О глубине резкости в «мыльницах»
На днях в обсуждении «мыльниц» возник вопрос: как влияет качество фотоаппарата на возможность использовать глубину резкости («ГРИП» - глубина резкого изображения предмета) для того, чтобы выделить какой-то объект. Основной мотив оппонентов был тот, что «на мыльницах всё так несерьезно, что всё вообще всегда в резкости». Какой же именно параметр дешевых камер определяет такую «повышенную резкость»?
Будем считать, что сравниваемые аппараты используются в одинаковых условиях. А именно:
1. Съемка сцены разными фотоаппаратами ведется с одинакового расстояния (влияние расстояния на ГРИП хорошо разобрано и без нас, а мы хотим понять, как влияет выбор аппарата).
2. Съемка идет с одинаковым углом поля зрения, которое определяется сюжетом. Иначе говоря, эквивалентное фокусное расстояние Fe у сравниваемых камер выставлено одинаковое.
3. Будем требовать, чтобы глубина резкости в кадрах была одинакова. То есть, то, что в резкости на одном аппарате, в резкости и на другом - и наоборот.
4. Само понятие «резкости» определяется тем, куда вы выкладываете фото, а не аппаратом. То есть, если вы выкладываете в ЖЖ в разрешении 300x400 пикселей, то не важно, что на самом деле у вас супераппарат, дающий 3000x4000 - читатели увидят ровно то, что смогут разглядеть на своем мониторе. И при этом не важно, что на «плохом» аппарате нерезкость незаметна в принципе, а на «хорошем» ее можно с лупой разглядеть.
Иными словами, фотоаппараты разные, а вот сцена перед фотографом и зритель фотографии - одинаковые. Разумеется, базовые свойства фотоаппарата должны быть достаточны, чтобы передать сам кадр. То есть, если оказывается, что у аппарата нет объектива с требуемым эквивалентным фокусным расстоянием, или он дает изображение, недостаточно резкое для того, для чего вы делаете снимок, то мы не будем его здесь с чем-то сравнивать. Ведь о глубине резкого изображения предмета можно говорить только когда на снимке есть и сам предмет, и его резкое изображение.
Также понадобятся вспомогательные упрощения: исключим из рассмотрения макросъёмку и предположим, что переднее фокусное расстояние равно заднему (впрочем, последнее в фотоаппаратах почти всегда подразумевается).
Обозначим расстояние от объектива до предмета в резкости a. До предмета на границе резкости - a1.
Расстояние от объектива (точнее, задней главной плоскости) до пленки (матрицы) - b. До изображения предмета на границе резкости - b1.
Основная формула линзы дает: 1/f = 1/a + 1/b = 1/a1 + 1/b1, где f - фокусное расстояние объектива.
Отсюда: (b-b1)/(b*b1) = (a1-a)/(a*a1). Здесь мы специально разделили переменные: слева те, что зависят только от аппарата, справа - те, что зависят только от сцены. Обозначим (a1-a)/(a*a1) = A.
Обозначим:
* размер кружка нерезкости z;
* размер матрицы d;
* e = z/d - относительный размер детали, соответствующий порогу резкости. Этот параметр зависит только от того, где и как будет напечатана фотография. Например, если у вас фотография размером 300x300 пикселей, то e=1/300. То есть тоже задано наперёд. Важно зафиксировать именно e, т.к. он позволяет правильно сравнивать аппараты с разными матрицами, не вдаваясь в долгие рассуждения о том, как вычислить «единственно правильное» z или о том, что «всё в мире относительно, а потому можно делать любые выводы».
Размер кружка нерезкости нетрудно определить по картинке: z=D*(b-b1)/b1,
где D = зрачок объектива. Это тот самый зрачок, который связан с фокусным расстоянием через диафрагменное число K: K = f/D.
Теперь соберём всё вместе: z = e*d = A*b*D.
Поскольку мы исключили макросъёмку, можно приближённо счесть, что b=f: e*d = A*f*D.
Учтём также и то, что эквивалентное фокусное расстояние Fe связывает f и d (причём тут не важно, оптический это зум или цифровой): Fe/d35 = f/d,
где d35 - размер стандартного кадра (35 мм).
Получается: e*d35/(A*Fe)=D.
Здесь e зависит только от условий просмотра фотографии, A и Fe - только от условий съемки (сцены), d35 - константа.
В итоге оказывается, что единственным параметром аппарата, влияющим на глубину резкости, является размер зрачка объектива (в миллиметрах) - тот самый, который мы видим, когда смотрим фотоаппарату «в глаз». А если мы обсуждаем, сколь хорошо может данный аппарат «выделить» с помощью глубины резкости данный предмет - то всё упирается в максимальный размер этого зрачка - то есть, совсем по-простому, в диаметр объектива.
Чем крупнее линза в объективе, чем больше его глаз (зрачок!) - тем больше у фотографа возможности «выхватить» вас из толпы.
