Основные параметры объектива - Глубина резкости

ГЛУБИНА РЕЗКОСТИ

Глубина резко изображаемого пространства, или ГРИП (нередко называемая просто «глубиной резкости», хотя это не совсем правильно) – довольно условный параметр, зависящий как от расстояния до объекта съемки, фокусного расстояния объектива, его относительного отверстия, так и от переменных факторов (диаметра допустимого кружка нерезкости).

Формула ГРИП:

ГРИП = 2*((D*C)/M2)

где D – диафрагма;
C – диаметр кружка нерезкости;
M – масштаб изображения;

M = f/L

где f – расстояние до изображения;
L – расстояние до объекта съемки.

Мы приводим упрощенную формулу, пригодную для большинства случаев любительской съемки. Более громоздкую и сложную полную формулу есть смысл применять для точных расчетов глубины резкости, например при макросъемке или работе с крупноформатными камерами.

Формула расчета ГРИП, в основном, подтверждает практический опыт использования разных объективов – она тем больше, чем меньше относительное отверстие и фокусное расстояние объектива и больше расстояние до объекта съемки. Однако в этой формуле есть еще один параметр – размер допустимого кружка нерезкости. Эта величина описывает возможную степень размытия изображения, которая еще не замечается как нерезкость при просмотре фотографий. Смысл данного понятия в том, что каждая точка объекта отображается на пленке/матрице либо в виде точки (в случае точной фокусировки), либо в виде маленького кружка, который и называется кружком нерезкости. Если он достаточно мал, то на фотографии будет восприниматься точно так же, как точка. А изображение, соответственно, будет смотреться фактически так же, как и идеально резкое. Однако диаметр допустимого кружка нерезкости считают переменным параметром. Дело в том, что его значение может существенно различаться в зависимости от степени увеличения негатива при печати, размера фотографии, расстояния, с которого эта фотография будет рассматриваться. Требования к размеру допустимого кружка нерезкости значительно повышаются при использовании профессиональной оптики (как при фотографировании, так и при печати!), в случае съемки на резкую и мелкозернистую пленку. А при печати в минилабе любительской пленки, отснятой недорогой «мыльницей», вследствие заметно худшей общей резкости снимка размер кружка рассеяния можно задавать в несколько раз больше. Аналогичная ситуация и в цифровой фотографии: использование более совершенной матрицы приводит к увеличению детализации и улучшению резкости изображения. Соответственно, более жесткие ограничения накладываются на допустимый диаметр кружка нерезкости, а значит, уменьшается и ГРИП.

Пропадание или явное ухудшение деталировки изображения достаточно четко разграничивает зоны резкости и нерезкости. Поэтому наличие мелких деталей на фотографии делает даже незначительную расфокусировку изображения хорошо заметной. И наоборот, если объект съемки лишен четких контуров и мелких деталей, кажущаяся резкость становится больше.

Для примерного расчета ГРИП при использовании 35 мм камер диаметр допустимого кружка нерезкости обычно принимают равным 0,025–0,03 мм. Исходя из этого значения и рассчитываются шкалы глубины резкости, имеющиеся на большинстве объективов.

Попутно остановимся еще на одном интересном моменте. Принято считать, что глубина резкости широкоугольного объектива значительно больше, чем длиннофокусного. Однако если в формулу расчета ГРИП ввести масштаб изображения (отношение размеров изображения объекта на пленке к его реальным размерам), то оказывается, что ГРИП зависит только от масштаба изображения, диафрагмы и кружка рассеяния и совершенно не зависит от фокусного расстояния объектива. Формально получается, что при одинаковом масштабе изображения глубина резкости будет одинаковой при съемке любым объективом – и длиннофокусным, и широкоугольным. В чем здесь ошибка? Ошибки нет. Ведь вводя величину ГРИП, мы делаем слишком много допущений, в первую очередь – допущение того, что резкость есть понятие «двоичное», т. е. либо резко, либо нерезко, независимо от других условий. Но такая постановка вопроса возможна лишь в двухмерном (плоском) пространстве. Если попытаться построить более точную модель, описывающую восприятие резкости/нерезкости реальных трехмерных объектов, то формула будет намного сложнее. К тому же мы ведь фотографию не с линейкой рассматриваем.

