Войти
A Макрофотография, иллюстрирующая эффект глубины резкости на наклонном объекте. Для многих камер глубина резкости (DOF ) - это расстояние между ближайшим и самым дальним объектами, которые находятся в приемлемо резком фокусе в образе. Глубину резкости можно рассчитать на основе фокусного расстояния, расстояния до объекта, допустимого размера круга нерезкости и диафрагмы. Определенная глубина резкости может быть выбрана для технических или художественных целей. Ограничения глубины резкости иногда можно преодолеть с помощью различных методов / оборудования.
Влияние диафрагмы на размытие и глубину резкости. Точки в фокусе (2 ) проецируются на плоскость изображения (5 ), но находятся на разных расстояниях (1 и 3 ) проецируют размытые изображения или круги неразберихи. Уменьшение размера диафрагмы (4 ) уменьшает размер пятен размытия для точек не в сфокусированной плоскости, так что размытие становится незаметным, и все точки находятся в пределах глубины резкости. Для камер, которые могут фокусироваться только на одном расстоянии до объекта за раз, глубина резкости - это расстояние между ближайшим и самым дальним объектами, которые находятся в приемлемо резком фокусе. «Приемлемо резкий фокус» определяется с помощью свойства, называемого кружком нерезкости.
. Глубина резкости может быть определена с помощью фокусного расстояния, расстояния до объекта, допустимого размера кружка нерезкости и диафрагма. Приблизительную глубину резкости можно определить по формуле:
для данного круга нерезкости (c), фокусного расстояния (f), числа f (N) и расстояния до объекта (u).
Как увеличивается расстояние или размер допустимого кружка нерезкости, увеличивается глубина резкости; однако увеличение размера апертуры или фокусного расстояния уменьшает глубину резкости. Глубина резкости изменяется линейно с F-числом и кружком нерезкости, но изменяется пропорционально квадрату фокусного расстояния и расстояния до объекта. В результате фотографии, сделанные с очень близкого расстояния, имеют пропорционально меньшую глубину резкости.
Размер сенсора влияет на глубину резкости нелогичным образом. Поскольку круг нерезкости напрямую связан с размером сенсора, уменьшение размера сенсора при постоянных фокусном расстоянии и диафрагме приведет к уменьшению глубины резкости (на кроп-фактор). Однако полученное изображение будет иметь другое поле зрения. Если фокусное расстояние изменяется для сохранения поля зрения, изменение фокусного расстояния будет противодействовать уменьшению глубины резкости от меньшего датчика и увеличит глубину резкости (также на кроп-фактор).
Для заданного кадрирования объекта и положения камеры глубина резкости определяется диаметром апертуры объектива, который обычно указывается как число f (отношение фокусного расстояния объектива к диаметру апертуры). Уменьшение диаметра апертуры (увеличение числа f) увеличивает глубину резкости, поскольку через апертуру проходит только свет, проходящий под меньшими углами. Поскольку углы небольшие, световые лучи находятся в пределах допустимого круга нерезкости для большего расстояния.
Движущиеся изображения используют этот элемент управления только ограниченно; Чтобы обеспечить стабильное качество изображения от кадра к кадру, кинематографисты обычно выбирают одну настройку диафрагмы для интерьера и другую для экстерьера и регулируют экспозицию с помощью фильтров камеры или уровней освещенности. Параметры диафрагмы регулируются чаще при фотосъемке, где вариации глубины резкости используются для создания различных специальных эффектов.
Диафрагма = f / 1,4. Глубина резкости = 0,8 см 
Диафрагма = f / 4,0. Глубина резкости = 2,2 см 
Диафрагма = f / 22. DOF = 12,4 см Глубина резкости для различных значений диафрагмы с использованием объектива 50 мм и полнокадровой зеркальной камеры. Точка фокусировки находится в столбце первых блоков. Точная фокусировка возможна только на точном расстоянии от объектива; на таком расстоянии точечный объект создаст точечное изображение. В противном случае точечный объект создаст пятно размытия в форме диафрагмы , обычно примерно в виде круга. Когда это круглое пятно достаточно маленькое, оно визуально неотличимо от точки и кажется, что оно находится в фокусе. Диаметр наибольшего круга, который неотличим от точки, известен как допустимый круг замешательства, или неформально, просто как круг замешательства. Точки, образующие пятно размытия меньше этого допустимого круга нерезкости, считаются приемлемо резкими.
