Что именно определяет глубину резкости?

Здесь есть несколько вопросов относительно определения глубины резкости , фокусного расстояния и расстояния до объекта . И, конечно, есть основное, как диафрагма влияет на мои фотографии . И много, как я могу получить супер-мелкие вопросы DOF . Есть похожие вопросы, как этот . Но нет вопроса о том, что нужно всем:

Что именно определяет глубину резкости на фотографии?

Это просто свойство объектива? Можно ли сконструировать линзы для увеличения глубины резкости при одинаковой диафрагме и фокусном расстоянии? Это меняется с размером датчика камеры? Это меняется с размером печати? Как эти последние два связаны?

Хорошо, для разнообразия я собираюсь обойтись без формул, фотографий правителей и определений «увеличения» и перейти к тому, что вы действительно испытываете на практике. Основные факторы, которые действительно имеют значение для стрельбы:

• Aperture. Объективы с широкой апертурой дают вам меньшую глубину резкости . Это, наверное, наименее противоречивый фактор! Это важно, поскольку у некоторых объективов диафрагма намного больше, например 18-55 f / 3,5-5,6 против 50 f / 1,8

• Предметное расстояние. Это действительно важное соображение. Глубина резкости становится значительно меньше, когда вы начинаете приближаться . Это важно, так как на макрофокусных расстояниях DoF является серьезной проблемой. Это также означает, что вы можете получить небольшой DOF независимо от диафрагмы, если подойдете достаточно близко, и что, если вы хотите, чтобы глубокий DOF при слабом освещении, фокусировался дальше.

• Фокусное расстояние. Это действительно влияет на глубину резкости, но только в определенных диапазонах, при сохранении размера предмета . Широкие объективы имеют очень большую глубину резкости на большинстве дистанций. Как только вы пройдете определенную точку, DoF очень мало меняется с фокусным расстоянием. Это важно еще раз, потому что если вы хотите увеличить / уменьшить DoF, вы можете использовать фокусное расстояние, чтобы сделать это, продолжая заполнять кадр вашим объектом.

• Размер сенсора. Это влияет на DOF, когда вы сохраняете одинаковое расстояние до объекта и поле зрения между размерами сенсора . Чем больше датчик, тем меньше глубина резкости. У зеркальных фотокамер гораздо большие сенсоры, чем у компактов, и поэтому для того же коэффициента поля зрения и коэффициента f они имеют меньшую степень готовности. Это важно, потому что с помощью одного и того же маркера обрезка изображений увеличивает DoF при сохранении того же конечного выходного размера, как и при использовании меньшего датчика.

Это отличный вопрос, и у него разные ответы в зависимости от контекста. Вы упомянули несколько конкретных вопросов, каждый из которых может дать свои ответы. Я постараюсь рассмотреть их больше как единое целое здесь.

В. Это просто свойство объектива?
О. Проще говоря, нет , хотя, если вы игнорируете CoC, можно (учитывая математику) сделать аргумент, что это так. Глубина резкости - «нечеткая» вещь, которая во многом зависит от контекста просмотра. Под этим я подразумеваю, что это зависит от того, насколько велико конечное изображение для просмотра по отношению к собственному разрешению датчика; острота зрения зрителя; диафрагма, используемая при съемке кадра; расстояние до объекта при съемке.

В. Можно ли сконструировать объективы, обеспечивающие большую глубину резкости при одинаковой диафрагме и фокусном расстоянии? О. Учитывая математику, я бы сказал нет. Я не оптический инженер, поэтому возьмите то, что я здесь говорю, с необходимым зерном соли. Тем не менее, я склонен следовать математике, которая довольно ясно говорит о глубине резкости.

Q. Это изменяется с размером датчика камеры?
А. В конечном счете, здесь все зависит. Более важным, чем размер датчика, был бы минимальный круг путаницы (CoC) среды изображения. Любопытно, что Круг путаницы носителя изображения не обязательно является неотъемлемой чертой, поскольку минимально приемлемый CoC часто определяется максимальным размером, на котором вы собираетесь печатать. Цифровые датчики имеют фиксированный минимальный размер для CoC, поскольку размер одного сенсора настолько мал, насколько может получить любая отдельная точка света (в сенсоре Байера размер квартета сенсоров на самом деле является наименьшим разрешением).

