Глубина резко изображаемого пространства: ГЛУБИНА РЕЗКО ИЗОБРАЖАЕМОГО ПРОСТРАНСТВА • Большая российская энциклопедия — Primelens.ru-Зеркальные Фотоаппараты,Компактные Фотоаппараты,Видеокамеры,Объективы,Фотовспышки, и Аксессуары в Москве.

Глубина резко изображаемого пространства: ГЛУБИНА РЕЗКО ИЗОБРАЖАЕМОГО ПРОСТРАНСТВА • Большая российская энциклопедия

Содержание

Глубина Резко Изображаемого Пространства (ГРИП)

Темой данного реферата является Термин ГРИП используемый в фотографическом искусстве.

На уроках фотографии, или находясь в обществе фотографов, мы, так или иначе, слышим термин ГРИП.
Пришла пора задаться вопросом «Что же такое ГРИП?» и «Откуда берется ГРИП?»
Явление ГРИПа можно наблюдать практически на каждой фотографии.
Если посмотреть определение ГРИПа, то ГРИП – это аббревиатура, означает Глубина Резко Изображаемого Пространства. По-другому называют «глубина резкости» или «depth of field». Эта зона может находиться перед расположенным в фокусе объектом, так и за ним. Другими словами – это некая область высокой четкости или ГРИП.

Для того чтобы ответить на вопрос что такое ГРИП и как им управлять надо разобраться в том, от чего зависит ГРИП.
ГРИП — понятие не строго математическое, поскольку фокальная плоскость всегда одна. Любая точка любой другой плоскости пространства будет отображаться пятном нерезкости. Чем больше диаметр такого пятна, тем нерезче объект. Считается, что если пятно нерезкости меньше 0,1 мм при рассматривании изображения с расстояния 25 см, человеческий глаз воспринимает его как резкое.

На глубину резко изображаемого пространства влияет значение установленной диафрагмы, формат плёнки (или размер светочувствительной матрицы) и расстояние до объекта фокусировки (съёмки).
Протяженность данной области зависит от нескольких параметров:
1) Величины открытия диафррагмы – чем шире открыта, тем меньше величина ГРИПа;
2) Фокусного расстояния – чем больше фокусное расстояние, тем меньше величина ГРИПа;
3) Размера матрицы фотоаппарата – чем меньше матрица при одинаковом угле, тем больше ГРИП и чем больше пикселей при одинаковой площади тем меньше ГРИП;
4) Дистанции до снимаемого объекта – чем больше дистанция, тем больше ГРИП.

Для удобства и ознакомления с Глубиной резко изображаемого пространства я привожу
ГРИП-калькулятор
http://a-brezhnev. ru/articles/kalkulyator-grip
http://www.kroupski.ru/photo-tools-DOF.htm
Для упрощения, представляем объектив в виде одной линзы.
Поведение света в таком объективе описывает простейшая формула:

f – фокусное расстояние объектива;
a – расстояние от линзы до объекта;
b – расстояние от линзы до изображения.

Из формулы понятно, что при одинаковом фокусном расстоянии и расстоянии до объекта существует единственная плоскость, предметы, находящиеся в которой будут изображены четко.

Однако, на самом деле четкими на снимке получаются предметы, находящиеся от объектива на различном расстоянии.
Причина такого кроется в не идеальности объектива – точки изображаемого объекта представляются в виде кружков (пятнышками). Но любой кружок диаметром меньшим 1/1500 диагонали кадра воспринимается глазом человека как точка из-за не идеальности человеческого зрения.
На рисунке ниже светочувствительный слой – матрица фотоаппарата расположена в плоскости В. Если менять расстояние от матрицы до объектива таким образом, чтобы диаметр сечения пучка лучей был бы меньше, чем 0,03 мм, то изображение воспримется как резкое.

Из примера сразу ясно что такое ГРИП, так как на нем хорошо видны границы ГРИПа:

При этом, получаем некое пространство, ограниченное двумя плоскостями. Между этими плоскостями изображение будет четким, вне – размытым.
Плоскость, которая расположена ближе к объективу, называется передней границей ГРИПа.
Расстояние до нее определяется формулой:

d – дистанция фокусировки;F – диафрагменное число;
с – минимальный кружок рассеяния.

Плоскость, расположенная дальше от объектива соответственно называется дальней, расстояние до нее определяется по следующей формуле:

d – дистанция фокусировки; F – диафрагменное число;
с – минимальный кружок рассеяния.

Анализируя формулы, замечаем один важный момент – так как величина открытия диафрагмы находится в знаменателях дробей, то зависимость величины ГРИПа от величины открытия диафрагмы будет следующей – чем сильнее закрыта диафрагма, тем ближе будет ближняя граница ГРИПа, а дальняя граница наоборот будет увеличиваться. То есть, закрывая диафрагму мы увеличиваем ГРИП.
Чтобы еще сильней упростить формулы можно не брать в расчет специальные виды съемки (макросъемку) и считать, что фокусировка производится на расстоянии много большем чем фокусное расстояние объектива. Тогда, разницу d-f можно приравнять к d. И если выразить ГРИП через гиперфокальное расстояние, то формула станет еще проще:

Н – гиперфокальное расстояние – минимальное расстояние фокусировки, при котором бесконечно удаленная точка находится в области ГРИПа.
Гиперфока́льное расстоя́ние — расстояние от объектива, установленного на бесконечность, до ближайшей границы резко изображаемого пространства.
Можно вычислить по формуле:

Можно рассчитать ГРИП как расстояние от точки фокусировки, а не как расстояние от объектива.
Формула будет, выглядеть следующим образом:

Если d>H или d=H задняя граница ГРИПа переместится в бесконечность.
Также, важно заметить, что ГРИП не симметрична, когда в свою очередь, глубина фокуса симметрична.
Очевидно, что задняя граница находится дальше, чем ближняя, поэтому фокусироваться стоит на ближнюю границу.
Если за ближнюю границу принять передний план, а за дальнюю заднюю, то расстояние до точки фокусировки можно посчитать по формуле:

При фокусировании на расстояние, совпадающее с гиперфокальным, величина ГРИПа будет максимальной. Так, L1 будет равно половине гиперфокального расстояния, а L2 бесконечности. Такая фокусировка хороша для фотографирования пейзажей, четким получится как ближний план, так и задний, находящийся на удаленном расстоянии.

Широко распространено утверждение, что ГРИП зависит также от фокусного расстояния объектива, то есть у телеобъективов при прочих равных условиях ГРИП меньше, чем у широкоугольных объективов. Это утверждение некорректно, так как при различном фокусном расстоянии и прочих равных условиях получаются кадры, которые некорректно сравнивать. Если же получить ими сравнимые кадры (речь идет о масштабе изображения конкретной сцены), то ГРИП окажется одинаковой, однако при использовании объективов с большим фокусным расстоянием максимальный размер кружка рассеяния превышает соответствующую величину для короткофокусных объективов[. Как следствие, несмотря на одинаковую глубину резкости, фон в случае сьемки длиннофокусным объективом будет размыт сильнее..

Использование ГРИП:
·        Большую ГРИП используют для съемок пейзажей и архитектуры, чтобы показать детали.
·        Малую ГРИП используют для художественной фотографии, например для съемки портретов, или для выделения предметов из остального фона, здесь задний план размывается. И чем шире отверстие диафрагмы тем более размытым будет фон. Задний размытый фон в фотографии называется Боке (от яп. — «размытость», «нечёткость») — термин, описывающий субъективные художественные достоинства части изображения, оказавшегося не в фокусе на фотографии.
Примеры:
Фото с большой ГРИП снятые через узкое отверстие (прикрытую диафрагму)

Фото с маленькой ГРИП снятые через широкое отверстие (открытую диафрагму)

Применение:
При репортажной съемке, то есть съемке событий, имеет смысл добиваться максимальной ГРИП, чтобы на снимке было видно больше деталей. При съемке портретов и в художественной фотографии, наоборот, иногда стараются уменьшить ГРИП, чтобы выделить человека или объект из фона.

