W jaki sposób super mały iPhone 6 Plus może generować znaczne DOF?

Według specyfikacji Apple grubość iPhone'a 6 Plus wynosi 0,28 cala (7,1 mm), a długość obiektywu to tylko część tego. I według artykułu, który znalazłem, głębia ostrości jest funkcją „przysłony (tj. Średnicy obiektywu), wielkości obiektywu, współczynników odległości i rozmiaru wydruku”.

Dlaczego bardzo krótki obiektyw o małej średnicy w iPhonie 6 Plus ma taki DOF z tak widocznym efektem bokeh?

Oto link do oryginalnej próbki w pełnym rozmiarze, aby sprawdzić informacje EXIF. Wszystkie przykładowe zdjęcia iPhone'a 6 Plus wydają się mieć wartość f = 2,2.

Uwaga: DOF można dodać w sposób programowy (podobnie jak PhotoShop / Gimp „Rozmycie soczewek / ostrości”), pod warunkiem, że oprogramowanie wie, co ma być, a co nieostre. Nie widzę też żadnych artefaktów na granicach ostrości zdradzających aplikację filtrującą bez retuszu.

Chociaż zasady fizyczne są zawsze takie same, myślę, że jest trochę inne niż Jak uzyskać dramatyczne płytkie DOF z obiektywem kitowym? pytanie, ponieważ obiektyw smartfona jest znacznie mniejszy (w porównaniu ze średnim obiektywem z zestawu DSLR), nie ma funkcji zoomu optycznego do gry, a nawet rozmiar przysłony jest stały (w oparciu o to, co znalazłem w Internecie) .

Środek gałęzi na powyższym obrazku (może być rodzajem jarzębiny) może znajdować się w odległości około 30-50 cm (12-20 cali), a najbliższe drzewo może mieć około 5 m (16 stóp). Zatem stosunek odległości może wynosić około 1:10 lub 1:20.

Właśnie zrobiłem zdjęcie moim starym telefonem Nokia Asha 206, w którym stosunek ręki do najdalszych drzew może wynosić ponad 1: 100, a jednak - wszystko jest w centrum uwagi!

Aby sformułować nieco moje pytanie: nie jestem zainteresowany uzyskaniem „fajnego bokeh”. Jestem tylko ciekawy, w jaki sposób iPhone 6 Plus może wykonywać płytkie zdjęcia DOF, podczas gdy kilka innych smartfonów, które widziałem, pomimo podobnych wymiarów obiektywu, robi zdjęcia „wszystko w centrum uwagi” ?

Czy zmieniła się konstrukcja obiektywu lub procesor obrazu?

Wiele starszych lub tańszych aparatów telefonicznych korzysta z obiektywów „o stałej ogniskowej”. tzn. zawsze ustawia ostrość na określoną odległość od aparatu. Zazwyczaj jest to ustawione na „ odległość hiperfokalną ”, tzn. Wszystko od połowy tej odległości do nieskończoności jest w centrum uwagi.

Zależy to od tego, co jest dopuszczalne jako „w centrum uwagi”. Ale większość zdjęć z tych aparatów będzie wystarczająco ostra, zawsze będą miały dużą głębię ostrości. Ale mogą nie być w stanie skupić się na rzeczach oddalonych o kilka centymetrów.

Większość nowszych aparatów telefonicznych lepszej jakości korzysta z obiektywu z automatyczną regulacją ostrości. np. dla iPhone'a, wszystkie modele od 3GS mają automatyczne ustawianie ostrości (przynajmniej dla tylnego aparatu). Mogą ustawiać ostrość na określonej odległości, co daje znacznie ostrzejsze zdjęcia. Możesz więc skupić się na czymś blisko aparatu i uzyskać więcej rozmycia w tle, tj. Mniejszą głębię ostrości.

Również aparaty telefoniczne poprawiły się na inne sposoby. W szczególności rozmiar czujnika. np. iPhone 6 ma czujnik 1/3 cala. To nie jest tak duże w porównaniu do lustrzanki cyfrowej lub niektórych kompaktowych aparatów, ale jest znacznie większe niż wiele starszych telefonów z aparatem. Większy czujnik może pozwolić na płytszą głębię ostrości (dla równoważnej ogniskowej i przysłony).

