Глубина резко изображаемого пространства

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Различие глубины резкости при съёмке с разными значениями относительного отверстия: f/8 (слева) и f/2,8
Шкала глубины резкости современного фотообъектива с постоянным фокусным расстоянием. Белые штрихи обозначают границы резкого отображения для разных значений диафрагмы. Видно, что при установленной диафрагме f/11 и текущей дистанции наводки резко отображается пространство от 1 до 2 метров

Глубина резко изображаемого пространства (ГРИП) — способность объектива отображать резкими предметы, расположенные от него на разных расстояниях. Непосредственно зависит от важнейших характеристик оптической системы: главного фокусного расстояния и относительного отверстия, а также от дистанции фокусировки. Понятие описывается, как расстояние между передней и задней границами пространства предметов, измеренное вдоль оптической оси, в пределах которого объекты отображаются в сопряжённой фокальной плоскости субъективно резко, то есть кружок рассеяния не превышает определённого порогового значения[1]. При этом абсолютно резко отображаются только объекты, расположенные в одной плоскости предметного пространства. Глубина резко изображаемого пространства обратно пропорциональна фокусному расстоянию объектива и прямо пропорциональна диафрагменному числу[2]. ГРИП вариообъективов изменяется одновременно с фокусным расстоянием.

Выражения «Глубина резко изображаемого пространства» и «Глубина резкости» означают различные понятия, хотя взаимосвязаны. Глубина резкости объектива отсчитывается в пространстве изображений. Практическая оценка этой величины фотографом не производится, но учитывается при изучении теории объектива. Оценка глубины резко изображаемого пространства может производиться визуально на фокусировочном экране, по соответствующей шкале на оправе объектива или по таблицам, составленным при расчёте оптической системы.

Влияние диафрагмы на глубину резко изображамого пространства (объектив Гелиос 44М-4, фотоаппарат Nikon D3100). Значения диафрагмы в кадрах: 2 — 2.8 — 4 — 5.6 — 8 — 11 — 16 и в обратном порядке.

Общие сведения[править | править исходный текст]

ГРИП — понятие строго математическое, поскольку определяется размером кружка нерезкости, заложенного при проектировании объектива. Размер же кружков рассеяния, образующих изображение, зависит от расстояния от объекта съёмки до плоскости наводки на резкость. Чем больше диаметр такого кружка, тем ниже резкость изображения. Точки предметов, расположенных вне плоскости фокусировки, могут изображаться субъективно резко, если диаметры соответствующих кружков рассеяния не превышают пороговую величину. Эта величина выбирается, исходя из соображения, что при рассматривании с расстояния 25 см человеческий глаз воспринимает изображение абсолютно резким, если кружок рассеяния меньше 0,1 мм. Эта величина принимается пороговой для крупноформатных негативов, предназначенных для контактной печати[2]. Малоформатные фотографические негативы, предназначенные для увеличения, допускают диаметр кружка рассеяния 0,03—0,05 мм[3]. Для 35-мм кинонегатива допускается значения кружка рассеяния не более 0,03 мм, а для 16-мм киноплёнки — 0,015 мм[4]. В цифровой фотографии применяются методы расчёта, позаимствованные из плёночной, что не всегда соответствует возможностям фотоматриц[5].

На глубину резко изображаемого пространства (ГРИП) влияет:

  • диафрагменное число (численное значение диафрагмы, установленное фотографом при съёмке);
  • расстояние до объекта съёмки (плоскости фокусировки);
  • от фокусного расстояния объектива (проверяем по шкалам ГРИП короткофокусного и длиннофокусного объективов, не имеющих механизма автофокусировки);
  • от величины кружка нерезкости объектива (заложенного конструктором в расчёт при проектировании объектива).

При прочих равных условиях:

  • чем диафрагменное число больше (то есть относительное геометрическое отверстие меньше), тем ГРИП больше;
  • чем расстояние до объекта съёмки больше, тем ГРИП больше;
  • чем фокусное расстояние объектива больше, тем ГРИП меньше;
  • чем кружок рассеяния больше, тем ГРИП больше.

Расчёт ГРИП[править | править исходный текст]

Для определения глубины резко изображаемого пространства имеются точные и упрощённые формулы.

Точные формулы для расчёта ГРИП[править | править исходный текст]

R_1=\frac{R \cdot f^2}{f^2 + K(R - f)z};
R_2=\frac{R \cdot f^2}{f^2 - K(R - f)z}, где

R_1\! — передняя граница резко изображаемого пространства;

R\! — расстояние в метрах, на которое производится наводка на резкость;

R_2\! — задняя граница резко изображаемого пространства;

f\! — фокусное расстояние объектива (абсолютное, а не эквивалентное фокусное расстояние), в формулу подставляется значение в метрах;

K\! — знаменатель геометрического относительного отверстия объектива или диафрагменное число;

z\! — диаметр кружка нерезкости или допустимый кружок рассеяния, для негативов форматом 24×36 мм равный 0,03—0,05 мм (в формулу подставляется значение в метрах).

