По возможности я использую фокусировку, чтобы обойти конечную глубину резкости. Максимальное F-число, которое вы можете выбрать до того, как предел дифракции вызовет нерезкость, зависит от размера пикселей в вашем датчике, как правило, оно будет зависеть от значения выше F / 6.
Если вы не хотите делать фокусировку, оптимальные настройки можно рассчитать следующим образом. Сначала посмотрите размер пикселя r для датчика вашей камеры. Например. для моей камеры r = 4,2 микрометра. Обозначим фокусное расстояние через f, например f = 50 мм. Апертура - это D = f / F, где F - это число F, например, F = 6.
Если объект на расстоянии d сфокусирован на расстоянии x за объективом, то старые добрые уравнения объектива говорят нам, что x и d связаны следующим образом:
1 / x + 1 / d = 1 / f
Небольшая алгебра необходима, чтобы показать, что если объект на расстоянии d1 находится в фокусе, то объект на расстоянии d2 создаст пятно на датчике изображения размером
f ^ 2 / F | (1 / d1 - 1 / d2) |
Здесь предполагается, что расстояния намного больше фокусного расстояния. Тогда, если размер этого пятна меньше размера пикселя, у вас все равно будет идеальный фокус для этого объекта на расстоянии d2. Так называемое гиперфокальное расстояние H удобно определять как:
H = f ^ 2 / (F r)
(это дает минимальное расстояние, на котором вам нужно сфокусироваться, прежде чем все объекты, находящиеся дальше, чем это расстояние, будут в фокусе)
Теперь предположим, что мы делаем снимок близлежащего объекта на расстоянии d, так что d намного меньше H (скажем, d = несколько метров, а обычно H - много десятков или даже сотен метров). Для таких случаев формула для глубины резкости (dof) уменьшается до:
dof = d ^ 2 / H
Мы можем переписать формулы следующим образом:
В = 104 метра * (f / 50 мм) ^ 2 * (6 / F) * (4 микрометра / r) ---->
dof = 9,6 миллиметров * (d / метр) ^ 2 * (50 мм / f) ^ 2 * (F / 6) * (r / 4 микрометра)
Нерезкость из-за дифракции начнет появляться при числах F выше:
F_diffraction = r / (2,44 лямбда)
где лямбда - длина волны света. Когда зеленая часть спектра начинает подвергаться воздействию дифракции, тогда мы действительно начинаем замечать это. Итак, мы можем положить лямбда = 500 нанометров и записать формулу в виде:
F_diffraction = 3,3 * (р / 4 мкм)
Это когда ширина интерференционной картины начинает становиться больше одного пикселя, это действительно станет проблемой, когда ширина составляет два пикселя в ширину, что происходит при
F = 6,6 * (р / 4 мкм).
Таким образом, F = 6 является примерно верхним пределом при рассмотрении вопроса о том, как оптимизировать переменные, обеспечивающие максимально возможную детализацию изображения. Оптимальный выбор, очевидно, состоит в том, чтобы поместить объект как можно ближе и / или использовать как можно большее фокусное расстояние, чтобы весь объект все еще находился в идеальном фокусе. В этом случае, поскольку большая часть поля зрения покрыта объектом, у вас будет максимально возможное количество пикселей, охватывающих объект.
Предположим, что предмет одежды имеет длину L, и вы фотографируете его перпендикулярно с расстояния d. Тогда точки на одежде будут находиться между d и sqrt (d ^ 2 + L ^ 2/4), предполагая, что толщину можно игнорировать относительно этого диапазона на расстоянии в перпендикулярном направлении. Таким образом, минимальный уровень вашей потребности определяется следующим образом:
[sqrt (d ^ 2 + L ^ 2/4) - d] / 2
Если dof просто равен этому, то вы в оптимальном положении:
[sqrt (d ^ 2 + L ^ 2/4) - d] / 2 = 9,6 мм * (д / метр) ^ 2 * (50 мм / f) ^ 2 * (F / 6) * (r / 4 микрометра)
Точное решение этого уравнения выглядит довольно громоздким, но вы можете решить его приблизительно, используя тот факт, что на практике d должно быть значительно больше, чем L / 2. Затем вы можете расширить квадратный корень по степеням (L / d) ^ 2, это приведёт уравнение к главному порядку:
1/16 L ^ 2 / d = 9,6 мм * (д / метр) ^ 2 * (50 мм / ф) ^ 2 * (F / 6) * (r / 4 микрометра) --->
1/16 L ^ 2 / метр ^ 2 = 9,6 * 10 ^ (- 3) * (д / метр) ^ 3 * (50 мм / f) ^ 2 * (F / 6) * (r / 4 микрометры)
d = 1,87 метра (л / метр) ^ (2/3) (f / 50 мм) ^ (2/3) * (6 / F) ^ (1/3) * ( 4 микрометра / г) ^ (1/3)
Итак, если длина составляет 1 метр, вам нужно быть на расстоянии около 2 метров, чтобы убедиться, что все в фокусе. Наименьшие детали, видимые на одежде, задаются параметром dr / f (обратите внимание, что r / f - угловое разрешение, обусловленное конечным размером пикселя, и этот угол соответствует расстоянию d, умноженному на угол = dr / f между точками на объект). В оптимальном случае это:
0,15 мм (л / метр) ^ (2/3) (50 мм / фут) ^ (1/3) * (6 / F) ^ (1/3) * (r / 4 микрометра) ^ (2/3)
Это означает, что для одежды длиной порядка 1 метра вы будете ограничены разрешением в несколько десятых миллиметра. Единственный способ преодолеть это ограничение - делать снимки ближе, чем позволяет ограничение четкости за один раз, поэтому необходимо выполнять фокусировку.