Điều gì xác định chính xác độ sâu của trường?

Có một số câu hỏi ở đây về định nghĩa độ sâu của trường , về độ dài tiêu cự và về khoảng cách chủ thể . Và dĩ nhiên, cơ bản làm thế nào để khẩu độ ảnh hưởng đến các bức ảnh của tôi . Và rất nhiều cách để tôi có được câu hỏi dof siêu nông . Có những câu hỏi liên quan như thế này . Nhưng không có câu hỏi nào là tất cả kết thúc:

Điều gì xác định chính xác độ sâu của trường trong một bức ảnh?

Nó chỉ là một tài sản của ống kính? Các ống kính có thể được thiết kế để cho độ sâu trường ảnh nhiều hơn cho cùng khẩu độ và tiêu cự không? Liệu nó có thay đổi với kích thước cảm biến máy ảnh? Nó có thay đổi với kích thước in không? Làm thế nào để hai cuối cùng liên quan?

Ok cho một sự thay đổi tôi sẽ phân phối với các công thức, hình ảnh của những người cai trị và định nghĩa về "độ phóng đại" và đi với những gì bạn thực sự trải nghiệm trong thực tế. Các yếu tố chính thực sự quan trọng để chụp là:

• Miệng vỏ. Ống kính khẩu độ rộng cho bạn độ sâu trường ảnh nông hơn . Đây có lẽ là yếu tố gây tranh cãi ít nhất! Điều này rất quan trọng vì một số ống kính có khẩu độ lớn hơn nhiều, ví dụ 18-55 f / 3.5-5.6 so với 50 f / 1.8

• Khoảng cách chủ đề. Đây là một xem xét thực sự quan trọng. Độ sâu của trường trở nên nông hơn khi bạn bắt đầu đến gần . Điều này rất quan trọng vì ở khoảng cách tập trung vĩ mô DoF là một vấn đề lớn. Điều đó cũng có nghĩa là bạn có thể nhận được DoF nông bất kể khẩu độ nếu bạn đến đủ gần và nếu bạn muốn DoF sâu trong ánh sáng yếu thì hãy tập trung hơn nữa.

• Tiêu cự. Điều này không ảnh hưởng đến độ sâu trường ảnh, nhưng chỉ trong một phạm vi nhất định, khi duy trì kích thước chủ thể . Ống kính rộng có độ sâu trường ảnh rất sâu ở hầu hết các khoảng cách chủ thể. Khi bạn vượt qua một điểm nhất định, DoF thay đổi rất ít với độ dài tiêu cự. Điều này rất quan trọng một lần nữa bởi vì nếu bạn muốn tăng / giảm DoF, bạn có thể sử dụng tiêu cự để làm điều này trong khi vẫn lấp đầy khung hình với đối tượng của mình.

• Kích thước cảm biến. Điều này ảnh hưởng đến DoF khi bạn duy trì cùng khoảng cách chủ thể và trường nhìn giữa các kích thước cảm biến . Cảm biến càng lớn thì độ sâu trường ảnh càng thấp. Máy ảnh DSLR có cảm biến lớn hơn nhiều so với máy compact, và do đó, với cùng tỷ lệ foV và f, chúng có nông hơn DoF. Điều này rất quan trọng bởi vì cùng một hình ảnh cắt xén token làm tăng DoF khi duy trì cùng kích thước đầu ra cuối cùng, vì nó giống như sử dụng một cảm biến nhỏ hơn.

Đây là một câu hỏi xuất sắc, và một câu hỏi có câu trả lời khác nhau tùy thuộc vào ngữ cảnh. Bạn đã đề cập đến một số câu hỏi cụ thể mà mỗi câu hỏi có thể đảm bảo câu trả lời của riêng họ. Tôi sẽ cố gắng giải quyết chúng nhiều hơn như một tổng thể thống nhất ở đây.

Q. Nó chỉ là một tài sản của ống kính?
A. Nói một cách đơn giản, không , mặc dù nếu bạn bỏ qua CoC, người ta có thể (đưa ra toán học) đưa ra lập luận rằng đó là. Độ sâu của trường là một điều "mờ" và phụ thuộc rất nhiều vào bối cảnh xem. Do đó, ý tôi là nó phụ thuộc vào độ lớn của hình ảnh cuối cùng được xem liên quan đến độ phân giải gốc của cảm biến; thị lực của người xem; khẩu độ được sử dụng khi chụp; khoảng cách đến đối tượng khi chụp.

Q. Các ống kính có thể được thiết kế để tạo ra độ sâu trường ảnh nhiều hơn cho cùng khẩu độ và tiêu cự không? A. Đưa ra toán học, tôi sẽ phải nói không. Tôi không phải là một kỹ sư quang học, vì vậy hãy lấy những gì tôi nói ở đây với những hạt muối cần thiết. Tôi có xu hướng theo toán học, mặc dù, điều này khá rõ ràng về độ sâu của trường.

Q. Nó có thay đổi với kích thước cảm biến máy ảnh không?
A. Cuối cùng, nó phụ thuộc vào đây. Quan trọng hơn kích thước của cảm biến sẽ là Vòng tròn nhầm lẫn (CoC) tối thiểu của môi trường hình ảnh. Thật kỳ lạ, Vòng tròn nhầm lẫn của một phương tiện hình ảnh không nhất thiết phải là một đặc điểm nội tại, vì CoC tối thiểu chấp nhận được thường được xác định bởi kích thước tối đa bạn định in. Cảm biến kỹ thuật số có kích thước tối thiểu cố định cho CoC, vì kích thước của một giác quan nhỏ như bất kỳ điểm ánh sáng nào có thể có được (trong cảm biến của Bayer, kích thước của một bộ cảm biến thực sự là độ phân giải nhỏ nhất).

