Глубина резкости изображаемого пространства: Глубина резкости. ГРИП. Гиперфокальное расстояние
Что такое DOF, или глубина резкости
Содержание страницы
Глубина поля (глубина резкости) это область, в границах которой объекты выглядят резко. Глубина резко изображаемого пространства, «Глубина резкости» (ГРИП, DOF, Depth-of-Field, Глубина поля) — расстояние вдоль оптической оси объектива между двумя плоскостями в пространстве предметов, в пределах которого объекты отображаются в сопряжённой фокальной плоскости субъективно резко. Так об этом говорит Википедия.
Глубина поля (глубина резкости, ГРИП) малая
Глубина резко изображаемого пространства обратно пропорциональна фокусному расстоянию объектива и прямо пропорциональна диафрагменному числу. То есть, чем выше фокусное расстояние, тем меньше (тоньше) ГРИП, а чем меньше фокусное расстояние — тем границы DOF шире (толще, больше).
Также, чем больше относительное отверстие объектива, тем ГРИП тоньше. Тонкая ГРИП используется чаще в репортажной (в силу физики), портретной съемке, для того чтобы отделить объект от фона.
Глубина поля (глубина резкости, ГРИП) большая
Также «глубина резкости» зависит еще и от площади фотосенсора камеры — чем он крупнее, тем ГРИП тоньше (сравните фотографию со своего смартфона и зеркальной камеры — при одинаковых значениях диафрагмы и фокусного расстояния объектива, у смартфона глубина поля будет выше за счет меньшей площади сенсора, т.е., изо со смартфона практически всегда детальнее и имеет на фоне глубокую прорисовку).
Изменяют традиционное представление о глубине резкости карданные камеры и тилт-шифт объективы с отклоняемыми осями. В этих аппаратах глубина поля может меняться как по диагонали, так и по вертикали, в зависимости от модели устройства. Также, существуют аппараты, позволяющие выставлять глубину поля непосредственно после фотосъемки, в процессе постобработки.
Глубина резко изображаемого пространства
расстояние вдоль оптической оси объектива между двумя плоскостями в пространстве предметов, в пределах которого предметы изображаются на светочувствительном слое фотоматериала достаточно резко.
При фокусировке объектива на предмет, расположенный на гиперфокальном расстоянии, задняя граница резко изображаемого пространства находится в бесконечности.
Глубина резкости
расстояние вдоль оптической оси объектива в пространстве изображений, в пределах которого оптическое изображение, образуемое объективом, обладает удовлетворительной резкостью — диаметр кружка нерезкости не превышает допустимого значения. Величина глубины резкости связана с глубиной резко изображаемого пространства, определяет требуемую точность фокусировки объектива и не превышает десятых долей миллиметра. Зависит от фокусного расстояния объектива, диаметра его светового отверстия и расстояния от точки фокусировки до объекта съёмки.
Кнопка DOFV и режим A-DEP
В обычных режимах работы фотоаппарата кнопка «предпросмотра глубины поля» (DOFV) используется для предпросмотра глубины поля непосредственно перед фотосъемкой. После нажатия кнопки диафрагма объектива закрывается до установленного значения, затвор не срабатывает.
Механическая реализация этого механизма называется «репетир диафрагмы» и присутствует на большинстве объективов/пленочных фотоаппаратов немецкого, японского и советского происхождения (c 70 годов выпуска).
В режиме A-DEP на фотоаппаратах Canon, кнопка DOF используется для указания камере точки начала и конца зоны глубины поля. Затем камерой по программе подстраиваются параметры экспопары, чтобы получить нормально сэкспонированное изображение с заданной пользователем глубиной поля.
На фотоаппарате Pentax K200D просмотр глубины поля возможен с помощью функции «предсерийного кадра», когда камера делает изображение, но не записывает его на карту. При этом, кнопки изменения масштаба изображения остаются активны.
неБольшой пример DOF
Разницу в «глубине резкости» на открытой и прикрытой диафрагме вы можете увидеть ниже.
Надеюсь, благодаря этому большому примеру вы смогли представить, как зависит ГРИП от значения диафрагмы.
Гиперфокальное расстояние
Гиперфокальное расстояние устанавливается значением от половины возможного расстояния фокусировки объектива и до бесконечности.
Используется в уличной фотосъемке и активно применяется в пейзажной, особенно на короткофокусных объективах. Можно рассчитать это расстояние вручную, а можно, и поигравшись с настройками экспопары уже непосредственно на месте съемки.
Раньше на все объективы наносился калькулятор ГРИП и по нему было сравнительно легко рассчитать гиперфокальное расстояние. Сейчас же такого на объективах низшего ценового сегмента не встречается.
Калькулятор ГРИП на объективе
На калькуляторе ГРИП объектива можно было увидеть, расстояние и величину получаемой ГРИП в метрах, при выставленном значении диафрагмы. Использовать эти показания при фотосъемке, даже не глядя в объектив фотоаппарата, проще простого.
Камеры на смартфонах, большинстве старых «мыльниц» и видеокамер зафиксированы именно на гиперфокальном расстоянии. Применение такого метода позволило получить огромное количество дешевых устройств, так как по сути, схема объектива упрощается, и имеет в общей сложности всего несколько элементов (фиксированная диафрагма, пластиковая линза и ПЗС-матрица).
Depth-of-field. Глубина поля, глубина резко изображаемого пространства.
DOFV
Depth-of-field View. Режим предпросмотра глубины резко изображаемого пространства. При подключенной вспышке режим активирует стробоскопическую вспышку.
Заключение
Возьмите камеру в руки и поиграйтесь с настройками диафрагмы. Так вы сможете сравнить размеры ГРИП вашего объектива в зависимости от установленного значения диафрагмы, и прикинуть, как и где можно использовать уже полученные знания.
- ГРИП — глубина резко изображаемого пространства
- Глубина резкости
- DOF — depth of field
- DOFV — depth of field view
- Глубина поля
- Поле резкости
Это практическое название одного и того же определения.
Курсы для фотографа:
Комментарии можно оставлять без регистрации и смсНавигация по записям
3 простых способа повлиять на глубину резкости
Если ваша цель сделать на фотографии размытый фон или получить резкость от края до края, то нужно уметь управлять глубиной резко изображаемого пространства.
Альфонсо С. показал при простых пути для управления глубиной резкости.
Как известно, изменение диафрагмы самый простой способ повлиять на степень размытия и размеры зоны резкости в фотографии. Однако есть и другие способы.
Чтобы быть точным, есть три основных способа, с помощью которых можно повлиять на глубину резко изображаемого пространства. Зная их можно более легко контролировать глубину резкости и делать снимки с меньшим количеством ненужной суеты.
1. Изменение диафрагмы
Наиболее известный способ контроля степени размытия в кадре, это изменений диафрагмы. Чем более широко открыта диафрагма, тем больше света попадает в камеру во время экспозиции кадра.Увеличенный поток света делает процесс более легким, можно установить более короткую выдержку, когда доступно много света. Чем больше отверстие диафрагмы, тем изображение будет менее четким по оси Z в трехмерном пространстве. То есть более размытым сзади и спереди.
Вот почему когда установлено большое значение диафрагмы в зоне резкости будет очень маленькая область.
Если закрывать диафрагму (уменьшать размер отверстия), то глубина резкости будет увеличиваться, делая все большую область кадра резкой. Это происходит из-за того, что более маленькое отверстие диафрагмы пропускает меньше света, создавая тем самым более четкое изображение.
Например при диафрагме f/16 резкость будет практически одинаковая от переднего до заднего плана. Такой подход идеально подходит для широкоугольной фотографии или, например, для пейзажей, когда целью снимка является полная четкость всего кадра.
Если начать менять диафрагму при разных фокусных расстояниях, то можно заметить кое-что странное.
Например значения до f/5.6 не дадут слишком размытого фона при использовании широкоугольного объектива. А с телеобъективом 200mm даже с f/16 не получится сделать максимально резкими все объекты в кадре.
Это означает, что есть второй способ повлиять на глубину резкости.
2. Изменение фокусного расстояния
Когда пользуешься объективом со средними значением фокусного расстояния (около 50 миллиметров), то значение диафрагмы будет оказывать умеренное влияние на глубину резкости.
Если же брать объективы с большим диапазоном различий в фокусных расстояниях, то можно обнаружить, что изменение диафрагмы влияет на размытие в меньшей степени.
Если использовать длиннофокусный телеобъектив, то даже самое маленькое значение диафрагмы не позволит сделать резкими одновременно передний и задний план. И наоборот, сильный широкоугольник, какой-нибудь «рыбий глаз» сделает практически недостижимым получение малой глубины резкости.
Причиной этого является оптика. Телеобъектив «сжимает» внутри кадра всё что попадает в поле зрения. Это само по себе создает малую глубину резкости.
Широкоугольные объектив напротив создают более широкую глубину резкости, увеличивая видимость объекта в пределах оси Z.
В действительности, объектив не влияет на само изображение, просто он показывает определенный угол из всего доступного пространства, и чем этот угол меньше, тем более близкими в нем кажутся объекты расположенные на разном расстоянии. То есть более дальние объекты «увеличиваются» намного сильнее, чем более близкие, из-за компенсации этого увеличения изображение становится более размытым, если не фокусироваться специально на него.
Эти оптические эффекты работают из-за взаимодействия между объектами благодаря расстоянию по оси Z. Любое изменение в расстоянии по этой оси будет влиять на глубину резкости.
3. Изменение дистанции между объектами и камерой
Поместите человека на расстоянии полуметра от стены. Попробуйте создать небольшую глубину резкости, чтобы он был в фокусе, а стена размыта. Вероятно, это окажется весьма сложным.Конечно, можно использовать длиннофокусный объектив и снимать с расстояния в метр с большим увеличением. Получается, что очень сильное увеличение и съемка с очень близкого расстояния будет единственным эффективным способом сделать размытие фона. Однако в этом случае получается по-настоящему крупный план, в котором будет, например, одно ухо.
Можно будет использовать чрезвычайно большую диафрагму f/1.
8, но резкость будет очень сильно падать, и четким окажется только глаз человека, а нос и уши будут сильно размыты.
Чтобы всего этого избежать, нужно переместить человека подальше от стены. В полутора-двух метрах от нее все изменится.
Расстояние от человека до стены по оси Z будет существенно увеличено. Это дополнительное пространство намного проще поможет создать размытый фон без чрезмерно крупного плана или крайне сильного размытия деталей объекта съемки.
Вы можете изменить расстояние по оси Z:
- перемещая объекты ближе или дальше от фона к переднему плану:
- перемещая камеру ближе или дальше от объекта.
В зависимости от того, какое фокусное расстояние у объектива, можно увеличивать или уменьшать масштаб объектов в кадре, чтобы оказывать влияние на глубину резкости.
Три разных способа, которые работают вместе
Все три способа влияют на глубину резкости по одной схеме, они воздействуют на восприятие оси Z. Вместо того, чтобы воспринимать каждый из этих способов по отдельности, думайте как они работают вместе.
Часто при использовании телеобъектива для получения более узкой глубины резко изображаемого пространства, вам также придется менять дистанцию между объектами.
Всегда думайте о последствиях влияния размера диафрагмы на изображение. Очень легко забыть, что большая диафрагма создает очень маленькую глубину резкости. Скорее всего, предспросмотр на небольшом экране камеры не покажет с достаточной очевидностью полученный результат. Только когда уже слишком поздно, при просмотре на большом экране, станет понятно, что не все объекты оказались в зоне резкости.
Вот почему рекомендуется всегда делать несколько снимков с разным значением диафрагмы, когда вы нашли идеальный кадр. Это добавит уверенности и обезопасит вас, если первоначальный выбор диафрагмы окажется не слишком подходящим.
Глубина изображаемого пространства и глубина резкости
Глубина изображаемого пространства и глубина резкости [c.251]Глубина изображаемого пространства и глубина резкости — оба эти понятия относятся к расстояниям вдоль оптической оси, в пределах которых допускаются независимые перемещения плоскости предметов или плоскости пленки при условии, что качество изображения остается еще удовлетворительным.
[c.251]
Существующие системы автоматической фокусировки и установки экспозиции не исчерпывают возможности автоматизации процесса съемки для получения более качественных фотоизображений. Ведь получаемое на фотопленке изображение не только должно быть резким и правильно экспонированным, но и должно иметь оптимальную глубину резко изображаемого пространства кроме того, резкость [c.123]
Воздушная перспектива, как мы теперь знаем, обусловливает также потерю четкости и ясности очертаний предметов по мере их удаления от глаза наблюдателя. Поэтому фотограф нередко прибегает к простому приему специальной ориентировки глубины резко изображаемого пространства. Соответственно выбирается плоскость наводки на резкость и деление диафрагмы, от чего будет зависеть соотношение по резкости переднего и отдаленного планов, а также распределение резкости по всей глубине кадра.
[c.148]Для определения глубины резко изображаемого пространства можно построить номограмму и пользоваться ею. Очень удобна номограмма с круговой шкалой, изображенная на рис. 4, дающая возможность определять глубину резкости для различных по величине диаметров кружка рассеяния. Круговая номограмма состоит из двух дисков. На большом неподвижном нижнем диске нанесены две шкалы масштабов изображения и диафрагм, а на верхнем подвижном диске нанесены шкалы глубин резко изображаемого пространства и диаметров кружка рассеяния (нерезкости). Порядок работы с круговой номограммой следующий вра- [c.17]
ГЛУБИНА РЕЗКОСТИ ФОТООБЪЕКТИВОВ И ГЛУБИНА РЕЗКО ИЗОБРАЖАЕМОГО ПРОСТРАНСТВА [c.35]
При диафрагмировании фотообъектива диаметр кружков нерезкости уменьшается, что иллюстрируется рис. 32. Это дает возможность увеличить смещение плоскости резкого изображения, т. е. увеличить глубину резкости, а следовательно, и глубину резко изображаемого пространства.
[c.36]
Резкими можно передать предметы, находящиеся не только в одной плоскости, но и занимающие определенное пространство по глубине. Как было сказано ранее, глубина резко изображаемого пространства зависит от величины фокусного расстояния фотообъектива и числа диафрагмы. При определении и установке ее границ руководствуются специальными таблицами или шкалой глубины резкости на объективе фотоаппарата. [c.154]
Поверхность иоеледуемого образца в результате нагрева и деформации приобретает относительно грубый рельеф, глубина же резкости изображаемого пространства, как это следует из формулы (П.44), при сравнительно небольших числовых апертурах и увеличениях невелика. Влияние света собственного излучения образца на контрастность изображения может быть снижено применением источника света, яркость которого во много раз больше яркости собственного излучения. С этой целью в рассматриваемом ниже микроскопе, кроме лампы ОП-12-100, применяются ртутная лампа сверхвысокого давления ДРШ-250, яркость плазмы которой сравнима с яркостью Солнца, а также набор светофильтров.
В рассматриваемом микроскопе применяется зер-кально-линзовый объектив / =6,1 мм, Л = 0,4 с рабочим расстоянием Si = —21,5 мм, которое необходимо для конструирования вакуумных установок и камер к ним. Применение такого объектива позволило осуществить малогабаритную конструкцию микроскопа с осветительным устройством по принципу Кёлера, обеспечивающего наблюдение и фотографирование микроструктуры металлических образцов в отраженном свете в светлом поле при прямом и косом освещении.
