Adancimea terenului

Adâncimea câmpului ( DOF ), adâncimea câmpului - distanța de-a lungul axei optice a lentilei dintre două planuri din spațiul obiectelor , în cadrul căreia obiectele sunt afișate subiectiv clar în planul focal conjugat [1] . Depinde direct de cele mai importante caracteristici ale sistemului optic: distanța focală principală și deschiderea relativă , precum și distanța de focalizare . În acest caz , numai obiectele situate în același plan al spațiului obiect, corespunzătoare distanței de focalizare [2] , sunt afișate absolut clar .

În vorbirea de zi cu zi, conceptul de adâncime de câmp este notat prin expresia mai scurtă „adâncime de câmp”. Totuși, în optică, aceasta din urmă denotă o altă mărime, care se măsoară în spațiul imaginii [1] . Evaluarea sa practică de către fotografi și cameramani nu este efectuată, dar joacă un rol important în domenii aplicate. Estimarea adâncimii spațiului clar reprezentat poate fi făcută vizual pe sticla mată a unei camere cu vizionare directă sau reflex , precum și pe monitorul unui vizor electronic sau în funcție de scara corespunzătoare de pe cilindrul obiectivului și tabelele compilate atunci când calcularea sistemului optic [3] .

Criterii de adâncime a câmpului

Adâncimea câmpului nu este o valoare absolută, deoarece se determină pe baza celei mai mici rezoluții a lentilei, precum și pe condițiile de observare a imaginii rezultate și pe capacitățile vederii umane [4] . Criteriul pentru adâncimea spațiului descris clar este cercul de împrăștiere , care depășește diametrul discului Airy al lentilei, deoarece se ia în considerare împrăștierea luminii a emulsiei fotografice , care reduce rezoluția. La rândul său, dimensiunea cercurilor de împrăștiere care formează imaginea subiectului depinde de distanța dintre acesta și planul de focalizare. Cu cât este mai mare decalajul față de planul de vizare, cu atât diametrul unui astfel de cerc este mai mare și cu atât claritatea imaginii este mai mică. Punctele obiectelor situate în afara planului de focalizare pot fi reprezentate subiectiv cu claritate dacă diametrele cercurilor de împrăștiere corespunzătoare nu depășesc valoarea de prag [5] .

Această valoare este aleasă pe baza considerentei că atunci când este privit de la o distanță de cea mai bună vedere de 25 de centimetri, ochiul uman percepe imaginea ca ascuțită dacă cercul de împrăștiere este mai mic de 0,1 mm [6] . Diametrul este luat drept prag pentru negativele de format mare destinate imprimării prin contact [3] . Negativele fotografice de format mic destinate măririi permit un diametru de 0,03–0,05 mm, sau 1/1000 din diagonala cadrului [7] . Pentru negative de format mediu de 6×6 cm , cercul de împrăștiere nu trebuie să depășească 0,075 mm. Această valoare este calculată pentru printuri foto de dimensiuni medii 13×18 și 18×24 cm. La măriri mai mari, obiectele situate în adâncimea de câmp calculată se pot dovedi a fi neclare din cauza depășirii unei valori de prag care este imperceptibilă pentru ochi [ 4] . Cu toate acestea, acest lucru este compensat de faptul că imaginile mari sunt vizualizate de la distanță.

Pentru un negativ de film de 35 mm , conform standardelor sovietice, valoarea cercului de dispersie nu a fost mai mare de 0,03 mm, iar pentru 16 mm - 0,015 mm [8] . În cinematografia cu ecran lat , același cerc de împrăștiere este considerat a fi același ca pe filmul standard de 35 mm . Dimensiuni mai mari ale cercului de dispersie au fost acceptate în străinătate: în SUA au fost 0,05 mm (0,002 inchi ) pentru film de 35 mm și 0,025 mm (0,001 inci) pentru 16 mm [8] . Toate aceste valori sunt calculate și pe baza condițiilor de vizualizare a imaginii finite, care depind de dimensiunea auditoriului și a ecranelor standard.

Factori de adâncime

Adâncimea câmpului este invers proporțională cu distanța focală a obiectivului și direct proporțională cu valoarea diafragmei [3] . Adâncimea de câmp a obiectivelor zoom se modifică simultan cu distanța focală. În plus, adâncimea câmpului este direct proporțională cu distanța la care este focalizată lentila. Adâncimea maximă de câmp este realizabilă la infinit, care pentru majoritatea obiectivelor începe de la 15-20 de metri. Dimpotrivă, atunci când vizați obiecte apropiate, o adâncime mare de câmp este realizabilă cu dificultate. Acest lucru este vizibil mai ales în fotografia macro , când zona clară a imaginii poate fi de fracțiuni de milimetru chiar și cu o deschidere puternică.