Q. Это изменяется с размером печати?
A. Учитывая ответ на предыдущий вопрос, возможно. Масштабирование изображения выше или даже ниже его «родного» размера печати может повлиять на то, какое значение вы используете для минимально приемлемого значения CoC. Поэтому да, размер (-ы), на котором вы собираетесь печатать, играют определенную роль, однако я бы сказал, что эта роль, как правило, незначительна, если вы печатаете с очень большими размерами.

С математической точки зрения ясно, почему DoF - это не просто функция объектива, а использование носителя изображения или размера отпечатка с точки зрения CoS. Чтобы четко указать факторы DoF:

Глубина резкости является функцией фокусного расстояния, эффективной диафрагмы, расстояния до объекта и минимального круга путаницы. Минимальный круг путаницы - это то, где вещи становятся нечеткими, поскольку это можно рассматривать как функцию носителя изображения или функцию размера отпечатка.

Существует несколько математических формул, которые можно использовать для расчета глубины резкости. К сожалению, не существует единой формулы, которая точно дает глубину резкости на любом расстоянии от объекта. Hyperfocal Distanceили расстояние, на котором вы эффективно получаете максимальный DoF, можно рассчитать так:

H = f ² / (N * c)

Где:

H = гиперфокальное расстояние
f = фокусное расстояние
N = f-число (относительная апертура)
c = круг путаницы

Круг путаницы - это причудливое значение, поэтому мы обсудим это позже. Полезный средний CoC для цифровых датчиков можно принять равным 0,021 мм . Эта формула дает вам гиперфокальное расстояние, которое точно не говорит вам, какова ваша глубина резкости, скорее, оно говорит вам расстояние до объекта, на котором вы должны сфокусироваться, чтобы получить максимальную глубину резкости. Чтобы рассчитать факт Depth of Field, вам нужен дополнительный расчет. Приведенная ниже формула предоставит DoF для расстояний от умеренного до большого, что более конкретно означает, когда расстояние до объекта больше фокусного расстояния (то есть немакро-снимки):

Dn = (H * s) / (H + s)
Df = (H * s) / (H - s) {для s <H

DOF = Df - Dn
DOF = (2 * H * s) / (H ² - s ² ) {для s <H

Где:

Dn = ближний предел DoF
Df = дальний предел DoF
H = гиперфокальное расстояние (предыдущая формула)
s = субъектное расстояние (расстояние, на котором фокусируется объектив, на самом деле не может быть «объектом»)

Когда расстояние до объекта является гиперфокальным расстоянием:

Df = 'бесконечность' Dn = H / 2

Когда расстояние до объекта больше гиперфокального расстояния:

Df = бесконечный Dn = «бесконечность»

Термин «бесконечность» здесь не используется в его классическом смысле, скорее это скорее термин оптической инженерии, означающий фокус за пределами гиперфокального расстояния. Полная формула для непосредственного расчета DOF без предварительного вычисления гиперфокального расстояния, как показано ниже (замените H):

DOF = 2Ncf ² s ² / (f ⁴ - N ² c ² s ² )

Если мы игнорируем размер отпечатка и пленку, для данного цифрового датчика с определенной плотностью пикселей , DoF является функцией фокусного расстояния, относительной апертуры и расстояния до объекта. Исходя из этого, можно утверждать, что DoF является чисто функцией объектива, поскольку «расстояние до объекта» относится к расстоянию, на котором фокусируется объектив , которое также будет функцией объектива.

В среднем случае можно предположить, что CoC всегда является минимально достижимым с помощью цифрового датчика, который в настоящее время составляет в среднем 0,021 мм, хотя реалистичный диапазон, охватывающий датчики APS-C, APS-H и Full Frame, охватывает от 0,015 до 0,029 мм . Для большинства распространенных размеров печати, около 13x19 "или ниже, допустимый CoC составляет около 0,05 мм, или примерно в два раза больше среднего значения для цифровых датчиков. Если вы предпочитаете печатать с очень большими размерами, CoC может быть фактором (требующим менее 0,01 мм), и ваш очевидный DOF при большом увеличении будет меньше, чем вы рассчитываете математически.

