Wie funktionieren graduierte ND-Filter?

Meine Frage ergibt sich aus der Tatsache, dass die Oberfläche des Filters völlig unscharf ist.

Ich verstehe, dass Licht von einem beliebigen Punkt des Motivs auf die gesamte Linse trifft. Ein Teil davon tritt durch den dunkleren Teil und ein Teil durch den helleren Teil des Filters. Vorausgesetzt, das Motiv ist scharf eingestellt, wird das gesamte Licht auf einen einzelnen Punkt des Sensors zurückgeworfen.

Daher erscheint es mir logisch, dass jeder Punkt auf dem Sensor die gleiche Lichtmenge erhält, die (der Einfachheit halber) durch jede der Hälften des Verlaufsfilters hindurchgegangen ist funktionieren nicht anders als bei einem einheitlichen ND-Filter.

Offensichtlich irre ich mich, wie viele erfolgreiche Fotos von Sonnenuntergängen belegen. Verwenden Linsen nicht das gesamte Licht, das auf das Frontelement trifft? Wenn nicht, wohin geht das alles?

Ihre Intuition ist im Wesentlichen korrekt, aber es gibt einige wichtige Punkte.

1. Wenn das Objektiv ganz heruntergefahren ist, gelangt nur Licht in Richtung der Mitte des Frontelements in das Bild, sodass nicht für jeden Lichtpunkt, der auf den Sensor trifft, das gesamte Frontelement verwendet wird (obwohl das gesamte Licht für den Sensor verwendet wird) irgendwann Licht).

2. Selbst wenn die Blende vollständig geöffnet ist und Licht für jedes Pixel durch das gesamte Frontelement fällt, befindet sich der Filter in einem kleinen, aber signifikanten Abstand vor der Linse.

Zeit für ein paar grob gezeichnete Diagramme. Im ersten Fall ist leicht zu erkennen, dass der Filter, wenn er an einer anderen Stelle als in der Blende platziert ist, das Licht von oben, aber nicht von unten blockiert:

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

Betrachten Sie nun den zweiten Fall. Die Linse ist weit geöffnet und verhindert die Vignettierung. Jeder Lichtpunkt eines Objekts im Fokus breitet sich aus und trifft auf das gesamte vordere Element, bevor es auf einen Punkt fokussiert wird. Dies deutet darauf hin, dass das Licht von der Oberseite des Objekts und der Unterseite des Objekts beide dieselbe Menge an ND-Filter durchläuft, was bedeutet, dass es keinen abgestuften Effekt gibt. Der Filter wird jedoch nicht bündig mit dem Frontelement montiert:

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

Wenn Sie sich leicht vorne befinden, wird ein Winkel angezeigt, in dem das Licht vom unteren Rand der Szene gerade unter den Filter fällt, während das Licht von oben teilweise herausgefiltert wird, was zu einem Helligkeitsunterschied zwischen oben und unten führt.

Wenn das Objektiv jedoch sehr schnell ist und der Filter ziemlich nahe am Objektiv angebracht ist, funktioniert der Grad ND nicht wirklich, wie von Ihrer Frage vorgeschlagen. Um dies zu beweisen, habe ich eine schwarze Karte über ein 50-mm-1: 1,4-Objektiv geklebt, sodass sie knapp über der Mitte liegt und fast die Hälfte des vorderen Elements bedeckt:

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

Das ist weit offen und zeigt in den Himmel (Fokusabstand 3 m). Oben ist eine leichte Vignettierung zu sehen, aber bei weitem nicht die erwartete Wirkung eines Verlaufsfilters, der plötzlich von 0 auf 100% Filtration übergeht! Hier ist die gleiche Einstellung bei f / 11:

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

Nicht jedes Pixel verwendet Licht von allem Licht, das auf die Linse trifft.

Ihre Annahme, dass alles Licht zu einem einzelnen Punkt geht, ist nur richtig, wenn Sie einen einzelnen Punkt von Ihrem Objekt nehmen. Wenn Sie einen anderen benachbarten Punkt von Ihrem Motiv nehmen, wird dieser Punkt neben dem vorherigen Punkt projiziert. Am Ende haben Sie eine Fokusebene (Projektion), nicht nur einen einzelnen Punkt.

Mit anderen Worten, das zentrale Pixel Ihres Bildes verwendet hauptsächlich Licht aus der Mitte eines Objektivs, während Randpixel Licht von den Rändern eines Objektivs verwenden. Auf diese Weise wird ein Teil des mit grad-ND abgedeckten Bildes dunkler.