При съемке на пленочные фотоаппараты есть одна особенность: чувствительность пленки фиксирована и следовательно для изменения ГРИП, изменяя диафрагму, важно остаться в пределах допустимой выдержки большинства пленочных фотоаппаратов. (1/30 — 1/500). Пример: Пленка ISO-100, портрет, солнечный день. Все в пределах допустимого, то есть диафрагма для портрета открыта максимально (2 — 2,8), чтобы создать минимальную ГРИП, выдержка — 1/125 — 1/500. Все получается отлично, но фото, на которой ГРИП должна быть максимальной, а следовательно диафрагму необходимо закрыть, выдержка переходит в диапазон меньше 1/30, что делает невозможной съёмку без использования штатива.

И так, резюмируем:
На практике увеличить глубину резкости можно при помощи:
— уменьшения диафрагмы. Хотя в цифровом значении это будет выглядеть, как увеличение. Так, диафрагма 8,0 дает значительно большую глубину резкости, чем диафрагма 2,8;
— увеличения расстояния до объекта съемки;
— уменьшения размера матрицы, но этот параметр пользователь изменить не может :)))
Соответственно увеличение диафрагмы (уменьшение ее числового значения), увеличение размера матрицы и уменьшение расстояния до объекта съемки приведут к уменьшению глубины резкости.

Глубина резко изображаемого пространства — Вики

Глубина резко изображаемого пространства (ГРИП), глубина резкости — расстояние вдоль оптической оси объектива между двумя плоскостями в пространстве предметов, в пределах которого объекты отображаются в сопряжённой фокальной плоскости субъективно резко^[1]. Непосредственно зависит от важнейших характеристик оптической системы: главного фокусного расстояния и относительного отверстия, а также от дистанции фокусировки. При этом абсолютно резко отображаются только объекты, расположенные в одной плоскости предметного пространства, соответствующей дистанции фокусировки^[2].

Различие глубины резкости при съёмке с разными значениями относительного отверстия: f/8 (слева) и f/2,8 (справа)

В повседневной речи понятие глубины резко изображаемого пространства обозначается более коротким выражением «глубина резкости». Однако, в оптике последнее обозначает другую величину, которая отсчитывается в пространстве изображений

[1].

Её практическая оценка фотографами и кинооператорами не производится, но играет важную роль в прикладных сферах. Оценка глубины резко изображаемого пространства может производиться визуально на матовом стекле фотоаппарата прямого визирования или зеркального, а также на мониторе электронного видоискателя или по соответствующей шкале на оправе объектива и таблицам, составленным при расчёте оптической системы^[3].

Содержание

1 Критерии глубины резкости
2 Факторы глубины резкости
3 Влияние подвижек фотоаппарата
4 Особенности цифровой фотографии
5 Расчёт ГРИП
6 Гиперфокальное расстояние
7 Практическое значение глубины резкости
8 См. также
9 Источники
10 Литература
11 Ссылки

Критерии глубины резкости

Шкала глубины резкости современного фотообъектива с постоянным фокусным расстоянием. Белые штрихи обозначают границы резкого отображения для разных значений диафрагмы.

Видно, что при установленной диафрагме f/11 и текущей дистанции наводки резко отображается пространство от 1 до 2 метров.

Глубина резкости не является абсолютной величиной, поскольку определяется, исходя из наименьшей разрешающей способности объектива, а также из условий наблюдения полученного изображения и возможностей человеческого зрения^[4]. Критерием глубины резко изображаемого пространства служит кружок рассеяния, превышающий диаметр диска Эйри объектива, поскольку учитывается светорассеяние фотоэмульсии, снижающее разрешение. В свою очередь, размер кружков рассеяния, образующих изображение объекта съёмки, зависит от расстояния между ним и плоскостью наводки на резкость. Чем больше смещение от плоскости наводки, тем больше диаметр такого кружка и ниже резкость изображения. Точки предметов, расположенных вне плоскости фокусировки, могут изображаться субъективно резко, если диаметры соответствующих кружков рассеяния не превышают пороговую величину

[5].

Эта величина выбирается, исходя из соображения, что при рассматривании с расстояния наилучшего видения 25 сантиметров человеческий глаз воспринимает изображение резким, если кружок рассеяния меньше 0,1 мм^[6]. Диаметр принимается пороговым для крупноформатных негативов, предназначенных для контактной печати^[3]. Малоформатные фотографические негативы, предназначенные для увеличения, допускают диаметр кружка рассеяния 0,03—0,05 мм, или 1/1000 диагонали кадра^[7]. Для среднеформатных негативов 6×6 см кружок рассеяния не должен превышать 0,075 мм. Эта величина рассчитана для фотоотпечатков средних размеров 13×18 и 18×24 см. При более крупных увеличениях предметы, расположенные в пределах расчётной глубины резкости, могут оказаться нерезкими из-за превышения порогового значения, незаметного глазу

[4]. Однако это компенсируется тем, что крупные снимки рассматриваются с большого расстояния.

Для 35-мм кинонегатива по советским стандартам допускалось значения кружка рассеяния не более 0,03 мм, а для 16-мм — 0,015 мм^[8]. В широкоформатном кинематографе расчётным считается такой же кружок рассеяния, как и на стандартной 35-мм киноплёнке. За рубежом принимались более крупные размеры кружка рассеяния: в США они составляли 0,05 мм (0,002 дюйма) для 35-мм киноплёнки, и 0,025 мм (0,001 дюйма) для 16-мм^[8]. Все эти величины также рассчитаны, исходя из условий наблюдения готового изображения, которые зависят от размеров зрительного зала и стандартных экранов.

Факторы глубины резкости

Зависимость глубины резкости изображаемого пространства от относительного отверстия

Глубина резко изображаемого пространства обратно пропорциональна фокусному расстоянию объектива и прямо пропорциональна диафрагменному числу^[3]. ГРИП вариообъективов изменяется одновременно с фокусным расстоянием. Кроме того, глубина резкости прямо пропорциональна дистанции, на которую сфокусирован объектив. Максимальная глубина резкости достижима на бесконечности, которая для большинства объективов начинается с 15—20 метров. Напротив, при наводке на близко расположенные предметы большая глубина резкости достижима с трудом. Особенно это заметно при макросъёмке, когда зона резкого изображения может составлять доли миллиметра даже при сильном диафрагмировании.

Из прямых зависимостей глубины резкости от фокусного расстояния и дистанции фокусировки вытекает ещё одна, косвенная: глубина резкости обратно пропорциональна увеличению изображения объекта съёмки в фокальной плоскости, то есть масштабу, с которым он отображается. Увеличение масштаба достижимо как приближением к снимаемому предмету, так и использованием более длиннофокусного объектива, что в обоих случаях приводит к сужению области пространства, отображаемого резко. В то же время, небольшое увеличение позволяет получить большую глубину резкости.

В практической фото- и киносъёмке глубина резкости чаще регулируется при помощи апертурной диафрагмы с изменяемым относительным отверстием. Диафрагмирование объектива позволяет повысить глубину резкости при прочих равных условиях^[9]. Получение небольшой глубины резкости возможно на сравнительно небольших дистанциях съёмки при помощи светосильной оптики с открытой диафрагмой. Возможность «отделить» объект от фона на больших удалениях 50—100 метров дают только светосильные телеобъективы, специально выпускаемые для спортивной фотографии.

Чем больше формат негатива (сенсора), тем труднее достижима большая глубина резкости при том же масштабе изображения, поскольку приходится использовать более длиннофокусный объектив. Крупноформатные фотоаппараты для получения портрета, резко отображающего одновременно всю голову, требуют сильного диафрагмирования, в то время как на малоформатном негативе это достижимо даже при средних значениях диафрагмы. Видеокамеры, обладающие миниатюрной ПЗС-матрицей, обеспечивают огромную глубину резкости даже при съёмке крупным планом. Явление объясняется зависимостью фокусного расстояния, требуемого для получения изображения с определённым углом поля зрения, от размера кадрового окна. Уменьшение размера кадра для его заполнения изображением того же объекта съёмки позволяет использовать более короткофокусный объектив.

Поэтому два снимка одного и того же объекта, сделанные камерами разных форматов в одинаковом масштабе с одного расстояния, при равном относительном отверстии объективов обладают различной глубиной резкости. Камера с меньшим размером кадра даёт более протяжённую глубину резкости, так как для получения аналогичного масштаба используется более короткофокусный объектив.