Вышеприведенные формулы применяются только тогда, когда расстояние sзаметно больше фокусного расстояния объектива. Как таковой, он ломается для макросъемки. Когда дело доходит до макросъемки, гораздо проще выразить DoF с точки зрения фокусного расстояния, относительной диафрагмы и увеличения объекта (например, 1,0x):

DOF = 2Nc * (((м / р) + 1) / м ² )

Где:

N = число f (относительная апертура)
c = минимальный CoC
m = увеличение
P = увеличение зрачка

Формула довольно проста, вне аспекта увеличения зрачка. Настоящий, правильно построенный макрообъектив будет иметь в основном эквивалентные входные и выходные зрачки (размер апертуры, если смотреть через переднюю часть объектива (вход) и размер апертуры, если смотреть с задней стороны объектива (выход)) , хотя они не могут быть точно идентичными. В таких случаях можно принять значение 1 для P, если у вас нет разумных сомнений.

В отличие от DoF для средних и больших расстояний до объекта, при макросъемке 1: 1 (или лучше), вы ВСЕГДА увеличиваете для печати, даже если вы печатаете с разрешением 2x3 ". При распространенных размерах печати, таких как 8x10, 13x19 и т. Д., Фактор увеличения может быть значительным. Следует предположить, что CoC является минимально разрешимым для вашей среды визуализации, которая все еще, вероятно, не достаточно мала, чтобы компенсировать очевидное сокращение DoF из-за увеличения.

Сложная математика в стороне, DoF может быть интуитивно визуализирован с базовым пониманием света, как оптика изгибает свет, и как диафрагма влияет на свет.

Как диафрагма влияет на глубину резкости? Это в конечном итоге сводится к углам лучей света, которые фактически достигают плоскости изображения. При более широкой апертуре все лучи, включая лучи от внешнего края объектива, достигают плоскости изображения. Диафрагма не блокирует любые входящие лучи света, поэтому максимальный угол света, который может достигать датчика, велик (более наклонный). Это позволяет максимальному значению CoC быть большим, и переход от сфокусированной точки света к максимальному CoC происходит быстро:

В более узкой апертуре диафрагма блокирует некоторый свет от периферии светового конуса, в то время как свет от центра пропускается. Максимальный угол световых лучей, достигающих датчика, низкий (менее наклонный). Это приводит к тому, что максимальный CoC становится меньше, и переход от сфокусированной точки света к максимальному CoC происходит медленнее. (В стремлении сделать диаграмму как можно более простой, эффект сферической аберрации был проигнорирован, поэтому диаграмма не является точной на 100%, но все же должна демонстрировать эту точку):

Апертура изменяет скорость роста CoC. Более широкие апертуры увеличивают скорость, с которой растут размытые круги, поэтому глубина резкости меньше. Более узкие апертуры уменьшают скорость, с которой растут размытые круги, поэтому глубина резкости больше.

Доказательств

Как и во всем, нужно всегда доказывать концепцию, фактически выполняя математику. Вот некоторые интригующие результаты при запуске приведенных выше формул с кодом F # в утилите командной строки F # Interactive (ее легко загрузить и проверить дважды):

(* The basic formula for depth of field *)
let dof (N:float) (f:float) (c:float) (s:float) = (2.0 * N * c * f**2. * s**2.)/(f**4. - N**2. * c**2. * s**2.);;

(* The distance to subject. 20 feet / 12 inches / 2.54 cm per in / 10 mm per cm *)
let distance = 20. / 12. / 2.54 / 10.;;

(* A decent average minimum CoC for modern digital sensors *)
let coc = 0.021;;

(* DoF formula that returns depth in feet rather than millimeters *)
let dof_feet (N:float) (f:float) (c:float) (s:float) =
  let dof_mm = dof N f c s
  let dof_f = dof_mm / 10. / 2.54 / 12.
  dof_f;;

dof_feet 1.4 50. coc distance
> val it : float = 2.882371793
dof_feet 2.8 100. coc distance
> val it : float = 1.435623728

Вывод вышеупомянутой программы является интригующим, поскольку он показывает, что на глубину резкости действительно напрямую влияет фокусное расстояние как независимый фактор от относительной апертуры, при условии, что только фокусное расстояние изменяется, а все остальное остается равным. Два DoF сходятся на f / 1.4 и f / 5.6, как показано в приведенной выше программе:

 dof_feet 1.4 50. coc distance
 > val it : float = 2.882371793
 dof_feet 5.6 100. coc distance
 > val it : float = 2.882371793

Интригующие результаты, если немного не интуитивно. Другая конвергенция происходит, когда расстояния скорректированы, что обеспечивает более интуитивную корреляцию:

let d1 = 20. * 12. * 2.54 * 10.;;
let d2 = 40. * 12. * 2.54 * 10.;;

dof_feet 2.8 50. coc d1;;
> val it : float = 5.855489431
dof_feed 2.8 100. coc d2;;
> val it : float = 5.764743587

Комментарий @Matt Grum довольно хорош: вам нужно быть очень осторожным, чтобы определить условия, или вы можете в итоге сказать, что три человека говорят вещи, которые кажутся конфликтующими, но на самом деле просто говорят о других условиях.

