Por que usar uma pequena abertura ao tentar ver a poeira do sensor?

Aqui e ali, li pessoas que colocam suas lentes em uma pequena abertura enquanto testam a limpeza de seus sensores, supostamente para obter a melhor imagem de manchas de poeira. No entanto, a imagem das partículas de poeira no sensor não deve, no meu entender, ser afetada pela nitidez induzida pelas configurações da lente. O mesmo vale para partículas de poeira nos próprios elementos da lente. Isso me faz pensar - essas pessoas não entendem a teoria de como o sistema óptico funciona ou estou perdendo alguma coisa?

Se a poeira estivesse realmente no sensor, você estaria absolutamente correto.

Pelo menos no caso normal, é praticamente impossível que a poeira entre na superfície do sensor em si, porque existem alguns milímetros de filtros diretamente na frente do sensor. A primeira delas é (pelo menos no caso usual) o arquivador AA.

O importante é que todo esse vidro transparente. Portanto, com uma abertura maior, há mais luz vindo do sensor de vários ângulos. Como a luz pode viajar em qualquer ângulo através desses filtros (porque eles são pelo menos principalmente transparentes), os pontos de poeira normalmente não bloqueiam toda a luz. Com uma abertura menor, a luz volta quase diretamente da abertura pequena, para que as bordas de qualquer ponto de poeira sejam claramente definidas.

Na prática, a diferença é bastante óbvia. Aqui está uma foto em f / 1.7, e depois em alguns momentos em f / 22 (mesma câmera, mesma lente, etc. - tudo o que mudou é a abertura e a velocidade do obturador):

f / 1.7:

f / 22:

Como sempre, nesta situação, também aprimorei o contraste para tornar a poeira mais visível - como é um assunto simples e de baixo contraste, o histograma começa assim:

Para tornar a poeira mais aparente, você ajusta os níveis da seguinte maneira:

Se você aplicá-lo à imagem f / 1.7 (como fiz acima, para manter as coisas justas), isso também enfatizará demais a queda de luz nos cantos da imagem. Embora exista alguma forma, normalmente não é nem tão ruim quanto parece na primeira foto acima.

Observe que este é um teste bastante rigoroso. Esse sensor é suficientemente limpo para que, em fotos típicas , não haja sinal de poeira no sensor. Entre a total falta de contraste / detalhe no assunto, a pequena abertura e o aumento extremo do contraste, estamos vendo um pouco que nunca veríamos em nenhuma imagem normal (sem mencionar que os dois piores pontos aqui estão próximos na parte inferior do quadro, onde quase sempre há pelo menos um pequeno detalhe para ocultar esses problemas). Se você testar isso em sua própria câmera, não se surpreenda se parecer (possivelmente muito) pior do que os acima. Pelo que vi, eu acho que a maioria das dSLRs (e um número bastante razoável de câmeras P&S) são pelo menos um pouco, e muitas vezes muito, piores que isso.

Se entendi sua pergunta corretamente, interromper a abertura para o mais estreito garante que a luz seja focada o mais firmemente possível. Se você tirar uma fotografia com uma abertura maior, o excesso de luz não incidente ainda chegará ao sensor e atenuará os efeitos da poeira do sensor.

Para colocar isso em termos técnicos mais precisos ... com uma abertura estreita, a luz que atinge o sensor é do campo mais estreito possível e o mais perpendicular possível (90 ° ao plano do sensor). Isso faz com que as partículas de poeira criem uma "sombra nítida" no sensor. Em uma abertura maior, a luz que atinge o sensor é de um amplo campo de visão e a luz nem sempre é perpendicular (pode estar em qualquer lugar entre 90 ° e 70 °), já que toda a superfície da lente desempenha um papel importante na focusingluz. Esses raios de luz fora do eixo fazem com que as partículas de poeira criem uma "sombra suave" no sensor.

Você pode demonstrar o efeito em uma escala macro, se precisar de um exemplo visual. Segure a mão a um ou dois pés da parede e aponte um feixe de luz brilhante, porém estreito, para ela ... diga de uma lanterna a cerca de 10 pés de distância. A sombra da sua mão deve ser clara e nítida. Realize o mesmo experimento novamente, porém desta vez, instale várias lâmpadas sombreadas que emitem luz em um campo amplo em uma linha paralela à parede a cerca de 10 pés de distância. A sombra da sua mão deve ser suave e fraca, se estiver visível (exceto com um exame mais minucioso.) Reduzir a abertura é semelhante ao uso da lanterna, enquanto o alargamento é semelhante ao estabelecimento de uma linha mais ampla de luzes.