Din dependențele directe ale adâncimii de câmp de distanța focală și de distanța de focalizare, urmează o alta, indirectă: adâncimea de câmp este invers proporțională cu creșterea imaginii subiectului în planul focal, adică scara cu pe care este afișat. Mărirea este realizabilă atât prin apropierea subiectului care este fotografiat, cât și prin utilizarea unui obiectiv cu distanță focală mai mare, ceea ce în ambele cazuri are ca rezultat îngustarea zonei de spațiu care este afișată brusc. În același timp, o creștere mică vă permite să obțineți o adâncime mare de câmp.

În fotografierea și filmarea practică, adâncimea câmpului este adesea controlată folosind o diafragmă cu deschidere variabilă. Apertura obiectivului vă permite să măriți adâncimea câmpului, toate celelalte lucruri fiind egale [9] . Obținerea unei adâncimi mici de câmp este posibilă la distanțe de fotografiere relativ scurte folosind optica cu deschidere mare și deschidere deschisă. Capacitatea de a „separa” obiectul de fundal la distanțe mari de 50-100 de metri este dată doar de teleobiectivele rapide , special produse pentru fotografia sportivă.

Cu cât formatul negativului (senzorului) este mai mare, cu atât este mai dificil să obții o adâncime mare de câmp la aceeași scară a imaginii, deoarece trebuie să folosești un obiectiv cu distanță focală mai mare. Camerele de format mare necesită o deschidere puternică pentru a obține un portret care să afișeze clar întregul cap în același timp, în timp ce pe un negativ de format mic acest lucru este realizabil chiar și cu valori medii ale diafragmei. Camerele video cu un senzor CCD miniatural oferă o adâncime uriașă de câmp chiar și atunci când fotografiați prim-planuri. Fenomenul se explică prin dependența distanței focale necesare obținerii unei imagini cu un anumit unghi de câmp vizual de dimensiunea ferestrei cadru. Reducerea dimensiunii cadrului pentru a o umple cu imaginea aceluiași subiect vă permite să utilizați un obiectiv cu distanță focală mai scurtă.

Prin urmare, două imagini ale aceluiași obiect, realizate de camere de formate diferite la aceeași scară de la aceeași distanță, cu aceeași deschidere relativă a obiectivelor, au adâncimi de câmp diferite. O cameră cu o dimensiune mai mică a cadrului oferă o adâncime de câmp mai mare, deoarece se folosește un obiectiv cu distanță focală mai mică pentru a obține același zoom.

Influența mișcărilor camerei

Principiile descrise ale dependenței adâncimii de câmp sunt valabile numai atunci când axa optică a lentilei este strict perpendiculară pe planul materialului sau matricei fotografice. Înclinarea axei ca urmare a deplasărilor modifică imaginea distribuției clarității din cauza nepotrivirii dintre planul imaginii clare și fereastra cadru. Aceasta poate fi folosită atât pentru a extinde zona imaginii afișată clar, cât și pentru a o restrânge artificial [10] .

Capacitatea de a controla adâncimea câmpului utilizând deplasări este tipică pentru camerele cu cardan și pentru camerele echipate cu un obiectiv cu deplasare a înclinării . Respectarea principiului Scheimpflug vă permite să afișați clar obiecte situate la distanțe diferite, fără irisul lentilei [11] . Cu toate acestea, adâncimea câmpului nu crește, dar regiunea spațiului care este afișată se mișcă brusc. Obiectele din afara acestei zone par neclare, chiar dacă sunt la aceeași distanță cu cele ascuțite. Înclinarea axei optice dă efectul unei adâncimi mici de câmp a peisajelor îndepărtate, de obicei ascuțită pe întregul câmp al cadrului. Drept urmare, subiectele mari par subiectiv miniaturale, asemănătoare unui model sau unei jucării [12] .