Допустимый круг нечеткости зависит от того, как будет использоваться окончательное изображение. Обычно принято равным 0,25 мм для изображения, просматриваемого с расстояния 25 см.
Для движущихся изображений 35 мм площадь изображения на пленке составляет примерно 22 мм на 16 мм. Предел допустимой погрешности традиционно был установлен на уровне 0,05 мм (0,002 дюйма) в диаметре, в то время как для пленки 16 мм, где размер примерно вдвое меньше, допуск более строгий, 0,025 мм (0,001 дюйма). Более современная практика для 35-миллиметрового производства устанавливает предел смешения в 0,025 мм (0,001 дюйма).
Термин «движения камеры» относится к повороту (поворот и наклон, в современная терминология) и регулировку смещения держателя объектива и держателя пленки. Эти функции использовались с 1800-х годов и до сих пор используются в камерах обзора, технических камерах, камерах с объективами управления наклоном / сдвигом или перспективой и т. Д. Поворот объектива или датчика вызывает поворот плоскости фокуса (POF), а также заставляет поле приемлемого фокуса поворачиваться вместе с POF; и, в зависимости от критериев глубины резкости, также изменять форму поля приемлемого фокуса. Хотя расчеты глубины резкости камер с поворотом, установленным на ноль, обсуждались, формулировались и документировались еще до 1940-х годов, документирование расчетов для камер с ненулевым поворотом, похоже, началось в 1990 году.
Больше, чем в В случае камеры с нулевым поворотом существуют различные методы для формирования критериев и настройки вычислений для глубины резкости, когда поворот не равен нулю. Происходит постепенное снижение четкости объектов по мере их удаления от POF, и на некоторой виртуальной плоской или искривленной поверхности снижение четкости становится неприемлемым. Некоторые фотографы проводят расчеты или используют таблицы, некоторые используют маркировку на своем оборудовании, некоторые судят по предварительному просмотру изображения.
При повороте точки обзора ближний и дальний пределы глубины резкости можно представить как клиновидные, причем вершина клина находится ближе всего к камере; или их можно рассматривать как параллельные POF.
Традиционные формулы глубины резкости могут быть трудно использовать на практике. В качестве альтернативы такой же эффективный расчет может быть выполнен без учета фокусного расстояния и числа f. Мориц фон Рор и позже Мерклингер замечают, что эффективный абсолютный диаметр апертуры можно использовать для аналогичной формулы в определенных обстоятельствах..
Более того, традиционные формулы глубины резкости предполагают одинаковые допустимые круги нерезкости для ближних и дальних объектов. Мерклингер предположил, что удаленные объекты часто должны быть намного резче, чтобы их можно было четко распознать, тогда как более близкие объекты, будучи крупнее на пленке, не должны быть такими резкими. Потеря деталей на удаленных объектах может быть особенно заметна при сильном увеличении. Достижение этой дополнительной резкости на удаленных объектах обычно требует фокусировки за пределами гиперфокального расстояния , иногда почти на бесконечность. Например, при фотографировании городского пейзажа с дорожным столбиком на переднем плане этот подход, названный Мерклингером методом поля объекта, рекомендовал бы фокусироваться очень близко к бесконечности и останавливаться, чтобы сделать столбик достаточно резким. При таком подходе объекты переднего плана не всегда могут быть идеально резкими, но потеря резкости у близких объектов может быть приемлемой, если распознаваемость удаленных объектов имеет первостепенное значение.
Другие авторы, такие как Ансель Адамс, заняли противоположную позицию, утверждая, что небольшая нерезкость объектов переднего плана обычно более беспокоит, чем небольшая нерезкость в отдаленных частях сцены.
Некоторые методы и оборудование позволяют изменять видимую глубину резкости, а некоторые даже позволяют определять глубину резкости после создания изображения. Например, Наложение фокуса объединяет несколько изображений, сфокусированных на разных плоскостях, в результате получается изображение с большей (или меньшей, если желательно) видимой глубиной резкости, чем любое из отдельных исходных изображений. Аналогично, чтобы восстановить трехмерную форму объекта, карта глубины может быть сгенерирована из множества фотографий с разной глубиной резкости. Сюн и Шафер, в частности, пришли к выводу, что «... улучшение точности определения дальности фокуса и диапазона расфокусировки может привести к эффективным методам восстановления формы».
Другой подход - это изменение фокуса. Фокальная плоскость перемещается по всему соответствующему диапазону во время одной экспозиции. Это создает размытое изображение, но с ядром свертки, которое почти не зависит от глубины объекта, так что размытие почти полностью удаляется после вычислительной деконволюции. Это дает дополнительное преимущество, заключающееся в значительном уменьшении размытости при движении.
В других технологиях используется комбинация конструкции объектива и постобработки: Кодирование волнового фронта - это метод, с помощью которого контролируемые аберрации добавляются к оптическим
Конструкция линзы может быть изменена еще больше: при аподизации цвета линза видоизменяется таким образом, что каждый цветовой канал имеет разную апертуру линзы. Например, красный канал может иметь f / 2,4, зеленый может быть f / 2,4, а синий канал может быть f / 5,6. Следовательно, синий канал будет иметь большую глубину резкости, чем другие цвета. Обработка изображения определяет размытые области в красном и зеленом каналах и в этих областях копирует данные с более резкими краями из синего канала. В результате получается изображение, сочетающее в себе лучшие черты различных f-чисел.
В крайнем случае, пленоптическая камера фиксирует 4D световое поле информацию о сцене., чтобы можно было изменить фокусировку и глубину резкости после того, как фотография сделана.
Дифракция приводит к потере резкости изображения при высоких значениях F и, следовательно, ограничивает потенциальную глубину резкости. В обычной фотографии это редко бывает проблемой; поскольку для больших чисел fобычно требуется длительная выдержка, размытие в движении может привести к большей потере резкости, чем потеря из-за дифракции. Однако дифракция - более серьезная проблема в макросъемке, и компромисс между глубиной резкости и общей резкостью может стать весьма заметным, поскольку фотографы пытаются максимизировать глубину резкости с очень маленькой диафрагмой.
Хансма и Петерсон обсудили определение комбинированных эффектов расфокусировки и дифракции с использованием квадратичной комбинации отдельных пятен размытия. Подход Хансмы определяет число f, которое даст максимально возможную резкость; Подход Петерсона определяет минимальное число f, которое даст желаемую резкость в окончательном изображении, и дает максимальную глубину резкости, при которой может быть достигнута желаемая резкость. В сочетании эти два метода можно рассматривать как дающие максимальное и минимальное f-число для данной ситуации, при этом фотограф может выбирать любое значение в пределах диапазона в качестве условий (например, потенциальное размытие при движении) разрешать. Гибсон дает аналогичное обсуждение, дополнительно рассматривая эффекты размытия аберраций объектива камеры, увеличивающую дифракцию объектива и аберрации, негативную эмульсию и бумагу для печати. Кузин дал формулу для оптимального f-числа по существу такую же, как и формула Хансмы, но не обсудил ее вывод.
Хопкинс, Стоксет, Уильямс и Беклунд обсудили комбинированные эффекты, используя передаточную функцию модуляции.
Деталь объектива, установленного на f / 11. Точка на полпути между отметками 1 м и 2 м, предел глубины резкости при f / 11, представляет собой фокусное расстояние примерно 1,33 м (величина, обратная среднему значению обратных величин 1 и 2, составляет 4/3). 
Шкала глубины резкости на шкале фокусировки Tessina Многие объективы включают шкалы, которые показывают глубину резкости для данного расстояния фокусировки и f-число; объектив 35 мм на изображении типичен. Эта линза включает шкалу расстояний в футах и метрах; когда отмеченное расстояние установлено напротив большой белой индексной метки, фокус устанавливается на это расстояние. Шкала глубины резкости под шкалой расстояний включает отметки по обе стороны от индекса, которые соответствуют числам f. Когда объектив установлен на заданное число f, глубина резкости проходит между расстояниями, которые совпадают с отметками числа f.
Фотографы могут использовать шкалы объектива, чтобы работать в обратном направлении от желаемой глубины резкости, чтобы найти необходимое фокусное расстояние и диафрагму. Для показанного объектива 35 мм, если требуется, чтобы глубина резкости увеличивалась от 1 м до 2 м, фокус был бы установлен таким образом, чтобы индексная метка была центрирована между метками для этих расстояний, а диафрагма была бы установлена на f/ 11.
На обзорной камере фокус и f-число могут быть получены путем измерения глубины резкости и выполнения простых вычислений. Некоторые камеры обзора включают в себя калькуляторы глубины резкости, которые указывают фокус и f-число без необходимости каких-либо вычислений фотографом.
Zeiss Ikon Contessa с красными отметками для гиперфокального расстояния 20 футов при диафрагме f / 8 
Камера Minox LX с гиперфокальной красной точкой В оптике и фотографии, гиперфокальное расстояние - это расстояние, за которым все объекты может быть переведен в «приемлемый» фокус. Поскольку гиперфокальное расстояние - это расстояние фокусировки, обеспечивающее максимальную глубину резкости, это наиболее желательное расстояние для установки фокуса камеры с фиксированным фокусом. Гиперфокальное расстояние полностью зависит от того, какой уровень резкости считается приемлемым.
У гиперфокального расстояния есть свойство, называемое «последовательная глубина резкости», когда линза, сфокусированная на объекте, расстояние которого находится на гиперфокальном расстоянии H, будет удерживать глубину резкости от H / 2 до бесконечности, если объектив сфокусирован на H / 2, глубина резкости увеличится от H / 3 до H; если линза затем сфокусирована на H / 3, глубина резкости увеличится от H / 4 до H / 2 и т. д.
Томас Саттон и Джордж Доусон впервые написали о гиперфокальном расстоянии (или «фокусном диапазоне»)) в 1867 году. Луи Дерр в 1906 году, возможно, был первым, кто вывел формулу для гиперфокального расстояния. Рудольф Кингслейк писал в 1951 году о двух методах измерения гиперфокального расстояния.
У некоторых фотоаппаратов гиперфокальное расстояние указано на шкале фокусировки. Например, на шкале фокусировки Minox LX есть красная точка между 2 м и бесконечностью; когда объектив установлен на красную точку, то есть сфокусирован на гиперфокальном расстоянии, глубина резкости увеличивается от 2 м до бесконечности.Глубина резкости за пределами объекта всегда больше, чем глубина резкости перед объектом. Когда объект находится на гиперфокальном расстоянии или за его пределами, дальняя глубина резкости бесконечна, поэтому соотношение равно 1: ∞; по мере уменьшения расстояния до объекта отношение глубины резкости близко: далеко увеличивается, приближаясь к единице при большом увеличении. Для больших диафрагм на типичных портретных расстояниях соотношение все еще близко к 1: 1.
В этом разделе рассматриваются некоторые дополнительные формулы для оценки глубины резкости; однако все они подвержены значительным упрощающим допущениям: например, они предполагают параксиальное приближение гауссовой оптики. Они подходят для практической фотографии, дизайнеры объективов использовали бы значительно более сложные.
Для заданных ближних и дальних пределов глубины резкости 
среднее гармоническое ближнего и дальнего расстояний. На практике это эквивалентно среднему арифметическому для малой глубины резкости. Иногда пользователи камеры просмотра называют разницу 
Если объект находится на расстоянии 
Диаметр размывающего диска 
Знак минус применяется к объекту переднего плана, а знак плюс применяется к объекту заднего плана.
Размытие увеличивается по мере удаления от объекта; когда
 | На Викискладе есть медиафайлы, связанные с Глубиной резкости. |
 | Викибуке Maple имеет страницу по теме: Глубина резкости для оптического объектива |
