Mengapa kedalaman bidang dipengaruhi oleh panjang fokus?

Saat focal length berkurang, kedalaman bidang juga meningkat. Kenapa ini? Saya tidak begitu tertarik pada pelajaran fisika karena saya tertarik pada penjelasan yang sederhana dan sederhana.

Cukup yakin saya menjawab yang ini sebelumnya tetapi saya tidak dapat menemukannya.

• Saat focal-length menjadi lebih panjang, sudut pandang menjadi lebih kecil.
• Dengan sudut pandang yang lebih kecil, sinar yang membentuk gambar lebih dekat agar sejajar.
• Dengan variasi sudut antar sinar yang lebih sedikit, cahaya harus melakukan perjalanan lebih banyak sebelum cukup tidak fokus.

Ini sedikit disederhanakan tapi saya harap mudah untuk memvisualisasikan setidaknya.

Untuk diskusi ini, aperture harus dianggap sama, karena varians yang kita diskusikan adalah focal length.

Jadi, lensa telefoto yang fokus pada subjek yang sama dari jarak yang sama dengan lensa sudut lebar akan memiliki kedalaman bidang yang lebih dangkal sebagai hasil dari perbesaran yang lebih tinggi, tetapi sebagai hasilnya, sudut pandang antara kedua gambar sangat berbeda. Lensa telefoto dan lensa sudut lebar yang difokuskan pada subjek yang sama dengan sudut pandang yang sama, akan memiliki kedalaman bidang yang sama (ada variasi tetapi dapat diabaikan).

Perbedaannya di sini? sudut pandang. Jadi, ini tentang jarak Anda ke subjek, sungguh, tidak secara khusus jarak fokus. Variasikan jarak untuk mengakomodasi perbedaan panjang fokus dan kedalaman bidang tetap sama. Apa yang berubah, meskipun adalah rasio latar depan dan latar belakang untuk itu. Sudut yang lebih luas cenderung memiliki lebih banyak latar belakang dalam fokus dan telefoto cenderung memiliki lebih banyak latar depan. Hasil dari perilaku ini dapat menciptakan ilusi kedalaman yang lebih dangkal karena telefoto akan memperbesar kekaburan latar belakang. Itulah salah satu alasan mengapa fotografer lanskap tidak mundur dengan telefoto (kabut dan faktor lain juga akan berperan, mungkin lebih signifikan).

Anda dapat menguji informasi saya di berbagai situs yang menawarkan kalkulator DoF seperti DOFMaster misalnya. Sebagai contoh: untuk jarak 10m (@ f / 8) maka 10mm DoF = Tak Terbatas dan 100mm DoF = 3.08m. Sekarang, pindahkan lensa 100mm ke 100m (10 kali lebih jauh) dan DoF 100mm sekarang sama dengan tak terbatas. Sudut pandang lensa 100mm sekarang sama dengan lensa 10mm.

Singkatnya, lensa sudut lebar tidak memiliki kedalaman bidang yang lebih besar daripada lensa telefoto dan ini ditunjukkan dengan keduanya menunjukkan DoF yang sama untuk sudut pandang yang sama.

Anda bisa mendapatkan penjelasan yang lebih terperinci (dan tidak berorientasi matematika) di Cambridge in Color and Luminous Landscape . Tautan kedua memiliki contoh gambar juga, agak berguna untuk melihatnya secara visual.

Kedalaman bidang hanya dipengaruhi oleh ukuran apertur yang sebenarnya, tetapi ukuran apertur sebenarnya tidak berhenti. Ketika kita mengatakan "aperture" yang sebenarnya kita maksudkan "rasio aperture" atau "f-stop", bukan ukuran aperture.

Ini "aperture ratio" adalah apa yang diperlukan untuk kecerahan gambar menghitung, tetapi ukuran aperture sebenarnya perlu kedalaman menghitung lapangan.

Untuk nilai f-stop yang diberikan, semakin lama panjang fokus, semakin besar ukuran apertur aktual dalam mm .

F stop adalah rasio aperture dengan focal length dan dihitung oleh f-stop = focal-length / aperture.