Q. Nó có thay đổi với kích thước in không?
A. Có thể đưa ra câu trả lời cho câu hỏi trước. Thu nhỏ hình ảnh ở trên hoặc thậm chí bên dưới, kích thước in "gốc" của nó có thể ảnh hưởng đến giá trị bạn sử dụng cho CoC tối thiểu có thể chấp nhận. Do đó, vâng, kích thước bạn dự định in sẽ đóng một vai trò, tuy nhiên tôi sẽ nói rằng vai trò nói chung là nhỏ trừ khi bạn in ở kích thước rất lớn.

Về mặt toán học, rõ ràng tại sao DoF không chỉ đơn giản là một chức năng của ống kính và liên quan đến phương tiện hình ảnh hoặc kích thước in từ phối cảnh CoS. Để xác định rõ các yếu tố của DoF:

Độ sâu trường ảnh là một chức năng của Độ dài tiêu cự, Khẩu độ hiệu quả, Khoảng cách đến chủ đề và Vòng tròn nhầm lẫn tối thiểu. Vòng tròn nhầm lẫn tối thiểu là nơi mọi thứ trở nên mờ nhạt, vì điều đó có thể được xem như là một chức năng của phương tiện hình ảnh hoặc chức năng của kích thước in.

Có một số công thức toán học có thể được sử dụng để tính độ sâu của trường. Đáng buồn thay, dường như không có một công thức duy nhất tạo ra độ sâu trường ảnh chính xác ở bất kỳ khoảng cách nào đến chủ đề. Hyperfocal Distancehoặc khoảng cách mà bạn đạt được DoF tối đa một cách hiệu quả, có thể được tính như sau:

H = f ² / (N * c)

Ở đâu:

H = hyperfocal distance
f = tiêu cự
N = f-number (khẩu độ tương đối)
c = vòng tròn nhầm lẫn

Vòng tròn nhầm lẫn là một giá trị kỳ quặc ở đây, vì vậy chúng ta sẽ thảo luận về điều đó sau. Một CoC trung bình hữu ích cho các cảm biến kỹ thuật số có thể được giả định ở mức 0,021mm . Công thức này cung cấp cho bạn khoảng cách siêu tiêu cự, không chính xác cho bạn biết độ sâu trường ảnh của bạn là gì, thay vào đó nó cho bạn biết khoảng cách chủ thể bạn nên tập trung để có được độ sâu trường tối đa. Để tính toán thực tế Depth of Field, bạn cần một tính toán bổ sung. Công thức dưới đây sẽ cung cấp DoF cho khoảng cách chủ thể từ trung bình đến lớn, điều này có nghĩa cụ thể hơn khi khoảng cách đến chủ thể lớn hơn độ dài tiêu cự (tức là ảnh không macro):

Đn = (H * s) / (H + s)
Df = (H * s) / (H - s) {cho s <H

DOF = Df - Đ DO
DOF = (2 * H * s) / (H ² - s ² ) {cho s <H

Ở đâu:

DN = Gần giới hạn của DoF
Df = Giới hạn xa của DoF
H = Khoảng cách siêu tiêu cự (công thức trước)
s = Khoảng cách chủ thể (khoảng cách mà ống kính được lấy nét, có thể không thực sự là "chủ thể")

Khi khoảng cách chủ thể là khoảng cách hyperfocal:

Df = 'vô cùng' Đn = H / 2

Khi khoảng cách chủ thể lớn hơn khoảng cách hyperfocal:

Df = vô hạn Dn = 'vô cùng'

Thuật ngữ 'vô cực' ở đây không được sử dụng theo nghĩa cổ điển của nó, mà nó là một thuật ngữ kỹ thuật quang học có nghĩa là một tiêu điểm vượt ra ngoài khoảng cách siêu tiêu cự. Công thức đầy đủ để tính toán DOF trực tiếp, mà không tính toán khoảng cách siêu tiêu cự đầu tiên, như sau (thay thế cho H):

DOF = 2Ncf ² s ² / (f ⁴ - N ² c ² s ² )

Nếu chúng ta bỏ qua kích thước in và phim, đối với một cảm biến kỹ thuật số nhất định có mật độ pixel cụ thể , DoF là một chức năng có độ dài tiêu cự, khẩu độ tương đối và khoảng cách chủ thể. Từ đó, người ta có thể đưa ra lập luận rằng DoF hoàn toàn là một chức năng của ống kính, vì "khoảng cách chủ thể" chỉ khoảng cách mà ống kính được hội tụ, cũng sẽ là một chức năng của ống kính.

Trong trường hợp trung bình, người ta có thể giả định rằng CoC luôn ở mức tối thiểu có thể đạt được với cảm biến kỹ thuật số, mà ngày nay cuộn ở mức trung bình 0,021mm, mặc dù phạm vi thực tế bao gồm các cảm biến APS-C, APS-H và Full Frame bất cứ nơi nào từ 0,015mm - 0,029mm . Đối với hầu hết các kích thước in phổ biến, khoảng 13x19 "hoặc thấp hơn, CoC chấp nhận được là khoảng 0,05mm, hoặc gấp đôi trung bình cho các cảm biến kỹ thuật số. Nếu bạn là người thích in ở kích thước rất lớn, CoC có thể là một yếu tố (yêu cầu nhỏ hơn 0,01mm) và DoF rõ ràng của bạn trong một bản phóng to lớn sẽ nhỏ hơn bạn tính toán.

