Apa yang sebenarnya menentukan kedalaman bidang?

Ada beberapa pertanyaan di sini tentang definisi kedalaman bidang , tentang panjang fokus , dan tentang jarak subjek . Dan tentu saja ada dasar bagaimana bukaan mempengaruhi foto saya . Dan banyak cara saya mendapatkan pertanyaan super dangkal . Ada pertanyaan terkait seperti ini . Tetapi tidak ada pertanyaan "all-end-all-all" yang bertanya:

Apa sebenarnya yang menentukan kedalaman bidang dalam foto?

Apakah itu hanya properti lensa? Dapatkah lensa dirancang untuk memberikan bidang yang lebih dalam untuk bukaan dan jarak fokus yang sama? Apakah itu berubah dengan ukuran sensor kamera? Apakah itu berubah dengan ukuran cetak? Bagaimana dua yang terakhir berhubungan?

Ok untuk perubahan saya akan membuang formula, foto penguasa dan definisi "pembesaran" dan pergi dengan apa yang sebenarnya Anda alami dalam praktek. Faktor utama yang sebenarnya penting untuk pemotretan adalah:

• Bukaan. Lensa aperture lebar memberi Anda kedalaman bidang yang lebih dangkal . Ini mungkin faktor yang paling tidak kontroversial! Ini penting karena beberapa lensa memiliki lubang yang jauh lebih besar misalnya 18-55 f / 3.5-5.6 vs 50 f / 1.8

• Jarak subjek. Ini adalah pertimbangan yang sangat penting. Kedalaman bidang menjadi semakin dangkal saat Anda mulai benar-benar dekat . Ini penting karena pada jarak fokus makro, DoF adalah masalah utama. Ini juga berarti Anda bisa mendapatkan DoF dangkal terlepas dari aperture jika Anda cukup dekat, dan bahwa jika Anda ingin DoF dalam cahaya rendah menulis untuk fokus lebih jauh.

• Focal length. Ini tidak mempengaruhi kedalaman lapangan, tetapi hanya dalam rentang tertentu, ketika mempertahankan ukuran subjek . Lensa lebar memiliki kedalaman bidang yang sangat dalam di sebagian besar jarak subjek. Setelah Anda melewati titik tertentu, DoF berubah sangat sedikit dengan panjang fokus. Ini penting lagi karena jika Anda ingin menambah / mengurangi DoF Anda dapat menggunakan focal length untuk melakukan ini sementara masih mengisi bingkai dengan subjek Anda.

• Ukuran sensor. Ini mempengaruhi DoF ketika Anda mempertahankan jarak subjek dan bidang pandang yang sama antara ukuran sensor . Semakin besar sensor, semakin dangkal kedalaman bidang. DSLR memiliki sensor yang jauh lebih besar daripada compacts, sehingga untuk FoV dan f-rasio yang sama mereka memiliki DoF yang lebih dangkal. Ini penting karena dengan memotong gambar token yang sama meningkatkan DoF ketika mempertahankan ukuran output akhir yang sama, karena itu mirip dengan menggunakan sensor yang lebih kecil.

Ini adalah pertanyaan yang sangat bagus, dan yang memiliki jawaban berbeda tergantung pada konteksnya. Anda menyebutkan beberapa pertanyaan spesifik yang masing-masing dapat menjamin jawaban mereka sendiri. Saya akan mencoba mengatasinya lebih sebagai satu kesatuan di sini.

P. Apakah ini hanya properti lensa?
A. Sederhananya, tidak , meskipun jika Anda mengabaikan CoC, orang bisa (mengingat matematika) membuat argumen bahwa itu adalah. Kedalaman bidang adalah hal yang "kabur", dan sangat tergantung pada konteks tampilan. Maksud saya, ini tergantung pada seberapa besar gambar akhir yang dilihat terkait dengan resolusi asli sensor; ketajaman visual pemirsa; aperture yang digunakan saat mengambil bidikan; jarak ke subjek saat mengambil bidikan.

Q. Dapatkah lensa dirancang untuk memberikan kedalaman bidang yang lebih besar untuk bukaan dan jarak fokus yang sama? A. Mengingat matematika, saya harus mengatakan tidak. Saya bukan seorang insinyur optik, jadi terima apa yang saya katakan di sini dengan butiran garam yang diperlukan. Saya cenderung mengikuti matematika, yang cukup jelas tentang kedalaman bidang.

Q. Apakah itu berubah dengan ukuran sensor kamera?
A. Pada akhirnya, itu tergantung di sini. Yang lebih penting daripada ukuran sensor adalah Circle of Confusion (CoC) minimum dari media pencitraan. Anehnya, Lingkaran Kebingungan dari media pencitraan tidak selalu merupakan sifat intrinsik, karena CoC minimum yang dapat diterima sering ditentukan oleh ukuran maksimum yang ingin Anda cetak. Sensor digital memang memiliki ukuran minimum tetap untuk CoC, karena ukuran sensor tunggal adalah sekecil setiap titik cahaya yang bisa didapat (dalam sensor Bayer, ukuran kuartet sensor sebenarnya adalah resolusi terkecil.)

