فیلتر های کاهنده نور یا فیلترهای چگالی خنثی (Neutral Density Filter) که بطور مختصر به آنها فیلتر ان دی (ND) می گویند، فیلترهایی هستند که به منظور کاهش نور ورودی به داخل لنز مورد استفاده قرار می گیرند. عملکرد این فیلترها شبیه به عینک آفتابی است که در جلو چشم قرار گرفته و از میزان نور ورودی به آن می کاهد.
فیلتر های ND به رنگ خاکستری هستند و بدون اینکه بر روی زمینه رنگی صحنه اثری بگذارند، بطور یکنواخت موجب کاهش نور ورودی به دوربین می گردند. به همین علت به آنها فیلتر با چگالی خنثی گفته می شود. این فیلترها مقدار نور ورودی به دوربین را بر اساس میزان تیرگی شان کاهش می دهند. به همین دلیل از آنها برای کنترل میزان نوردهی (Exposure) استفاده می شود.
با استفاده از این فیلترها می توان میزان نور ورودی به دوربین را کم نمود. در این حالت امکان عکاسی با دیافراگم های بازتر و سرعت شاتر طولانی تر فراهم خواهد شد. خیلی از عکاسان خصوصا عکاسان منظره (Landscape) و طبیعت (Nature) از این نوع فیلترها به وفور استفاده می کنند.
فیلتر ND موجب کاهش نور ورودی به دوربین عکاسی می شود.
نحوه نامگذاری فیلترهای ND
شرکت های سازنده فیلتر ND به روش های مختلفی آنها را نامگذاری می کنند. شماره ثبت شده بر روی هر فیلتر نشان دهنده میزان تیرگی یا چگالی آنها و در نتیجه قدرت آنها در میزان کاهش در نور صحنه است.
بعضی از شرکت ها مثل Cokin ، Hoya و B+W از سیستم نامگذاری 2x استفاده می کنند. به این صورت که به ازای هر یک گام (f-stop) که فیلتر از میزان نور ورودی به دوربین می کاهد، یک ضریب 2 به شماره فیلتر اضافه می شود. به عبارتی یک فیلتر ND که به اندازه یک گام (استاپ) نور را کم می کند به صورت ND2 نمایش داده می شود و یک فیلتر ND که به اندازه 3 گام ، نور را کم می نماید به صورت ND8 شناخته می شود. زیرا در این مورد سه بار ضریب 2 بکار رفته است (به ازای هر استاپ یک ضریب 2 ) یعنی ( 2x2x2=8 ).
پس فیلتری که 4 استاپ نور را کم کند، ND16 و فیلتری که 10 استاپ نور را کم کند ND1024 نامیده می شود. فیلتر ND1024 را گاهی به نام ND1000 نیز می نامند.
بعضی شرکت ها مثل Leica شماره فیلتر را به همان شکل ضریب 2 ولی در کنار حرف x نشان می دهند. مثلا یک فیلتر ND با کاهشی به اندازه 2 استاپ در نور ورودی را به شکل 4x و یک فیلتر با کاهشی به اندازه 5 استاپ را به شکل 32x نمایش می دهند. (2x2x2x2x2=32)
شرکت های دیگری همچون Tiffen و Lee از روش دیگری برای نام گذاری فیلترها استفاده می کنند. در این روش به ازای هر گام (f-stop) کاهش نور، عدد 0.3 (به اندازه مقدار چگالی اپتیکی آن ) به شماره فیلتر اضافه می شود. یعنی یک فیلتر ND که به اندازه یک گام (استاپ) نور را کم می کند به صورت ND 0.3 نمایش داده می شود و یا مثلا یک فیلتر که 4 استاپ نور را کم می کند به صورت ND1.2 نمایش داده می شود. (0.3+0.3+0.3+0.3=1.2) و همینطور در فیلترهای تیره تر به ازای هر استاپ کاهش نور، عدد 0.3 به عدد قبلی اضافه می شود.