Влияние подвижек фотоаппарата

Описанные принципы зависимости глубины резкости справедливы только при строгой перпендикулярности оптической оси объектива к плоскости фотоматериала или матрицы. Наклон оси в результате подвижек изменяет картину распределения резкости из-за несовпадения плоскости резкого изображения с кадровым окном. Это может использоваться как для расширения зоны снимка, отображаемой резко, так и для её искусственного сужения

[10].

Основная статья: Принцип Шаймпфлюга

Возможности управления глубиной резкости при помощи подвижек характерны для карданных камер и фотоаппаратов, оснащённых шифт-объективом с возможностью уклона. Соблюдение принципа Шаймпфлюга позволяет отображать резко объекты, расположенные на разных расстояниях без диафрагмирования объектива^[11]. Однако, глубина резкости при этом не увеличивается, а перемещается область пространства, отображаемого резко. Объекты вне этой зоны отображаются нерезкими, даже если находятся на одном расстоянии с резкими. Наклон оптической оси даёт эффект небольшой глубины резкости удалённых ландшафтов, обычно резких по всему полю кадра. В результате крупные объекты съёмки кажутся субъективно миниатюрными, похожими на макет или игрушку^[12].

Особенности цифровой фотографии

Увеличение глубины резкости программным способом. Слева — два из шести исходных снимков, снятых с брекетингом фокуса; справа — готовый снимок, полученный в приложении «CombineZM»

Шкалы глубины резкости, нанесённые на оправы большинства сменных фотообъективов, рассчитаны для фотоплёнки, эмульсия которой обладает светорассеянием, снижающим резкость изображения. Фотоматрицы влияют на разрешение в значительно меньшей степени, позволяя полнее использовать возможности этой же оптики, используемой с современными цифровыми зеркальными фотоаппаратами. Стандарты новейших объективов для DSLR в 1,5 раза строже, и исходят из размера кружка нерезкости, составляющего 1/1500 диагонали полнокадровой матрицы, то есть 28 микрометров^[13]. Глубина резкости, определяемая по таким шкалам, вполне соответствует наиболее массовому формату фотоотпечатка 10×15 см. Для более крупных снимков и изображения на мониторе компьютера она оказывается завышенной, поскольку современные сенсоры обеспечивают более высокую разрешающую способность, чем плёнка

[13]. В ещё большей степени несоответствие таких шкал проявляется при использовании фотоматриц уменьшенных размеров APS-C и Nikon DX. Для учёта современных технических возможностей могут использоваться альтернативные калькуляторы глубины резкости, рассчитанные исходя из размера пикселя матрицы^[14].

Техника цифровой фотографии позволяет значительно увеличить глубину резкости за счёт объединения нескольких фотографий, снятых с различными дистанциями фокусировки объектива (брекетинг фокуса). Специальные компьютерные приложения позволяют «склеивать» снимки с переменной фокусировкой^[15]^[16]^[17]. Такая техника, получившая название англ. Focus Stacking, получила распространение в прикладной научной фотографии, главным образом в макро- и микрофотографии, поскольку пригодна только для съёмки неподвижных объектов. Новейшая технология камеры светового поля позволяет регулировать дистанцию фокусировки и глубину резкости изображения уже после съёмки программными методами^[18].

Последние модели смартфонов Nokia с 2013 года оснащаются встроенной камерой с возможностью управления глубиной резкости, получившей торговое название «Refocus»^[19]. При этом фокусировка может быть изменена после съёмки, что особенно эффективно для сцен, протяжённых в глубину.

Расчёт ГРИП

Диаграмма, иллюстрирующая зависимость глубины резкости от относительного отверстия. Точки 1 и 3, находящиеся не в фокусе, при закрытой диафрагме 4 дают кружки рассеяния меньшего диаметра

Передняя и задняя границы резко изображаемого пространства могут быть определены по формулам^[8]:

R1=R⋅f2f2−K⋅f⋅z+K⋅R⋅z{\displaystyle R_{1}={\frac {R\cdot f^{2}}{f^{2}-K\cdot f\cdot z+K\cdot R\cdot z}}};

R2=R⋅f2f2+K⋅f⋅z−K⋅R⋅z{\displaystyle R_{2}={\frac {R\cdot f^{2}}{f^{2}+K\cdot f\cdot z-K\cdot R\cdot z}}},

где

R1{\displaystyle R_{1}} — дистанция до передней границы резко изображаемого пространства;

R{\displaystyle R} — дистанция фокусировки;

R2{\displaystyle R_{2}} — дистанция до задней границы резко изображаемого пространства;

f{\displaystyle f} — заднее главное фокусное расстояние объектива в метрах;

K{\displaystyle K} — знаменатель геометрического относительного отверстия объектива или диафрагменное число;

z{\displaystyle z} — диаметр кружка нерезкости или допустимый кружок рассеяния, для негативов форматом 24×36 мм равный 0,03—0,05 мм (в формулу подставляется значение в метрах).

Значения R1{\displaystyle R_{1}}, R{\displaystyle R}, R2{\displaystyle R_{2}} отсчитываются от фокальной плоскости фотоаппарата (где располагается фотоматериал или фотоматрица). Глубина резко изображаемого пространства P{\displaystyle P} определяется разностью между задней и передней границами резкости:

P=R2−R1{\displaystyle P=R_{2}-R_{1}}

Гиперфокальное расстояние

Расстояние, на которое сфокусирован объектив, когда задняя граница резко изображаемого пространства лежит в «бесконечности» для данного геометрического относительного отверстия, называется «гиперфокальным»^[20]^[21]^[22]^[3]. Понятие гиперфокального расстояния важно в практической фотографии и киносъёмке потому, что обеспечивает максимально возможную глубину резкости, расположенную от бесконечности до половины расстояния фокусировки.

При ландшафтной съёмке короткофокусной оптикой наилучшая резкость достигается при фокусировке объектива не на «бесконечность», а на гиперфокальное расстояние. Упрощённо это достигается совмещением символа «бесконечности» шкалы фокусировки с делением шкалы глубины резкости, соответствующим текущей диафрагме^[23]. Тогда передняя граница резко изображаемого пространства будет находиться на расстоянии, равном половине гиперфокального расстояния^[22]. При расположении объектов съёмки не ближе этого расстояния всё изображаемое пространство на фотографии будет практически резким с учётом размеров кружка рассеяния. Большинство широкоугольных объективов для малоформатных фотоаппаратов и 35-мм кинокамер при фокусировке на гиперфокальное расстояние отображают резкими предметы практически на любых дистанциях. До появления эффективных систем автофокуса этим явлением пользовались при репортажной и спортивной съёмке, когда времени на точную фокусировку недостаточно.

Компактные устройства с небольшим размером кадра и короткофокусным объективом, такие как веб-камеры, экшн-камеры, камерафоны и камеры видеонаблюдения, зачастую не требуют фокусировки за счёт неподвижной установки объектива типа фикс-фокус на гиперфокальное расстояние. {2}}{Kz}}}

На практике достаточно вычислять H{\displaystyle H} с точностью 1—2 значимые цифры, так как с такой же точностью обычно задан диаметр кружка рассеяния. Значения H{\displaystyle H} становятся более наглядными и легко запоминаются, если их округлить до стандартных диафрагменных чисел (до приблизительных чисел геометрической прогрессии со знаменателем 2{\displaystyle {\sqrt {2}}}). В приведённой таблице гиперфокальные расстояния соответствуют диаметру кружка рассеяния около 0,02 мм на кадре 24×36 мм.

Фокусное расстояние, мм	Гиперфокальное расстояние, м, при диафрагме
Фокусное расстояние, мм	f/2	f/2,8	f/4	f/5,6	f/8	f/11	f/16
18	8	5,6	4	2,8	2	1,4	1
24	16	11	8	5,6	4	2,8	2
35	32	22	16	11	8	5,6	4
50	65	45	32	22	16	11	8
70	130	90	65	45	32	22	16
100	250	180	130	90	65	45	32

При фотографировании бесконечности использование гиперфокального расстояния упрощает формулы расчёта границ резко изображаемого пространства^[24]:

R1=HRH+R{\displaystyle R_{1}={\frac {HR}{H+R}}};

R2=HRH−R{\displaystyle R_{2}={\frac {HR}{H-R}}},

где

R1{\displaystyle R_{1}} — передняя граница резко изображаемого пространства;

R{\displaystyle R} — расстояние, на которое производится наводка на резкость;

R2{\displaystyle R_{2}} — задняя граница резко изображаемого пространства.