Глубина резко изображаемого пространства P\! определяется разностью между задней и передней границами резкости:

P=R_2-R_1\!

Из формул очевидно, что глубина резко изображаемого пространства тем больше:

  • чем меньше величина фокусного расстояния: короткофокусные объективы обладают большей глубиной резкости, чем длиннофокусные;
  • чем дальше от объектива расположена плоскость наводки на резкость (или чем больше расстояние от объектива до объекта съёмки);
  • чем меньше диаметр светового отверстия объектива, то есть чем больше диафрагменное число;
  • чем больше допустимый кружок рассеяния.

Упрощённые формулы расчёта ГРИП[править | править исходный текст]

Наиболее просты и удобны для практики формулы, в которые введено «гиперфокальное расстояние», или «начало бесконечности».

«Гиперфока́льное расстоя́ние» — это расстояние, соответствующее передней границе резко изображаемого пространства при фокусировке объектива на бесконечность, для выбранного диафрагменного числа.

«Гиперфокальное расстояние» — называют началом бесконечности для выбранного значения диафрагмы. Для каждого значения диафрагмы это расстояние своё.

При съёмке больших пространств для объективов без механизма автофокуса рекомендуется устанавливать объектив не на бесконечность, а именно на гиперфокальное расстояние. Тогда передняя граница резко изображаемого пространства (РИП) приблизится вдвое, а бесконечность окажется на дальней границе РИП. При расположении объектов съёмки не ближе этого расстояния всё изображаемое пространство на фотографии будет безусловно резким.

Находят по формуле:

H=\frac{f^2}{Kz}, где

f\! — фокусное расстояние;

K\! — знаменатель геометрического относительного отверстия;

z\! — диаметр кружка рассеяния;

H\! — гиперфокальное расстояние.

При фотографировании бесконечности использование гиперфокального расстояния очень упрощает формулы расчета границ резко изображаемого пространства:

R_1=\frac{H R}{H + R};
R_2=\frac{H R}{H - R}, где

R_1\! — передняя граница резко изображаемого пространства;

R\! — расстояние, на которое производится наводка на резкость;

R_2\! — задняя граница резко изображаемого пространства;

H\! — гиперфокальное расстояние при данном геометрическом относительном отверстии.

Из формул следует, что зона резкости по протяженности больше от плоскости наводки до задней границы резкости, чем от плоскости наводки до передней границы резкости.

Для определения плоскости наводки R\! при заданных передней и задней границах резкости пользуются формулой:

R=\frac{2R_1R_2}{R_1 + R_2}

Применение[править | править исходный текст]

При репортажной съёмке, то есть съёмке событий и открыточных видов города (городской пейзаж), обычно добиваются максимальной ГРИП, чтобы на снимке средние и крупные объекты съёмки получались чёткими. При съёмке портретов, в художественной фотографии, и в пейзажной фотографии, наоборот, иногда стараются уменьшить ГРИП, чтобы выделить человека или объект из фона, так называемый эффект боке — размытие фона.[6]

Имитация глубины резкости часто используется в трёхмерной графике и компьютерных играх, как правило, с той же целью, что и в кино и фотографии — чтобы сосредоточить внимание игрока на объекте или персонаже, и расфокусировать фон, находящийся за ним. На специализированных сайтах данный эффект обычно называется английским аналогом термина «глубина резкости» — Depth of Field.[7]

См. также[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]

Литература[править | править исходный текст]

  • Фомин А. В. § 4. Фотографические объективы // Общий курс фотографии / Т. П. Булдакова. — 3-е. — М.,: «Легпромбытиздат», 1987. — С. 23—25. — 256 с. — 50 000 экз.
  • Гордийчук О. Ф., Пелль В. Г. Раздел III. Киносъёмочные объективы // Справочник кинооператора / Н. Н. Жердецкая. — М.: «Искусство», 1979. — С. 143—173. — 440 с.
  • Н. Д. Панфилов, А. А. Фомин Краткий справочник фотолюбителя. — М.,: «Искусство», 1985. — С. 33—46. — 367 с.
  • Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съёмка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. — М.: «Искусство», 1977.
  • П. А. Ногин Фотографический объектив Государственное издательство Искусство, Москва 1961 год.

Ссылки[править | править исходный текст]