Dlaczego na ogniskową wpływa ogniskowa?

Wraz ze spadkiem ogniskowej rośnie również głębia ostrości. Dlaczego to? Nie jestem tak bardzo zainteresowany lekcją fizyki, jak interesuje mnie proste, przyziemne wyjaśnienie.

Jestem pewien, że już na to odpowiedziałem, ale nie mogę go znaleźć.

• W miarę wydłużania ogniskowej zmniejsza się kąt widzenia.
• Przy mniejszym kącie widzenia promienie tworzące obraz są bliższe równoległości.
• Przy mniejszej zmienności kąta między promieniami światło musi podróżować więcej, zanim będzie wystarczająco nieostre.

Jest to trochę zbyt uproszczone, ale mam nadzieję, że przynajmniej łatwo będzie to sobie wyobrazić.

W tej dyskusji otwór należy uznać za taki sam, ponieważ omawiana wariancja to ogniskowa.

Tak więc teleobiektyw zogniskowany na tym samym obiekcie z tej samej odległości co obiektyw szerokokątny będzie miał płytszą głębię pola w wyniku większego powiększenia, ale w rezultacie kąt widzenia między dwoma obrazami jest bardzo różny. Teleobiektyw i obiektyw szerokokątny zogniskowane na tym samym obiekcie o tym samym kącie widzenia będą miały tę samą głębię ostrości (istnieje zmienność, ale jest nieistotna).

Różnica tutaj? kąt widzenia. Chodzi o odległość od obiektu, a nie o ogniskową. Zmieniaj odległość, aby uwzględnić różnice w ogniskowej, a głębia ostrości pozostanie praktycznie taka sama. Zmienia się jednak proporcje pierwszego planu i tła. Szersze kąty mają zwykle więcej tła, a teleobiektywy mają więcej na pierwszym planie. Efektem tego zachowania może być iluzja płytszej głębi, ponieważ teleobiektyw powiększyłby rozmycie tła. To jeden z powodów, dla których fotografowie krajobrazu nie cofają się przed teleobiektywem (mgła i inne czynniki również odgrywają pewną rolę, prawdopodobnie bardziej znacząca).

Możesz przetestować moje informacje w różnych witrynach, które oferują kalkulator DoF, na przykład DOFMaster . Na przykład: dla odległości 10 m (@ f / 8) następnie 10 mm DoF = Nieskończony i 100 mm DoF = 3,08 m. Teraz przesuń soczewkę 100 mm na 100 m (10 razy dalej), a DOF 100 mm jest teraz równe nieskończoności. Kąt widzenia obiektywu 100 mm jest teraz taki sam jak obiektywu 10 mm.

Podsumowując, obiektywy szerokokątne nie mają większej głębi ostrości niż obiektywy teleobiektywowe, o czym świadczy to, że oba pokazują tę samą głębię ostrości dla tego samego kąta widzenia.

Bardziej szczegółowe (a nie matematyczne) wyjaśnienia można uzyskać w Cambridge w Colour and Luminous Landscape . Drugi link zawiera również przykładowe obrazy, co jest przydatne do wizualnego obejrzenia.

Na głębię pola wpływa tylko rzeczywisty rozmiar przysłony, ale rzeczywisty rozmiar przysłony nie jest zatrzymany. Kiedy mówimy „apertura”, w rzeczywistości mamy na myśli „stosunek apertury” lub „f-stop”, a nie rozmiar apertury.

Ten „współczynnik przysłony” jest wymagany do obliczenia jasności obrazu, ale rzeczywisty rozmiar przysłony wymaga obliczenia głębi ostrości.

Dla dowolnej wartości przysłony im dłuższa ogniskowa, tym większy rzeczywisty rozmiar przysłony w mm .

Stop F to stosunek przysłony do ogniskowej i jest obliczany na podstawie f-stop = focal-length / aperture.

Aby uzyskać rzeczywisty rozmiar przysłony od przysłony ... aperture-size = (1 / f-stop) * focal-length

Tak więc dla obiektywu 50 mm f1.4 .. rzeczywisty rozmiar przysłony = 1 (1,4 * 50) = rozmiar przysłony 35 mm.