Из формул следует, что зона резкости по протяжённости больше от плоскости наводки до задней границы резкости, чем от плоскости наводки до передней границы резкости. Так, при фокусировке объектива на расстояние H/2 протяжённость зоны резкости будет от H/3 до H, при фокусировке на H/3 — от H/4 до H/2 и так далее.

Для определения плоскости наводки R{\displaystyle R} при заданных передней и задней границах резкости пользуются формулой:

R=2R1R2R1+R2{\displaystyle R={\frac {2R_{1}R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}}

Практическое значение глубины резкости

Фотографии, снятые в одинаковом масштабе камерафоном (вверху) и фотоаппаратом с матрицей APS-C

Большая глубина резкости, необходимая для точного отображения деталей, не всегда рассматривается как достоинство снимка. Выделение главного объекта съёмки резкостью в художественной фотографии и кинематографе традиционно используется как выразительное средство, наряду с тональной и линейной перспективой^[25].

Основная статья: Боке

Для классических фото- и кинокамер с большим размером кадра характерна небольшая глубина резкости, позволяющая эффективно использовать этот приём. Особенно удобны в этом отношении полнокадровые цифровые зеркальные фотоаппараты и цифровые кинокамеры формата «Супер-35». Специальные портретные объективы относятся к группе длиннофокусных и обладают небольшой глубиной резкости. Напротив, миниатюризация техники и распространение мобилографии характерны тенденцией роста глубины резкости, легко достижимой при небольших фокусных расстояниях. Это позволяет в большинстве таких устройств обходиться без фокусировки, но влияет на эстетику изображения, лишённого объёма.

Имитация глубины резкости часто используется в трёхмерной графике и компьютерных играх для придания изображению достоверного «оптического» вида. Кроме того, это помогает сосредоточить внимание игрока на главном объекте или персонаже. На специализированных сайтах данный эффект обычно называется английским аналогом термина «глубина резкости» — Depth of Field, DOF^[26].

В то же время, современный кинематограф, развивающийся в направлении повышения зрелищности за счёт повсеместного распространения технологий 3D, обнаруживает тенденции к отказу от такого выразительного средства, как выделение резкостью при её малой глубине. Передача объёма достигается в стереокино другими путями, не требующими «классических» выразительных средств. Такой подход затрудняет постановку сложных сцен, например при съёмках фильма «Сталинград» по новейшим технологиям IMAX 3D, когда изображение снималось с расчётом достижения максимальной глубины резкости всего кадра^[27]. Аналогичным образом создавалось изображение фантастического «Аватара»^[28]. Современная операторская школа исходит из того, что большая глубина резкости позволяет полнее использовать достоинства объёмного изображения и повысить эффект присутствия^{[источник не указан 908 дней]}.

В традиционном «плоском» кинематографе кинооператоры предпочитают использовать сравнительно длиннофокусные киносъёмочные объективы, позволяющие выделять объект съёмки резкостью^{[источник не указан 908 дней]}. Компактные видеокамеры с матрицей небольшого размера могут использовать кадр такой оптики полностью при помощи DOF-адаптеров с промежуточным изображением.

См. также

Репетир диафрагмы
Принцип Шаймпфлюга
Пленоптическая камера
DOF-адаптер

Источники

↑ ¹ ² Фотокинотехника, 1981, с. 64.
↑ Общий курс фотографии, 1987, с. 23.
↑ ¹ ² ³ ⁴ Общий курс фотографии, 1987, с. 24.
↑ ¹ ² Глубина резко изображаемого пространства (рус.). Объективы. Zenit Camera. Дата обращения: 7 июля 2014. Архивировано 14 июля 2014 года.
↑ Волосов, 1978, с. 65.
↑ Оптико-механическая промышленность, 1961, с. 9.
↑ Краткий справочник фотолюбителя, 1985, с. 37.
↑ ¹ ² ³ Гордийчук, 1979, с. 156.
↑ Хеджкоу, 2004, с. 16.
↑ Tilt/Shift: контроль глубины резкости (рус.). Cambridge in colour. Дата обращения: 15 апреля 2013. Архивировано 22 апреля 2013 года.
↑ Д. Корн. Форматные камеры. Окончание (рус.). Статьи о фототехнике. Фотомастерские РСУ. Дата обращения: 1 мая 2014. Архивировано 18 января 2013 года.
↑ Tilt-адаптеры (рус.). Статьи. Fotorox. Дата обращения: 24 апреля 2014. Архивировано 27 апреля 2014 года.
↑ ¹ ² Владимир Медведев. Кружок нерезкости. Новый взгляд (рус.) (недоступная ссылка). Статьи. Персональный блог. Дата обращения: 26 января 2014. Архивировано 6 июля 2013 года.
↑ Новый калькулятор глубины резкости (рус.) (недоступная ссылка). Medvedev. Дата обращения: 4 июля 2014. Архивировано 15 ноября 2014 года.
↑ ImageFocus Stacking software (англ.) (недоступная ссылка). CMOS Cameras. Голландские микроскопы «Euromex». Дата обращения: 5 июля 2014. Архивировано 29 июня 2014 года.
↑ Extended Depth of Field (англ.). Demos. Biomedical Imaging Group. Дата обращения: 5 июля 2014. Архивировано 26 июня 2014 года.
↑ Focus Stacking Software Module for QuickPHOTO Programs (англ.). Deep Focus Module. Promicra. Дата обращения: 5 июля 2014. Архивировано 23 декабря 2017 года.
↑ ANNE STREHLOW. Computer scientists create a ‘light field camera’ that banishes fuzzy photos (англ.). Stanford News (3 ноября 2005). Дата обращения: 5 июля 2014. Архивировано 14 июля 2014 года.
↑ Brad Molen. Nokia Camera and Refocus Lens (англ.). Nokia Lumia 1520 review. Engadget. Дата обращения: 5 июля 2014. Архивировано 12 января 2014 года.
↑ Фотокинотехника, 1981, с. 63.
↑ ¹ ² Гордийчук, 1979, с. 157.
↑ ¹ ² Волосов, 1978, с. 67.
↑ Краткий справочник фотолюбителя, 1985, с. 39.
↑ Гордийчук, 1979, с. 158.
↑ Что такое глубина резкости в фотографии? (рус. ). «Про Фото». Дата обращения: 6 марта 2012. Архивировано 27 мая 2012 года.
↑ Joe Demers. Chapter 23. Depth of Field: A Survey of Techniques (англ.). NVIDIA Developer Zone. Дата обращения: 6 марта 2012. Архивировано 27 мая 2012 года.
↑ MediaVision, 2013, с. 18.
↑ Аватар. 3D IMAX (рус.). LiveJournal (30 декабря 2009). Дата обращения: 6 июля 2014. Архивировано 22 января 2010 года.

Литература

Д. С. Волосов. Фотографическая оптика. — 2-е изд. — М.,: «Искусство», 1978. — С. 64—68. — 543 с.

Гордийчук О. Ф., Пелль В. Г. Раздел III. Киносъёмочные объективы // Справочник кинооператора / Н. Н. Жердецкая. — М.: «Искусство», 1979. — С. 143—173. — 440 с. — 30 000 экз.

Е. А. Иофис. Фотокинотехника / И. Ю. Шебалин. — М.,: «Советская энциклопедия», 1981. — С. 64, 65. — 447 с.

Бастер Ллойд. Военно-полевой роман — фильм «Сталинград» (рус.) // «MediaVision» : журнал. — 2013. — № 8/38. — С. 16—22.

Н. Д. Панфилов, А. А. Фомин. Краткий справочник фотолюбителя. — 3-е изд.. — М.,: «Искусство», 1985. — С. 33—46. — 367 с.

В. С. Патрикеев. Визиры-дальномеры фотоаппаратов (рус.) // Оптико-механическая промышленность : журнал. — 1961. — № 2. — С. 8—11. — ISSN 0030-4042.

Фомин А. В. § 4. Фотографические объективы // Общий курс фотографии / Т. П. Булдакова. — 3-е. — М.,: «Легпромбытиздат», 1987. — С. 23—25. — 256 с. — 50 000 экз.