نوع دیگری از نامگذاری نیز انجام می شود که شماره فیلترها بر اساس تعداد گام هایی است که در مقدار نور، کاهش ایجاد می کنند. در این روش، عدد استاپ مستقیم ذکر نمی شود، بلکه در کنار عدد 1 و حروف ND نمایش داده می شود. (ND 1xx) مثلا فیلتر با شماره ND103 یعنی توانایی کاهش نور آن 3 استاپ است. یا ND105 و ND112 به ترتیب 5 و 12 استاپ در نور ورودی به دوربین کاهش ایجاد می کنند.
هر چه فیلتر از ورود مقدار نور بیشتری ممانعت کند، رنگ تیره تری خواهد داشت. بطور کلی در همه انواع شماره گذاری فیلترهای ND ، فیلترهای با شماره بالاتر نسبت به فیلترهای با شماره کمتر از چگالی یا تیرگی بیشتری برخوردارند.
مقایسه چند سیستم نامگذاری فیلتر های کاهنده نور (ND)
کاربرد فیلترهای کاهنده نور
با بکارگیری یک فیلتر کاهنده نور (ND) می توان کنترل بیشتری بر روی نوردهی تصویر ایجاد نمود. استفاده از این فیلتر ها کمک می کند تا شما بتوانید با سرعت های پایین تر شاتر و یا دیافراگم های بازتری عکاسی کنید.
به عنوان مثال وقتی از یک فیلتر ND4 استفاده می شود، میزان نور ورودی به دوربین به اندازه 2 گام (Stop) کاهش خواهد یافت، بنابراین برای جبران نوردهی لازم است سرعت شاتر نسبت به قبل از قراردادن فیلتر، به میزان 4 برابر کاهش یابد (معادل دو استاپ یعنی به ازای هر استاپ، سرعت شاتر نصف شود). یا در فیلتر ND16 ، برای جبران نوردهی لازم است سرعت شاتر را 16 برابر کم نمود (یعنی معادل 4 استاپ) و یا اگر تنظیمات دوربین اجازه دهد اندازه روزنه دیافراگم (Aperture) را به اندازه 4 استاپ بازتر کرد.
نمایش تاثیر فیلتر ND با چگالی های مختلف بر روی تصویر
یکی از کاربردهای شایع فیلتر ND، عکاسی با نوردهی طولانی (Long Exposure Photography) است. در این تکنیک عکاسی به علت سرعت پایین شاتر، اجسام متحرک به شکل محو در تصویر دیده می شوند که اصطلاحا به آن تاری حرکتی (Motion blur) می گویند.
مثلا فرض کنید در محیط بیرون، قصد دارید از یک رودخانه طوری عکس بگیرید که جریان آب بصورت نرم و صاف دیده شود و از طرفی به علت نور زیاد محیط، امکان کاهش سرعت شاتر به اندازه کافی وجود ندارد. در این شرایط می توانید با استفاده از یک فیلتر ND مناسب به اندازه چند استاپ، ورود نور محیطی را کاهش دهید. بنابراین می توانید سرعت شاتر را کم تر کرده و با افزایش طول مدت نوردهی، عکسی را ثبت نمایید که در آن تاری حرکتی (Motion blur) در جریان آب رودخانه ایجاد شده است.
هر چه نور محیط صحنه بیشتر باشد، از فیلترهای ND با شماره بالاتر استفاده می شود. مثلا با استفاده از یک فیلتر ND8 می توان با همان نوردهی قبلی به میزان 8 برابر سرعت شاتر را کم کرد و به عنوان مثال از این طریق حرکت آب در رودخانه یا آبشار را دچار کشیدگی و در نتیجه حالت آن را نرم و محو (Blur) نمود.
بسیاری از عکاسان منظره، اندازه تیرگی فیلتر ND مورد استفاده برای نرم کردن حرکت ابر یا حرکت آب در آبشار را حداقل به میزان 6 تا 8 استاپ توصیه می کنند.