Các công thức trên chỉ áp dụng khi khoảng cách sđáng kể lớn hơn độ dài tiêu cự của ống kính. Như vậy, nó phá vỡ để chụp ảnh macro. Khi nói đến chụp ảnh macro, việc thể hiện DoF dễ dàng hơn nhiều về độ dài tiêu cự, khẩu độ tương đối và độ phóng đại của đối tượng (tức là 1,0x):

DOF = 2Nc * (((m / P) + 1) / m ² )

Ở đâu:

N = f-number (khẩu độ tương đối)
c = CoC tối thiểu
m = độ phóng đại
P = độ phóng đại đồng tử

Công thức khá đơn giản, bên ngoài khía cạnh phóng đại học sinh. Một ống kính macro được chế tạo đúng, đúng sẽ có phần lớn đồng tử vào và ra (kích thước của khẩu độ khi nhìn qua mặt trước của ống kính (lối vào) và kích thước của khẩu độ khi nhìn từ mặt sau của ống kính (lối ra)) , mặc dù chúng có thể không giống hệt nhau. Trong những trường hợp như vậy, người ta có thể giả sử giá trị 1 cho P, trừ khi bạn có nghi ngờ hợp lý.

Không giống như DoF cho khoảng cách chủ thể từ trung bình đến lớn, với chụp ảnh macro 1: 1 (hoặc tốt hơn), bạn LUÔN phóng to để in, ngay cả khi bạn in ở 2x3 ". Ở các kích thước in phổ biến như 8x10, 13x19, v.v. mở rộng có thể là đáng kể. Mọi người nên cho rằng CoC ở độ phân giải tối thiểu đối với môi trường hình ảnh của bạn, vẫn không đủ nhỏ để bù cho coF rõ ràng do mở rộng.

Về mặt toán học phức tạp, DoF có thể được hình dung bằng trực giác với sự hiểu biết cơ bản về ánh sáng, cách quang học bẻ cong ánh sáng và khẩu độ có ảnh hưởng gì đến ánh sáng.

Làm thế nào để khẩu độ ảnh hưởng đến độ sâu của trường? Cuối cùng nó sôi sùng sục xuống các góc của các tia sáng thực sự chạm tới mặt phẳng hình ảnh. Ở khẩu độ rộng hơn, tất cả các tia, bao gồm cả các tia từ mép ngoài của ống kính, chạm tới mặt phẳng hình ảnh. Cơ hoành không chặn bất kỳ tia sáng tới nào, vì vậy góc ánh sáng tối đa có thể chạm tới cảm biến là cao (xiên nhiều hơn). Điều này cho phép CoC tối đa lớn và tiến triển từ điểm sáng tập trung đến CoC tối đa rất nhanh:

Ở khẩu độ hẹp hơn, màng chắn DOES chặn một số ánh sáng từ ngoại vi của hình nón ánh sáng, trong khi ánh sáng từ trung tâm được cho phép xuyên qua. Góc tối đa của các tia sáng tới cảm biến là thấp (ít xiên). Điều này làm cho CoC tối đa nhỏ hơn và tiến trình từ điểm sáng tập trung đến CoC tối đa chậm hơn. (Trong nỗ lực giữ cho sơ đồ càng đơn giản càng tốt, ảnh hưởng của quang sai hình cầu đã bị bỏ qua, do đó sơ đồ không chính xác 100%, nhưng vẫn nên chứng minh điểm này):

Khẩu độ thay đổi tốc độ tăng trưởng CoC. Khẩu độ rộng hơn làm tăng tốc độ phát triển của các vòng tròn mờ tập trung, do đó DoF nông hơn. Khẩu độ hẹp hơn làm giảm tốc độ phát triển của các vòng tròn mờ tập trung, do đó DoF sâu hơn.

Bằng chứng

Như với tất cả mọi thứ, người ta phải luôn luôn chứng minh khái niệm bằng cách thực sự chạy toán học. Dưới đây là một số kết quả hấp dẫn khi chạy các công thức ở trên với mã F # trong tiện ích dòng lệnh F # Interactive (dễ dàng cho mọi người tải xuống và kiểm tra lại):

(* The basic formula for depth of field *)
let dof (N:float) (f:float) (c:float) (s:float) = (2.0 * N * c * f**2. * s**2.)/(f**4. - N**2. * c**2. * s**2.);;

(* The distance to subject. 20 feet / 12 inches / 2.54 cm per in / 10 mm per cm *)
let distance = 20. / 12. / 2.54 / 10.;;

(* A decent average minimum CoC for modern digital sensors *)
let coc = 0.021;;

(* DoF formula that returns depth in feet rather than millimeters *)
let dof_feet (N:float) (f:float) (c:float) (s:float) =
  let dof_mm = dof N f c s
  let dof_f = dof_mm / 10. / 2.54 / 12.
  dof_f;;

dof_feet 1.4 50. coc distance
> val it : float = 2.882371793
dof_feet 2.8 100. coc distance
> val it : float = 1.435623728

Đầu ra của chương trình trên rất hấp dẫn, vì nó chỉ ra rằng độ sâu trường ảnh thực sự bị ảnh hưởng trực tiếp bởi độ dài tiêu cự như một yếu tố độc lập với khẩu độ tương đối, giả sử chỉ thay đổi độ dài tiêu cự và mọi thứ khác vẫn bằng nhau. Hai DoF hội tụ tại f / 1.4 và f / 5.6, như được minh họa bởi chương trình trên:

 dof_feet 1.4 50. coc distance
 > val it : float = 2.882371793
 dof_feet 5.6 100. coc distance
 > val it : float = 2.882371793

Kết quả hấp dẫn, nếu một chút không trực quan. Một sự hội tụ khác xảy ra khi khoảng cách được điều chỉnh, cung cấp một mối tương quan trực quan hơn:

let d1 = 20. * 12. * 2.54 * 10.;;
let d2 = 40. * 12. * 2.54 * 10.;;

dof_feet 2.8 50. coc d1;;
> val it : float = 5.855489431
dof_feed 2.8 100. coc d2;;
> val it : float = 5.764743587

Nhận xét của @Matt Grum khá hay: bạn phải thực sự cẩn thận khi chỉ định các điều kiện, hoặc bạn có thể kết thúc với ba người nói những điều có vẻ mâu thuẫn, nhưng thực sự chỉ nói về các điều kiện khác nhau.

