Почему приближение или увеличение уменьшает глубину резкости?

Расстояние до объекта является внутренним фактором в формуле глубины резкости:

DOF = (2Ncf²s²) / (f⁴ - N²c²s²)

Где:

• N = F-число
• c = Круг путаницы
• f = фокусное расстояние
• s = расстояние до объекта

Круг путаницы (CoC) здесь является причудливым фактором. CoC влияет на «глубину» сцены, которая кажется в фокусе. На самом деле существует только одна бесконечно тонкая плоскость фокусировки , и размытие увеличивается в зависимости от расстояния от этой плоскости. В зависимости от выходного размера фотографии (размер изображения масштабируется для просмотра) меняется CoC. Изображения, уменьшенные и опубликованные в Интернете, могут поддерживать гораздо больший CoC, в то время как изображения, увеличенные и распечатанные в большом размере, поддерживают только небольшой CoC. CoC ограничен нижней границей пространственной частоты датчика, которая может варьироваться от 0,01 мм до 0,02 мм, поэтому датчики с более высокой плотностью, как правило, лучше подходят для тех, кто печатает, особенно для тех, кто увеличивает свои фотографии в два-три раза для больших. отпечатки.

Вы также должны отметить, что увеличение фокусного расстояния изменяет перспективу на любом заданном расстоянии от объекта, поэтому вы можете увеличивать масштаб, а не приближаться к объекту, и получать такой же грубый эффект. Причина этого заключается в том, что большие фокусные расстояния сжимают поле , тогда как широкие фокусные расстояния уменьшают сжатие поля . Номинальное фокусное расстояние, при котором поле зрения кажется таким же, как то, что мы видим, обычно равно диагонали датчика, и в этом случае кажущаяся глубина резкости в результате нормальной перспективы сама по себе будет «нормальной». (Вот почему объективы 50 мм в форм-факторе 35 мм называются «обычными» объективами.)

Глубина резкости на самом деле зависит от увеличения и F-числа. Увеличение зависит от расстояния до объекта (расстояние от объектива до объекта и расстояние от объектива до сенсора). Разница в этих расстояниях приводит к более косым углам сфокусированных световых лучей по мере приближения объекта к объективу или по мере того, как объектив увеличивает объект на большем расстоянии, что приводит к меньшей глубине резкости. По этой же причине большая апертура уменьшает глубину резкости... более косые углы сфокусированных световых лучей.

Когда дело доходит до глубины резкости телеобъективов (объективы длиннее, чем «обычные» объективы, например, 50 мм на FF), они эффективно достигают того же результата, что и фокусировка на близком расстоянии, что приводит к той же глубине резкости, что и у более близкого объекта на расстоянии. более широкий угол (т. е. одинаковое кадрирование независимо от фокусного расстояния). Визуализация причины, по которой большие фокусные расстояния по-прежнему приводят к тонкой глубине резкости, немного нелогична. Это сводится к сжатию поля , поэтому длинные линзы создают такую ​​перспективу, как они, и имеют кажущуюся более тонкую глубину резкости, чем обычно (и естественно).

На рисунке выше третья диаграмма (синяя) имеет ту же глубину резкости, что и первая диаграмма (зеленая), несмотря на то, что реальная фокальная плоскость находится дальше. Сжатие поля визуализируется внизу, что, мы надеемся, демонстрирует причины, по которым большое фокусное расстояние приводит к более мягкому фону и тонкой глубине резкости. Следует отметить, что на основе нормального размера более длинные фокусные расстояния на самом деле не размывают больше, чем широкофокусные, и для любого данного кадра объекта глубина резкости фактически одинакова. Внешний вид несколько иллюзорен, учитывая эффект сжатия, который имеют фокусные расстояния больше «нормального». Фон увеличивается с большим фокусным расстоянием, что имеет тенденцию создавать более мягкий вид с тем же количеством размытия по сравнению с объектами, видимыми в кадре.

В некотором смысле глубина резкости — это иллюзия. Есть только одна плоскость фокусировки. Все, что находится перед точкой фокусировки или за ней, в той или иной степени не в фокусе. То, что мы называем глубиной резкости, — это область, в которой объекты выглядят для наших глаз так, как будто они находятся в фокусе . Это основано на способности человеческого глаза различать мельчайшие различия на определенном расстоянии. Если слегка расфокусированное пятно меньше, чем способность нашего глаза различать детали, то оно кажется в фокусе. Когда вы увеличиваете часть изображения, увеличивая его или приближая к нему, вы позволяете своему глазу увидеть детали, которые раньше были слишком близко друг к другу, чтобы ваши глаза могли видеть их как отдельные части изображения.

Поскольку объекты постепенно становятся более размытыми, чем дальше они находятся от точки фокусировки, по мере того, как вы постепенно увеличиваете изображение, воспринимаемая глубина резкости сужается по мере того, как ближняя и дальняя точки, в которых ваши глаза могут различать мелкие детали, приближаются к фокальной плоскости.

Если вы просматриваете изображение на встроенном экране камеры, происходит что-то еще. Типичный датчик DSLR может иметь разрешение около 20MP. Типичный экран может иметь разрешение около 1 МП. Некоторые детали изображения, записанного датчиком, объединяются, чтобы поместиться на экране с более низким разрешением. И хотя я никогда этого не читал, я думаю, что производители камер стараются сделать изображения настолько резкими, насколько это возможно для экрана камеры, чтобы фотографии выглядели лучше для фотографа.

Глубина резкости определяется восприятием и зависит от размера экрана. Когда вы увеличиваете масштаб экрана, вы меняете размер просмотра. Большинство диаграмм DOF откалиброваны для печати 8x10 дюймов на расстоянии просмотра 12 дюймов, но некоторые онлайн-инструменты позволяют вводить другие числа.

Видите ли, есть только одна плоскость фокусировки . Все, что ближе и дальше, не в фокусе, за исключением того, что переход постепенный . Таким образом, по мере увеличения расстояния от плоскости фокусировки размытие увеличивается. В какой-то момент размытие становится достаточно сильным, чтобы его можно было считать не в фокусе.

Чем крупнее вы что-то просматриваете, тем заметнее размытие. Поэтому, когда вы видите что-то большее, точка, в которой оно становится не в фокусе, просто наступает раньше.