چرا فیلتر UV در دوربین‌های مدرن کارایی چندانی ندارد؟

بسیاری از کاربران در دنیای عکاسی این سؤال را مطرح می‌کنند که فیلتر UV اصولا چه کاربردی دارد؟ منظور از فیلتر UV، فیلتری برای مسدودسازی اشعه‌های UV است که امروزه به‌عنوان یکی از مرسوم‌ترین فیلترهای لنز دوربین شناخته می‌شود. تقریبا هر کیت مبتدی لنز، با چنین فیلتری عرضه می‌شود که درکنار فیلترهای پلاریزه و ND قرار می‌گیرد. حتی برخی از دوربین‌ها به‌صورت پیش‌فرض با فیلتر UV فروخته می‌شوند.

فیلتر UV تعریف و کاربرد ساده‌ای دارد: از عبور نور UV یا همان فرابنفش جلوگیری می‌کند. اکنون این سؤال مطرح می‌شود که فیلتر کردن نور مذکور چه فایده‌ای دارد و چرا باید چنین عملکردی را نیاز داشته باشیم؟ لنزها اصولا دارای المان‌های شیشه‌ای متعدد و پوشش‌های هستند که نور فرابنفش را مسدود می‌کنند. به‌علاوه، هر دوربین دیجیتال با یک قطعه‌ی شیشه‌ای سبز-آبی از کارخانه خارج می‌شود که روی حسگر قرار دارد و نورهای UV و IR را مسدود می‌کند. آیا این قطعه‌ی شیشه‌ای عملکرد کافی ندارد؟ آیا باز هم به قطعه‌ای اضافه نیاز داریم تا آلودگی و مزاحمت نور فرابنفش را از بین ببرد؟

همان‌طور که گفته شد، درصورت استفاده از دوربین‌ها و قطعات اپتیکی مدرن، نیاز چندانی به لنز UV نخواهید داشت. علوم نورشناسی در مدل‌های گوناگون دوربین و حسگر، بیش از تمامی المان‌های دیگر روی تفاوت‌های جزئی نور و کیفیت در عکس‌ها تأثیر دارند. درواقع امروزه اکثر افرادی که از فیلترهای UV استفاده می‌کنند، نمی‌توانند تفاوت چندانی بین عکس‌های ثبت‌شده با و بدون فیلتر تشخیص دهند.

بسیاری از کاربران می‌گویند تنها برای محافظت از لنزهای خود از فیلتر UV استفاده می‌کنند که توجیهی محسوس‌تر به‌نظر می‌رسد. به‌هرحال استفاده از یک لایه‌ی شیشه‌ای بدون رنگ به‌عنوان محافظی بین جهان پیرامون و لنز و دوربین گران‌قیمت یک عکاس، کاری منطقی به‌نظر می‌رسد. البته تولیدکننده‌ها چنین اعتقاد و باوری برای حفاظت با فیلتر UV ندارند. درواقع اگرچه هنوز بسیاری از عکاسان، حفاظت از لنز را بالاترین مزیت فیلترها می‌دانند، تولیدکننده‌ها می‌‌گویند که لنز تنها برای جلوگیری از عبور نور UV کاربرد دارد و محافظت، به‌عنوان کاربر ثانویه مطرح می‌شود. درنهایت هنوز با این سؤال روبه‌رو هستیم که اصل علمی برای استفاده از یک شیشه‌ی شفاف به منظور ازبین‌بردن تأثیر نور فرابنفش در دوربین‌های مدرن چیست؟

شرکت‌هایی همچون Kolari Vision، دوربین‌ها و لنزهایی را برای عکاسی طراحی و بهینه‌سازی می‌کنند که برای عکس‌برداری و فیلم‌برداری در شرایطی ورای طیف نور مرئی کاربرد دارند. تجهیزاتی که برای طول موج‌های مادون قرمز و فرابنفش استفاده می‌شوند. تحلیل طیفی یکی از بخش‌های اصلی چنین فرایندهایی محسوب می‌شود. آن‌ها در جریان طراحی بررسی می‌کنند که کدام طول موج‌ها به تصویر نهایی منتقل می‌شوند و با چه مقیاسی باید انتقال را صورت داد. در همین فرایندها می‌توان بررسی کرد که چه مقدار از نور فرابنفش به حسگر یک دوربین مدرن منتقل می‌شود و آیا این نور به اندازه‌ای هست که نیاز به مسدودسازی داشته باشد؟

