तटस्थ-घनत्व फ़िल्टर

फोटोग्राफी और प्रकाशिकी में, तटस्थ-घनत्व फिल्टर, या एनडी फिल्टर, एक फिल्टर है जो सभी तरंग दैर्ध्य या रंगों की तीव्रता को समान रूप से कम या संशोधित करता है, रंग प्रतिपादन के रंग में कोई परिवर्तन नहीं देता है। यह एक रंगहीन (स्पष्ट) या ग्रे फिल्टर हो सकता है और इसे रैटन नंबर 96 द्वारा दर्शाया जाता है। मानक फोटोग्राफिक उदासीन घनत्व फिल्टर का उद्देश्य लेंस में प्रवेश करने वाले प्रकाश की मात्रा को कम करना है। ऐसा करने से फोटोग्राफर को एपर्चर, एक्सपोजर टाइम और सेंसर संवेदनशीलता के संयोजन का चयन करने की अनुमति मिलती है जो अन्यथा अधिप्रसरित चित्रों का उत्पादन करती है। यह प्रभाव प्राप्त करने के लिए किया जाता है जैसे कि क्षेत्र की उथली गहराई या किसी विषय की स्थिति और वायुमंडलीय स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला में धुंधला हो जाता है।

उदाहरण के लिए, हो सकता है कि कोई इरादतन गति-धुंधला प्रभाव बनाने के लिए धीमी शटर गति पर जलप्रपात का चित्र लेना चाहे। फोटोग्राफर यह निर्धारित कर सकता है कि वांछित प्रभाव प्राप्त करने के लिए दस सेकंड की शटर गति की आवश्यकता है। एक बहुत उज्ज्वल दिन पर, इतना प्रकाश हो सकता है कि न्यूनतम फिल्म गति और न्यूनतम एपर्चर पर भी, दस-सेकंड की शटर गति बहुत अधिक प्रकाश में आने देगी, और फोटो अधिप्रसरित हो जाएगी। इस स्थिति में, उपयुक्त तटस्थ-घनत्व फिल्टर लागू करना एक या एक से अधिक अतिरिक्त स्टॉप को रोकने के बराबर है, जिससे धीमी शटर गति और वांछित गति-धुंधला प्रभाव की अनुमति मिलती है।

तंत्र
प्रकाशीय घनत्व d के साथ एनडी फिल्टर के लिए, फिल्टर के माध्यम से प्रेषित प्रकाशीय शक्ति के अंश की गणना की जा सकती है
 * $$\text{Fractional transmittance} \equiv \frac{I}{I_0} = 10^{-d},$$

जहां I फिल्टर के बाद की तीव्रता है, और I0 घटना की तीव्रता है।

उपयोग
एनडी फिल्टर का उपयोग फोटोग्राफर को बड़े एपर्चर का उपयोग करने की अनुमति देता है जो विवर्तन सीमा पर या उससे कम है, जो संवेदी माध्यम (फिल्म या डिजिटल) के आकार के आधार पर भिन्न होता है। और कई कैमरों के लिए f/8 और f/11 के बीच होता है, जिसमें छोटे संवेदी मध्यम आकार के लिए बड़े आकार के एपर्चर की आवश्यकता होती है, और बड़े वाले छोटे एपर्चर का उपयोग करने में सक्षम होते हैं। एनडी फिल्टर का उपयोग किसी छवि के क्षेत्र की गहराई को कम करने के लिए भी किया जा सकता है (बड़े एपर्चर के उपयोग की अनुमति देकर) जहां अधिकतम शटर गति सीमा के कारण संभव नहीं है।