Во-первых, чтобы осмысленно определить DoF, вам нужно указать степень размытия, которую вы готовы принять как достаточно резкую. Глубина резкости в основном просто измеряется, когда то, что начиналось как точка в оригинале, будет достаточно размыто, чтобы стать больше, чем любой выбранный вами размер.

Обычно это меняется в зависимости от размера, при котором вы печатаете картинку - большие картинки обычно просматриваются с большего расстояния, поэтому допускается больше размытия. Большинство маркировок объектива и т. Д. Определяются на основе отпечатка размером около 8х10, который просматривается на расстоянии примерно руки (пара футов или около того). Математика для этого достаточно проста: начните с оценки остроты зрения, которая будет измеряться как угол. Затем вы просто выясните, к какому размеру подходит этот угол на указанном расстоянии.

Предполагая, что мы выбираем одно число для этого и придерживаемся его, глубина резкости зависит только от двух факторов: диафрагмы и коэффициента воспроизведения. Чем больше коэффициент воспроизведения (т. Е. Чем больше элемент отображается на сенсоре / пленке по сравнению с его размером в реальной жизни), тем меньше глубина резкости. Аналогично, чем больше диафрагма (отверстие большего диаметра - меньшее число диафрагм / стопов), тем меньше глубина резкости.

Все остальные факторы (размер сенсора и фокусное расстояние являются более очевидными) влияют только на глубину резкости в той степени, в которой они влияют на коэффициент воспроизведения или апертуру.

Например, даже очень быстрый (с большой апертурой) объектив с коротким фокусным расстоянием довольно затрудняет воспроизведение с высоким коэффициентом воспроизведения. Например, если вы делаете снимок человека с объективом 20 мм f / 2, объектив должен практически коснуться его, прежде чем вы получите очень большой коэффициент воспроизведения. На противоположном полюсе, длинные линзы часто появляются , чтобы иметь меньшую глубину резкости , потому что они делают его относительно легко достичь большого коэффициента размножения.

Однако, если вы действительно сохраняете коэффициент воспроизводства постоянным, глубина резкости действительно постоянна. Например, если у вас 20-мм объектив и 200-мм объектив, и вы делаете снимок с каждым, скажем, f / 4, но снимайте с 200 мм с 10-кратного расстояния, чтобы объект действительно был одного размера. , два теоретически имеют одинаковую глубину резкости. Однако это случается так редко, что это в основном теоретическое.

То же самое относится и к размеру сенсора: теоретически, если коэффициент воспроизведения остается постоянным, размер сенсора совершенно не имеет значения. С практической точки зрения, однако размер сенсора имеет значение по очень простой причине: независимо от размера сенсора, мы обычно хотим одинаковое кадрирование . Это означает, что при увеличении размера датчика мы почти всегда используем большие коэффициенты воспроизведения. Например, типичный снимок головы и плеч человека может охватывать рост, скажем, 50 см (я буду использовать метрику, чтобы соответствовать тому, как обычно указываются размеры датчиков). На камере обзора 8x10, которая работает с коэффициентом воспроизведения примерно 1: 2, давая очень небольшую глубину резкости. На датчике размером 35 мм коэффициент воспроизведения составляет примерно 1:14, что дает многобольше глубины резкости. На компактной камере, скажем, с сенсором 6,6x8,8 мм, он работает примерно до 1:57.

Если бы мы использовали компактную камеру с тем же коэффициентом воспроизведения 1: 2, что и 8x10, мы получили бы ту же глубину резкости, но вместо головы и плеч мы бы сфотографировали часть одного глазного яблока.

