O que motivou os fabricantes de lentes a usar 1/3 f-stops em vez de dizer 1/4 ou 1/2 pontos?

Notei que muitas lentes mais antigas têm apenas f-stops rígidos para as lentes (2, 2,8, etc.). No entanto, como a roda de abertura de alguns é contínua, você pode "parar" alguns pontos e disparos arbitrários. Da minha postagem: Como os fotógrafos obtiveram a exposição de volta no dia com apenas incrementos de ponto final? , as pessoas podem trabalhar com paradas rígidas e corrigir no máximo +/- 2/3 EV mais tarde na publicação.

Supondo que seja esse o caso, qual foi a motivação por trás da criação de lentes f-stop 1/2 e 1/3 mais tarde? Entendo que as fotografias não precisam de tanta precisão, já que estamos usando f-stops e não t-stops, mencionados abaixo. A partir disso e do meu exemplo acima, parece que as paradas de 1/2 e 1/3 são bons extras? Não é suficiente ter um corpo de câmera com 1/3 pontos para a velocidade do obturador e ISO, mas uma parada difícil para a lente ou é um requisito que todos os fatores do triângulo da luz tenham 1/3 pontos para a prioridade de abertura / obturador e auto? Nota relacionada, paramos em 1/3 pontos ou os fabricantes de lentes terão 1/4, 1/5 ou algum outro valor menor para se mover entre os pontos?

Edição: Eu estou ignorando a profundidade de campo como f / stops controlam isso e estou focando especificamente em obter a exposição certa.

Referência:

• Por que as lentes DSLR são medidas em F stops em vez de T stops?

Historicamente, a unidade de exposição era uma duplicação ou metade da energia exposta. Essa é a origem do f / stop. Inicialmente, esse ajuste foi feito inserindo uma fina placa de metal com um orifício circular em uma fenda no cano da lente. O fotógrafo teve uma série desses slides de metal chamados Waterhouse Stops após John Waterhouse, por volta de 1858. A parada de Waterhouse foi substituída pelo diafragma da íris mecânica. (Você pode ver exemplos iniciais de ambos neste vídeo de Roger Cicala em lensrentals.com) Para obter uma alteração de 2X, o diâmetro da abertura deve ser aumentado ou contraído, de modo que a área da superfície do furo seja dobrada ou reduzida pela metade. Para realizar uma mudança de 2X, o diâmetro do furo deve ser aumentado ou contraído usando um multiplicador de divisor de 1,414 (raiz quadrada de 2).

Como exemplo, digamos que uma lente de 50 mm esteja montada e ajustada para f / 8. O diâmetro do buraco na íris será 6,25 mm. Para abrir esta lente para f / 5.6, o diâmetro revisado será 8.82mm. Para parar para f / 11, o diâmetro revisado deve ser 4,42 mm. O que estou tentando dizer é que, como as folhas da íris são ajustadas por um trem de engrenagens, a precisão é desafiadora.

Para fazer uma alteração de ½ f / stop, o multiplicador é a quarta raiz 2 = 1,19. Para fazer uma alteração de 1/3 de parada, a modificação do diâmetro é a sexta raiz de 2 = 1,12. Em outras palavras, conforme fazemos ajustes cada vez menores, a precisão necessária aumenta o custo.

Observação: nos filmes em preto e branco, os negativos resultantes são inúteis até serem impressos. A operação de impressão é comparável ao tirar uma foto do papel sensível à luz que substitui o negativo por filme. Esta segunda exposição (impressão) permite que sejam feitos ajustes para mitigar os erros cometidos durante a exposição inicial do filme. Na maioria dos casos, não era necessária uma precisão da câmera superior a 1 f / stop.

Com o advento de materiais mais complexos, como filmes positivos em preto e branco e coloridos, é evidente a necessidade de melhorar a precisão da exposição. Isso inspirou os ajustes de íris de 1/2 e 1/3.

Agora, as lentes de distância focal longa são a “norma” para câmeras de filmes grandes. Quando ajustamos as lentes mais longas, a quantidade de precisão do ajuste da engrenagem da íris não é um problema, porque a alteração do tamanho do furo para fazer uma mudança de 1/3 da parada é pesada. Se a distância focal for curta, as alterações de 1/3 f / stop se tornarão problemáticas. Exemplo: Um conjunto de 28 mm para f / 8 tem um diâmetro de 3,5 mm. Para fechar em f / 11, o diâmetro revisado é de 3,125 mm, não uma mudança mecânica fácil.

TL; DR: ⅓ stop (duplicação de uma razão) é aproximadamente ¹⁄₁₀ de um aumento de dez vezes da proporção.

Enquanto a fotografia gosta de usar o sistema de parada - contagem linear de números de duplas ou metades (isto é, logaritmos de base 2) - a maior parte do restante da ciência e engenharia, incluindo óptica, usa logaritmos de base 10.

Enquanto uma parada é o log ₂ de uma proporção na fotografia, um Bel é o log ₁₀ de uma (normalmente potência / acústica / óptica). O Bel é um tanto grande e pesado, então geralmente usamos decibéis, ou 10 × log ₁₀ de uma proporção. Uma duplicação da razão em termos de decibéis, ou seja, 10 × log ₁₀ (2), é de 3,01 dB, ou aproximadamente 3 dB.

Mas uma parada é o dobro da proporção, portanto, 1 parada é igual a 3 dB de potência óptica. ⅓ de uma parada é ⅓ de 3 dB ou 1 dB. Você pode verificar isso com 10 dB (que é uma taxa de potência de 10) = ¹⁰⁄₃ de uma parada = 2 ^10/3 = 10,08 ≈ 10.

Você vê isso na fotografia ao falar sobre filtros de densidade neutra. A densidade óptica de um filtro, d está relacionada à transmitância , T , por:

T = 10 ^{- d}

Portanto, um filtro com OD = 1 transmite 10% da luz através dele, OD = 2 transmite 1% da luz, etc.

Os fabricantes que especificam seus filtros usando o ND. notação de número estão diretamente usando a densidade óptica. ND0.3 é um filtro de 1 parada, ND0.6 é 2 paradas, ND0.9 é 3 paradas, ND3.0 é 10 paradas, etc. Se você tivesse um filtro ND0.1, seria ⅓ parar.

Agora, é por isso que ⅓ stops são usados? Eu não sei. Mas suponho que sim, porque fornece um bom mapeamento conveniente do sistema fotográfico de dobrar / reduzir para metade para o restante sistema científico das operações da base 10.

Apenas salientando que uma exposição "adequada" depende de muitos fatores, não apenas do ponto F. O tempo de exposição é igualmente importante e, dependendo da faixa dinâmica do filme ou do sensor de estado sólido, você pode pressionar a faixa de impressão para corresponder à aparência visual desejada da impressão. Os filmes e sensores típicos têm um alcance dinâmico muito maior do que nossos olhos, e é por isso que isso é possível.

Em seguida, não deixe a qualidade / estilo da imagem além da iluminação. A parada de parada controla a profundidade do foco e o nível de luz; a velocidade do obturador controla o desfoque de movimento e o nível de luz.

Portanto, no final, a resolução (tamanho da alteração dos tempos de parada e / ou do obturador) fornecida é uma mistura de acidente histórico, deltas de dB entre as configurações e simplesmente "mais é melhor".

Suspeito que escalas mais finas de f-stop foram usadas quando a medição de exposição mais precisa se tornou disponível e com a introdução de alguns filmes de slides com pequeno alcance de exposição. Para alguns metros simples do passado, as escalas mais finas de filmes em preto e branco não eram muito importantes.