Почему область в фокусе перед расстоянием фокусировки уже, чем за ним?

Question

Полагаю, заголовок и картинка хорошо объясняют мой вопрос.

Answer 1

Почему область в фокусе перед расстоянием фокусировки уже, чем за ним?

Это не так. Не всегда. Просто обычно для пейзажных стрелков, использующих более широкие линзы, нацеленные куда-то не так близко. :) Правило пропорции 1 / 3-2 / 3 - это практическое правило, которое не применяется во всех случаях.

Чем больше диафрагма, чем больше объектив или чем меньше расстояние съемки (т. Е. Чем меньше глубина резкости), тем больше эта пропорция будет на самом деле ближе к 50/50 (например, гиперфокальное расстояние).

Смотри также:

• http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/depth-of-field.htm (в частности, таблица, показывающая, как фокусное расстояние изменяет пропорцию передней / задней части в DOF.

• http://www.photopills.com/articles/ultimate-guide-depth-field#step8

Answer 2

Почему область в фокусе перед расстоянием фокусировки уже, чем за ним?

Это не всегда.

На самом деле это очень редко точно соотношение 1: 2, как показано на вашей иллюстрации. Эмпирическое правило, которое вы цитировали, является лишь приблизительным. Для каждого фокусного расстояния и диафрагмы существует только одно точное расстояние фокусировки, где соотношение между передней и задней глубиной резкости равно точно 1: 2.

Отношение DoF перед точкой фокусировки к DoF за точкой фокусировки будет различным для каждого расстояния фокусировки при использовании одного и того же объектива и настройки диафрагмы (при условии, что другие условия также одинаковы: увеличение / размер дисплея, расстояние просмотра, предположения о зрении зрителя и т. д.).

На коротких дистанциях фокусировки соотношение приближается к 1: 1. Настоящий макрообъектив, который может проецировать виртуальное изображение на сенсор или пленку того же размера, что и объект, для которого он проецирует изображение, достигает соотношения 1: 1. Даже объективы, которые не могут достичь макрофокусировки, продемонстрируют соотношение, очень близкое к 1: 1, при минимальном фокусном расстоянии.

Например, при использовании телеобъектива 300 мм с максимальным увеличением только .24X и MFD 59 дюймов DoF рассчитывает до 1: 1 в пределах округления расстояния до одной сотой дюйма. С FF-камерой и 300-мм объективом с f / 4 DoF будет на 0,09 дюйма перед расстоянием фокусировки и на 0,09 дюйма позади расстояния фокусировки при стандартных условиях отображения и просмотра. В действительности ближний DoF будет микроскопически меньше, чем задний DoF. Эта разница не является ощутимой и совершенно бессмысленной. Нужно увеличить фокусное расстояние до 133 дюймов, прежде чем ближний DoF на 0,54 дюйма будет меньше двух значащих цифр, чем задний DoF на 0,55 дюйма.

При использовании объектива 30 мм с f / 4 соотношение 1: 2 достигается при фокусном расстоянии 92 дюйма. При расстоянии фокусировки макро для 30-миллиметрового объектива 2,3622 дюйма соотношение составляет 1: 1. С фокусным расстоянием 287 дюймов (чуть меньше гиперфокального расстояния) соотношение составляет 1: 61,4 с ближним разрешением 141,2 дюйма и дальним 8674,3 дюйма.

На более длинных расстояниях фокусировки задняя часть глубины резкости достигает всего бесконечности, и, таким образом, соотношение между передним и задним DoF приближается к 1: ∞. Кратчайшее фокусное расстояние, на котором задний DoF достигает бесконечности, называется гиперфокальным расстоянием. Ближняя глубина резкости будет очень близко приближаться к половине расстояния фокусировки. То есть ближайший край DoF будет на полпути между камерой и расстоянием фокусировки.

Мы также должны помнить, что гиперфокальное расстояние, как и концепция глубины резкости, на которой оно основано, действительно всего лишь иллюзия , хотя и довольно стойкое. Только одно расстояние будет в резкой фокусировке. То, что мы называем глубиной резкости, - это области по обе стороны от самого острого фокуса, которые размыты настолько незначительно, что мы все еще видим их резкими. Обратите внимание, что гиперфокальное расстояние будет меняться в зависимости от изменения любого из факторов, влияющих на степень фокусировки: фокусное расстояние, диафрагма, увеличение / размер экрана, расстояние просмотра и т. Д. Для объяснения причин см.