प्रकाश को सीमित करने के लिए एपर्चर को कम करने के बजाय, फोटोग्राफर प्रकाश को सीमित करने के लिए एनडी फिल्टर जोड़ सकता है, और फिर शटर गति को वांछित विशेष गति (उदाहरण के लिए पानी की गति का धुंधलापन) और आवश्यकतानुसार एपर्चर सेट कर सकता है। (अधिकतम तीक्ष्णता के लिए छोटा एपर्चर या क्षेत्र की संकीर्ण गहराई के लिए बड़ा एपर्चर (फ़ोकस में विषय और फ़ोकस से बाहर की पृष्ठभूमि))। डिजिटल कैमरा का उपयोग करते हुए, फोटोग्राफर छवि को तुरंत देख सकता है और वांछित अधिकतम तीक्ष्णता के लिए उपयोग करने के लिए सबसे अच्छा एपर्चर को पहले जानकर कैप्चर किए जा रहे दृश्य के लिए उपयोग करने के लिए सबसे अच्छा एनडी फिल्टर चुन सकता है। सब्जेक्ट मूवमेंट से वांछित ब्लर ढूंढकर शटर स्पीड का चयन किया जाएगा। इनके लिए मैनुअल मोड में कैमरा स्थापित किया जाएगा, और फिर एपर्चर या शटर गति को समायोजित करके समग्र एक्सपोज़र को गहरा समायोजित किया जाएगा, वांछित एक्सपोज़र को लाने के लिए आवश्यक स्टॉप की संख्या को ध्यान में रखते हुए। उस दृश्य के लिए उपयोग करने के लिए एनडी फिल्टर में आवश्यक स्टॉप की संख्या तब ऑफ़सेट होगी।

इस प्रयोग के उदाहरण में सम्मिलित हैं:


 * पानी की धुंधली गति (जैसे झरने, नदियाँ, महासागर)।
 * बहुत उज्ज्वल प्रकाश (जैसे दिन के उजाले) में क्षेत्र की गहराई को कम करना।
 * फ़ोकल-प्लेन शटर वाले कैमरे पर फ्लैश का उपयोग करते समय, एक्सपोज़र का समय अधिकतम गति (प्रायः एक सेकंड का 1/250वां भाग, सर्वोत्तम रूप से) तक सीमित होता है, जिस पर एक पल में पूरी फिल्म या सेंसर प्रकाश के संपर्क में आ जाता है। बिना एनडी फिल्टर के, इसके परिणामस्वरूप f/8 या उच्चतर का उपयोग करने की आवश्यकता हो सकती है।
 * विवर्तन सीमा से नीचे रहने के लिए एक व्यापक एपर्चर का उपयोग करना।
 * गतिमान वस्तुओं की दृश्यता कम करें।
 * विषयों में गति धुंधलापन जोड़ें।
 * विस्तारित समय एक्सपोजर

तटस्थ-घनत्व फिल्टर का उपयोग फोटोग्राफिक कैटैडोप्ट्रिक लेंस के साथ आशंका को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, क्योंकि पारंपरिक आईरिस डायाफ्राम के उपयोग से उन प्रणालियों में पाए जाने वाले केंद्रीय अवरोध के अनुपात में वृद्धि होती है, जिससे खराब प्रदर्शन होता है।

एनडी फिल्टर कई उच्च-परिशुद्धता लेजर प्रयोगों में आवेदन पाते हैं क्योंकि लेजर प्रकाश के अन्य गुणों को बदलने के बिना लेजर की शक्ति को समायोजित नहीं किया जा सकता है (उदाहरण के लिए बीम का संधान)। इसके अतिरिक्त, अधिकांश लेज़रों में न्यूनतम शक्ति सेटिंग होती है जिस पर उन्हें संचालित किया जा सकता है। वांछित प्रकाश क्षीणन प्राप्त करने के लिए, एक या अधिक तटस्थ-घनत्व फिल्टर बीम के मार्ग में रखे जा सकते हैं।

बड़ी दूरबीनों के कारण चंद्रमा और ग्रह बहुत अधिक चमकीले हो सकते हैं और विपरीतता खो सकते हैं। एकतटस्थ-घनत्व फिल्टर कंट्रास्ट बढ़ा सकता है और चमक कम कर सकता है, जिससे इन वस्तुओं को देखना आसान हो जाता है।