Q. Apakah itu berubah dengan ukuran cetak?
A. Diberikan jawaban untuk pertanyaan sebelumnya, mungkin. Menskalakan gambar di atas, atau bahkan di bawahnya, ukuran cetak "asli" dapat memengaruhi nilai apa yang Anda gunakan untuk CoC minimum yang dapat diterima. Oleh karena itu, ya, ukuran yang Anda ingin cetak lakukan memainkan peran, namun saya akan mengatakan peran umumnya kecil kecuali jika Anda mencetak pada ukuran yang sangat besar.

Secara matematis, jelas mengapa DoF bukan hanya fungsi dari lensa, dan melibatkan media pencitraan atau ukuran cetak dari perspektif CoS. Untuk secara jelas menentukan faktor-faktor DoF:

Depth of Field adalah fungsi dari Panjang Fokus, Bukaan Efektif, Jarak ke Subjek dan Lingkaran Minimum Kebingungan. Minimum Circle of Confusion adalah tempat segala sesuatu menjadi kabur, karena dapat dilihat sebagai fungsi media pencitraan, atau fungsi ukuran cetak.

Ada beberapa rumus matematika yang dapat digunakan untuk menghitung kedalaman bidang. Sayangnya, tampaknya tidak ada formula tunggal yang secara akurat menghasilkan kedalaman bidang pada jarak berapa pun untuk subjek. Hyperfocal Distance, atau jarak di mana Anda secara efektif mendapatkan DoF maksimum, dapat dihitung sebagai berikut:

H = f ² / (N * c)

Dimana:

H = jarak hyperfocal
f = panjang fokus
N = f-number (bukaan relatif)
c = lingkaran kebingungan

Lingkaran kebingungan adalah nilai unik di sini, jadi kita akan membahasnya nanti. CoC rata-rata yang berguna untuk sensor digital dapat diasumsikan pada 0,021mm . Rumus ini memberi Anda jarak hyperfocal, yang tidak persis memberi tahu Anda apa kedalaman bidang Anda, melainkan memberi tahu Anda jarak subjek yang harus Anda fokuskan untuk mendapatkan kedalaman bidang maksimum. Untuk menghitung yang sebenarnya Depth of Field, Anda perlu perhitungan tambahan. Rumus di bawah ini akan memberikan DoF untuk jarak subjek sedang ke besar, yang lebih khusus berarti ketika jarak ke subjek lebih besar dari panjang fokus (yaitu bidikan non-makro):

Dn = (H * s) / (H + s)
Df = (H * s) / (H - s) {for s <H

DOF = Df - Dn
DOF = (2 * H * s) / (H ² - s ² ) {untuk s <H

Dimana:

Dn = Batas dekat DoF
Df = Batas jauh DoF
H = Jarak hyperfocal (rumus sebelumnya)
s = Jarak subjek (jarak di mana lensa difokuskan, mungkin sebenarnya bukan "subjek")

Ketika jarak subjek adalah jarak hyperfocal:

Df = 'infinity' Dn = H / 2

Ketika jarak subjek lebih besar dari jarak hyperfocal:

Df = infinite Dn = 'infinity'

Istilah 'tak terbatas' di sini tidak digunakan dalam arti klasik, melainkan lebih merupakan istilah teknik optik yang berarti titik fokus di luar jarak hyperfocal. Rumus lengkap untuk menghitung DOF secara langsung, tanpa terlebih dahulu menghitung jarak hyperfocal, sebagai berikut (pengganti untuk H):

DOF = 2Ncf ² s ² / (f ⁴ - N ² c ² s ² )

Jika kita mengabaikan ukuran dan film cetak, untuk sensor digital yang diberikan dengan kerapatan piksel tertentu , DoF adalah fungsi dari panjang fokus, bukaan relatif, dan jarak subjek. Dari itu, orang dapat membuat argumen bahwa DoF adalah murni fungsi lensa, karena "jarak subjek" mengacu pada jarak di mana lensa difokuskan, yang juga akan menjadi fungsi lensa.

Dalam kasus rata-rata, orang dapat berasumsi bahwa CoC selalu minimum yang dapat dicapai dengan sensor digital, yang saat ini masuk dengan rata-rata 0,021mm, meskipun kisaran realistis yang mencakup sensor APS-C, APS-H, dan Full Frame mencakup di mana saja dari 0,015mm - 0,029mm . Untuk ukuran cetak paling umum, sekitar 13x19 "atau lebih rendah, CoC yang dapat diterima adalah sekitar 0,05mm, atau sekitar dua kali rata-rata untuk sensor digital. Jika Anda adalah tipe yang suka mencetak pada ukuran yang sangat besar, CoC bisa menjadi faktor (membutuhkan kurang dari 0,01mm), dan DoF Anda yang terlihat dalam pembesaran besar akan lebih kecil dari yang Anda hitung secara matematis.