[c.381]
Точность работы дальномера тем выше, чем длиннее база и чем больше увеличение оптической системы видоискате, ь — дальномер. При фокусировке фотоаппаратов со светосильными и длиннофокусными объективами, дающими малую глубину резко изображаемого пространства, погрешность измерений с помощью дальномера слишком велика. Считается, что дальномеры малоформатных фотоаппаратов можно успешно использовать для наводки на резкость объективов с фокусным расстоянием не более 135 мм или светосильных объективов с относительным отверстием не выше 1 1,5.
[c.53]ДИАФРАГМА (от греч. diaphгagшa — перегородка) в оптике, непрозрачная преграда, ограничивающая поперечное сечение световых пучков в оптич. системах (в телескопах, микроскопах, фотоаппаратах и т. п.). Роль Д. часто играют оправы линз, призм, зеркал и др. оптич. деталей, зрачок глаза, границы освещённого предмета, в спектроскопах — щели. Размеры и положение Д. определяют освещённость и кач-во изображения, глубину резкости глубину изображаемого пространства) и разрешаюи ую способность оптической системы, поле зрения. [c.157]
kapankov.ru — Глубина резко изображаемого пространства
Управление глубиной резкости в фотографии позволяет достичь эффекта определенного размытия фона (в т.ч. минимизировать величину этого размытия). Понимание того, как на глубину резкости влияют основные три управляемых параметра (диафрагма, расстояние до объекта и фокусное расстояние объектива), так же важно, как и хорошая экспозиция. ГРИП является одним из инструментов, позволяющих фотографу реализовать художественный замысел, выделить композиционно на снимке главное.
Глубина резко изображаемого пространства (ГРИП) — это расстояние между двумя плоскостями, пересекающими перпендикулярно главную оптическую ось объектива так, что все объекты, расположенные между ними, являются относительно резкими. Взгляните на схему. На главной оптической оси на некотором расстоянии (слева) от плоскости линзы имеется точка, на которой сфокусирован объектив (обозначена синим цветом). Все остальные точки на этой оси, расположенные ближе или дальше от этой синей точки размываются. Чем дальше от синей точки, тем сильнее размытие. При этом, заметное размытие начинает наблюдаться на некотором расстоянии от точки фокусировки. Эти расстояния обозначены красной и зеленой точками. Таким образом, мы считаем, что все точки между красной и зеленой являются резкими. Это расстояние на рисунке обозначается DoF (depth of field). Это и есть глубина резкости. Любые точки, размещенные между красной и зеленой точками, будут формировать на фокальной плоскости пятна, размер которых не должен превышать размер С, который называется кружком нерезкости (иногда обозначают CoC — circle of confusion).
Кружок нерезкости выбирается исходя из условий печати или просмотра
Таким образом, расстояние, обозначенное DoF и есть ГРИП, а красная и зеленая точки называются границами резко изображаемого пространства. ГРИПом фотографы пользуются для отделения объекта съемки от фона, т.е. размывая фон, как бы визуально отделяя объект от него. Взгляните на фотографию, если бы я не уменьшил ГРИП, резкие деревья на заднем плане слились бы с этой очаровательной девушкой. Замыливание фона посредством уменьшения ГРИПа является широко используемым инструментом в портретной фотографии.
С учетом того, что резкость в фотографии — понятие относительное, поскольку для печати 10 на 15 снимок может быть достаточно резким, а для печати 20 на 30 уже нет, ГРИП — тоже величина относительная. А определяет это такой параметр как кружок нерезкости (С). Чем больше требования к печати (при условии наличия соответствующей разрешающей способности сенсора и объектива камеры) тем меньше кружок нерезкости.
Кружок нерезкости с одной стороны ограничен возможностями камеры и объективом, а с другой стороны — требованиями к резкости.
На ГРИП влияют три параметра:
1. Диафрагма — чем меньше, тем больше ГРИП и наоборот
2. Фокусное расстояние — чем меньше, тем больше ГРИП и наоборот
3. Расстояние до объекта — чем меньше, тем меньше ГРИП и наоборот
Грамотное формирование ГРИП на практике имеет важное значение. Взгляните на эти замечательные снимки одной и той же мухи, снятые с одного и того же расстояния объективом с фиксированным фокусным расстоянием, но с разной диафрагмой.
В первом и во втором случае диафрагма была максимально открыта, но на первом снимке сфокусировались на голове, а на втором снимке на задней части насекомого. Мы видим, что вся муха в зону резкости не входит, поэтому пришлось уменьшить диафрагму, для увеличения ГРИПа. Третий снимок, таким образом, выглядит вполне устраивающим нас.
Теперь кратко изучим расчет ГРИПа. Для определения расстояний передней и задней границы РИП используются две формулы (1,2):
где,
L — расстояние, на котором сфокусирован объектив (в метрах),
f — фокусное расстояние (абсолютное, а не ЭФР, в метрах),
D — диафрагменное число объектива,
C — размер кружка нерезкости (в метрах).
С первыми тремя параметрами все понятно, а вот с кружком нерезкости нужно разобраться. Существует стандарт для определения C, нужно разделить диагональ кадра на 1500. То есть для 35мм плёнки используют кружок нерезкости размером в 30 микрон (разрешение в 30 пар линий на мм). Разберемся с матрицами.
Полнокадровые матрицы, например, у Canon EOS 5D Mark III имеют размер 36 х 24 мм. Диагональ равна примерно 43,3 мм. Делим на 1500 и получаем размер кружка нерезкости 28,8 мкм. Для кроп-матрицы, например, у Canon EOS 7D (22,3 x 14,9 мм) размер кружка нерезкости будет равен 17,9 мкм.
В некоторых источниках можно встретить заблуждение, что для кроп-матриц нужно домножать полученный размер на кроп-фактор, например, для 7D 26.8*1.6/1500. Этого делать не нужно, поскольку у кроп-сенсоров другая разрешающая способность. В качестве доказательства можно привести значения тега Circle Of Confusion из exif данных RAW файла: 0.031 mm для Canon EOS 5D Mark III, 0.023 mm для Canon EOS-1D Mark III, 0.019 mm для Canon EOS 7D. Какую формулу использует Canon и что учитывается при расчете CoC мне не известно, но кроп-фактор точно не оказывает какого-либо влияния.
Пример. Пусть мы сфокусировались на расстоянии 2 метра с фокусным расстоянием 50 мм при диафрагме 2,8. Считаем:
Ближняя граница = 2*(0,05*0,05) / (0,05*0,05+2,8(2-0,05)*0,0000288) = 1,88 м.
Дальняя граница = 2*(0,05*0,05) / (0,05*0,05-2.8(2-0,05)*0,0000288) = 2,13 м.
Таким образом, размер ГРИП в данном случае равен 2,13-1,88 = 25см. Как видите, расчеты довольно простые.
Давайте рассчитаем ГРИП для разных диафрагм и расстояний для объектива Canon EF 50 мм/1.
4 USM на полнокадровой матрице и сведем в таблицу значения.
Строки рассчитаны для диафрагм от 1.4 до 22. Значения содержат ближнюю и дальнюю границу ГРИПа для каждого расстояния фокусировки (от 0,5 до 15 метров). Такая таблица считается легко в MS Excel. Попробуйте рассчитать самостоятельно её для своего объектива.
Для расстояний, значительно больших, фокусного расстояния, когда можно пренебречь значением фокусного расстояния в (L-f). Формула (3) при этом упрощается.
А теперь введем понятие Гиперфокального расстояния (H) — это расстояние, соответствующее передней границе резко изображаемого пространства при фокусировке объектива на бесконечность, для выбранного диафрагменного числа (D). Рассчитывается по формуле (4):
Посчитаем его для объектива EF 24-70/2.8 L USM
Легко увидеть, что при закрытии диафрагмы гиперфокальное расстояние уменьшается.
Гиперфокальное расстояние используется при расчете границ ГРИП при фокусировке на расстоянии значительно больших фокусного. Путем нехитрых преобразований, подставив формулу 4 в формулу 3, получим простые формулы (5,6) для расчета границ ГРИП через гиперфокальные расстояния:
Теперь, отсюда можно сделать важный вывод: если нужен максимальный ГРИП для съемки, например, ландшафта и при этом получить резкость на максимально возможном расстоянии, то фокусироваться нужно не на бесконечность, а на гиперфокальном расстоянии. Давайте подставим в формулу (5) H вместо L:
Из этой формулы мы делаем важный вывод: при фокусировке на гиперфокальном расстоянии резкость будет наблюдаться на всем диапазоне от половины гиперфокального расстояния до бесконечности. Еще раз повторюсь, эту хитрость применяют при съемке ландшафта или архитектуры, и когда предметы, расположенные ближе половины гиперфокального расстояния, в кадр не попадают, иначе они будут размытыми, а это немного будет портить картинку.
Надо заметить, что в системах, где не предусмотрено изменения фокусировки (веб-камеры, некоторые виды сотовых телефонов), фокус изначально установлен производителем на гиперфокальное расстояние, при этом диафрагма и фокусное расстояние также не меняются.
Говоря о расстоянии фокусировки, нужно понимать, что это расстояние отсчитывается от задней главной точки. Удобнее в особо точных расчетах измерять её от фокальной плоскости, помеченной специальным значком на камере и вычитать из неё фокусное расстояние. Не нужно об этом забывать, иначе расчеты будут ошибочны, если просто отмерить расстояние от места крепления объектива к камере.
На практике большинство опытных фотографов не считают ГРИП по формулам и не носят с собой таблицы с уже рассчитанными цифрами. На самом деле в этом нет острой необходимости. Нужный размер ГРИПа подбирается на месте пробными кадрами, манипулируя диафрагмой и расстояниями. С опытом появляется некоторое чувство, какую именно диафрагму нужно выставить, чтобы получить требуемое размытие заднего плана, и калькулятор ГРИПа совершенно не нужен.
Однозначно нужно запомнить влияние параметров на ГРИП. В одной старой книжке я нашел такую иллюстрацию, которая поможет визуально запомнить эти влияния:
Относительно размера кружка нерезкости можно еще добавить, что в цифровую эпоху не следует использовать диагональ матрицы/1500, гораздо точнее результат можно получить если взять размер пикселя умноженный на 2. Но об этом будет рассказано в другой статье, пока же можно в учебных целях использовать d/1500. При изучении ГРИПа и в дальнейшей работе можно пользоваться ГРИП-калькуляторами, для смартфонов на платформе Android рекомендую бесплатное приложение Hyperfocal Pro. Настоятельно рекомендую воспользоваться онлайн ГРИП-калькулятором на сайте kapankov.ru, поскольку он содержит базу для наиболее распространенных сенсоров с точными размерами и количеством пикселей, а значит позволяет более точно вычислять ГРИП и гиперфокальное расстояние, позволяет вычислять кружок нерезкости с учетом разрешающей способности объектива.
Пока я не видел ничего подобного ни в одном приложении или других онлайн калькуляторах.
Домашнее задание
Переключите камеру в режим AV. Задайте ISO в auto. ФР в максимальное расстояние переведите. Диафрагму максимально открыть. Сфотографируйте портрет с максимально близкого расстояния. Фон, а также часть головы портретируемого окажется размытым. Закрывайте диафрагму постепенно и найдите её значение, при котором лицо от кончика носа до ушей однозначно находится в зоне резкости. Возможно потребуется отодвинуться от портретируемого, т.е. увеличить расстояние фокусировки. Поэкспериментируйте с размытием заднего плана. Важно понять, что максимально размытый задний план — это не всегда хорошо.
Попробуйте размыть задний план на коротком фокусе (в широкоугольном положении зума, если у Вас зум-объектив). Допустим, Вы фотографируете группу людей. Что для этого потребуется сделать?
Сделайте пейзажный снимок, на котором все будет в зоне резкости. Для этого нужно сфокусироваться на гиперфокальном расстоянии.
Определите это расстояние для разных диафрагм.
Дополнительный материал:
prophotos.ru: Глубина резкости. Часть 1
prophotos.ru: Глубина резкости. Часть 2. Рассчитываем глубину резкости
Что такое глубина резкости? Малая и большая глубина резкости. Что такое глубина резкости изображаемого пространства (грип) в фотографии
Контроль резких и размытых участков на фотографии один из залогов успеха при фотографировании. Понимание глубины резко изображаемого пространства (ГРИП) традиционно является источником заблуждения у многих фотографов. Прежде чем начать смысловую дискуссию, давайте придем к общему пониманию такого понятия как ГРИП:
Глубина резко-изображаемого пространства — это диапазон расстояний в которых объект съемки изображен приемлемо резким.
Существуют и другие формулировки ГРИП, но они объясняют тот же смысл. Все они подчеркивают, что это числовая величина, измеряемая в единицах длины, которая выделяет часть плана, который смотрится достаточно резким.
Здесь нет однозначного отношения ГРИП к силе размытия переднего или заднего плана. Нужно понять одну вещь, что понятие ГРИП, также как и субъективно. Одному человеку детали на определенном расстоянии от фокальной плоскости могут казаться резкими, а другому — размытыми.
Концепция ГРИП
ГРИП как правило рассматривается в относительно простых рамках геометрической оптики. и данная статья не является исключением. Предположим, что объективы не имеют , а также, что дифракции также нет. Пленка или матрица фотоаппарата имеет бесконечное разрешение, так что можно без ограничений увеличивать изображение без потери четкости. Такая идеальная ГРИП далека от реальности, но все же дает визуальное понимание.
Круг рассеяния
Для того, чтобы количественно оценить ГРИП, должны быть критерии резкости. Эти критерии отталкиваются от круга рассеяния. Его величина соответствует диаметру пятна размытия, фиксируемого на матрице фотоаппарата, как нерезкая точка в объектном пространстве.
В расчетах ГРИП принято использовать обозначение диска размытия для наиболее допустимого круга рассеяния. Диаметр диска размытия равен нулю в точке наибольшей резкости и постепенно увеличивается, по мере того, как мы движемся вперед или назад от этой плоскости в объектном пространстве. Пока диаметр диска размытия меньше, чем заданный круг рассеяния, он считается достаточно резком и входит в диапазон ГРИП.
Соответствующее значение для приемлемого круга рассеяния зависит от множества факторов, включая размер сенсора камеры, размер фотографии, расстояние просмотра, и т. д. Но на практике, рассматривают определенный круг рассеяния для определенного размера. Производители объективов не могут знать, условия просмотра фотографий своих клиентов и придерживаться определенного стандарта.
Например, шкала ГРИП которая наносится на оправу объектива для формата 35 мм, основаны на значениях круга рассеяния от 25 до 35 мкм. Сравнивая такие шкалы можно предположить, что объективы, где нанесена шкала 25 мкм имеют меньшую ГРИП, чем объективы, где нанесена шкала 25 мкм, но это, конечно, не так.
Шкалы отличаются только потому, что отличаются критерии резкости.
Глубина резко-изображаемого пространства зависит от дистанции фокусировки, фокусного расстояния и диафрагмы F.
ГРИП и дистанция фокусировки
Чем меньше дистанция фокусировки, тем меньше глубина резко-изображаемого пространства. И наоборот, чем больше дистанция фокусировки, тем больше ГРИП.
В этом ключе имеет значение размер сенсора матрицы. Компонуя кадр с одинаковой композицией одним и тем же объективом, но на фотоаппаратах с разным размером сенсора (с разным ), мы будем иметь разную ГРИП, поскольку чем больше размер матрицы, тем ближе мы подойдем к объекту съемки, и соответственно тем меньшая глубина резко изображаемого пространства будет.
ГРИП и фокусное расстояние объектива
Каким образом ГРИП зависит от фокусного расстояния объектива, для определенного масштаба изображения и диафрагменного числа f? Например, мы фотографируем товар для каталога, и одинаково компонуем кадр двумя разными объективами.