Джон Хеджкоу. Фотография. Энциклопедия / М. Ю. Привалова. — М.: «РОСМЭН-ИЗДАТ», 2004. — 264 с. — ISBN 5-8451-0990-6.

Ссылки

Калькулятор глубины резко изображаемого пространства (рус. ). Altersky. Дата обращения: 7 июля 2014.

Программа расчёта глубины резкости (рус.). Взгляд на цифровую фотографию. Дата обращения: 7 июля 2014.

Таблица значений глубин резкости для различных фокусных расстояний (англ.) (недоступная ссылка). Глубина резко изображаемого пространства. Студия «Синдария». Дата обращения: 7 июля 2014. Архивировано 15 июля 2014 года.

Калькулятор глубины резко изображаемого пространства (ГРИП) микроскопа • Микроскопия • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Функциональность этого сайта будет ограничена, так как в Вашем браузере отключена поддержка JavaScript!

Random converter

Калькуляторы
Микроскопия

Калькулятор глубины резко изображаемого пространства (ГРИП) микроскопа

1 — объектив, 2 — трехмерный объект, 3 — глубина резко изображаемого пространства, 4 — действительное изображение, 5 — глубина фокуса

Калькулятор определяет глубину резко изображаемого пространства микроскопа с цифровой камерой

Пример: Рассчитать глубину резко изображаемого пространства (ГРИП) оптического микроскопа с цифровой камерой и иммерсионным объективом 100× (n = 1,52), имеющим числовую апертуру NA = 1,25. Шаг пикселей камеры микроскопа равен 4 мкм, длина волны осветителя 550 нм (желто-зеленый).

Входные данные

Длина волны источника света, λ

λнанометр (нм)микрометр (мкм)

Коэффициент преломления среды между объективом и образцом

n1ВоздухСинтетическое иммерсионное маслоГлицеринКедровое маслоВода

Числовая апертура объектива

Увеличение объектива

M ×

Размер пикселей фотоматрицы

p_sensнанометр (нм)микрометр (мкм)

Поделиться ссылкой на этот калькулятор, включая входные параметры

Twitter Facebook Google+ VK

Закрыть

Выходные данные

Промежуточные результаты

Волновой компонент ГРИП

d_wave мкм

Геометрический компонент ГРИП

d_geom мкм

Полная глубина резко изображаемого пространства (ГРИП)

d_z мкм

Определения и формулы

Глубина резко изображаемого пространства и глубина фокуса —важные понятия при просмотре или фотографировании объектов через микроскоп. Вот в чем заключается проблема. Любой объектив трансформирует объемный объект в объемное же изображение. Человек с хорошей аккомодацией зрения способен видеть такое объемное изображение, так как глаз может видеть предметы на разных расстояниях, если они расположены в пределах диапазона аккомодации глаза. В то же время, матрица камеры может фиксировать только плоские очень тонкие слои этого изображения.

Если микроскоп используется для наблюдения человеком, изображение объекта, наблюдаемое глазом через окуляры, находится за объективом в промежуточной плоскости микроскопа. Поскольку человеческий глаз обладает аккомодационной способностью, визуальное поле зрения всегда больше, чем поле зрения камеры (если она делает только один, а не серию снимков с изменением фокусировки). В этом калькуляторе мы рассмотрим только глубину резко изображаемого пространства при фотографировании через микроскоп.

Глубина резко изображаемого пространства (ГРИП) — расстояние вдоль оптической (продольной) оси объектива микроскопа от ближайшей до самой дальней детали объекта, которые отображаются с приемлемой резкостью в изображении этого объекта, создаваемом объективом. ГРИП характеризует разрешающую способность объектива микроскопа вдоль его оптической оси и измеряется параллельно оптической оси микроскопа.

Глубина резко изображаемого пространства — это такая глубина пространства в плоскости пространства предметов, в которой все детали трехмерного объекта изображаются с субъективно приемлемой резкостью в плоскости изображения, где расположена матрица фотокамеры. Отметим еще раз, что ГРИП определяется в зоне перед объективом микроскопа. Международный стандарт ISO 10934 «Оптика и оптические приборы» определяет ГРИП как «осевую глубину по обеим сторонам плоскости пространства предметов, в пределах которой объект можно перемещать без потери четкости изображения без изменения положения объектива относительно плоскости изображения».

С другой стороны, глубина фокуса — это допуск на расположение фотоматрицы относительно объектива. Иными словами, глубина фокуса определяется в изображении объекта или в плоскости промежуточного действительного изображения, которая находится за объективом микроскопа. Это такое расстояние, на которое можно переместить плоскость изображения, чтобы при этом плоскость объекта оставалась приемлемо резкой. Стандарт ISO 10934 определяет глубину фокуса так: Глубина фокуса — это «осевая глубина по обеим сторонам изображения, в пределах которой изображение остается приемлемо резким без изменения взаимного расположения объектива и плоскости изображения».

Объектив преобразует объемные объекты в объемные изображения; человеческий глаз способен видеть объемное изображение, а фотоматрица способна фиксировать только тонкие плоские слои этого изображения. Отметим, что, если объект перемещается в пространстве, его изображение также непропорционально перемещается вдоль оси Z микроскопа. 1 — объектив, 2 — объемный объект, 3 — ГРИП, 4 — действительно изображение, 5 — глубина фокуса

Действительное изображение образца в плоскости предметов (красная стрелка на рисунке), на которое сфокусирован микроскоп, формируется в промежуточной плоскости изображения. Если детали объекта расположены перед плоскостью предметов или за ней (синяя и зеленые стрелки), изображение также будет перед промежуточной плоскостью или за ней. В этом случае наблюдатель будет видеть нечеткие изображения, если их размер превышает предел разрешения глаза человека. Если же вместо глаза человека изображение фиксируется камерой, то предел разрешения определяется размером пикселей фотоматрицы.

Глубина резко изображаемого пространства зависит от нескольких факторов, включая геометрическую оптику, аберрации объектива вследствие отклонения его параметров от идеальных, и дифракцию вследствие волнового характера света. При визуальном просмотре ГРИП зависит также от степени аккомодации зрения (старые люди способны видеть с меньше глубиной резкости, чем молодые люди) и увеличения микроскопа.

Различные авторы^[1],^[2] предлагают различные формулы для расчета ГРИП микроскопа. В этом калькуляторе мы используем формулу, предложенную Рудольфом Олденбургом и Майклом Шрибаком^[1]. Общая глубина резко изображаемого пространства определяется как сумма волновой и геометрической составляющих:

где

d_z — глубина резко изображаемого пространства (осевое разрешение),

λ — длина волны источника освещения микроскопа,

n — показатель преломления среды между образцом и объективом, обычно 1,00 для воздуха и 1. 52 для иммерсионного масла,

NA — числовая апертура объектива,

M — увеличение объектива и

p_sens размер пикселей фотоматрицы, находящейся в плоскости промежуточного изображения.

В этом уравнении длина волны и размер пикселей должны быть выражены в одних и тех же единицах, обычно в микрометрах или нанометрах. Это уравнение показывает, что ГРИП зависит от числовой апертуры (NA) объектива намного сильнее, чем от увеличения микроскопа, так как дифракционная составляющая ГРИП уменьшается обратно пропорционально квадрату числовой апертуры. Чем больше числовая апертура (то есть чем больше апертурный угол), тем меньше будет ГРИП. Приведенное выше уравнение показывает также, что осевое разрешение повышается, если используется иммерсионный метод микроскопического наблюдения.

Уравнение для ГРИП показывает также, что для увеличения ГРИП можно воспользоваться простым методом. Например, для уменьшения апертурного угла (и для уменьшения числовой апертуры) можно уменьшить апертуру конденсора путем уменьшения его диафрагмы. Это приведет к уменьшению апертурного угла и к увеличению параллельности пучка света от объекта.

Малая (слева) и большая (справа) глубина резко изображаемого пространства в фотографии: левое изображение получено с помощью телеобъектива с полностью открытой диафрагмой; правое изображение получено с помощью широкоугольного объектива с прикрытой диафрагмой.

