Att välja objektiv för fotografering av föremål

För ett fotografi av ett föremål avgör objektivet lika mycket som kameran bakom det. Det bestämmer hur nära kameran måste komma, hur mycket de delar av föremålet som är närmast objektivet förstoras, hur raka kanterna förblir och hur mycket av föremålet som är skarpt. Den här guiden går igenom valen i den ordning de spelar roll för en bild som ska mätas och jämföras.

Makroobjektiv eller normalobjektiv?

Ett makroobjektiv är byggt för att arbeta nära: det fokuserar tillräckligt nära för att visa ett litet föremål i naturlig storlek eller halv naturlig storlek på sensorn, och det är korrigerat för ett plant motiv på det avståndet. Ett objektivs specifikation anger detta som dess största förstoring – 1:1, eller 1,0×, betyder att 10 mm av föremålet täcker 10 mm av sensorn. De flesta objektiv som inte är makroobjektiv når bara en bråkdel av det vid närmaste fokus.

1. 1:2 · HALV NATURLIG STORLEK — bildyta 72 × 48 mm, objektiv 3 f bort; t.ex. Fujifilm GF120
2. 1:1 · NATURLIG STORLEK — bildyta 36 × 24 mm, objektiv 2 f bort; t.ex. Sony FE 90 mm macro
3. 2:1 · DUBBEL NATURLIG STORLEK — bildyta 18 × 12 mm, objektiv 1.5 f bort; t.ex. Laowa 90 mm 2×
4. 5:1 · FEM GÅNGER NATURLIG STORLEK — bildyta 7.2 × 4.8 mm, objektiv 1.2 f bort; t.ex. Laowa 25 mm ultra macro

För mynt, pärlor, spännen, flinta och små skärvor är det ett makroobjektiv som låter föremålet fylla bildytan. För föremål som är flera gånger större än sensorn – ett kärl, ett svärd – duger vilket bra fastobjektiv som helst på måttligt avstånd, och kamerans pixelantal blir gränsen i stället: se Att välja kamera.

Brännvidd och arbetsavstånd

Vid samma förstoring står ett objektiv med längre brännvidd längre bort. I en enkel objektivmodell ligger föremålet på brännvidden gånger (1 + 1/m) från objektivet:

Brännvidd	Vid halv naturlig storlek (0,5×)	Vid naturlig storlek (1×)
50 mm	50 × 3 = 150 mm	50 × 2 = 100 mm
100 mm	100 × 3 = 300 mm	100 × 2 = 200 mm

Måtten är tagna inifrån objektivet, inte från dess framkant, och många moderna makroobjektiv förkortar sin brännvidd när de fokuserar nära, så det fria utrymmet framför glaset är ännu mindre. Kontrollera det på själva objektivet.

Utrymmet spelar roll av två skäl. Ljuset måste nå föremålet från övre vänster i 45° utan att kameran eller objektivet skuggar det. Det andra skälet är perspektivet.

För ett givet objektiv på en given kamera ger Pixlar på föremålet förstoringen, avståndet till föremålet och de pixlar objektivet lägger på det, för 109 objektiv på 51 kameror, uträknat ur tillverkarnas publicerade siffror.

Pixlar på föremåletSe hur nära varje objektiv kommer, hur långt från föremålet det står och hur många pixlar det lägger på det.→

Perspektiv: varför ett längre objektiv håller föremålsplanet ärligt

En kamera ser ett närmare föremål som större. En del av föremålet som står h millimeter över den yta det ligger på, sedd från D millimeters avstånd, förstoras med h ÷ (D − h) jämfört med ytan. För ovansidan av PHOTARCH Venus, 47,7 mm hög:

• från 250 mm håll: 47,7 ÷ 202,3 = 23,6 % för stor;
• från 1 000 mm håll: 47,7 ÷ 952,3 = 5,0 % för stor.

1. KAMERA 250 MM OVANFÖR — ovansidan 23.6 % för stor
2. KAMERA 1,000 MM OVANFÖR — ovansidan 5.0 % för stor

Perspektivet beror bara på avståndet, inte på objektivet. En längre brännvidd är det som låter kameran stå längre bort och ändå fylla bildytan. Sett på nära håll visar ett vidvinkelobjektiv också innerväggarna i en skål eller sidorna på en pärla i en vy som borde vara rakt nedifrån. Hur detta påverkar en skala genomgås under Skala i fotografering av föremål.

Distorsion

Ett objektiv kan böja raka linjer utåt mot hörnen (tunndistorsion) eller inåt (kuddistorsion). Oavsett vilket motsvarar en millimeter nära bildytans kant inte samma antal pixlar som en millimeter i mitten, vilket spelar roll så snart bilden mäts. ISO 19264-1:s toleranser tillåter högst 1,5 % geometrisk distorsion på den strängaste nivån: en punkt 30 mm från fältets mitt får då ligga upp till 30 × 0,015 = 0,45 mm från där den ska vara.