Будет ли отличаться ГРИП на этих снимках? Ответ, к сожалению будет не простой. Чем короче объектива, тем ГРИП за фокальной плоскостью будет больше. чем перед ней.
Например, для размера кадра 24×36 мм, при диафрагме f/ 2.8, для объектива с фокусным расстоянием 100 мм ГРИП впереди будет 10 м, а сзади — 20 м. В то время как для объектива с фокусным расстоянием 35 мм ГРИП впереди будет 10 м, а сзади несколько сотен метров.
При сравнении двух объективов при одинаковом масштабе объекта и одинаковой диафрагмой, следует различать два случая. Когда в обоих объективах дистанция до объекта намного меньше чем , то ГРИП практически одинаковая. И когда расстояние до объекта у одного или обоих объективов большая по отношению к гиперфокальному расстоянию, объектив с меньшим фокусным расстоянием имеет большую ГРИП.
Один из способов, чтобы эффективно повысить гиперфокальное расстояние, это более скурпулезно рассматривать фотографию. Выражается это в использовании меньшего допустимого круга рассеяния, например, 10 мкм вместо 30 мкм.
Там где круг рассеяния 10 мкм, ГРИП значительно меньше зависит от фокусного расстояния, чем когда круг рассеяния равен 30 мкм.
ГРИП и размытие фона
Обычным источником путаницы в дискуссиях, связанных с ГРИП, является вопрос размытия фона. Чтобы проиллюстрировать связь между ГРИП и размытием фона, или, скорее отсутствием размытия, давайте рассмотрим две фотографии на рис. 3
Рис. 3. Игрушка сфотографирована двумя объективами с разным фокусным расстоянием при одинаковой диафрагме f/ 4, 100 мм (A) и 28 мм (B). ГРИП остается одинаковой.
На фото вы видите игрушку, которая была сфотографирована объективами 100 мм и 28 мм при одинаковой диафрагме f/ 4. Масштаб игрушки практически одинаковый. Несмотря на то, что игрушка в кадре имеет одинаковые размеры, две фотографии очень отличаются.
Во-первых, на фотографиях отличается перспектива, поскольку, чтобы сделать фото 28 мм объективом фотографу необходимо приблизиться к объекту. Во-вторых, 28-мм объектив захватывает в кадр больше фона из-за более широкого угла обзора.
В-третьих, 100-мм объектив, сильнее размывает фон (или не сильнее?).
Давайте сначала обсудим ГРИП, а затем размытие фона. Для того, чтобы понять какая ГРИП на фотографии, нужно задать вопрос: «Что на фотографии изображено в резкости?» Ответ таков, что игрушка полностью в резкости от правой ноги впереди до узелка сзади. Кроме игрушки на фотографии больше нет ничего четкого. Все что на фоне размыто, и следовательно выходит из зоны ГРИП. Что мы можем сказать по поводу ГРИП на обоих фотографиях? Как на 100 мм так и на 28 мм мы не можем сказать, что игрушка имеет различия, поскольку видимых признаков практически нет.
На первый взгляд фон на фото 100 мм объектива, кажется более размытым, чем фон на фото в 28 мм Это верно, когда мы говорим об абсолютном размытии. Абсолютное размытие определяется диаметром диска размытия точки на фоне (светлые блики от автомобилей на улице).
Однако, если мы говорим об относительном размытии, мы должны сопоставить размер диска размытия с масштабом изображения фона.
Изображение со 100 мм объектива имеет больший масштаб. Рис. 4 показывает детали фона, взятые из обоих фотографий, и увеличенных на экране до одинакового размера. Похоже, что сила размытия красных и белых фрагментов машины одинаковая. И на вопрос какая диафрагма нам нужна, для того, чтобы прочитать номерной знак на автомобиле, для обоих объективов будет тот же ответ.
Рис. 4. Фрагменты фона с двух фотографий: A — снято объективом 100 мм, B — 28 мм
Хотя на Рис. 3 и Рис. 4 показан пример двух фотографий с одинаковой ГРИП и одинаковым относительным размытием фона, но это не всегда так. Относительное размытие дальнего фона одинаково (при одинаковой композиции кадра и диафрагмы), но ГРИП будет отличаться если, расстояние до объекта больше чем гиперфокальное расстояние.
Ни абсолютное, ни относительное размытие фона не могут использоваться в качестве критериев для оценки ГРИП. Заблуждение в понимании ГРИП возникает потому, что люди основывают свои суждения на нерезких частях изображения.
ГРИП при одинаковом приближении
Если бы мы уменьшим размер фотографий на Рис. 3 или увеличим расстояние просмотра, то там будет точка, где фото с 28-мм начинает показывать большую ГРИП чем фото со 100 мм. То же самое происходит с увеличением диафрагменного числа F. Когда размер дисплея уменьшается, допустимый круг размытия увеличивается, что в свою очередь уменьшает гиперфокальное расстояние которое уже не может быть больше в сравнении с расстоянием до объекта съемки.
Фактически, когда размер экрана достаточно маленький, или диафрагменное число F достаточно большое, то есть точка, где фото с 28 мм будет полностью в резкости с бесконечной ГРИП, в то время как фото со 100 мм все еще будет показывать заметный размытый фон. На рис. 5 это показано. Здесь снова две фото с игрушкой, снятых на диафрагме f/ 22 и уменьшены на экране. Фон еще немножко размыт на фото со 100 мм, но на фото с 28 мм выглядит резким.
Очевидно, что ГРИП при 28 мм больше чем при 100 мм, потому что на 28 мм машины еще входят в ее зону.
Мы могли бы увеличить фрагмент с красной машиной, чтобы убедиться, что относительное размытие по-прежнему одинаковое (и номерной знак по-прежнему читается), но для ГРИП имеет значение то, что автомобиль является приемлемо резким на 28 мм, таким образом, попадает в зону ГРИП.
Рис. 5. А — фото снято объективом 100 мм при f. 22, B — 29 мм при f/ 22. Фото B показывает большую ГРИП, которая включает фон
И наоборот, любые изменения из рис. 3, которые увеличивают гиперфокальное расстояние приводит к приближению значений ГРИП.
Чем меньше диафрагменное число f, или больше размер фотографий, или ближе расстояние просмотра, тем больше различаются подобные ГРИП. Другими словами, чем более критически мы рассматриваем наши фотографии тем более очевидным становится, что есть только один план, который на самом деле резок.
Тем не менее, в целом концепция ГРИП с точки зрения области приемлемой резкости прекрасно действует. Как мы только что видели, размер печати и расстояние просмотра имеют большое значение в любом из критериев оценки; эти параметры должны быть приняты во внимание при помощи подходящего выбора круга рассеяния.
Круг рассеяния должен быть больше для рис. 5, чем для рис. 3, так как размер изображения меньше, при неизменном расстоянии просмотра. Надеюсь, идея понятна: на рис. 3 ГРИП почти та же самая, а на рис. 5 нет, в то время как относительное размытие фона не зависит от фокусного расстояния в обоих случаях.
Размытие переднего плана подчиняется тем же законам, что и размытие заднего плана. Оно увеличивается с уменьшением диафрагменного числа f и если расстояние до объекта одинаковое, то увеличивается также при увеличении фокусного расстояния. И наоборот, при одинаковом увеличении изображения и диафрагме, широкоугольный объектив даст большее (абсолютное) на переднем плане размытие.
Когда вблизи объектива на переднем плане существует помеха, например сетка из проволоки, размытие переднего плана может сделать сетку полностью невидимой на фотографии.
Это показано на рис. 6, на котором изображены две фотографии, сделанные объективом 50 мм f/ 1.4. Объектив, прижат к толстой сетке из проволоки.
На фото А была установлена диафрагма f / 16, а фото B сделано на открытой диафрагме f / 1.4. Сетка в этом случае полностью невидима, хотя реально проволока находится там же, перед объективом. Равномерное потемнение углов, которое проявляется при f / 1.4 возникло не из-за сетки, а из-за .
Рис. 6. Фотографии, сделанные через сетку в заборе 50 мм объективом: A — при f/ 16, B — при f/ 1.4
При желании можно определить какое минимальное расстояние должно быть от объектива до сетки. чтобы добиться подобного размытия. Для текущего случая мы видим, что при диафрагме f/ 16 сетка проецируется на сенсор камеры в виде размытой линии толщиной в 3 мм. Очевидно, что такого размытия недостаточно, для того, чтобы проволока исчезла.
А при диафрагме f/ 1.4 проволока сетки размывается на ширину 35 мм, т.е. по всей ширине кадра 24×36 мм, поэтому ее не видно. Так, при диафрагме f / 1.4 проволока уже не различима на фото, но поскольку она все же заграждает часть света, попадающего в объектив, она выступает в качестве нейтрального фильтра.
Также размытие проволоки из примера возрастет при увеличении фокусного расстояния объектива. Еще стоит отметить, что небольшие царапины или частицы пыли на передней линзе вызывают меньшее беспокойство чем толстая проволока на рис. 5.
В мире макрофотографии ГРИП маленькая, и хотя предметы съемки также маленькие при макросъемке очень сложно добиться большой ГРИП. Если мы будем использовать объективы с одинаковой (стандартной) оптической схемой, ГРИП не будет зависеть от их фокусного расстояния, при одинаковом масштабировании и диафрагме, но при этом размытие заднего плана будет отличаться, оно будет сильнее по мере увеличения фокусного расстояния.
Снимок на рис. 8 иллюстрирует маленькую ГРИП при крупноплановой съемке. При фокусировке по левому глазу игрушки, его рюкзак и руки уже не в фокусе, поскольку ГРИП в этой сцене составляет всего несколько милиметров.
Рис. 8. Игрушка, снятая крупным планом объективом 100мм при f/ 8 (масштаб 1:2)
ГРИП при одинаковом приближении (продолжение темы)
Чем дальше, тем интереснее.
Как упоминалось в предыдущем разделе, при макросъемке фокусное расстояние объектива не влияет на ГРИП. Это так отчасти, но для объективов с симметричной оптической схемой есть исключение. При масштабе съемки начиная примерно от 1:10, симметрические объективы нужно брать во внимание.
Это можно проверить с помощью коэффициента увеличения зрачка P (puppil magnification) (отношение диаметра выходного зрачка к диаметру входного зрачка). В соответствии с этим коэффициент P будет равен единице в объективах с симметрическими схемами, больше единицы в ретрофокусных схемах объективов и меньше единицы в телеобъективах.
Идея, что объектив с большим фокусным расстоянием дает большую глубину резкости, чем объектив с меньшим фокусным расстоянием может показаться спорной, но этот эффект имеет место, и он происходит из-за оптической схемы а не из-за фокусного расстояния.
Сущестуют макрообъективы с фокусным расстоянием 200mm и предположительно, что их коэффициент увеличения зрачка P даже меньше чем 0.
7. Но, при условиях одинаковой компоновки кадра, макро телеобъектив имеет преимущества перед объективом с симметричной схемой с меньшим фокусным расстоянием. Это увеличение дистанции фокусировки, а с этим и увелиение ГРИП а также более узкий угол обзора, что дает меньше деталей на фоне и большее относительное размытие фона. Конечно, если в макросъемке требуется меньшая ГРИП и больший угол обзора, то лучше подойдет объектив с меньшим фокусным расстоянием.
Подведем итоги вышесказанного:
1. Если для обоих объективов с разным фокусным расстоянием дистанция до объекта фокусировки намного меньше, чем гиперфокальное расстояние, ГРИП по сути одинаковая.
2. Если расстояние до объекта съемки больше гиперфокального расстояния, объектив с более коротким фокусным расстоянием дает большую ГРИП.
3. Если оптические схемы объективов одинаковые, то можно третий пункт не рассматривать. Но если схемы объективов разные (разные коэффициенты P), то второй пункт еще будет актуален, но первый подлежит пересмотру.
В зависимости от оптической схемы ГРИП на ближних дистанциях может отличаться.
Глубиной резкости изображаемого пространства (ГРИП) является такой диапазон расстояний на изображении, в котором предметы воспринимаются как резкие. Глубина резкости варьируется в зависимости от типа камеры, величины апертуры диафрагмы и дистанции фокусировки, хотя печатный размер и дистанция просмотра могут изменять наше восприятие глубины резкости. Эта глава призвана обеспечить лучшее интуитивное и техническое понимание фотографии и предоставляет , чтобы продемонстрировать, как она зависит от параметров настройки вашей камеры.
Резкость изображения не меняется внезапно, она убывает постепенно. По сути, всё, что находится ближе или дальше дистанции фокусировки, постепенно теряет резкость — даже если это незаметно для глаза или для разрешающей способности камеры.
Кружок нерезкости
Поскольку не существует чётко заданной границы, для определения предельного размытия точки, после которого она воспринимается как нерезкая, используется более точный термин под названием «кружок нерезкости ».
Когда кружок нерезкости становится ощутим нашими глазами, эта область считается вышедшей за пределы глубины резкости и не является «приемлемо чёткой». Вышеприведенный кружок нерезкости был увеличен для простоты; в действительности он составляет ничтожную долю от площади сенсора камеры.
Когда кружок нерезкости становится различим глазом? Допустимо чёткий кружок нерезкости определён как такой, который останется незаметным при увеличении для печати на стандартном размере 20×25 см и при наблюдении со стандартного расстояния порядка 30 см.
При таких дистанции просмотра и печатном размере производители камер считают кружок нерезкости неразличимым, если он имеет диаметр не более 0.025 мм (после увеличения). В результате производители камер используют этот стандарт при маркировке глубины резкости на объективах (на примере f/22 для объектива 50 мм). В действительности человек с идеальным зрением может различить 1/3 этого размера или даже меньше, так что кружок нерезкости должен быть ещё меньше, чтобы обеспечить приемлемую чёткость.
Для каждой комбинации печатного размера и дистанции обзора кружки нерезкости будут различны. В ранее приведенном примере размытых точек кружок нерезкости в действительности меньше разрешения вашего экрана для двух точек на любой из сторон дистанции фокусировки, и потому они находятся в глубине резкости. Иначе говоря, глубина резкости может основываться на моменте, когда кружок нерезкости превышает размер пикселя вашей цифровой камеры.
Заметьте, что глубина резкости задаёт только максимальную величину кружка нерезкости и не описывает, что происходит с областями, не попавшими в фокус. Эти области называются «бокé» (слово имеет японское происхождение). Два изображения с одинаковой глубиной резкости могут иметь существенно различное боке, и оно зависит от формы диафрагмы объектива. В реальности форма кружка нерезкости обычно отличается от круглой, но приближается к таковой, пока он остаётся ничтожно малым. При увеличении для большинства объективов это будет многоугольник с 5-8 рёбрами.
Управление глубиной резкости
Хотя печатный размер и дистанция просмотра являются важными факторами, которые влияют на то, каким большим кружок нерезкости кажется нашим глазам, основными факторами, которые определяют, насколько велик кружок нерезкости будет на сенсоре вашей камеры, являются раскрытие диафрагмы и дистанция фокусировки. Большая диафрагма (меньшее число f-ступени) и меньшие дистанции фокусировки создадут меньшую глубину резкости. Следующий тест ГРИП был произведен при идентичной дистанции фокусировки с объективом 200 мм (320 мм поля зрения на 35 мм камере), при различных диафрагмах:
Разъяснение: фокусное расстояние и глубина резкости
Заметьте, что я не упомянул фокусное расстояние как фактор, влияющий на глубину резкости. Даже несмотря на то, что телеобъективы казалось бы создают намного меньшую глубину резкости, это происходит преимущественно потому, что они часто используются для увеличения предмета, к которому нельзя подойти ближе.
