Comment fonctionnent les filtres ND gradués?

Ma question vient du fait que la surface du filtre est complètement floue.

Ma compréhension est que la lumière provenant de n'importe quel point du sujet frappe l'objectif partout ... une partie passant à travers la partie la plus sombre et une partie passant à travers la partie la plus claire du filtre. En supposant que le sujet est net, toute cette lumière revient à un seul point sur le capteur.

Il me semble donc logique que chaque point du capteur reçoive une quantité égale de lumière qui a traversé chacune des moitiés (par souci de simplicité) du filtre gradué .... et donc je déduis que, logiquement, le filtre sera ne fonctionne pas différemment d'un filtre ND uniforme.

De toute évidence, je me trompe, comme en témoignent de nombreuses photos réussies de couchers de soleil. Les lentilles n'utilisent-elles pas toute la lumière qui frappe l'élément avant? Sinon, où tout cela va-t-il?

filters optics graduated-filters

— Johan
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L'autre jour, je pensais exactement la même chose à propos des lentilles et j'ai commencé à

— m'embrouiller

Réponses:

Votre intuition est essentiellement correcte mais il y a quelques points importants.

Lorsque l'objectif est arrêté à fond, seule la lumière dirigée vers le centre de l'élément avant fera apparaître l'image, de sorte que l'élément avant entier n'est pas utilisé pour chaque point de lumière frappant le capteur (bien que tout soit utilisé pour un point de lumière).
Même lorsque l'ouverture est complètement ouverte et que la lumière traverse l'ensemble de l'élément avant pour chaque pixel, le filtre sera à une distance petite mais significative devant l'objectif.

Temps pour quelques diagrammes grossièrement dessinés à la main. Pour le premier cas, il est facile de voir que si le filtre est placé n'importe où sauf au niveau mort avec l'iris, alors il va bloquer la lumière venant du haut de la scène mais pas du bas:

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

Considérons maintenant le deuxième cas. L'objectif est grand ouvert et empêche les effets de vignettage, chaque point de lumière d'un objet mis au point s'étale, frappant tout l'élément avant avant d'être focalisé sur un point. Cela suggère que la lumière du haut et du bas de l'objet passe à travers la même quantité de filtre ND, ce qui signifie qu'il n'y a pas d'effet gradué. Cependant, le filtre ne sera pas monté au ras de l'élément avant:

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

Lorsqu'il est légèrement à l'avant, il y aura un angle sous lequel la lumière passe juste sous le filtre en venant du bas de la scène, tandis que la lumière du haut est partiellement filtrée, ce qui entraîne une différence de luminosité entre le haut et le bas.

Cependant, si l'objectif est très rapide et que le filtre est monté assez près de l'objectif, le grad ND ne fonctionnera pas vraiment, comme le suggère votre question. Pour le prouver, j'ai collé une carte noire sur un objectif 50 mm f / 1,4, elle est donc juste au-dessus du centre, couvrant presque la moitié de l'élément avant:

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

C'est grand ouvert, pointant vers le ciel (distance de mise au point 3m). Il y a un léger vignettage visible en haut, mais loin de l'effet que vous attendez de ce qui est essentiellement un filtre gradué qui passe brusquement de 0 à 100% de filtration! Voici la même photo à f / 11:

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

— Matt Grum
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Impressionnant. Je commençais à craindre que la magie soit impliquée (encore).

— Johan

Est-ce à dire cependant que la distance entre l'objectif et le filtre est importante?

— Johan

@Johan dans une certaine mesure, oui la distance est importante, surtout avec des lentilles rapides grandes ouvertes. Cependant, dans la pratique, les ND gradués sont utilisés avec l'objectif arrêté et, par conséquent, la distance a un effet beaucoup moins important sur la quantité de graduation et peut être ignorée.

— Matt Grum

Tous les pixels n'utilisent pas la lumière provenant de toute la lumière atteignant l'objectif.

Votre hypothèse sur toute la lumière allant vers un seul point n'est correcte que si vous prenez un seul point de votre objet. Si vous prenez un autre point adjacent de votre sujet, ce point sera projeté à côté du point précédent. En fin de compte, vous avez un plan de mise au point (projection), pas seulement un seul point.

En d'autres termes, le pixel central de votre image utilisera principalement la lumière provenant du centre d'un objectif, car les pixels de bordure utiliseront la lumière provenant des bords d'un objectif. De cette façon, une partie de l'image couverte par grad-ND sera plus sombre.

— Evaldas Dzimanavicius
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Je sais que chaque point du sujet se concentre sur un point différent du plan image. Cela ne répond pas à ma question.

— Johan

@Johan - cela répond à la question. Si vous y réfléchissez comme ceci, la majorité de la lumière qui compose le centre proviendra du centre, la majorité de la lumière qui constitue un pixel près du bord proviendra de près du bord. Oui, le filtre ND affecte tous les pixels, mais il a plus d'effet où un plus grand pourcentage de lumière composant ce pixel l'a traversé. Pour y penser autrement, où voyez-vous votre doigt si vous le tenez devant le haut de l'objectif?

— AJ Henderson

@AJHenderson ce n'est pas tout à fait le fonctionnement des objectifs - si vous avez un objectif avec très peu de vignettage grand ouvert, alors chaque pixel de l'image recevra la lumière qui a traversé tout l'élément avant.

— Matt Grum

@mattgrum C'est vrai, mais la majorité de la lumière ne vient-elle pas du spot en position relative? Cela a un impact sur l'ensemble de l'image, mais pas avec une influence égale. Suis-je en train de manquer quelque chose?

— AJ Henderson

@AJHenderson lorsque l'objectif est grand ouvert et qu'un objet est mis au point, chaque pixel reçoit un compte égal de lumière de chaque partie de l'élément avant, peu importe où le pixel se trouve sur le capteur. Pensez à ce qui se passe lorsqu'un point de lumière est flou, vous obtenez un cercle de lumière sur le capteur, et ce cercle a une luminosité uniforme.

— Matt Grum