Trước tiên, để xác định DoF một cách có ý nghĩa, bạn cần chỉ định mức độ "mờ" mà bạn sẵn sàng chấp nhận là đủ sắc nét. Độ sâu của trường về cơ bản chỉ là đo lường khi một thứ bắt đầu như một điểm trong bản gốc sẽ bị mờ đủ để trở nên lớn hơn bất kỳ kích thước nào bạn đã chọn.

Điều này thường thay đổi theo kích thước mà bạn in một hình ảnh - hình ảnh lớn hơn thường được xem từ khoảng cách lớn hơn, do đó có thể làm mờ nhiều hơn. Hầu hết các dấu hiệu ống kính, v.v., được xác định dựa trên một bản in khoảng 8x10 được xem ở khoảng cách gần bằng chiều dài của cánh tay (một vài feet hoặc hơn). Toán học cho việc này khá đơn giản: bắt đầu bằng ước tính thị lực, sẽ được đo dưới dạng một góc. Sau đó, bạn chỉ cần tìm ra kích thước mà góc đó hoạt động ở một khoảng cách xác định.

Giả sử chúng ta chọn một số cho số đó và bám vào nó, độ sâu trường ảnh chỉ phụ thuộc vào hai yếu tố: khẩu độ và tỷ lệ tái tạo. Tỷ lệ tái tạo càng lớn (nghĩa là, một vật phẩm xuất hiện trên cảm biến / phim càng lớn so với kích thước của nó trong đời thực) thì độ sâu trường ảnh bạn nhận được càng ít. Tương tự, khẩu độ càng lớn (mở đường kính càng lớn - số f / stop càng nhỏ) thì độ sâu trường bạn nhận được càng ít.

Tất cả các yếu tố khác (kích thước cảm biến và độ dài tiêu cự là hai yếu tố rõ ràng hơn) chỉ ảnh hưởng đến độ sâu trường ảnh đến mức chúng ảnh hưởng đến tỷ lệ tái tạo hoặc khẩu độ.

Ví dụ, ngay cả một ống kính thực sự nhanh (khẩu độ lớn) có tiêu cự ngắn cũng khiến tỷ lệ tái tạo khá khó khăn. Ví dụ: nếu bạn chụp ảnh một người có ống kính 20 mm f / 2, ống kính phải thực sự chạm vào họ trước khi bạn có được tỷ lệ tái tạo rất lớn. Ở thái cực ngược lại, ống kính dài hơn thường xuất hiện để chỉ còn lại ít sâu của lĩnh vực vì họ làm cho nó tương đối dễ dàng để đạt được một tỷ lệ sinh sản lớn.

Tuy nhiên, nếu bạn thực sự giữ tỷ lệ tái tạo không đổi, độ sâu của trường thực sự là không đổi. Ví dụ: nếu bạn có ống kính 20 mm và ống kính 200 mm và chụp ảnh với nhau ở (giả sử) f / 4, nhưng hãy chụp ảnh với 200 mm từ xa gấp 10 lần để đối tượng thực sự có cùng kích thước , hai lý thuyết có cùng độ sâu trường. Điều đó hiếm khi xảy ra, tuy nhiên, nó chủ yếu là lý thuyết.

Điều tương tự cũng đúng với kích thước cảm biến: về lý thuyết, nếu tỷ lệ tái tạo được giữ không đổi, kích thước cảm biến hoàn toàn không liên quan. Từ quan điểm thực tế, tuy nhiên kích thước cảm biến rất quan trọng vì một lý do rất đơn giản: bất kể kích thước cảm biến, chúng ta thường muốn có cùng một khung . Điều đó có nghĩa là khi kích thước cảm biến tăng lên, chúng ta gần như luôn sử dụng tỷ lệ sinh sản lớn. Ví dụ: một cú đánh vào đầu và vai điển hình của một người có thể bao gồm chiều cao, giả sử là 50 cm (Tôi sẽ sử dụng số liệu, để phù hợp với cách kích thước cảm biến thường được trích dẫn). Trên máy ảnh có góc nhìn 8x10, tỷ lệ tái tạo khoảng 1: 2, cho độ sâu trường ảnh rất ít. Trên một cảm biến kích thước 35mm đầy đủ, tỷ lệ tái tạo hoạt động trong khoảng 1:14, mang lại rất nhiềusâu hơn của lĩnh vực. Trên một máy ảnh nhỏ gọn có cảm biến 6,6x8,8 mm, nó hoạt động trong khoảng 1:57.

Nếu chúng tôi sử dụng máy ảnh compact với tỷ lệ tái tạo 1: 2 tương tự như 8x10, chúng tôi sẽ có cùng độ sâu trường ảnh - nhưng thay vì đầu và vai, chúng tôi sẽ chụp ảnh một phần của một nhãn cầu.

Có một yếu tố nữa để xem xét: với ống kính ngắn hơn, các đối tượng trong nền sẽ nhỏ hơn "nhanh" hơn so với ống kính dài hơn. Ví dụ, hãy xem xét một người có hàng rào phía sau họ 20 feet. Nếu bạn chụp ảnh từ 5 feet với ống kính 50 mm, hàng rào cách xa người gấp 5 lần, vì vậy nó trông tương đối nhỏ. Nếu bạn sử dụng ống kính 200 mm thay vào đó, bạn phải lùi lại 20 feet để người đó có cùng kích thước - nhưng bây giờ hàng rào chỉ cách xa gấp đôi thay vì xa gấp 5 lần, vì vậy nó trông tương đối lớn, làm cho hàng rào (và mức độ bị mờ) rõ ràng hơn nhiều trong một bức tranh.