تاثیر بکارگیری فیلتر کاهنده نور در نرم کردن حرکت ابرها و امواج سطح دریاچه
در شرایط پرنور، اگر بخواهید برای ایجاد یک عمق میدان باریک از اندازه های بزرگ روزنه دیافراگم استفاده کنید، ممکن است حجم زیاد نور این اجازه را به شما ندهد. در این شرایط با استفاده از یک فیلتر ND و کاهش نور ورودی می توانید در هنگام تنظیم نوردهی، روزنه دیافراگم را بازتر کنید و در نتیجه به عمق میدان باریک تری دست یابید.
این روش معمولا در عکاسی پرتره (Portrait) و یا عکاسی از مراسم عروسی (Wedding) زیاد استفاده می شود. در این موارد معمولا فیلتر های ND با اندازه تیرگی در حدود 3 تا 9 گام (استاپ) کاهش نور توصیه می شود.
در عکاسی از خورشید (Solar Photography) یا خورشید گرفتگی (Solar Eclipse) عموما از فیلترهای ND با شماره زیاد (معمولا بیش از 16 استاپ کاهش نوردهی) استفاده می گردد.
بطور کلی شایعترین نوع فیلترهای ND مورد استفاده توسط عکاسان، فیلترهایی هستند که میزان کاهش نور در آنها به اندازه 2 تا 3 استاپ می باشد.
با استفاه از فیلتر کاهنده نور می توان از دیافراگم های بازتری استفاده نمود.
انواع فیلترهای کاهنده نور (ND)
فیلترهای ND معمولا از جنس شیشه یا رزین و به اشکال مختلفی ساخته می شوند. بعضی از آنها دایره شکل هستند و مستقیما بر روی دهانه لنز نصب می گردند. انواع دیگری به شکل مربع یا مستطیل ساخته شده اند و از طریق یک پایه نگهدارنده (Holder) که با واسطه یک حلقه (Adapter Ring) بر روی لنز نصب شده است، در مقابل لنز قرار می گیرند.
معمولا این پایه های نگهدارنده اجازه می دهند که دو یا سه عدد فیلتر بطور همزمان در جلوی لنز قرار داده شود. در این موارد قدرت فیلترها با یکدیگر جمع می شود. مثلا اگر یک فیلتر ND2 (یک استاپ کاهش نور) و یک فیلتر ND4 (با دو استاپ کاهش نور) را با هم بکار ببریم، نتیجه حاصل معادل یک فیلتر ND8 با 3 استاپ کاهش نور خواهد بود. به این روش که از چند فیلتر بر روی یکدیگر استفاده می شود، تکنیک پشته سازی فیلترها (Stacking Technique) می گویند.
نحوه نصب نگهدارنده، حلقه اتصال و فیلتر مربعی بر روی لنز و نمایش تکنیک پشته سازی فیلترها
چندین نوع فیلتر ND ساخته شده است که شایعترین انواع آن به این شرح است:
الف) فیلتر کاهنده نور یا چگالی خنثی ساده
(Straight Neutral Density) یا ND
این فیلترها در تمام سطح خود دارای تیرگی یکنواختی هستند و نور کل صحنه را بر اساس میزان درجه تیرگی، بطور یکسان کاهش می دهند.
ب) فیلترهای کاهنده نور تدریجی
(Graduated ND) یا GND
نوعی فیلتر کاهنده نور (ND) است که تمام سطح آن تیره نیست و در حدود نصف آن را ناحیه ای شفاف تشکیل می گردد، بطوریکه تیرگی فیلتر از ناحیه تیره به سمت شفاف به تدریج کاهش می یابد تا کاملا محو شود. این نوع فیلترها به نام فیلترهای کاهنده نور تدریجی (Graduated ND) نامیده می شوند.
فیلترهای کاهنده نور تدریجی عموما به شکل مستطیل ساخته می شوند و از طریق یک پایه نگهدارنده در جلو لنز قرار می گیرند. به دلیل کاربرد زیاد آنها در ادامه مبحث به این نوع فیلتر بیشتر خواهیم پرداخت.
