Tìm hiểu ống kính - con mắt của máy ảnh

Các nhà nhiếp ảnh vẫn thường gọi ống kính là con mắt của chiếc máy ảnh. Các tia sáng trước khi được rọi chiếu lên kính ngắm, bề mặt tấm phim của máy chụp phim hoặc bề mặt cảm biến để tạo thành hình ảnh, thì nó phải đi qua ống kính. Lượng sáng và chất lượng các tia sáng đi qua ống kính sẽ quyết định chất lượng hình ảnh được tạo thành, hay nói cách khác chất lượng của ống kính quyết định chất lượng hình ảnh. Ống kính là yếu tố rất quan trọng, có thể nói là quan trọng nhất trong việc xử lý hình ảnh. Bài viết dành cho các bạn mới tìm hiểu về thiết bị chụp ảnh nói chung, ống kính nói riêng. Hiểu rõ về ống kính để mua sắm đúng nhu cầu và khai thác đúng mức ống kính mình đang có.

A. Nguyên tắc quang học

Khi một tia sáng đi qua một khối thuỷ tinh có các bề mặt không song song, tia sáng sẽ đổi hướng. Đó là hiện tượng khúc xạ. Ánh sáng đi qua thấu kính lồi còn gọi là thấu kính rìa mỏng hay thấu kính hội tụ sẽ bị gập khúc nhiều nhất ngoài viền mép và ít nhất ở tâm thấu kính. Như vậy, mỗi tia sáng phản chiếu từ vật thể đi qua một thấu kính lồi sẽ quy về điểm hội tụ hay tiêu điểm. Ánh sáng ở vùng cao và thấp hơn vật thể hội tụ bên trên và dưới tiêu điểm. Tất cả các điểm hội tụ ấy cùng nằm trên một mặt phẳng gọi là mặt phẳng hội tụ. Đó chính là hình ảnh lộn ngược đầu sẽ được tạo trên bề mặt phim hoặc cảm biến ảnh.

Thấu kính phân kỳ hay thấu kính lõm thì không hội tụ mà lại phân tán ánh sáng nên không tạo ra hình ảnh. Các nhà sản xuất kết hợp thấu kình phân kỳ và hội tụ để phân bố hình ảnh đồng đều tốt nhất, độ nét và chi tiết cao nhất khắp bề mặt hội tụ của phim hoặc cảm biến. Và, mục đích kết hợp bao nhiêu thấu kính và kết cấu thế nào là để đạt mục đích tối hậu là tạo ra hình ảnh rõ nét, phẳng đều, bằng với kích thước bộ cảm biến ảnh.

B. Tiêu cự ống kính

Điểm quan trọng nhất của một ống kính chính là độ dài tiêu cự, gọi tắt là tiêu cự. Tiêu cự là khoảng cách nằm trên trục tính từ trung tâm quang học của ống kính đến điểm hội tụ trên mặt phim hay cảm biến khi ống kính lấy nét ở vô cực. Tiêu cự ống kính càng dài thì độ khuếch đại hình ảnh càng lớn, kích thước tiêu cự và hình ảnh tỷ lệ thuận. Hình ảnh chụp bằng ống kính tiêu cự 100mm có hình ảnh gấp đôi hình ảnh chụp bằng ống kính 50mm trên cùng máy ảnh.

Một ống kính dùng cho hai loại máy ảnh số có kích thước cảm biến ảnh khác nhau sẽ có cùng độ khuếch đại nhưng khác góc thu hình. Chẳng hạn ống kính 50mm trên máy ảnh DSLR Full-Frame (tương đương kích thước film 35mm) có góc thu hình rộng hơn khi gắn trên máy ảnh DSLR Crop Sensor (tỷ lệ x1.3 hoặc x1.6 với dòng máy DSLR Crop sensor của Canon; Còn Nikon, Pentax, Sony thường là x1.5; hay các dòng máy chuẩn Four Thirds thường là x2). Từ đó, ống kính 50mm trên máy ảnh DSLR Full-Frame là ống tiêu chuẩn normal thì khi gắn trên máy DSLR crop sensor lại là ống kính góc hẹp hơn, tương đương ống kính có tiêu cự dài hơn trên FF. Chẳng hạn ống kính 50mm gắn trên máy ảnh số có cảm biến tỷ lệ x1.5 là 75mm.

