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लेंस विवर्तन को कैसे समझें (और इसे कैसे ठीक करें!)

क्षेत्र की विस्तृत गहराई हासिल करने के लिए फोटोग्राफर छोटे एपर्चर का उपयोग करते हैं। लेकिन एक छोटा एपर्चर कुछ समस्याओं का कारण बनता है, जैसे लेंस विवर्तन।

लेंस विवर्तन के कारण छोटे एपर्चर पर एक तस्वीर की तीक्ष्णता कम हो जाती है। तो हम लेंस विवर्तन के बारे में क्या कर सकते हैं? पता लगाने और अपनी छवियों में अधिकतम तीक्ष्णता प्राप्त करने के लिए पढ़ें!

कैमरा अपर्चर का क्लोज़ अप

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विवर्तन क्या है?

विवर्तन एक भौतिक घटना है जो सभी प्रकार की तरंगों को प्रभावित करती है। आप इसे तरल पदार्थ, ध्वनि तरंगों और प्रकाश में देख सकते हैं। आप हर समय इसका सामना करते हैं, भले ही यह आपका ध्यान आकर्षित न करे।

जब लहरें अपने रास्ते में एक बाधा से मिलती हैं, तो उनका व्यवहार बदल जाता है। बाधा एक भट्ठा हो सकती है, या यह एक ही वस्तु हो सकती है।

यहाँ, हम भट्ठा उदाहरण देख रहे हैं। (आप इसे बाद में अपने कैमरे में खुलने वाले एपर्चर पर लागू करेंगे।)

लेंस विवर्तन में एक बड़े उद्घाटन और छोटे उद्घाटन से गुजरने वाली तरंगों को दर्शाने वाला चित्र

लहरों की शुरुआत झुक जाती है। तरंग दैर्ध्य की तुलना में भट्ठा के आकार के आधार पर, यह झुकने आकार में भिन्न हो सकता है। यदि भट्ठा चौड़ा है, तो ज्यादा नहीं है।

यदि उद्घाटन तरंग की लंबाई के बराबर है, तो विवर्तन बहुत बड़े सापेक्ष पैमाने पर होगा।

हम व्यवहार में इस बदलाव को ऐसे मॉडल करते हैं जैसे कि स्लिट की रेखा में नई तरंगें बनाई गई हों। इस रेखा के साथ-साथ नई तरंगें अलग-अलग दिशाओं में फैलने लगती हैं। इसकी मात्रा भट्ठा के आकार के आधार पर भिन्न होती है।

तरंगों को गोलाकार रूप से फैलाने और उनकी भौतिक व्याख्या के विचार को हाइजेंस सिद्धांत कहा जाता है।

तरंगें तब हस्तक्षेप करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप तरंगों की ताकत में अंतर होता है। वे कुछ स्थानों पर एक दूसरे को रद्द करते हुए दूसरों में जोड़ते हैं।लेंस विवर्तन में तरंगों के व्यतिकरण को दर्शाने वाला चित्र

यदि हम इन योगों और रद्दीकरणों को झिरी के समानांतर एक रेखा के अनुदिश देखते हैं, तो हमें एक प्रतिरूप प्राप्त होता है। बीच में, लहरों का एक बहुत मजबूत जोड़ होता है।

फिर, बार-बार जोड़ और रद्दीकरण होते हैं, बाहर की ओर आयाम में कमी आती है। यह तब तक जारी रहता है जब तक पैटर्न अप्रभेद्य नहीं हो जाता।

सबसे शानदार उदाहरण पानी में विवर्तन है।

नीचे दी गई छवि पर एक नज़र डालें।

आप पानी की तरंग दैर्ध्य के आकार में तुलनीय, एक भट्ठा देख सकते हैं। विवर्तन बहुत ध्यान देने योग्य है। हम लंबी बैंगनी रेखा पर तरंगों की ताकत का निरीक्षण करते हैं।

वे बीच में सबसे अधिक सघन हैं, स्लिट के सामने ही। वेव कैंसिलेशन की गिरावट इस प्रकार है। फिर, धीरे-धीरे नदी के किनारों की ओर, हस्तक्षेप का स्तर कम हो जाता है।

नारंगी रंग में दिखाए गए इस पैटर्न को कहा जाता है हवादार पैटर्न.

एक तटीय परिदृश्य तस्वीर पर तीव्रता का हवादार पैटर्न
तीव्रता का हवादार पैटर्न। विकिपीडिया से मूल छवि

प्रकाश का विवर्तन

जल का उदाहरण द्वि-आयामी है। लेकिन विवर्तन त्रि-आयामी स्थितियों में भी होता है। हमारे लिए, फोटोग्राफर, यह प्रकाश का विवर्तन है जो मायने रखता है।

जब प्रकाश एक भट्ठा से होकर गुजरता है, तो वह विवर्तित हो जाता है। फोटोग्राफी में, एपर्चर स्लिट का आकार प्रकाश की तरंग दैर्ध्य की तुलना में बहुत बड़ा होता है। यह संकीर्ण सेटिंग्स पर भी लागू होता है, जैसे कि f/32।

इसलिए, प्रकाश अत्यधिक झुकता नहीं है- लेकिन यह अभी भी समस्याएँ पैदा कर सकता है।

आधुनिक कैमरों के पिक्सेल छोटे होते हैं। वास्तव में इतना छोटा कि उनका आकार अक्सर दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से केवल एक परिमाण बड़ा होता है।

इसका तात्पर्य यह है कि भले ही प्रकाश ज्यादा विवर्तित न हो, लेकिन प्रभाव ध्यान देने योग्य हैं।

हम सटीक संख्याओं पर वापस आएंगे, लेकिन पहले, आइए देखें कि जब प्रकाश एक भट्ठा से होकर गुजरता है तो क्या होता है।

इसमें उदाहरण, एक लाल लेजर को 90-माइक्रोमीटर एपर्चर के माध्यम से एक सेंसर पर प्रक्षेपित किया गया था।

ध्यान रखें कि 90 माइक्रोमीटर किसी भी लेंस की तुलना में बहुत छोटा होता है। यह आकार प्रभाव को बेहतर ढंग से देखने में मदद करता है। 50mm लेंस पर, यह f/550 अपर्चर के लिए तैयार होगा।

आप हवादार पैटर्न देख सकते हैं, लेकिन इस मामले में यह द्वि-आयामी है। सबसे मजबूत हिस्सा बीच में है – लहरें वहां जुड़ती हैं। रद्दीकरण और योग के जोड़े आदेश हैं – उनमें से 27 नीचे हैं।

इस द्वि-आयामी हवादार पैटर्न को हवादार डिस्क कहा जाता है।

"लेंस विवर्तन के 27 आदेशों के साथ 90-माइक्रोमीटर पिनहोल एपर्चर के माध्यम से एक लाल लेजर बीम पास करके बनाई गई एक वास्तविक हवादार डिस्क।"
“विवर्तन के 27 आदेशों के साथ 90-माइक्रोमीटर पिनहोल एपर्चर के माध्यम से एक लाल लेजर बीम पास करके बनाई गई एक वास्तविक हवादार डिस्क।”

लेंस विवर्तन आपकी फोटोग्राफी को कैसे प्रभावित करता है?

विवर्तन रोजमर्रा की फोटोग्राफी को प्रभावित करता है।

कैमरा सेंसर की पिक्सेल पिच के आधार पर, लेंस विवर्तन छवि रिज़ॉल्यूशन को सीमित कर सकता है।

यह अक्सर उच्च एफ-स्टॉप पर समस्याएं पैदा करता है। कुछ उपकरणों में, उदाहरण के लिए, उच्च-मेगापिक्सेल कॉम्पैक्ट कैमरे, आप इसे f-स्टॉप पर f/3.5 जितना कम देखना शुरू कर सकते हैं।

जैसे ही आप अपने लेंस को बंद करते हैं, लेंस विवर्तन के प्रभाव अधिक से अधिक स्पष्ट हो जाते हैं।

विवर्तन संकल्प को सीमित करता है। आपका लेंस कितना भी अच्छा क्यों न हो, यह हमेशा सच होता है। इसकी सीमा इस (सरलीकृत) सूत्र में दी गई है:

पी = (1.22 ए) / 2

यहाँ, पी सबसे छोटी पिक्सेल पिच है जो लेंस से पिक्सेल-स्तर की जानकारी प्राप्त कर सकती है। λ आने वाली रोशनी की तरंग दैर्ध्य है, और एफ/स्टॉप है।

आइए iPhone XR के कैमरे से गणना करें। इसमें 12MP का सेंसर है, जिसकी पिक्सल पिच 1.3 माइक्रोमीटर है। इसमें फिक्स्ड f/1.8 अपर्चर है।

दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य लगभग 0.5μm है।

पी = (1.22 * 0.5μm * 1.8) / 2

परिणामस्वरूप पी है 1.1μm.

यदि सेंसर पर दो वस्तुएं एक दूसरे के करीब हैं पी, वे आपस में मिल जाएंगे। उनका समाधान नहीं किया जा सकता, चाहे पिक्सेल कितने भी टाइट क्यों न हों।

इसका मतलब यह है कि iPhone XR (इसकी 1.3µm पिक्सेल पिच के साथ) विवर्तन-सीमित होने के बहुत करीब है।

इसलिए, भले ही लेंस ऑप्टिकल रूप से परिपूर्ण हो, सभी विपथनों से मुक्त हो, यह अपने चरम पर है। यह छोटे पिक्सेल को समायोजित नहीं कर सकता।

एक और उदाहरण लें।

f/16 पर, परिणामी पी 7.3μm है। इसका मतलब है कि इस मान के आसपास पिक्सेल पिच वाले कैमरे केवल f/16 से ऊपर के विवर्तन से प्रभावित होते हैं।

तो, इसकी 8µm पिक्सेल पिच के साथ मूल 5D केवल f/16 के बाद विवर्तन-सीमित हो जाता है।

यह मेरे अनुभवों से मेल खाता है। जब मैं मूल कैनन 5D का उपयोग करता हूं, तो मैं तीखेपन में कमी के बिना f/16 के साथ भी दूर हो जाता हूं। 5D MkIII और MkIV कैमरों पर, यह f/11 और f/9 की तरह अधिक है।

मेरे द्वारा शूट किए गए इस चित्रण पर एक नज़र डालें कैनन 5डी एमकेआईवी, और यह कैनन 100mm f/2.8L IS मैक्रो लेंस. दोनों शॉट सही फोकस में हैं; मृदुकरण लेंस विवर्तन के कारण होता है।

संकल्प पर लेंस विवर्तन के प्रभाव को दर्शाने वाला एनिमेटेड जिफ
संकल्प पर लेंस विवर्तन का प्रभाव

सबसे तेज एपर्चर ढूँढना

आपने शायद यह जान लिया है कि जितना अधिक आप अपने लेंस को बंद करेंगे, आपकी छवि उतनी ही तेज होगी। और आप दंग रह सकते हैं कि यह सिद्धांत आंशिक रूप से गलत है।

सच्चाई कहीं बीच में है – सभी पहलुओं में।

यदि आप उनका व्यापक रूप से उपयोग करते हैं, तो लेंस गोलाकार विपथन और संभावित डिज़ाइन समस्याओं से ग्रस्त हैं। क्षेत्र की उथली गहराई के कारण उनकी स्पष्ट तीक्ष्णता कम होती है।

यदि आप उन्हें बहुत अधिक रोक देते हैं, तो वे विवर्तन से प्रभावित होते हैं।

डीएसएलआर और मिररलेस लेंस पर, आप पाएंगे कि सबसे तेज एपर्चर आमतौर पर अधिकतम एपर्चर से 2-3 स्टॉप अधिक होते हैं।

कैनन 50mm f/1.8 II (जिसे अक्सर निफ्टी पचास कहा जाता है) लेंस पर, यह f/4 के आसपास होता है। माई कैनन 24mm f/1.4 लेंस f/2.8 से आगे कोई तेज नहीं मिलता है।

विभिन्न एपर्चर पर इसके व्यवहार को जानने के लिए अपने लेंस का परीक्षण करें।

क्षेत्र की गहराई और लेंस विवर्तन

ध्यान रखें कि आप अभी भी कुछ स्थितियों में संकीर्ण एपर्चर का उपयोग करना चाह सकते हैं।

यदि आपको अधिकांश दृश्य को ध्यान में रखना है, तो रुकना आम तौर पर सबसे आसान तरीका है। लैंडस्केप फ़ोटोग्राफ़रों को अक्सर f/16 पर और उससे आगे शूट करना पड़ता है।

इस तरह, क्षेत्र की गहराई बड़ी होगी, जिसके परिणामस्वरूप एक स्पष्ट छवि दिखाई देगी। पूर्ण फ़ोकस वाले भाग उतने नुकीले नहीं होंगे जितने वे f/8 पर होंगे, लेकिन अधिक दृश्य का होगा लगभग तेज के रूप में।

क्षेत्र की एक बड़ी गहराई और उच्चतम संभव तीक्ष्णता को एक साथ प्राप्त करने की तकनीक को फोकस स्टैकिंग कहा जाता है।

यह सीमाओं के साथ एक बहुत ही सावधानीपूर्वक प्रक्रिया है, लेकिन अच्छे परिणाम दे सकती है। इसे पूरी तरह से करने के लिए, आपको एक तिपाई का उपयोग करके पूरी तरह से स्थिर विषय की छवियों की एक श्रृंखला को शूट करने की आवश्यकता है।

आप शॉट्स के बीच फोकस में वृद्धि करते हैं, निकटतम से लेकर सबसे दूर के विषयों तक सब कुछ कवर करते हैं। बाद में, आप उन्हें एक संपादक में संयोजित करते हैं, उदाहरण के लिए, फोटोशॉप।

कैमरा लेंस का क्लोज़ अप
Pexels . से समीर दाबौल द्वारा फोटो

निष्कर्ष

लेंस विवर्तन एक भ्रमित करने वाला विषय है, फिर भी आप अपनी छवि पर पड़ने वाले प्रभावों को देख सकते हैं। जब आप अपने दृश्यों की शूटिंग कर रहे हों तो इसके बारे में जानना जरूरी है।

लेंस विवर्तन हमेशा मौजूद रहेगा। जब तक आप सावधान नहीं होंगे, आपकी छवियां तीक्ष्णता में खो जाएंगी।

एक बार जब आप लेंस विवर्तन देखते हैं और समझते हैं कि यह कैसे काम करता है, तो यह आपकी फोटोग्राफी में इसे संभालने के लिए दूसरी प्रकृति बन जाएगी।

अधिक बढ़िया युक्तियों के लिए, कैमरा सेंसर आकार पर हमारी पोस्ट देखें, धुंधलापन कम करें या आगे बड़े एपर्चर के साथ शूटिंग करें!

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