تمامی دوربین‌های با این هدف ساخته می‌شوند که طیف نور مرئی (بین ۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر) را بازسازی کنند. بااین‌حال، انتقال طیفی در مدل‌های متفاوت دوربین با هم تفاوت دارد و خصوصا در بین برندها، تفاوت عمده‌ای را نشان می‌دهد. در یک بررسی، انحنای انتقال نور در ۸۲ دوربین بررسی شد که در ۱۰ تا ۱۵ سال گذشته ساخته شده‌اند. این دوربین‌ها متعلق به شرکت‌های کانن، نیکون، سونی، فوجی‌فیلم و پنتاکس بودند. محققان در بررسی خود به‌دنبال آن بودند که کدام دوربین‌ها بیشترین فایده را در استفاده از فیلتر UV می‌برند.

طیف فرابنفش، از ۴۰۰ نانومتر شروع می‌شود و به سمت چپ نمودار و فراتر از آن ادامه پیدا می‌کند. یک فیلتر مناسب UV، باید هر بخشی از خطوط قرار گرفته پایین‌تر از ۴۰۰ نانومتر را مسدود کند. نمودار زیر، مثال شهودی مناسبی از انتقال نور از فیلتر UV است.

بررسی‌ها و مقاله‌های متعدد و معتبر نشان می‌دهند که فیلترهای UV، نقاط قطع نور فرابنفش را در سرتاسر سطح خود دارند که امواج از ۳۳۰ تا ۳۹۵ نانومتر را مسدود می‌کنند. شیشه‌های استاندارد بدون پوشش، انتقال نور فرابنفش را در حدود طول موج ۳۵۰ نانومتری مختل می‌کنند. ازطرفی حتی اگر یک فیلتر بهتر استفاده کنیم که UV را در طول موج ۳۹۵ نانومتری مسدود می‌کند، باز هم در نمودار، پایین‌تر از نقطه‌ای هستیم که دوربین‌های مدرن به‌صورت پیش‌فرض نور UV را مسدود می‌کنند. در جدول زیر، نقطه‌ی قطع میانگین را در هریک از برندهای دوربین مورد بررسی مشاهده می‌کنید.

همان‌طور که در جدول دیدیم، تمامی برندها نور UV را بیش از فیلترهای استاندارد مسدود می‌کنند. نیکون و فوجی و پنتاکس عملکرد قوی‌تری دارند و نور را در طول موج ۴۲۰ نانومتر مسدود می‌کنند. کانن با مسدودسازی در نقطه‌ی ۴۱۶ نانومتر، عملکرد کمی ضعیف‌تر دارد و سونی با مسدودسازی در ۴۰۹ نانومتر، تقریبا اکثر نور UV را عبور می‌دهد. به‌هرحال هر دوربین عملکرد متفاوتی دارد و کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند دوربین‌های جدید احتمالا به‌صورت پیش‌فرض با مسدودسازی از طول موج ۴۲۰ نانومتر ساخته شوند.

آیا فیلتر UV فایده‌ای برای عکس‌های شما دارد؟

به‌صورت کلی اکثر فیلترهای UV نور اضافه‌ای را از رسیدن به حسگر دوربین شما مسدود نمی‌کنند. درواقع حسگر دوربین به‌تنهایی نور فرابنفش را بیش از فیلترهای مرسوم مسدود می‌کند. درنتیجه می‌توان مجددا همان عبارت «قطعه‌ی شیشه‌ای ساده‌ی شفاف» را برای فیلترها به کار برد.