Wielkość apertury jest wielkością otworu, przez który przechodzi światło. Aby zbudować obiektyw 100 mm f1.4, wymagana jest apertura 70 mm, co czyni obiektyw o naprawdę dużej średnicy.

Im większa rzeczywista wartość przysłony, tym mniejsza głębia ostrości i dla dowolnej wartości przysłony, im dłuższa ogniskowa, tym większy rzeczywisty otwór przysłony.

Funkcja F-stop została wymyślona, ​​aby ułatwić obliczanie jasności ekspozycji, ale komplikuje faktyczne obliczanie głębi ostrości. Ale przed automatycznymi aparatami obliczanie żądanej wartości przysłony i czasu otwarcia migawki było wykonalne, ale byłoby prawdziwym bólem, gdyby pracowała z rzeczywistą wielkością przysłony!

Uwaga: Jak omówiono niektóre inne odpowiedzi, wraz ze wzrostem odległości do obiektu światło z tego obiektu będzie bardziej równoległe. Oznacza to, że im dalej od obiektu, tym większa głębia ostrości. Spowoduje to przeciwdziałanie efektowi dłuższego obiektywu przy takim samym ustawieniu przysłony o mniejszej głębi ostrości. Rozważ obiektywy f1.4 50 mm i 100 mm. 100 mm ma większy rozmiar przysłony w mm, ale jeśli musisz zrobić 2x dalsze odstępy, aby zrobić zdjęcie, zwiększona odległość będzie przeciwdziałać zwiększonemu rzeczywistemu rozmiarowi przysłony, a głębia ostrości będzie podobna do korzystania z obiektywu 50 mm w bliższej odległości .

Dlaczego dłuższe obiektywy mają płytsze dof ... krótko mówiąc, ponieważ wymagają fizycznie większych przysłon, aby utrzymać ten sam numer przysłony. (pamiętaj, że wartość f stop „f” = ogniskowa / przysłona.

Zacznijmy od przemyślenia prawdziwej kamery otworkowej. Nie ma obiektywu, więc nie ma ogniskowej i wymaga naprawdę małej dziurki, aby uzyskać porządnie ostry obraz. jeśli otwór jest zbyt duży, wówczas nic nie będzie ostre. (tj. bardzo płytkie dof!)

Teraz, jeśli umieścimy obiektyw przed naszym pudełkiem otworkowym, musimy nieco otworzyć aperturę, aby przepuścić wystarczającą ilość światła - bez zniekształcania naszego obrazu. (pamiętajmy, że musimy zachować ostrość obrazu, a długości fal światła są ustalane przez prawa fizyki).

Tak więc, gdy soczewka wydłuża się (podczas projekcji na ten sam czujnik), staje się proporcjonalnie węższa pod względem długości w stosunku do rozmiaru tylnego końca. (pamiętaj czujnik tego samego rozmiaru) - powoduje to, że obiektyw jest ciemniejszy. Aby więc była porównywalna ze zdolnością do przechwytywania światła przez krótszy obiektyw (tj. Taką samą wartość f = stop), należy zwiększyć aperturę (aby przepuścić więcej światła do czujnika) proporcjonalnie do zmiany długości.

W miarę upływu czasu fizyczny rozmiar apertury (w mm) rośnie w stosunku do wielkości czujnika. Tak więc (pamiętaj o zbyt dużym otworze) trudniej jest utrzymać ostrość. Stąd dłuższe obiektywy z szerokimi otworami są złożone, zwykle duże i często znacznie droższe.

To świetne pytanie! Pracuję nad tym od ponad 65 lat i jeszcze nie przeczytałem odpowiedzi, które moim zdaniem są godne szacunku. W tym celu wzywam moich rówieśników do opublikowania dobrego wyjaśnienia.

Ale poczekaj, myślę, że miałem oświecenie - w każdym razie pozwól mi spróbować.

