Что такое глубина резкости (ГРИП)


Глубиной резкости изображаемого пространства (ГРИП) является такой диапазон расстояний на изображении, в котором предметы воспринимаются как резкие. Глубина резкости варьируется в зависимости от типа камеры, величины апертуры диафрагмы и дистанции фокусировки, хотя печатный размер и дистанция просмотра могут изменять наше восприятие глубины резкости.

grip1.jpg  grip2.png

Резкость изображения не меняется внезапно, она убывает постепенно. По сути, всё, что находится ближе или дальше дистанции фокусировки, постепенно теряет резкость - даже если это незаметно для глаза или для разрешающей способности камеры.

Кружок нерезкости

grip3.png

Поскольку не существует чётко заданной границы, для определения предельного размытия точки, после которого она воспринимается как нерезкая, используется более точный термин под названием «кружок нерезкости». Когда кружок нерезкости становится ощутим нашими глазами, эта область считается вышедшей за пределы глубины резкости и не является «приемлемо чёткой». Вышеприведенный кружок нерезкости был увеличен для простоты; в действительности он составляет ничтожную долю от площади сенсора камеры.

grip4.png

Когда кружок нерезкости становится различим глазом? Допустимо чёткий кружок нерезкости определён как такой, который останется незаметным при увеличении для печати на стандартном размере 20x25 см и при наблюдении со стандартного расстояния порядка 30 см.

grip5.png

При таких дистанции просмотра и печатном размере производители камер считают кружок нерезкости неразличимым, если он имеет диаметр не более 0.025 мм (после увеличения). В результате производители камер используют этот стандарт при маркировке глубины резкости на объективах (на примере f/22 для объектива 50 мм). В действительности человек с идеальным зрением может различить 1/3 этого размера или даже меньше, так что кружок нерезкости должен быть ещё меньше, чтобы обеспечить приемлемую чёткость.

Для каждой комбинации печатного размера и дистанции обзора кружки нерезкости будут различны. В ранее приведенном примере размытых точек кружок нерезкости в действительности меньше разрешения вашего экрана для двух точек на любой из сторон дистанции фокусировки, и потому они находятся в глубине резкости. Иначе говоря, глубина резкости может основываться на моменте, когда кружок нерезкости превышает размер пикселя вашей цифровой камеры.

Заметьте, что глубина резкости задаёт только максимальную величину кружка нерезкости и не описывает, что происходит с областями, не попавшими в фокус. Эти области называются «бокé» (слово имеет японское происхождение). Два изображения с одинаковой глубиной резкости могут иметь существенно различное боке, и оно зависит от формы диафрагмы объектива. В реальности форма кружка нерезкости обычно отличается от круглой, но приближается к таковой, пока он остаётся ничтожно малым. При увеличении для большинства объективов это будет многоугольник с 5-8 рёбрами.

Управление глубиной резкости

Хотя печатный размер и дистанция просмотра являются важными факторами, которые влияют на то, каким большим кружок нерезкости кажется нашим глазам, основными факторами, которые определяют, насколько велик кружок нерезкости будет на сенсоре вашей камеры, являются раскрытие диафрагмы и дистанция фокусировки. Большая диафрагма (меньшее число f-ступени) и меньшие дистанции фокусировки создадут меньшую глубину резкости. Следующий тест ГРИП был произведен при идентичной дистанции фокусировки с объективом 200 мм (320 мм поля зрения на 35 мм камере), при различных диафрагмах:

grip6.jpg grip7.jpg grip8.jpg

f/8.0, f/5.6 и f/2.8

Разъяснение: фокусное расстояние и глубина резкости

Заметьте, что я не упомянул фокусное расстояние как фактор, влияющий на глубину резкости. Даже несмотря на то, что телеобъективы казалось бы создают намного меньшую глубину резкости, это происходит преимущественно потому, что они часто используются для увеличения предмета, к которому нельзя подойти ближе. Если объект займёт идентичную площадь в видоискателе (постоянное увеличение) как на широкоугольном, так и на телеобъективе, глубина резкости будет практически* независима от фокусного расстояния!  Конечно, это потребовало бы от вас подойти намного ближе для широкоугольного объектива или заметно отдалиться для телеобъектива, как продемонстрировано в следующей таблице глубин резкости:

