Контроль резких и размытых участков на фотографии один из залогов успеха при фотографировании. Понимание глубины резко изображаемого пространства (ГРИП) традиционно является источником заблуждения у многих фотографов. Прежде чем начать смысловую дискуссию, давайте придем к общему пониманию такого понятия как ГРИП:
Глубина резко-изображаемого пространства - это диапазон расстояний в которых объект съемки изображен приемлемо резким.
Существуют и другие формулировки ГРИП, но они объясняют тот же смысл. Все они подчеркивают, что это числовая величина, измеряемая в единицах длины, которая выделяет часть плана, который смотрится достаточно резким. Здесь нет однозначного отношения ГРИП к силе размытия переднего или заднего плана. Нужно понять одну вещь, что понятие ГРИП, также как и субъективно. Одному человеку детали на определенном расстоянии от фокальной плоскости могут казаться резкими, а другому - размытыми.
Концепция ГРИП
ГРИП как правило рассматривается в относительно простых рамках геометрической оптики. и данная статья не является исключением. Предположим, что объективы не имеют , а также, что дифракции также нет. Пленка или матрица фотоаппарата имеет бесконечное разрешение, так что можно без ограничений увеличивать изображение без потери четкости. Такая идеальная ГРИП далека от реальности, но все же дает визуальное понимание.
Круг рассеяния
Для того, чтобы количественно оценить ГРИП, должны быть критерии резкости. Эти критерии отталкиваются от круга рассеяния. Его величина соответствует диаметру пятна размытия, фиксируемого на матрице фотоаппарата, как нерезкая точка в объектном пространстве.
В расчетах ГРИП принято использовать обозначение диска размытия для наиболее допустимого круга рассеяния. Диаметр диска размытия равен нулю в точке наибольшей резкости и постепенно увеличивается, по мере того, как мы движемся вперед или назад от этой плоскости в объектном пространстве. Пока диаметр диска размытия меньше, чем заданный круг рассеяния, он считается достаточно резком и входит в диапазон ГРИП.
Соответствующее значение для приемлемого круга рассеяния зависит от множества факторов, включая размер сенсора камеры, размер фотографии, расстояние просмотра, и т. д. Но на практике, рассматривают определенный круг рассеяния для определенного размера. Производители объективов не могут знать, условия просмотра фотографий своих клиентов и придерживаться определенного стандарта.
Например, шкала ГРИП которая наносится на оправу объектива для формата 35 мм, основаны на значениях круга рассеяния от 25 до 35 мкм. Сравнивая такие шкалы можно предположить, что объективы, где нанесена шкала 25 мкм имеют меньшую ГРИП, чем объективы, где нанесена шкала 25 мкм, но это, конечно, не так. Шкалы отличаются только потому, что отличаются критерии резкости.
Глубина резко-изображаемого пространства зависит от дистанции фокусировки, фокусного расстояния и диафрагмы F.
ГРИП и дистанция фокусировки
Чем меньше дистанция фокусировки, тем меньше глубина резко-изображаемого пространства. И наоборот, чем больше дистанция фокусировки, тем больше ГРИП.
В этом ключе имеет значение размер сенсора матрицы. Компонуя кадр с одинаковой композицией одним и тем же объективом, но на фотоаппаратах с разным размером сенсора (с разным ), мы будем иметь разную ГРИП, поскольку чем больше размер матрицы, тем ближе мы подойдем к объекту съемки, и соответственно тем меньшая глубина резко изображаемого пространства будет.
ГРИП и фокусное расстояние объектива
Каким образом ГРИП зависит от фокусного расстояния объектива, для определенного масштаба изображения и диафрагменного числа f? Например, мы фотографируем товар для каталога, и одинаково компонуем кадр двумя разными объективами. Будет ли отличаться ГРИП на этих снимках? Ответ, к сожалению будет не простой. Чем короче объектива, тем ГРИП за фокальной плоскостью будет больше. чем перед ней.
Например, для размера кадра 24×36 мм, при диафрагме f/ 2.8, для объектива с фокусным расстоянием 100 мм ГРИП впереди будет 10 м, а сзади - 20 м. В то время как для объектива с фокусным расстоянием 35 мм ГРИП впереди будет 10 м, а сзади несколько сотен метров.
При сравнении двух объективов при одинаковом масштабе объекта и одинаковой диафрагмой, следует различать два случая. Когда в обоих объективах дистанция до объекта намного меньше чем , то ГРИП практически одинаковая. И когда расстояние до объекта у одного или обоих объективов большая по отношению к гиперфокальному расстоянию, объектив с меньшим фокусным расстоянием имеет большую ГРИП.
Один из способов, чтобы эффективно повысить гиперфокальное расстояние, это более скурпулезно рассматривать фотографию. Выражается это в использовании меньшего допустимого круга рассеяния, например, 10 мкм вместо 30 мкм. Там где круг рассеяния 10 мкм, ГРИП значительно меньше зависит от фокусного расстояния, чем когда круг рассеяния равен 30 мкм.
ГРИП и размытие фона
Обычным источником путаницы в дискуссиях, связанных с ГРИП, является вопрос размытия фона. Чтобы проиллюстрировать связь между ГРИП и размытием фона, или, скорее отсутствием размытия, давайте рассмотрим две фотографии на рис. 3
Рис. 3.
Игрушка сфотографирована двумя объективами с разным фокусным расстоянием при одинаковой диафрагме f/ 4, 100 мм (A) и 28 мм (B). ГРИП остается одинаковой.
На фото вы видите игрушку, которая была сфотографирована объективами 100 мм и 28 мм при одинаковой диафрагме f/ 4. Масштаб игрушки практически одинаковый. Несмотря на то, что игрушка в кадре имеет одинаковые размеры, две фотографии очень отличаются.
Во-первых, на фотографиях отличается перспектива, поскольку, чтобы сделать фото 28 мм объективом фотографу необходимо приблизиться к объекту. Во-вторых, 28-мм объектив захватывает в кадр больше фона из-за более широкого угла обзора. В-третьих, 100-мм объектив, сильнее размывает фон (или не сильнее?).
Давайте сначала обсудим ГРИП, а затем размытие фона. Для того, чтобы понять какая ГРИП на фотографии, нужно задать вопрос: «Что на фотографии изображено в резкости?» Ответ таков, что игрушка полностью в резкости от правой ноги впереди до узелка сзади. Кроме игрушки на фотографии больше нет ничего четкого. Все что на фоне размыто, и следовательно выходит из зоны ГРИП. Что мы можем сказать по поводу ГРИП на обоих фотографиях? Как на 100 мм так и на 28 мм мы не можем сказать, что игрушка имеет различия, поскольку видимых признаков практически нет.
На первый взгляд фон на фото 100 мм объектива, кажется более размытым, чем фон на фото в 28 мм Это верно, когда мы говорим об абсолютном размытии. Абсолютное размытие определяется диаметром диска размытия точки на фоне (светлые блики от автомобилей на улице).
Однако, если мы говорим об относительном размытии, мы должны сопоставить размер диска размытия с масштабом изображения фона. Изображение со 100 мм объектива имеет больший масштаб. Рис. 4 показывает детали фона, взятые из обоих фотографий, и увеличенных на экране до одинакового размера. Похоже, что сила размытия красных и белых фрагментов машины одинаковая. И на вопрос какая диафрагма нам нужна, для того, чтобы прочитать номерной знак на автомобиле, для обоих объективов будет тот же ответ.
Рис. 4.
Фрагменты фона с двух фотографий: A - снято объективом 100 мм, B - 28 мм
Хотя на Рис. 3 и Рис. 4 показан пример двух фотографий с одинаковой ГРИП и одинаковым относительным размытием фона, но это не всегда так. Относительное размытие дальнего фона одинаково (при одинаковой композиции кадра и диафрагмы), но ГРИП будет отличаться если, расстояние до объекта больше чем гиперфокальное расстояние.
Ни абсолютное, ни относительное размытие фона не могут использоваться в качестве критериев для оценки ГРИП. Заблуждение в понимании ГРИП возникает потому, что люди основывают свои суждения на нерезких частях изображения.
ГРИП при одинаковом приближении
Если бы мы уменьшим размер фотографий на Рис. 3 или увеличим расстояние просмотра, то там будет точка, где фото с 28-мм начинает показывать большую ГРИП чем фото со 100 мм. То же самое происходит с увеличением диафрагменного числа F. Когда размер дисплея уменьшается, допустимый круг размытия увеличивается, что в свою очередь уменьшает гиперфокальное расстояние которое уже не может быть больше в сравнении с расстоянием до объекта съемки.
Фактически, когда размер экрана достаточно маленький, или диафрагменное число F достаточно большое, то есть точка, где фото с 28 мм будет полностью в резкости с бесконечной ГРИП, в то время как фото со 100 мм все еще будет показывать заметный размытый фон. На рис. 5 это показано. Здесь снова две фото с игрушкой, снятых на диафрагме f/ 22 и уменьшены на экране. Фон еще немножко размыт на фото со 100 мм, но на фото с 28 мм выглядит резким.
Очевидно, что ГРИП при 28 мм больше чем при 100 мм, потому что на 28 мм машины еще входят в ее зону. Мы могли бы увеличить фрагмент с красной машиной, чтобы убедиться, что относительное размытие по-прежнему одинаковое (и номерной знак по-прежнему читается), но для ГРИП имеет значение то, что автомобиль является приемлемо резким на 28 мм, таким образом, попадает в зону ГРИП.
Рис. 5.
А - фото снято объективом 100 мм при f. 22, B - 29 мм при f/ 22. Фото B показывает большую ГРИП, которая включает фон
И наоборот, любые изменения из рис. 3, которые увеличивают гиперфокальное расстояние приводит к приближению значений ГРИП.
Чем меньше диафрагменное число f, или больше размер фотографий, или ближе расстояние просмотра, тем больше различаются подобные ГРИП. Другими словами, чем более критически мы рассматриваем наши фотографии тем более очевидным становится, что есть только один план, который на самом деле резок.
Тем не менее, в целом концепция ГРИП с точки зрения области приемлемой резкости прекрасно действует. Как мы только что видели, размер печати и расстояние просмотра имеют большое значение в любом из критериев оценки; эти параметры должны быть приняты во внимание при помощи подходящего выбора круга рассеяния.
Круг рассеяния должен быть больше для рис. 5, чем для рис. 3, так как размер изображения меньше, при неизменном расстоянии просмотра. Надеюсь, идея понятна: на рис. 3 ГРИП почти та же самая, а на рис. 5 нет, в то время как относительное размытие фона не зависит от фокусного расстояния в обоих случаях.
Размытие переднего плана подчиняется тем же законам, что и размытие заднего плана. Оно увеличивается с уменьшением диафрагменного числа f и если расстояние до объекта одинаковое, то увеличивается также при увеличении фокусного расстояния. И наоборот, при одинаковом увеличении изображения и диафрагме, широкоугольный объектив даст большее (абсолютное) на переднем плане размытие.
Когда вблизи объектива на переднем плане существует помеха, например сетка из проволоки, размытие переднего плана может сделать сетку полностью невидимой на фотографии.
Это показано на рис. 6, на котором изображены две фотографии, сделанные объективом 50 мм f/ 1.4. Объектив, прижат к толстой сетке из проволоки. На фото А была установлена диафрагма f / 16, а фото B сделано на открытой диафрагме f / 1.4. Сетка в этом случае полностью невидима, хотя реально проволока находится там же, перед объективом. Равномерное потемнение углов, которое проявляется при f / 1.4 возникло не из-за сетки, а из-за .
Рис. 6.
Фотографии, сделанные через сетку в заборе 50 мм объективом: A - при f/ 16, B - при f/ 1.4
При желании можно определить какое минимальное расстояние должно быть от объектива до сетки. чтобы добиться подобного размытия. Для текущего случая мы видим, что при диафрагме f/ 16 сетка проецируется на сенсор камеры в виде размытой линии толщиной в 3 мм. Очевидно, что такого размытия недостаточно, для того, чтобы проволока исчезла.
А при диафрагме f/ 1.4 проволока сетки размывается на ширину 35 мм, т.е. по всей ширине кадра 24x36 мм, поэтому ее не видно. Так, при диафрагме f / 1.4 проволока уже не различима на фото, но поскольку она все же заграждает часть света, попадающего в объектив, она выступает в качестве нейтрального фильтра.
Также размытие проволоки из примера возрастет при увеличении фокусного расстояния объектива. Еще стоит отметить, что небольшие царапины или частицы пыли на передней линзе вызывают меньшее беспокойство чем толстая проволока на рис. 5.
В мире макрофотографии ГРИП маленькая, и хотя предметы съемки также маленькие при макросъемке очень сложно добиться большой ГРИП. Если мы будем использовать объективы с одинаковой (стандартной) оптической схемой, ГРИП не будет зависеть от их фокусного расстояния, при одинаковом масштабировании и диафрагме, но при этом размытие заднего плана будет отличаться, оно будет сильнее по мере увеличения фокусного расстояния.
Снимок на рис. 8 иллюстрирует маленькую ГРИП при крупноплановой съемке. При фокусировке по левому глазу игрушки, его рюкзак и руки уже не в фокусе, поскольку ГРИП в этой сцене составляет всего несколько милиметров.
Рис. 8. Игрушка, снятая крупным планом объективом 100мм при f/ 8 (масштаб 1:2)
ГРИП при одинаковом приближении (продолжение темы)
Чем дальше, тем интереснее. Как упоминалось в предыдущем разделе, при макросъемке фокусное расстояние объектива не влияет на ГРИП. Это так отчасти, но для объективов с симметричной оптической схемой есть исключение. При масштабе съемки начиная примерно от 1:10, симметрические объективы нужно брать во внимание.
Это можно проверить с помощью коэффициента увеличения зрачка P (puppil magnification) (отношение диаметра выходного зрачка к диаметру входного зрачка). В соответствии с этим коэффициент P будет равен единице в объективах с симметрическими схемами, больше единицы в ретрофокусных схемах объективов и меньше единицы в телеобъективах.
Идея, что объектив с большим фокусным расстоянием дает большую глубину резкости, чем объектив с меньшим фокусным расстоянием может показаться спорной, но этот эффект имеет место, и он происходит из-за оптической схемы а не из-за фокусного расстояния.
Сущестуют макрообъективы с фокусным расстоянием 200mm и предположительно, что их коэффициент увеличения зрачка P даже меньше чем 0.7. Но, при условиях одинаковой компоновки кадра, макро телеобъектив имеет преимущества перед объективом с симметричной схемой с меньшим фокусным расстоянием. Это увеличение дистанции фокусировки, а с этим и увелиение ГРИП а также более узкий угол обзора, что дает меньше деталей на фоне и большее относительное размытие фона. Конечно, если в макросъемке требуется меньшая ГРИП и больший угол обзора, то лучше подойдет объектив с меньшим фокусным расстоянием.
Подведем итоги вышесказанного:
1. Если для обоих объективов с разным фокусным расстоянием дистанция до объекта фокусировки намного меньше, чем гиперфокальное расстояние, ГРИП по сути одинаковая.
2. Если расстояние до объекта съемки больше гиперфокального расстояния, объектив с более коротким фокусным расстоянием дает большую ГРИП.
3. Если оптические схемы объективов одинаковые, то можно третий пункт не рассматривать. Но если схемы объективов разные (разные коэффициенты P), то второй пункт еще будет актуален, но первый подлежит пересмотру. В зависимости от оптической схемы ГРИП на ближних дистанциях может отличаться.
Глубина резкости – это часть фотографируемой сцены или объекта, которая будет резкой, неразмытой на фотографии. Понятия и определяют, будет у вас резким только сам объект (например, человек), или как объект, так и фон, на котором вы его снимаете.
Глубину резкости определяют несколько факторов:
- Расстояние до объекта
Может фокусироваться только на небольшой области объекта. Если это портрет, то небольшой областью могут быть, например, глаза. Поэтому термин глубина резкости говорит, скорее, о том, какая часть изображения будет приемлемо резкой для человеческого глаза.
Выбор глубины резкости зависит от сюжета. Например, в пейзаже всегда предпочтительная , поскольку вся сцена должна быть в фокусе. В портрете, наоборот, используется , чтобы размыть фон и не отвлекать зрителя от главного объекта изображения.
Глубина резкости фотографии регулируется диафрагмой. Малая глубина резкости образуется большим отверстием диафрагмы. Большая глубина резкости образуется малым отверстием диафрагмы. Чем меньше отверстие – тем резче фон, тем больше его деталей видно на фотографии.
Большую роль при определении глубины резкости изображения играет фокусное расстояние объектива. Чем больше увеличение, тем меньше глубина резкости, даже при закрытой диафрагме.
Глубина резкости, достигаемая объективом 70-300 мм
- 70мм – самая большая глубина резкости
- 100мм – большая глубина резкости
- 200мм – малая глубина резкости
- 300мм – самая малая глубина резкости
Особенно выражен этот эффект при использовании макро-объективов, обладающих большим фокусным расстоянием. При возможности максимально приблизиться к объекту на фотографиях получается экстремально , иногда меньше сантиметра.
Кроме того, на глубину резкости сильно влияет расстояние до объекта съемки. Максимально возможна, если фотограф подойдет к объекту как можно ближе. Убедиться в этом эффекте можно при помощи простого теста на примере собственного зрения. Поставьте ладонь перед лицом на расстоянии вытянутой руки и посмотрите на нее. Несмотря на то, что ладонь находится в центре зрения, окружающие ее предметы по-прежнему хорошо видны. Постепенно приблизьте ладонь к лицу. Чем ближе ладонь – тем меньше отвлекают вас окружающие предметы.
Подобный эффект происходите при работе с объективом. Совмещая этот эффект с большим увеличением, можно добиться отлично размытого фона при макросъемке. Этим эффектом также объясняется при съемке пейзажей на объектив с небольшим увеличением (небольшим фокусным расстоянием).
Наверно вы обращали внимание, что на одних фотографиях и передний план и фон одинаково резкие, а на других - наоборот, что-то оказывается размытым. Когда заходит речь о резкости и размытии в фотографии нельзя не упомянуть о таком термине как глубина резко изображаемого пространства (ГРИП) .
Говоря простым языком, ГРИП - это область пространства в которой объекты съемки получаются четкими. Эта область расположена "вокруг" плоскости фокусировки (плюс-минус какое-то расстояние).
Мне слушатели иногда задают вопрос - для чего вообще нужно размывать задний план, ведь хорошо, когда на фотографии все четко! Да, в чем-то они правы, но лишь частично. Вместо того, чтобы пускаться в длительные рассуждения, я приведу два примера фотографий. Фотографии могут показаться совсем разными, но на обоих снимках задачей фотографа было сконцентрировать внимание зрителя на объекте переднего плана. Возьмем для начала простые примеры из "бытовой" фотографии - любимая всеми макросъемка.
Предположим, стоит задача - сфотографировать цветущее комнатное растение, стоящее на окне.
Внимание, вопрос... Какой объект привлекает ваше внимание больше всего? По-моему - старый грузовик на заднем плане! Но никак не красные цветочки. Из-за огромной глубины резкости одинаково четко получился и цветок на окне и пейзаж за окном, который притягивает на себя лишнее внимание зрителя. Чтобы сконцентрировать внимание на чем-то одном, оно должно быть единственным объектом в фокусе. Такое достижимо только с малой глубиной резко изображаемого пространства (ГРИП).
Как управлять глубиной резко изображаемого пространства?
Не буду утомлять рассуждениями, а просто перечислю три вещи, от которых зависит ГРИП.
- Диафрагменное число
- Фокусное расстояние объектива ()
- Дистанция до объекта съемки
Диафрагменное число
Как уже говорилось ранее, диафрагма - это "зрачок" объектива. Чем шире он открыт, тем меньше глубина резкости.
Как задать значение диафрагмы?
В старых фотоаппаратах значение диафрагмы менялось вращением специального кольца на объективе. На современных автофокусных объективах этого кольца нет (за очень редкими исключениями) и диафрагму можно установить, переведя фотоаппарат в режим AV или A (от английского слова Aperture, которое соответствует русскому слову диафрагма), не путать с Auto!
Переводим диск выбора режима в положение A (AV). Отныне это будет для нас основной режим съемки!
Нетрудно заметить, что при повороте управляющего колесика на дисплее мелькают числа с приставкой "F": 2, 2.8, 3.5, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22 . Это и есть значения диафрагмы, или диафрагменные числа.
Как связано диафрагменное число с диаметром отверстия?
Правила простые:
- Чем сильнее зажата диафрагма (большое диафрагменное число), тем больше глубина резко изображаемого пространства;
- Чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше глубина резко изображаемого пространства;
- Чем меньше дистанция до объекта съемки, тем меньше глубина резко изображаемого пространства.
Посмотрим, как действуют эти правила, рассмотрев несколько примеров в следующем разделе.
Как использовать ГРИП?
Научиться управлять глубиной резкости - это полдела. Самое важное - знать, когда глубина резкости нужна большая, а когда маленькая. В одних видах фотосъемки глубина резкости должна составлять считанные сантиметры, в других - наоборот, быть как можно больше.
Когда нужна большая глубина резкости?
В первую очередь тогда, когда объекты съемки расположены на разном удалении от фотографа и нужно обеспечить, чтобы на фотографии они были четкими. Чаще всего это - пейзажная фотография. Посмотрите на этот пример:
Заметно, что на этой фотографии резко все - от травы под ногами до листвы деревьев на заднем плане. Чтобы понять, как это сделать, посмотрим, при каких условиях была сделан этот фотоснимок.
- Фокусное расстояние - 24 мм
- Диафрагма - 8
- Фокусировка производилась на второй столбик изгороди.
Как мы знаем, сочетание небольшого фокусного расстояния и прикрытой диафрагмы способствуют увеличению ГРИП, что и видно из данного примера.
Второй, не менее распространенный пример, когда нужна большая глубина резкости - это съемка на фоне чего-то. Такие фотографии обычно делаются во время туристических поездок, когда мы фотографируемся на фоне достопримечательностей. Это направление фотографии часто называют "тревел-фото".
Принцип тот же самый - уменьшаем фокусное расстояние, прикрываем диафрагму. При уменьшении фокусного расстояния сразу убиваем двух зайцев - получаем большой угол обзора (то есть, возможность уместить в кадр крупные объекты - дворцы, соборы, памятники, не отходя от них на расстояние пушечного выстрела) и увеличиваем глубину резкости (таким образом в зоне ГРИП получается и передний и задний планы).
Когда нужна малая глубина резкости?
Разумеется, основной жанр фотографии, в котором используется малая ГРИП - это портрет. Характерная особенность одиночного портрета - всего один объект съемки, на котором должно быть сконцентрировано все внимание. Логично, что глубина резкости при портретной съемке должна вмещать лицо человека, а все то что находится на заднем плане - размыть, и чем сильнее, тем лучше, чтобы не мешало и не отвлекало внимания зрителей. Смотрим пример портретной фотографии (фото из семейного альбома, да простят меня читатели - я больше пейзажист, поэтому с портретами в моей коллекции негусто).
- Фокусное расстояние - 58 мм
- Диафрагма - 2
- Фокусировка на глаза
Данная фотография иллюстрирует, что такое размытие заднего плана и благодаря чему оно достигается - увеличенное фокусное расстояние и открытая диафрагма. В данном случае использовался объектив Гелиос-44М, имеющий фокусное расстояние 58 мм (то есть это что-то между "нормальным" объективом и "портретником") и светосилу f/2. При максимально открытой диафрагме ГРИП составила всего несколько сантиметров.
Однако, не стоит бездумно "щелкать" все портреты с полностью открытой диафрагмой. Во-первых, возможен вариант, когда ГРИП будет слишком мала, чтобы полностью вместить в себя все что нужно. Вот пример неудачной фотографии:
Несмотря на забавный сюжет, у фотографии есть серьезный недостаток. Обратите внимание, что морда кота находится вне зоны резкости, что вызывает некий визуальный дискомфорт, в итоге изначально интересный сюжет загублен неграмотным исполнением. Но и это не самое страшное!
Действительно страшное начинается, когда мы фотографируем групповой портрет, где люди стоят в несколько рядов, и пытаемся сделать это на открытой диафрагме. Результат предсказуем - один ряд получается резким, а остальные размытыми. Ниже приведен пример неудачной с точки зрения ГРИП групповой фотографии. Благодарю Светлану Чепурную за предоставленный пример.
Разумеется, чтобы на глазок выставить фокусное расстояние и диафрагму для обеспечения нужной ГРИП нужна практика. Возможно, для этого потребуются месяцы тренировок чтобы научиться чувствовать "золотую середину" - в этом одна из сложностей портретного жанра. А пока предлагаю попрактиковаться на своеобразном "тренажере". По ссылке ниже находится Flash-приложение, которое рассчитывает глубину резко изображаемого пространства в зависимости от дистанции фокусировки, фокусного расстояния и значения диафрагмы.
Программа расчета глубины резко изображаемого пространства (ГРИП)
Для любительских зеркалок с матрицей APS-C выбирайте размер сенсора 22.5 * 17 мм (чтобы задать этот параметр нажмите "знак вопроса" в верхнем правом углу).
Программа расчета ГРИП позаимствована с сайта www.rwpbb.ru (по ссылке — ее подробное описание).
Вопросы для самоконтроля
1. Попробуйте сфотографировать кого-нибудь или что-нибудь с одинаковым масштабом, но разными фокусными расстояниями (зафиксировав при этом диафрагму). Для этого вам придется менять и точку съемки. Как при этом меняется ГРИП?
2. Повторите эксперимент, зафиксировав фокусное расстояние и меняя лишь диафрагму. Проследите за глубиной резкости. Как при этом меняется ГРИП?
3. Вопрос повышенной сложности. Зеркалка и мыльница при одинаковом угле охвата объектива имеют разную глубину резкости при одинаковой диафрагме - у зеркалки ГРИП меньше, у мыльницы - больше. Попробуйте объяснить, почему? Подсказка - используйте программу для расчета ГРИП и попытайтесь "сфотографировать" девушку в одинаковом масштабе с матрицей 6.2*4.5 мм (мыльница) и 36*24 мм (полнокадровая зеркалка). Если вопрос вызывает затруднения, воспользуйтесь Гуглом:)
В этой статье 1845 слов.
Навигация по записям
Определение ГРИП простым языком
Глубина резко изображаемого пространства это расстояние между нерезким пространством до объекта фокусировки и нерезким фоном за объектом фокусировки.
Начинается плавно и в численном выражении есть различные субъективные мнения, ГРИП уже началась или еще нет.
ГРИП зависит от:
Фокусного расстояния объектива (также можно выразить в угле обзора объектива)
,
- относительного отверстия (для камер с кроп-фактором — эквивалентного. Для учета этого фактора я ввёл в формулу размер сенсора)
,
- дистанции фокусировки
- принятого кружка нерезкости.
Масштаб и фокусное расстояние
Вы можете также услышать, что влияет не , а масштаб объекта в кадре. Это будет формально (!) неверно т.к. масштаб не является характеристикой объектива. Тому, кто скажет, что не влияет на ГРИП предложите поставить телеконвертер не сходя с места и решить — влияет или нет. Уверяю, что влияет (масштаб тоже само собой больше станет).
Простейший тест со шкалой это доказывает. Расстояние до мишени одинаковое, камера та же самая, относительное отверстие одинаковое. Менялись только объективы.
Посмотрите на цифры 3-4-5-6 на обеих шкалах. На Canon 100/2.8L цифры сильно размыты, а на Canon 50/2.5 они вполне читаемы. Листья растения за шкалой тоже более резкие на снимке объектива с меньшим фокусным расстоянием.
Но вопрос не принципиальный — оба варианта дают одинаковый результат и можно рассчитывать ГРИП через масштаб. Удивительно, что по этому вопросу столько мнений и споров. Масштаб и фокусное расстояние — две стороны одной монеты.
Пример . Один говорит, что на сладкий вкус чая влияет положите вы в него сахар или нет, а другой, что важно только содержание глюкозы в чае. Оба по своему правы. Хотя сложно получить сладкий чай, если ничего в него не класть.
Существуют объективы разных фокусных расстояний, которые дают одинаковый масштаб. Например, Carl Zeiss Makro- 100/2.8 c/y дает масштаб 1:1 . Такой же масштаб даёт Carl Zeiss Makro-Planar 60/2.8 c/y . Но на разной дистанции! 100 мм объектив даёт масштаб 1:1 на расстоянии 45 см, а 60 мм объектив на расстоянии 24 см.
Более сложно становится понять правильность расчета с объективами с внутренней фокусировкой (про них написано ниже) т.к. если посчитать их реальное фокусное расстояние (зная масштаб и дистанцию фокусировки), то вы очень удивитесь. Например, Canon 180/3.5L имеет дистанцию фокусировки 48 см при масштабе 1:1, что говорит о его реальном фокусном расстоянии 120 мм на этой дистанции. Масштаб легко определить сфотографировав обычную линейку и поделив попавшую в кадр длину линейки на известную длину сенсора. Если масштаб больше, чем в реальной жизни, то он выразится в числах больше единицы (1.хх, 2.хх и т.д.), а если меньше, то в числах меньше единицы (0.хх).
Кроп-фактор
И можете услышать, что на ГРИП влияет кроп-фактор фотокамеры. Это спорное утверждение. Чисто формально можно сказать, что кроп-фактор не влияет на ГРИП т.к. если я вырежу с готового изображения кусочек (что и происходит с чисто физической точки зрения), то ГРИП не может физически поменяться.
НО! Всё кто считает, что кроп-фактор влияет на ГРИП выравнивают масштаб объекта в кадре относительно полнокадровой камеры тем, что отходят назад в случае с кроп-фактором больше единицы. Таким образом они сами себя обманывают т.к. увеличивают расстояние до объекта съемки, которое влияет на ГРИП очень сильно, увеличивая её.
Если же взять этот кусочек кадра от камеры с кроп-фактором и растянуть её на формат от полнокадровой с такой же плотностью пикселей, то выйдет, что ГРИП уменьшилась. Вот такая диалектика.
Варианты не совсем правильных и правильных сравнений камер
Вариант 1 — неправильный
Относительное отверстие без учета кроп-фактора — неправильно.
Результат — ГРИП на камере с бОльшим кроп-фактором явно больше.
Вариант 2 — правильный
Фокусное расстояние с учетом кропа — правильно.
Результат — ГРИП примерно одинаковый. Но он будет все равно визуально немного больше на кадре, который имеет меньшее общее количество пикселей. Зато нет влияния масштабирования.
Вариант 2 — правильный
Фокусное расстояние с учетом кропа — правильно.
Относительное отверстие с учетом кроп-фактора — правильно.
Результат — ГРИП примерно одинаковый. Но он будет чуть меньше на камере с бОльшим кроп-фактором за счет растягивания картинки до размера камеры с бОльшим сенсором.
Изменение ГРИП
Вы можете заменить объектив на объектив с другим фокусным расстоянием , тем самым увеличить или уменьшить ГРИП, если у вас объектив с фиксированным фокусным расстоянием и вы не меняете дистанцию до объекта съемки. Если у вас зум-объектив, то вы можете «зуммировать», меняя фокусное расстояние.
Мало кто знает, все объективы с внутренней фокусировкой («хобот» объектива не выдвигается вперед) меняют своё фокусное расстояние даже если они по сути (маркировке) являются объектами с фиксированным фокусным расстоянием. Например, объектив Canon EF 100/2.8L IS USM изменяет своё фокусное расстояние до 1.4 раз при фокусировке в макрорежиме (100 мм -> 75 мм).
сверху объектив Carl Zeiss 100/2.8 c/y, честно двигающий «хобот» и с постоянным фокусным расстоянием. Снизу объектив Canon 100/2.8L с внутренней фокусировкой. «Хобот» не выдвигается, фокусное меняется от 100 мм на бесконечности до 75 мм на масштабе 1:1
Этот момент усложняет подсчёт ГРИП т.к. мы точно не знаем, насколько он изменяет фокусное расстояние, пока не посчитаем его, исходя из известного масштаба и расстояния фокусировки.
Посчитать реальное фокусное расстояние вашего объектива, если он имеет внутреннюю фокусировку
Изменить относительное отверстие
. Это цифра, которая выбирается в камере и определяет степень закрытости диафрагмы. Типичные значения: F1.2, F1.4, F2, F2.8, F4, F5.6, F8, F11, F16, F22, F32.
Многие камеры позволяют устанавливать относительное отверстие в промежуточные значения.
изменение относительного отверстия
Это отверстие регулируется диафрагмой, шторками расположенными внутри объектива. Особенно хорошо их видно на старых объективах т.к. на новых они всегда открыты и закрываются только в момент съемки, а на старых их можно закрыть вручную до любого положения.
Как определить куда попала ГРИП, а куда нет
Загружаете снимок в Adobe Photoshop.
переключаете изображение в цветовое пространство Lab
создаёте дубликат слоя и маску слоя для него
идёте в image->apply image и выбираете «слой 1» и "яркость
«
грузим канал яркости в маску слоя
с нажатым ALT кликаем на маске слоя и она появляется на экране
Сейчас в ней канал яркости снимка.
идём в Filters->Stylize->find edges
применяем фильтр find edges и видим куда попала ГРИП
слева — само фото, справа: как распределилась ГРИП (где резко)
ГРИП также зависит от принятого кружка нерезкости
Кружок нерезкости - это максимальное рассеяние оптическое точки, при котором изображение кажется нам резким. Раньше кружок нерезкости привязывали к фотографическогму формату (на какой формат будет печататься и на какую пленку будут снимать) и расстоянию просмотра.
Дело в том, что человеческий глаз тоже видит не всё и чем дальше мы от отпечатка или чем он меньше — тем более резким он нам кажется (мы просто не видим разницу).
В цифровую эпоху мы имеем возможность увеличивать насколько угодно сильно на экране монитора и размер единичного элемента матрицы тоже стал меньше.
Потому мы отталкиваемся от размеров матрицы камеры и размера единичного сенселя (светочувствительного элемента).
Расчёт ГРИП для цифровой камеры смотрите ниже по ссылке.
Для расчётов по умолчанию стоит значение 0,030 мм, принятое производителями фотокамер как основное для расчёта ГРИП для полнокадровых камер.
Для камер с кроп-фактором 1.6х используйте 0,019 мм, как его использует компания Canon
.
С другой стороны при этих значениях ГРИП будет теоретически не очень верна.
Теоретически правильное значение кружка нерезкости при просмотре со 100% увеличением на мониторе:
В формулах удобно использовать кружок нерезкости, а в сравнении камер плотность пикселей, т.е. сколько этих самых кружков нерезкости влезает на 1 мм.
Ок, но как это выглядит визуально? Чтобы понять разницу я подготовил вам пару иллюстраций.
Я взял две совсем разные камеры: Canon 5DsR и Olympus E-M1 .
У Canon 5DsR
плотность пикселей довольно высокая, 248 пикс/мм и полный кадр.
У Olympus E-M1
плотность пикселей еще выше — 266 пикс/мм, но кроп-фактор 2.0 (размер сенсора 17,3 х 13 мм).
Таким образом, если бы сенсор Olympus E-M1
был такого же размера, как у Canon 5DsR
, то картинка результирующая была бы больше при наложении кадров друг на друга, а ГРИП у Олимпуса меньше.
Но сенсор Olympus E-M1
физически намного меньше и поэтому, несмотря на некоторое увеличение картинки благодаря небольшому преимуществу в плотности пикселей, общий размер картинки на экране маленький. И соответственно при наложении картинки на кадр с 5дср оказывается, что ГРИП Олимпус значительно больше. В моём калькуляторе плотность пикселей учитывается с помощью кружка нерезкости (подставьте соответствующий камере), а физическая разница размеров — расчетом кроп-фактора.
Другой пример — Mamiya DF+ Credo 40 (40 Мпикс) с объективом Schneider 80/2.8 LS (эквивалент 60 мм на полном кадре 35 х 24 мм) и Canon 5DsR (50 Мпикс) с объективом ZEISS Otus 55/1.4 .
Определение глубины резкости (расчёт):
Для расчёта используется фокусное расстояние объектива, относительное отверстие, дистанция фокусировки и принятый кружок нерезкости.
Камера 1
По умолчанию используются данные для полнокадровой фотокамеры 35 мм (кроп 1х)
Справка по размерам сенсоров
| Светочувствительный элемент | Размер элемента, мм | Кроп-фактор, раз | Кружок нерезкости (CoC), мм |
|---|---|---|---|
| плёнка 35 мм | 36 x 24 | 1 | 0,030 |
| Nikon APS-C | 23.7 x 15.6 | 1,5 | 0,019 |
| Pentax APS-C | 23.5 x 15.7 | 1,5 | 0,019 |
| Sony APS-C | 23.6 x 15.8 | 1,5 | 0,019 |
| Canon APS-C | 22.3 x 14.9 | 1,6 | 0,019 |
| Olympus 4/3" | 18.3 x 13.0 | 2 | 0,015 |
| компакт 1" | 12.8 x 9.6 | 2,7 | |
| компакт 2/3" | 8.8 x 6.6 | 4 | |
| компакт 1/1.8" | 7.2 x 5.3 | 4.8 | |
| компакт 1/2" | 6.4 x 4.8 | 5.6 | |
| компакт 1/2.3" | 6.16 x 4.62 | 6 | |
| компакт 1/2.5" | 5.8 x 4.3 | 6.2 | |
| компакт 1/2.7" | 5.4 x 4.0 | 6.7 | |
| компакт 1/3" | 4.8 x 3.6 | 7.5 |
Камера 2
По умолчанию используются данные для фотокамеры с кроп 2.0
Справка по размерам сенсоров
| Светочувствительный элемент | Размер элемента, мм | Кроп-фактор, раз | Кружок нерезкости (CoC), мм |
|---|---|---|---|
| плёнка 35 мм | 36 x 24 | 1 | 0,030 |
| Nikon APS-C | 23.7 x 15.6 | 1,5 | 0,019 |
| Pentax APS-C | 23.5 x 15.7 | 1,5 | 0,019 |
| Sony APS-C | 23.6 x 15.8 | 1,5 | 0,019 |
| Canon APS-C | 22.3 x 14.9 | 1,6 | 0,019 |
| Olympus 4/3" | 18.3 x 13.0 | 2 | 0,015 |
| компакт 1" | 12.8 x 9.6 | 2,7 | |
| компакт 2/3" | 8.8 x 6.6 | 4 | |
| компакт 1/1.8" | 7.2 x 5.3 | 4.8 | |
| компакт 1/2" | 6.4 x 4.8 | 5.6 | |
| компакт 1/2.3" | 6.16 x 4.62 | 6 | |
| компакт 1/2.5" | 5.8 x 4.3 | 6.2 | |
| компакт 1/2.7" | 5.4 x 4.0 | 6.7 | |
| компакт 1/3" | 4.8 x 3.6 | 7.5 |
Формулы для расчёта ГРИП
Передняя граница резкости
Задняя граница резкости
R - расстояние фокусировки
f - фокусное расстояние объектива (абсолютное, а не эквивалентное фокусное расстояние)
k - знаменатель геометрического относительного отверстия объектива
z - допустимый
Для расчёта используется фокусное расстояние объектива, диафрагма и принятый кружок нерезкости.
Упрощённая формула расчёта гиперфокального расстояния
H - гиперфокальное расстояние
f - фокусное расстояние
k - относительное отверстие
z - диаметр кружка нерезкости
Полная формула расчёта гиперфокального расстояния
Определение правильной дистанции фокусировки и диафрагмы
Для расчёта используется расстояние до ближней и дальней границы объекта, фокусное расстояние объектива и принятый кружок нерезкости.
A: Фокусирование камеры на гиперфокальное расстояние обеспечивает максимальную резкость от половины этого расстояния и до бесконечности.
Для расчёта используется фокусное расстояние объектива, диафрагма и принятый кружок нерезкости.
Гиперфокальное расстояние, как и глубина резкости не зависит от размера сенсора камеры при прочих равных условиях.
Фокусировка на гиперфокальное расстояние часто используется в пейзажной съемке, а также в других ситуациях, когда нужно получить максимальную глубину резкости или нет времени на точную фокусировку на объекте съемки.
Многие дешевые фотокамеры снабжены объективами, жестко сфокусированными на гиперфокальное расстояние и не имеющими механизмов фокусировки.
Кружок нерезкости возникает при пересечении плоскости матрицы/плёнки (обозначена жёлтой линией) конусом лучей света, проходящих через объектив.