Если объект займёт идентичную площадь в видоискателе (постоянное увеличение) как на широкоугольном, так и на телеобъективе, глубина резкости будет практически независима от фокусного расстояния ! Конечно, это потребовало бы от вас подойти намного ближе для широкоугольного объектива или заметно отдалиться для телеобъектива, как продемонстрировано в следующей таблице глубин резкости:
Примечание: расчёты глубины резкости даны для диафрагмы f/4.0 на Canon EOS 30D
(кроп-фактор 1.6) с использованием кружка нерезкости диаметром 0.0206 мм.
Обратите внимание, для минимальных фокусных расстояний действительно есть небольшое изменение, однако этот эффект незначителен по сравнению как с диафрагмой, так и с дистанцией фокусировки. Даже несмотря на то, что общая глубина резкости практически неизменна, доля глубины резкости впереди и позади дистанции фокусировки изменяется с фокусным расстоянием, как показано ниже:
Это показывает ограниченность традиционной концепции ГРИП: она принимает во внимание только сам диапазон и не учитывает распределение глубины относительно фокальной плоскости, несмотря на то, что оба фактора могут повлиять на восприятие резкости.
Широкоугольные объективы обеспечивают большую глубину резкости за фокальной плоскостью, нежели перед ней, что существенно для традиционной пейзажной и ландшафтной съёмки.
С другой стороны, при постоянных точке съёмки и дистанции фокусировки объектив с большим фокусным расстоянием даст меньшую глубину резкости (даже несмотря на существенные отличия в итоговом изображении). Это более наглядно в повседневном применении, но связано это со степенью увеличения, а не с дистанцией фокусировки. Кажется , что для больших фокусных расстояний глубина резкости снижается, — потому что они сжимают перспективу. Это располагает фон намного ближе к переднему плану — даже если детали не становятся более чёткими. Глубина резкости также кажется меньшей у зеркальных камер, чем у компактных цифровых камер, поскольку зеркальные камеры требуют большего фокусного расстояния для получения аналогичного угла обзора.
* Примечание: мы описываем глубину резкости как практически постоянную, поскольку существует ряд случаев, в которых это перестаёт быть истинным.
Для дистанций фокусировки, приводящих к значительному увеличению, или в зоне около гиперфокального расстояния широкоугольные объективы могут обеспечить большую глубину резкости, чем телеобъективы. С другой стороны, для ситуаций большого увеличения традиционный расчёт ГРИП становится неточным по другой причине: . Это в действительности приводит к смещению ГРИП на большинстве широкоугольных объективов и увеличивает её для теле- и макрообъективов. В другом отдельно взятом случае, около гиперфокального расстояния, увеличение ГРИП проявляется, поскольку широкоугольные объективы имеют большую заднюю ГРИП и потому проще достигают приемлемой чёткости на бесконечности для любой заданной дистанции фокусировки.
Подсчёт ГРИП
Чтобы подсчитать глубину резкости, нужно сперва определиться с максимальным допустимым кружком нерезкости. Он зависит от типа камеры (размер сенсора или плёнки) и от комбинации печатного размера и дистанции просмотра.
Глубина резкости – это диапазон расстояния, зона, в которой объекты выглядят резкими.
Она варьируется в зависимости от типа камеры, диафрагмы и дистанции фокусировки, хотя печатный размер и расстояние просмотра также может влиять на наше восприятие глубины резкости. Эта статья даст вам интуитивное и техническое понимание глубины резкости и ее расчета с помощью калькулятора, а также покажет, как она меняется в зависимости от настроек.
Глубина резкости (ГРИП) – это не кардинальное изменение из нерезкости к острой резкости, это плавный переход. На самом деле, все, что непосредственно перед или в задней части дистанции фокусировки, начинает терять резкость – даже если это не воспринимается нашими глазами или решением камеры.
Пятно рассеяния
Для определения размытости точки, после чего она воспринимается как нерезкая, есть термин “кружок нерезкости или пятно рассеяния” . Если кружок нерезкости становится виден нам, эта область считается вышедшей за пределы глубины резкости и не является “приемлемо чёткой”.
Когда кружок нерезкости становится различим нашими глазами? Допустимо четкое пятно рассеяния, что останется невидимым при увеличении для печати на стандартном размере 20×25 см и при наблюдении со стандартного расстояния – 30 см.
При такой дистанции просмотра и таком печатном размере производители считают кружок нерезкости неразличимым (если его диаметр не больше 0.025 мм после увеличения). Как результат, это стало стандартом при обозначении глубины резкости на объективах (на примере f/22 для объектива 50 мм). Реально человек с идеальным зрением может различить 1/3 этого размера, так что кружок нерезкости должен быть еще меньше, чтобы обеспечить приемлемую четкость.
Для определенной комбинации печатного размера и дистанции обзора кружки нерезкости будут разными. В ниже приведенном примере размытых точек кружок нерезкости в действительности меньше разрешения вашего экрана для двух точек на любой из сторон дистанции фокусировки, и потому они находятся в глубине резкости.
Кстати, глубина резкости задает только максимальную величину кружка нерезкости и не описывает, что происходит с областями, не попавшими в фокус – те области, что мы называем “боке”. Два изображения с одинаковой глубиной резкости могут иметь существенно различное боке, и оно зависит от формы диафрагмы объектива.
В действительности, форму круга пятно рассеяния имеет, пока его не увеличить, так при увеличении для большинства объективов это будет многоугольник с 5-8 ребрами.
Контроль глубины резкости
Хоть размер печатной и расстояние просмотра – очень влиятельные факторы, которые решают, будет ли пятно рассеяния видно, еще два важных элемента – это диафрагма и фокусное расстояние. Они определяют размер этого самого круга нерезкости и его видимость на сенсоре вашей камеры. Сильно открытая диафрагма и большое фокусное расстояние производят меньшую глубину резкости. Три фотографии ниже имеют одинаковое фокусное расстояние, но разные значения диафрагмы. Снимки сделаны с объективом 200 мм (поле зрения 320 мм на 35 мм камеры).
f/2.8 f/8.0 f/5.6
РАЗЪЯСНЕНИЕ: фокусное расстояние и глубина резкости
Обратите внимание, что я не упомянула фокусное расстояние как фактор, что определяет глубину резкости. Несмотря на то, что телеобъективы, как нам кажется, создают намного меньшую глубину резкости, это происходит потому, что их часто используют для увеличения предмета, к которому нельзя подойти ближе.
Если объект займет такую же площадь в видоискателе как на широкоугольном, так и на телеобъективе, глубина резкости будет почти независима от фокусного расстояния! Конечно, вам нужно было бы подойти ближе к объекту, если у вас широкоугольный объектив, и отойти дальше, если теле. Соотношение расстояния и показаний настроек ниже:
Важно! Для минимальных фокусных расстояний есть некоторые изменения, хотя этот эффект незначителен по сравнению с диафрагмой и с дистанцией фокусировки. Несмотря на то, что общая глубина резкости практически неизменна, доля глубины резкости впереди и позади дистанции фокусировки изменяется с фокусным расстоянием, как показано ниже:
Такая вот ограниченность традиционной концепции ГРИП: она принимает во внимание только сам диапазон и не учитывает распределение глубины относительно фокальной плоскости, несмотря на то, что оба фактора могут повлиять на восприятие резкости. Широкоугольные объективы обеспечивают большую глубину резкости за фокальной плоскостью, нежели перед ней, что существенно для традиционной пейзажной и ландшафтной съёмки.
При неизменных точке съемки и дистанции фокусировки объектив с большим фокусным расстоянием выдаст меньшую ГРИП. Вы можете заметить это в повседневном применении, и причина в степени увеличения, а не в дистанции фокусировки. Нам видится то, что для больших фокусных расстояний глубина резкости снижается, суть в том, что они сжимают перспективу. Это делает фон намного ближе к переднему плану — даже если детали не становятся четче. Глубина резкости также кажется меньшей у зеркальных камер, чем у компактных цифровых камер, поскольку зеркальным камерам нужно большее фокусное расстояние для получения аналогичного угла обзора.
Подсчет ГРИП
Для подсчета глубины резкости, нужно для начала определиться с максимальным допустимым кружком нерезкости. Он зависит от типа камеры (размер сенсора или пленки) и от комбинации печатного размера и дистанции просмотра.
Расчеты глубины резкости базово подразумевают, что для приемлемой чёткости размер кружка нерезкости не должен превышать 0.
025 мм (мы обсудили это выше), но люди с идеальным зрением могут различать 1/3 этого размера. Если вы используете в качестве стандарта человеческого восприятия 0.025 мм, примете во внимание, что граница глубины резкости может оказаться недостаточно четкой. Приведенный здесь калькулятор ГРИП основан на данном стандарте.
Глубина фокуса и визуализация диафрагмы
Еще одним взаимосвязанным элементом с кружком нерезкости является концепция глубины фокуса, так называемое”пространство фокуса”. Его отличие от глубины резкости в том, что он описывает диапазон, в котором свет фокусируется на сенсоре камеры, в отличие от количества в фокусе. Это важно, так как он определяет границы того, насколько горизонтальна или вертикальна должна быть пленка или цифровой сенсор, чтобы достичь требуемого фокуса на всех частях изображения.
На рисунке показано насколько глубина фокуса зависит от диафрагмы. Фиолетовые линии демонстрируют максимальные углы, на которых свет может попасть в диафрагму.
Область фиолетового цвета показывает все возможные углы. Картинка может быть также использована для иллюстрации глубины резкости, но в этом случае вместо сенсора следует перемещать элементы объектива.
Суть: когда объект находится в фокусе, лучи света из одной точки сходятся в другую на сенсоре камеры. Если лучи достигают сенсора в других положениях (образуя круг вместо точки), объект окажется вне фокуса, и расфокусировка будет нарастать с изменением расстояния.
Объектив в состоянии навестись на резкость только на определенной дистанции. Предметы, находящиеся на большом или маленьком расстоянии от предмета съемки могут быть достаточно резкими. Эта зона визуальной резкости может быть настолько мала, что будет едва заметна или может увеличиться настолько, что можно будет увидеть четкое изображение до самого горизонта. Глубину резкости можно назвать зоной визуальной резкости
Только идеальный фокус на определенном расстоянии может создать совершенно четкое изображение, составленное из небольших точек.
При этом объекты, расположенные ближе или дальше, будут по-прежнему выглядеть резкими, их размытие будет слишком минимальным, чтобы быть заметным человеку.
Фотографируя пейзажи, мы стремимся к тому, чтобы достичь максимальной резкости во всем изображении, начиная с травы рядом со штативом и заканчивая самыми далекими холмами, но это не правило и не закон, а личный выбор фотографа. В портрете и при съемке спортивных сюжетов наоборот, размытый фон и находящиеся рядом с объектом съемки предметы, помогут сконцентрировать внимание на главном объекте.
Держим ситуацию под контролем
Глубина резкости может сильно различаться и обусловлена в основном тремя факторами.
Первый — это открытие диафрагмы. Чем больше открыта диафрагма, тем меньше глубина резкости. Запомните, что например, f/16 выражает меньшую диафрагму (отверстие объектива закрыто), а f/4 это большее диафрагменное число (отверстие объектива открыто). В зеркальных фотоаппаратах с предустановленными программами, при съемке пейзажей используются более закрытые диафрагмы, чтобы увеличить глубину резкости, а при съемке спортивных событий или портретов более открытые.
Чтобы контролировать открытие диафрагмы, установите режим приоритета диафрагмы и, камера автоматически подберет значение выдержки для установки точной экспозиции. Снимать в режиме приоритета диафрагмы, регулируя только диафрагменное число, достаточно просто, но это не всегда позволяет достичь желаемых результатов. К счастью, глубина резкости регулируется также с помощью фокусного расстояния. Чем больше фокусное расстояние, тем меньше глубина резкости.
Например, устанавливая фокусное расстояние 18 мм, можно создать полностью четкое изображение. Поэтому, если вы хотите размыть фон, используйте более длинное фокусное расстояние.
Третий фактор — это расстояние между фотоаппаратом и предметом съемки.
Чем меньше это расстояние, тем меньше глубина резкости. В качестве примера можно привести макросъемку при которой глубина резкости совсем отсутствует и в фокусе будут находиться все отдельные детали предмета съемки. Для достижения лучшей глубины резкости при съемке на большом расстоянии, не всегда достаточно просто сфокусироваться на самом отдаленном предмете.
К сожалению, упомянутые три фактора контроля глубины резкости не всегда хорошо работают вместе. Например, если вы решите установить широкоугольный объектив для лучшей глубины резкости, то предмет съемки окажется слишком маленьким и вы решите уменьшить расстояние до предмета съемки, чтобы увеличить его размеры.. но — это приведет к уменьшению глубины резкости.
Три способа изменения глубины резкости
Каким же образом диафрагма, фокусное расстояние и расстояние до предмета съемки могут изменить резкость изображения?
Выделим красным цветом места, где предмет съемки будет в фокусе.
1. Изменяем диафрагму
Чем больше открыта диафрагма, тем меньше будет глубина резкости. Это не проблема, а возможность при фотографировании поместить вне фокуса менее важные детали фотографии.
2.Изменяем расстояние до предмета съёмки
Чем ближе предмет съемки, тем меньше глубина резкости.
3. Изменяем фокусное расстояние
Установки зума или объектива влияют на глубину резкости.
Чем меньше фокусное расстояние, тем больше глубина резкости.
Что происходит, когда некоторые части изображения не в фокусе?
Только некоторые части изображения, сфотографированные с правильного расстояния, будут восприниматься сенсорами фотоаппарата как точки и предметы, остальные же объекты, расположенные на другом расстоянии, окажутся вне зоны фокуса, и тогда каждая светлая точка станет диском, так называемым диском нерезкости
Диски нерезкости очень важны в фотографии.
Глубина резкости не касается только объектов вне фокуса. Разные части изображения могут быть слегка вне фокуса (маленькие диски нерезкости) и полностью расфокусированными.
Предметы, которые находятся рядом с зоной максимальной глубины резкости, еще различимы и поэтому могут создавать помехи в восприятии изображения. Чтобы уменьшить этот деффект, необходимо еще больше размыть некоторые части изображения (обычно это фон) для того, чтобы они стали полностью неузнаваемы.
То есть необходимо сделать все для того, чтобы уменьшить глубину резкости. Этим объясняется выбор фотографами-профессионалами объективов с максимально возможной открытой диафрагмой.
Смотря в видоискатель невозможно оценить, какой эффект окажет открытие диафрагмы на глубину резкости, так как в момент фокусирования диафрагма всегда максимально открыта и закрывается только в момет нажатия на кнопку спуска. Многие зеркальные фотоаппараты, например, Nikon, имеют кнопку предпросмотра, которая позволяет увидеть результат съемки с выбранными нами параметрами диафрагмы. Эта функция позволяет оценить глубину резкости, но не позволяет оценить полностью качество снимка, так как изображение будет затемненным.
Многие фотоаппараты не имеют функции предпросмотра и тогда можно использовать режим Live View. Будьте внимательны, так как в режиме Live View не отображаются измененные настройки диафрагмы. Поэтому, чтобы увидеть, как будет влиять изменение настроек диафрагмы на изображение, необходимо выйти из режима Live View и снова зайти.
Если в вашем фотоаппарате нет ни режима Live View, ни функции предпросмотра, единственный выход — рассматривать отснятое изображение зуммируя детали.
Как предугадать глубину резкости?
Можно сделать предметы резкими и в фокусе, даже если они находятся не в центре изображения.