Фокусное расстояние (мм) Дистанция фокусировки (м) Глубина резкости (м)
10 0.5 0.482
20 1.0 0.421
50 2.5 0.406
100 5.0 0.404
200 10 0.404
400 20 0.404

Примечание: расчёты глубины резкости даны для диафрагмы f/4.0 на Canon EOS 30D (кроп-фактор 1.6) с использованием кружка нерезкости диаметром 0.0206 мм.

Обратите внимание, для минимальных фокусных расстояний действительно есть небольшое изменение, однако этот эффект незначителен по сравнению как с диафрагмой, так и с дистанцией фокусировки. Даже несмотря на то, что общая глубина резкости практически неизменна, доля глубины резкости впереди и позади дистанции фокусировки изменяется с фокусным расстоянием, как показано ниже:

Фокусное расстояние (мм) Позади Впереди
10 70.2% 29.8%
20 60.1% 39.9%
50 54.0% 46.0%
100 52.0% 48.0%
200 51.0% 49.0%
400 50.5% 49.5%

Это показывает ограниченность традиционной концепции ГРИП: она принимает во внимание только сам диапазон и не учитывает распределение глубины относительно фокальной плоскости, несмотря на то, что оба фактора могут повлиять на восприятие резкости. Широкоугольные объективы обеспечивают большую глубину резкости за фокальной плоскостью, нежели перед ней, что существенно для традиционной пейзажной и ландшафтной съёмки.

С другой стороны, при постоянных точке съёмки и дистанции фокусировки объектив с большим фокусным расстоянием даст меньшую глубину резкости (даже несмотря на существенные отличия в итоговом изображении). Это более наглядно в повседневном применении, но связано это со степенью увеличения, а не с дистанцией фокусировки. Кажется, что для больших фокусных расстояний глубина резкости снижается, — потому что они сжимают перспективу. Это располагает фон намного ближе к переднему плану — даже если детали не становятся более чёткими. Глубина резкости также кажется меньшей у зеркальных камер, чем у компактных цифровых камер, поскольку зеркальные камеры требуют большего фокусного расстояния для получения аналогичного угла обзора.

* Примечание: мы описываем глубину резкости как практически постоянную, поскольку существует ряд случаев, в которых это перестаёт быть истинным. Для дистанций фокусировки, приводящих к значительному увеличению, или в зоне около гиперфокального расстояния широкоугольные объективы могут обеспечить большую глубину резкости, чем телеобъективы. С другой стороны, для ситуаций большого увеличения традиционный расчёт ГРИП становится неточным по другой причине: фактор увеличения. Это в действительности приводит к смещению ГРИП на большинстве широкоугольных объективов и увеличивает её для теле- и макрообъективов. В другом отдельно взятом случае, около гиперфокального расстояния, увеличение ГРИП проявляется, поскольку широкоугольные объективы имеют большую заднюю ГРИП и потому проще достигают приемлемой чёткости на бесконечности для любой заданной дистанции фокусировки.

Подсчёт ГРИП

Чтобы подсчитать глубину резкости, нужно сперва определиться с максимальным допустимым кружком нерезкости. Он зависит от типа камеры (размер сенсора или плёнки) и от комбинации печатного размера и дистанции просмотра.

Расчёты глубины резкости базово подразумевают, что для приемлемой чёткости размер кружка нерезкости не должен превышать 0.025 мм (как обсуждалось выше), однако люди с идеальным зрением способны различать треть этого размера. Если вы используете в качестве стандарта человеческого восприятия 0.025 мм, примите во внимание, что граница глубины резкости может оказаться недостаточно чёткой.