Почему производители перестали включать в объективы шкалы глубины резкости?
Существует ли «правило большого пальца», которое я могу использовать для оценки глубины резкости во время съемки?
Как вы определяете приемлемый круг замешательства для конкретной фотографии?
Найти гиперфокальное расстояние для разрешения HD (1920x1080)?
Почему я получаю различные значения для глубины резкости из калькуляторов и предварительного просмотра в камере DoF?
А также этот ответ до Простой быстрый метод оценки степени резкости для простого объектива

Answer 3

Глубина резкости зависит от углов и способности различать их. Чем дальше, тем меньше и меньше меняются углы. Если вы двигаетесь вперед на 1 м на расстояние 2 м, вы можете изменить угол на 30 градусов. Если вы переместитесь на 1 м ближе на расстояние 2000 м, угол почти не изменится.

Соотношение ближнего и дальнего степеней свободы - это тот же принцип, но «уплотненный» вокруг плоскости наилучшего фокуса.

Answer 4

Вы правы, DOF за объектом всегда больше, чем DOF до него, но разница может быть очень маленькой. То, что расстояние позади всегда больше, можно доказать, если вы посмотрите на формулу для DOF:
https://www.mhohner.de/formulas.php#dof

Фронт DOF = CFD ^ 2 / (F ^ 2 + CFD)

Задний DOF = cFd ^ 2 / (f ^ 2-cFd)

Вы видите, что знаменатель для заднего DOF (f ^ 2-cFd) всегда меньше знаменателя для переднего DOF (f ^ 2 + cFd), поэтому задний DOF должен быть больше.

В этих формулах используются следующие переменные:
f - фокусное расстояние
d - расстояние фокусировки (или объекта)
F - число F объектива (2,8, 4, 5,6 и т. Д.)
с - кружок путаницы (обычно около 0,03 мм)

Answer 5

Чтобы понять, как линзы и как они выглядят, вам нужно знать, что объектив проецирует изображение внешнего мира на поверхность пленки или цифрового сенсора. При внимательном рассмотрении вы обнаружите, что это изображение состоит из бесчисленных кругов света. Эти круги называются кругами путаницы, потому что их границы нечетки, и они перемешаны сквозным рядом с бесчисленными соседними кругами.

Мы считаем изображение четким, когда эти круги, образующие изображение, настолько малы, что мы не можем воспринимать их как диски. Вместо этого мы видим крошечную точку света, которая не различима как диск. Это получается ½ миллиметра при просмотре с расстояния 500 мм. Другими словами, чем меньше, тем лучше.

Лучи света от объекта играют на поверхности линзы. Когда они проходят через линзу, форма линзы меняет их путь. Их заставляют изгибаться внутрь (преломлять). Мы можем проследить этот путь; это напоминает два конуса мороженого, заостренный конец заостренный. Когда мы фокусируемся, мы корректируем положение поверхности цифрового датчика (или пленки) относительно объектива, поэтому вершина этого светового конуса просто целует светочувствительную поверхность. Если достигнут, крошечные круги в результате. Если поверхность не точно на вершине этого конуса, круги будут не такими маленькими. Резкость изображения зависит от того, остаются ли эти круги маленькими.

Теперь задний фокус (расстояние от объектива до плоскости изображения) зависит от расстояния до объекта. Если объект находится на бесконечности (насколько видит глаз), задняя фокусировка будет самой короткой. Мы измеряем длину заднего фокуса при изображении объекта на бесконечности. Если объект находится ближе, расстояние заднего фокуса увеличивается. Чем ближе объект, тем длиннее задний фокус. При единстве (в натуральную величину) задний фокус удлиняется до двойного фокусного расстояния. Если объект просто стесняется бесконечности, задний фокус только слегка вытянут.

Я пытаюсь вам сказать следующее: расстояние до объекта диктует длину заднего фокуса. По мере того, как вы приближаетесь к объекту, величина удлинения заднего фокуса увеличивается. Суть в том, что объекты, удаленные от камеры, имеют почти одинаковое расстояние заднего фокуса в расширенном диапазоне. И наоборот, объекты рядом с камерой имеют расширенный задний фокус, и это расстояние радикально меняется с изменением расстояния. Именно эти изменения заднего фокуса изменяют размер круга замешательства. Результат: Глубина резкости увеличивается приблизительно на 2/3 вперед и на 1/3 назад к камере от точки, на которую сфокусировано.

Answer 6

Краткий ответ:

Потому что это экспоненциальные отношения.

Длинный ответ ... (не такой длинный) заключается в том, что вы используете не линейные единицы измерения, такие как 1 метр, но пропорции.

Ваше изображение не говорит о том, что середина находится в центре 2 метра = 1 метра.

Это говорит о том, что вы удвоили расстояние.