Как супер крошечный объектив iPhone 6 Plus может давать значительный DOF?

Question

Согласно спецификациям Apple толщина iPhone 6 Plus составляет 0,28 дюйма (7,1 мм), а длина объектива - только часть этого. И согласно статье, которую я нашел, Глубина резкости является функцией «диафрагмы (то есть диаметра объектива), размера объектива, соотношений расстояний и размера отпечатка».

Почему у очень короткого объектива небольшого диаметра у iPhone 6 Plus такая глубина резкости такая большая, с таким заметным боке?

Вот ссылка на исходный полноразмерный образец, чтобы проверить информацию EXIF. Все образцы изображений iPhone 6 Plus там, кажется, f = 2.2.

Примечание: DOF может быть добавлен программным способом (аналогично PhotoShop / Gimp "Lens / Focus blur blur"), при условии, что программное обеспечение знает, что должно быть и что не в фокусе. Я также не вижу никаких артефактов на границах фокуса, предающих приложение фильтра без ретуши.

Хотя физические принципы всегда одинаковы, я думаю, что это немного отличается от Как получить потрясающий неглубокий DOF с помощью комплектного объектива? вопрос, так как объектив смартфона намного меньше (по сравнению со средним объективом набора DSLR), не имеет функции оптического зума для игры, и даже размер диафрагмы является фиксированным (основываясь на том, что я нашел в Интернете).

Середина ветви на рисунке выше (может быть своего рода рябиной) может быть на расстоянии около 30-50 см (12-20 дюймов), а ближайшее дерево может быть около 5 м (16 футов). Таким образом, соотношение расстояний может быть около 1:10 или 1:20.

Я только что сделал снимок на моем старом телефоне Nokia Asha 206 , где соотношение между удалением от руки и удаленным деревом может быть больше 1: 100, и все же - все в фокусе!

Если перефразировать мой вопрос немного: мне не интересно получать "классное боке". Мне просто любопытно, , как iPhone 6 Plus может создавать неглубокие изображения в DOF, в то время как несколько других смартфонов, которые я видел, несмотря на то, что объектив имеет аналогичные размеры, делают снимки "все в фокусе" ?

Изменилась ли конструкция объектива или процессора изображений?

Answer 1

Многие старые или более дешевые телефонные камеры используют объектив с фиксированным фокусом. т.е. он всегда настроен на фокусировку на определенном расстоянии от камеры. Это обычно устанавливается на « гиперфокальное расстояние », т.е. все от половины этого расстояния до бесконечности находится в фокусе.

Это зависит только от того, что приемлемо как «в фокусе». Но большинство фотографий с этих камер будут достаточно резкими, они всегда будут иметь большую глубину резкости. Но они не могут сосредоточиться на вещах в нескольких сантиметрах.

В большинстве новых и более качественных телефонных камер используется объектив с автофокусом. например, для iPhone, все модели, начиная с 3GS, имеют автофокус (по крайней мере, для задней камеры). Они могут сфокусироваться на определенном расстоянии, что может дать намного более четкие фотографии. Таким образом, вы можете сфокусироваться на чем-то близком к камере и получить больше размытия на заднем плане, то есть на меньшей глубине резкости.

Также улучшены камеры телефона другими способами. Конкретно размер сенсора. например, iPhone 6 имеет 1/3-дюймовый сенсор. Это не так много по сравнению с зеркальными камерами или некоторыми компактными камерами, но оно намного больше, чем у многих старых камерофонов. Датчик большего размера может обеспечить меньшую глубину резкости (для эквивалентного фокусного расстояния и диафрагмы).

Answer 2

Простой ответ: вы можете получить небольшую глубину резкости (отсюда и боке) с любой системой камер, если сфокусируете достаточно близко.

Конечная глубина поля возникает из-за невозможности сфокусировать свет, поступающий под разными углами в одной плоскости. Когда свет сфокусирован на неправильном расстоянии, вместо точки отображается точка апертуры, а не точка.

Большие апертуры создают более крупные пятна, в которые и входит апертура. Однако при близкой фокусировке возникает большая угловая изменчивость, в которой и возникает этот фактор. Представьте, что объект находится на расстоянии 100 м, а другой объект - на расстоянии 101 м. Угол между верхней частью объекта и камерой будет почти одинаковым в обоих случаях, и оба объекта будут в фокусе (в пределах глубины резкости). Теперь представьте объект на расстоянии 2 метра и объект на расстоянии 1 метра. Углы теперь совершенно разные, и вы не сможете сфокусироваться на обоих объектах, несмотря на то, что объекты находятся на одинаковом расстоянии друг от друга в обоих случаях. Сосредоточение ближе уменьшило глубину резкости. Теперь представьте, что они еще ближе.

Таким образом, независимо от ваших возможных значений диафрагмы, если вы сможете сфокусироваться достаточно близко, вы всегда достигнете точки, где ваша глубина резкости станет слишком маленькой, и вы получите размытые объекты / фон.

Answer 3

Вы упомянули четыре фактора из вашего чтения (диаметр объектива, размер объектива, соотношение расстояний и размер отпечатка), но единственные, которые действительно имеют значение, это первые два - или, более конкретно, радужная оболочка (диаметр отверстие, которое пропускает свет, а не диаметр объектива) и фокусное расстояние объектива (расстояние от центра объектива до датчика). Соотношение между ними равно f / stop, и чем ближе оно к 1, тем больше эффект боке (не в фокусе) вы получите.

Как вы упомянули, данные EXIF ​​камеры, сохраненные в заголовке jpeg, показывают значение f / stop для каждого снимка, а при f / 2.2 вы получаете хорошее количество боке (как видите) - как вы получаете выше f / 4 или f / 8 вы начинаете видеть более эффект «все в фокусе», а на f / 16 останется немного боке.

IOW, важно соотношение диаметра и длины, а не фактические размеры. Таким образом, с маленьким объективом все в порядке, если он сопоставлен с небольшим датчиком и открыт до большой настройки диафрагмы. Это открытие контролируется на зеркалке, но не так много на iPhone.

Answer 4

Если камера сфокусирована на бесконечности, то размер круга размытия для объекта на заданном расстоянии совпадает с размером апертуры объектива. Таким образом, если камера iPhone имеет диафрагму объектива диаметром 1 мм, а фокусировка установлена ​​на бесконечность, то каждый объект размыт на уровне 1 мм: который не обнаруживается на дереве в ста метрах, но обнаруживается на вишне прямо перед объективом.

Поэтому, чтобы получить резкость вишни, вы должны установить фокусное расстояние для этого диапазона. Как следствие, все на больших расстояниях будет иметь размытый круг, который имеет такой же угловой размер (то есть количество пикселей), что и круг 1 мм на вишнях с четкой фокусировкой.

Обратите внимание, что важно не соотношение расстояний (если Луна находится в фокусе, тогда звезды будут в фокусе, даже если они находятся в миллиард раз дальше), а отношение апертуры линзы к рассматриваемым объектам.