Глубина фокуса и визуализация диафрагмы

Ещё одним следствием кружка нерезкости является концепция глубины фокуса (называемая также «пространством фокуса»). Она отличается от глубины резкости тем, что описывает диапазон, в котором свет фокусируется на сенсоре камеры, в отличие от количества изображения в фокусе. Это важно, поскольку определяет границы того, насколько горизонтально/вертикальна должна быть плёнка или цифровой сенсор, чтобы достичь требуемого фокуса на всех частях изображения.

grip9.png

Диаграмма показывает зависимость глубины фокуса от диафрагмы. Фиолетовые линии демонстрируют максимальные углы, на которых свет может потенциально попасть в диафрагму. Область фиолетового цвета показывает все возможные углы. Диаграмма может быть также использована для иллюстрации глубины резкости, но в этом случае вместо сенсора следует перемещать элементы объектива.

Ключевая мысль такова: когда объект находится в фокусе, лучи света из одной точки сходятся в одну точку на сенсоре камеры. Если лучи достигают сенсора в других положениях (образуя диск вместо точки), объект окажется вне фокуса, и расфокусировка будет нарастать с изменением расстояния.

Прочие соображения

Почему бы просто не использовать минимальную диафрагму (максимальное число f), чтобы добиться наилучшей возможной глубины резкости? Помимо того, что это потребовало бы недостижимых без штатива выдержек, слишком маленькая диафрагма размывает изображение, порождая большой кружок нерезкости (или «кружок рассеивания») вследствие эффекта, называемого дифракцией — даже в фокальной плоскости. С уменьшением диафрагмы дифракция быстро становится более серьёзным ограничивающим фактором, чем глубина резкости. Несмотря на невероятную глубину резкости, стенопы именно по этой причине имеют ограниченную разрешающую способность.

Для макросъёмки (большого увеличения) глубина резкости в действительности подвержена влиянию другого фактора: увеличения. Фактор увеличения равен 1 для внутренне симметричных (нормальных) объективов, но для широкоугольных и телеобъективов он будет больше или меньше 1, соответственно. Глубина резкости больше расчётной достигается, когда фактор увеличения меньше 1, и меньше расчётной, когда он больше 1. Проблема состоит в том, что производители обычно не указывают фактор увеличения объективов, и его можно только приблизительно оценить визуально.



  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу

  • Похожие публикации

    • Автор: VladOr
      В настоящее время многие фотолюбители, сравнивая свои снимки с профессиональными фотографиями в журналах, приходят к выводу, что их фотографиям не хватает резкости. Для начала поспешим вас успокоить. Большинство фотографий в журналах создается с помощью оборудования совсем другого класса, большего формата, веса и стоимости. Да и после съемки над этими фотографиями работают профессионалы, доводя их до совершенства с помощью графических редакторов. Это целая индустрия, но куда важнее научиться видеть кадр и эффективно использовать имеющиеся у вас возможности.

      Просмотреть полную статья
    • Автор: VladOr
      В настоящее время многие фотолюбители, сравнивая свои снимки с профессиональными фотографиями в журналах, приходят к выводу, что их фотографиям не хватает резкости. Для начала поспешим вас успокоить. Большинство фотографий в журналах создается с помощью оборудования совсем другого класса, большего формата, веса и стоимости. Да и после съемки над этими фотографиями работают профессионалы, доводя их до совершенства с помощью графических редакторов. Это целая индустрия, но куда важнее научиться видеть кадр и эффективно использовать имеющиеся у вас возможности.
       
      Чтобы все-таки отмести возможные огрехи камеры и оптики, советуем обратить внимание на некоторые нюансы при съемке. Очень часто бывает, что фотограф невнимательно относится к индикатору фокусировки. Автофокус безошибочно срабатывает, когда вы снимаете один объект, но может «промазать». Например, недостаточная освещенность или множество деталей в кадре могут усложнить задачу. Чтобы быть уверенным, попробуйте использовать ручную фокусировку и посмотрите, будет ли разница.
       
