Дълбочина на фокус (Dof)

източник : http://photo-cult.com/ и Румен Димитров


Преди фотографията да намери своето място сред изкуствата, проблемът с фокусирането не е бил известен. За човек с нормално зрение всичко е на фокус. За това се грижи мозъкът, който при преместване на погледа заставя лещата, намираща се в окото, да фокусира върху обекта, който е от интерес за мозъка. В живописта проблемът с фокуса е неизвестен – рисува се така, както се вижда, тоест всичко е на фокус, използва се тонална перспектива и други похвати, ако трябва да се подчертае разстоянието в дълбочина между отделните елементи в картината.
При фотографията снимката е просто двуизмерна проекция на една триизмерна реалност. Мозъкът на наблюдателя не може да намери липсващия фокус, за това трябва да се погрижи фотографът. Тук няма да разглеждаме случая, когато нефокусирани части на снимаката се използват целенасочено с определени цели.
За да се разбере DoF (Depth of Field) или на български Дълбочина на Фокуса, е необходимо да се знае, че тя зависи от една чисто емпирично и произволно определена величина наречена Circle of Confusion (CoC, понякога CoF).
Circle of Confusion
CoC е кръгчето, чито диаметър е разстоянието между две точки, които човешкото око не различава като две, а възприема все още като една. Тъй като това разстояние зависи от разстоянието, от което се гледат точките, тази величина се измерва в ъглови градуси. За човешкото око се приема, че е 1 ъглова минута. В практиката обаче се подхожда другояче като се приема, че оптималното увеличение за всеки формат е 5 пъти, а човек трябва да разглежда снимката от такова разстояние, че да я вижда цялата, и оттам се определя една базисна стойност за 35 мм филм, която е 1/6 мм, или 0.0333… мм, което отговаря и на 30 линии/мм. Ако бъде взета обаче вече споменатата разделителна способност на човешкото око (1 ъглова минута) , тя би трябвало да е 1/16 мм.
Колкото по-голям е размерът на равнината, върху която се проектира снимката, толкова диаметърът на CoC се взима по-голям. Например за 645 формат, той се приема за 0.0450 мм, за 4×5″ – 0.1 мм, и за APS формат (каквито са повечето дигитални SLR) – 0.025 мм.
Това са само ориентировъчни стойности. Маниаците на остротата могат да взимат и по-малки стойности, изхождайки от вече теоретичната разделителна способност (1 ъглова минута).
Depth of Field
И така, нека имаме обект за снимане, обектив и равнина, върху която обектът да се проектира. Ако приемем, че обективът е идеална оптична система, всяка точка върху проектиращата равнина е проекция на точка от обектът на снимката. Всяка точка пред или зад тази равнина се проектира в точка зад или пред приемната равнина, а върху нея – като кръгче с размити контури. Колко са размити контурите на кръгчето зависи от дифракцията, предизвикана от блендата. Проблемът с дифракцията ще разгледаме по-късно, защото той също влияе върху остротата на снимката. Когато размерите на кръгчето, получено в резултат от проектирането на точка, ненамираща се върху равнината на фокуса, не надминават CoC, тя се приема като принадлежаща на множеството точки, които, макар и да не се намират в равнината на фокуса, се приемат за също за точки, каквито са и точките от равнината на фокуса. Колкото една точка е по-далеч от равнината на фокуса, толкова кръгчето на нейната проекция е с по-голям диаметър. Разстоянието между най-отдалечените точки пред и зад равнината на фокуса, чиито проекции не надминават размера на CoC, се нарича Depth of Field (DoF), на български „Дълбочина на Фокуса“.
Как се изчислява DoF?
Определянето на ръка на формулите за изчисляване на DoF е твърде сложно. Обикновено за това се използват така наречените DoF калкулатори, но при снимане, когато времето не е в излишък, те също не са от голяма полза. Върху старите обективи за ръчно фокусиране има гравирани скали за дълбочината на фокуса. При новите обективи с автоматичен фокус тази скала обикновено липсва. Повечето апарати все пак разполагат с DoF бутон, който просто затваря блендата, което улеснява визуалното контролиране на фокуса.
От какво зависи DoF?
По-добре е да се знае от какво приблизително зависи DoF. Една широкоразпространена заблуда е, че телеобективите имат по-плитък DoF от широкоъгълните. На практика е достатъчно обаче да се знае, че DoF зависи единствено от мащаба на снимката и от зададената бленда. Мащабът от своя страна зависи от фокусното разстояние на обектива, разстоянието до обекта (приемаме, че равнината на фокуса минава през най-важните за снимката места от обекта на снимане) и от размера на равнината, върху която се проектира обекта. Това означава, че един и същи мащаб може да се постигне с по-голяма отдалеченост от обекта и с по-голямо фокусно разстояние, или чрез по-малко разстояние до обекта и с по-малко фокусно разстояние на обектива. Размера на формата може да е 35 мм филм, 120 (ролфилм), Large и APS-C (дигитални SLR).
