Что такое глубина резкости и как она возникает?
Многие вещи способствуют эстетическому качеству изображения. В частности, есть глубина резкости. Квалифицированные фотографы знают, как управлять этим аспектом, чтобы добиться желаемого результата.
Но есть много дезинформации о том, что такое глубина резкости и что ее вызывает.
Эта статья объяснит все, что вам нужно знать о физике глубины резкости.
Что такое глубина резкости?
Глубина резкости – это зона фокуса в изображении. Это область изображения с приемлемым уровнем резкости. Области перед и за этой областью будут нечеткими или нечеткими.
Малая глубина резкости означает, что эта зона фокусировки очень тонкая, в то время как большая глубина резкости может иметь большую часть изображения в фокусе.
Малая глубина резкости, как показано на изображении двух цветов на клавишах пианино, дает одну крошечную полоску фотографии в фокусе, в то время как остальная часть изображения не в фокусе. Чем дальше от области фокусировки, тем более размытым или расфокусированным становится изображение.
Напротив, более глубокая глубина резкости, как показано на пейзаже ниже, дает более или менее каждую часть изображения в фокусе.
Наука о глубине резкости
Физика, лежащая в основе того, почему камеры создают глубину резкости, относительно сложна. Это можно объяснить, используя концепцию кругов замешательства.
В оптике кружок нерезкости – это пятно, которое образуется, когда свет не идеально сфокусирован.
В камере свет попадает в линзу, которая фокусирует свет на датчик камеры. Вспомните, как вы были ребенком и использовали увеличительное стекло, чтобы сфокусировать свет на бумаге, чтобы та загорелась.
На изображении выше центральная диаграмма показывает идеально сфокусированный световой конус, образующий очень маленький круг. Здесь два внешних луча света соединяются вместе и означает, что этот свет сфокусирован – точно так же, как с увеличительным стеклом.
На схемах выше и ниже показан свет, который был сфокусирован неидеально, что привело к появлению больших кругов замешательства, которые могли бы казаться размытыми.
Цель состоит в том, чтобы линза фокусировала свет на датчик по кругам, размер которых меньше размера пикселя, поскольку это будет самая резкая часть изображения. Но камеры могут фокусироваться только в одной точке. Все, что находится впереди или позади этой точки, приведет к появлению больших кругов замешательства и сделает эти части изображения не в фокусе.
Таким образом, глубина резкости – это область, в которой световые лучи образуют на датчике круги, которые меньше пикселей.
Что вызывает глубину резкости?
Глубина резкости определяется четырьмя параметрами: диаметром апертуры, расстоянием до объекта, фокусным расстоянием и размером пикселей.
Размер пикселя
Поскольку что-то резкое на изображении, если сфокусированный свет делает круг меньше размера пикселя, из этого следует, что более крупные пиксели будут означать, что в фокусе находится больше. Таким образом, увеличение размера пикселя увеличивает глубину резкости и наоборот.
Диафрагма
Как объяснялось выше, диафрагма или F-ступень – это ширина линзы, которая пропускает свет к датчику.
Диафрагму объектива можно сделать шире или уже, чтобы пропускать больше или меньше света. По мере того, как диафрагма становится меньше (большее число F-ступеней), большая часть изображения будет в фокусе. Другими словами, меньшая диафрагма приводит к большей глубине резкости и наоборот.
Это изображено на следующих двух изображениях. При диафрагме f1.4 (очень широкая диафрагма, вверху) очень небольшая часть изображения находится в фокусе:
Между тем, при f22 (очень закрытая диафрагма, внизу) большая часть изображения находится в фокусе:
Это происходит потому, что при больших диафрагмах в линзу попадает больше света. По определению, меньше света будет попадать в объектив. Свет должен изгибаться больше, чтобы попасть на датчик, и из-за этого большая часть световых лучей будет встречаться до или после датчика, что означает, что он расплывчатый.
Расстояние от объектива
Чем ближе вы к объекту, тем меньше глубина резкости. Чем дальше, тем больше глубина резкости. В какой-то момент все, что находится за определенной точкой, будет в фокусе – это называется гиперфокальным расстоянием.
Это происходит так же, как и с диафрагмой. Чем ближе вы находитесь к объекту, тем под большим углом падают лучи света, попадающие в объектив. Как указано выше, это означает, что свет должен отклоняться больше, прежде чем они встретятся, а это означает, что глубина резкости будет уже.
Фокусное расстояние
Фокусное расстояние – это расстояние между задней узловой точкой (сложной частью линзы, преломляющей свет) и датчиком изображения. Фокусное расстояние важно, потому что это длина, необходимая для того, чтобы лучи света попадали в точку фокусировки. Чем короче фокусное расстояние, тем резче изгибаются лучи света. Это означает, что части, находящиеся вне фокуса, находятся ближе к плоскости изображения (датчику) и меньше расфокусированы.
Более короткие фокусные расстояния имеют большую глубину резкости, а более длинные фокусные расстояния имеют меньшую глубину резкости. Таким образом, если у вас есть объектив 50 мм и объектив 600 мм, оба на одинаковом расстоянии от объекта, объектив 600 мм будет иметь меньшую глубину резкости.
Смартфоны и компьютерная фотография
Несмотря на то, что у смартфонов очень широко открытая диафрагма, им сложно создать ту же глубину резкости, которую достигают зеркалки с отличными объективами. Но, поскольку у них такое крошечное фокусное расстояние, у них действительно большая глубина резкости, что означает, что большая часть изображения будет в фокусе.
Войдите в компьютерную фотографию. Программное обеспечение дошло до того, что оно может моделировать глубину резкости путем обработки изображения.
В отличие от традиционной фотографии, компьютерная фотография создает «карту глубины» изображения, которая пытается определить, где находятся все объекты в сцене. Затем он использует сложные алгоритмы для создания убедительных размытых фонов – что сложнее, чем кажется!
На чем сосредоточить внимание
В конце концов, оптика, обеспечивающая существование глубины резкости, – относительно сложный предмет. Надеюсь, эта статья помогла вам понять, что такое глубина резкости, как она возникает и как ею управлять.