      Еще одной типичной ошибкой является использование слишком открытой диафрагмы. Проблема здесь заключается в том, что для открытой диафрагмы может не хватить глубины резкости. Как ни парадоксально, но чаще всего это является проблемой объективов с фиксированным фокусным расстоянием.
      Более подробно о глубине резкозти, читайте на нашем сайте Главу учебника Что такое глубина резкости (ГРИП) 
       
      У фотографов есть такое понятие как «шевеленка». Это реакция камеры на съемку с рук. Контролировать появление «шевеленки» можно, установив более короткую выдержку, чем обычно. Помните, что фотокамера весьма чувствительна к любому движению и на резкость снимка может повлиять даже внезапный порыв ветра. В целом, лучшим будет избегать максимальных значений вашей техники, особенно, если вы используете бюджетные модели. Работая на пределе своих возможностей, многие объективы дают замыленное изображение.
      Про "шевеленку" также можно прочитать на нашем сайте в Главе учебника Дрожание камеры при съемке с рук 
       
      При съемке объектов в движении тоже есть свои правила. Используйте следящий автофокус, сами поворачивайтесь в направлении движения объекта и делайте серию кадров.
       
      Несмотря на все ухищрения, бывают случаи, когда резкостью придется пожертвовать. К таким вариантам относится съемка на высоких ISO. В жанровых уличных сценах или съемке дикой природы, где нет возможности использовать вспышку и длинную выдержку, стоит все-таки сделать кадр. Если вам удалось зафиксировать интересный момент, это может быть куда важнее максимальной резкости.
    • Автор: VladOr
      Оптические свойства систем, используемых в современных объективах, имеют свойство при увеличении масштаба сильно уменьшать глубину резко изображаемого пространства (она же ГРИП).
      Влияние диафрагмы