Formula di atas hanya berlaku ketika jarak yang slumayan lebih besar dari panjang fokus lensa. Dengan demikian, itu rusak untuk fotografi makro. Dalam hal fotografi makro, jauh lebih mudah untuk mengekspresikan DoF dalam hal panjang fokus, bukaan relatif, dan perbesaran subjek (yaitu 1,0x):

DOF = 2Nc * (((m / P) + 1) / m ² )

Dimana:

N = f-number (bukaan relatif)
c = Minimum CoC
m = perbesaran
P = pembesaran pupil

Rumusnya cukup sederhana, di luar aspek pembesaran pupil. Lensa makro yang benar dan dibangun dengan benar akan memiliki murid masuk dan keluar yang sebagian besar setara (ukuran lubang seperti yang dilihat melalui bagian depan lensa (pintu masuk) dan ukuran lubang seperti yang dilihat dari bagian belakang lensa (keluar)) , meskipun mereka mungkin tidak persis sama. Dalam kasus seperti itu, seseorang dapat mengasumsikan nilai 1 untuk P, kecuali jika Anda memiliki keraguan yang masuk akal.

Tidak seperti DoF untuk jarak subjek sedang hingga besar, dengan fotografi makro 1: 1 (atau lebih baik), Anda SELALU memperbesar untuk dicetak, bahkan jika Anda mencetak pada 2x3 ". Pada ukuran cetak umum seperti 8x10, 13x19, dll., Faktornya pembesaran bisa sangat besar.Satu harus mengasumsikan CoC adalah pada resolusi minimum untuk media pencitraan Anda, yang masih mungkin tidak cukup kecil untuk mengimbangi penyusutan DoF jelas karena pembesaran.

Selain matematika yang kompleks, DoF dapat divisualisasikan secara intuitif dengan pemahaman dasar cahaya, bagaimana optik membelokkan cahaya, dan apa efek aperture terhadap cahaya.

Bagaimana aperture mempengaruhi kedalaman bidang? Itu akhirnya bermuara pada sudut-sudut sinar cahaya yang benar-benar mencapai bidang gambar. Pada bukaan yang lebih lebar, semua sinar, termasuk yang dari tepi luar lensa, mencapai bidang gambar. Diafragma tidak menghalangi sinar cahaya yang masuk, sehingga sudut maksimum cahaya yang dapat mencapai sensor tinggi (lebih miring). Ini memungkinkan CoC maksimum menjadi besar, dan perkembangan dari titik fokus cahaya ke CoC maksimum cepat:

Pada bukaan yang lebih sempit, diafragma TIDAK menghalangi sebagian cahaya dari pinggiran kerucut cahaya, sementara cahaya dari tengah diizinkan lewat. Sudut maksimum sinar cahaya yang mencapai sensor rendah (kurang miring). Ini menyebabkan CoC maksimum menjadi lebih kecil, dan perkembangan dari titik fokus cahaya ke CoC maksimum lebih lambat. (Dalam upaya menjaga diagram sesederhana mungkin, efek penyimpangan berbentuk bola diabaikan, sehingga diagram tersebut tidak 100% akurat, tetapi tetap harus menunjukkan intinya):

Aperture mengubah laju pertumbuhan CoC. Lubang yang lebih luas meningkatkan laju pertumbuhan blur lingkaran yang tidak fokus, karenanya DoF lebih dangkal. Lubang yang lebih sempit mengurangi laju pertumbuhan lingkaran kabur dari fokus, sehingga DoF lebih dalam.

Bukti

Seperti halnya segala sesuatu, kita harus selalu membuktikan konsep dengan benar-benar menjalankan matematika. Berikut adalah beberapa hasil yang menarik ketika menjalankan formula di atas dengan kode F # di utilitas baris perintah F # Interaktif (mudah bagi siapa saja untuk mengunduh dan memeriksa ulang):

(* The basic formula for depth of field *)
let dof (N:float) (f:float) (c:float) (s:float) = (2.0 * N * c * f**2. * s**2.)/(f**4. - N**2. * c**2. * s**2.);;

(* The distance to subject. 20 feet / 12 inches / 2.54 cm per in / 10 mm per cm *)
let distance = 20. / 12. / 2.54 / 10.;;

(* A decent average minimum CoC for modern digital sensors *)
let coc = 0.021;;

(* DoF formula that returns depth in feet rather than millimeters *)
let dof_feet (N:float) (f:float) (c:float) (s:float) =
  let dof_mm = dof N f c s
  let dof_f = dof_mm / 10. / 2.54 / 12.
  dof_f;;

dof_feet 1.4 50. coc distance
> val it : float = 2.882371793
dof_feet 2.8 100. coc distance
> val it : float = 1.435623728