Fastobjektiv och makroobjektiv förvränger oftast mindre än zoomobjektiv. Håll föremålet i bildytans mitt, och om raw-framkallaren erbjuder en profil för objektivet, använd samma inställning för varje bild.

Bländare, diffraktion och skärpedjup

Att blända ned fördjupar den zon som är skarp, men efter en viss punkt sprider själva den lilla öppningen ljuset – diffraktion – och gör allt mjukare. På nära håll beter sig objektivet som om det var nedbländat längre än inställningen: den effektiva bländaren är bländartalet × (1 + m). I naturlig storlek verkar f/8 som f/16.

Vid f/16 är oskärpan från diffraktion cirka 2,44 × 0,00055 mm × 16 ≈ 0,021 mm i bredd, där 0,00055 mm är det gröna ljusets våglängd – mer än tre pixlar på en sensor med pixlar på 0,006 mm. Skärpedjupet på nära håll är ungefär 2 × bländartalet × c × (1 + m) ÷ m², där c är den oskärpa som godtas som skarp. Om c sätts till två sådana pixlar (0,012 mm) blir det vid f/8:

• i naturlig storlek: 2 × 8 × 0,012 × 2 ÷ 1 ≈ 0,4 mm;
• vid en fjärdedels naturlig storlek: 2 × 8 × 0,012 × 1,25 ÷ 0,0625 ≈ 3,8 mm.

På de flesta kameror är f/8 till f/11 där vinsten i djup börjar kosta skärpa. Fokusera för hand och kontrollera resultatet på föremålets kontur, som är det som mäts, liksom på dess högsta punkt. När föremålets djup är större än vad f/11 kan hålla är svaret inte en mindre bländare utan flera bildrutor – se Fokusstackning nedan.

Fokusstackning

En fokusstack är flera fotografier av samma föremål från samma plats, var och en fokuserad något djupare än den förra, sammanfogade till en bild där hela föremålet är skarpt. Det är vägen förbi gränsen ovan: ett litet, djupt föremål vid hög förstoring kan behöva mer djup än någon bländare ger utan att diffraktionen mjukar upp detaljerna.

1. KAMERA · FIXERAD — samma plats för varje bildruta
2. EN FOKUSINSTÄLLNING — en tunn skiva skarp: 3.8 mm av 47.7
3. SKIVOR STEGADE — genom djupet: 15 på 3.8 mm, överlappande
4. LAMPAN FLYTTAS ALDRIG — 10:30, 45° upp

1. VARJE STEG MINDRE — än en skiva: skivorna överlappar
2. ETT STEG FÖR STORT — ett skikt som ingen bildruta håller skarpt

Är en stack godtagbar? Standarderna svarar olika, och bara en av dem svarar direkt:

1. RAW-BILDRUTOR — bevarade bredvid bilden
2. STACKNING — Photoshop, Helicon Focus eller Zerene Stacker
3. TIFF ELLER PSD — med bildrutorna som lager
4. PHOTARCH — en PSD:s master skriven som TIFF

Metamorfozes regel passar det den skrevs för. Dess mastrar står i stället för plana original som förfaller och dras tillbaka när de digitaliserats, så mastern måste vara bevis av första generationen: en exponering, orörd. För tredimensionella föremål fungerar fältet redan annorlunda. En 3D-modell gjord med fotogrammetri är också en sammansättning – byggd av dussintals överlappande fotografier, av vilka inget är en bild av hela föremålet – och sådana modeller godtas som dokumentation av föremålet. En fokusstack är en mindre sammansättning av samma slag: varje bildruta i den är ett sant fotografi av en skiva av föremålet i fokus.

Det som gör någondera tillförlitlig är detsamma, och det är vad FADGI kräver av en hopsatt bild: bevara bildrutorna och ange att bilden är en sammansättning. I PHOTARCH är stacken – TIFF-filen eller den skiktade PSD-filen – den färdiga bilden och ändras aldrig när den väl är inne; bevara de raw-bildrutor den gjordes av bredvid den, som en fotogrammetrisk modell bevarar sina fotografier, och ange i uppgifterna att den är en fokusstack.

PHOTARCH-appen mäter hur stor del av föremålet som är i fokus, som andel av föremålet – minst 80 % för en studie och 95 % för en reproduktion, båda preliminära – och utelämnar, och redovisar, ytor med för lite struktur för att bedömas. Vid stativet anger lampan Sharp om bildytans mitt är skarp innan avtryckaren trycks ned. Fokus och bländare är fortfarande fotografens att ställa in.