Práce v černobílé fotografii si často žádá dva filtry najednou: kontrastní filtr k oddělení tónů, k tomu polarizátor pro prohloubení nebe nebo potlačení odlesků, nebo neutrálně šedý filtr pro dosažení delšího expozičního času. Jejich kombinace je sice principiálně jednoduchá, ale expozičnímu počítání se nikdo nevyhne — a optická cena za extra sklo je reálná a měřitelná.

Faktory se násobí, clonová čísla se sčítají

Každý filtr má svůj filtrační faktor: multiplikativní hodnotu, o kterou snižuje světlo dopadající na film. Faktor 2 světlo napůl přepůlí a stojí jedno clonové číslo (stop); faktor 4 stojí dvě; faktor 8 tři; faktor 16 čtyři. Vztah je logaritmický — clonová čísla (stops) se rovnají logaritmu faktoru o základu 2 — a proto se faktory a clonová čísla (stops) chují jinak při skládání filtrů. Při nasazení filtrů na sebe se jejich faktory násobí, zatímco jejich hodnoty v clonových číslech (stops) sčítají. Kombinovaný faktor dvou filtrů je součin jednotlivých faktorů, a nejjednodušší způsob, jak se vyhnout chybě v hlavě, je sečíst udávané clonové číslo (stops) místo násobení faktorů.

Běžná sada pro denní světlo s Wrattenovou řadou a faktory vypadá takto:

Filtr	Wratten	Faktor	Clonová čísla (stops)
Žlutý (K2)	No. 8	2	1
Žlutozelený (X1)	No. 11	4	2
Tmavě žlutý (G)	No. 15	~2,5	1⅓
Oranžový (YA3)	No. 21	4	2
Červený (A)	No. 25	8	3
Tmavě červený (F)	No. 29	16	4
Zelený	No. 58	~6	~2⅔
Modrý (C5)	No. 47	~6	~2⅔

To jsou čísla, která hrají roli při skládání: Wratten No. 25 přes polarizátor není 8 plus 2,5, ale 8 krát 2,5.

Dva příklady z praxe

Červený filtr Kodak Wratten No. 25 má faktor 8, tři clonová čísla (stops). Polarizátor nemá jeden pevný faktor — výrobci se liší, B+W a Hoya uvádějí přibližně 2,3 až 2,8 (asi 1,2 až 1,5 clonového čísla) a Tiffen udává 1,5 až 2 clonová čísla — ale běžně citovaná nominální hodnota je faktor přibližně 2,5, jedno a třetina clonového čísla. V kombinaci je faktor 8 × 2,5 = 20, nikoli 10,5. Dvacet odpovídá přibližně 4,3 clonového čísla, což je také tři plus jedna třetina. Clonová čísla sčítej; v hlavě nenásob.

Druhá kombinace dokládá totéž s připojeným tónovým záměrem. Oranžový No. 21 (faktor 4, dvě clonová čísla) plus polarizátor (přibližně jedna a třetina clonového čísla) dává součin faktorů 4 × 2,5 = 10, blízko tři a třetiny clonového čísla. Tato clonová čísla se ale neplatí zadarmo: červený No. 25 typicky zobrazí jasně modré nebe o dvě až tři zóny tmavší, než jak ho zachytí panchromatický film bez filtru, a oddělí mraky od nebe; kombinace oranž plus polarizátor sníží nebe přibližně o dvě zóny s jemnějším přechodem od obzoru k zenitu. Zelený No. 58 naopak rozjasní listí. Filtry zesvětlují svou vlastní barvu a ztmavují komplementární — a právě tento posun zón, nikoliv ztráta světla, je důvodem, proč sklo nosit. Ansel Adams to rozebírá v knize The Negative (1981); Kodak Photographic Filters Handbook (Publication B-3) je výrobním referenčním zdrojem pro spektrální data a faktory Wratten filtrů.