Prosta odpowiedź jest taka, że ​​można uzyskać płytką głębię ostrości (stąd bokeh) z dowolnym systemem kamer, jeśli wystarczająco ostro się ustawi.

Skończona głębia ostrości powstaje z powodu niemożności skupienia światła wpadającego pod różnymi kątami w tej samej płaszczyźnie. Gdy światło jest ustawiane w niewłaściwej odległości, pojawia się jako punkt, zamiast otworu punktowy kształt.

Duże otwory tworzą większe miejsca, w które wchodzi apertura. Jednak ścisłe ogniskowanie powoduje większą zmienność kątową, czyli tam, gdzie pojawia się ten czynnik. Wyobraź sobie obiekt w odległości 100 m, a inny w odległości 101 m. Kąt między górą obiektu a kamerą będzie w obu przypadkach prawie taki sam, a oba obiekty będą ostre (w głębi pola). Teraz wyobraź sobie obiekt oddalony o 2 metry i obiekt oddalony o 1 m. Kąty są teraz całkowicie różne i nie będziesz w stanie ustawić ostrości na oba, mimo że obiekty są w tej samej odległości od siebie w obu przypadkach. Ustawienie ostrości bliżej zmniejszyło głębię ostrości. Teraz wyobraź sobie, czy są jeszcze bliżej.

Niezależnie od możliwych wartości przysłony, jeśli będziesz mógł ustawić ostrość wystarczająco blisko, zawsze osiągniesz punkt, w którym głębia ostrości stanie się zbyt mała i otrzymasz rozmyte obiekty / tło.

Wspomniałeś o czterech czynnikach z czytania (średnica obiektywu, rozmiar obiektywu, stosunki odległości i rozmiar wydruku), ale jedyne, które naprawdę mają znaczenie, to pierwsze dwa - a dokładniej przysłona obiektywu (średnica otworu, który pozwala światło, a nie fizyczna średnica obiektywu) i ogniskowa obiektywu (odległość od środka soczewki do czujnika). Ich stosunek to f / stop, a im bardziej zbliża się do 1, tym większy efekt bokeh (nieostry).

Jak wspomniałeś, dane EXIF ​​aparatu zapisane w nagłówku jpeg pokazują f / stop dla każdego ujęcia, a na f / 2.2 otrzymujesz dużą ilość bokeh (jak widzisz) - gdy przekroczysz f / 4 lub f / 8 zaczynasz widzieć bardziej efekt „wszystko jest ostre”, a na f / 16 pozostanie niewiele bokeh.

IOW, liczy się stosunek średnicy do długości, a nie rzeczywiste wymiary. Tak więc mała soczewka jest OK, o ile jest dopasowana do małego czujnika i jest otwarta na ustawienie dużej przysłony. To otwarcie można kontrolować na lustrzance, ale nie na iPhonie.

Jeśli aparat ustawia ostrość na nieskończoność, to rozmiar koła rozmycia dla obiektu w danej odległości jest taki sam jak rozmiar przysłony obiektywu. Jeśli więc aparat iPhone'a ma aperturę obiektywu o średnicy 1 mm, a ostrość ustawiona jest na nieskończoność, wówczas każdy obiekt jest rozmazany na poziomie 1 mm: co nie jest wykrywalne na drzewie oddalonym o sto metrów, ale jest wykrywalne na wiśniach tuż przed obiektywem.

Dlatego, aby wiśnie były ostre, musisz ustawić ogniskową na ten zakres. W rezultacie wszystko na duże odległości będzie miało koło rozmycia o tym samym rozmiarze kątowym (tj. Liczbie pikseli), co koło 1 mm w wiśniach o silnym skupieniu.

Zwróć uwagę, że nie liczy się stosunek odległości (jeśli Księżyc jest ostry, wówczas gwiazdy będą ostre, chociaż są miliardy razy dalej), ale stosunek przysłony obiektywu do przedmiotowych obiektów.