Output dari program di atas menarik, karena menunjukkan bahwa kedalaman bidang memang secara langsung dipengaruhi oleh panjang fokus sebagai faktor independen dari bukaan relatif, dengan asumsi hanya perubahan panjang fokus dan yang lainnya tetap sama. Kedua DoF bertemu di f / 1.4 dan f / 5.6, seperti yang ditunjukkan oleh program di atas:

 dof_feet 1.4 50. coc distance
 > val it : float = 2.882371793
 dof_feet 5.6 100. coc distance
 > val it : float = 2.882371793

Hasil yang menggelitik, jika sedikit non-intuitif. Konvergensi lain terjadi ketika jarak disesuaikan, yang memberikan korelasi yang lebih intuitif:

let d1 = 20. * 12. * 2.54 * 10.;;
let d2 = 40. * 12. * 2.54 * 10.;;

dof_feet 2.8 50. coc d1;;
> val it : float = 5.855489431
dof_feed 2.8 100. coc d2;;
> val it : float = 5.764743587

Komentar @Matt Grum cukup baik: Anda harus benar - benar berhati - hati dalam menentukan kondisi, atau Anda dapat berakhir dengan tiga orang mengatakan hal-hal yang tampaknya bertentangan, tetapi sebenarnya hanya berbicara tentang kondisi yang berbeda.

Pertama, untuk mendefinisikan DoF secara bermakna, Anda perlu menentukan jumlah "blur" yang bersedia Anda terima dengan cukup tajam. Kedalaman bidang pada dasarnya hanya mengukur kapan sesuatu yang dimulai sebagai titik dalam aslinya akan cukup kabur untuk menjadi lebih besar dari ukuran apa pun yang Anda pilih.

Ini biasanya berubah dengan ukuran di mana Anda mencetak gambar - gambar yang lebih besar biasanya dilihat dari jarak yang lebih jauh, sehingga lebih banyak blur dapat diterima. Sebagian besar tanda lensa, dll., Ditentukan berdasarkan cetakan sekitar 8x10 yang dilihat pada jarak sekitar lengan (beberapa kaki atau lebih). Matematika untuk ini cukup sederhana: mulai dengan perkiraan ketajaman visual, yang akan diukur sebagai sudut. Kemudian Anda hanya mencari tahu ukuran sudut mana yang bekerja pada jarak yang ditentukan.

Dengan asumsi kita memilih satu angka untuk itu dan berpegang teguh padanya, kedalaman bidang hanya tergantung pada dua faktor: aperture dan rasio reproduksi. Semakin besar rasio reproduksi (yaitu, semakin besar suatu item muncul pada sensor / film dibandingkan dengan ukurannya dalam kehidupan nyata) semakin sedikit kedalaman bidang yang Anda dapatkan. Demikian juga, semakin besar aperture (bukaan diameter lebih besar - angka f / stop yang lebih kecil) semakin sedikit kedalaman bidang yang Anda dapatkan.

Semua faktor lain (ukuran sensor dan panjang fokus menjadi dua lebih jelas) hanya memengaruhi kedalaman bidang sejauh mereka memengaruhi rasio reproduksi atau aperture.

Sebagai contoh, bahkan lensa yang sangat cepat (bukaan besar) yang memiliki panjang fokus pendek membuatnya cukup sulit untuk rasio reproduksi tinggi. Misalnya, jika Anda mengambil foto seseorang dengan lensa 20mm f / 2, lensa harus secara praktis menyentuh mereka sebelum Anda mendapatkan rasio reproduksi yang sangat besar. Sebaliknya, lensa yang lebih panjang sering tampak memiliki kedalaman bidang yang lebih sedikit karena mereka membuatnya relatif mudah untuk mencapai rasio reproduksi yang besar.

Namun, jika Anda benar-benar memegang rasio reproduksi konstan, kedalaman bidang benar-benar konstan. Misalnya, jika Anda memiliki lensa 20mm dan lensa 200 mm dan mengambil gambar dengan masing-masing di (katakanlah) f / 4, tetapi ambil gambar dengan 200 mm dari 10 kali sejauh sehingga subjek benar-benar berukuran sama. , keduanya secara teoritis memiliki kedalaman bidang yang sama. Namun, itu jarang terjadi sehingga sebagian besar teoretis.