Однако следует учитывать еще один фактор: с более короткой линзой объекты на заднем плане становятся меньше «быстрее», чем с более длинной линзой. Например, рассмотрим человека с забором в 20 футах позади них. Если вы сделаете снимок с расстояния 5 футов с помощью объектива 50 мм, забор будет в 5 раз дальше человека, поэтому он выглядит сравнительно небольшим. Если вместо этого вы используете объектив 200 мм, вам придется отступить на 20 футов, чтобы человек был такого же размера - но теперь ограждение только вдвое дальше, чем в 5 раз, поэтому оно выглядит сравнительно большим, сделать забор (и степень его размытия) намного более очевидным на фотографии.

Edit2: Так как я (вроде) убедил @jrista удалить его диаграмму, касающуюся фокусного расстояния и глубины резкости, я, вероятно, должен попытаться объяснить, почему нет взаимосвязи между фокусным расстоянием и глубиной резкости - по крайней мере, когда вы смотрите на вещи как они обычно измеряются в фотографии.

В частности, фотографическая апертура (в настоящее время) повсеместно измеряется как доля фокусного расстояния - она ​​записывается как дробь (f / число), потому что это то, что она есть.

Например, довольно хорошо известно, что при f / 1.4 вы получите меньшую глубину резкости, чем при f / 2.8. Что может быть не столь очевидным, так это то, что (например) объектив 50 мм f / 1,4 и объектив 100 мм f / 2,8 имеют одинаковый эффективный диаметр. Это более широкий угол, под которым световые лучи попадают в объектив 50 мм, что придает ему меньшую глубину резкости, чем объектив 100 мм, хотя оба имеют точно одинаковый физический диаметр.

С другой стороны, если вы изменяете фокусное расстояние, но сохраняете ту же фотографическую апертуру (диафрагма / стоп), глубина резкости также остается постоянной, поскольку при увеличении фокусного расстояния диаметр увеличивается пропорционально, поэтому лучи света фокусируются на пленка / сенсор с одинаковыми углами.

Вероятно, также стоит отметить, что именно поэтому (я считаю, во всяком случае) почему катадиоптрические линзы отличаются отсутствием глубины резкости. В обычном объективе, даже когда вы используете большую диафрагму, часть света все же проникает через центральную часть объектива, поэтому небольшой процент света фокусируется, как если бы вы снимали с меньшей диафрагмой. Однако, с катадиоптрической линзой, у вас есть центральное препятствие, которое блокирует проникновение света к центру, поэтому весь свет проникает из внешних частей линзы. Это означает, что весь свет должен быть сфокусирован под относительно небольшим углом, так как изображение выходит из фокуса, по существу, все из него выходит из фокуса вместе (или намного более высокий процент в любом случае) вместо того, чтобы иметь хотя бы немного, что все еще в фокусе.

Кроме того, я думаю, что стоит рассмотреть, какой невероятный блеск это было, чтобы начать измерение диаметров линз как доли фокусного расстояния. Одним гениальным ходом он делает две отдельные (и, казалось бы, не связанные) проблемы: экспозицию и глубину резкости, контролируемую и предсказуемую. Попытка предсказать (намного меньше контроля) экспозицию или глубину резкости (не говоря уже об обоих) до того, как это нововведение должно было быть чрезвычайно трудным по сравнению

Есть только два фактора, которые на самом деле влияют на DOF - диафрагма и увеличение - да, расстояние переключения, размер сенсора, фокусное расстояние, размер экрана и расстояние просмотра оказывают влияние, но все они - просто изменения в размере изображения (объект / часть-вы смотрите) как видно глазом, который смотрит на это - увеличение. Кристоф Клас резюмировал это несколькими постами ранее.

См. Справочник «Объективы» в качестве справочного материала, если вы в это не верите.

Каждый любительский журнал (и теперь электронный журнал) любит говорить «переключитесь на широкоугольный объектив для большей глубины резкости» ... но если вы сохраняете объект в кадре одинакового размера (перемещаясь ближе), то острые биты имеют такие же пределы. Пройдя назад с надетым на вас объективом, вы получите больше DOF, но, может быть, вам нравится снимок в том виде, в котором он уже установлен?

То , что вы будете видеть более постепенные отсекатели в резкости так , что фон и передний план выглядит более резкий (не резким , как будто в ДОФ!) , Следовательно , прекрасный из фокусных фонов с длинными объективами и почти острыми из них с широкими углами.

Что именно определяет глубину резкости на фотографии?

• Это просто свойство объектива?