Untuk mendapatkan ukuran bukaan aktual dari ... aperture-size = (1 / f-stop) * focal-length

Jadi untuk lensa 50mm f1.4 .. ukuran rana sebenarnya = 1 (1.4 * 50) = ukuran rana 35mm.

Ukuran aperture menjadi ukuran lubang yang dilalui cahaya. Untuk membuat lensa 100mm f1.4, diperlukan bukaan 70mm, yang menghasilkan lensa berdiameter sangat besar.

Jadi semakin besar bukaan aktual, semakin kecil kedalaman bidang, dan untuk nilai f-stop yang diberikan, semakin lama panjang fokus, semakin besar bukaan bukaan aktual yang digunakan.

F-stop diciptakan untuk membuat perhitungan kecerahan pencahayaan lebih mudah, tetapi sebenarnya menyulitkan penghitungan kedalaman bidang. Tapi sebelum kamera otomatis, menghitung f-stop dan kecepatan rana yang diinginkan bisa dilakukan, tetapi akan sangat menyebalkan jika bekerja dengan ukuran apertur yang sebenarnya!

Catatan: Ketika beberapa jawaban lain telah dibahas, karena jarak ke subjek meningkat, maka cahaya dari subjek tersebut akan lebih paralel. Ini berarti semakin jauh subjek semakin besar kedalaman bidang. Ini akan melawan efek dari lensa yang lebih panjang dengan f stop yang sama memiliki kedalaman bidang yang lebih kecil. Pertimbangkan lensa 50mm dan 100mm f1.4. 100mm memiliki ukuran bukaan yang lebih besar dalam mm, tetapi jika Anda harus bergerak 2x lebih jauh untuk mengambil foto, jarak yang meningkat akan melawan peningkatan ukuran bukaan aktual dan kedalaman bidang akan sama seperti menggunakan lensa 50mm pada jarak yang lebih dekat .

Mengapa lensa yang lebih panjang memiliki dof dow ... singkatnya, karena mereka membutuhkan celah fisik yang lebih besar untuk mempertahankan nomor f-stop yang sama. (ingat, nilai stop "f" = focal length / aperture.

Mari kita mulai dengan memikirkan kamera lubang jarum sejati. Ini tidak memiliki lensa sehingga tidak memiliki panjang fokus dan membutuhkan lubang jarum yang sangat kecil untuk membuat gambar fokus yang layak. jika lubang jarum terlalu besar maka tidak ada yang menjadi fokus. (Yaitu dof serius!)

Sekarang, jika kita meletakkan lensa di depan kotak lubang jarum kita, kita perlu membuka aperture sedikit agar cukup cahaya masuk - tanpa difraksi gambar kita. (ingat kita harus menjaga gambar tetap fokus dan panjang gelombang cahaya ditentukan oleh hukum fisika).

Jadi, saat lensa menjadi lebih panjang (saat memproyeksikan ke sensor yang sama) ia menjadi lebih sempit secara proporsional dalam hal panjangnya relatif terhadap ukuran ujung belakangnya. (ingat sensor ukuran yang sama) - ini membuat lensa lebih gelap. Jadi untuk membuatnya sebanding dengan kemampuan menangkap cahaya dari lensa yang lebih pendek (yaitu nilai f = stop yang sama) aperture harus ditingkatkan (agar lebih banyak cahaya masuk ke sensor) secara proporsional dengan perubahan panjang.

Saat ini berlangsung, ukuran fisik apertur (dalam mm) meningkat sehubungan dengan ukuran sensor. Jadi (ingat lubang jarum yang terlalu besar) akan semakin sulit untuk menjaga hal-hal dalam fokus. Oleh karena itu, lensa fl yang lebih panjang dengan lubang lebar rumit, biasanya berukuran besar dan seringkali jauh lebih mahal.

Ini pertanyaan yang bagus! Saya telah menangani hal ini selama lebih dari 65 tahun dan saya belum membaca apa yang menurut saya merupakan jawaban yang terhormat. Untuk tujuan ini saya menantang teman-teman saya untuk memposting penjelasan yang baik.

Tetapi tunggu, saya pikir saya telah memiliki pencerahan - lagi pula saya akan mencobanya.