Hal yang sama berlaku dengan ukuran sensor: dalam teori, jika rasio reproduksi dijaga konstan, ukuran sensor sama sekali tidak relevan. Dari sudut pandang praktis, namun ukuran sensor penting karena alasan yang sangat sederhana: terlepas dari ukuran sensor, kami umumnya menginginkan pembingkaian yang sama . Itu berarti bahwa ketika ukuran sensor meningkat, kita hampir selalu menggunakan rasio reproduksi besar. Misalnya, bidikan kepala dan bahu seseorang yang khas mungkin mencakup ketinggian, katakanlah, 50 cm (saya akan menggunakan metrik, untuk mencocokkan dengan bagaimana ukuran sensor biasanya dikutip). Pada kamera tampilan 8x10, yang bekerja dengan rasio reproduksi sekitar 1: 2, memberikan kedalaman bidang yang sangat sedikit. Pada sensor ukuran 35mm penuh, rasio reproduksi bekerja sekitar 1:14, memberi banyaklebih dalam bidang. Pada kamera kompak dengan, katakanlah, sensor 6,6x8,8 mm, itu bekerja sekitar 1:57.

Jika kami menggunakan kamera kompak pada rasio reproduksi 1: 2 yang sama dengan 8x10, kami akan mendapatkan kedalaman bidang yang sama - tetapi alih-alih kepala dan bahu, kami akan mengambil gambar bagian dari satu bola mata.

Ada satu faktor lagi yang perlu dipertimbangkan: dengan lensa yang lebih pendek, objek di latar belakang menjadi lebih kecil "lebih cepat" daripada dengan lensa yang lebih panjang. Misalnya, perhatikan seseorang dengan pagar 20 kaki di belakangnya. Jika Anda mengambil gambar dari jarak 5 kaki dengan lensa 50 mm, pagar 5 kali lebih jauh dari orang tersebut, sehingga terlihat relatif kecil. Jika Anda menggunakan lensa 200 mm sebagai gantinya, Anda harus mundur sejauh 20 kaki agar orang tersebut memiliki ukuran yang sama - tetapi sekarang pagar hanya dua kali lebih jauh daripada 5 kali lebih jauh, sehingga terlihat relatif besar, membuat pagar (dan sejauh mana buram) jauh lebih jelas dalam gambar.

Sunting2: Karena saya (semacam) membujuk @jrista untuk menghapus diagramnya yang terkait dengan panjang fokus ke kedalaman bidang, saya mungkin harus mencoba menjelaskan mengapa tidak ada hubungan antara panjang fokus dan kedalaman bidang - setidaknya ketika Anda melihat sesuatu cara mereka biasanya diukur dalam fotografi.

Secara khusus, bukaan fotografis (saat ini) secara universal diukur sebagai fraksi dari panjang fokus - itu ditulis seperti fraksi (f / angka) karena memang begitu.

Misalnya, cukup terkenal bahwa pada f / 1.4 Anda akan mendapatkan kedalaman bidang yang lebih sedikit daripada di f / 2.8. Apa yang mungkin tidak segera begitu jelas adalah bahwa (misalnya) lensa 50 mm f / 1.4 dan lensa 100 mm f / 2.8 memiliki diameter efektif yang sama . Ini adalah sudut yang lebih luas di mana sinar cahaya masuk ke lensa 50 mm yang memberikan kedalaman bidang kurang dari lensa 100 mm, meskipun keduanya memiliki diameter fisik yang persis sama.

Di sisi lain, jika Anda mengubah focal length tetapi mempertahankan aperture fotografis yang sama (f / stop), kedalaman bidang juga tetap konstan karena ketika focal length meningkatkan diameter meningkat secara proporsional sehingga sinar cahaya semakin terfokus pada film / sensor dari sudut yang sama.

Mungkin juga layak untuk menunjukkan bahwa ini (saya percaya, bagaimanapun) mengapa lensa katadioptrik terkenal karena kurangnya kedalaman bidang. Dalam lensa normal, bahkan ketika Anda menggunakan aperture besar, beberapa cahaya masih masuk melalui bagian tengah lensa, sehingga sebagian kecil dari cahaya terfokus seolah-olah Anda memotret pada aperture yang lebih kecil. Namun, dengan lensa katadioptrik, Anda memiliki penghalang sentral, yang menghalangi cahaya masuk ke pusat, sehingga semua cahaya masuk dari bagian luar lensa. Ini berarti semua cahaya harus difokuskan pada sudut yang relatif dangkal, sehingga gambar tidak fokus, pada dasarnya semua itu keluar dari fokus bersama (atau persentase yang jauh lebih tinggi pula) daripada memiliki setidaknya sedikit yang masih fokus.

Sebagai tambahan, saya pikir layak mempertimbangkan betapa luar biasa kecemerlangannya untuk mulai mengukur diameter lensa sebagai bagian dari jarak fokus. Dalam satu jenius jenius itu membuat dua masalah yang terpisah (dan tampaknya tidak terkait): eksposur dan kedalaman bidang dapat dikontrol dan diprediksi. Mencoba untuk memprediksi (apalagi kontrol) paparan atau kedalaman bidang (belum lagi keduanya) sebelum inovasi itu pasti sangat sulit dengan perbandingan ...