Используем видоискатель
С помощью видоискателя можно увидеть сцену с максимально открытой диафрагмой. При этом вы увидите минимальную глубину резкости, независимо от того, какое значение диафрагмы установлено
Предпросмотр
Многие зеркальные фотоаппараты имеют кнопку предпросмотра, при нажатии которой устанавливается заданное вами значение диафрагмы
Не обращайте внимание на яркость
При использовании кнопки предпросмотра, изображение покажется более темным, однако, это поможет представить какой будет глубина резкости на изображении.
Используйте live view
Если в вашем фотоаппарате нет функции предпросмотра, используйте режим Live View.
Чтобы увидеть эффект, который будет достигнут при изменении настроек диафрагмы, выйдите и снова зайдите в режим Live View
Рассматривайте изображение с близкого расстояния
Для оценки резкости в режиме Live View, с помощью зума, можно увеличить любую часть изображения.
Проверьте снимок
После того, как вы нажали на кнопку спуска, можете рассмотреть фото во всех его деталях, увеличивая изображение кнопкой зума
Упражнения на практике
Это упражнение поможет вам применить ваши знания в области оценки глубины резкости.
Результат вашей работы будет более понятным при использовании небольшого пространства стола, так как глубина резкости лимитирована небольшим расстоянием. Мы использовали игру «Монополия», но вы можете фотографировать бутылки, консервные банки, чашки и любые предметы, которые найдете на кухне. Если есть возможность, используйте штатив, чтобы избежать эффекта шевеления во время съемки и тогда, любое отсутствие резкости, будет зависеть только от глубины резкости.
Если у вас нет штатива, снимайте в ярко освещенном помещении и используйте высокое значение ИСО, например, 1000, чтобы выдержка была достаточно короткой для того, чтобы использовать все возможные значения диафрагмы.
Установите на объективе фокусное расстояние 55 mm, сфокусируйтесь на самой ближней к вам точке и, перейдя в режим приоритета диафрагмы, установите ее минимальное значение для того, чтобы диафрагма была максимально открыта (обычно f/4-5,6) и нажмите на спуск. Теперь закройте диафрагму, установив ее значение на f/22, и сделайте второй снимок. Далее установите на объективе минимальное фокусное расстояние, например, 18mm и повторите съемку, установив минимальную и максимальную величину диафрагмы.
Рассмотрите внимательно полученные четыре снимка на компьютере, зумируя изображение, чтобы оценить отсутствие резкости в той или иной части изображения. Возможно, с диафрагмой f/22 изображение не будет полностью резким, но на меньшем фокусном расстоянии глубина резкости будет больше и предметы, которые раньше были полностью вне фокуса, теперь будут различимы.
Часто на различных форумах для профессионалов вы можете увидеть необычную аббревиатуру, которая очень созвучна с простудным заболеванием. Что она обозначает? Глубина резко изображаемого пространства, сокращенно – ГРИП. Так называют зону, находясь в которой, любой объект в кадре будет выделяться, выглядеть резким.
Вам необходимо помнить о том, что даже самая, казалось бы, безобидная ошибка, допущенная при фокусировке, может сильно испортить ваш снимок. И при этом будет абсолютно неважно, снимали вы портрет или же запечатлели модель во весь рост. Недостаточная резкость снимка очень сильно бросается в глаза, да так, что это способен заметить даже тот, кто не владеет знаниями о правилах фотографии.
Как пользоваться глубиной резкости при съемке крупным планом? Ответ прост – фокусируйтесь на глазах. В любом портрете глаза являются показателем резкости, и когда они оказываются вне фокуса, то ваш снимок очень сильно проигрывает.
Как мы уже выяснили, оптимальная глубина резкости способствует отличному визуальному эффекту – отделению объекта от фона. Снимок приобретает объем, фон размывается, объект привлекает внимание зрителя – в общем, отличная формула успеха.
Но не стоит напрочь стирать фон, не везде это смотрится органично. Может получиться так, что вы уничтожите красивую локацию, и превратите ее в скудный пятнистый фон, который будет напоминать студийное фото для школьного альбома. Когда фон «читается» (т.е. можно образно представить, где проходит съемка), это добавляет фотографии особого антуража, который может сделать ваш снимок более успешным. Запомните, когда вы хотите выделить какой-либо объект в кадре, думайте о том, как добиться глубины резкости.
Управление глубиной резкости в фотоаппаратеИменно значение диафрагмы больше всего влияет на глубину резкости снимка. Но существуют еще два момента, от которых зависит ГРИП.
Это фокусное расстояние и расстояние до предмета съемки.
Как только вы на своем опыте осознаете, как могут повлиять вышеупомянутые факторы на снимок, научитесь грамотно их комбинировать, то сразу поймете, как изменить глубину резкости и как создать композицию с нужной ГРИП.
Теперь предлагаем рассмотреть три этих момента в порядке их важности для конечного результата. От чего зависит глубина резкости?
ДиафрагмаВлияние диафрагмы на глубину резкости – это то, на что нужно обращать внимание в первую очередь.
И сейчас лирическое отступление для новичков, поэтому если вы знаете, где находится диафрагма в фотоаппарате и как ею пользоваться, то смело можете пропустить этот пассаж текста.
Диафрагма в цифровом фотоаппарате – это «отверстие», через которое проходит свет на матрицу вашей камеры. Умело обращаясь с диафрагмой, вы сможете получать прекрасные кадры с отличной экспозицией. Также с помощью этого нехитрого отверстия вы сможете регулировать размытие фона.
Как настраивать диафрагму в фотоаппарате? Диафрагма обозначается буквой f, рядом с которой всегда находятся цифры. Так вот чтобы открыть диафрагму, необходимо выставить меньшее число, а для того чтобы закрыть – нужно действовать с точностью наоборот.
Теперь поговорим о связи диафрагмы с ГРИП. Здесь все предельно просто: открытая диафрагма – это маленькая глубина резкости. Закрытая дает большую глубину резкости.
Максимальные значения диафрагмы в фотоаппарате напрямую зависят от объектива вашей камеры. Некоторые позволяют выставить диафрагму до 2,0 и даже до 1,2. Правда, такие значения усложнят вам работу.
Как определить глубину резкости? Конечно, существуют различные формулы, по которым можно высчитывать идеальную ГРИП, но мы советуем пользоваться онлайн калькулятором .
Фокусное расстояниеКак уменьшить глубину резкости? Увеличьте фокусное расстояние объектива!
Дано: Значение диафрагмы 8,0, объект на расстоянии двух метров.
Резюмируем: если вам необходимо слегка размыть фон, оставаясь с тем же значением диафрагмы, просто используйте длиннофокусную оптику.
Расстояние до объектаЗдесь малая глубина резкости достигается благодаря расстоянию между вами и объектом съемки. Чем ближе, тем глубина меньше. Как увеличить глубину резкости? Все просто – отойдите подальше от объекта.
Как вы уже и сами догадались, размытие при малой глубине резкости в макросъемке вызовет некоторые трудности. Если мы имеем фокусное расстояние 60 мм, значение диафрагмы f/22 и расстояние до объекта, к примеру, сантиметров пятнадцать, то в результате глубина резкости составит 0,33 см, то есть всего 3,3 мм.
Глубина резкости объективаНа самом деле только объективы с большой глубиной резкости с хорошей линзой (например, такой как у Canon, серии «L») могут обеспечить хорошую резкость в любых условиях. К примеру, объектив Canon 24-105 L IS и Canon 600 f4 L IS дают отличную четкость даже при диафрагме f/4.
Эффект глубины резкости
Выделить объект на фотографии можно и в процессе обработки. В любом, даже самом простецком редакторе есть кисть размытия. Берете кисть и аккуратненько, нежненько размываете нужные участки. Так вы сможете создать более художественный эффект и сможете вволю пофантазировать.
ВыводНадеемся, что теперь у вас не возникнет трудностей с уменьшением или увеличением глубины резкости, и вы с легкостью сможете выставлять нужное сочетание значения диафрагмы, расстояния от камеры до объекта и фокусного расстояния.
Для того чтобы упростить данную процедуру на многие дискретные объективы нанесена специальная шкала, с помощью которой можно легко осуществить проверку глубины резкости и гармонично подобрать параметры съемки.
Глубина резкости и глубина резкости
Авторы: Грегори Холлоуз, Николас Джеймс
Это Раздел 3.4 Руководства по ресурсам для обработки изображений.
Из-за схожести названия и природы понятия глубины резкости (ГРИП) и глубины резкости часто путают. Чтобы упростить определения, ГРИП относится к качеству изображения стационарного объектива при изменении положения объекта, тогда как глубина резкости относится к неподвижному объекту и способности сенсора сохранять фокус при различных положениях сенсора, включая наклон.
Глубина резкости
ГРИП объектива — это его способность поддерживать желаемое качество изображения (пространственная частота при заданном контрасте) без повторной фокусировки, если положение объекта перемещается ближе и дальше от плоскости наилучшего фокуса. DOF также применяется к объектам со сложной геометрией или элементами разной высоты. Когда объект помещается ближе или дальше, чем установленное расстояние фокусировки объектива, объект размывается, и ухудшается как разрешение, так и контрастность.Таким образом, глубина резкости имеет смысл только в том случае, если она определяется соответствующим разрешением и контрастом.
Несколько целей можно использовать для непосредственного измерения и оценки степени свободы системы обработки изображений; эти цели подробно описаны в обзоре целей тестирования.
и DOF
«У этого объектива хорошая глубина резкости?» Трудно дать количественную оценку без указания размера деталей объекта или пространственной частоты изображения. Чем меньше детали, тем выше необходимая пространственная частота и тем меньше глубина резкости, которую может создать объектив.Кривую ГРИП можно использовать, чтобы увидеть, как объектив ведет себя на заданной глубине при определенном размере детали (кривые характеристик объектива). Эти графики учитывают не только теоретические ограничения, связанные с настройкой f/#, но и аберрационные эффекты конструкции объектива.
В Рисунок 1 значения контрастности (ось Y) видны в диапазоне WD (ось X) при фиксированной частоте 20$ \small{\tfrac{\text{lp}}{\text{mm} }} $ (деталь изображения). Обратите внимание на разницу в ГРИП между (рис.
1а) и , для которого установлено значение f/2.8 и Рисунок 1b , установленный на f/4. Также обратите внимание, что за пределами наилучшего фокуса существует более полезная глубина резкости, чем между лучшим фокусом и объективом, из-за уменьшения увеличения. Сами графики содержат линии разного цвета, обозначающие разные положения датчиков. Эти типы асимметричных кривых глубины резкости распространены в объективах с фиксированным фокусным расстоянием.
Рис. 2 имеет тот же объектив, что и Рис. 1a , но с другим WD.Обратите внимание, что увеличение глубины резкости происходит при более длинных WD. В конце концов, когда линза фокусируется на бесконечно удаленных объектах, возникает гиперфокальное состояние. Это состояние достигается на расстоянии, на котором все предстает в одинаковом фокусе.
Рис. 2. Кривые глубины резкости для объектива с диафрагмой f/2,8 и 200 мм по ширине ( a ) и 500 нм по ширине ( b ).
Примечание ( a ) имеет гораздо больший масштаб.Как f/# влияет на глубину резкости
Изменение f/# объектива изменяет глубину резкости, как показано на рис. 3 .Для каждой конфигурации, показанной на рис. 3 , есть два пучка лучей. Пучок, представленный черными пунктирными линиями, показывает, насколько хорошо сфокусирован объектив. По мере того, как объект удаляется от наилучшего положения фокусировки (там, где пересекаются пунктирные линии), детали объекта перемещаются в более широкую область конуса. Чем шире распространение конуса, тем больше изображение размывается в окружении. От f/# объектива зависит, насколько быстро расширяется конус и сколько информации или деталей сливается вместе на заданном расстоянии. На рис. 3a показан объектив с малой глубиной резкости, где на рис. 3b показан объектив с большой глубиной резкости.
Рис. 3: Геометрическое представление степени резкости для объективов с высоким и низким f/#.
Красный конус в Рис. 3 представляет собой угловое представление разрешения системы. Там, где пересекаются линии красного конуса и пунктирного черного конуса, определяется общий диапазон глубины резкости. Чем ниже f/#, тем быстрее расширяются черные пунктирные линии и тем ниже глубина резкости.
По мере того как детали становятся меньше (обозначены меньшим красным конусом), пучки в рис. 3a и 3b сближаются. В конце концов, слишком большое увеличение f/# приводит к размытию мелких деталей из-за достижения предела дифракции объектива, поскольку предельное разрешение объектива обратно пропорционально f/#. Это ограничение означает, что при увеличении f/# всегда увеличивается глубина резкости, а минимальный размер разрешаемого элемента (даже при лучшем фокусе) увеличивается. Для получения дополнительной информации о пределе дифракции и его связи с f/# см. Диск Эйри и предел дифракции.Использование коротких волн помогает частично сохранить это разрешение.
Узнайте больше о том, как длина волны влияет на производительность системы, в статьях MTF Curves и Lens Performance. Обратите внимание, что этот эффект дифракции не виден на Рисунке 3, но здесь он упоминается как нечто, что следует иметь в виду.
В общем, когда линзы сфокусированы на коротких WD, большие углы конуса заставляют конусы очень быстро расходиться в обе стороны от наилучшего фокуса, что приводит к ограниченной глубине резкости. Для объектов в фокусе при более длинных WD скорость перехода пучков уменьшается, а глубина резкости увеличивается.
Пример: эффекты f/# крупным планом на уровне объекта
На рис. 4a показан пучок лучей в центре исследуемого объекта при f/2,8 ( a ) и f/8 ( b ). Вертикальные линии обозначают шаг в 2 мм от наилучшего фокуса. На каждой вертикальной линии квадрат представляет дискретный размер элемента в одном пикселе детализации. На рис. 4a показано, что по мере увеличения ширины пучка лучей все больше лучей пропускают детали.
В Рисунок 4b пучок расширяется медленнее, и все лучи достигают детали, которая больше, чем диаметр пучка для всех показанных глубин.
Рисунок 5 показывает ту же концепцию, что и Рисунок 4 , но конусы представляют несколько точек в FOV. Каждая деталь и последующий пробел представляют собой одну пару линий. Перекрытие в связках в Рисунок 5a показывает, как информация смешивается быстрее, чем информация Рисунок 4b , и показывает, как две разные детали объекта могут размываться вместе из-за более низкого f/#.В Рис. 5b этого не происходит из-за более высокого f/# объектива.
Рис. 5: Иллюстрация пучков лучей в центральной части поля зрения при f/2,8 (a) и f/8 (b).Глубина резкости — РАСШИРЕННАЯ
Глубина резкости — это дополнение пространства изображения к ГРИП и связано с тем, как изменяется качество фокусировки на сенсорной стороне линзы при перемещении сенсора, в то время как объект остается в том же положении.
Глубина резкости характеризует допустимый наклон и наклон между плоскостью изображения объектива и плоскостью самого сенсора.По мере уменьшения f/# уменьшается и глубина фокуса, что увеличивает влияние наклона на достижение наилучшего фокуса на сенсоре. Без активного выравнивания всегда будет некоторая степень вариации ортогональности между датчиком и используемой линзой; Рисунок 6 показывает, как возникает эта проблема. Обычно считается, что проблемы с глубиной резкости возникают только при использовании больших сенсоров.
Однако эта проблема не зависит от размера сенсора. Как показывает вывод уравнения 3 , глубина резкости, $\delta $, сильно зависит от количества пикселей или количества пикселей, $ p $, и имеет мало общего с массивом или размером пикселя, $ s $.По мере увеличения количества пикселей в сенсорах эта проблема становится более очевидной. В частности, во многих приложениях линейного сканирования большие матрицы и низкие f/#s подчеркивают необходимость тщательного выравнивания между объектом, объективом и датчиком.