На практика е добре да се познават следните прости правила:
Колкото мащабът е по-едър, толкова DoF е по-плитък, и колкото блендата е по-затворена, толкова DoF е по-дълбок.
Колкото разстоянието до обекта е по-голямо, толкова DoF е по-дълбок.
Колкото е по-голям форматът на апаратът, толкова DoF е по-плитък.
Колкото фокусното разстояние на обективът е по-дълго, толкова DoF е по-плитък.
Това означава, че на едно и също разстояние до обекта телеобективите имат по-плитък DoF, отколкото широкоъгълните, понеже осигуряват по-едър мащаб. Дигиталните SLR с APS-C формат на и обектив за 35мм филм, при еднакъв мащаб, имат по-дълбок DoF отколкото 35 мм филмов SLR, понеже за да постигнат еднакъв мащаб, трябва да разстоянието до него да е по-голямо. За да се постигне по-плитък DoF трябва или да се отвори блендата максимално, или да се вземе по-дългофокусен обектив, или да се скъси разстоянието до обекта, или да се вземе по-голям формат. Всяка една от четирите може да бъде комбинирана с всяка от останалите или всичките заедно. За постигане на по-дълбок DoF трябва да се вземат противоположните възможности, също комбинируеми помежду си.
Как влияе блендата върху DoF?
За постигане на максимален (безкраен) DoF излиза, че блендата трябва да се затвори максимално. На практика обаче прекаленото затваряне на блендата не води автоматично до по-добри резултати. Първо, понеже времето за експонация се увеличава, тъй като количеството светлина намалява и това ограничава прилагането на много затворена бленда само към неподвижни обекти (което при макрофотографията обикновено не е от значение) и второ, понеже след известна стойност за блендата качеството на проектирата точка започва да се влошава (контурите й размиват) поради дифракцията, предизвикана от блендата. Кога точно качеството започва да се влошава зависи от конструкцията на обектива, но се приема, че бленди над 11 за 35 мм филм вече са проблематични и трябва да се избягват, защото DoF ефектът започва да намалява. От това следва, че за всеки обектив и формат съществува една оптимална бленда, даваща най-добро качество на снимката, която се нарича още и sweet spot. Приема се, че за 35 мм филм той е около бленда 5.6, за 120 – 8 и Large – 11, докато при дигиталните камери е под 4, в зависимост от размера на чипа.
За кого е важен DoF?
От казаното се вижда, че DoF играе важна роля при макро фотографията (според някои дефиниции на „макро“ към това спадат и портретите), понеже там разстоянието до обекта е обикновено съвсем малко, но също така и при пейзажите, когато се търси максимална дълбочина на фокуса подобно на живописта.
При пейзажите се употребява също и понятието Hyperfocal Distance. Това е минималното разстоянието, което се задава на обектива при дадена бленда, при която безкрайността попада в DoF. Ако обективът бъде фиксиран на безкрайност, частта зад равнината на фокуса остава неизползвана, което намалява на практика DoF до частта пред равнината на фокуса. За да се използва пълния DoF се фокусира не на безкрайност, а на такова разстояние, че безкрайността да попада в DoF. Все пак не бива при това да се забравя, че макар и в областта на фокуса, точките не са еднакво фокусирани в нея, което може да доведе до нежелан ефект при по-големи увеличения.
Познаването на DoF е от толкова по-голямо значение, колкото е по-голям форматът, т. е. за снимащите с Large формат е далеч по-важно да го познават, отколкото за тези, които снимат с малки дигитални апарати, където на практика DoF е безкраен.
Креативно използване на DoF
Както за някои снимки се търси възможно най-голямата дълбочина на фокуса, така за други се търси обратния ефект. Например за портрети, при които фонът е шарен, е важно портретираният да бъде отделен от него чрез по-плитък DoF. Селективният фокус се използва още и за разграничаване на важните от второстепенните части на снимката.
Полезни линкове
Онлайн DoF калкулатор:
http://www.dofmaster.com/dofjs.html
има също и версии за Windows® и Palmo OS®, както и само таблици за офлайн употреба, както и доста нагледни примери и полезни статии.

Друг онлайн калкулатор:
http://www.outsight.com/hyperfocal.html
Статии:
http://www.mir.com.my/rb/photography/fototech/htmls/depth.html
http://www.luminous-landscape.com/tutorials/understanding-series/dof.shtml
http://www.luminous-landscape.com/tutorials/dof2.shtml
http://www.bobatkins.com/photography/technical/digitaldof.html
http://www.normankoren.com/Tutorials/MTF6.html
http://www.trenholm.org/hmmerk/DOFR.html
Онлайн плотер:
http://www.dof.pcraft.com/dof.cgi