C. Cấu trúc ống kính

Khóa học: Kỹ thuật nhiếp ảnh: Ánh sáng và hiệu ứng (Ưu đãi độc quyền - Giảm 40%)

Đối tác uy tín

Xem chi tiết ngay

Một thấu kính hội tụ cũng đủ để tái tạo hình ảnh trên bề mặt phim hoặc bề mặt cảm biến hình ảnh. Dĩ nhiên là hình ảnh rất kém, màu sắc lệch lạc và càng xa vùng trung tâm độ nét càng suy giảm. Nếu kết hợp với một thấu kính phân kỳ nhẹ với chất liệu khác thì hình ảnh sẽ được khắc phục. Do đó, ống kính là một tập hợp nhiều thành phần thấu kính hội tụ và phân kỳ kết hợp với thiết kế tính toán quang học chính xác và cơ khí tinh xảo. Các cấu trúc thành phần thấu kính khác nhau, chất liệu và hình dạng khác nhau tạo ra các loại ống kính khác nhau.

Nhưng càng nhiều lớp thấu kính thì giảm chất lượng hình ảnh vì mỗi thấu kính hấp thụ một phần lượng sáng, bề mặt mỗi thấu kính xảy ra tán xạ ánh sáng. Vì thế, người ta lại khắc phục bằng cách tráng phủ các lớp thuốc trên bề mặt thấu kính để chống loé, hạn chế sự tán xạ, hạn chế sự suy giảm chất lượng của ánh sáng khi đi qua hệ thấu kính. Phần thân ống kính phải đảm bảo giữ cho hệ thấu kính bên trong đồng tâm tuyệt đối, chính xác vị trí, vòng lấy nét phải trơn mượt và dứt khoát, chắc chắn và phải chịu được va chạm thông thường và đặc biẹt sự thay đổi của thời tiết và nhiệt độ ở mức nhất định.

D. Các loại ống kính

Nhiếp ảnh phổ thông có 4 loại ống kính.

1. Ống kính trung bình (normal):

Là ống có độ dài tiêu cự tương đương đường chéo khung phim hoặc cảm biến của máy ảnh dùng ống kính này. Chẳng hạn máy ảnh phim 35mm, kích thước khung phim là 24mm x 36mm có đường chéo là 43mm thì tiêu cự trung bình là từ 45mm – 55mm. Nhiều người bảo ống có tiêu cự tầm trung này tương đương góc nhìn của mắt người, phù hợp với nhiều tình huống chụp. Mình thích cách phân biệt trên hơn.
* Đặc tính của ống kính trung bình:

• Góc thu hình khoảng 45°, xấp xỉ góc nhìn phối cảnh như mắt người.
• Chủ đề giữ đúng tỷ lệ, không bị biến dạng.
• Đa dụng trong nhiều hoàn cảnh chụp.

Ống kính Nikon 50mm f/1.4 AF

2. Ống kính góc rộng (wide-angle):

Là ống kính có tiêu cự ngắn hơn và dĩ nhiên góc thu hình rộng hơn ống kính 35mm đối với máy ảnh DSLR Full-Frame. Nói về cái ống 35mm được nhiều người chụp ảnh chuyên nghiệp “xem” là ống tiêu chuẩn (normal) nhưng bản chất nó là ống wide. Loai ống góc rộng này sử dụng trong ảnh đại cảnh, kiến trúc… và đắc dụng khi ghi hình ở hoàn cảnh bị hạn chế góc chật, hoặc người dùng muốn có hiệu ứng góc rộng (chúng ta sẽ bàn đến vào bài sau). Với loại ống góc rộng, chỉ cần thay đổi nhỏ trong góc chụp (vị trí đặt máy) có thể làm một khung ảnh bình thường trở nên độc đáo và ngược lại.
* Đặc tính của ống kính góc rộng:

• Góc thu hình từ 60° – 180°
• Vùng ảnh rõ (dof) rất sâu
• Tăng sự nổi bật của chủ đề ở gần trong phối cảnh rộng, ống càng có tiêu cự ngắn, hiệu ứng này càng tăng. Tỷ lệ gần xa rất mạnh tạo tương quan tiền cảnh hậu cảnh độc đáo nếu dùng đúng cách.
• Đường chéo là phần mạnh nhất trong tầm nhìn góc rộng, kéo hướng nhìn về hộ tụ rất xa. chẳng hạn con hẻm cụt có thể như một ngõ sâu hun hút.
• Hạn chế các chủ đề hình dạng tròn, mặt người ở gần góc và cạnh khung dễ bị biến dạng.

