Как рассчитать глубину резкости камер на мобильных телефонах с автофокусом?

Для одного мобильного телефона при изменении f немедленно меняется s.

f не изменится, если вы не переключите объектив, что подразумевает другой телефон или другую камеру на том же телефоне.

Фокусное расстояние — это свойство объектива, оно не зависит от фокусного расстояния ¹ . Итак, в ваших формулах все, кроме s , является константой. Формула предполагает, что линза сфокусирована на расстоянии s , но не имеет значения, используете ли вы автофокус или нет.

Если у вас есть зум-объектив, вы сначала увеличиваете, это дает фокусное расстояние, и фокусное расстояние не изменится до следующего раза, когда вы будете увеличивать.

Если в качестве примера использовать широкоугольную камеру iPhone 7 ( 4 мм f/1.8 ), сфокусированную на объекте на расстоянии 20 см:

s = 0.2 m
f = 0.004 m 
N = 1.8
c = 4e-6 m  ## 6 mm sensor diagonal divided by 1500 = 4 um 

Круг нерезкости имеет несколько формулировок . Какой из них вы используете, зависит от того, как вы собираетесь использовать изображение, а также от того, насколько вы критичны. Я использовал sensor_diagonal/1500здесь, настроить по вкусу ² .

Тогда расчет для фокусного расстояния 20 см будет выглядеть следующим образом:

Dnear = s*f^2 / (f^2 + N*c*(s - f))
Dnear = 0.2*0.004^2 / (0.004^2 + 1.8*4e-6*(0.2-0.004)) = 0.18 m = 18 cm
Dfar = 22 cm

Таким образом, при фокусном расстоянии 0,2 м глубина резкости изменяется с 0,18 до 0,22 м.

В то время как на расстоянии фокусировки 2 м глубина резкости изменяется от 1 м до 20 м.

Обратите внимание, что на обычных расстояниях (не макрофотография), когда расстояние до объекта намного больше, чем фокусное расстояние объектива, s - fоно примерно равно s, поэтому вы можете немного упростить формулу.

Сноски:

1) За исключением дыхания фокуса , фокусное расстояние действительно зависит от расстояния фокусировки. Но мы склонны игнорировать это при расчетах глубины резкости; отчасти потому, что эффект невелик, отчасти потому, что он индивидуален для каждого объектива, и цифры редко доступны, если только вы не измерите его самостоятельно.

2) Изображение находится в идеальном фокусе только на одном определенном расстоянии. CoC определяет вашу терпимость к размытости вне фокуса, поэтому вы можете считать это своего рода фактором выдумки. Размытость, которая невидима, когда вы сжимаете, скажем, 12-мегапиксельное изображение, чтобы оно соответствовало 2-мегапиксельному экрану, может быть видимым, если вы показываете изображение в масштабе 100%, чтобы посмотреть на отдельные пиксели.

Неофициальная формула глубины резкости:

P = точка фокусировки

Pd = удаленная точка с приемлемой резкостью

Pn = ближняя точка с приемлемой резкостью

F = фокусное расстояние (F^2 = F в квадрате)

D = диаметр приемлемого кружка нерезкости (рекомендуется использовать круг размером F/1000)

f = f-число

Pn (рядом) P/1+PDf/F^2

Pd (дальний) P/1-PDf/F^2

Все значения расстояния в миллиметрах затем конвертируются в футы или метры для использования.