Hanya ada dua faktor yang benar-benar memengaruhi DOF - apertur dan perbesaran - ya jarak perpindahan, ukuran sensor, panjang fokus, ukuran tampilan, dan jarak menonton tampaknya memiliki efek tetapi semuanya hanya berubah dalam ukuran gambar (subjek (sebagian Anda melihat) seperti yang terlihat oleh mata yang melihatnya - pembesaran. Kristof Claes merangkumnya beberapa posting sebelumnya.

Lihat buku Focal Guide 'Lensa' sebagai referensi jika Anda tidak percaya.

Setiap majalah amatir (dan sekarang ezine) suka mengatakan 'beralih ke lensa sudut lebar untuk bidang yang lebih dalam' ... tetapi jika Anda menjaga subjek dengan ukuran yang sama di dalam bingkai (dengan bergerak lebih dekat) maka bit yang tajam memiliki batas yang sama. Berjalan mundur dengan lensa yang Anda miliki akan memberikan DOF lebih banyak juga, tapi mungkin Anda menyukai bidikan seperti yang sudah diatur?

Apa yang akan Anda lihat adalah cut-off yang lebih bertahap dalam ketajaman sehingga latar belakang & latar depan tampak lebih tajam (tidak tajam seperti di dalam DOF!) Karena itu latar belakang fokus yang indah dengan lensa panjang dan yang hampir tajam dengan sudut lebar.

Apa sebenarnya yang menentukan kedalaman bidang dalam foto?

• Apakah itu hanya properti lensa?

• Dapatkah lensa dirancang untuk memberikan bidang yang lebih dalam untuk bukaan dan jarak fokus yang sama?

• Apakah itu berubah dengan ukuran sensor kamera? Apakah itu berubah dengan ukuran cetak? Bagaimana dua yang terakhir berhubungan?

Lihat juga pertanyaan ini: " Bagaimana Anda menentukan Circle of Confusion yang dapat diterima untuk foto tertentu? ".

Jawaban berikut awalnya diterbitkan (oleh saya) sebagai jawaban tentang latar belakang bokeh tetapi itu tentu menjelaskan kedalaman bidang, dengan bias untuk menjelaskan latar depan dan latar belakang blur.

Jawaban asli (lebih panjang) ada di sini: https://photo.stackexchange.com/a/96261/37074 - ini adalah versi singkatnya. Cukup membuat satu kalimat jawaban dengan tautan menyebabkan jawaban dikonversi menjadi komentar untuk pertanyaan di atas, dengan risiko dihapus karena itu adalah komentar.

Mari kita definisikan beberapa hal sebelum kita masuk ke penjelasan yang lebih panjang.

• Depth of field : Jarak antara objek terdekat dan terjauh dalam sebuah adegan yang tampak cukup tajam dalam sebuah gambar. Meskipun lensa dapat secara tepat fokus hanya pada satu jarak pada suatu waktu, penurunan ketajaman secara bertahap di setiap sisi jarak fokus, sehingga dalam DOF, ketidaksempurnaan tidak terlihat dalam kondisi tampilan normal.

• Latar Belakang: Area di belakang subjek gambar.

• Foreground: Area di depan subjek gambar.

• Blur : Untuk menyebabkan ketidaksempurnaan penglihatan, membuat tidak jelas atau kabur, menjadi tidak jelas. Antonim dari mempertajam.

• Bokeh : Kualitas buram area fokus gambar di luar kedalaman bidang ketika lensa difokuskan dengan benar pada subjek.

• Lingkaran kebingungan : Dalam sinar optik yang diidealisasikan, sinar diasumsikan menyatu pada titik ketika fokus sempurna, bentuk titik buram defocus dari lensa dengan bukaan melingkar adalah lingkaran cahaya yang tajam. Titik buram yang lebih umum memiliki tepi yang lembut karena difraksi dan aberasi ( Stokseth 1969, paywall ; Merklinger 1992, dapat diakses ), dan mungkin non-lingkaran karena bentuk apertur.

  Menyadari bahwa lensa nyata tidak memfokuskan semua sinar dengan sempurna di bawah bahkan dalam kondisi terbaik sekalipun, istilah lingkaran yang paling tidak membingungkan sering digunakan untuk tempat blur terkecil yang dapat dihasilkan oleh lensa (Ray 2002, 89), misalnya dengan memilih posisi fokus terbaik yang membuat kompromi yang baik antara panjang fokus efektif yang bervariasi dari zona lensa yang berbeda karena penyimpangan bola atau lainnya.

  Istilah lingkaran kebingungan diterapkan secara lebih umum, pada ukuran titik tidak fokus tempat lensa memotret suatu titik objek. Ini berkaitan dengan 1. ketajaman visual, 2. kondisi tampilan, dan 3. pembesaran dari gambar asli ke gambar akhir. Dalam fotografi, lingkaran kebingungan (CoC) digunakan untuk menentukan secara matematis kedalaman bidang, bagian dari gambar yang dapat diterima tajam.