برخی ترکیب‌های خاص می‌توانند تأثیری جزئی روی عکاسی شما داشته باشند. به‌عنوان مثال یک فیلتر UV قوی با نقطه‌ی مسدودسازی ۴۲۰ نانومتر در ترکیب با دوربین‌های سونی و کانن، تأثیر مثبتی خواهد داشت. به‌علاوه، بسته به دوربینی که استفاده می‌‌کنید، شاید دستگاه شما با برند نیکون یا فوجی یا پنتاکس هم مسدودسازی ضعیف‌تری داشته باشد. پس در چنین شرایطی هم یک فیلتر قوی UV کاربردی خواهد بود.

در محتوای بازاریابی برخی از شرکت‌های تولیدکننده‌ی لنز، محصولاتی با عبارت UV Haze Filter دیده می‌شوند. تولیدکننده‌ها مدعی هستند که این فیلترها توانایی بیشتری در مسدودسازی نور فرابنفش دارند. هرچند آزمایش‌ها نشان می‌دهد که آن‌ها نیز در اکثر موارد مسدودسازی در حدود ۴۰۰ نانومتر دارند.

شاید توضیحات بالا این سؤال را برای شما ایجاد کند که آیا اساسا، فیلترهای UV کاربردی داشته‌اند یا همیشه یک بهانه برای بازاریابی و فروش بیشتر بوده‌اند. پاسخ را باید در عکاسی مبتنی بر فیلم مشاهده کرد. نور UV در چنین سبکی از عکاسی یک چالش مهم محسوب می‌شود و مسدودسازی آن، مفید و حتی در برخی موارد الزامی خواهد بود. حتی در روزهای ابتدایی دوران عکاسی دیجیتال هم بسیاری از دوربین‌ها توانایی فیلتر کردن UV را در سطح حسگر نداشتند و استفاده از فیلتر، الزامی بود.

بررسی دوربین‌های قدیمی دیجیتال از اکثر برندها نشان می‌دهد که فیلتر کردن طول موج در آن‌ها، در محدوده‌ی ۳۵۰ نانومتر بود. دوربین‌های قدیمی تنوع و تفاوت زیادی در فیلتر کردن نور داشتند و در اغلب آن‌ها، ۴۰۰ نانومتر به‌عنوان یک محدوده‌ی دست‌نیافتنی مشاهده می‌شد. به‌هرحال با نگاهی به انحنای انتقال نور دوربین‌های مذکور، به لزوم استفاده از فیلتر UV پی می‌بریم. تولیدکننده‌های دوربین به‌مرور راهکارهایی را برای این مشکل توسعه دادند و اولین دستاوردها در دوربین Nikon D40x، نسخه‌ی بهبودیافته‌ی D40 دیده شد.

دوربین نیکون D40 در سال ۲۰۰۶ به بازار عرضه شد. شرکت ژاپنی یک سال بعد نسخه‌ای ارتقا یافته را به‌نام D40x به بازار عرضه کرد که درکنار بهینه‌سازی‌های دیگر، دارای یک فیلتر قوی‌تر UV روی حسگر بود. حتی دوربین قدیمی‌تر D200 که در سال ۲۰۰۵ عرضه شده بود هم از چنین فیلتری بهره می‌برد. به‌هرحال پیاده‌سازی فیلتر روی حسگرها به‌‌مرور در دوربین‌های حرفه‌ای بیشتر شد تا اینکه امروز به‌عنوان استانداردی در میان دوربین‌های دیجیتال شناخته می‌شود.

همان‌طور که در بررسی‌ها مشاهده شد، دوربین‌های سونی با پایین‌ترین سطح مسدودسازی UV، عملکردی ضعیف‌تر از دیگران دارند. این محصولات همیشه به‌خاطر ضعف در پیاده‌سازی فیلترهای نوری خصوصا در رنگ پوست، مورد انتقاد بودند، اگرچه جدیدترین مدل‌ها از شرکت ژاپنی، بهبود زیادی را در فیلتر کردن نور تجربه کرده‌اند.