प्रकार
अंशांकित एनडी फिल्टर समान होता है, सिवाय इसके कि तीव्रता फिल्टर की सतह पर बदलती है। यह तब उपयोगी होता है जब छवि का एक क्षेत्र उज्ज्वल होता है और शेष नहीं होता है, जैसा कि सूर्यास्त के चित्र में होता है।

संक्रमण क्षेत्र, या किनारा, विभिन्न रूपों (नरम, कठोर, क्षीणक) में उपलब्ध है। सबसे साधारण एक नरम किनारा है और एनडी की ओर और स्पष्ट पक्ष से सहज संक्रमण प्रदान करता है। हार्ड-एज फिल्टर में एनडी से स्पष्ट करने के लिए तेज संक्रमण होता है, और क्षीणक किनारा धीरे-धीरे अधिकांश फिल्टर में बदल जाता है, इसलिए संक्रमण कम ध्यान देने योग्य होता है।

एक अन्य प्रकार का एनडी फिल्टर विन्यास एनडी फिल्टर व्हील है। इसमें दो छिद्रित ग्लास डिस्क होते हैं जिनमें प्रत्येक डिस्क के चेहरे पर वेध के चारों ओर उत्तरोत्तर सघन परत होती है। जब दो डिस्क एक-दूसरे के सामने प्रति-घुमाई जाती हैं, तो वे धीरे-धीरे और समान रूप से 100% संचरण से 0% संचरण तक जाते हैं। इनका उपयोग ऊपर वर्णित कैटैडोप्ट्रिक टेलीस्कोप और किसी भी सिस्टम में किया जाता है जो इसके एपर्चर के 100% पर काम करने के लिए आवश्यक है (साधारणतौर पर क्योंकि सिस्टम को इसके अधिकतम कोणीय रिज़ॉल्यूशन पर काम करने की आवश्यकता होती है)।

व्यवहार में, एनडी फिल्टर सही नहीं हैं, क्योंकि वे सभी तरंग दैर्ध्य की तीव्रता को समान रूप से कम नहीं करते हैं। यह कभी-कभी रिकॉर्ड की गई छवियों में रंगीन कास्ट बना सकता है, खासकर सस्ते फिल्टर के साथ। अधिक महत्वपूर्ण रूप से, अधिकांश एनडी फिल्टर केवल स्पेक्ट्रम के दृश्य क्षेत्र पर निर्दिष्ट होते हैं और आनुपातिक रूप से पराबैंगनी या अवरक्त विकिरण के सभी तरंगदैर्ध्य को अवरुद्ध नहीं करते हैं। स्रोतों (जैसे सूर्य या सफेद-गर्म धातु या कांच) को देखने के लिए एनडी फिल्टर का उपयोग करते समय यह खतरनाक हो सकता है, जो तीव्र अदृश्य विकिरण उत्सर्जित करता है, क्योंकि फिल्टर के माध्यम से देखे जाने पर स्रोत उज्ज्वल नहीं दिखता है, भले ही आंख क्षतिग्रस्त हो सकती है। यदि ऐसे स्रोतों को सुरक्षित रूप से देखना है तो विशेष फिल्टरों का प्रयोग किया जाना चाहिए।

वृत्तिक एनडी फिल्टर का एक सस्ता, घरेलू विकल्प वेल्डर के कांच के टुकड़े से बनाया जा सकता है। वेल्डर के ग्लास की मूल्यांकन के आधार पर, यह 10-स्टॉप फिल्टर का प्रभाव हो सकता है।

