Дълбочина на полето - основите на изчислението и отчитането на фотографията
Дълбочина на полетое диапазонът от разстояния от фотоапарата по посока на обекта, в рамките на който всички обекти изглеждат остри. Тук възникват няколко въпроса. Първо, какво означава остър? Второ, къде са остри - на матрицата, на екрана на компютъра или на отпечатаната снимка? Трето, при какво увеличение на изображението обектът ще бъде остър? Четвърто, как да се определи този диапазон от разстояния? Пето, как да използваме придобитите знания на практика? Ще се опитам да отговоря на тези и други възможни въпроси възможно най-подробно.
Нека започнем с факта, че самият термин дълбочина на рязкост и неговата дефиниция, дадена по-горе, не са достатъчно строги. Ако вземем лещата за отправна точка за разстояния, тогава всичко, което се намира пред лещата, се нарича пространство на обектите, а всичко, което е зад лещата, се нарича пространство на изображенията. И така, дълбочината на полето е диапазонът от разстояния в пространството наизображението, в рамките на който изместването на матрицата по оптичната ос на лещата не причинява забележимо влошаване на остротата. За фотографа тази информация не е от практическа полза.
Много по-важно е какво се случва в пространствотообекти, в което се намира заснеманият обект. Тук разпространението на разстоянията, в които обектите са достатъчно остри, се нарича дълбочина на рязкост или накратко DOF. Така се случи, че в съвременната фотография дълбочината на рязкост и DOF се считат за синоними, така че ще използваме и термина дълбочина на рязкост, означавайки под негоDOFи отнасяйки го към пространството на обектите.
Каква е дълбочината на полето, представете си, вероятно,Почти всички. Снимките ясно показват как се променя остротата на обектите при промяна на блендата на обектива. Очилата са разположени на еднакво разстояние едно от друго и заемат дълбочина около 120 см. Заснемането е извършено с бърз обектив с фиксирано фокусно разстояние Nikkor 50 mm, 1:1.4. Фокусирането беше направено върху централния обект.
Критерии за острота и кръг на разсейване
Такова предположение екръгът на разсейване(или кръгът на объркването), или по-скоро неговият граничен размер, който сме съгласни да считаме за остър. В този случай всички детайли, чийто размер е по-малък от кръга на дисперсия, ще се считат за достатъчно остри на снимката и обектите, съответстващи на тях, ще попаднат в зоната на дълбочина на полето.
Максималният диаметър на кръга на разсейване се определя от разделителната способност на зрението и при гледане на снимка от разстояние 25 cm (най-добро разстояние за зрение) е0,1 mm, т.е. всичко по-малко от този размер ще се възприема от окото като точка. Това се приемакато критерий за острота.
Но тази стойност не може да се използва при изчисляване на дълбочината на полето, тъй като крайната снимка се получава чрез уголемяване на изображението от сензора в определенмащаб. В зависимост от това колко ще увеличим снимката, можем да изчислим какъв трябва да е кръгът на разсейване върху сензора, за да дадем критерий за острота на снимката.
За да направите това, трябва да разделите стойността на критерия за острота (0,1 mm) на скалата на увеличение, но има тънкости, свързани с размера на пиксела. Всичко това е описано подробно в горната статия и вие сами можете, ако е необходимо, да изчислите кръга на разсейване върху матрицата въз основа на необходимата скала за увеличение на изображението.
нека да продължимСега към действителното изчисляване на дълбочината на полето.
Изчисляване на дълбочината на полето
За да бъдем точни, въвеждаме няколко определения.
Равнината в пространството на обекта, върху която е фокусирана лещата, се наричаравнина на прицелване. Най-близката до лещата равнина, в която обектите все още изглеждат остри според приетия критерий за острота и съответния кръг на дисперсия, се наричапредна граница на дълбочината на рязкост, а най-отдалечената езадна граница на дълбочина на рязкост. Саматадълбочина на полетосе изчислява като разстоянието между предния и задния ръб.
Тук няма да извеждам формули за изчисляване на дълбочината на рязкост (лесно можете да намерите тяхното извеждане в Интернет или в специализирана литература), ще дам само крайните изрази. Разстоянията до предната и задната граница на дълбочината на полето се изчисляват по формулите:
където:LfrontиLbackса съответно разстоянието до предната и задната граница на дълбочината на полето;L– разстояние до равнината на прицелване;f– фокусно разстояние на обектива;K– стойност на диафрагмата (число на диафрагмата);Zе диаметърът на кръга на разсейване върху матрицата, който разгледахме подробно по-горе.
Изразът за дълбочината на полето е:
Ако зададетеLотпредиLотзад(например по някакви творчески причини), тогава разстоянието до равнината на прицелване може да се определи по формулата:
Стойността на блендата, която ще осигури необходимата дълбочина на рязкост, се изчислява, както следва:
Хиперфокалното разстояниеLhypсе дава от:
и изрази за предния и задния ръбове на дълбочината на полето чрез хиперфокалнаразстоянието ще приеме формата:
и за дълбочина на полето:
Това саосновни формули, които ви позволяват да изчислите всички необходими параметри на дълбочината на полето. Малко вероятно е да използвате калкулатор, когато снимате, но в някои случаи точното изчисление може да бъде полезно. В интернет можете да намерите интерактивни калкулатори за определяне на дълбочината на рязкост, а за щастливите собственици на iPhone мога да препоръчам безплатната програма за калкулатор iDof или евтината DoF от Neuwert Media, която ви позволява да въведете произволен диаметър на кръга на дисперсия и да получите стойностите на дълбочината на рязкост и хиперфокалното разстояние.