(1) $$ \delta = 2 \times \left( f / \# \right)_w \times s $$
(1)$$ \delta = 2 \times \left( f / # \right)_w \times s $$
(2) $$ z =\frac{1}{2} \left( s \times p \times \tan{\alpha} \right) $$
(2)$$ z =\frac{1}{2} \left( s \times p \times \tan{\alpha} \right) $$
(3) \begin{align}
\frac{\delta}{2} & > z \\
\left( f / \# \right)_w & > \frac{1}{2} \left ( p \times \tan{\alpha} \right)
\end{align}
\begin{align}
\frac{\delta}{2} & > z \\
\left( f / \# \right)_w & > \frac{1}{2} \left( p \times \ загар {\ альфа} \ справа)
\ конец {выравнивание}
Эффекты наклона датчика
На рис. 7 показан 35-мм объектив с длиной волны 470 нм.
Рисунок 7a установлен на f/2.8, а Рисунок 7b установлен на f/5.6. Оба графика достигают 150 $ \small{\tfrac{\text{lp}}{\text{mm}}} $ — предела Найквиста для сенсора с размером пикселя 3,45 мкм. Легко видеть, что производительность Рисунка 7а намного лучше, чем у .Однако, как обсуждалось в предыдущем разделе, наклон сенсора негативно влияет на качество получаемого изображения, и чем больше количество пикселей, тем более выражен эффект.
Рисунок 8 анализирует глубину резкости для двух случаев в Рисунок 7 . В обоих случаях крайняя правая вертикальная линия находится в лучшем фокусе для полного изображения.Каждая полувертикальная линия слева от наилучшего фокуса представляет положение на 12,5 мкм ближе к задней части линзы. Они имитируют положение пикселей, предполагая угол наклона 12,5 мкм и 25 мкм соответственно от центра до угла сенсора.
Пучок синих лучей показывает центр изображения, а пучки желтых и красных лучей показывают углы изображения. Желтые и красные пучки представляют один цикл пары линий на датчике, предполагая, что пиксели 3,45 мкм. Обратите внимание на Рисунок 8a , что для f/2.8 уже наблюдается просачивание между пучками желтых и красных лучей при смещении в положение наклона 12,5 мкм. Переходя к 25 мкм, красный пучок теперь покрывает два полных пикселя и примерно половину желтого пучка. Это вызывает значительное размытие. В Рис. 8b для f/5.6 пучки желтого и красного лучей остаются в пределах одного пикселя во всем диапазоне наклона 25 мкм. Обратите внимание, что положение синего пикселя не меняется, так как наконечник/наклон центрируется на этом пикселе.
На рис. 9 показано изменение характеристик MTF в углу изображения для этого 35-мм объектива при угле наклона 25 мкм, наблюдаемое на , рис. 8 . На рис. 9а показаны новые характеристики объектива при f/2,8; обратите внимание на снижение производительности по сравнению с рис. 9а. На рис. 9b показано изменение производительности при f/5.6, что незначительно по сравнению с 9а. Самое главное, что объектив с диафрагмой f/5.6 теперь будет лучше, чем объектив с диафрагмой f/2.8. Недостатком работы систем с f/5,6 является то, что в три раза меньше света по сравнению с f/2,8, и это может быть проблематично в высокоскоростных приложениях или приложениях с линейным сканированием. Наконец, если сенсор наклонен относительно своего центра, снижение производительности происходит как в верхней, так и в нижней части сенсора (и в соответствующих точках поля зрения), поскольку пучки лучей расширяются после наилучшего фокуса. Нет двух одинаковых комбинаций камеры и объектива. При построении нескольких систем этот факт может проявляться в разной степени.
Для решения этих проблем необходимо использовать камеры и объективы с более жесткими допусками. Что касается сенсоров, некоторые объективы имеют механизмы управления наклоном/наклоном для преодоления этого фактора. Обратите внимание, что некоторые датчики линейного сканирования могут иметь вздутие, что означает, что они не полностью плоские; это нельзя смягчить или удалить с помощью управления наклоном / наклоном.
Избранные ресурсы
Примечание по применению
Примечание по применению
Глубина резкости
Глубина резкостиАпплет : Эндрю Адамс, Нора Уиллетт
Текст: Марк Левой
В нашем первом апплете оптики мы представили луч Гаусса.
диаграмме, а во втором апплете мы рассмотрели
соотношение между размерами вещей в предметном пространстве (в сцене) и
пространство изображения (на сенсоре).Это привело нас к разговору о глубине резкости.
тему этого апплета.
Круг нерезкости, глубина фокуса и глубина резкости
Когда вы перемещаете датчик в цифровой камере относительно объектива, плоскость в
предметное пространство, которое резко сфокусировано, также перемещается. Как далеко вы можете переместить
датчика до того, как резко сфокусированный объект выйдет из фокуса? Чтобы ответить на это
вопрос, мы должны сначала определить, что мы подразумеваем под «не в фокусе».Стандарт
определение заключается в том, что ширина размытого изображения объекта стала
больше на датчике, чем некоторый максимально допустимый кружок нерезкости . Этот размер этого круга произволен,
но разумный выбор — сделать его по диаметру равным ширине пикселя.
Толстая черная вертикальная полоса справа от апплета выше
представляет собой один круг нерезкости.
| Как только мы установили эту метрику, легко увидеть, что объекты, приближающиеся к сфокусироваться слишком далеко впереди или позади этого круга (слишком далеко влево или вправо этой панели на апплете) растянутся на размер больше, чем круг, когда они ударяются о датчик.Теперь посмотрите на темно-красную конструкцию. линии, нарисованные в апплете. Эти линии соединяют края апертуры объектива (горизонтальные фиолетовые полосы, лежащие поперек линзы) с каждой стороны круга спутанность сознания. Мгновенное изучение строк убеждает вас, что «слишком далеко» означает за пределами розового ромба, лежащего поперек полосы. Ширина этот ромб, который на самом деле представляет собой расстояние вдоль оптической оси, называется глубина focus для этой оптической схемы.Чтобы избежать путаницы, мы нарисовали глубина резкости выделена зеленым цветом на снимке слева. |
Применение
построение гауссова луча,
мы можем вычислить положение в объектном пространстве, которое соответствует кругу
путаница в пространстве изображения. Мы нарисовали это как вторую, более тонкую вертикальную черную полосу на
апплет. Мы говорим, что эти две вертикальные полосы конъюгаты .
Обратите внимание, что высота двух полос различна.Эти высоты связаны
относительно друг друга на боковое увеличение линзы, и может быть вычислено
друг от друга с помощью светло-красных линий, проходящих через центр
линзу и ударить по концам стержней.
Повторение на предметной стороне линзы той же конструкции темно-красного цвета.
линии, которые мы нарисовали на стороне изображения, мы формируем еще один ромб розового оттенка. Место действия
элементы внутри этого второго ромба (в пространстве объектов) будут фокусироваться на позициях
внутри первого ромба (в пространстве изображения).Это означает, что их размытия не будет.
больше одного круга нерезкости, т. е. они окажутся «в фокусе» на
датчик. Ширина ромба пространства объекта называется глубина резкости . Для вашего удобства мы нарисовали глубину резкости зеленым цветом на втором
снимок слева. |
Формула глубины резкости
Глядя на темно-красные вспомогательные линии на апплете, становится ясно, что
ширина розовых ромбов будет зависеть от размера круга
спутанность сознания.Назовем диаметр этой окружности C . Это также ясно
что ширина этих ромбов будет зависеть от расстояния, на котором они находятся от
объектив. Зная фокусное расстояние линзы и одно из этих двух расстояний, мы можем
вычислить другое расстояние, используя построение луча Гаусса. Таким образом, нам нужно только
две из этих трех переменных. Мы будем использовать фокусное расстояние, обозначенное f , а расстояние до плоскости фокусировки в кадре (центр
левый ромб), обозначенный U .Если вы смотрели на предыдущий
апплеты, последнее расстояние, которое по-разному называется настройка фокуса , фокусное расстояние или расстояние до объекта , то же самое, что s o в предыдущих апплетах.
Наконец, из расположения линий построения видно, что ширина
этих ромбов будет зависеть от того, где на линзе берут начало эти линии,
то есть диаметр отверстия. Как мы знаем из более ранних апплетов, этот размер определяется числом F. Н .
Из этих четырех величин и с помощью алгебры, описывающей геометрию темно-красными вспомогательными линиями, мы можем вычислить ширину заштрихованных розовым цветом ромбы и, следовательно, глубина резкости. Это выходит за рамки этого апплета чтобы познакомить вас с этим выводом, но вы можете найти его на слайдах с 43 по 47 в лекция «Оптика I: линзы и апертуры». Окончательная формула, которая является лишь приблизительной, такова.
Эта формула показана в апплете вместе с числом, которое мы вычисляем по ней.Под ним находится еще одно число, обозначенное на апплете как «Глубина резкости». Этот
— фактическая ширина заштрихованного розовым ромба в пространстве объектов, рассчитанная
аналитически из линий построения.
Разница между этими двумя
цифры подчеркивают, насколько приближенной является формула при определенных условиях.
напольные весы. Чтобы упростить понимание вспомогательных линий, мы установили
начальное число F до 0,5 и начальный кружок нерезкости до 20 мм, но
ни одна из настроек не подходит для настоящей камеры.Если вы измените F-число на
2.0, вы обнаружите, что цифры почти совпадают.
Игра с глубиной резкости
Наконец, давайте поиграем с апплетом. Перетащите ползунок круга путаницы
Лево и право. Обратите внимание на эффект, который он оказывает на глубину резкости (справа).
объектива) и глубины резкости (слева). По мере того, как круг становится больше,
допустимый размер размытия увеличивается, а диапазон глубин, который мы считаем «в
резкий фокус» увеличивается.Для малых кругов путаницы соотношение
линейный, как и следовало ожидать от положения C в глубине
формула поля — в числителе и не возведена ни в какую степень. Как круг
становится очень большой, связь становится нелинейной.
При этих размерах
формула, которую мы дали, больше не является точной.
Теперь перезагрузите апплет и попробуйте перетащить ползунок числа F влево и вправо. Примечание
что по мере закрытия диафрагмы (большее число F) глубина резкости становится
больше.Заметьте также, что одна сторона глубины резкости больше, чем
разное. Начиная с плоскости, находящейся в фокусе, сзади находится больше объектов в хорошем фокусе.
чем перед ним (относительно камеры). Эта асимметрия в глубине
поле всегда верно, вне зависимости от настроек объектива, и это что-то
фотографы учатся наизусть (и пользуются этим). Наконец, обратите внимание
что хотя N не возведено ни в какую степень в формуле глубины резкости,
ширина ромба, кажется, изменяется нелинейно при движении ползунка.То
Причина этого в том, что для фиксированного фокусного расстояния f , диаметр отверстия A взаимно связан с N (через формулу N = f / A ), и, как показывают линии построения,
ширина алмаза действительно зависит от A .
Снова сбросьте апплет и перетащите ползунок фокусного расстояния. Обратите внимание, что глубина поля резко меняется с помощью этого ползунка, становясь особенно большим при короткие фокусные расстояния, что соответствует широкоугольным объективам.Этот драматический связь возникает из-за того, что f стоит в знаменателе формула, и это в квадрате. Формально мы говорим, что глубина резкости меняется обратно пропорционально фокусному расстоянию. Как известно фотографам, длинные Объективы с фокусным расстоянием имеют очень малую глубину резкости.
Теперь оставьте ползунок фокусного расстояния на 50 мм и начните играть с
ползунок расстояния до объекта. По мере удаления объекта глубина резкости
увеличивается.Еще раз отметим, что изменение становится резким при длинном сюжете.
расстояния. Это происходит из-за того, что U появляется в квадрате в
(числитель) формулы. Другими словами, глубина резкости меняется.
квадратично с расстоянием до объекта.
Обратите также внимание, что для этих настроек C , N и f , когда расстояние до объекта превышает
около 365 мм, дальняя сторона глубины резкости (за плоскостью в фокусе
относятся к камере) становится бесконечным, поэтому вычисляемая глубина резкости
(называется Д.ИЗ. в апплете) написано «Бесконечность».
Расстояние до объекта, на котором это происходит для этих настроек объектива, называется
в гиперфокальное расстояние .
Его вывод дан на слайде 56
лекция «Оптика I: линзы и апертуры».
Вывод также показывает, что ближняя сторона глубины резкости, т.е.
крайний правый кончик розового ромба находится примерно на полпути между
плоскость фокусировки и объектив.На изображении слева гиперфокальное расстояние равно
обозначен вертикальной зеленой линией, а точка на полпути — ближайшая
расстояние, которое было бы резким, с зеленой точкой. Фотографы сказали бы, что
если они могут вычислить гиперфокальное расстояние для конкретного фокусного расстояния
и F-число, все от половины этого расстояния до бесконечности будет в
резкий фокус. Было бы неплохо, если бы вы могли нажать кнопку, и камера
будет фокусироваться на его гиперфокальном расстоянии? Может кто напишет такой плагин
для будущего
программируемые камеры (простите за бесстыдную затычку для нашей лаборатории
исследовательская работа.) Запутались во всех этих отношениях? Не волнуйтесь — это требует даже профессионального
фотографы долго их осваивали. Если вы можете запомнить формулу
вы опережаете большинство из них, потому что, хотя это не так уж сложно, вы
Вы не найдете эту формулу ни в одном учебнике по фотографии. Чтобы помочь вам вместе,
график слева суммирует отношения, которые мы обсуждали. Нажать на
уменьшенное изображение, чтобы получить увеличенную версию. На графике есть те же четыре
настройки камеры мы рассмотрели: C , N , и f , и U .Он также показывает побочные эффекты изменения этих настроек — то, что мы
много не говорили. Например, изменение размера круга
путаница C (например, увеличение размера пикселя) изменяет размер
можно распечатать изображение на фотобумаге, или насколько большой вы можете отобразить его на
ваш экран, и он не выглядит размытым. |
Фотография с синтетической апертурой
Обычно малая глубина резкости ассоциируется с однолинзовым зеркалом (SLR). камеры, потому что только они имеют достаточно большую апертуру, чтобы создать этот эффект.Однако, если вы позволите себе захватывать, выравнивать и комбинировать несколько изображений, то вы можете аппроксимировать этот эффект вычислительным путем. Вот несколько устройств мы построили в нашем исследовательская лаборатория которые делают это.
Самый грубый способ реализовать эту идею — построить большой массив
камеры. На фото слева есть Стэнфордский многокамерный массив. Это массив из 100 веб-камер, направленных слегка
внутрь, чтобы они имели общее поле зрения, и были соединены вместе, чтобы они
можно сразу уволить.Если вы захватываете набор изображений, используя этот массив, поместите
изображения так, чтобы один конкретный объект выстраивался в линию (т. е. попадал в один и тот же пиксель)
во всех изображениях) и сложите изображения вместе, вы можете приблизить глубину
поля, создаваемого линзой размером с массив. Если массив 15 дюймов
как на изображении слева, это очень малая глубина резкости!
Посмотри на это 15-секундное видео, демонстрирующее фокусировку с синтетической апертурой, позволяющую видеть сквозь листву.
Входными данными для этого видео был массив из 45 камер, охватывающих
«синтетическая апертура» шириной 6 футов. | |
Если в обычную камеру вставить массив микролинз, можно
индивидуально записывать каждый световой луч, попадающий в камеру, а не
группы из них сфокусированы внутри пикселей. Результирующий набор данных
называется
светлое поле.