• Ukuran sensor :

  • Fotografi: Dalam fotografi ukuran sensor diukur berdasarkan lebar film atau area aktif dari sensor digital. Nama 35 mm berasal dengan lebar total 135 film , film cartridge berlubang yang merupakan media utama format sebelum penemuan DSLR full frame. Istilah 135 format tetap digunakan. Dalam fotografi digital, formatnya kemudian dikenal sebagai full frame. Sementara ukuran sebenarnya dari area yang dapat digunakan dari film 35 mm fotografi adalah 24w × 36j mm 35 milimeter mengacu pada dimensi 24 mm ditambah lubang sproket (digunakan untuk memajukan film).

  • Video : Ukuran sensor dinyatakan dalam notasi inci karena pada saat mempopulerkan sensor gambar digital, mereka digunakan untuk mengganti tabung kamera video. Tabung kamera video bundar 1 "yang umum memiliki area peka foto persegi panjang sekitar 16 mm diagonal, jadi sensor digital dengan ukuran diagonal 16 mm adalah setara dengan tabung video 1". Nama sensor digital 1 "seharusnya lebih akurat dibaca sebagai sensor" setara kamera video satu inci ". Penjelas ukuran sensor gambar digital saat ini adalah ukuran setara tabung kamera video, bukan ukuran sensor yang sebenarnya. Misalnya, Sensor 1 "memiliki pengukuran diagonal 16 mm.

• Subjek: Objek yang ingin Anda ambil gambarnya, belum tentu segala sesuatu yang muncul dalam bingkai, tentu saja bukan Bom Foto , dan sering kali bukan objek yang muncul di latar depan dan belakang yang ekstrem; dengan demikian penggunaan bokeh atau DOF untuk mengaburkan objek yang bukan subjek.

• Modulation Transfer Function (MTF) atau Spatial Frequency Response (SFR): Respons amplitudo relatif dari sistem pencitraan sebagai fungsi dari input frekuensi spasial. ISO 12233: 2017 menetapkan metode untuk mengukur resolusi dan SFR dari kamera gambar diam elektronik. Pasangan garis per milimeter (lp / mm) adalah unit frekuensi spasial paling umum untuk film, tetapi siklus / piksel (C / P) dan lebar garis / tinggi gambar (LW / PH) lebih sesuai untuk sensor digital.

Sekarang kita memiliki definisi kita keluar dari jalan ...

• Bagaimana kita bisa menghitung CoC :

Dari Wikipedia:

CoC (mm) = jarak pandang (cm) / resolusi gambar akhir yang diinginkan (lp / mm) untuk jarak pandang 25 cm / pembesaran / 25

Misalnya, untuk mendukung resolusi gambar akhir yang setara dengan 5 lp / mm untuk jarak menonton 25 cm ketika jarak menonton yang diantisipasi adalah 50 cm dan pembesaran yang diantisipasi adalah 8:

CoC = 50/5/8/25 = 0,05 mm

Karena ukuran gambar akhir biasanya tidak diketahui pada saat mengambil foto, biasanya diasumsikan ukuran standar seperti lebar 25 cm, bersama dengan CoC gambar akhir konvensional 0,2 mm, yaitu 1/1250 dari lebar gambar. Konvensi dalam hal ukuran diagonal juga umum digunakan. DoF yang dihitung dengan menggunakan konvensi ini perlu disesuaikan jika gambar asli dipotong sebelum memperbesar ke ukuran gambar akhir, atau jika ukuran dan asumsi tampilan diubah.

Menggunakan "rumus Zeiss", lingkaran kebingungan kadang-kadang dihitung sebagai d / 1730 di mana d adalah ukuran diagonal dari gambar asli (format kamera). Untuk format 35 mm bingkai penuh (24 mm × 36 mm, diagonal 43 mm) ini menjadi 0,025 mm. CoC yang lebih banyak digunakan adalah d / 1500, atau 0,029 mm untuk format full-frame 35 mm, yang sesuai dengan penyelesaian 5 garis per milimeter pada cetakan 30 cm diagonal. Nilai 0,030 mm dan 0,033 mm juga umum untuk format full-frame 35 mm. Untuk tujuan praktis, d / 1730, CoC gambar akhir 0,2 mm, dan d / 1500 memberikan hasil yang sangat mirip.

Kriteria yang menghubungkan CoC dengan panjang fokus lensa juga telah digunakan. Kodak (1972), 5) merekomendasikan busur 2 menit (kriteria Snellen 30 siklus / derajat untuk penglihatan normal) untuk pengamatan kritis, memberikan CoC / f / 1720, di mana f adalah focal length lensa. Untuk lensa 50 mm pada format full-frame 35 mm, ini menghasilkan CoC ≈ 0,0291 mm. Kriteria ini jelas mengasumsikan bahwa gambar akhir akan dilihat pada jarak "perspektif-benar" (yaitu, sudut pandang akan sama dengan gambar asli):

Jarak pandang = jarak fokus pengambilan lensa × pembesaran

Namun, gambar jarang dilihat pada jarak "benar"; penonton biasanya tidak tahu panjang fokus lensa pengambilan, dan jarak "benar" mungkin pendek atau panjang tidak nyaman. Akibatnya, kriteria berdasarkan panjang fokus lensa umumnya memberi jalan pada kriteria (seperti d / 1500) yang terkait dengan format kamera.