چند نمونه فیلتر کاهنده نور ساده و تدریجی به شکل های دایره و مستطیل
ج) فیلترهای کاهنده نور متغیر
(Variable ND) یا VND
این فیلترها قابلیت تغییر در میزان فیلترینگ نور را دارند. به عبارتی می توان مقدار تیرگی و کاهش نور را در آنها تغییر داد. انواع مختلف آنها از 2 تا 8 استاپ قابلیت تغییر در افزایش یا کاهش میزان عبور نور را دارا می باشند. معمولا به شکل دایره ساخته شده اند و با کمک حلقه ای که بر روی فیلتر تعبیه شده است، افزایش یا کاهش تیرگی در فیلتر تنظیم می شود.
از معایب این فیلترها این است که گاهی در حالتی که بر روی حداکثر تیرگی تنظیم شده اند، موجب ایجاد بافت ظریفی بر روی تصویر می گردند. اگر چنین حالتی ایجاد شد، بایستی کمی حلقه تنظیم آن را به عقب برگرداند تا بافت ایجاد شده برطرف گردد.
د) فیلترهای کاهنده نور مرکزی
(Central ND) یا CND
در این نوع فیلتر ها ، ناحیه مرکزی فیلتر نسبت به نواحی محیطی آن تیره تر است. این فیلترها بیشتر برای لنزهای زاویه باز (واید انگل) شدید استفاده می شوند تا تعادل نوردهی را در سطح آنها ایجاد نمایند. امروزه کاربرد این نوع فیلترها بسیار محدود شده است.
هـ) فیلترهای پلاریزه
(Polarizing Filter)
اصولا این فیلترها در رسته فیلترهای ND طبقه بندی نمی شوند، ولی علت ذکر نام آنها در اینجا برای تاکید بر این موضوع است که اکثر فیلترهای پلاریزه دارای خاصیت کاهش نور در حدود 2 استاپ می باشند. به همین علت هنگام استفاده از آنها باید به این موضوع توجه نمود تا تنظیمات نوردهی دوربین به درستی انجام پذیرد.
برای مطالعه بیشتر در خصوص فیلتر های پلاریزه می توانید به مقاله " فیلتر پلاریزه یا فیلتر قطبی‌کننده" در همین وب‌سایت مراجعه نمایید.
چند نمونه فیلتر کاهنده نور متغیر و مرکزی
فیلترهای کاهنده نور تدریجی (Graduated ND)
فیلتر های کاهنده نور تدریجی (Graduated ND) همانند فیلترهای ND هستند با این تفاوت که نصف آنها شفاف و نصف دیگر تیره است و ناحیه ای در وسط آنهاست که به تدریج ناحیه تیره را به ناحیه شفاف وصل می کند. بنابراین تاثیر تیرگی فیلتر ND در سرتاسر سطح شیشه ای آن اعمال نمی گردد. فیلتر های کاهنده نور تدریجی به نام GND و یا بطور مخفف Grad نیز گفته می شوند.
این نوع فیلترها بیشتر برای کنترل نور شدید آسمان بکار می روند. با استفاده از آنها می توان آسمان را تاریک تر نمود بدون اینکه نور پیشزمینه تصویر (در ناحیه زمین) کاهش یابد.
اکثر این نوع فیلتر ها خصوصا انواع مستطیلی آنها که از طریق یک نگهدارنده در جلو لنز قرار می گیرند، این قابلیت را دارند که با بالا و پایین کردن آنها سطح تیره فیلتر که تاثیر کاهندگی نور توسط آن انجام می گیرد به سمت بالا و پایین جابجا شود. وقتی که ناحیه تیره فیلتر به سمت بالا قرار داده شود، با حرکت دادن فیلتر به سمت پایین ، میزان بیشتری از سطح صحنه در منطقه تیره قرار می گیرد و برعکس با بالا بردن فیلتر ناحیه کمتری از سطح بالای صحنه توسط تیرگی فیلتر پوشش داده می شود.
