اختيار عدسة لتصوير القطع

في تصوير القطعة تحسم العدسة بقدر ما تحسم الكاميرا التي خلفها. فهي تحدد مدى اقتراب الكاميرا، ومقدار تضخيم أجزاء القطعة الأقرب إلى العدسة، ومدى بقاء الحواف مستقيمة، وكم من القطعة حاد. يستعرض هذا الدليل الخيارات بحسب أهميتها لصورة يُراد قياسها ومقارنتها.

عدسة ماكرو أم عدسة عادية؟

عدسة الماكرو مبنية للعمل عن قرب: فهي تضبط البؤرة على مسافة قريبة بما يكفي لتُظهر قطعة صغيرة بالحجم الطبيعي أو بنصفه على المستشعر، وهي مصحَّحة لسطح مستوٍ عند تلك المسافة. وتذكر مواصفات العدسة ذلك بوصفه أقصى تكبير لها: فـ1:1، أي 1.0×، تعني أن 10 مم من القطعة تغطي 10 مم من المستشعر. ومعظم العدسات التي ليست عدسات ماكرو لا تبلغ إلا جزءًا من ذلك عند أقرب بؤرة.

1. 1:2 · نصف الحجم الطبيعي — الإطار 72 × 48 مم، والعدسة على بعد 3 f؛ مثل Fujifilm GF120
2. 1:1 · الحجم الطبيعي — الإطار 36 × 24 مم، والعدسة على بعد 2 f؛ مثل Sony FE 90 mm macro
3. 2:1 · ضعف الحجم الطبيعي — الإطار 18 × 12 مم، والعدسة على بعد 1.5 f؛ مثل Laowa 90 mm 2×
4. 5:1 · خمسة أضعاف الحجم الطبيعي — الإطار 7.2 × 4.8 مم، والعدسة على بعد 1.2 f؛ مثل Laowa 25 mm ultra macro

وللعملات والخرز والدبابيس وحجر الصوان والشقف الصغيرة، تتيح عدسة الماكرو أن تملأ القطعة الإطار. أما القطع التي تفوق المستشعر بأضعاف، كإناء أو سيف، فتكفي لها أي عدسة ثابتة جيدة على مسافة معتدلة، ويصير عدد بكسلات الكاميرا هو الحدّ: انظر اختيار كاميرا.

البعد البؤري ومسافة العمل

عند التكبير نفسه تقف العدسة الأطول بُعدًا بؤريًّا أبعد. ففي نموذج بسيط للعدسة تقع القطعة على مسافة من العدسة تساوي البعد البؤري مضروبًا في (1 + 1/m):

البعد البؤري	عند نصف الحجم الطبيعي (0.5×)	عند الحجم الطبيعي (1×)
50 مم	50 × 3 = 150 مم	50 × 2 = 100 مم
100 مم	100 × 3 = 300 مم	100 × 2 = 200 مم

والأرقام تُقاس من داخل العدسة، لا من واجهتها، وتقصّر عدسات ماكرو حديثة كثيرة بعدها البؤري حين تضبط البؤرة عن قرب، فتكون المساحة الحرة أمام الزجاج أصغر مما ذُكر. فافحصها على العدسة نفسها.

وتهم المساحة لسببين. فالضوء ينبغي أن يصل إلى القطعة من أعلى اليسار بزاوية 45° دون أن تحجبه الكاميرا أو العدسة. والسبب الثاني هو المنظور.

ولعدسة بعينها على كاميرا بعينها، تعطي البكسلات على القطعة التكبير، والمسافة عن القطعة، والبكسلات التي تضعها العدسة عليها، لـ109 عدسات على 51 كاميرا، محسوبةً من أرقام الشركات المصنِّعة المنشورة.