Edit2: Kể từ I (loại) thuyết phục @jrista để loại bỏ sơ đồ của ông liên quan chiều dài tiêu cự đến độ sâu trường ảnh, tôi nên có lẽ cố gắng giải thích lý do tại sao có không một mối quan hệ giữa độ dài tiêu cự và độ sâu trường - ít nhất là khi bạn nhìn vào mọi thứ cách họ thường được đo trong nhiếp ảnh.

Cụ thể, khẩu độ chụp ảnh (ngày nay) được đo phổ biến dưới dạng một phần của độ dài tiêu cự - nó được viết như một phần (f / số) bởi vì đó là chính xác.

Ví dụ, khá nổi tiếng là ở f / 1.4, bạn sẽ nhận được độ sâu trường ít hơn so với f / 2.8. Điều có thể không rõ ràng ngay lập tức là (ví dụ) một ống kính 50 mm f / 1.4 và ống kính 100 mm f / 2.8 có cùng đường kính hiệu quả. Đó là góc rộng hơn mà các tia sáng đi vào ống kính 50 mm cho độ sâu trường ảnh thấp hơn so với ống kính 100 mm, mặc dù hai tia này có cùng đường kính vật lý.

Mặt khác, nếu bạn thay đổi độ dài tiêu cự nhưng duy trì cùng khẩu độ chụp ảnh (f / stop), độ sâu trường cũng không đổi vì khi tiêu cự tăng đường kính tăng tỷ lệ thuận nên các tia sáng sẽ tập trung vào phim / cảm biến từ các góc giống nhau.

Có lẽ cũng đáng để chỉ ra rằng điều này (tôi tin, dù sao đi nữa) tại sao ống kính catadioptric được ghi nhận vì thiếu độ sâu trường ảnh. Trong một ống kính bình thường, ngay cả khi bạn đang sử dụng khẩu độ lớn, một số ánh sáng vẫn lọt qua phần trung tâm của ống kính, do đó, một tỷ lệ nhỏ ánh sáng được tập trung như thể bạn đang chụp ở khẩu độ nhỏ hơn. Tuy nhiên, với ống kính catadioptric, bạn có vật cản trung tâm, ngăn ánh sáng đi vào trung tâm, vì vậy tất cả ánh sáng đi vào từ các phần bên ngoài của ống kính. Điều này có nghĩa là tất cả ánh sáng phải được tập trung ở một góc tương đối nông, vì vậy khi hình ảnh bị mất nét, về cơ bản là tất cả trong số đó đi ra khỏi tiêu điểm cùng nhau (hoặc tỷ lệ phần trăm cao hơn nhiều) thay vì có ít nhất một chút vẫn còn tập trung.

Ở một khía cạnh khác, tôi nghĩ rằng đáng để xem xét một đột quỵ sáng chói đáng kinh ngạc là gì khi bắt đầu đo đường kính của ống kính là một phần của độ dài tiêu cự. Trong một nét thiên tài, nó tạo ra hai vấn đề riêng biệt (và dường như không liên quan): tiếp xúc và độ sâu của trường có thể kiểm soát và dự đoán được. Cố gắng dự đoán phơi nhiễm (ít kiểm soát hơn) hoặc độ sâu trường ảnh (không đề cập đến cả hai) trước khi đổi mới phải cực kỳ khó khăn khi so sánh ...

Chỉ có hai yếu tố thực sự ảnh hưởng đến DOF - khẩu độ và độ phóng đại - có khoảng cách chuyển đổi, kích thước cảm biến, tiêu cự, kích thước hiển thị và khoảng cách xem dường như có ảnh hưởng nhưng tất cả chỉ là thay đổi về kích thước của hình ảnh (chủ thể / part-you-looking at) như được nhìn bằng mắt mà xem nó - độ phóng đại. Kristof Claes đã tóm tắt nó một vài bài viết trước đó.

Xem sách Hướng dẫn tiêu cự 'Ống kính' làm tài liệu tham khảo nếu bạn không tin.

Mọi tạp chí nghiệp dư (và ezine bây giờ) đều thích nói 'chuyển sang ống kính góc rộng để có chiều sâu trường ảnh hơn' ... nhưng nếu bạn giữ đối tượng có cùng kích thước trong khung hình (bằng cách di chuyển gần hơn) thì các bit sắc nét sẽ có các giới hạn giống nhau. Đi ngược về phía sau với ống kính bạn đã đeo cũng sẽ cung cấp thêm DOF, nhưng có lẽ bạn thích cách chụp đã được thiết lập?

Những gì bạn sẽ thấy là các nét cắt dần dần về độ sắc nét để hậu cảnh & tiền cảnh trông sắc nét hơn (không sắc nét như trong DOF!) Do đó là những hình nền đáng yêu với ống kính dài và gần sắc nét với các góc rộng.

Điều gì xác định chính xác độ sâu của trường trong một bức ảnh?

• Nó chỉ là một tài sản của ống kính?

• Các ống kính có thể được thiết kế để cho độ sâu trường ảnh nhiều hơn cho cùng khẩu độ và tiêu cự không?

• Liệu nó có thay đổi với kích thước cảm biến máy ảnh? Nó có thay đổi với kích thước in không? Làm thế nào để hai cuối cùng liên quan?

Xem thêm câu hỏi này: " Làm thế nào để bạn xác định Vòng tròn nhầm lẫn có thể chấp nhận được cho một bức ảnh cụ thể? ".