تاثیر فیلتر کاهنده نور تدریجی بر روی نور آسمان
در عکاسی از یک منظره مثل ساحل دریا که اختلاف نور زیادی بین نواحی پیش زمینه صحنه با آسمان وجود دارد، اگر نورسنجی بر روی آسمان انجام شود، پیش زمینه تاریک می شود و اگر نورسنجی بر روی ساحل انجام شود، آسمان بسیار پر نور خواهد شد و جزئیات آن از بین می رود. حال اگر در این شرایط از فیلتر کاهنده نور تدریجی (GND) استفاده کنید بطوریکه قسمت تیره آن بر روی آسمان تنظیم شود، فاصله بین اندازه روشنایی آسمان تا تاریکی زمین به حداقل خواهد رسید. با کمک این فیلتر می توان بدون اینکه اثری بر روی نور پیش زمینه گذاشت، نور آسمان را محدود نمود و در این حالت دوربین با تنظیمات نوردهی، جزئیات تصویر در هر دو منطقه روشن و تاریک صحنه را ثبت نماید.
فیلتر های کاهنده نور تدریجی معمولا به دو صورت تولید می شوند. در یک نوع آن قسمت تیرگی فیلتر به آرامی به ناحیه شفاف تبدیل می شود و محو شدگی (Fade) آن در فاصله بلندتری در سطح فیلتر اتفاق می افتد. به این نوع فیلتر ها، کاهنده نور تدریجی با لبه نرم (Soft edge) می گویند.
انواع دیگری از فیلترهای کاهنده نور تدریجی وجود دارند که این محوشدگی در فاصله بین ناحیه تیره تا ناحیه روشن به سرعت اتفاق می افتد و یک لبه تند با تغییر ناگهانی در لبه بخش تیره آن بوجود می آید. این نوع فیلترها، با عنوان فیلتر کاهنده نور تدریجی با لبه سخت (Hard edge) شناخته می شوند.
مقایسه فیلترهای کاهنده نور تدریجی با لبه نرم و لبه سخت
امروزه می توان اثرات فیلتر کاهنده نور تدریجی را توسط نرم افزارهای ویرایش تصویر همچون فوتوشاپ نیز بر روی عکس اعمال نمود. البته اگر اختلاف گام (استاپ) بین نور نواحی روشن و تاریک زیاد باشد ممکن است این اصلاح در محدوده عملکرد دوربین و نیز نرم افزار قرار نگیرد.
به همین علت در مواردی که اختلاف نور در نواحی تاریک و روشن تصویر زیاد می باشد و قصد ندارید از فیلتر کاهنده نور تدریجی (GND) استفاده کنید، بهتر است روش برکتینگ (Bracketing) را بکار ببرید، یعنی چند عکس با نوردهی های مختلف از صحنه مورد نظر بگیرید و با روش HDR و اصلاح نوردهی، عکس نهایی را بدست آورید.
برای مطالعه بیشتر در خصوص برکتینگ و عکاسی HDR می توانید به مقاله " عکاسی با محدوده دینامیکی بالا (HDR Photography)" در همین وب‌سایت مراجعه نمایید.
مشکلات فیلتر کاهنده نور تدریجی(GND)
استفاده از فیلتر کاهنده نور تدریجی(GND) معایبی نیز دارد. یکی اینکه در موارد زیادی پیش می آید که خط افق در منظره مقابل دوربین صاف نیست و دارای پستی و بلندی هایی می باشد که سطح افق را قطع کرده است مثل یک درخت یا ساختمان. در حالیکه فیلتر کاهنده نور تدریجی در سطح صاف عمل می کند و هنگامی که محل تلاقی آسمان و زمین صاف نمی باشد و یا خط افق کاملا دیده نمی شود، نواحی خاصی از صحنه بطور نامناسبی نوردهی شده و اثر فیلتر بر روی عکس بطور نامطلوبی دیده خواهد شد.
از معایب دیگر فیلتر کاهنده نور تدریجی می توان به این موضوع اشاره کرد که در فیلترهایی که از نظر کیفیت سطح بالاتری دارند، گران قیمت تر نیز می باشند و تهیه آنها نیاز به صرف هزینه بیشتری خواهد داشت.
تاثیر فیلتر کاهنده نور تدریجی در تصویری از دریاچه خلیج فارس در منطقه چیتگر تهران
نکات قابل توجه در هنگام استفاده از فیلترهای کاهنده نور
در فیلترهای ND که دارای تیرگی یا چگالی بالایی هستند ، هر چه درجه غلظت تیرگی آنها بیشتر باشد، فیلتر تیره تر دیده می شود و از میزان شفافیت آن به میزان زیادی کاسته می شود. بنابراین ممکن است در هنگام عکاسی، سیستم فوکوس خودکار (Autofocus) دوربین نتواند به خوبی عمل کند. در این موارد بهتر است ابتدا بدون استفاده از فیلتر، نواحی مورد نظر را فوکوس کنید و سپس سیستم خودکار فوکوس را به حالت دستی تغییر دهید تا در هنگام فشردن دکمه شاتر، فوکوس دوربین از تنظیم خارج نشود. سپس فیلتر ND را بر روی لنز قرار داده و عکس بگیرید.
در هنگام استفاده از فیلترهای ND بایستی دقت کنید که اندازه فیلتر مورد استفاده با اندازه دهانه لنز شما متناسب باشد تا در اطراف تصویر ایجاد سایه نکند (Vignetting). این موضوع خصوصا در فیلترهای مربعی یا مستطیلی که بوسیله نگهدارنده در جلوی لنز قرار می گیرند صادق است. بنابراین در صورت تغییر لنز دوربین و در نتیجه تغییر اندازه دهانه لنز ، لازم است از فیلتری با اندازه مناسب با آن استفاده شود.
برای مطالعه بیشتر در خصوص وینیِتینگ (Vignetting) می توانید به مقاله " تیره شدن گوشه های تصویر یا وینیِتینگ در عکاسی " در همین وب‌سایت مراجعه نمایید.
اندازه های مختلف یک نمونه فیلتر ND برای استفاده در لنزهای با اندازه قطر فیلتر متفاوت
اگر برای عکاسی از خورشید از فیلترهای ND با شماره بالا استفاده می کنید، توجه اکید داشته باشید که به هیچ وجه از منظره یاب چشمی دوربین برای مشاهده خورشید استفاده نشود و فقط از درون مونیتور در حالت نمای زنده (Live view) یا از منظره یاب های الکترونیکی به صحنه نگاه کنید. فیلترهای ND در مقابل اشعه های مادون قرمز (IR) و ماورای بنفش (UV) هیچ گونه محافظتی ایجاد نمی کنند.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
گردآوری و تألیف: امیر دولتیاری
تاریخ نگارش/آخرین ویرایش: 1398/9/8
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
مراجع:
1_Elliot Hook (2013). 8 Tips for Long Exposure Photography. Retrieve from http://digital-photography-school.com on Jan 17.
2_Peter Sawyer (2010). Quick Tip: When and How to Use a Neutral Density Filter. Retrieve from https:// photography.tutsplus.com on Jan 17.
3_Andrew S. Gibson (2017). How to Use Neutral Density Filters to Make Better Landscape Photo. Retrieve from https://digital-photography-school.com on Jan 18.
4_Todd Vorenkamp (2017). A Guide to Neutral Density Filters. Retrieve from www.bhphotovideo.com on Jan 18.
5_Jeff Meyer (2017). 5 essential photography filters (and why you can't live without them!). Retrieve from www.techradar.com on Jan 19.
مقالات مرتبط:
- فیلتر پلاریزه یا فیلتر قطبی‌کننده
- اصول پایه نوردهی در عکاسی: بخش 1- مثلث نوردهی و سرعت شاتر
- اصول پایه نوردهی در عکاسی: بخش 2 - روزنه دیافراگم
- اصول پایه نوردهی در عکاسی: بخش 3 – حساسیت سنسور (ISO)
- عکاسی با محدوده دینامیکی بالا (HDR Photography)
- تیره شدن گوشه های تصویر یا وینیِتینگ در عکاسی