البكسلات على القطعةانظر إلى أي حد تقترب كل عدسة، وعلى أي بعد من القطعة تقف، وكم بكسلًا تضع عليها.→

المنظور: لماذا تُبقي العدسة الأطول مستوى القطعة صادقًا

ترى الكاميرا الأقرب أكبر. فالجزء من القطعة الذي يرتفع h مليمتر عن السطح الذي تستقر عليه، ويُرى من بعد D مليمتر، يتضخم بمقدار h ÷ (D − h) قياسًا إلى السطح. وفي قمة تمثال Venus في PHOTARCH، البالغ ارتفاعه 47.7 مم:

• من بعد 250 مم: 47.7 ÷ 202.3 = 23.6 % أكبر مما ينبغي؛
• من بعد 1,000 مم: 47.7 ÷ 952.3 = 5.0 % أكبر مما ينبغي.

1. الكاميرا على ارتفاع 250 مم — القمة أكبر بـ23.6 %
2. الكاميرا على ارتفاع 1,000 مم — القمة أكبر بـ5.0 %

المنظور يتوقف على المسافة وحدها، لا على العدسة. والبعد البؤري الأطول هو ما يتيح للكاميرا أن تقف أبعد وأن تملأ الإطار مع ذلك. ومن قرب تُظهر العدسة العريضة أيضًا الجدران الداخلية لوعاء أو جوانب خرزة في ما ينبغي أن يكون منظرًا عموديًّا من الأعلى. وكيف يؤثر ذلك في مقياس الرسم مشروحٌ في مقياس الرسم في تصوير القطع.

التشوّه

قد تثني العدسة الخطوط المستقيمة إلى الخارج نحو الزوايا (تشوّه برميلي) أو إلى الداخل (تشوّه وسادي). وفي الحالتين لا يكون المليمتر قرب حافة الإطار عددًا من البكسلات مساويًا للمليمتر في الوسط، وهذا يهم متى قيست الصورة. وتسمح تفاوتات ISO 19264-1 بتشوّه هندسي لا يتجاوز 1.5 % عند أشد مستوياتها صرامة: فقد تبعد نقطة تبعد 30 مم عن مركز المجال حتى 30 × 0.015 = 0.45 مم عن موضعها الصحيح.

والعدسات الثابتة وعدسات الماكرو تشوّه عادةً أقل من عدسات التكبير. أبقِ القطعة في وسط الإطار، وإن قدّم مطوِّر raw ملف تعريف للعدسة فاستعمل الإعداد نفسه لكل الصور.

فتحة العدسة والحيود وعمق الميدان

يعمّق تضييق الفتحة المنطقةَ الحادة، لكنه بعد حدّ معين تنشر الفتحة الصغيرة نفسها الضوء، وهذا هو الحيود، فتلين كل التفاصيل. وعن قرب تتصرف العدسة كأنها مضيَّقة أكثر مما أُعدّت عليه: فالفتحة الفعلية هي الرقم البؤري × (1 + m). وبالحجم الطبيعي تعمل f/8 كأنها f/16.

وعند f/16 يبلغ تشوّش الحيود نحو 2.44 × 0.00055 مم × 16 ≈ 0.021 مم عرضًا، حيث 0.00055 مم هو طول موجة الضوء الأخضر، أي أكثر من ثلاثة بكسلات على مستشعر بكسلاته 0.006 مم. وعمق الميدان عن قرب يقارب 2 × الرقم البؤري × c × (1 + m) ÷ m²، حيث c هو التشوّش المقبول على أنه حاد. وبأخذ c بكسلين كهذين (0.012 مم)، عند f/8:

• بالحجم الطبيعي: 2 × 8 × 0.012 × 2 ÷ 1 ≈ 0.4 مم؛
• عند ربع الحجم الطبيعي: 2 × 8 × 0.012 × 1.25 ÷ 0.0625 ≈ 3.8 مم.