Lensa memproyeksikan gambar dunia luar ke permukaan film atau sensor digital. Jika Anda mengamati gambar ini dengan cermat, Anda akan menemukan bahwa itu terdiri dari lingkaran yang tak terhitung jumlahnya, masing-masing bervariasi dalam intensitas dan warna. Ketika kita mengamati atau menangkap gambar ini, itu akan tampak seragam dan hanya tajam jika lingkaran ini terlalu kecil untuk dirasakan. Kita berbicara tentang lingkaran kebingungan. Dinamakan demikian, karena di bawah mikroskop mereka terlihat tidak jelas dan mereka tumpang tindih. Namun demikian, ketika dilihat dari jarak yang sesuai, kami menyadari bahwa mereka bergabung untuk membentuk gambar yang terlihat bagus.

Ketika kita memikirkan tentang ukuran lingkaran-lingkaran ini, cepat atau lambat, ia sadar bahwa diameter kerja dari diafragma iris (aperture) akan mengatur panggung seberapa besar lingkaran-lingkaran ini ketika diproyeksikan pada permukaan pada bidang fokus dari bidang kami. kamera.

Sekarang kita tahu bahwa jika kita mengatur kamera kita ke f / 11 atau f / 16 atau f / 22 kita menyusutkan diameter kerja aperture kamera. Dengan melakukan itu, kita memperoleh kedalaman bidang karena hasilnya adalah lingkaran kebingungan yang lebih kecil. Sekarang f-number dan focal length saling terkait. Angka-f diperoleh dengan membagi panjang fokus dengan diameter kerja lensa. Misalkan Anda memasang 50mm dan mengatur f-number ke f / 16. Diameter aperture yang berfungsi adalah 50 ÷ 16 = 3.125mm. Lash-up seperti itu menghasilkan kedalaman bidang yang terhormat, karena lingkaran kebingungan pada bidang gambar akan kecil, asalkan kamera difokuskan secara akurat.

Sekarang beralihlah ke sudut lebar 28mm. Jika kecepatan rana dan ISO dipertahankan konstan, pengaturan apertur yang sama pada f / 16 melakukan hal ini. Namun apa yang terjadi pada diameter kerja diafragma iris untuk mencapai f-16? Diameter kerja yang direvisi menjadi 28 ÷ 16 = 1.75mm.

Sesederhana itu --- panjang fokus yang lebih pendek pada f-number yang sama menghasilkan aperture kerja yang lebih kecil, dan ini menghasilkan lingkaran kebingungan yang lebih kecil - sehingga rentang kedalaman bidang bertambah.

Semuanya memiliki kelebihan dan kekurangan. Jika diameter kerja menjadi sangat kecil, hasilnya adalah kedalaman bidang yang tak terbatas. Yang minus adalah: Setan kembar dari difraksi dan interferensi masuk dan gambar menurun.

Faktorial - Ketajaman maksimum akan terjadi ketika lensa kamera hampir berhenti dua f-stop dari maksimum (terbuka lebar).

Penjelasan yang cukup sederhana namun bagus adalah sebagai berikut:

• Ketika focal length bertambah, kita benar-benar melakukan zoom-in sehingga bidang tampilan (area yang pas dalam bingkai) akan lebih kecil.

• Ini akan menyebabkan area yang kurang di belakang subjek diproyeksikan dalam sensor kamera.

• Karena ukuran sensor kamera sama, ini berarti bahwa objek yang jauh dari fokus dari latar belakang akan direntangkan lebih untuk mengisi area sensor. Dengan kata lain, objek yang jauh buram di latar belakang (yang tidak berada dalam rentang fokus dalam kedua kasus dengan panjang fokus) akan menjadi lebih kabur saat diperbesar / diregangkan lebih banyak.

Perhatikan bahwa untuk memiliki ukuran gambar yang sama dari suatu objek dalam bingkai ketika kita menggandakan panjang fokus, kita juga harus menggandakan jarak ke subjek. Meskipun, ini tidak masalah langsung di sini tetapi ini hanya diperlukan untuk perbandingan yang lebih baik. Bagaimanapun, latar belakang akan lebih kabur dengan yang lebih tinggi f.