• Можно ли сконструировать линзы для увеличения глубины резкости при одинаковой диафрагме и фокусном расстоянии?

• Это меняется с размером датчика камеры? Это меняется с размером печати? Как эти последние два связаны?

Смотрите также этот вопрос: « Как вы определяете приемлемый круг путаницы для конкретной фотографии? ».

Следующий ответ был первоначально опубликован (мной) как ответ о фоновом боке, но он обязательно объясняет глубину резкости, с уклоном в объяснение размытия переднего и заднего плана.

Оригинальный (более длинный) ответ здесь: https://photo.stackexchange.com/a/96261/37074 - это сокращенная версия. Простой ответ на одно предложение со ссылкой приводит к тому, что ответ преобразуется в комментарий к вышеуказанному вопросу с риском удаления, поскольку это комментарий.

Давайте определим несколько вещей, прежде чем углубимся в объяснение.

• Глубина резкости : расстояние между ближайшими и самыми дальними объектами в сцене, которые выглядят приемлемо четкими на изображении. Хотя объектив может точно фокусироваться только на одном расстоянии за раз, снижение резкости происходит постепенно с каждой стороны фокусированного расстояния, так что в пределах DOF нерезкость не заметна в нормальных условиях просмотра.

• Фон: область позади объекта изображения.

• Передний план: область перед объектом изображения.

• Размытие : вызвать несовершенство зрения, сделать нечеткое или туманное, затемнить. Антоним точить.

• Боке : качество размытия областей вне фокуса изображения вне глубины резкости, когда объектив правильно сфокусирован на объекте.

• Круг путаницы : в идеализированной лучевой оптике предполагается, что лучи сходятся к точке, когда они идеально сфокусированы, а форма пятна размытия расфокусированного объектива с круглой апертурой представляет собой круг с резкими краями света. Более общее пятно размытия имеет мягкие края из-за дифракции и аберраций ( Stokseth 1969, paywall ; Merklinger 1992, доступный ) и может быть некруглым из-за формы апертуры.

  Признавая, что настоящие объективы не позволяют идеально сфокусировать все лучи даже в самых лучших условиях, термин «круг с наименьшей путаницей» часто используется для наименьшего пятна размытия, которое может создать объектив (Ray 2002, 89), например, путем выбора наилучшего положения фокусировки, которое делает хороший компромисс между различными эффективными фокусными расстояниями разных зон объектива из-за сферических или других аберраций.

  Термин «круг путаницы» применяется в более широком смысле к размеру не сфокусированного пятна, на котором объектив изображает точку объекта. Это касается: 1. остроты зрения, 2. условий просмотра и 3. увеличения исходного изображения до конечного. В фотографии круг путаницы (CoC) используется для математического определения глубины резкости, части изображения, которая является приемлемо резкой.

• Размер датчика :

  • Фотография: в фотографии размер сенсора измеряется на основе ширины пленки или активной области цифрового сенсора. Название 35 мм происходит от общей ширины пленки 135 , перфорированной пленки картриджа, которая была основным носителем формата до изобретения полнокадровой DSLR. Термин 135 формат остается в использовании. В цифровой фотографии формат стал известен как полнокадровый. В то время как фактический размер полезной площади фотопленки 35 мм составляет 24 х 36 ч мм, 35 ​​мм относится к размеру 24 мм плюс отверстия звездочки (используются для продвижения пленки).

  • Видео : размеры датчиков выражаются в дюймах, потому что во время популяризации цифровых датчиков изображения они использовались для замены трубок видеокамер. Обычные 1 "круглые трубки видеокамеры имели прямоугольную фоточувствительную область с диагональю около 16 мм, поэтому цифровой датчик с диагональю 16 мм был эквивалентен 1" видеокабеле. Название 1-дюймового цифрового датчика следует более точно понимать как «однодюймовый эквивалент трубки с видеокамерой». Текущие дескрипторы размера цифрового датчика изображения - это эквивалентный размер трубки видеокамеры, а не фактический размер датчика. Например, 1 "сенсор имеет диагональ 16 мм.

• Предмет: объект, который вы намереваетесь запечатлеть, не обязательно все, что появляется в кадре, конечно же, не фотобомбардировщики , и часто это не объекты, появляющиеся на переднем плане и на заднем плане; таким образом, использование боке или DOF для расфокусировки объектов, которые не являются объектом.