Мы сделали много исследования в нашей лаборатории по захвату световых полей на основе микролинз,
включая создание камеры, изображения которой вы можете
перефокусировать в цифровом виде
после того, как вы сделаете снимок, а также
микроскоп
(на фото слева) с аналогичными способностями. (Микролинзы находятся внутри
корпус, обведенный красным кружком.) Используя этот подход, вы также можете изменить глубину
поле во время цифровой перефокусировки. | |
Диафрагма камеры сотового телефона очень мала — почти дырочка. Как
В результате сотовые телефоны имеют большую глубину резкости. Однако, если вы записываете видео
пока двигаешь телефон боком, потом выравниваешь и добавляешь кадры видео
вместе вы можете имитировать большую апертуру зеркальной фотокамеры.Если у вас есть iPhone,
мы написали приложение под названием SynthCam — доступен в
Магазин приложений iTunes — это позволяет вам делать
это. В дополнение к малой глубине резкости, большие диафрагмы собирают больше
светлый. Это одна из причин, по которой зеркальные фотокамеры лучше снимают при слабом освещении, чем камеры.
телефоны. Однако, если вы добавите много кадров вместе, вы можете сопоставить
светосила зеркальных камер. Таким образом, снимки, сделанные с помощью этого приложения, будут
быть менее шумными, чем снимки, сделанные с помощью встроенного в iPhone приложения «Камера». если ты
у меня нет айфона, вот сайт с примерами фотографий
созданный с помощью приложения. |
Вопросы или комментарии? Пожалуйста, напишите нам по электронной почте.
&копия 2010; Марк Левой
Последнее обновление: 29 февраля 2012 г., 22:59:45 Вернуться к указателю апплетов
Понимание типов глубины резкости в кино
Глубина резкости определяется диапазоном расстояний, на котором объект выглядит достаточно резким.Термин «глубина резкости» (DOF) используется для описания области изображения. В котором объекты кажутся резкими или в фокусе. В частности, когда изображение попадает в плоскость фокуса. Глубина резкости определяется углом, под которым лучи проходят через датчик камеры после попадания в объектив. Различные типы глубины резкости в пленке могут быть достигнуты путем настройки параметров камеры. В результате получается мелкая, глубокая или средняя глубина резкости.
Понимание глубины резкости
Во-первых, глубина резкости представлена площадью.
В котором объект останется четким в поле зрения камеры. Подумайте об этом так: если бы вы посмотрели в очень длинный коридор, у вас была бы бесконечная глубина.
Если бы вы прошли немного вперед и добавили дверь по пути через каждые столько-то футов. Тогда у вас будет способ измерить расстояние глубины резкости этого коридора.
Z-космос
Область между дверями коридора может напоминать z-пространство, которое также называют «полем». Измерение расстояния между первой дверью и второй дверью даст вам глубину вашего поля зрения.
Таким образом, поле представлено количеством видимого физического пространства, а глубина — это расстояние, являющееся измерением этого пространства.
Типы глубины резкости
Различные типы или области глубины резкости будут результатом различных настроек камеры. Таким образом, на глубину резкости влияют диафрагма, фокусное расстояние и расстояние от объекта до камеры. Когда эти элементы настраиваются, глубина резкости также настраивается.
Типы глубины резкости следующие:
Малая глубина резкости
Используется для создания близости между вашим субъектом и вашей аудиторией.Более того, малая глубина резкости представлена узким диапазоном, в котором объекты на изображении будут резкими.
Возможно, вы видели малую глубину резкости, используемую для выделения определенного персонажа в обстановке или для устранения отвлекающих факторов, связанных с фоном или передним планом сцены.
Глубокая глубина резкости
Глубокая глубина резкости используется для отображения обширной области сцены. Часто, чтобы передать ощущение величия и показать большую группу или толпу.
Кроме того, большая глубина резкости означает, что большая часть области, включая передний и задний план, будет в фокусе.
Это обычно используется, чтобы показать зрителям среду и подключить их к настройке.
Средняя глубина резкости
Как бы просто это ни звучало, средняя глубина резкости представляет собой сочетание этих двух факторов.
Есть средняя способность видеть передний план и фон в фокусе, но это не огромная и не маленькая область.
Средняя глубина резкости используется, чтобы рассказать историю объекта и его связи с окружающей средой, не приближаясь слишком близко.
Как видите, эти разные типы глубины резкости можно использовать на протяжении всего сюжета для разработки различных перспектив и элементов сцены.
Не могли бы вы более подробно рассмотреть различные глубины резкости? Замечательные люди в Studio Binder рассказывают подробно:
Резкость изображения и глубина резкости (DOF)
Предпосылкой надежной проверки в большинстве случаев является четкое изображение.В направлении Z (к камере и от нее) резкой является только небольшая область в определенных пределах: Глубина резкости — это пространство сцены в глубине, вдали от камеры и оптики, которое кажется достаточно резким на видеоизображении, генерируемом камера.
Четкость изображения создается при нерезкости изображения примерно в один пиксель, однако при измерении она должна быть как можно ниже. Для инспекционных приложений важно, чтобы все проверяемые элементы находились в пределах этой области глубины резкости.
Расчет глубины резкости
Точный расчет расширения ГРИП несколько сложнее. Поэтому вы можете найти полный инструмент расчета глубины резкости в разделе «Сервис». Используемая формула с пояснениями находится в конце этой страницы.
Коэффициенты для поля глубины
В случае полностью предустановленной камеры с фиксированными механическими размерами и уже выбранными компонентами на поле глубины влияет только апертура объектива: если пользователь закрывает апертуру объектива, поле глубины на изображении увеличена.Однако более высокое фокусное отношение приводит к увеличению времени экспозиции. Международная шкала диафрагмы устроена таким образом, что каждый шаг означает уменьшение или удвоение времени выдержки.
Изображение: диафрагма 1,4, 0,16 мс
Небольшая глубина резкости, но короткое время экспозиции 0,16 мс.
Изображение: F-стоп 16, 20 мс
Большая глубина резкости, но нужна была длительная выдержка 20 мс для той же яркости.
В нашем примере оптика была сфокусирована таким образом, что объект y 1 отображается на сенсоре как четкое изображение y´ 1 .
Объект, который находится ближе к оптике, создает точку фокусировки позади сенсора (перефокусируясь на это рабочее расстояние, группа линз фактически отдаляется от сенсора, чтобы снова создать резкое изображение). Поэтому изображение на датчике (плоскость изображения) размыто, идеально резкий пиксель размывается до большего светового пятна, называемого размытым пятном. Возникающая в результате нерезкость воспринимается только тогда, когда диаметр размытого пятна больше пикселя камеры, а информация о его изображении отображается на соседних пикселях.
При закрытии оптики оптический путь искусственно виньетируется, а размытое пятно на датчике изображения становится меньше. Объекты y 1 и y 2 теперь могут быть намного дальше друг от друга, чтобы создать такое же размытое пятно, как на рисунке а).
При закрытии оптики оптический путь искусственно виньетируется, а размытое пятно на датчике изображения становится меньше.
Объекты y 1 и y 2 теперь могут быть намного дальше друг от друга, чтобы создать такое же размытое пятно, как на рисунке а).
Поле глубины тем больше…
- чем дальше тестовый объект (одинаковые, почти параллельные лучи света для обоих случаев визуализации)
- тем меньше фокусное расстояние оптики, следовательно: тем меньше сенсор, так как он требует меньших фокусных расстояний.
- тем меньше скорректированная диафрагма (см. рисунки)
- , чем больше пиксели камеры: размытое пятно может быть больше, прежде чем оно будет распознано как негативное влияние на соседние пиксельные структуры.
Формулы для расчета глубины резкости
Точный расчет расширения глубины резкости требует нескольких отдельных расчетов. Используемые здесь формулы основаны на публикации Greenleaf, Allen R., Photographic Optics , The MacMillan Company, New York, 1950, p. 25-27.
Однако это лишь простые приближенные уравнения, как и любые другие уравнения, опубликованные по этой теме.
Резкость изображения и глубина резкости сильно зависят от конструкции оптики и оптических ошибок.Нерезкость точек изображения дополнительно обусловлена хроматической и сферической аберрациями, комой и астигматизмом и может составлять целый пиксель уже при очень маленьких пикселях камеры.
Гиперфокальное расстояние:
Относится к объектному расстоянию, при котором объекты, лежащие в бесконечности, могут быть изображены с приемлемой нерезкостью только в том случае, если сфокусировано именно это расстояние до объекта. Тогда поле глубины простирается от половины гиперфокального расстояния до бесконечности. Сначала необходимо рассчитать гиперфокальное расстояние:
H= (f´* f´) / (N * c) + f´
Минимальное расстояние фокусировки для приемлемой резкости изображения:
a рядом с = a (H — f´) / (H + a — 2* f´)
Максимальное расстояние фокусировки для приемлемой резкости изображения:
a далеко = a (H — f´) / (H-a)
Общая глубина резкости:
a рядом — a далеко
Важные переменные:
| Н | Гиперфокальное расстояние в мм |
| и рядом с | Минимальное фокусное расстояние для приемлемой резкости изображения в мм |
| и дальний | Максимальное фокусное расстояние для приемлемой резкости изображения в мм |
| и | Расстояние до объекта |
| f’ | Фокусное расстояние объектива в мм |
| Н | Фокусное отношение оптики |
| с | Размытое пятно в миллиметрах, обычно двойной размер пикселя |
Мелкая и глубокая глубина резкости: основное руководство
В чем разница между малой и большой глубиной резкости и почему это важно для вашей фотографии?
Глубина резкости (ГРП) — одна из самых важных фотографических концепций, с которыми вам когда-либо приходилось сталкиваться, и если вы научитесь манипулировать ею в своих интересах, вы мгновенно станете лучшим фотографом.
Вот почему в этой статье я поделюсь всем, что вам нужно знать о малой и большой глубине резкости, в том числе:
- Как добиться идеальной глубины резкости
- Когда использовать малую или большую глубину резкости
- Множество примеров, иллюстрирующих мощь различных эффектов глубины резкости
- Множество полезных советов по ходу дела
Давайте приступим к делу.
Мелкая и глубокая глубина резкости: содержание
Что такое глубина резкости?
Глубина резкости относится к зоне приемлемой резкости на фотографии.
Итак, если вы фотографируете дерево, а только ветка резкая, то глубина резкости у вас малая. С другой стороны, если ветви, ствол и даже пространство перед и за деревом находятся в фокусе, то вы создали большую глубину резкости.
Вы, несомненно, сталкивались с множеством примеров малой и большой глубины резкости, даже если не осознавали этого в то время. На фотографиях с малой глубиной резкости очень мало фокуса (помните, что зона приемлемой резкости — , узкая ), поэтому у них обычно будет четкое размытие фона, например:
Снимки с большой глубиной резкости, напротив, обладают достаточной резкостью по всей сцене.
На фотографии с большой глубиной резкости часто можно разглядеть каждую деталь:
Ключевой вывод здесь прост:
Каждая фотография имеет зону фокусировки, и в зависимости от нескольких факторов (объясненных в следующем разделе!), вы получите неглубокую зону фокусировки, глубокую зону фокусировки или что-то среднее между ними.
Теперь давайте более подробно рассмотрим малую и большую глубину резкости:
Объяснение малой глубины резкости
Малая глубина резкости относится к фотографиям, на которых в фокусе находится только полоска.
Таким образом, портрет с малой глубиной резкости может иметь в фокусе только голову объекта или даже только глаза, в то время как фон размыт до забвения:
И лесной пейзаж с малой глубиной резкости может иметь в фокусе только один или два листа, в то время как деревья исчезают в мягкости:
Небольшая глубина резкости очень полезна, когда вы хотите выделить объект на фоне.
Например, если вы фотографируете человека на фоне шумного леса, чтобы выделить человека, вам нужно размыть лиственный фон.
Но как на самом деле добиться малой глубины резкости?
Есть три простых способа. Давайте рассмотрим их один за другим:
Используйте широкое отверстие
Чем шире диафрагма объектива, тем меньше глубина резкости.
И вы можете установить широкую диафрагму, набрав небольшое число f, например, f/1,8, f/2,8 или f/4. При прочих равных условиях, чем меньше число f, тем уже глубина резкости, поэтому портретные фотографы с малой глубиной резкости часто снимают с объективами, которые могут опускаться до f/1.4 или даже f/1.2.
Используйте длинное фокусное расстояние
Чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше глубина резкости.
Таким образом, если вы фотографируете портрет с другого конца комнаты, объектив с фокусным расстоянием 50 мм может дать вам среднюю глубину резкости, а объектив с фокусным расстоянием 135 мм даст гораздо меньший результат.
Конечно, увеличение фокусного расстояния не всегда целесообразно — например, смена объектива требует времени, плюс вы можете предпочесть работать с одним фиксом.Вот тут-то и пригодится третий способ уменьшения ГРИП:
.Подойдите ближе к объекту
Чем ближе вы приближаете объект (т. е. к точке фокусировки объектива), тем меньше глубина резкости.
Если вы фотографируете футболиста через поле, при условии, что вы сфокусировались на теле игрока, глубина резкости будет огромной . Но если вы подойдете прямо к игроку и выстрелите ему прямо в лицо, глубина резкости будет очень маленькой.
Собираем все вместе
Важно понимать, что эти три фактора — диафрагма, фокусное расстояние и расстояние до объекта — работают вместе , чтобы создать глубину резкости на фотографии.
Если вы используете широкую диафрагму, объектив 400 мм и максимально приблизитесь к объекту съемки, глубина резкости будет безумно маленькой.
Однако, если вы используете широкую диафрагму, но затем используете широкоугольный объектив (например, 24 мм) и снимаете через комнату, глубина резкости будет находиться где-то между мелкой и глубокой.
В конечном счете, если для вас важна малая глубина резкости, вам, вероятно, потребуется настроить несколько элементов для получения желаемого эффекта, а не только один. Есть смысл?
Объяснение большой глубины резкости
Помните, что большая глубина резкости относится к большой зоне резкости. Таким образом, вместо размытия фона вы получите четкий объект и детализированное окружение.
Фотографы-пейзажисты любят большую глубину резкости, потому что она подчеркивает все эффектные детали сцены, от воды на переднем плане до гор на заднем плане:
А архитектурные фотографы также снимают с большой глубиной резкости, чтобы подчеркнуть четкие линии и текстуры:
Существует три способа увеличения глубины резкости (и это просто , противоположный коэффициента малой глубины резкости, рассмотренного выше):
Используйте узкую апертуру
Чем уже апертура вашего объектива, тем больше глубина резкости.
Таким образом, если вы снимаете с f/6,3, вы, как правило, получаете среднюю глубину резкости. Нажмите на f/8, и глубина резкости станет больше; поднимите это еще раз до f / 16, f / 18 или даже f / 22, и ваша глубина резкости станет еще больше.
(Примечание: настройка узкой диафрагмы имеет несколько недостатков, поэтому всегда следует быть осторожным, прежде чем стремиться к сверхвысокой глубине резкости. Узкие диафрагмы страдают от ухудшающей резкость дифракции, и они также пропускают света, поэтому вам часто придется снимать со штатива.)
Используйте широкое фокусное расстояние
Объективы с широким фокусным расстоянием обеспечивают большую глубину резкости при прочих равных условиях. Снимайте на 35 мм, и ваша глубина резкости будет достаточно большой. Перейдите на 24 мм, и ваша глубина резкости станет еще больше. А при 14 мм легко сохранить резкость всей сцены, даже если вы используете широкую диафрагму.