در بخش دیگر بازار، کانن قرار دارد که به‌خاطر مسدودسازی عالی نور فرابنفش، همیشه با کیفیت بالای رنگ در عکس‌ها تحسین می‌شود. آن‌ها از مدت‌ها پیش عملکردی عالی در طراحی و ساخت فیلتر برای حسگرها داشته‌اند. از میان دوربین‌های بررسی شده،‌ کانن و پنتاکس به‌صورت میانگین عملکرد بهتری داشته‌اند. نیکون رویکردی محافظه‌کارانه دارد و پایین‌تر از طول موج ۴۰۰ نانومتر قرار می‌گرد. فوجی هم عملکرد خوبی دارد و در بخش مسدودسازی نور مادون قرمزهم حساسیتی بالاتر از میانگین را نسبت به مدل‌های دیگر نشان می‌دهد.

مجددا باتوجه‌به نمودارهای منتشرشده به این نتیجه می‌رسیم که شاید دوربین‌های سونی بیش از تمامی مدل‌های موجود در بازار،‌ از مزایای یک فیلتر UV قوی بهره‌مند شوند. البته آزمایش‌های انجام شده، لنز را در محاسبات لحاظ نکرده‌اند. آزمایش‌های دیگر نشان می‌دهند که اغلب لنزها، نور UV زیادی را عبور نمی‌دهند.

کارشناسان اعتقاد دارند بهینه‌سازی انتقال طیفی نور در یک دوربین، تأثیر مستقیمی بر دقت رنگ عکس نهایی ثبت‌شده با آن دارد. ازطرفی اگر چنین دستاوردی را مدنظر داشته باشیم، کیفیت عکس به همان اندازه که از طیف UV تأثیر می‌گیرد، از طیف مادون قرمز در محدوده‌ی ۶۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر نیز تأثیر خواهد پذیرفت.

محدوده‌ی مادون قرمز در بررسی‌ها و تحلیل‌های کیفیت رنگی یک دوربین، اهمیت زیادی دارد. فراموش نکنید که بسیاری از این تحلیل‌ها با هدف بهینه‌سازی طیف رنگ پوست انجام می‌شوند که اکثرا از نور قرمز تشکیل شده است. تنظیم حساسیت نور قرمز یک دوربین، تأثیر قابل‌توجهی روی رنگ پوست سوژه دارد. سونی و نیکون (خطوط نارنجی و قرمز در نمودار)، رنگ قرمز را در طیف‌سنجی نشان می‌دهند، درحالی‌که کانن (خط آبی) جذب نور قرمز بیشتری دارد. دوربین فوجی‌فیلم (خط قرمز) در سوی دیگر نمودار قرار می‌گیرد و حساسیت بالایی به نور قرمز و حتی مادون قرمز نشان می‌دهد. به همین دلیل برخی از مدل‌های دوربین فوجی در صورت ستفاده از فیلترهای IR، توانایی جذب و اکسپوژر سریع‌تری نسبت به مادون قرمز دارند.

درنهایت برررسی نمودارها نشان می‌دهد هرگونه تحلیل و پردازش نور در دوربین‌های متنوع از تولیدکننده‌های متنوع باید با تحلیل لایه‌ی مسدودسازی IR/UV در حسگر هریک از آن‌ها و پیش پردازش داخلی بررسی شود. در دوربین‌های حرفه‌ای در سطح سینمایی، چند گزینه‌ی فیلتر UV/IR در سطح حسگر دراختیار کاربر قرار دارد که در موقعیت‌های گوناگون، از مدل مناسب استفاده می‌شود. درواقع بسته به موقعیت ثبت تصویر، باید نور بیشتر یا کمتری در محدوده‌ی مادون قرمز و فرابنفش جذب شود. درنهایت تأثیر این فیلترها بسیار زیاد خواهد بود و رنگ را به‌گونه‌ای اصلاح می‌کند که قطعا نرم‌افزار توانایی اصطلاح در آن سطح را ندارد.