Lineární versus cirkulární polarizátor a proč TTL může lhát

Polarizátor komplikuje výpočet, protože jeho účinek závisí na natočení: nominální faktor platí blízko nepolarizujícího úhlu a otočení k maximálnímu účinku vůči jasnému nebi mění zdánlivou ztrátu. Měření přes objektiv (TTL) tuto změnu sleduje — ale jen pokud je polarizátor cirkulárního typu. Lineární polarizátor zkresluje TTL měření i fázové ostření u každého fotoaparátu s poloprůsvitným podělovacím hranolem (beamsplitter), protože intenzita světla dopadající na měřicí a AF senzory závisí na polarizačním úhlu světla dopadajícího na tento hranol. Cirkulární polarizátor umísťuje za lineární element čtvrtvlnnou destičku, která převádí výstup na cirkulárně polarizované světlo, takže odražená intenzita se stává nezávislou na natočení. To je jediný důvod, proč cirkulární polarizátory existují. U fotoaparátů s beamsplitterem důvěřuj TTL pouze s cirkulárním polarizátorem; s lineárním měř bez filtru a faktor přidej ručně.

Optická cena v číslech

Každý filtr přidává dvě plochy vzduch–sklo a přibližně 4 % světla se odráží na každém nepovrstveném rozhraní (Fresnelův výsledek), takže nepovrstvená plocha propustí asi 96 %. Dva nepovrstvené filtry mají čtyři plochy: 0,96⁴ ≈ 0,849, přibližně 15 % světla ztraceno jen odrazem od povrchu, ještě bez spektrální absorpce samotných filtrů. Vícevrstvé povrchové úpravy snižují odrazivost na přibližně 0,2 až 0,5 %; při 0,997 na plochu, 0,997⁴ ≈ 0,988, ztráta asi 1 %. Tento rozdíl je praktickým argumentem pro povrstvení celé soustavy.

Odraz, který prostě nezmizí, se stane flarem. Nejhorším viníkem je vzduchová mezera mezi dvěma nasazenými filtry: i dobře povrstvené vnější plochy zanechají dvě plochy čelící sobě navzájem jeden nebo dva milimetry od sebe, kde odráží jasný zdroj tam a zpátky. Pouliční lampa těsně mimo záběr vrhne ghost — slabou invertovanou kopii zdroje — přímo na negativ, bez ohledu na to, jak dobré jsou povrstvení na vnějších stranách.

Vignetace a past dlouhých expozic

Druhou mechanickou cenou je vignetace. Standardní závitové kroužky filtrů měří přibližně 5 až 7 mm; tenké nebo nízkoprofilové kroužky mají přibližně 3,2 až 5 mm. Při nasazení na sebe dvě plochy vysunou sestavu dopředu a přední okraj může zasahovat do obrazového kruhu. Na kinofilmu (135) vignetace způsobená mechanicky složenou soustavou začíná obvykle znatelně působit pod přibližně 28 mm a stává se vážnou pod 24 mm; redukční a zvyšovací kroužky přidávají svou vlastní výšku k soustavě. Disciplínou na širokoúhlých objektivech je použití jediného filtru, kdekoli výsledek dovolí.

Neutrálně šedý filtr se chová na straně expozice jednoduše — jeho hustota je záměrně rovnoměrná přes celé viditelné spektrum, takže 3clonový ND (ND8, faktor 8) na 3clonovém červeném filtru dává celkem šest clonových čísel. Pastí je, co těchto šest clonových čísel udělá s expozičním časem. Dosažení vícesekudových expozic tímto způsobem tlačí mnoho filmů do oblasti selhání reciprocity: Ilford filmy potřebují korekci přibližně od jedné sekundy a Fomapan 100 a Fomapan 400 selhávají strmě a vyžadují podstatné přidání expozice při vícesekudových časech. Kombinovaný změřený faktor je jen výchozím bodem; k tomu ještě přičti publikovanou korekci selhání reciprocity pro daný film.

Filtrační faktory podle dat Kodak Wratten/B-3; tónové pokyny a zónový systém podle Ansel Adams, The Negative (1981).