Кстати, это один из способов, с помощью которого пейзажным фотографам удается снимать сверхчеткие пейзажи в течение всего дня — они придерживаются фокусных расстояний 12–20 мм, что в значительной степени способствует сохранению большой глубины резкости.
Отойдите подальше от объекта
Как вы уже знаете, приближение к объекту уменьшает глубину резкости, поэтому само собой разумеется, что удаление от объекта увеличивает глубину резкости, верно?
И это правда: чем дальше вы уходите от объекта, тем больше глубина резкости.
Если снимать цветок с расстояния ширины руки, глубина резкости будет крошечной. Но отойдите на 20 шагов назад, и глубина резкости мгновенно станет огромной.
Малая и большая глубина резкости: примеры
К этому моменту вы должны быть хорошо знакомы с малой и большой глубиной резкости (также известной как глубокий фокус против мелкой фокусировки ), и у вас должно быть общее представление о механизмах, которые производят различные эффекты глубины резкости.
В этом разделе я хочу познакомить вас с некоторыми примерами глубины резкости, чтобы продемонстрировать, на что действительно способна глубина резкости и почему это такое важное фотографическое понятие.
Сначала простой портрет. Как видите, фон представляет собой набор грязных аттракционов в парке развлечений, но они искусно размыты малой глубиной резкости. Изображение было снято с диафрагмой в диапазоне от f/1,4 до f/2,8, и если бы фотограф использовал диафрагму, скажем, f/11, снимок просто не получился бы; аттракционы сливались бы с предметом, и глаз зрителя не мог бы сфокусироваться.
Вот еще один портрет с малой глубиной резкости, снятый близко к объекту с диафрагмой f/1.4 апертура. Здесь невозможно сказать, что изначально было на заднем плане — вероятно, какие-то деревья — но эффект малой глубины резкости не позволяет загруженному фону перегружать зрителя:
Наконец, в этом крупном плане цветка используется малая глубина резкости, чтобы свести к минимуму отвлекающие внимание цветы и листья на заднем плане. Обратите внимание, как выделяется главный цветок благодаря диафрагме f/3,5, фокусному расстоянию 105 мм и небольшому расстоянию от камеры до объекта.
С другой стороны, глубокая глубина резкости в этой лесной сцене притягивает зрителя и удерживает его внимание:
Вот еще одна сцена в лесу, где важна большая глубина резкости.Без четких линий деревьев взгляд зрителя начал бы блуждать, но ультраузкая диафрагма и широкоугольное фокусное расстояние гарантируют, что кадр будет резким на всем протяжении.
А на этом фото большая глубина резкости подчеркивает четкие линии здания вместе с контрастными текстурами (стекло, металл, небо и др.):
Как добиться идеальной глубины резкости
Теперь, когда вы знаете, как создаются различные эффекты глубины резкости, для достижения идеальной глубины резкости нужно выполнить два простых шага:
- Определение глубины резкости
- Следуйте рекомендациям выше, чтобы получить этот эффект
Итак, посмотрите на свою сцену.Спросите себя: хочу ли я подчеркнуть конкретную тему? Если ответ да , то малая глубина резкости, вероятно, является хорошей идеей; в противном случае лучшим выбором может быть большая глубина резкости, особенно если вы хотите выделить множество интересных деталей.
Затем внесите необходимые изменения для достижения нужного результата. Помните, для малой глубины резкости можно:
- Расширьте диафрагму
- Используйте длиннофокусный объектив
- Приблизьтесь к объекту съемки
А для большой глубины резкости вы можете:
- Уменьшите апертуру
- Используйте широкоугольный объектив
- Отойдите от объекта съемки
Если весь этот процесс кажется немного простым, это потому, что так оно и есть – получить идеальную глубину резкости не должно быть сложно, на по крайней мере, когда вы знаете, что вы делаете!
Когда использовать малую глубину резкости
Хотя малая глубина резкости часто выглядит художественно, бывают случаи, когда она работает, а бывают ситуации, когда ее лучше избегать.Чрезмерное использование малой глубины резкости является распространенным явлением, поэтому важно с самого начала понимать, когда следует стремиться к размытию фона, а когда лучше сохранять четкость сцены на всем протяжении.
В частности, вам следует рассмотреть возможность использования малой глубины резкости, если:
- Вы фотографируете портретный объект и хотите, чтобы его голова/тело выделялись, а фон был размыт (либо для улучшения глубины/разделения, либо потому, что фон отвлекает).
- Вы делаете макросъемку и хотите получить художественный абстрактный эффект.
- Вы снимаете уличную фотографию и хотите отделить объект от фона (или уменьшить фоновый хаос).
- Вы фотографируете домашних животных, диких животных или птиц и хотите выделить главный объект.
Конечно, это далеко не исчерпывающий список, но постарайтесь следовать ему (или хотя бы использовать его в качестве руководства). Конечно, если вы найдете сцену, которая просто кричит малая глубина резкости , даже если она нарушает пункты, о которых я рассказал выше, действуйте — просто не используйте малую глубину резкости просто потому, что можете.
Когда использовать большую глубину резкости
Глубокая глубина резкости идеальна для случаев, когда вся сцена имеет значение . Возможно, он содержит полезные композиционные элементы (например, направляющие линии), или, возможно, каждая часть сцены тщательно расположена, чтобы улучшить кадр.
- Вы фотографируете пейзажи и хотите создать большую глубину, с четкими передним планом, средним планом и фоном.
- Вы фотографируете архитектуру и хотите точно отобразить здание (например,г., для списка недвижимости).
- Вы делаете макросъемку и хотите выделить весь объект спереди и сзади.
- Вы снимаете уличные сцены и хотите подчеркнуть хаос окружающей среды или просто хотите увеличить зону резкости, чтобы повысить вероятность успеха.
Как и в случае с малой глубиной резкости, вы можете использовать большую глубину резкости нетрадиционными способами — например, при съемке портретов — но вы всегда должны быть осторожны и принимать обдуманные решения по глубине резкости.
Мелкая и глубокая глубина резкости: заключение
Теперь, когда вы прочитали эту статью, вы можете с уверенностью создавать эффекты малой и большой глубины резкости, а также должны знать, когда лучше использовать тот или иной параметр.
Так что берите камеру и начинайте практиковаться. Проверьте, как изменение диафрагмы, фокусного расстояния и расстояния до объекта влияет на глубину резкости.
А затем начните добавлять различные эффекты в свои фотографии!
Глубина резкости · неконвергентный
3D полотна в предыдущем посте представлены в виде графиков.Рендеринг их в 3D представляет несколько проблем. В зависимости от того, какие инструменты вы используете, вы можете преобразовать их в сетки. Есть и несколько других способов сделать это.
3D-структура, визуализированная с глубиной резкости
Ниже приведено описание метода, используемого для рендеринга паутины, а также изображений, которые вы см. здесь, это не связано с созданием сеток. Он должен работать в широком диапазон структур графов и, возможно, другие вещи.
Предполагая, что у вас есть:
- Линия в 3D,
l=[a, b]; - камера в положении,
c; - фокусное расстояние от камеры,
f - функция расстояния,
dst(a, b)которая дает расстояние междуиив; - a функция,
lerp(a, b, s) = a + s*(b-a), что интерполирует междуииb; - функция,
rnd(), которая выдает случайные числа между0и1; и - функция,
rndSphere(r), которая возвращает случайные точки внутри сферы с радиусомr.
3D-структура, визуализированная с глубиной резкости
Имея в виду предыдущие определения, вы можете нарисовать все линии, l , в структуре вашего графика, используя следующий метод:
- Выберите точку,
v = lerp(a, b, rnd()), onл. - Вычислить расстояние,
d = dst(v, c). - Найдите радиус образца,
r = m * pow(abs(f - d), e). - найти новую позицию,
w = v + rndSphere(r). - Спроектируйте
св 2D и нарисуйте пиксель/точку. - Выборка фиксированное количество раз или в зависимости от длины
л. Используйте низкое значение альфа и большое количество выборок для гладкий результат.
Здесь м — это параметр, который регулирует размер глубины
полевая сфера («Круг неразберихи»), а e регулирует
распределение проб внутри сферы отбора проб. Начните с настройки
оба числа, близкие к 1 , затем скорректируйте их и посмотрите, что
бывает.
3D-структура, визуализированная с глубиной резкости
Если вы попробуете это, вы, вероятно, заметите, что есть много других вещи, чтобы настроить, а также. По крайней мере, это должно заставить вас начать.
Следует иметь в виду, что этот метод на самом деле не требует от вас
работать в трехмерном пространстве. Семплирование может происходить и в 2D, а
радиус выборки, r , описанный выше, может быть любым числом
разные функции.
Прочтите следующий пост, чтобы узнать, как добавить также эффект изменения цвета.
(PDF) Семантическая глубина резкости.
[2] М. Бельге, И. Локуге и Д. Риверс. Назад в будущее:
Система графических слоев, вдохновленная прозрачной бумагой.
В INTERCHI’93 Conference Companion, стр. 129–130,
1993.
[3] E.A. Bier, M.C. Stone, K. Pier, W. Buxton и TD
DeRose. Инструментальное стекло и волшебные линзы: прозрачный интерфейс
. Компьютерная графика (Proceedings SIGGRAPH’93),
27 (серия ежегодных конференций): 73–80, 1993.
[4] Г. Колби и Л. Шолль. Прозрачность и размытие как выборочные
сигналы для сложной визуальной информации. В SPIE Vol. 1460, Image Handling and Reproduction Systems Integration, стр.
114–125, 1991.
[5] Р. Л. Кук, Т. Портер и Л. Карпентер. Распределенная трассировка лучей
. Computer Graphics (Proceedings SIGGRAPH’84),
18(3):137–145, июль 1984 г.
[6] Г. ди Баттиста, П. Идес, Р. Тамассия и И. Толлис. Алгоритмы
для рисования графиков: аннотированная библиография.
Computational Geometry: Theory and Applications, 4(5):235–282,
1994.
[7] GW Furnas. Обобщенные рыбьи взгляды. В MM Mantei
и P. Orbeton, Editors, Proceedings of the ACM Conference
on Human Factors in Computer Systems, SIGCHI Bulletin,
, стр. 16–23, Нью-Йорк, США, 1986. Association for Computer
Машины.
[8] Э. Б. Гольдштейн. Wahrnehmungspsychologie: Eine Ein-
f¨
uhrung.Spektrum Akademischer Verlag, 1997.
[9] П. Хэберли и К. Экли. Буфер накопления: Аппаратная поддержка
для качественного рендеринга. Computer Graphics
(Proceedings SIGGRAPH’90), 24(4):309–318, август 1990 г.
[10] C.G. Healey and J.T. Enns. Краткий обзор больших наборов данных:
Комбинирование текстур и цветов в научной визуализации.
IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics,
5(2):145–167, апрель 1999 г.
[11] В. Хайдрих, П. Слусалек и Х. Зайдель. Основанная на изображении модель
для реалистичных систем линз в интерактивной компьютерной графике
ics. У. А. Дэвис, М. Мантей и Р. В. Классен, редакторы,
Graphics Interface ’97, страницы 68–75. Canadian Information
Processing Society, Canadian Human-Computer Communications Society
, май 1997 г. ISBN 0-9695338-6-1 ISSN 0713-
5424.
[12] И. Герман, Г. Мелансон и МСМаршалл. Визуализация графов
и навигация в визуализации информации: Обзор.
IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics,
6(1):24–43, янв.-март. 2000.
[13] Дж. Хуанг, К. Мюллер, Н. Шариф и Р. Кроуфис. Fastsplats:
Оптимизированное разбрызгивание на прямолинейных сетках. In Proceedings Visualization
2000, Солт-Лейк-Сити, Юта, США, 8–13 октября 2000 г.
IEEE.
[14] С. Д. Кац. Кинорежиссура кадр за кадром: Визуализация от концепции к экрану.Focal Press, 1991.
[15] Т. А. Кихи. Обобщенная проблема детализации в контексте. In
Proceedings IEEE Symposium on Information Visualization
1998, страницы 44–51. IEEE, 1998.
[16] M. Kreuseler, N. L´
opez и H. Schumann. Масштабируемая рамка-
работает для визуализации информации. На симпозиуме IEEE по визуализации информации
, Солт-Лейк-Сити, Юта, США, 8 октября —
13 2000. IEEE.
[17] Дж. Лэмпинг, Р.Рао и П. Пиролли. Технология фокус+контекст, основанная на гиперболической геометрии для визуализации больших
иерархий.
В Трудах ЧИ’95. АКМ, 1995.
[18] Х.-С. Ли. Обзор моделей размытия изображения в фотографической системе
с использованием принципов оптики. Optical Engineering,
29(5):405–421, май 1990 г.
[19] YK Leung and MD Apperley. Обзор и таксономия
методов презентации, ориентированных на искажение. ACM Trans-
Действия по взаимодействию компьютера и человека, 1(2):126–160, июнь
1994.
[20] Х. Либерман. Многомасштабное, многослойное, полупрозрачное виртуальное пространство
. На Международной конференции IEEE по визуализации информации,
, Лондон, сентябрь 1997 г. IEEE.
[21] H. L¨
offelmann и E. Gr¨
oller. Трассировка лучей с расширенными камерами
. Журнал визуализации и компьютерной анимации,
7(4):211–228, 1996.
[22] И. Локуге и С. Ишизаки. Геопространство: интерактивная система визуализации для исследования сложных информационных пространств.В
CHI’95 Proceedings, 1995.
[23] T. McReynolds and D. Blythe. Усовершенствованная графическая программа —
методов обработки с использованием OpenGL. Курс SIGGRAPH 2000
32, Примечания к курсу, 2000.
[24] М. Потмесил и И. Чакраварти. Объектив и апертура камеры модели
для генерации синтетического изображения. Computer Graphics
(Proceedings SIGGRAPH’81), 15(3):297–305, август 1981 г.
[25] P. Rademacher and G. Bishop.
изображений с несколькими центрами проецирования.Компьютерная графика (Proceedings SIGGRAPH’98),
32 (серия ежегодных конференций): 199–206, 1998.
[26] М. Саркар и М. Х. Браун. Графические виды «рыбий глаз».
Communications of the ACM, 37(12):73–83, Dec. 1994.
[27] M. Sarkar, S.S. Snibbe, O.J. Tversky, and S.P. Reiss. Растягивание
резинового листа: метафора визуализации больших макетов
на маленьких экранах. В материалах симпозиума ACM по программному обеспечению и технологиям пользовательского интерфейса
, визуализация информации
, страницы 81–91, 1993.
[28] M.C. Stone, K. Fishkin, and E.A. Bier. Передвижной фильтр как
инструмент пользовательского интерфейса. В Proceedings of ACM CHI’94 Conference-
on Human Factors in Computing Systems, Volume 1 of
Information Visualization, pages 306–312, 1994.
[29] A. Treisman. Преаттентивная обработка в зрении. Computer
Vision, Graphics, and Image Processing, 31:156–177, 1985.
[30] C. Ware. Визуализация информации: восприятие для дизайна.
Morgan Kaufmann Publishers, 2000.
[31] Л. Вестовер. Оценка посадочного места для объемного рендеринга. Компьютерная графика
(Proceedings SIGGRAPH’90), 24(4):367–
376, август 1990 г.
[32] S. E. Wixson. Инструменты четырехмерной обработки сердечно-
сосудистых данных. IEEE Computer Graphics and Applications,
3(5):53–59, август 1983 г.
[33] SE Wixson. Отображение данных 3D МРТ с нелинейными
сигналами глубины фокуса.Компьютеры в кардиологии, стр.
