دیافراگم لنز دوربین چیست و چه تاثیری در نوردهی دارد؟

دیافراگم یا عنبیه از مهمترین قطعات دوربین‎‌ها است. دوربین‌ها درست مانند انسان‌ها عنبیه دارند و می‌توانند نوری که به ایمیجر برخورد کرده را کنترل کرده و بر جزئیات تصویر تاثیر قابل‌توجهی بگذارند. اما با این تفاوت که دوربین‌ها عنبیه‌ (دیافراگم)های مختلفی دارند از انواع آن می‌توان به مدل‌های ثابت، دستی و خودکار اشاره کرد. تنوع بالای دیافراگم می‌تواند کاربران جدید را گیج کند برخی از تولیدکنندگان از این عدم آگاهی استفاده کرده و به تبلیغ مدل‌های مختلف خودشان می‌پردازند. 

در این مقاله به موارد زیر خواهیم پرداخت:

• اصول اولیه دیافراگم: چه‌کارهایی از دیافراگم بر می‌آید و چگونه کار می‌کند؟
• نحوه ارتباط دیافراگم با شاتر
• ارتباط دیافراگم با F-Stop
• چگونه باز و بسته کردن دیافراگم روی تصاویر تاثیر می‌گذارد؟
• دیافراگم خودکار در برابر دیافراگم دستی
• لنزهای DC auto، P-Iris، iCS

در این مقاله ما به شما خواهیم آموخت که دیافراگم چگونه کار می‌کند و تاثیر متقابل دیافراگم و سرعت شاتر را بررسی خواهیم کرد. 

کنترل نور: دیافراگم، شاتر و F-Stop

دوربین‌ها نور دریافتی را با تنظیم عرض دهانه دیافراگم یا مدت‌زمان باز بودن شاتر، کنترل می‌کنند. بسیاری از افراد دیافراگم و شاتر را به علت اینکه هر دو با پارامترهای باز و بسته تعریف می‌شوند؛ با یکدیگر اشتباه می‌گیرند. اما این دو قطعه استفاده متفاوتی داشته و اهداف مختلفی را دنبال می‌کنند. 

در این عکس می‌توانید شکل یک لنز دیافراگم را در دو حالت کاملاً باز و کاملاً بسته تماشا کنید. 

اجزای تشکیل دهنده دیافراگم

انیمیشن زیر یک دیافراگم را نشان می‌دهد که از حالت کاملاً باز به حالت کاملاً بسته حرکت می‌کند. در درون سخت‌افزار دیافراگم،  مجموعه‌ای از اجزای فلزی نازک که اصطلاحا تیغه نامیده می‌شوند، با استفاده از یک موتور خود مهار کوچک حرکت می‌کنند. تعداد تیغه‌های مورداستفاده در دیافراگم به‌اندازه آن بستگی دارد. مثلاً در زیر یک مدل 9 تیغه را مشاهده می‌کنید.

دیافراگرم تاثیر قابل‌توجهی بر نحوه نوردهی خوب یا ضعیف یک تصویر می‌گذارد. مهم‌ترین پارامتر نحوه برخورد دوربین با نور است. اگر نوردهی روشن باشد باعث ایجاد تصویری بیش از حد روشن می‌شود و اگر نوردهی کم باشد، ممکن است باعث ایجاد تصاویر تیره شود. 

ویدئو زیر را ببینید. این ویدئو اثرات دیافراگم بیش از حد باز و پرنور و بیش از حد بسته و کاملاً تاریک را به نمایش می‌گذارد.

شدت نور در طول زمان تغییر می‌کند، در نتیجه دوربین مداربسته باید بتواند میزان نور ورودی را مطابق با شرایط تنظیم کند تا نور تصویر همواره یکسان باشد. دیافراگم یکی از راه‌های کنترل کردن این مسئله است.

دیافراگم از چند روش مختلف که در ادامه به توضیح آنها خواهیم پرداخت، نور ورودی را کنترل می‌کند.

تاثیر F-stop:

با تنظیم عرض دهانه دیافراگم و تغییر عدد  F، نور بیشتر یا کمتری وارد دوربین می‌شود. گرچه که تغییر عمق میدان (DOF) در سیستم‌های نظارتی و دوربین مداربسته کمتر پیش می‌آید؛ اما در برخی موارد تغییر F-stop می‌تواند منجر به تغییر عمق میدان شود که خود منجر به خروج اشیا از فوکوس می‌شود. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره عوامل مؤثر بر عمق میدان دید در دوربین مداربسته به مقاله زیر مراجعه کنید.