Сега нека да преминем към тълкуването на горните формули и препоръки за отчитане на дълбочината на полето за различни условия на фотография.
Дълбочина на полетои бленда на обектива
От съотношението [3] ясно се вижда, че дълбочината на рязкосте право пропорционалнана блендата на обектива на камерата, по-точно на стойността на блендата. Това е много лесно за обяснение, ако погледнете фигурата по-долу. Колкото по-затворен е отворът, толкова по-малък е кръгът на разсейване и следователно толкова по-голям е интервалът на разстояние, в който обектите ще бъдат остри.
Обърнете внимание на пряката зависимост на дълбочината на полето от диафрагмата. Например при апертура 8 дълбочината на рязкост е 2 пъти по-голяма, отколкото при апертура 4 и 2 пъти по-малка, отколкото при апертура 16. Изглежда, че за да получите максимална дълбочина на рязкост, е необходимо да спрете обектива възможно най-далеч. Това е така, но тук има две тънкости.
Първо, когато блендата е затворена твърде голямо (големи f-числа), рязкостта намалява порадидифракция. Това вредно явление има винаги, но най-силно се проявява при затворени диафрагми. Прикои? Зависи от вашия фотоапарат, по-точно от размера на пикселите на матрицата. За повече информация относно ефектите на дифракция вижте специалната статия за дифракцията на светлината и нейния ефект върху качеството на изображението.
Второ, възприемането на изображението се променя. Вижте как един и същи обект изглежда при различни отвори.Изчезването на светлите точкисе дължи на факта, че някои от лъчите, отговорни за отражението под определени ъгли, просто са отрязани от много затворена бленда, така че тук намерението на фотографа е на първо място и понякога трябва да жертвате дълбочината на полето, за да получите по-изразителна снимка.
Дълбочина на полетои фокусно разстояние
Формула [3] показва, че дълбочината на рязкосте обратно пропорционалнана квадрата на фокусното разстояние на лещата. Тоест, когато фокусното разстояние намалее 2 пъти, дълбочината на полето се увеличава 4 пъти и обратно. Това е една от причините, поради които е препоръчително да се снимат пейзажи, където е необходимо да се получи висока рязкост в целия кадър с късофокусни широкоъгълни обективи, които дават много по-голяма дълбочина на рязкост от стандартните обективи и още повече от телеобективите.
Обърнете внимание на един важен нюанс. Колкото по-малка е матрицата на камерата, толкова по-къс обектив трябва да се използва, за да се получи същия мащаб на изображението. Поради тази причина компактните устройства с малки сензори имат много голяма дълбочина на полето.
Това създава затруднения при снимане на сцени, където е необходимода се подчертае обектът и да се замъгли фонът, например в портрет. Заснемането на добър портрет с компактен фотоапарат с късофокусен обектив е много трудно, тъй като и обектът, и фонът са еднакво остри. Ноголямата дълбочина на полето улеснява използването на такива камери при снимане на пейзажи при хубаво време, а качеството на пейзажните снимки, направени с евтина сапунена чиния, често не е по-лошо, отколкото при използване на професионални DSLR.
Малките сензори и късофокусните лещи могат значително данамалят ценатана компактна камера. Ако внимателно разгледате формулата [6] за хиперфокалното разстояние, можете да видите, че квадратът на фокусното разстояние в числителя при много къс фокус води до факта, че когато камерата фокусира върху хиперфокалното разстояние, можете да получите остри всички обекти от няколко метра до безкрайност (можете сами да замените стойностите във формулата и да експериментирате с фокусни разстояния).
Дълбочина на полетои разстояние до обекта
Ако заместим изрази [8] и [9] във формула [3], ще се види, че дълбочината на полетое пропорционална наквадрата на разстоянието до равнината на прицелване. Това предполага, че с намаляването на разстоянието до обекта дълбочината на полето намалява бързо. В допълнение, подробните изчисления показват, че предната и задната граница са разположени асиметрично спрямо равнината на пикап и разстоянието на предната граница от равнината на пикап винаги е по-малко от задната.
Асиметриятана дълбочината на полето е ясно видима на снимката по-горе. Ако по-далечният обект вече изглежда достатъчно остър, то близкият е много по-размазан, въпреки факта, че разстоянията между тях са напълно еднакви. В повечето случаи може да се приеме, че разстоянието от равнината на насочване до предния край на дълбочината на рязкосте приблизително2 пъти по-малко, отколкото до задната част, което ви позволява успешно да използвате това правило на практика, а незабравяйки, че няма ефект близо до хиперфокалното разстояние.
Особено трябва да помните за дълбочината на полето, когатомакро снимате. Тъй като разстоянието до обекта в тези случаи е много малко, дълбочината на полето става просто микроскопична. Това принуждава фотографа да бъде изключително внимателен и да подбере правилно ключовата част от кадъра, върху която е фокусиран обективът. Разбира се, можете да затворите блендата силно до стойности от 11 - 16 или повече, но в този случай може да няма достатъчно светлина и използването на бавни скорости на затвора е проблематично при движещи се обекти, например при снимане на насекоми. Имайте предвид, че паякът на тази снимка е напълно извън DOF, така че предната и задната част на паяка изглеждат измити.