Caracteristicile fotografiei digitale

Scalele de adâncime a câmpului imprimate pe ramele celor mai multe lentile fotografice interschimbabile sunt calculate pentru filmul fotografic , a cărui emulsie are o împrăștiere a luminii care reduce claritatea imaginii. Fotomatricele afectează rezoluția într-o măsură mult mai mică, permițându-vă să utilizați mai bine capacitățile aceleiași optici utilizate cu camerele SLR digitale moderne . Cele mai recente standarde pentru obiective DSLR sunt de 1,5 ori mai stricte și se bazează pe un cerc de confuzie care este de 1/1500 din diagonala unui senzor full-frame, adică 28 de micrometri [13] . Adâncimea câmpului determinată de astfel de scale este destul de în concordanță cu cel mai popular format de imprimare foto de 10 × 15 cm. Pentru imagini și imagini mai mari pe un monitor de computer , se dovedește a fi supraestimată, deoarece senzorii moderni oferă o rezoluție mai mare decât filmul. [13] . Într-o măsură și mai mare, discrepanța dintre astfel de scale se manifestă atunci când se utilizează fotomatrici de dimensiuni reduse APS-C și Nikon DX . Pentru a ține cont de capabilitățile tehnice moderne, pot fi utilizate calculatoare alternative pentru adâncimea câmpului , calculate pe baza dimensiunii pixelului matricei [14] .

Tehnica fotografiei digitale vă permite să creșteți semnificativ adâncimea câmpului prin combinarea mai multor fotografii realizate cu diferite distanțe de focalizare ale obiectivului ( focus bracketing ). Aplicațiile speciale de calculator permit „lipirea” imaginilor cu focalizare variabilă [15] [16] [17] . Această tehnică ,  numită Stivuirea focalizării , a devenit larg răspândită în fotografia științifică aplicată, în principal în macro și microfotografie , deoarece este potrivită numai pentru fotografierea obiectelor staționare. Cea mai recentă tehnologie a camerei cu câmp luminos vă permite să reglați distanța de focalizare și adâncimea de câmp a imaginii deja după fotografiere prin metode software [18] .

Cele mai recente smartphone -uri Nokia din 2013 au fost echipate cu o cameră încorporată cu capacitatea de a controla adâncimea câmpului, care a primit denumirea comercială „Refocus” [19] . În acest caz, focalizarea poate fi schimbată după fotografiere, ceea ce este eficient în special pentru scenele extinse în profunzime.

Calcul IPIG

Limitele din față și din spate ale spațiului clar reprezentat pot fi determinate prin formulele [8] :

; ,

Unde

 - distanța până la limita frontală a spațiului descris cu claritate;  - distanta de focalizare;  - distanța până la limita din spate a spațiului descris cu claritate; - distanta focala  principala spate a obiectivului in metri;  - numitorul deschiderii relative geometrice a lentilei sau număr f ;  - diametrul cercului de confuzie sau cercului admisibil de împrăștiere, pentru negative cu formatul de 24 × 36 mm, egal cu 0,03-0,05 mm (valoarea în metri se înlocuiește în formulă).

Valorile , , sunt numărate din planul focal al camerei (unde se află materialul fotografic sau fotomatricea). Adâncimea câmpului este determinată de diferența dintre marginile din spate și din față ale câmpului:

Distanța hiperfocală

Distanța la care obiectivul este focalizat atunci când marginea din spate a câmpului de vedere se află la „infinit” pentru o anumită deschidere relativă geometrică este numită „hiperfocală” [20] [21] [22] [3] . Conceptul de distanță hiperfocală este important în fotografia și filmarea practică, deoarece oferă cea mai mare adâncime posibilă de câmp, variind de la infinit până la jumătate din distanța de focalizare.

Când fotografiați peisaje cu optica de focalizare scurtă, cea mai bună claritate este obținută atunci când obiectivul este focalizat nu la infinit, ci la distanță hiperfocală. Simplificat, acest lucru se realizează prin combinarea simbolului „infinit” al scării de focalizare cu împărțirea scării de adâncime a câmpului corespunzătoare diafragmei curente [23] . Atunci granița frontală a spațiului cu imagini clare va fi la o distanță egală cu jumătate din distanța hiperfocală [22] . Când fotografiați obiecte nu sunt mai aproape de această distanță, întregul spațiu reprezentat în fotografie va fi practic clar, ținând cont de dimensiunea cercului de dispersie. Majoritatea obiectivelor cu unghi larg pentru camerele de format mic și camerele cinematografice de 35 mm , când focalizează la distanță hiperfocală, afișează obiecte ascuțite la aproape orice distanță. Înainte de apariția sistemelor eficiente de autofocus , acest fenomen a fost folosit în reportaj și fotografiere sportivă, când nu era suficient timp pentru focalizarea precisă.