Глубина резко изображаемого пространства — широко известная концепция в фотографии. Фотографы знают, что широкоугольные объективы и не светосильные объективы с небольшими относительными отверстиями имеют относительно большую ГРИП. В то же время, длиннофокусные и светосильные объективы с большим относительным отверстием имеют малую ГРИП. Для увеличения ГРИП фотографы диафрагмируют объектив, так как механизм диафрагмирования входит в состав любого объектива. Диафрагма уменьшает диаметр пучка света, проходящего через объектив и, соответственно, увеличивает глубину резкости.

В фотографии ГРИП обычно достаточно велика и измеряется несколькими сантиметрами для светосильных и длиннофокусных объективов или десятками и даже сотнями метров для не светосильных и короткофокусных объективов. С другой стороны, в микроскопии глубина резкости всегда очень мала и обычно измеряется нанометрами. Например, типичный объектив микроскопа 100×/1,25 имеет ГРИП всего 600 нм. В таблице 1 представлены расчетные значения ГРИП нескольких объективов для микроскопа.

Стеклянный пакет (1) из двух покровных стекол толщиной 0,17 мм с тремя точками краски, был сфотографирован с помощью объектива 10× с приклеенной к нему диафрагмой из кусочка черной пластмассы с отверстием 1 мм (2) и без нее (3). Фотографии показаны ниже

В отличие от фотографических объективов, объективы для микроскопов редко имеют встроенный механизм диафрагмирования. Только дорогие объективы с переменной числовой апертурой снабжены встроенной ирисовой диафрагмой, позволяющей повысит контраст и ГРИП.

Конечно, из кусочка черной пластмассы или металла можно самостоятельно сделать простую диафрагму. Можно также найти небольшую шайбу и поместить ее перед объективом микроскопа. Это уменьшит числовую апертуру и повысит ГРИП. Конечно, при этом уменьшится количество света, попадающее на фотоматрицу. Однако, современные КМОП- и ПЗС-матрицы способны работать при достаточно низких уровнях освещенности и позволяют получить нормальную картинку с такой диафрагмой. Конечно, как и в обычной фотографии, размер отверстия такой диафрагмы должен быть таким, чтобы четкость изображения не нарушалась вследствие дифракционных явлений.

Фотографии показанного выше стеклянного пакета с точками краски, сделанные с помощью объектива 10× без диафрагмы (слева) и с самодельной диафрагмой с диаметром отверстия 1 мм (справа). Хорошо видно, как диафрагма увеличила ГРИП.

Изображения крыла комнатной мухи, сделанное с помощью объектива 10× без диафрагмы (слева) и с диафрагмой 1 мм (справа). Видно, что прикрепленная к объективу самодельная 1-миллиметровая диафрагма существенно улучшила ГРИП на правом изображении.

Таблица 1. Расчетная ГРИП нескольких объективов для микроскопов^*

Увеличение объектива	Среда (показатель преломления иммерсионного масла или воздуха)	Числовая апертура	ГРИП, мкм
5	1,00	0,12	46,5
10	1,00	0,25	10,8
10	1,52	0,25	16,4
40	1,00	0,65	1,5
40	1,52	0,65	2,3
100	1,52	1,25	0,6

^* Данные приведены для длины волны источника освещения λ = 550 нм (желто-зеленый) и размером пикселей матрицы p_sens = 5 мкм.

Кожа человека

Литература

Rudolf Oldenbourg, Michael Shribak. Microscopes.
Xiaodong Chen et al. New Method for Determining the Depth of Field of Microscope Systems. Article in Applied Optics. October 2011

Автор статьи: Анатолий Золотков

Вас могут заинтересовать и другие калькуляторы из группы «Микроскопия»:

Калькулятор разрешения микроскопа и камеры

Калькулятор увеличения микроскопа

Калькулятор увеличения цифрового микроскопа

Калькулятор увеличения и поля зрения микроскопа

Калькулятор фокусного расстояния объектива микроскопа

Калькуляторы Микроскопия

Depth Of Field Photo Essay

Победа на дороге

Игра на этой неделе позволила мне вычеркнуть еще один стадион НФЛ из моего списка, засняв то, что в итоге оказалось захватывающей игрой. Я попробовал несколько новых ракурсов и разные приемы, когда «Кардиналы» одержали победу в Каролине.

Для прибытия на стадион я припарковался в очень длинном и очень синем туннеле, который вы видите ниже. Я хотел извлечь выгоду из уникального освещения, поэтому выбрал встроенную вспышку и более медленную скорость затвора, чтобы создать размытие и движение на фотографиях.

Кейтлин Эпес/Аризона Кардиналс

Погода была идеальной для футбола, хотя и немного ветрено, так что стоять на поле перед игрой было действительно приятно. Дж.Дж. Ватт делал свои обычные обходы с фанатами, играющими в мяч, но заметил специальный баннер одного фаната и подписал мяч, прежде чем бросить его ей. Реакция бесценна!

Кейтлин Эпес/Аризона Кардиналс

У меня было немного времени до того, как игроки в форме выбежали, так что я ненадолго прихватил с собой полароид. Как только разминка перед игрой официально началась, я слышу: «Для чего этот синий?» от Антуана Уэсли о моей камере OneStep. Он попросил взять один из A.J. Зеленый стоял рядом, и тогда я позволил ему повиснуть на нем, чтобы снять остальную часть пленки внутри.

Он был натуралом! Я всегда люблю, когда игроки интересуются фотографией.

Кейтлин Эпес/Аризона Кардиналс

Никогда раньше не работая на стадионе Bank of America, я не мог точно предсказать, куда игроки выбегут для знакомства. В итоге я оказался слишком близко, и мне пришлось неуклюже съехать вправо, пытаясь сделать фотографии, что привело к очень драматическому ракурсу, который вы видите ниже.

Caitlyn Epes/Arizona Cardinals

Как только игроки достигают своей скамейки запасных, пара решает отправиться в конечную зону и преклонить колени для молитвы. Обычно я слишком медленно или слишком поздно успеваю это запечатлеть, так как явно не в пиковой спортивной форме, но в этот раз я решил бросить себе вызов.

Я бежал так быстро, как только мог, до конечной зоны и сделал пару хороших снимков, которых раньше не делал.

Кейтлин Эпес/Аризона Кардиналс

На этой неделе защита действительно сияла. Так как в первом тайме нападению едва удавалось оторваться от поля, я сделал много отличных фотографий игры в защите и празднования.

Зак Аллен был на переднем плане и в центре пары моих любимых игровых кадров.

Кейтлин Эпес/Аризона Кардиналс

Кейтлин Эпес/Arizona Cardinals

Он также подарил мне несколько очень приятных фотографий с праздника. Мне нравится, что вы можете увидеть руки координатора обороны Вэнса Джозефа в первом.

Кейтлин Эпес/Аризона Кардиналс

Еще одним фотогеничным защитником на этой неделе был Маркус Голден. Мне нравятся эти два боевых кадра из-за давления, которое он оказывает на игрока с мячом, а празднование с Баддой Бейкером создает отличный образ.

Кейтлин Эпес/Аризона Кардиналс

Я отклонюсь от остальных своих защитных бросков, чтобы нанести несколько ударов с боковой линии. В первом кадре маркизы «Голливуд» Брауна на заднем плане несколько потрясенных лиц, а во втором кадре «Тренер Кингсбери» показаны эмоции, которые мне обычно не удается передать от него.

Кейтлин Эпес/Аризона Кардиналс

После перерыва я вернулся в туннель и заметил, что игроки будут выходить с интересной и грязной точки зрения, поэтому я решил попытаться сделать из этого несколько крутых снимков. Я не уверен, нравится ли мне что-то, что я получил от этого, но это то, что вы не видите в каждой игре.

Кейтлин Эпес/Аризона Кардиналс

ОК… назад к защите.

Перехваты и/или возвраты нащупывания очень сложно сфотографировать в качестве фотографа команды, особенно если они находятся за 50-ярдовой линией. Вы хотите быть ближе к действию, чтобы получить выстрелы по защите в целом, но иногда они бегут к своей конечной зоне, и в конечном итоге вы бежите в другую сторону со скоростью, вдвое меньшей, чем они бегут. Мне нравится то, что я смог снять в перехвате Джалена Томпсона, даже если я был не совсем там, где хотел бы быть.