Câu trả lời sau đây ban đầu được xuất bản (bởi tôi) như một câu trả lời về hiệu ứng xóa phông nền nhưng nó nhất thiết giải thích độ sâu trường ảnh, với xu hướng giải thích trước và mờ hậu cảnh.

Câu trả lời ban đầu (dài hơn) có tại đây: https://photo.stackexchange.com/a/96261/37074 - đây là phiên bản rút gọn. Chỉ cần thực hiện một câu trả lời bằng một liên kết sẽ khiến câu trả lời được chuyển đổi thành một nhận xét cho câu hỏi trên, có nguy cơ bị xóa vì đó là một nhận xét.

Hãy xác định một vài điều trước khi chúng ta giải thích dài hơn.

• Độ sâu trường ảnh : Khoảng cách giữa các vật thể gần nhất và xa nhất trong một cảnh có vẻ sắc nét chấp nhận được trong một hình ảnh. Mặc dù một ống kính có thể lấy nét chính xác ở một khoảng cách tại một thời điểm, nhưng độ giảm độ sắc nét giảm dần ở mỗi bên của khoảng cách lấy nét, do đó, trong DOF, độ chói là không thể nhận thấy trong điều kiện xem bình thường.

• Bối cảnh: Khu vực phía sau chủ đề của hình ảnh.

• Mặt tiền: Khu vực phía trước đối tượng của hình ảnh.

• Làm mờ : Để gây ra sự không hoàn hảo của tầm nhìn, làm cho không rõ ràng hoặc mờ, tối nghĩa. Các từ trái nghĩa của sắc nét.

• Bokeh : Chất lượng làm mờ vùng ngoài tiêu cự của hình ảnh bên ngoài độ sâu trường ảnh khi ống kính được lấy nét chính xác vào đối tượng.

• Vòng tròn nhầm lẫn : Trong các tia quang học lý tưởng hóa, các tia được cho là hội tụ đến một điểm khi hội tụ hoàn hảo, hình dạng của một điểm mờ làm mờ từ một thấu kính có khẩu độ tròn là một vòng tròn ánh sáng cứng. Một điểm mờ chung hơn có các cạnh mềm do nhiễu xạ và quang sai ( Stokseth 1969, paywall ; Merklinger 1992, có thể truy cập được ) và có thể không phải là hình tròn do hình dạng khẩu độ.

  Nhận thấy rằng các ống kính thực sự không hội tụ hoàn toàn tất cả các tia trong cả những điều kiện tốt nhất, vòng tròn hạn sử dụng ít gây nhầm lẫn nhất thường được sử dụng cho điểm mờ nhỏ nhất mà ống kính có thể tạo ra (Ray 2002, 89), ví dụ bằng cách chọn vị trí lấy nét tốt nhất mà làm cho một sự thỏa hiệp tốt giữa các độ dài tiêu cự hiệu quả khác nhau của các vùng thấu kính khác nhau do hình cầu hoặc quang sai khác.

  Vòng tròn hạn của sự nhầm lẫn được áp dụng phổ biến hơn, cho kích thước của điểm ngoài tiêu cự mà ống kính hình ảnh một điểm đối tượng. Nó liên quan đến 1. thị lực, 2. điều kiện xem và 3. phóng to từ hình ảnh gốc đến hình ảnh cuối cùng. Trong nhiếp ảnh, vòng tròn nhầm lẫn (CoC) được sử dụng để xác định một cách toán học độ sâu của trường, một phần của hình ảnh có độ sắc nét chấp nhận được.

• Kích thước cảm biến :

  • Chụp ảnh: Trong nhiếp ảnh, kích thước cảm biến được đo dựa trên chiều rộng của phim hoặc vùng hoạt động của cảm biến kỹ thuật số. Tên 35 mm bắt nguồn với tổng chiều rộng của phim 135 , màng mực đục lỗ là phương tiện chính của định dạng trước khi phát minh ra máy ảnh DSLR full frame. Định dạng 135 vẫn được sử dụng. Trong nhiếp ảnh kỹ thuật số, định dạng đã được gọi là khung hình đầy đủ. Trong khi kích thước thực tế của diện tích có thể sử dụng của phim ảnh 35 mm là 24w × 36h mm, thì 35 mm chỉ kích thước 24 mm cộng với các lỗ bánh xích (được sử dụng để nâng cấp phim).

  • Video : Kích thước cảm biến được thể hiện bằng ký hiệu inch bởi vì tại thời điểm phổ biến các cảm biến hình ảnh kỹ thuật số, chúng được sử dụng để thay thế các ống camera video. Các ống máy quay video tròn 1 "phổ biến có vùng nhạy cảm hình ảnh hình chữ nhật khoảng 16 mm, do đó, một cảm biến kỹ thuật số có kích thước đường chéo 16 mm tương đương với ống video 1". Tên của cảm biến kỹ thuật số 1 "nên được đọc chính xác hơn là cảm biến" tương đương ống máy quay video một inch ". Mô tả kích thước cảm biến hình ảnh kỹ thuật số hiện tại là kích thước tương đương ống camera, không phải là kích thước thực của cảm biến. Cảm biến 1 "có số đo đường chéo là 16 mm.

• Chủ đề: Đối tượng mà bạn dự định chụp ảnh, không nhất thiết là tất cả mọi thứ xuất hiện trong khung hình, chắc chắn không phải là Máy ảnh ném bom và thường không phải là đối tượng xuất hiện ở phía trước và hậu cảnh cực đoan; do đó, việc sử dụng hiệu ứng bokeh hoặc DOF để làm mờ các đối tượng không phải là chủ thể.