لنزهای DSخودکار و P-Iris و I-CS

• لنز خودکار DS

این لنز دیافراگم را با کمک موتورهای تعبیه شده در لنز، کنترل می‌کند. لنز خودکار DS دیافراگم رایج‌ترین نوع دیافراگم است و از یک کابل برای حرکت‌دادن دیافراگم به‌صورت استاندارد، استفاده می‌کند. منظور از به‌صورت استاندارد، تکیه بر واحدهای شناخته شده و سرعت باز و بسته‌شدن قابل تنظیم است. 

• لنزهای P-Iris

این لنز از یک درایو نرم‌افزاری برای کنترل دقیق دیافراگم استفاده می‌کند. این نرم‌افزار به کمک لنز خودکار DS می‌تواند در شرایط مختلف، نور ورودی را کنترل کند. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که این نوع لنز، تفاوت قابل‌توجهی ندارد و بودن آن تاثیر به سزایی نمی‌گذارد. 

• لنزهای I-CS

این لنزها، جدیدترین نوع لنز در بازار هستند که در سال 2016 عرضه شدند و دو کمپانی Axis و Computar آنها را عرضه کردند. لنزهای I-CS شباهت زیادی به لنزهای P-Iris دارند ولی کمی پیچیده‌تر از آنها عمل می‌کنند. این لنزها به‌جای اینکه فقط دیافراگم را کنترل کنند، با کنترل فوکوس، زوم و تصحیح اعوجاج تصویر و دیگر موارد، عکس را تصحیح می‌کنند. این نوع لنزها بسیار کمیاب‌اند. همچنین دوربین‌های اندکی از آنها پشتیبانی می‌کنند. اما از نظر کنترل دیافراگم عملکردی شبیه به P-Iris دارد. 

پیگتیل ها و کانکتورهای iris خودکار و P-iris بسیار شبیه هم هستند؛ اما با یکدیگر سازگاری ندارند. یک لنز دیافراگم خودکار DC می‌تواند در دوربین‌های P-Iris استفاده شود( هرچند که نمی‌تواند دیافراگم را خیلی دقیق کنترل کند). به‌علاوه یک کانتور لنز P-Iris از نظر فیزیکی نمی‌تواند به جک لنز خودکار DS متصل شود. 

دیافراگم ثابت و دستی

می‌دانیم که دیافراگم خودکار، رایج‌ترین نوع است؛ اما دو مدل دیافراگم دیگر وجود دارد که مثل دیافراگم خودکار، قابل‌کنترل نیستند: مدل ثابت و مدل دستی.

دیافراگم ثابت، همان‌طور که از نامش پیدا است، اصلاً قابلیت تنظیم ندارد و در کارخانه تنظیم می‌شود. تنظیمات کارخانه نیز معمولاً F-Stop را تا پایین‌ترین نقطه F باز می‌گذارند. لنزهای دیافراگم ثابت معمولا در دوربین‌های مدل کوچک استفاده می‌شوند. دوربین‌های مانند دوربین‌های مخفی یا مینی دام.

لنز دیافراگم دستی به کاربر اجازه می‌دهد که با استفاده از یک اهرم چرخان که در کنار لنز تعبیه شده است، اندازه دیافراگم را کنترل کند. گرچه که در این مدل دیافراگم از 0% تا 100% قابل‌کنترل است؛ اما تولیدکنندگان توصیه می‌کنند که اندازه آن را بین 10% تا 90% نگه دارید تا عملکرد کلی دیافراگم را حفظ کنید. این لنزها این روزها کمتر رایج‌اند. اما هنوز هم در برخی از مدل‌های تخصصی‌تر مثل LPR و یا بینایی ماشین استفاده می‌شوند. 

نوع دیافراگم به‌ندرت حق انتخاب کاربر است

در بیشتر دوربین‌های امروزی، نوع دیافراگم از پیش تعیین شده است. علت این مسئله این است که محبوب‌ترین دوربین‌های نظارتی یعنی مدل‌های دام و بولت، قابلیت تعویض لنز ندارند و به طبع دیافراگم هم تغییری نمی‌کند.

دیگر مدل‌ها که از لنزهای وری فوکال موتوری یا دستی استفاده می‌کنند، معمولاً در سیستم خود از دیافراگم خودکار یا ندرتا از P-Iris استفاده می‌کنند.

مدل‌هایی بافاصله کانونی ثابت، مثل مدل‌های دام و بولت که ارزان‌قیمت‌ترند، از دیافراگم ثابت استفاده می‌کنند. برای دوربین‌هایی که یک جعبه محافظ نیز دارند، تفاوت عمده‌ای از لحاظ دیافراگم و کیفیت تصویر دیده نشده است. 

ممکن است کمی تفاوت جزئی در تطبیق نور دوربین در صحنه‌های با سرعت بالا دیده شود. اما باید بدانید عوامل دیگر در این مسئله تاثیر بیشتری دارند.