešel výš, než je nutné, a f/22 nechal jako nouzové řešení.

Nejostřejší clonu vlastního objektivu zjistíte za čtvrt hodiny. Postavte fotoaparát na stativ, namiřte ho na plochý motiv s jemnou kresbou, třeba cihlovou zeď nebo novinovou stránku, a v režimu priority clony vyfoťte řadu od plné světelnosti po nejvyšší clonové číslo při základním ISO. Snímky pak porovnejte ve stoprocentním zvětšení ve středu i v rohu. Doporučuji zapsat si dvě hodnoty: clonu, od níž jsou ostré rohy, a clonu, u které začne ostrost znovu klesat. Mezi nimi je pracovní rozsah, ve kterém se na objektiv můžete spolehnout.

Zdroje

• ISO 517 – Photography – Apertures and related properties pertaining to photographic lenses – Designations and measurements
• Cambridge in Colour – Lens Diffraction & Photography; Understanding Depth of Field in Photography
• Carl Zeiss AG, H. H. Nasse – Depth of Field and Bokeh (Camera Lens News, 2010)
• Canon Inc. – EF Lens Work III: The Eyes of EOS