      Просмотреть полную статья
    • Автор: VladOr
      Оптические свойства систем, используемых в современных объективах, имеют свойство при увеличении масштаба сильно уменьшать глубину резко изображаемого пространства (она же ГРИП).
      Влияние диафрагмы
      На ГРИП мы можем влиять исключительно с помощью диафрагмы. При уменьшении диафрагмы увеличивается глубина резкости. Вместе с этим процессом увеличивается выдержка, а это ведет к появлению «шевеленных» снимков – смазывание изображений из-за неустойчивости камеры или если объект находится в движении. Если первый фактор мы можем свести к минимуму с помощью штатива, то от движения объекта съемки, скажем, на природе, мы никак не застрахованы.
      Производя съёмку в автоматическом режиме, ваша фотокамера выставит минимально возможную выдержку, даже если установлен режим «макро». Теоретически, любой фотограф сможет снять руками с выдержкой, которая обратно пропорциональна фокусному расстоянию объектива. Таким образом, когда для съемки используется объектив с применением фокусного расстояния пятьдесят миллиметров, выдержку нужно осуществлять не длиннее одной пятидесятой доли секунды.
      Большинство фотокамер снижают данный показатель еще на половину. Но это правило - вовсе не аксиома. Люди все разные, и то, что для одного вполне возможно, для другого может представлять серьезную проблему. Человек, хотя бы пару-тройку лет позанимавшийся пулевой стрельбой, способен снимать с рук на значительно более длительных выдержках. Если у вас нет штатива, то найдите опору для локтя, и вы смело можете увеличить выдержку на одну ступень. В общем, вариантов масса.
      Штатив не всегда поможет
      Штатив имеет еще один крупный недостаток. У фотокамеры, установленной на штативе, существует несколько степеней свободного передвижения (это зависит от "головки» штатива). В обычной штативной головке нет только одной возможности – невозможно передвигать фотокамеру параллельно оси объектива, используя приближение или удаление ее от объекта. Здесь помогут только направляющие, по которым должна двигаться фотокамера.
      Такой штатив будет гораздо тяжелее и увеличится время его установки, как, впрочем, и цена. Рельсы для фокусировки позволяют передвигать фотокамеру, заменяя подстройку расстояния фокуса, что часто удобнее. Съемка при использовании фиксированного масштаба является единственным способом фокусировки.
      Автофокусировка...
      Но, возвращаясь к ГРИП, макросъемку лучше производить, используя режим, в котором диафрагма в приоритете. Таким образом, вы в значительной мере сможете влиять на показатель глубины резкости. Для максимальной резкости установите диафрагму 16.
      Точная наводка на резкость сама по себе очень важна при макросъемке. В современных фотоаппаратах стоят очень неплохие многозонные системы автофокусировки. Для бытовых сюжетов это прекрасно работает. Но стоит заняться макросъемкой с ее очень малой глубиной резко отображаемого пространства, как именно многозонность не может определить, что же вы снимаете. И малейшая неточность фокусировки гарантированно портит ваш шедевр.
      Если есть возможность, нужно выбрать одну фокусировочную точку, по которой камера должна наводиться, если аппаратура поддерживает подобные фокусы. На мой взгляд, проще выбирать центральные точки. Тогда объект, который должен получить резкость по максимуму, помещают в центре кадра. Затем блокируют фокус, выполняют кадрирование и спускают затвор.
      Или все-таки ручная фокусировка
      Альтернативой этому методу является использование ручной фокусировки, если в функциях фотокамеры предусмотрен такой режим. Данный способ весьма трудоемкий и не гарантирует хорошего результата, но иногда другого выхода нет. Нужно также отметить, что многие объективы, особенно это касается объективов, имеющих переднюю линзу, которой свойственно вращаться, меняют при фокусировке масштаб изображения. Если их использовать, то задача становится еще более проблематичной.
      Также стоит учесть, что объект может и не влезть в ГРИП вашего объектива даже на максимально закрытой диафрагме. Подбирайте ракурс, который даст такую возможность. Существует также прием для объектов, которые не двигаются. Нужно сделать несколько кадров, и постепенно смещать резкость. Но значение диафрагмы и выдержки не должны изменяться, работа в автоматическом режиме не подойдет.
      Для данного случая нужен штатив с фокусировочными рельсами. После этого, используя графический редактор, все удачные кадры нужно совместить, используя разные слои в одном изображении и настройки, чтобы прийти к требуемой глубине резкости.
      Если резкость отсутствует на части объективов, это не должно беспокоить – такие снимки тоже удовлетворят потребности задачи. Но лучше добиться, чтобы не резкие объекты на переднем плане не производили неприятное впечатление. Для этого учитывайте необходимость значительного увеличения. Иногда лучше применить простое кадрирование с большим выигрышем для глубины резкости.
    • Автор: VladOr
      ГИПЕРФОКАЛЬНОЕ РАССТОЯНИЕ (ГФР)
      Фокусирование камеры на гиперфокальное расстояние обеспечивает максимальную резкость от половины этого расстояния и до бесконечности. Гиперфокальное расстояние особенно полезно в пейзажной (ландшафтной) фотографии, и понимание его сути поможет вам достичь максимальной резкости изображения путём получения максимальной глубины резкости — и таким образом наиболее детализированного финального отпечатка. Определение гиперфокального расстояния при данных фокусном расстоянии и диафрагме может оказаться непростой задачей; данная глава объясняет способ подсчёта ГФР и проясняет неточности.
      Передний фокус Задний фокус Передне-центральный фокус Обратите внимание, что только на правом снимке слова можно разобрать на всех расстояниях. Порой на расстоянии между ближайшим и самым удалённым предметами находится точка фокусировки, которая максимизирует общую резкость снимка, хотя она редко находится в середине расстояния. Гиперфокальное расстояние использует похожую концепцию, за исключением того, что его пределы начинаются в бесконечности и заканчиваются половиной дистанции фокусировки от камеры (и степень размытия, показанная выше, в него не входит).
       