• Функция передачи модуляции (MTF) или пространственно-частотная характеристика (SFR): относительная амплитудно-частотная характеристика системы формирования изображения как функция входной пространственной частоты. ISO 12233: 2017 определяет методы измерения разрешения и SFR электронных фотоаппаратов. Пары линий на миллиметр (lp / mm) были наиболее распространенной пространственной частотной единицей для пленки, но циклы / пиксель (C / P) и ширина линий / высота изображения (LW / PH) более удобны для цифровых датчиков.

Теперь у нас есть наши определения из пути ...

• Как мы можем рассчитать CoC :

Из Википедии:

CoC (мм) = расстояние просмотра (см) / желаемое разрешение конечного изображения (lp / мм) для расстояния просмотра 25 см / увеличение / 25

Например, чтобы поддержать окончательное разрешение изображения, эквивалентное 5 lp / mm для расстояния просмотра 25 см, когда ожидаемое расстояние просмотра составляет 50 см, а ожидаемое увеличение составляет 8:

CoC = 50/5/8/25 = 0,05 мм

Поскольку размер конечного изображения обычно не известен во время съемки, обычно принято считать стандартный размер, например ширину 25 см, вместе с традиционным значением CoC конечного изображения 0,2 мм, что составляет 1/1250 от ширина изображения. Условные обозначения по диагонали также широко используются. Степень свободы, вычисленную с использованием этих соглашений, необходимо будет скорректировать, если исходное изображение обрезается перед увеличением до окончательного размера изображения или если размер и допущения при просмотре изменены.

Используя «формулу Цейсса», круг путаницы иногда рассчитывается как d / 1730, где d - это диагональная мера исходного изображения (формат камеры). Для полнокадрового формата 35 мм (24 мм × 36 мм, диагональ 43 мм) получается 0,025 мм. Более широко используемый CoC - это d / 1500, или 0,029 мм для полнокадрового формата 35 мм, что соответствует разрешению 5 строк на миллиметр на отпечатке с диагональю 30 см. Значения 0,030 мм и 0,033 мм также являются общими для полнокадрового формата 35 мм. Для практических целей d / 1730, CoC для конечного изображения 0,2 мм и d / 1500 дают очень похожие результаты.

Критерии, относящиеся CoC к фокусному расстоянию объектива, также были использованы. Kodak (1972), 5) рекомендовал 2 минуты дуги (критерий Снеллена 30 циклов / градус для нормального зрения) для критического обзора, давая CoC ≈ f / 1720, где f - фокусное расстояние объектива. Для объектива 50 мм в полнокадровом формате 35 мм это давало CoC ≈ 0,0291 мм. Этот критерий, очевидно, предполагал, что конечное изображение будет просматриваться на «правильном в перспективе» расстоянии (т. Е. Угол обзора будет таким же, как и у исходного изображения):

Расстояние просмотра = фокусное расстояние снимаемого объектива × увеличение

Однако изображения редко просматриваются на «правильном» расстоянии; Зритель обычно не знает фокусного расстояния снимаемого объектива, и «правильное» расстояние может быть неудобно коротким или длинным. Следовательно, критерии, основанные на фокусном расстоянии объектива, обычно уступают критериям (таким как d / 1500), связанным с форматом камеры.

Это значение COC представляет максимальный диаметр пятна размытия, измеренный на плоскости изображения, которая выглядит в фокусе. Пятно с диаметром, меньшим, чем это значение COC, будет отображаться в виде точки света и, следовательно, в фокусе на изображении. Пятна с большим диаметром будут выглядеть размытыми для наблюдателя.

• Несимметрия DOF:

DOF не является симметричным. Это означает, что область приемлемой фокусировки не имеет одинакового линейного расстояния до и после фокальной плоскости. Это происходит потому, что свет от более близких объектов сходится на большем расстоянии позади плоскости изображения, чем расстояние, на котором свет от более удаленных объектов сходится до плоскости изображения.

На относительно близких расстояниях DOF почти симметричен: около половины зоны фокусировки существует до плоскости фокусировки, а половина - после. Чем дальше смещается фокальная плоскость от плоскости изображения, тем больше смещение симметрии в пользу области за фокальной плоскостью. В конце концов, линза фокусируется в бесконечной точке, и DOF достигает максимальной диссимметрии, причем подавляющее большинство фокусируемой области находится за плоскостью фокуса до бесконечности. Это расстояние известно как « гиперфокальное расстояние » и приводит нас к следующему разделу.

Гиперфокальное расстояние определяется как расстояние, когда линза фокусируется на бесконечность, где объекты от половины этого расстояния до бесконечности будут в фокусе для конкретной линзы. В качестве альтернативы гиперфокальное расстояние может относиться к ближайшему расстоянию, на которое объектив может быть сфокусирован для данной апертуры, в то время как объекты на расстоянии (бесконечность) будут оставаться резкими.

Гиперфокальное расстояние является переменным и зависит от диафрагмы, фокусного расстояния и вышеупомянутого COC. Чем меньше диафрагма объектива, тем ближе к объективу гиперфокальное расстояние. Гиперфокальное расстояние используется в вычислениях, используемых для вычисления DOF.

• Расчет гиперфокального расстояния :

Из Википедии:

Есть четыре фактора, которые определяют DOF:

1. Круг неразберихи (КОК)
2. Апертура объектива
3. Фокусное расстояние объектива
4. Фокусное расстояние (расстояние между объективом и объектом)

DOF = Дальняя точка - Ближняя точка

DOF просто сообщает фотографу, на каких расстояниях до и после расстояния фокусировки произойдет размытие. В нем не указано, насколько размытыми или какими «качественными» будут эти области. Дизайн объектива, дизайн диафрагмы и ваш фон определяют характеристики размытия - его интенсивность, текстуру и качество.

Чем короче фокусное расстояние вашего объектива, тем больше глубина резкости.

Чем больше фокусное расстояние вашего объектива, тем короче DOF.

Если размер сенсора нигде не фигурирует в этих формулах, как он влияет на DOF?

Есть несколько хитрых способов, позволяющих форматировать размер с помощью DOF:

Enlargement factor

Focal Length

Subject-to-camera / focal distance

Это из-за фактора обрезки и получаемого фокусного расстояния, а также необходимой апертуры для способности датчика собирать свет, что оказывает наибольшее влияние на ваши расчеты.

Сенсор с более высоким разрешением и линза лучшего качества будут давать лучшее боке, но даже сенсор и объектив размером с сотовый телефон могут производить достаточно приемлемое боке.

Использование объектива с одинаковым фокусным расстоянием на APS-C и полнокадровой камере на одном и том же расстоянии от объекта до камеры приводит к двум различным кадрам изображения и приводит к тому, что расстояние и толщина DOF (глубина поля) различаются.

Переключение объективов или смена объекта на камеру в соответствии с коэффициентом кадрирования при переключении между APS-C и полнокадровой камерой для сохранения идентичных кадров в одинаковом DOF. Перемещение вашей позиции для поддержания идентичного кадрирования немного благоприятствует полному кадру сенсора (для большей степени свободы), только при смене объективов в соответствии с коэффициентом кадрирования и поддержании кадрирования больший сенсор получает более узкую глубину резкости (и не намного).

Именно преимущество диафрагмы делает полнокадровый сенсор лучшим и более дорогим выбором как для камеры, так и для объективов, а также часто для функций (FPS не является ни одним из них, ни размером, ни весом).

Переход к датчику среднего размера по сравнению с крошечным датчиком дополнительно дает преимущество более крупному датчику, но, скорее всего, боке не лучший вариант для оправдания разницы в цене в 20 и более раз.

Большее количество пикселей на точку света, безусловно, приведет к более плавному боке, но при приближении к маленькой сенсорной камере. Вы можете взимать больше пропорциональности за использование более дорогого оборудования, если вы зарабатываете деньги на своих фотографиях или видео, в противном случае небольшая работа или дополнительные линзы с более низкой стоимостью сэкономят вам много денег по сравнению с инвестициями в систему большего формата.

Бокецентрические ссылки с пояснениями по глубине резкости:

У B & H есть статья из 3 частей на тему DOF: Глубина резкости, Часть I: Основы , Часть II: Математика и Часть III: Мифы .

Раздел Википедии: Передний план и размытие фона .

Ознакомьтесь с этой статьей « Постановка переднего плана» Р. Дж. Керна о размытии переднего плана, которая включает в себя множество фотографий с размытием фона и переднего плана.

Самое главное, что «боке» - это не просто размытие фона, а размытие вне DOF; даже на переднем плане . Дело в том, что маленькие фонари на расстоянии легче судить о качестве боке.