Obiektyw wyświetla obraz świata zewnętrznego na powierzchni filmu lub czujnika cyfrowego. Jeśli dokładnie przyjrzysz się temu obrazowi, przekonasz się, że składa się on z niezliczonych kręgów, z których każde różni się intensywnością i kolorem. Kiedy obserwujemy lub przechwytujemy ten obraz, będzie on wyglądał na jednolity i ostry, tylko jeśli koła te będą zbyt małe, aby je dostrzec. Mówimy o kręgach zamieszania. Tak nazwane, ponieważ pod mikroskopem są postrzegane jako źle zdefiniowane i nakładają się. Niemniej jednak, patrząc z odpowiedniej odległości, rozpoznajemy, że łączą się, tworząc dobrze wyglądający obraz.

Kiedy zastanowimy się nad rozmiarem tych okręgów, prędzej czy później dojdzie do wniosku, że średnica robocza przysłony tęczówki (przysłony) ustawi scenę, jak duże są te koła, gdy są rzutowane na powierzchnię w płaszczyźnie ogniskowej naszego aparat fotograficzny.

Teraz wiemy, że jeśli ustawimy aparat na f / 11 lub f / 16 lub f / 22, zmniejszamy średnicę roboczą przysłony aparatu. W ten sposób uzyskujemy głębię ostrości, ponieważ rezultatem są mniejsze kręgi zamieszania. Teraz liczba f i ogniskowa są ze sobą powiązane. Liczba f jest uzyskiwana przez podzielenie ogniskowej przez średnicę roboczą obiektywu. Załóżmy, że zamontowałeś 50 mm i ustawiłeś wartość f na f / 16. Średnica otworu roboczego wynosi 50 ÷ 16 = 3,125 mm. Takie połączenie zapewnia znaczną głębię ostrości, ponieważ koła pomieszania na płaszczyźnie obrazu będą małe, pod warunkiem dokładnego ustawienia ostrości kamery.

Teraz przełącz na szerokokątny 28 mm. Jeśli czas otwarcia migawki i ISO są utrzymywane na stałym poziomie, robi to samo ustawienie przysłony dla f / 16. Co jednak stało się ze średnicą roboczą przepony tęczówki, aby osiągnąć f-16? Zmieniona średnica robocza wynosi 28 ÷ 16 = 1,75 mm.

To takie proste --- krótsza ogniskowa przy tej samej liczbie f daje mniejszy otwór roboczy, a to powoduje mniejszy krąg zamieszania - w ten sposób zwiększa się głębia ostrości.

Wszystko ma plusy i minusy. Jeśli średnica robocza stanie się bardzo mała, wynikiem będzie nieskończona głębia ostrości. Minusem jest: bliźniacze demony dyfrakcji i interferencji wkraczają, a obraz ulega degradacji.

Czynnikowy - maksymalna ostrość pojawi się, gdy obiektyw aparatu zostanie w przybliżeniu przymknięty w dół o dwa stopnie F od maksimum (szeroko otwarte).

Całkiem proste, ale dobre wyjaśnienie jest następujące:

• Gdy ogniskowa się zwiększy, faktycznie wykonujemy zbliżenie, więc pole widzenia (obszar mieszczący się w kadrze) będzie mniejsze.

• Spowoduje to, że mniejszy obszar za obiektem będzie rzutowany na czujnik aparatu.

• Ponieważ rozmiar matrycy aparatu jest taki sam, oznacza to, że te obiekty znajdujące się daleko od tła zostaną rozciągnięte bardziej, aby wypełnić obszar czujnika. Innymi słowy, te daleko rozmyte obiekty w tle (które nie znajdują się w zakresie ostrości w żadnym przypadku ogniskowej) zostaną rozmazane bardziej, gdy powiększą / rozciągną się bardziej.

Zauważ, że aby mieć taki sam rozmiar obrazu obiektu w ramce, kiedy podwoimy ogniskową, powinniśmy również podwoić odległość od obiektu. Chociaż nie ma to tutaj bezpośredniego znaczenia, ale jest to wymagane tylko w celu lepszego porównania. W każdym razie tło będzie bardziej rozmyte przy wyższej wartości f.