В процессе восприятия изображений основную роль играет мозг человека, который распознает знакомые ему предметы не только по резкой и четкой картинке, но даже по отдельным фрагментам или контурам, «домысливая» недостающую информацию. Лицо близкого человека или контуры знакомого здания мы узнаем и в том случае, когда на фотографии они изображены даже слегка смазанными или размытыми. Поэтому в плане оценки восприятия фотографии было бы более правильным вести речь о степенях четкости изображения, введя как минимум две градации – «нерезко, но легко узнаваемо» и «нерезко до неузнаваемости». Самый простой пример тому – размытие фона при съемке длиннофокусным и широкоугольным объективами имеет разный характер совсем не потому, что где-то глубина резкости больше, а где-то меньше. Просто широкоугольник чаще всего применяется для съемки в гораздо меньшем масштабе, чем объектив длиннофокусный. К тому же даже при одинаковом масштабе изображения переднего плана телеобъектив изображает задний план гораздо крупнее, чем широкоугольник. Поэтому задний план на фотографии, снятой длиннофокусным объективом, оказы вается менее узнаваемым и воспринимается не таким резким.

Нам кажется, что широкоугольный объектив имеет большую глубину резкости вовсе не потому, что изображения каждого из предметов, находящихся на за днем плане, изобилует мелкими и четкими деталями. Детализация объектов на заднем плане ничуть не лучше, чем при съемке длиннофокусным объективом, и в этом нетрудно убедиться с помощью лупы (напомним – речь идет о случае одинакового масштаба изображения объектов переднего плана). Однако за счет более крупного масштаба изображения заднего плана при съемке длиннофокусным объективом резкость (а точнее, детализация) уже падает до неузнаваемости, в то время как на снимке, сделанном широкоугольником, задний план остается еще вполне узнаваемым, даже будучи чуть-чуть нерезким. Кстати, на узнаваемость объектов в зоне нерезкости и передачу объема на плоском снимке сильно влияет еще одна характеристика объектива – его бокэ (bokeh). Однако к теме рисунка объектива и bokeh мы обратимся в одном из следующих номеров журнала.

ШКАЛА ГРИП

Достаточно часто фотографу и фотолюбителю необходимо изобразить резким не только объект, а еще и его окружение. Чаще всего в фотографии фокусировка производится именно по самому значимому для сюжета фотографии плану. Понятно, что в этом случае глубину резко изображаемого пространства нужно регулировать с помощью диафрагмы. Выбирать степень необходимого диафрагмирования лучше всего исходя из собственного опыта, сюжета съемки, особенностей объектива и предполагаемого увеличения фотографии, дополнительно ориентируясь по изображению в видоискателе (если камера зеркальная и имеет репетир диафрагмы). Сразу заметим, что репетир диафрагмы, не совсем корректно называемый также кнопкой просмотра глубины резко изображаемого пространства (DOF preview в англоязычной литературе), на самом деле не позволяет визуально определить границу резкого и нерезкого изображений. Ведь картинка в видоискателе и так достаточно небольшая, а его значительное затемнение при диафрагмировании еще больше мешает рассмотреть подробности изображения. Репетир диафрагмы служит в первую очередь для того, чтобы увидеть, как будет выглядеть нерезкий задний план (естественно, весьма приблизительно).