Dispozitivele compacte cu cadre mici și lentile cu rază scurtă, cum ar fi camerele web , camerele de acțiune , telefoanele cu cameră și camerele de securitate , adesea nu necesită focalizare prin fixarea lentilei cu focalizare fixă ​​la distanța hiperfocală. Același lucru este valabil și pentru cele mai simple camere și camere de filmat. Distanța hiperfocală pentru fiecare lentilă este individuală și depinde de numărul f actual . Se calculează după formula:

[21] ,

Unde

 — distanță hiperfocală;  - distanta focala ;  este numitorul deschiderii relative;  este diametrul cercului de împrăștiere.

Pentru calcule practice, puteți utiliza o formulă simplificată:

În practică, este suficient să se calculeze cifre semnificative cu o precizie de 1-2, deoarece diametrul cercului de împrăștiere este de obicei dat cu aceeași precizie. Valorile devin mai clare și mai ușor de reținut atunci când sunt rotunjite la numere f standard (pentru a aproxima numerele exponențiale cu un numitor ). În tabelul de mai sus, distanțele hiperfocale corespund unui cerc cu diametrul de dispersie de aproximativ 0,02 mm pe un cadru de 24×36 mm.

Distanța focală
,
mm 		Distanța hiperfocală, m, la deschidere
f/2 f/2,8 f/4 f/5,6 f/8 f/11 f/16
optsprezece opt 5.6 patru 2.8 2 1.4 unu
24 16 unsprezece opt 5.6 patru 2.8 2
35 32 22 16 unsprezece opt 5.6 patru
cincizeci 65 45 32 22 16 unsprezece opt
70 130 90 65 45 32 22 16
100 250 180 130 90 65 45 32

Când fotografiați infinitul, utilizarea distanței hiperfocale simplifică formulele pentru calcularea limitelor spațiului cu imagini clare [24] :

; ,

Unde

 - limita frontală a spațiului clar reprezentat;  - distanta la care se realizeaza focalizarea;  - limita din spate a spațiului descris cu claritate.

Din formule rezultă că zona de claritate este mai mare în lungime de la planul de țintire la marginea posterioară a clarității decât de la planul de țintire la marginea din față a clarității. Deci, atunci când focalizați obiectivul la o distanță de H / 2, lungimea zonei de claritate va fi de la H / 3 la H , când focalizați pe H / 3  - de la H / 4 la H / 2 și așa mai departe.

Pentru a determina planul de vizare pentru limitele date de claritate față și spate, utilizați formula:

Importanța practică a adâncimii câmpului

Profunzimea mare de câmp necesară pentru a afișa cu acuratețe detaliile nu este întotdeauna văzută ca un avantaj într-o imagine. Evidențierea subiectului principal cu claritate în fotografia artistică și cinematografie este folosită în mod tradițional ca mijloc expresiv, alături de perspectiva tonală și liniară [25] .

Pentru camerele foto și de film clasice cu o dimensiune mare a cadrului, este caracteristică o adâncime mică de câmp, ceea ce face posibilă utilizarea eficientă a acestei tehnici. Deosebit de convenabile în acest sens sunt camerele SLR digitale full-frame și camerele cinematografice digitale în format Super-35 . Lentilele speciale pentru portrete aparțin grupului de teleobiective și au o adâncime mică de câmp. Dimpotrivă, miniaturizarea tehnologiei și răspândirea mobilografiei se caracterizează printr-o tendință de creștere a adâncimii de câmp, ușor de realizat la distanțe focale mici. Acest lucru permite ca majoritatea acestor dispozitive să facă fără focalizare, dar afectează estetica imaginii, lipsită de volum.

Simularea adâncimii câmpului este adesea folosită în grafica 3D și jocurile pe calculator pentru a oferi unei imagini un aspect „optic” adevărat. În plus, ajută la concentrarea atenției jucătorului asupra obiectului sau personajului principal. Pe site-urile specializate, acest efect este de obicei numit echivalentul în engleză al termenului „depth of field” - Depth of Field, DOF [26] .

În același timp, cinematografia modernă, care se dezvoltă în direcția creșterii divertismentului datorită ubicuității tehnologiilor 3D , arată o tendință de a abandona un astfel de mijloc expresiv precum evidențierea cu claritate la adâncimea sa mică. Transferul de volum se realizează în cinematografia stereo în alte moduri care nu necesită mijloace expresive „clasice”. Această abordare face dificilă punerea în scenă a scenelor complexe, de exemplu, la filmarea filmului „ Stalingrad ” folosind cele mai noi tehnologii IMAX 3D, când imaginea a fost filmată cu așteptarea atingerii adâncimii maxime de câmp a întregului cadru [27] . Imaginea fantasticului „ Avatar ” [28] a fost creată într-un mod similar . Școala modernă de cameră vine din faptul că o adâncime mare de câmp vă permite să utilizați pe deplin avantajele imaginilor tridimensionale și să creșteți efectul prezenței. .