• Chức năng truyền điều chế (MTF) hoặc đáp ứng tần số không gian (SFR): Đáp ứng biên độ tương đối của một hệ thống hình ảnh như là một hàm của tần số không gian đầu vào. ISO 12233: 2017 chỉ định các phương pháp đo độ phân giải và SFR của máy ảnh tĩnh điện tử. Các cặp đường trên milimet (lp / mm) là đơn vị tần số không gian phổ biến nhất cho phim, nhưng chu kỳ / pixel (C / P) và độ rộng đường / chiều cao hình ảnh (LW / PH) thuận tiện hơn cho các cảm biến kỹ thuật số.

Bây giờ chúng tôi có định nghĩa của chúng tôi theo cách ...

• Làm thế nào chúng ta có thể tính toán CoC :

Từ Wikipedia:

CoC (mm) = khoảng cách xem (cm) / độ phân giải hình ảnh cuối cùng mong muốn (lp / mm) cho khoảng cách xem / phóng to 25 cm / 25

Ví dụ: để hỗ trợ độ phân giải hình ảnh cuối cùng tương đương 5 lp / mm cho khoảng cách xem 25 cm khi khoảng cách xem dự kiến ​​là 50 cm và độ phóng to dự đoán là 8:

CoC = 50/5/8/25 = 0,05 mm

Do kích thước hình ảnh cuối cùng thường không được biết đến tại thời điểm chụp ảnh, nên người ta thường giả sử kích thước tiêu chuẩn như chiều rộng 25 cm, cùng với CoC hình ảnh cuối cùng thông thường là 0,2 mm, bằng 1/1250 chiều rộng hình ảnh. Các quy ước về số đo đường chéo cũng thường được sử dụng. DoF được tính toán bằng các quy ước này sẽ cần phải được điều chỉnh nếu hình ảnh gốc bị cắt trước khi phóng to đến kích thước hình ảnh cuối cùng, hoặc nếu thay đổi kích thước và giả định xem.

Sử dụng công thức của Ze Zeiss, một vòng tròn nhầm lẫn đôi khi được tính là d / 1730 trong đó d là số đo đường chéo của ảnh gốc (định dạng camera). Đối với định dạng 35 mm toàn khung hình (24 mm × 36 mm, đường chéo 43 mm), tỷ lệ này là 0,025 mm. Một CoC được sử dụng rộng rãi hơn là d / 1500, hoặc 0,029 mm cho định dạng 35 mm toàn khung hình, tương ứng với độ phân giải 5 dòng trên milimet trên bản in đường chéo 30 cm. Các giá trị 0,030 mm và 0,033 mm cũng phổ biến đối với định dạng 35 mm toàn khung hình. Đối với các mục đích thực tế, d / 1730, CoC hình ảnh cuối cùng là 0,2 mm và d / 1500 cho kết quả rất giống nhau.

Các tiêu chí liên quan đến CoC đối với tiêu cự của ống kính cũng đã được sử dụng. Kodak (1972), 5) khuyến nghị 2 phút cung (tiêu chí Snellen là 30 chu kỳ / độ cho tầm nhìn bình thường) để xem quan trọng, cho CoC ≈ f / 1720, trong đó f là tiêu cự của ống kính. Đối với ống kính 50 mm ở định dạng 35 mm toàn khung hình, điều này mang lại cho CoC ≈ 0,0291 mm. Tiêu chí này hiển nhiên giả định rằng một hình ảnh cuối cùng sẽ được xem ở khoảng cách góc chính xác của góc nhìn (nghĩa là góc nhìn sẽ giống như của hình ảnh gốc):

Khoảng cách xem = tiêu cự của ống kính × phóng to

Tuy nhiên, hình ảnh hiếm khi được xem ở khoảng cách chính xác của Trực tiếp; Người xem thường không biết độ dài tiêu cự của ống kính chụp và khoảng cách chính xác có thể là ngắn hoặc dài một cách khó chịu. Do đó, các tiêu chí dựa trên độ dài tiêu cự của ống kính thường nhường chỗ cho các tiêu chí (như d / 1500) liên quan đến định dạng máy ảnh.

Giá trị COC này đại diện cho đường kính điểm mờ tối đa, được đo tại mặt phẳng hình ảnh, có vẻ như được lấy nét. Một điểm có đường kính nhỏ hơn giá trị COC này sẽ xuất hiện dưới dạng một điểm sáng và do đó, tập trung trong ảnh. Các đốm có đường kính lớn hơn sẽ xuất hiện mờ đối với người quan sát.

• Không đối xứng của DOF:

DOF không đối xứng. Điều này có nghĩa là vùng lấy nét chấp nhận được không có cùng khoảng cách tuyến tính trước và sau mặt phẳng tiêu cự. Điều này là do ánh sáng từ các vật thể gần hơn hội tụ ở khoảng cách lớn hơn phía sau mặt phẳng hình ảnh so với khoảng cách mà ánh sáng từ các vật thể xa hơn hội tụ trước mặt phẳng hình ảnh.

Ở khoảng cách tương đối gần, DOF gần như đối xứng, với khoảng một nửa diện tích lấy nét tồn tại trước mặt phẳng tiêu cự và một nửa xuất hiện sau. Mặt phẳng tiêu cự càng di chuyển khỏi mặt phẳng hình ảnh, sự dịch chuyển đối xứng càng lớn có lợi cho khu vực bên ngoài mặt phẳng tiêu cự. Cuối cùng, ống kính lấy nét ở điểm vô cực và DOF ở mức không đối xứng tối đa, với phần lớn diện tích lấy nét nằm ngoài mặt phẳng tiêu cự đến vô cực. Khoảng cách này được gọi là khoảng cách hyperfocal trên đường cao tốc và dẫn chúng ta đến phần tiếp theo.