Кейтлин Эпес/Аризона Кардиналс

Во время перехвата Денниса Гардека я был на правой стороне поля, просто не в зачетной зоне. Мне нравится кадр, в котором он ловит мяч, и вы можете увидеть гигантскую собачью кучу, которая образовалась во время празднования на втором фото.

Caitlyn Epes/Arizona Cardinals

Положение на поле — важный инструмент спортивной фотографии, но не менее важен и контекст. Некоторые изображения могут иметь большее влияние, когда игрок занимает полный кадр, но в других случаях общий план или снимок с фоновым действием рассказывают большую историю.

На изображении ниже видно, как Бадда Бейкер расстроен тем, что не он схватил игрока, и позволил ему отойти в сторону.

Маркиза Браун, лежащая на земле и лепящая снежных ангелов, становится еще смешнее, когда защитник стоит над ним в поражении.

А фото Завена Коллинза, сбивающего игрока с мячом, позволяет увидеть, что ему не хватает первого дауна, и все кардиналы готовы напасть на всякий случай.

Кейтлин Эпес/Аризона Кардиналс

Ближе к концу игры, после того как Мэтту Пратеру пришлось отсидеться, Ино Бенджамин оказался не тем, кого я ожидал начать. Мне нравится, что я смог запечатлеть для него уникальный момент, и было здорово видеть, как его товарищи по команде отмечают его усилия.

Caitlyn Epes/Arizona Cardinals

Я знал, что все хотели послематчевое приветствие Кайлера и Бейкера. К счастью, когда игра закончилась, Кайлер уже был на поле, так что я просто посмотрел на него и побежал. Я последовал за ним, пока не появился Бейкер, чтобы быстро обнять и поболтать. На этот раз никакого обмена майками, но квасцы OU во мне были рады, что я воссоединился с двумя квотербеками, которых раньше покрывал.

Кейтлин Эпес/Аризона Кардиналс

вернуться к началу

новости

Глубина резкости: Неделя 3 Vs. Лос-Анджелес

Изучение игры против «Рэмс» через призму фотографа команды «Кардиналс»

Новости

Глубина резкости: неделя 2 в Лас-Вегасе

Изучение игры против «Рэйдерс» через призму фотографа команды «Кардиналы»

новости

Глубина резкости: неделя 1 Vs.

Канзас-Сити

Изучение игры против «Чифс» через призму фотографа команды «Кардиналы»

новости

Глубина резкости: предсезонная неделя 3

Изучение игры против Титанов через призму фотографа команды Кардиналов

новости

Глубина резкости: Неделя 2 предсезонная объектив фотографа команды Cardinals

новости

Глубина резкости: предсезонная неделя 1

Изучение игры в Цинциннати сквозь призму фотографа команды Cardinals

Пожалуйста, включите JavaScript для просмотра комментариев на платформе Disqus. Реклама

Понятие о глубине резкости в фотографии

Глубина резкости относится к диапазону расстояний, который кажется достаточно резким. Она зависит от типа камеры, диафрагмы и расстояния фокусировки, хотя размер отпечатка и расстояние просмотра также могут влиять на наше восприятие глубины резкости. Этот учебник предназначен для лучшего интуитивного и технического понимания фотографии и содержит калькулятор глубины резкости, чтобы показать, как она меняется в зависимости от настроек вашей камеры.

Глубина резкости не меняется резко от резкой к нерезкой, а происходит постепенный переход. На самом деле все, что находится непосредственно перед или за дистанцией фокусировки, начинает терять резкость — даже если это не воспринимается ни нашими глазами, ни разрешением камеры.

КРУГ СМЕСЕНИЯ

Поскольку критической точки перехода нет, для определения того, насколько точка должна быть размыта, чтобы восприниматься как нерезкая, используется более строгий термин, называемый « круг нерезкости ». Когда круг нерезкости становится заметным для наших глаз, говорят, что эта область находится за пределами глубины резкости и, следовательно, больше не является «приемлемо резкой». Круг путаницы выше был преувеличен для ясности; на самом деле это будет лишь крошечная часть площади сенсора камеры.

Когда круг нерезкости становится видимым для наших глаз? Приемлемо резкий кружок нерезкости определяется как кружок, который останется незамеченным при увеличении до стандартного отпечатка 8×10 дюймов и при наблюдении со стандартного расстояния просмотра около 1 фута.

При таком расстоянии просмотра и размере отпечатка производители камер предполагают, что кружок нерезкости незначителен, если его размер не превышает 0,01 дюйма (при увеличении). В результате производители камер используют стандарт 0,01 дюйма при указании маркеров глубины резкости объектива (показано ниже для f/22 на объективе 50 мм). В действительности человек со зрением 20/20 или лучше может различать детали размером в 1/3 этого размера, поэтому круг нерезкости должен быть еще меньше, чтобы достичь приемлемой резкости повсюду.

Различный максимальный кружок нерезкости также применяется для каждой комбинации размера отпечатка и расстояния просмотра. В более раннем примере с размытыми точками кружок нерезкости на самом деле меньше, чем разрешение вашего экрана для двух точек по обе стороны от фокуса, поэтому они считаются в пределах глубины резкости. В качестве альтернативы глубина резкости может быть основана на том, когда кружок нерезкости становится больше, чем размер пикселей вашей цифровой камеры.

Обратите внимание, что глубина резкости устанавливает только максимальное значение кружка нерезкости и не описывает, что происходит с областями, когда они выходят из фокуса. Эти области также называются «боке» от японского (произносится боке). Два изображения с одинаковой глубиной резкости могут иметь существенно разное боке, так как это зависит от формы диафрагмы объектива. На самом деле кружок нерезкости обычно не является кругом, а только аппроксимируется как таковой, когда он очень мал. Когда он становится большим, большинство объективов будут отображать его в виде многоугольника с 5-8 сторонами.

УПРАВЛЕНИЕ ГЛУБИНОЙ РЕЗКОСТИ

Хотя размер отпечатка и расстояние просмотра влияют на то, насколько большим кружок нерезкости кажется нашим глазам, диафрагма и расстояние фокусировки являются двумя основными факторами, определяющими, насколько большим будет кружок нерезкости на вашем фотоаппарате. датчик. Большая диафрагма (меньшее число ступеней диафрагмы) и меньшее расстояние фокусировки дают меньшую глубину резкости. В следующем тесте сохраняется то же фокусное расстояние, но изменяется значение диафрагмы:

примечание: изображения, сделанные объективом 200 мм (поле зрения 35 мм камеры)

ПОЯСНЕНИЕ: ФОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ И ГЛУБИНА РЕЗКОСТИ

Обратите внимание, что фокусное расстояние не указано как влияющее на глубину резкости, а наоборот к народному поверью. Несмотря на то, что телеобъективы, кажется, создают гораздо меньшую глубину резкости, это в основном потому, что они часто используются для увеличения объекта, когда невозможно приблизиться. Если объект занимает одинаковую часть изображения (постоянное увеличение) как для телеобъектива, так и для широкоугольного объектива, общая глубина резкости практически* постоянна с фокусным расстоянием ! Это, конечно, потребует, чтобы вы были либо намного ближе с широкоугольным объективом, либо намного дальше с телеобъективом, как показано в следующей таблице:

Фокусное расстояние (мм)	Расстояние фокусировки (м)	Глубина резкости (м)
10	0,5	0,482
20	1,0	0,421
50	2,5	0,406
100	5,0	0,404
200	10	0,404
400	20	0,404

Примечание. Глубина резкости вычисляется при f/4,0 на камере с кроп-фактором 1,6X,
с использованием кружка нерезкости 0,0206 мм.

Обратите внимание на небольшое изменение для самых маленьких фокусных расстояний. Это реальный эффект, но он пренебрежимо мал по сравнению как с диафрагмой, так и с дистанцией фокусировки. Несмотря на то, что общая глубина резкости практически постоянна, доля глубины резкости, которая находится перед фокусным расстоянием и позади него, изменяется в зависимости от фокусного расстояния, как показано ниже:

Фокусное расстояние (мм)	Задний	Передний
	Распределение глубины резкости
10	70,2 %	29,8 %
20	60,1 %	39,9 %
50	54,0 %	46,0 %
100	52,0 %	48,0 %
200	51,0 %	49,0 %
400	50,5 %	49,5 %

Это обнажает ограничение традиционной концепции глубины резкости: она учитывает только общую глубину резкости, а не ее распределение по фокальной плоскости, хотя и то, и другое может способствовать восприятию резкости. Обратите внимание, что широкоугольный объектив обеспечивает более плавное исчезновение глубины резкости позади фокальной плоскости, чем спереди, что важно для традиционных пейзажных фотографий.