Также глубину резко изображаемого на снимке пространства можно вычислять и по шкале на объективе. Она состоит из основной риски для метражной шкалы, указывающей расстояние точной наводки на резкость, и симметрично расположенных с двух сторонот нее нескольких пар штрихов, соответствующих передней и задней границам резко изображаемого пространства в зависимости от выбранной диафрагмы. В настоящее время шкала ГРИП имеется не на всех объективах. С помощью шкалы ГРИП удобно выбирать степень диафрагмирования и в том случае, когда сюжетно важным является не один объект в кадре, а группа объектов, находящихся на разном расстоянии от объектива. При этом резкость лучше наводить не на какой-то один из них, а оценить расстояние до самого ближнего и самого дальнего. После чего рассчитать посредством шкалы соответствующее значение диафрагмы, а потом уже навести объектив вручную так, чтобы промежуток по шкале расстояний между самым ближним и самым дальним объектами съемки делился центральной риской шкалы ГРИП примерно пополам. По такому же алгоритму осуществляет наводку на резкость и выбор необходимой степени диафрагмирования объектива программа приоритета глубины резкости DEP старших аппаратов Canon EOS (программа A-DEP в младших аппаратах Canon EOS работает несколько по-другому).

ГИПЕРФОКАЛЬНОЕ РАССТОЯНИЕ

Интересный и достаточно распространенный в практике фотографа случай – это глубина резко изображаемого пространства при фокусировке на бесконечность. В данной ситуации смысл имеет только передняя граница зоны резкости. Поэтому тут легко (и совершенно без ущерба для резкости удаленных объектов!) можно значительно увеличить ее глубину, если сфокусировать объектив не на бесконечность, а на так называемое «гиперфокальное расстояние». Определить его значение легко – при фокусировке на бесконечность передняя граница зоны резко изображаемого пространства как раз и соответствует гиперфокальному расстоянию.

При большом фокусном расстоянии объектива, хорошей резкости оптики и пленки (матрицы), а также при дальнейшей качественной печати фотографий большим форматом реально воспользоваться гиперфокальным расстоянием можно было только при достаточно глубоком диафрагмировании. Зато на нынешнем этапе развития фототехники использование гиперфокального расстояния и глубины резкости при автоматической фокусировке объектива становится все более популярным. Ведь если в компактной камере («мыльнице») применяется простой и недорогой не очень резкий широкоугольный объектив с небольшой светосилой, то получающаяся при этом большая кажущаяся глубина резкости позволяет отказаться от сложной и дорогостоящей системы точной автофокусировки объектива. Вместо этого применяются предельно упрощенные системы, в которых объектив имеет всего несколько (обычно два-три) фиксированных положений наводки на резкость. Несоответствие между реальным расстоянием до объекта съемки и расстоянием наводки на резкость компенсируется большой глубиной резкости такого объектива.

Дальнейшее развитие этой идеи – жестко закрепленный объектив, сфокусированный на гиперфокальное расстояние (свободный фокус, focus free). Это решение оптимально, когда размеры кадра достаточно малы, а разрешение и размер получаемой картинки невелики. В таком случае глубина резкости объектива будет настолько большой, что покроет основной диапазон расстояний, на которых может находиться объект съемки. А значит, и необходимость в наводке объектива на резкость отпадает. В аппарате с фиксированной наводкой на резкость система фокусировки объектива отсутствует полностью, позволяя максимально удешевить производство, сделать конструкцию более надежной и упростить использование фотоаппарата. Поэтому фиксированная наводка на резкость чаще всего встречается в недорогих пленочных и цифровых компактных камерах с незумированным объективом, а также в конструкции простых фотокамер, встраиваемых в мобильные телефоны. Описание приемов использования глубины резко изображаемого пространства будет неполным, если мы не остановимся на важной особенности.

Пользуясь шкалой и таблицами, а также гиперфокальным расстоянием, не стоит забывать о том, что глубина резко изображаемого пространства может меняться в достаточно широких пределах в зависимости от сюжета, качества оптики и материалов, формата отпечатка и других параметров. Поэтому подходить к определению ГРИП и необходимой для этого степени диафрагмирования объектива надо творчески, больше руководствуясь собственным опытом использования конкретных объективов, а не воспринимая цифры из таблиц и шкал в качестве точных расчетов и строгих критериев.