وفي معظم الكاميرات يبدأ الكسب في العمق عند f/8 إلى f/11 بأن يكلّف الحدّة. اضبط البؤرة يدويًّا، وافحص النتيجة على الحد الخارجي للقطعة، وهو ما يُقاس، وعلى أعلى نقطة فيها أيضًا. وحين يكون عمق القطعة أكبر مما تحتمله f/11، فالجواب ليس فتحة أصغر بل عدة إطارات، انظر التكديس البؤري أدناه.

التكديس البؤري

التكديس البؤري هو عدة صور للقطعة نفسها من الموضع نفسه، تُضبط البؤرة في كل منها أعمق قليلًا من سابقتها، وتُدمج في صورة واحدة تكون القطعة كلها حادة فيها. وهو السبيل لتجاوز الحدّ المذكور أعلاه: فقطعة صغيرة عميقة بتكبير عال قد تحتاج إلى عمق لا تعطيه فتحة ما دون أن يلين الحيود التفاصيل.

1. الكاميرا · ثابتة — الموضع نفسه لكل إطار
2. ضبط بؤري واحد — شريحة رقيقة واحدة حادة: 3.8 مم من 47.7
3. شرائح بخطوات — على امتداد العمق: 15 شريحة من 3.8 مم، متراكبة
4. المصباح لا يتحرك أبدًا — 10:30، على ارتفاع 45°

1. كل خطوة أصغر — من الشريحة: فتتراكب الشرائح
2. خطوة واحدة أكبر مما ينبغي — حزام من القطعة لا يحتفظ به أي إطار حادًّا

هل التكديس مقبول؟ تجيب المعايير بطرق مختلفة، وواحد منها فقط يجيب مباشرةً:

1. إطارات RAW — تُحفظ بجانب الصورة
2. التكديس — Photoshop أو Helicon Focus أو Zerene Stacker
3. TIFF، أو PSD — والإطارات فيه طبقات
4. PHOTARCH — تكتب النسخة الرئيسية من PSD بصيغة TIFF

وقاعدة Metamorfoze تلائم ما كُتبت له. فنسخها الرئيسية تقوم مقام أصول مسطحة آخذة في التلف وتُسحب بعد رقمنتها، فينبغي أن تكون النسخة الرئيسية دليلًا من الجيل الأول: لقطة واحدة لم تُمسّ. أما في القطع ثلاثية الأبعاد فيعمل الميدان أصلًا بطريقة مختلفة. فالنموذج الثلاثي الأبعاد المصنوع بالمسح التصويري (photogrammetry) مركّب أيضًا، إذ يُبنى من عشرات الصور المتراكبة، ولا واحدة منها صورة للقطعة كلها، وتُقبل نماذج كهذه توثيقًا للقطعة. والتكديس البؤري مركّب أصغر من النوع نفسه: فكل إطار فيه صورة حقيقية لشريحة واحدة من القطعة في البؤرة.

وما يجعل أيًّا منهما جديرًا بالثقة واحد، وهو ما تطلبه FADGI من الصورة المدموجة بالخياطة: احفظ الإطارات، وبيّن أن الصورة مركّبة. وفي PHOTARCH يكون التكديس، أي ملف TIFF أو ملف PSD ذو الطبقات، هو الصورة النهائية ولا يُغيَّر أبدًا بعد إدخاله؛ فاحفظ بجانبه إطارات raw التي صُنع منها، كما يحفظ النموذج المصنوع بالمسح التصويري صوره، وبيّن في السجل أنه تكديس بؤري.

يقيس تطبيق PHOTARCH كم من القطعة في البؤرة، بوصفه نسبة من القطعة، 80 % على الأقل لصورة الدراسة و95 % لصورة الاستنساخ، وكلاهما مؤقت، ويستثني المناطق التي يقلّ فيها الملمس عن الحد الذي يتيح الحكم، ويبلّغ عنها. وعند الحامل يبيّن المؤشر Sharp هل منتصف الإطار حاد قبل الضغط على الغالق. أما ضبط البؤرة والفتحة فيبقيان للمصوِّر.