А, скажем, кроп-фактор и диафрагменное число порознь ещё ничего не значат: решающую роль играет их произведение: D=Fe/(Kf*K). Ну и, конечно, сама сцена: расстояние до предмета и его размер (a, a1, A) и угол поля зрения (Fe), - и размер итоговой фотографии (e).
Будем считать, что сравниваемые аппараты используются в одинаковых условиях. А именно:
1. Съемка сцены разными фотоаппаратами ведется с одинакового расстояния (влияние расстояния на ГРИП хорошо разобрано и без нас, а мы хотим понять, как влияет выбор аппарата).
2. Съемка идет с одинаковым углом поля зрения, которое определяется сюжетом. Иначе говоря, эквивалентное фокусное расстояние Fe у сравниваемых камер выставлено одинаковое.
3. Будем требовать, чтобы глубина резкости в кадрах была одинакова. То есть, то, что в резкости на одном аппарате, в резкости и на другом - и наоборот.
4. Само понятие «резкости» определяется тем, куда вы выкладываете фото, а не аппаратом. То есть, если вы выкладываете в ЖЖ в разрешении 300x400 пикселей, то не важно, что на самом деле у вас супераппарат, дающий 3000x4000 - читатели увидят ровно то, что смогут разглядеть на своем мониторе. И при этом не важно, что на «плохом» аппарате нерезкость незаметна в принципе, а на «хорошем» ее можно с лупой разглядеть.
Иными словами, фотоаппараты разные, а вот сцена перед фотографом и зритель фотографии - одинаковые. Разумеется, базовые свойства фотоаппарата должны быть достаточны, чтобы передать сам кадр. То есть, если оказывается, что у аппарата нет объектива с требуемым эквивалентным фокусным расстоянием, или он дает изображение, недостаточно резкое для того, для чего вы делаете снимок, то мы не будем его здесь с чем-то сравнивать. Ведь о глубине резкого изображения предмета можно говорить только когда на снимке есть и сам предмет, и его резкое изображение.
Также понадобятся вспомогательные упрощения: исключим из рассмотрения макросъёмку и предположим, что переднее фокусное расстояние равно заднему (впрочем, последнее в фотоаппаратах почти всегда подразумевается).
Обозначим расстояние от объектива до предмета в резкости a. До предмета на границе резкости - a1.
Расстояние от объектива (точнее, задней главной плоскости) до пленки (матрицы) - b. До изображения предмета на границе резкости - b1.
Основная формула линзы дает: 1/f = 1/a + 1/b = 1/a1 + 1/b1, где f - фокусное расстояние объектива.
Отсюда: (b-b1)/(b*b1) = (a1-a)/(a*a1). Здесь мы специально разделили переменные: слева те, что зависят только от аппарата, справа - те, что зависят только от сцены. Обозначим (a1-a)/(a*a1) = A.
Обозначим:
* размер кружка нерезкости z;
* размер матрицы d;
* e = z/d - относительный размер детали, соответствующий порогу резкости. Этот параметр зависит только от того, где и как будет напечатана фотография. Например, если у вас фотография размером 300x300 пикселей, то e=1/300. То есть тоже задано наперёд. Важно зафиксировать именно e, т.к. он позволяет правильно сравнивать аппараты с разными матрицами, не вдаваясь в долгие рассуждения о том, как вычислить «единственно правильное» z или о том, что «всё в мире относительно, а потому можно делать любые выводы».
Размер кружка нерезкости нетрудно определить по картинке: z=D*(b-b1)/b1,
где D = зрачок объектива. Это тот самый зрачок, который связан с фокусным расстоянием через диафрагменное число K: K = f/D.
Теперь соберём всё вместе: z = e*d = A*b*D.
Поскольку мы исключили макросъёмку, можно приближённо счесть, что b=f: e*d = A*f*D.
Учтём также и то, что эквивалентное фокусное расстояние Fe связывает f и d (причём тут не важно, оптический это зум или цифровой): Fe/d35 = f/d,
где d35 - размер стандартного кадра (35 мм).
Получается: e*d35/(A*Fe)=D.
Здесь e зависит только от условий просмотра фотографии, A и Fe - только от условий съемки (сцены), d35 - константа.
В итоге оказывается, что единственным параметром аппарата, влияющим на глубину резкости, является размер зрачка объектива (в миллиметрах) - тот самый, который мы видим, когда смотрим фотоаппарату «в глаз». А если мы обсуждаем, сколь хорошо может данный аппарат «выделить» с помощью глубины резкости данный предмет - то всё упирается в максимальный размер этого зрачка - то есть, совсем по-простому, в диаметр объектива.
Чем крупнее линза в объективе, чем больше его глаз (зрачок!) - тем больше у фотографа возможности «выхватить» вас из толпы.
А, скажем, кроп-фактор и диафрагменное число порознь ещё ничего не значат: решающую роль играет их произведение: D=Fe/(Kf*K). Ну и, конечно, сама сцена: расстояние до предмета и его размер (a, a1, A) и угол поля зрения (Fe), - и размер итоговой фотографии (e).