      Где оно находится

      Какова оптимальная дистанция фокусировки? ГФР определяется как дистанция фокусировки, которая помещает максимальный возможный кружок нерезкости в бесконечности. Если дистанция фокусировки окажется хоть немножечко меньше, какой-нибудь из объектов дальнего плана окажется вне пределов ГРИП. Зайдя с другой стороны, если сфокусироваться на существенно удалённом объекте на горизонте (то есть, в бесконечности), ближайшая дистанция, которая попадает в глубину резкости, будет также гиперфокальной.
      Разумность применения

      Проблема ГФР в том, что объекты на дальнем плане (условной бесконечности) находятся на дальней границе глубины резкости. В результате они редко соответствуют тому, что определено как «приемлемая чёткость». Это серьёзно снижает детальность, учитывая, что большинство людей способно отличить 1/3 от размера, используемого большинством производителей объективов в качестве кружка нерезкости (см. «Что такое глубина резкости (ГРИП)»). Резкость на бесконечности особенно важна для тех ландшафтных фотографий, в которых фон играет большое значение.
      Резкость может быть полезным инструментом придания акцента, и потому бездумное применение гиперфокального расстояния может привести к пренебрежению областями снимка, которым резкость требовалась бы больше прочих. Мелкодетальный фон требует большей резкости, чем дымчатый (слева). Иначе, естественно мягкий передний план может зачастую позволить пожертвоватть мягкостью фона. Наконец, для некоторых изображений (таких как портреты) предпочтительна крайне небольшая глубина резкости, поскольку это позволяет отделить предмет съёмки от загруженного фона.
      При съёмке с рук часто приходится выбирать, чему придать максимальную резкость (в связи с ограничениями выдержки и диафрагмы). Такие ситуации требуют быстрой оценки, и ГФР не всегда является лучшим выбором.
       
      Метод подсчёта для ограниченных сцен
      Что если ваша композиция не продолжается до горизонта или исключает передний план? Несмотря на то, что ГФР здесь неприменимо, тем не менее, существует оптимальная дистанция фокусировки между передним планом и фоном.

      Многие используют метод приблизительного подсчёта, согласно которому нужно фокусироваться приблизительно на треть глубины снимаемой сцены, чтобы получить в ней максимальную резкость. Я призываю вас игнорировать этот совет, поскольку эта дистанция редко является оптимальной, в действительности позиция варьируется расстоянием до объекта, диафрагмой и фокусным расстоянием. Доля ГРИП перед фокальной плоскостью составляет примерно половину для близлежащих дистанций фокусировки и уменьшается до нуля в тот момент, когда дистанция фокусировки достигает ГФР. Правило трети справедливо лишь на определённой дистанции между этими двумя и нигде более. Убедитесь, что как ближняя, так и дальняя границы приемлемой чёткости покрывают снимаемую сцену.
      На практике
      Гиперфокальное расстояние хорошо применяется тогда, когда снимаемый предмет имеет значительную протяжённость назад, или если ни одна из областей изображения не требует большей чёткости, чем остальные. И даже в этом случае я советую также или использовать более строгое определение «приемлемо-чёткого», или фокусироваться несколько дальше, чтобы добавить резкости фону. Сфокусируйтесь вручную, используя маркеры дистанции на своём объективе или контролируя дистанцию на экране своей камеры, если она там указывается.
      Вы можете рассчитать «приемлемую чёткость», при которой размытие неощутимо при идеальном зрении для заданного печатного размера и дистанции просмотра. Это потребует использовать намного большее число диафрагмы или сфокусироваться на большую дистанцию, чтобы сохранить дальнюю границу ГРИП в бесконечности.
      Использование чрезмерно закрытой диафрагмы (большого числа f) может оказать противоположное действие, поскольку изображение начнёт размываться вследствие эффекта дифракции. Это размытие не зависит от положения объекта относительно глубины резкости, и потому максимальная резкость в фокальной плоскости может значительно снизиться. Для 35 мм и других похожих зеркальных камер эффект дифракции начинает сказываться после f/16. Для компактных цифровых камер беспокоиться обычно не о чем, поскольку они часто ограничены максимумом f/8.0 или менее.