Есть ли правда, что глубина резкости простирается от одной трети перед фокусной точкой до двух третей позади нее?

Question

В книге Курс цифровой фотографии есть страница, которая обсуждает и иллюстрирует глубину резкости:

Есть информационное окно, которое говорит следующее:

Точка, в которой вы фокусируете объектив, влияет на то, где начинается и заканчивается зона резкости. Глубина резкости простирается от одной трети перед точкой фокусировки до двух третей позади нее.

Но основная иллюстрация на странице не следует этому, поскольку ни одна из 3 апертур не приводит к тому, что объект находится на одной трети глубины резкости.

Я посмотрел онлайн и обнаружил, что некоторые люди говорят, что «правило» - это миф, а другие говорят, что в некоторых ситуациях это может быть правдой. В каких ситуациях, если таковые имеются, выполняется ли это правило?

Answer 1

Передняя / задняя доля DOF зависит от расстояния фокусировки.

В частности, эмпирическое правило о 33% DOF, находящемся перед фокусом, не всегда верно, но очень верно, когда фокусируется на 1/3 гиперфокального расстояния. Гиперфокальное расстояние - это самое близкое фокусное расстояние, где DOF все еще простирается до бесконечности (для пейзажей), рассчитывается по фокусному расстоянию и диафрагме и размеру датчика. Гиперфокальное расстояние, как правило, находится на довольно близком расстоянии для коротких линз, которые хорошо закрыты. Но тогда правило 1/3 не соответствует истине, если сфокусировано на 1/3 гиперфокального.

Фокусировка ближе чем к 1/3 гиперфокальной поверхности составляет более 33% спереди, до 50% в крайних точках крупным планом. Как около 40% впереди, если на 1/5 гиперфокальной. Для макроса 1: 1 DOF близок к нулю, но перед ним будет 50%.

Фокусировка на расстоянии более 1/3 гиперфокальной будет спереди менее 33%. Как около 25% спереди, когда фокусируется на 1/2 гиперфокального.

Максимальный диапазон DOF возникает при фокусировке на гиперфокальном, а затем мы знаем, что DOF распространяется от бесконечности до половины гиперфокального. Поэтому может быть сюрпризом, что «половина гиперфокального» вычисляется как 0% впереди, только потому, что бесконечность позади намного больше. Математика, включающая бесконечность, неудобна. :) Но 1/3 на сцену не имеет смысла, если речь идет о бесконечности.

Тем не менее, независимо от того, является ли 1/3 впереди всегда очень точной или нет (и поскольку мы все равно не измеряем какие-либо расстояния), это обобщение часто наполовину близко, лучше, чем ничего не знать, и столько, сколько 50% будут только впереди, если макрос закроется. Это всегда хорошо, когда фотограф понимает, что глубина резкости является зоной, и что часто (независимо от точных деталей) это хороший план, чтобы понять, что мы можем центрировать эту зону на важной области сцены, вместо того, чтобы всегда фокусироваться на первый объект впереди. Фокусировка обратно в сцену может помочь, особенно если закрыть сцену.

Хороший калькулятор DOF покажет эти дроби спереди и сзади (и гиперфокальные тоже).

У моего сайта есть один на https://www.scantips.com/lights/dof.html и приведенные выше данные от https://www.scantips.com/lights/dof.html#into

Answer 2

Да и нет. В этом есть некоторая правда, но это справедливо только для каждой комбинации объектив / диафрагма / CoC на единичном фокусном расстоянии.

Распределение глубины резкости зависит от нескольких факторов, в первую очередь фокусного расстояния и расстояния фокусировки.

Соотношение объективов изменяется при изменении расстояния фокусировки. Большинство объективов приближаются к 1: 1 при минимальном фокусном расстоянии. По мере увеличения расстояния фокусировки задняя глубина резкости увеличивается быстрее, чем передняя глубина резкости. Существует одно расстояние фокусировки, при котором соотношение будет 1: 2, или одна треть впереди и две трети позади точки фокусировки.

Только в этой точке распределение глубины резкости составляет точно в соотношении 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 составляет 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, демонстрируют соотношение, очень близкое к 1: 1, на их минимальном фокусном расстоянии.

Например, при использовании телеобъектива с фокусным расстоянием 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. Необходимо увеличить фокусное расстояние до 133 дюймов, прежде чем ближняя глубина резкости на 0,54 дюйма будет меньше двух значащих цифр, чем задняя глубина резкости на 0,55 дюйма.

Чтобы получить соотношение 1: 2, мы должны сфокусировать объектив 300 мм на f / 4 - 769 футов. В этот момент DOF будет распределен на 192 фута впереди и на 384 фута позади точки фокусировки 769 футов (все расстояния округлены до ближайшего фута).

С объективом 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 стойкая. 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 уровень 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?
Есть ли «правило большого пальца», которое я могу использовать для оценки глубины резкости во время съемки?
Как вы определяете приемлемый круг путаницы 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 метод быстрой оценки DoF для простого объектива

Answer 3

Длина зоны глубины резкости субъективна. Расчеты основаны на том факте, что линза разрушает однородность перспективы, проецируя ее изображение посредством бесчисленных крошечных окружностей, которые смешиваются. Эти круги перекрываются и имеют нечеткие границы. Их называют кругами путаницы. Когда мы смотрим на картинку, мы заявляем, что она имеет форму прихвата, только если эти круги настолько малы, что мы не можем их разобрать. Другими словами, острота означает, что круги путаницы рассматриваются как точки без желаемого измерения.

Теперь объектив проецирует изображение на пленку или цифровой датчик. Круги путаницы, которые составляют это проецируемое изображение, должны быть очень маленькими. Это потому, что современные камеры дают миниатюрное изображение, которое практически бесполезно, если мы не увеличиваем (увеличиваем) его для просмотра. Например, если мы увидим отпечаток размером 8х10 дюймов, сделанный на 35-мм полнокадровой камере, это изображение будет увеличено как минимум в 8 раз. Этот факт означает, что круги путаницы, проецируемые линзой, должны быть в восемь раз меньше, или они не могут выдержать такой степени увеличения.

Итак, давайте рассмотрим факторы, которые составляют глубину резкости. Основой является то, что круги путаницы не должны сохраняться, чтобы иметь какое-либо измерение. Если изображение просматривается со стандартного расстояния считывания, а у наблюдателя зрение 20/20, а свет в зоне наблюдения хороший, а контрастность изображения средняя, ​​размер круга должен составлять 0,5 мм в диаметре или меньше (1 / 64 дюйма). Чтобы выдержать 8-кратное увеличение, объектив должен проецировать круг размером 0,5 мм ÷ 8 = 0,0625 мм или меньше. Также обратите внимание - если расстояние просмотра превышает стандартное расстояние считывания (400–600 мм или около 16 дюймов), размер круга можно уменьшить.

Приведите все эти запутанные вещи, как кто-то может создать диаграмму глубины резкости или математическую формулу? Существует тонкая привязка, которая принимает все это во внимание. Использование размера круга 1/1000 или фокусного расстояния стало отраслевым стандартом. Для научных и более жестких обстоятельств иногда используется 1/1500.

Допустим, мы устанавливаем 50-мм объектив с настройкой f / 11 на 35-мм полный кадр и фокусируемся на объекте, находящемся на расстоянии 10 футов. Мы используем 1/1000 фокусного расстояния в качестве размера круга (0,05 мм). Такая таблица глубины обработки позволяет: Дальняя точка с четкой фокусировкой 30 1/2 фута - ближняя точка с четкой фокусировкой 6 футов. Общий промежуток составляет 24 ½ фута, таким образом, 2/3 этого расстояния составляет 18 футов. Если правило большого пальца 1/3 - 2/3 правильное, диапазон должен составлять 18 футов + 10 = 28 футов, что делает дальнее расстояние 10 + 18 = 28 футов. Дальняя точка рассчитывается на 30 ½ футов, поэтому в этом случае действует правило большого пальца.

ОК, это эмпирическое правило кажется ОК. Однако на самом деле диапазон - это переменная, основанная на расстоянии камеры от объекта. Это эмпирическое правило является лишь несколько точным. Посмотреть на себя. Пройдите по линии, найдите калькулятор глубины резкости и проверьте все это сами.