परिवर्तनीय तटस्थ-घनत्व फिल्टर
उदासीन घनत्व फिल्टर का मुख्य नुकसान यह है कि अलग-अलग स्थितियों में अलग-अलग फिल्टर की रेंज की आवश्यकता हो सकती है। यह महंगा प्रस्ताव बन सकता है, विशेष रूप से यदि विभिन्न लेंस फिल्टर आकारों के स्क्रू फिल्टर का उपयोग किया जाता है, जिसके लिए लेंस के प्रत्येक व्यास के लिए एक सेट ले जाने की आवश्यकता होगी (हालांकि सस्ती स्टेप-अप रिंग इस आवश्यकता को समाप्त कर सकते हैं)। इस समस्या का मुकाबला करने के लिए, कुछ निर्माताओं ने परिवर्तनशील एनडी फिल्टर बनाए हैं। ये दो ध्रुवीकरण फिल्टर को एक साथ रखकर काम कर सकते हैं, जिनमें से कम से कम घूम सकता है। पिछला ध्रुवीकरण फ़िल्टर विमान में प्रकाश को काट देता है। जैसे ही सामने के तत्व को घुमाया जाता है, यह शेष प्रकाश की बढ़ती हुई मात्रा को कम कर देता है, सामने वाला फिल्टर पीछे के फिल्टर के लंबवत होने लगता है। इस तकनीक का उपयोग करके, संवेदक तक पहुँचने वाले प्रकाश की मात्रा को लगभग अनंत नियंत्रण के साथ बदला जा सकता है।

इस दृष्टिकोण का लाभ थोक और व्यय को कम करता है, लेकिन दो तत्वों का एक साथ उपयोग करने और दो ध्रुवीकरण फिल्टर के संयोजन के कारण छवि गुणवत्ता का नुकसान होता है।

अत्यधिक एनडी फिल्टर
अत्यधिक धुंधले पानी या अन्य गति के साथ ईथर दिखने वाले परिदृश्य और समुद्र के नज़ारों को बनाने के लिए, कई स्टैक्ड एनडी फिल्टर के उपयोग की आवश्यकता हो सकती है। यह चर एनडी के मामले में छवि गुणवत्ता को कम करने का प्रभाव है। इसका मुकाबला करने के लिए, कुछ निर्माताओं ने उच्च गुणवत्ता वाले चरम एनडी फिल्टर का उत्पादन किया है। साधारणतौर पर इन्हें 10-स्टॉप रिडक्शन (न्यूनन) गति पर किया जाता है, जिससे अपेक्षाकृत उज्ज्वल परिस्थितियों में भी शटर गति बहुत धीमी हो जाती है।

मूल्यांकन
फ़ोटोग्राफ़ी में, एनडी फिल्टर को उनके प्रकाशीय घनत्व या उनके f-स्टॉप रिडक्शन द्वारा परिमाणित किया जाता है। माइक्रोस्कोपी में, संप्रेषण मान का कभी-कभी उपयोग किया जाता है। खगोल विज्ञान में, कभी-कभी भिन्नात्मक संप्रेषण (ग्रहण) का उपयोग किया जाता है।


 * नोट: होया, बी+डब्ल्यू, कोकिन उपयोग कोड एनडी2 या एनडी2x, आदि; ली, टिफेन उपयोग कोड 0.3एनडी, आदि; लीका कोड 1×, 4×, 8×, आदि का उपयोग करता है।
 * नोट: इलेक्ट्रॉनिक क्षति के आशंका के बिना सौर सीसीडी आशंका के लिए एनडी 3.8 सही मूल्य है।
 * नोट: एनडी 5.0 रेटिना को नुकसान पहुंचाए बिना प्रत्यक्ष नेत्र सौर अवलोकन के लिए न्यूनतम है। उपयोग किए गए विशेष फिल्टर के लिए एक और जांच की जानी चाहिए, स्पेक्ट्रोग्राम पर जांच की जा रही है कि यूवी और आईआर समान मूल्य के साथ कम हो गए हैं।

यह भी देखें

 * स्नातक की उपाधि प्राप्त तटस्थ-घनत्व फिल्टर

बाहरी संबंध

 * Neutral Density Filter Calculation Chart
 * Neutral Density Filters aएनडी Graduated एनडी Filters
 * What do एनडी filters do, aएनडी what do they NOT do?
 * Neutral Density Filters: What are they & when to use them ?
 * Neutral Density Filter FAQ at Digital Grin Photography Forum