În cinematografia tradițională „plată”, cameramanii preferă să folosească lentile de filmare cu focalizare relativ lungă, care le permit să evidențieze subiectul cu claritate. . Camerele video compacte cu un senzor mic pot folosi cadrul unei astfel de optici complet cu ajutorul adaptoarelor DOF cu o imagine intermediară.

Vezi și

Surse

  1. ↑ 1 2 Fotokinotehnică, 1981 , p. 64.
  2. ↑ Curs de fotografie generală, 1987 , p. 23.
  3. ↑ 1 2 3 4 Curs general de fotografie, 1987 , p. 24.
  4. ↑ 1 2 Adâncimea câmpului . Lentile . Camera Zenith. Preluat la 7 iulie 2014. Arhivat din original la 14 iulie 2014.
  5. ↑ Volosov, 1978 , p. 65.
  6. ↑ Industria opto-mecanică, 1961 , p. 9.
  7. ↑ Un scurt ghid pentru fotografi amatori, 1985 , p. 37.
  8. ↑ 1 2 3 Gordiychuk, 1979 , p. 156.
  9. ↑ Hedgecoe, 2004 , p. 16.
  10. ↑ Tilt/Shift: Controlul adâncimii câmpului . Cambridge în culoare . Consultat la 15 aprilie 2013. Arhivat din original pe 22 aprilie 2013.
  11. ↑ D. Korn. format camere. sfârşit . Articole despre echipamente fotografice . Photomaster DCS. Preluat la 1 mai 2014. Arhivat din original la 18 ianuarie 2013.
  12. ↑ Adaptoare de înclinare . Articole . Fotorox. Consultat la 24 aprilie 2014. Arhivat din original pe 27 aprilie 2014.
  13. ↑ 1 2 Vladimir Medvedev. Cercul de confuzie. Aspect nou (link nu este disponibil) . Articole . Blog personal. Data accesului: 26 ianuarie 2014. Arhivat din original pe 6 iulie 2013. 
  14. ↑ Calculator nou pentru adâncimea câmpului (link indisponibil) . Medvedev. Preluat la 4 iulie 2014. Arhivat din original la 15 noiembrie 2014. 
  15. ↑ Software-ul ImageFocus Stacking  (engleză)  (downlink) . Camere CMOS . Microscoape olandeze „Euromex”. Consultat la 5 iulie 2014. Arhivat din original la 29 iunie 2014.
  16. ↑ Adâncime de  câmp extinsă . demonstrații . Grupul de imagistică biomedicală. Data accesului: 5 iulie 2014. Arhivat din original pe 26 iunie 2014.
  17. ↑ Modulul software Focus Stacking pentru programele QuickPHOTO  . Modul de focalizare profundă . Promicra. Consultat la 5 iulie 2014. Arhivat din original la 23 decembrie 2017.
  18. ↑ ANNE STREHLOW. Oamenii de știință în informatică creează o „cameră cu câmp luminos ” care alungă fotografiile neclare  . Stanford News (3 noiembrie 2005). Data accesului: 5 iulie 2014. Arhivat din original pe 14 iulie 2014.
  19. ↑ Brad Molen. Camera Nokia și obiectivul de refocalizare  . Recenzie Nokia Lumia 1520 . Engadget. Consultat la 5 iulie 2014. Arhivat din original la 12 ianuarie 2014.
  20. ↑ Fotokinotehnică, 1981 , p. 63.
  21. ↑ 1 2 Gordiychuk, 1979 , p. 157.
  22. ↑ 1 2 Volosov, 1978 , p. 67.
  23. ↑ Un scurt ghid pentru fotografi amatori, 1985 , p. 39.
  24. ↑ Gordiychuk, 1979 , p. 158.
  25. ↑ Ce este adâncimea de câmp în fotografie? . „Pro Photo”. Preluat la 6 martie 2012. Arhivat din original la 27 mai 2012.
  26. ↑ Joe Demers. Capitolul 23. Adâncimea câmpului: o cercetare a  tehnicilor . Zona pentru dezvoltatori NVIDIA. Preluat la 6 martie 2012. Arhivat din original la 27 mai 2012.
  27. ↑ MediaVision, 2013 , p. optsprezece.
  28. ↑ Avatar. 3D IMAX . LiveJournal (30 decembrie 2009). Consultat la 6 iulie 2014. Arhivat din original la 22 ianuarie 2010.

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice