Jeśli nie zmieniamy rozmiaru negatywu/sensora, to istnieją 3 prawdy powszechnie znane, te dwie są na 100% prawdziwe:
-im mniejsza odległość, na którą się ogniskuje, tym mniejsza głębia ostrości
-im mniejsza wartość przysłony (bardziej otwarta), tym mniejsza głębia ostrości
Istnienie trzeciej zasady jest dyskutowane (o ogniskowej i jej wpływie na głębię ostrości), więc dla uproszczenia przyjmijmy, że mamy obiektyw stałoogniskowy 35/2.8 (bez anamorfozy) i ten problem nas nie dotyczy.
Jak się ogniskowanie ma do głębi ostrości?
Obraz tworzy się tak, że wszystkie równoległe promienie wychodzące z tego samego punktu na obrazowanym obiekcie, wpadają w obiektyw i zostaną skierowane w ten sam punkt na powierzchni obrazowania. Proste? Proste.
Wyobraźmy sobie że znajdujemy pewien bardzo mały jasny obiekt (powiedzmy, że jest to punktowe źródło światła) gdzieś bardzo daleko - 100metrów od nas. Kamera jest skierowana na ten obiekt a my ostrzymy na nieskończoność (zakładam, że skala obiektywu kończy się koło 30 metrów). Otwieramy przysłonę na maksa. W kadrze mamy tylko ten punkt. Układ optyczny wygląda mniej-więcej tak:
|
|<==(|)===========X
|
gdzie:
| - powierzchnia obrazowania (sensor, negatyw) - PO
== - promienie światła lecące od obiektu do powierzchni obrazowania
(|) - obiektyw
X - obiekt
Na naszej powierzchni obrazowania źródło światła zarejestruje się to jako punkt.
To teraz musimy przeostrzyć na np. 1 metr. Aby przeostrzyć na przedmiot, który jest bliżej niż nieskończoność, odsuwamy układ (upraszczam) optyczny od powierzchni obrazowania. Nasz układ optyczny wygląda teraz o tak:
|
|><===(|)===========X
|
obraz punktu światła znalazł się przed powierzchnią obrazowania (punkt ><), nasz punkt X nie został skupiony na PO jak w poprzednim przypadku i nie został punktem obrazu tylko kółkiem (dobra, czymś o kształcie przysłony) o rozmiarze tym większym, im bliżej wyostrzymy układ optyczny. Proste? Proste. W kadrze mamy teraz kółko, a nie punkt.
Teraz bardzo ważna sprawa: stawiamy drugi identyczny punkt światła między punktem X a odległością ostrzenia np. 20 metrów od nas. Ten punkt zarysuje się jako koło, ale mniejsze. Jeśli postawimy kolejny, pomiędzy tym a odległością ostrzenia, np 5 metrów, będziemy mieli jeszcze mniejsze kółko. Jeśli dodamy kolejne źródło, od pewnego miejsca (w pobliżu odległości ogniskowania - w naszym przykładzie ok 1.05-1,3m w zależności od sensora
) kolejne kółko będzie na tyle małe, że patrząc na obrazek nie odróżnimy tego kółka od ostro odwzorowanego źródła punktu. Poruszając tym kółkiem będziemy widzieli, jak oddalając się zwiększa się, zbliżając w stronę odległości ogniskowania zmniejsza do ostro odwzorowanego punku - to miejsce wyznaczy nam granicę głębi ostrości.Jeśli będziemy poruszać tym punktem w zakresie głębi ostrości, to on cały czas będzie ostry. Wyjdziemy z punktem poza głębię - zacznie się powiększać. Dyskutujemy o materiale źródłowym ale nie oglądamy obrazka w jego naturalnej wielkościm np. 36x24mm.
No więc, ktoś ten aspekt uwzględnił - stąd wziął się krążek rozproszenia (Circle of Confusion, krążek rozmycia, CoC) - UWAGA UWAGA - jest to najmniejszy punkt zarejestrowany na materiale światłoczułym, który, UWAGA UWAGA, po powiększeniu do odbitki papierowej lub kopii pozytywowej rozmiaru 30x20cm (np po rzuceniu na ścianę przez rzutnik 35mm obrazka o rozmiarze 30x20cm na ścianie) daje odróżnialnie ostry punkt dla człowieka, który ogląda odbitkę/obraz z odległości OK.25cm. Ta wartość to maksymalny rozmiar punktu na powierzchni obrazowania (negatyw, sensor), który powiększony da w odczuciu widza ostry obraz na powiększeniu - W STOSUNKU DO RESZTY OBRAZU. Dużo uogólnień i niejasności, co?
Więc gdy wracamy do naszego układu, wyostrzonego na 1m, i poruszamy punkt światła w okolicy 1m (np +/- kilkanaście centymetrów), to poruszamy się w obszarze, to chociaż faktycznie obrazowany punkt na matrycy się fizyczne zwiększa i zmniejsza, po powiększeniu tych zdjęć do obrazka analogowego 30x20cm, taki punkt wciąż będzie się łapał w taki małej powierzchni obrazowania, że ta konkretna odbitka będzie WYDAWAŁA SIĘ TYPOWEMU WIDZOWI OSTRA W TYM PUNKCIE.
Format 36x24mm ma zdefiniowane CoC na około 0,033mm kółko na powierzchni obrazowania, ale UWAGA UWAGA, każdy format ma swój krążek rozproszenia, a powiększamy zawsze do 30x20cm. Czyli punkt źródłowy z negatywu wielkoformatowego 4x5" trzeba powiększyć znacznie mniej, aby na takiej odbitce był ostry. A punkt z negatywu 16mm z definicji będzie bardziej powiększamy, więc trzeba bardziej skupić wiązkę światła, by dała mniejszy punkt, który będzie ostry po powiększeniu (bo trochę większy punkt będzie już wyraźnie nieostry). Co to dla nas oznacza?
Ano tyle, że przy większej powierzchni obrazowania (większy film, większy sensor) szybciej dochodzimy do takiego rozmiaru punktu, który w tym powiększeniu wyda się ostry. Czyli obiektyw być może jeszcze dalej pomniejsza ten punkt na sensorze , ale widz na powiększeniu 30x20cm już tego nie zauważy.
Dla filmu o rozmiarze 4x5" krążek rozproszenia ma rozmiar 0,1mm, czyli już całkiem spory - trzeba mniej skupiać (czyli obiekty moga byc dalej od punktu ostrzenia), aby wciaz bylo akceptowalnie było ostro. Wszystko co będzie bliżej punktu ostrzenia (dość jasne, aby się zarysować) będzie wydawało się równie ostre. Ale jakbyśmy wzięli tylko wycinek z tego filmu 4x5" o powierzchni klatki 35mm i powiększyli go do rozmiaru 30x20cm, to głębia ostrości będzie identyczna, jak z negatywu 35mm.....
Bierzemy na warsztat przysłonę - w jaki sposób wpływa na głębię ostrości? Przysłona działa mniej więcej tak:
Otwarta (docierają większe krążki do punktu ogniskowania)
| ___ ___________
|=><___(|)___________X
|
Przymknięta (docierają mniejsze krążki - jesli nie bedzie widac , sprobuje narysowac)
| ___________
|-><===(|)___________X
|
Jak widać (widać?) na rysunku powyżej, przysłona zawęża strumień światła padający do środka, więc mamy węższe wiązki, a te mają ostrzejszy punkt natarcia na punkt ogniskowania na PO (są mniej rozproszone), więc jeśli przymykamy przysłonę, promienie z większej głębi obrazowanej przestrzeni ostrzej trafiają w krążki rozproszenia, a więc po powiększeniu do 30x20cm są ostre. Ufff.....
Jeszcze raz podkreślam, głębia ostrości jest wyznaczana w sposób dość umowny, czyli przyjęło się, że taki jest krążek rozproszenia dla takiego formatu, patrzymy na odbitkę 30x20, jesteśmy przeciętnym widzem, naszym punktem odniesienia jest tylko płaszczyzna tej odbitki.
Chociaż sprawdza się też dla DSLRów - jeśli macie canona, powiększcie sobie obraz 10x, wyostrzcie obraz np. na oko. Nos wyda Wam się już nieostry, ale po odzoomowaniu do normalnego widoku na LCD, to co było niedaleko i wyglądało na nieostre stanie się akceptowalne.
Generalnie, przy zachowaniu tego rozumienia, im mniejszy mamy rozmiar matrycy idealnej, tym mniejsza głębia ostrości! Bardziej trzeba skupić rejestrowane promienie, żeby po powiększeniu znowu były ostre. Oczywiście, jesteśmy ograniczeni przez ilość i rozmiar i ilość samych punktów światłoczułych (piksele, ziarna halogenków srebra). Głębia ostrości tak wyliczona nie określa faktycznej ostrości surowego obrazu oglądanego na monitorze w naturalnej wielkości (100% pikseli) ani tym bardziej materiału 1080p na ekranie kinowym.
Jak się ma rozmiar sensora do DoF i plastyki obrazu? Czy wszystko stracone i można mieć DoF jak z klatki 35mm w aparacie kompaktowym z opcją wideo? Tak i nie. Jeśli oba sensory będą miały piksele tej samej wielkości, to wycinek środka sensora 35mm i sensora takiego aparaciku przy tej samej ogniskowej zarejestruje mniej więcej taki sam obraz. No ale przecież my powiększamy całą klatkę, która dla sensora 35mm jest większa.
Tu leży odpowiedź na kolejne pytanie - czy można mieć plastykę jak z większego formatu? Jest to praktycznie niemożliwe.
Po pierwsze dlatego, że tracimy właściwości obrazu charakterystyczne dla dłuższych ogniskowych, które są używane, aby pokazać ten sam kąt widzenia (FOV).
Po drugie dlatego, że aby przy tej samej ogniskowej mieć ten sam FOV, musimy odejść dużo dalej i wyostrzyć na dalszy punkt (zwiększa się głębia ostrości).
Po trzecie dlatego, że dla tego samego FOV mniejsze ogniskowe zmieniają relacje między elementami przestrzeni (dłuższe ogniskowe kompresują przestrzeń).
Po czwarte, jeśli zachowujemy to samo FOV i operujemy ogniskową, to dla szerokiego kąta skok przysłony o 1 działkę zwiększa głębię ostrości bardziej, niż dla dużej ogniskowej zgodnie z opisanym tutaj przelicznikiem - np dla filmu 16mm, obiektyw f=25mm/2.8-> f/25mm/4 zwiekszy glebie o 24cm, dla f=50mm, ta sama zmiana przyslony zmieni DoF tylko o 6cm. Przy operowaniu automatycznym swiatlomierzem z szerokim kątem i małym polem obrazowania ciężko jest kontrolować głębię ostrości.
A ludzi bardzo jara szerokie pole widzenia z płytką głębią. Ostatecznym plusem większego pola jest to, ze na większej powierzchni zmieści się większa ilość informacji o różnicach ostrości (przejściach tonalnych). Nic nie wygląda tak dobrze, jak odbitka stykowa z dużego formatu.
Jak to się ma do elektroniki i pikseli? Do dzisiaj sam nie mialem pojecia, ale postanowilem troche policzyc i mam wrazenie, ze wszyscy potraktowali to z dużą dozą niezrozumienia kopiując wartości dla filmu 35mm (i odbitki 30x20cm...) . Dlaczego tak nie mozna? Jeśli materiał jest rejestrowany w 1080p, rzutnik rzuca tak samo na ekran i jeśli patrzymy na dość duży obraz, spokojnie widać na nim pojedyncze piksele. Dlatego w wypadku wideo, jesli ogladamy surowke na wyswietlaczu, na ktorym widac pojedyncze piksele (nie zmniejszamy filmu), nasze CoC to wlasnie rozmiar pojedynczego piksela. Wygląda na to, że DSLR dla video jest przypadkiem szczególnym. Zaniżona jest liczba pikseli na rozdzielczość i pojedyńcze piksele są odróżnialne. Chowamy w kieszen odbitke 30x20cm, olewamy nawet to, ze canon bierze co ktorys piksel z sensora zamiast usredniac - jeśli usrednia, to dobrze, bo i tak na srodku jest ten pojedynczy piksel, i jesli dalej bedziemy wyostrzać obraz, a padający krążek zejdzie z rozmiaru 3x3 do 1 piksela, to conajwyzej wzrosnie mikrokontrast, scena wyda sie z akceptowalnie ostrej nagle znacznie ostrzejsza. Ja tak mam jak ostrze canona na powiekszeniu - jesli wyostrzylem np. na pory skory, odzoomuje i delikatnie przeostrze do tylu na oko, skora pozostaje akceptowalnie ostra (chociaz kontrast na skorze spada).
Postanowilem policzyc, jak sie sprawy maja:
Canon 5dII - sensor w rozmiarze 36x24mm: szerokosc sensora/ilosc pikseli: 36mm/1920px=0,01875mm
CoC dla Canona 5dII i obrazka Full HD to wlasnie 0,01875mm, w przyblizeniu 0,019mm
Dla 7d (sensor ma szerokosc 22,3mm): 22,3mm/1920px=0,01161mm, w przyblizeniu 0,012mm
Dla 7d krążki są mniejsze, więc punkt szybciej zacznie się powiększać i stanie się zauważalną plamą (a nie ostrym punktem) - wg tej lewej teorii
Wiem, że to trochę wywraca patrzenie na kalkulatory głębi ostrości i tradycyjne pojmowanie zagadnienia, ale wynika na to, że mój krasnogorsk-3 (krążek rozproszenia 0,015mm) ma mniejszą tradycyjnie pojmowaną głębię ostrości, niż canon 5d. Jeśli się drastycznie mylę, niech ktoś szybko powie
Tak naprawdę, korzyści z DoF na większym formacie zwykle będą takie, że dla zachowania tego samego kąta widzenia będzie można albo założyć dłuższe szkło i stracić głębię na ogniskowej, albo krótszym szkłem można podejsć bliżej (bo więcej się zapisze na większym sensorze) i wyostrzyć na mniejszą odległość.
Chłopaki na http://www.dofmaster.com przewidzieli sytuacje, gdy ktos chce sam sprawdzic DoF dla konkretnego krazka rozproszenia. Jesli macie ochote sprawdzic, jak sie sprawy maja, wezcie kilka szkiel, lupe, miarke, dofmastera i zrobcie sobie dzien z testami. Tak czy siak, warto poznac swoj system, zeby "na oko" wiedziec, jakiej przyslony potrzebujemy na jaka odleglosc i przy jakim szkle, zeby miec wszystko ostre.
Oczywiście temat jest niewyczerpany, postrzeganie ostrości to głównie postrzeganie kontrastu krawędziowego, więc im bardziej kontrastowa scena, tym ostrzejszy wydaje się obrazek. Zobaczcie, jak często bohater wydaje się być ostry na świetle kontrowym, chociaż ciągle z tej kontry wychodzi
Kilka linków:
http://en.wikipedia.org/wiki/Circle_of_confusion
http://en.wikipedia.org/wiki/Depth_of_field
http://en.wikipedia.org/wiki/Zeiss_formula
http://www.dofmaster.com/dofjs.html
No i kiedyś trochę słuchałem na zajęciach z fotooptyki
P.S. szczególnym przypadkiem tej teorii DoF i samej ostrości jest camera obscura. Głębia ostrości jest w całej płaszczyźnie obrazu, ale to dlatego, że po pierwsze przysłona jest bardzo mała, po drugie, nic nie jest doskonale ostre, więc nie ma punktu odniesienia do ostrości i widz nie jest w stanie stwierdzić, co jest ostre a co nie
P.S2. Wydaje mi się, że wszystko się zgadza, ale chętnie przyjmę konstruktywną krytykę.
EDIT: nie mogę wyedytować obrazka znaczkami, czy ktorys z moderatorow moze mi pomoc? Nie chce mi sie juz rysowac