Фиолетовым обозначена - расстояние до матрицы и за матрицей, попадая в которое изображение будет „в фокусе“.
При выборе кружка нерезкости мы сталкиваемся с не очевидной задачей — ответить на вопрос, где и как мы будем просматривать снимок т.к. критерием резкости снимка является человеческий глаз и условия просмотра снимка, при которых он или реализует всю свою разрешаюшую способность или реализует её частично.
Разрешение глаза
Одна угловая минута
4 lp/mm на расстоянии 50см от мишени
8 lp/mm на расстоянии 25см от мишени
В 20-ом веке в качестве стандартных условий просмотра снимка были такие:
Размер отпечатка: 12×18см
Формат снимка: 35мм
Расстояние просмотра: 25 см
В этом стандарте используются самые благоприятные для человеческого зрения условия и человеческий глаз видит с разрешением 1/3000 от диагонали кадра. Это соответствует примерно 0.02мм кружку нерезкости.
Для удобства (не у всех идеальное зрение) был принят менее жесткий стандарт — 1/1500, что соответствует 0.03 мм кружку нерезкости.
В большинстве случаев используют именно 1/1500 диагонали кадра, чтобы определить кружок нерезкости для формата кадра. Но в наше время, эпоху развития цифровых технологий мы уже не можем исключать из расчетов разрешение самого светорегистрирующего элемента (пленка/матрица), как делали наши деды, потому что ныне существует большой разброс по разрешению этих элементов.
Как определить кружок нерезкости для плёночной камеры
Для пленочной камеры кружок нерезкости считается как 1/1500 от диагонали кадра.
Определяем диагональ кадра d.
d = корень (a^2+b^2) = (35^2+24^2) = 42,44 мм
CoC (кружок нерезкости) = d/1500 = 0,028292127 мм
Потому для расчёта ГРИП на пленочных 35мм камерах обычно выбирается кружок нерезкости 0.03 мм.
Разрешение фотокамер
- Прирост мегапикселей и его влияние на размер кадра
- Как влияет расстояние просмотра снимка на резкость
- Что такое резкость и что такое достаточная резкость
- Почему топовая камера имеет меньше мегапикселей, чем любительская, более дешевая
- и дифракционный лимит
Тилт-шифт объективы и ГРИП
Объектив Canon TS-E 90
Кроме обычных объективов, где ГРИП идёт вдоль оптической оси, существуют еще tilt/shift объективы, в которых предусмотрен наклон и сдвиг объектива относительно поверхности матрицы. Благодаря этому ГРИП распространяется не так, как обычно, а в виду конуса. Причем начинается она тоже в другом месте. Рисунки иллюстрируют ГРИП для объектива.боке,
“ГРИП (глубина резко изображаемого пространства, или глубина резкости) в фотографическом деле — расстояние между ближней и дальней границами пространства, измеренное вдоль оптической оси, при нахождении в пределах которого объекты находятся в фокусе” - Wikipedia . Эта статья расскажет Вам, как правильно использовать ГРИП в Вашей собственной фотографии.
Маленькая глубина резкости становится полезной, когда Вам нужно отделить объект от фона, например во время съемки портретов или макро. Большая глубина резкости является великолепным средством для создания фотографий с большим количеством деталей.
Контролируйте глубину резкости.
Есть три аспекта, от которых зависит достигаемый эффект ГРИПа, это размер Апертуры, расстояние до объекта и тип линзы. (Есть еще четвертый аспект, связанный с датчиком, но мы его не будем затрагивать).
Как вы можете видеть на картинке сверху, наименьшее значение f
эквивалентно наименьшей глубине резкости. Большее число f
позволит захватить более длинные дистанции в фокус (если Вам дано мало времени на корректировку фокуса, будет хорошим вариантом увеличить ГРИП, изменяя апертуру).
Расстояние между Вами и Вашим объектом так же очень важно. Чем ближе Вы к объекту, тем меньше глубина резкости. Если Вы снимаете человека, и при этом хотите получить высокое число F
, у вас все равно останется возможность получить маленький ГРИП, держа расстояние между Вами и человеком на минимуме.
Последняя деталь, которую можно затронуть для изменения ГРИПа - сменить линзу. Широкоугольный объектив обладает большими возможностями для управления глубиной резкости, в отличие от телеобъектива.
Важно учитывать, что глубина резкости наиболее заметна за объектом, нежели перед ним. Если вы собираетесь снять, к примеру, двадцать детей, вставших в одну линию, и вам хочется, чтобы как можно больше из них попало в фокус, но при этом у Вас нет возможности пользоваться маленькой апертурой, сфокусируйтесь на 6-ом или 7-ом ребенком в линии, чтобы тем самым сбалансировать область фокуса вправо (зависит от дистанции) Если Вы сосредоточитесь на 10-м ребенке, который стоит в центре, дети, стоящие в начале, окажутся в меньшем фокусе, нежели те, которые находятся в конце.
В отличие от других моментов съемки, ГРИП работает на Вас практически всегда. Если Вы хотите снять пейзаж, то обычно используете широкоугольный объектив, чтобы снять объект, находящийся далеко от Вас и чтобы воспользоваться маленьким значением F . Все это вместе дает Вашим снимкам глубину бесконечности. Когда Вы фотографируете макро, приходится держаться очень близко к объекту, обычно в таких случаях пользуются телеобъективами или другими линзами с малым значением f - все эти составляющие позволяют получить очень маленькую глубину резкости, выделяя Ваш объект и размывая фон.
Слово Боке произошло от Японского слово Boke
, которое означает «пятно» или «нечеткость». Отсутствие фокуса на некоторых частях фотографии может выглядеть совершенно по-разному, как в зависимости от глубины резкости, так и в зависимости от используемой линзы. Размер апертуры - одна из основных составляющих вместе с качеством оптики, когда дело доходит до размытия некоторых частей изображения.
Фотография выше показывает пример боке. Объектив, используемый в фотографии, Canon 50mm f/1.8, который на самом деле не является хорошим вариантом для боке.