Khoảng cách siêu tiêu cự được định nghĩa là khoảng cách, khi ống kính được lấy nét ở vô cực, trong đó các vật thể từ một nửa khoảng cách này đến vô cực sẽ được lấy nét cho một ống kính cụ thể. Ngoài ra, khoảng cách siêu tiêu cự có thể đề cập đến khoảng cách gần nhất mà ống kính có thể được lấy nét cho khẩu độ nhất định trong khi các vật ở khoảng cách (vô cực) sẽ vẫn sắc nét.

Khoảng cách siêu tiêu cự có thể thay đổi và là một chức năng của khẩu độ, tiêu cự và COC đã nói ở trên. Bạn càng tạo ra khẩu độ ống kính càng nhỏ, càng gần ống kính thì khoảng cách siêu tiêu cự càng trở nên. Khoảng cách siêu tiêu cự được sử dụng trong các tính toán được sử dụng để tính toán DOF.

• Tính khoảng cách Hyperfocal :

Từ Wikipedia:

Có bốn yếu tố quyết định DOF:

1. Vòng tròn nhầm lẫn (COC)
2. Khẩu độ của ống kính
3. Tiêu cự ống kính
4. Khoảng cách lấy nét (khoảng cách giữa ống kính và chủ thể)

DOF = Điểm xa - Điểm gần

DOF chỉ đơn giản là nói với người chụp ở khoảng cách trước và khoảng cách lấy nét mà độ mờ sẽ xảy ra. Nó không xác định mức độ mờ hoặc chất lượng của các khu vực đó như thế nào. Thiết kế của ống kính, thiết kế của màng chắn và nền của bạn xác định các đặc điểm của mờ mờ cường độ, kết cấu và chất lượng của nó.

Độ dài tiêu cự của ống kính của bạn càng ngắn thì DOF càng dài.

Độ dài tiêu cự của ống kính của bạn càng dài, DOF càng ngắn.

Nếu kích thước cảm biến không xuất hiện ở bất cứ đâu trong các công thức này, làm thế nào để thay đổi DOF?

Có một số cách lén lút định dạng kích thước lẻn vào toán học DOF:

Enlargement factor

Focal Length

Subject-to-camera / focal distance

Đó là do yếu tố cắt xén và độ dài tiêu cự thu được cùng với khẩu độ cần thiết cho khả năng thu thập ánh sáng của cảm biến mang lại ảnh hưởng lớn nhất đến tính toán của bạn.

Một cảm biến có độ phân giải cao hơn và một ống kính chất lượng tốt hơn sẽ tạo ra hiệu ứng bokeh tốt hơn nhưng ngay cả một cảm biến và ống kính có kích thước điện thoại di động cũng có thể tạo ra hiệu ứng có thể chấp nhận được.

Sử dụng cùng một ống kính tiêu cự trên máy ảnh APS-C và máy ảnh full frame ở cùng khoảng cách giữa các đối tượng sẽ tạo ra hai khung hình ảnh khác nhau và làm cho khoảng cách và độ dày của DOF (độ sâu, của trường) khác nhau.

Chuyển ống kính hoặc thay đổi đối tượng sang máy ảnh phù hợp với hệ số crop khi chuyển đổi giữa máy ảnh APS-C và máy ảnh full frame để duy trì kết quả định khung giống hệt nhau trong DOF tương tự. Di chuyển vị trí của bạn để duy trì khung hình giống hệt nhau một chút ủng hộ cảm biến khung hình đầy đủ (đối với DOF lớn hơn), chỉ khi thay đổi ống kính để phù hợp với hệ số crop và duy trì khung hình thì cảm biến lớn hơn sẽ thu được DOF hẹp hơn (và không nhiều).

Đó là lợi thế về khẩu độ làm cho cảm biến toàn khung hình trở thành lựa chọn tốt hơn và đắt hơn cho cả máy ảnh và ống kính và thường cho các tính năng (FPS không phải là một trong số chúng, cũng không phải kích thước và trọng lượng).

Đi đến một cảm biến có kích thước trung bình trên một cảm biến nhỏ bé sẽ tạo lợi thế hơn cho cảm biến lớn hơn nhưng có lẽ đó không phải là trường hợp sử dụng tốt nhất để chứng minh sự chênh lệch giá gấp 20 lần +.

Số lượng pixel trên mỗi chấm ánh sáng lớn hơn chắc chắn sẽ tạo ra hiệu ứng mịn màng hơn nhưng do đó sẽ di chuyển gần hơn với một camera cảm biến nhỏ. Bạn có thể tính phí theo tỷ lệ nhiều hơn cho việc sử dụng các thiết bị đắt tiền hơn nếu bạn kiếm được tiền từ ảnh hoặc video, nếu không, một chút công việc hoặc ống kính chi phí thấp hơn sẽ giúp bạn tiết kiệm rất nhiều tiền so với đầu tư vào hệ thống định dạng lớn hơn.

Liên kết trung tâm Bokeh, với giải thích về độ sâu của trường:

B & H có một bài viết gồm 3 phần về DOF: Depth of Field, Phần I: The Basics , Phần II: The Math và Part III: The Myths .

Phần Wikipedia: Tiền cảnh và mờ hậu cảnh .

Kiểm tra bài viết này " Giai đoạn tiền cảnh" của RJ Kern về độ mờ nền trước, bao gồm nhiều ảnh có nền mờ và tiền cảnh mờ.

Quan trọng nhất, "Bo mạch chủ" không chỉ đơn giản là "làm mờ hậu cảnh" mà là tất cả mờ bên ngoài DOF; thậm chí ở phía trước . Đó là ánh sáng nhỏ ở khoảng cách xa dễ dàng hơn để đánh giá chất lượng Bo mạch.