3. Ống kính télé ( ống kính tiêu cự dài, ống kính tầm xa):

Là ống kính có độ dài tiêu cự lớn hơn tiêu cự của ống kính normal. Loại ống này cho ta góc nhìn hẹp đến rất hẹp, tức là khuếch đại rất lớn các thành phần nhỏ của chủ đề trong khung ảnh. Vì vậy, ống tele hữu dụng khi cần lấy chi tiết một chủ đề mà ta không thể tiếp cận. Ống có tiêu cự càng dài thì độ khuếch đại hình ảnh càng lớn và khoảng ảnh rõ càng mỏng. Phối cảnh chụp bởi ống kính tele có hiệu ứng “mỏng/ dẹt”, các mặt phẳng trong khung sát lại với nhau, có thể tạo bố cục độc đáo nhưng cũng tạo đối tượng ở xa to hơn bình thường như mặt trăng/ mặt trời.
* Đặc tính của ống kính télé:

• Độ khuếch đại lớn
• Vùng ảnh rõ mỏng, tách chủ đề với hậu cảnh (xoá phông)
• Tiêu cự càng lớn, phối cảnh bị dồn ép lại, chiều sâu ảnh giảm
• Dài và nặng hơn các loại khác

Ống kính Canon 800mm f/5.6 Fixed Super Telephoto IS USM​

4. Ống kính zoom (đa tiêu cự):

Là ống kính thay đổi được tiêu cự. Nếu tiêu cự thay đổi trong khoảng tiêu cự ngắn được gọi là wide-zoom (chẳng hạn ống 14-24mm); nếu thay đổi trong khoảng tiêu cự dài được gọi là tele-zoom (chẳng hạn ống 100-400mm); nếu thay đổi từ tiêu cự ngắn đến tiêu cự dài thì được gọi đơn giản là zoom (chẳng hạn ống 18-200mm).
* Đặc tính của ống kính zoom:

• Cơ động của nhiều tiêu cự.
• Có thể chụp zoom in / zoom out
• Phù hợp với hoàn cảnh cần phản ứng nhanh

Ống kính Sigma 150-600mm F/5-6.3 DG OS HSM​

Ống kính đặc biệt: Ống kính macro và ống kính Fisheye

Các loại ống kính thông thường có khoảng cách lấy nét tối thiểu xấp xỉ gấp 10 lần độ dài tiêu cự. Chẳng hạn ống kính 50mm thì khoảng cách lấy nét gần nhất có thể là 50cm. Nên loại ống kính macro hay micro là ống kính một tiêu cự được thiết kế đặc biệt để có thể lấy nét cực gần và cho hình ảnh cực nét ở cự ly gần. Ống macro thường có tỷ lệ phóng đại 1:1 tức là kích thước vật thể bao nhiêu trong thực tế thì trên bề mặt phim hay cảm biến ảnh cũng có kích thước như vậy.

Ống kính Macro Nikon 200mm f/4​

Ống macro thường được dùng để chụp các loại côn trùng, bò sát, hoa lá nhỏ, các chi tiết nhỏ phục vụ nghiên cứu. Người ta còn gắn thêm các ống nối (tube) để tăng độ khuếch đại, thậm chí gắn qua hệ thống ống nối đặc biệt ống macro với kính hiển vi để chụp vi trùng. 

Một ống kính góc rộng khác là ống fish-eye có góc thu hình rất rọng và tạo hiệu ứng cong méo. Tất cả đường thẳng không đi qua tâm đều bị uốn cong, càng xa tâm càng cong.

Ống kính Fisheye Nikon 16mm f/2.8​

E. Các đặc tính khác của ống kính:

1. Luật viễn cận của ống kính:

Tuỳ theo độ dài tiêu cự ống kính, trường sâu độ ảnh sẽ cho hình ảnh không còn giống như mắt nhìn trong cảnh thực. Với ống kính trung bình, chiều sâu ảnh trường gần tương tự như mắt nhìn, nhưng với ống kính tele (tiêu cự dài) thì chiều sâu ảnh trường sẽ thu hẹp lại, hình ảnh có hậu cảnh gần hơn cảnh thực tế, các lớp ảnh sít lại gần nhau; trong khi đó với ống kính góc rộng (wide) thì chiều sâu ảnh trường bị đẩy xa ra, hình ảnh thu được có hậu cảnh xa hơn so với cảnh thực, không gian có cảm giác rộng hơn so với thực tế.

2. Khẩu độ ống kính:

Để hiệu chỉnh lượng ánh sáng đi qua ống kính đến bề mặt phim hoặc cảm biến ảnh, người ta thiết kế trong ống kính bộ phận điều chỉnh dung lượng ánh sáng, đó là khẩu độ ống kính. Có thể hình dung một hộp tối được khoét một lỗ nhỏ hay lớn để ánh sáng xuyên qua ít hay nhiều. Lượng ánh sáng đi qua ống kính tương ứng với diện tích của vòng tròn khẩu độ nên chỉ số khẩu độ càng lớn thì lượng sáng đi qua càng ít. Chúng ta có những chỉ số khẩu độ thông thường: 1 – 1.4 – 2 – 2.8 – 4 – 5.6 – 8 – 11 – 16 -22 – 32.

3. Khoảng lấy nét tối thiểu:

Là khoảng cách từ bề mặt phim hoặc cảm biến ảnh đến vật thể được lấy nét. Một ống kính có khoảng lấy nét tối thiểu tốt khi điều chỉnh vòng lấy nét ở vô cực thì hình ảnh nhận được luôn rõ nét. Thường thì ống kính có khoảng cách lấy nét tối thiểu là 50cm đến 30cm. Ống kính macro chuyên dụng chụp cận cảnh có xích độ tối thiểu ngắn hơn.

4. Vùng ảnh rõ (Dof – Dept of Field)

Khoảng ảnh rõ của một bức ảnh là phần không gian trước và sau của chủ đề được lấy nét có độ nét rõ trên bức ảnh đó, ngoài vùng rõ này không gian còn lại của ảnh mờ dần. Vùng ảnh rõ mỏng hay dày (độ nét sâu ít hay nhiều) tuỳ thuộc vào yếu tố khẩu độ, tiêu cự và xích độ.

• – Khẩu độ càng nhỏ (… 8 – 11 – 16 – 22 – 32) vùng ảnh rõ ràng sâu (dày), hậu cảnh càng rõ nét. Khẩu độ càng mở lớn (4 – 2.8 – 2 – 1.4 …) vùng ảnh rõ càng mỏng, hậu cảnh mờ.

• – Tiêu cự càng ngắn (28mm – 24mm – 20mm – 10mm…) vùng ảnh rõ càng sâu. Tiêu cự càng dài (400mm – 300mm – 200mm – 135mm…) vùng ảnh rõ càng mỏng.

• – Xích độ càng dài thì vùng ảnh rõ càng dày. Xích độ càng ngắn thì vùng ảnh rõ càng mỏng. Nên khi chụp vật thể càng xa thì vùng ảnh rõ càng dày và càng cận cảnh thì vùng ảnh rõ càng mỏng.

Ống kính tele 300mm chụp từ xa, làm cho các lớp dây treo sít lại, hậu cảnh mờ

Ống kính góc rộng Nikon 15mm mở toang cả bối cảnh một cái cổng gạch lớn buổi bình minh

Ống fisheye Nikon 16mm f/2.8 chụp lấy tiền cảnh là quai lư hương xuyên qua ngôi nhà thờ cổ Mằng Lăng

Ống kính macro Nikon 105mm f/2.8

Dof mỏng khi chụp cận cảnh và mở khẩu lớn.

tinhte.vn​