Более длинные фокусные расстояния могут также казаться меньшей глубиной резкости, поскольку они увеличивают фон по сравнению с передним планом (из-за более узкого угла обзора). Это может привести к тому, что фон, находящийся не в фокусе, будет выглядеть еще более нечетким, потому что его размытие увеличилось. Однако это совершенно другая концепция, поскольку глубина резкости описывает только четкие области фотографии, а не размытые области.

С другой стороны, если вы стоите в одном и том же месте и фокусируетесь на объекте, находящемся на том же расстоянии, объектив с большим фокусным расстоянием будет иметь меньшую глубину резкости (даже если кадры объекта будут совершенно по-другому). Это более характерно для повседневного использования, но это эффект из-за большего увеличения, а не фокусного расстояния.

Глубина резкости для зеркальных камер также меньше, чем для компактных цифровых камер, потому что зеркальные камеры требуют большего фокусного расстояния для получения того же поля зрения (дополнительную информацию по этой теме см. в руководстве по размерам сенсоров цифровых камер).

* Техническое примечание : Мы описываем глубину резкости как практически постоянную , потому что есть предельные случаи, когда это не так. Для фокусных расстояний, приводящих к большому увеличению или очень близким к гиперфокальному расстоянию, широкоугольные объективы могут обеспечивать большую глубину резкости, чем телеобъективы. С другой стороны, при большом увеличении традиционный расчет глубины резкости становится неточным из-за другого фактора: увеличения зрачка. Это уменьшает преимущество глубины резкости для большинства широкоугольных объективов и увеличивает его для телеобъективов и макрообъективов. В другом предельном случае, вблизи гиперфокального расстояния, увеличение глубины резкости возникает из-за того, что широкоугольный объектив имеет большую заднюю глубину резкости и, таким образом, может легче достичь критической резкости на бесконечности.

ВЫЧИСЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ РЕЗКОСТИ

Чтобы рассчитать глубину резкости, необходимо сначала выбрать подходящее значение для максимально допустимого круга нерезкости. Это зависит как от типа камеры (сенсор или размер пленки), так и от комбинации расстояния просмотра и размера отпечатка. Излишне говорить, что знать заранее, что это будет, часто бывает непросто. Попробуйте инструмент калькулятора глубины резкости, чтобы найти его для вашей конкретной ситуации.

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ГЛУБИНЫ ФОКУСА И АПЕРТУРЫ

Другим следствием круга нерезкости является концепция глубины фокуса (также называемая «рассеиванием фокуса»). Он отличается от глубины резкости, поскольку описывает расстояние, на котором свет фокусируется на датчике камеры , а не на объекте:

Диаграмма, изображающая зависимость глубины резкости от апертуры камеры. Фиолетовые линии, образующие края каждой заштрихованной области, представляют крайние углы, под которыми свет потенциально может попасть в апертуру. Внутренняя часть областей, заштрихованных фиолетовым цветом, представляет собой все другие возможные углы.

Ключевая концепция заключается в следующем: когда объект находится в фокусе, световые лучи, исходящие из этой точки, сходятся в точке на датчике камеры. Если световые лучи попадают на датчик в немного разных местах (приходя к диску, а не к точке), то этот объект будет визуализирован как не в фокусе — и в большей степени в зависимости от того, насколько далеко друг от друга находятся световые лучи.

ДРУГИЕ ПРИМЕЧАНИЯ

Почему бы просто не использовать наименьшую диафрагму (наибольшее число) для достижения максимально возможной глубины резкости? Помимо того факта, что это может потребовать непомерно длинных выдержек без штатива камеры, слишком малая диафрагма смягчает изображение, создавая больший кружок нерезкости (или « Диск Эйри «) из-за эффекта, называемого дифракцией — даже в плоскости фокуса. Дифракция быстро становится более ограничивающим фактором, чем глубина резкости, поскольку апертура становится меньше. Несмотря на их чрезвычайную глубину резкости, это также является причиной » камеры-обскуры» имеют ограниченное разрешение.

Для макросъемки (большое увеличение) глубина резкости фактически зависит от другого фактора: увеличения зрачка. Он равен единице для объективов с внутренней симметрией, хотя для широкоугольных и у телеобъективов это соответственно больше или меньше единицы.Большая глубина резкости достигается (чем обычно рассчитывают) при увеличении зрачка меньше единицы, тогда как увеличение зрачка не меняет расчет, когда оно равно единице. Проблема в том, что увеличение зрачка обычно не указывается производителями линз, и визуально его можно лишь приблизительно оценить9.0005

ДРУГИЕ ВЕБ-САЙТЫ И ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Норман Корен предлагает другой взгляд на глубину резкости, включая множество уравнений для расчета глубины резкости и круга нерезкости
The Luminous Landscape сравнивает глубину резкости для нескольких фокусных расстояний, предоставляя визуальное доказательство того, что глубина резкости не сильно зависит от фокусного расстояния.

Хотите узнать больше? Обсудите эту и другие статьи на наших форумах цифровой фотографии.

Определение глубины резкости — что такое глубина резкости от SLR Lounge

Технические характеристики глубины резкости

Из-за того, что современные цифровые камеры бывают самых разных размеров, некоторые утверждают, что понимание и управление глубиной резкости стало более трудным. Однако, благодаря тому факту, что результаты экспериментов теперь мгновенны на цифровых камерах, легко довольно быстро получить четкое представление о глубине резкости.

Как диафрагма влияет на глубину резкости

Большая яркая апертура объектива пропускает много света в камеру и на датчик изображения, однако такая большая апертура также приводит к очень тонкой плоскости фокусировки и сильному размытию переднего плана и/или фона.

Маленькая, узкая, темная апертура объектива пропускает меньше света в камеру, но, поскольку она меньше, фокусирует свет очень резко для большей глубины, которая простирается впереди и позади фактического расстояния фокусировки.

Как размер сенсора влияет на глубину резкости

Размер датчика изображения, цифрового или пленочного, влияет на глубину резкости так же, как и апертура объектива. Это связано с тем, что глубина резкости является произведением как апертуры объектива, так и фокусного расстояния, а также размера сенсора относительно этой апертуры и фокусного расстояния.

Предоставлено I Chabacano

Фотография

Фоны для фотосъемки еды — какой из них лучше всего подходит для вашей фотосъемки?

Дон Гилфиллан, 2 месяца назад 7 минут чтения

В этом посте мы рассмотрим лучшие типы фонов для фуд-фотографии, какие фоны следует избегать, а также варианты создания собственных доступных фонов своими руками в нашем удобном руководстве.

Фотография

Узнайте, как фотографировать молнии с помощью этих 7 основных советов

Дон Гилфиллан, 2 года назад 11 минут чтения

Попытка сфотографировать молнию может быть сложной задачей, но полученные изображения будут очень полезными. Нет двух молний…

Фотография

Вдохновляющая макросъемка цветов Портреты + советы

Шон Льюис, 2 года назад 6 мин чтения

Готовы принять вызов? Старайтесь НЕ вдохновляться этими макрофотографиями цветов.

5 советов по съемке четких изображений с широко открытой диафрагмой

Pye Jirsa, 2 года назад 6 минут чтения

Как добиться идеальной резкости изображений, особенно когда речь идет о группах, когда мы снимаем с широко открытой диафрагмой? Вот как за 5 советов (плюс 3 бонусных совета)!

5 советов по композиции фотографий для использования с любой камерой

Pye Jirsa, 2 года назад 5 минут чтения

Используйте эти 5 советов по композиции фотографий с любой камерой (включая смартфон) и получайте больше удовольствия, делая более качественные снимки!

3 способа повысить уровень своего творчества без покупки дополнительного оборудования

Pye Jirsa, 2 года назад 7 минут чтения

Вы можете использовать эти простые приемы и уже имеющееся у вас оборудование (камеру, объектив и, возможно, штатив), чтобы повысить уровень своего творчества.