Nilai COC ini mewakili diameter titik buram maksimum, diukur pada bidang gambar, yang terlihat dalam fokus. Titik dengan diameter lebih kecil dari nilai COC ini akan muncul sebagai titik cahaya dan, oleh karena itu, dalam fokus pada gambar. Bintik-bintik dengan diameter lebih besar akan tampak buram bagi pengamat.

• Non-simetri dari DOF:

DOF tidak simetris. Ini berarti bahwa area fokus yang dapat diterima tidak memiliki jarak linear yang sama sebelum dan sesudah bidang fokus. Ini karena cahaya dari objek yang lebih dekat menyatu pada jarak yang lebih jauh setelah bidang gambar daripada jarak yang dicapai oleh cahaya dari objek yang jauh sebelum bidang gambar.

Pada jarak yang relatif dekat, DOF hampir simetris, dengan sekitar setengah dari area fokus ada sebelum bidang fokus dan setengah muncul setelahnya. Semakin jauh bidang fokus bergerak dari bidang gambar, semakin besar pergeseran simetri yang mendukung area di luar bidang fokus. Akhirnya, lensa fokus pada titik infinity dan DOF berada pada disimetri maksimumnya, dengan sebagian besar area fokus berada di luar bidang fokus hingga tak terbatas. Jarak ini dikenal sebagai " jarak fokus " dan membawa kita ke bagian selanjutnya.

Jarak hyperfocal didefinisikan sebagai jarak, ketika lensa difokuskan pada infinity, di mana objek dari setengah jarak ini hingga infinity akan menjadi fokus untuk lensa tertentu. Sebagai alternatif, jarak hyperfocal dapat merujuk ke jarak terdekat bahwa lensa dapat difokuskan untuk bukaan tertentu sementara objek pada jarak (tak terhingga) akan tetap tajam.

Jarak hyperfocal adalah variabel dan fungsi aperture, focal length, dan COC tersebut. Semakin kecil Anda membuat bukaan lensa, semakin dekat dengan lensa jarak hyperfocal menjadi. Jarak hyperfocal digunakan dalam perhitungan yang digunakan untuk menghitung DOF.

• Menghitung Jarak Hyperfocal :

Dari Wikipedia:

Ada empat faktor yang menentukan DOF:

1. Lingkaran kebingungan (COC)
2. Bukaan lensa
3. Panjang fokus lensa
4. Jarak fokus (jarak antara lensa dan subjek)

DOF = Far Point - Near Point

DOF hanya memberi tahu fotografer pada jarak berapa sebelum dan setelah jarak fokus bahwa kekaburan akan terjadi. Ini tidak menentukan seberapa buram atau "kualitas" area itu nantinya. Desain lensa, desain diafragma, dan latar belakang Anda menentukan karakteristik blur — intensitas, tekstur, dan kualitasnya.

Semakin pendek jarak fokus lensa Anda, semakin lama DOF.

Semakin panjang fokus lensa Anda, semakin pendek DOF.

Jika ukuran sensor tidak muncul di mana pun dalam rumus ini, bagaimana cara mengubah DOF?

Ada beberapa cara licik yang memformat ukuran menyelinap ke dalam matematika DOF:

Enlargement factor

Focal Length

Subject-to-camera / focal distance

Itu karena faktor krop dan panjang fokus yang dihasilkan bersama dengan bukaan yang diperlukan untuk kemampuan sensor pengumpulan cahaya yang memberikan pengaruh terbesar pada perhitungan Anda.

Sensor resolusi yang lebih tinggi dan lensa berkualitas lebih baik akan menghasilkan bokeh yang lebih baik tetapi bahkan sensor dan lensa berukuran ponsel dapat menghasilkan bokeh yang dapat diterima.

Menggunakan lensa dengan panjang fokus yang sama pada APS-C dan kamera full frame pada jarak subjek-ke-kamera yang sama menghasilkan dua bingkai gambar yang berbeda dan menyebabkan jarak dan ketebalan DOF (kedalaman, bidang) berbeda.

Mengganti lensa atau mengganti subjek ke kamera sesuai dengan faktor krop saat beralih antara kamera APS-C dan kamera full frame untuk mempertahankan hasil pembingkaian identik dalam DOF yang sama. Menggerakkan posisi Anda untuk mempertahankan pembingkaian identik sedikit lebih menyukai sensor bingkai penuh (untuk DOF yang lebih besar), hanya ketika mengganti lensa agar sesuai dengan faktor pemangkasan dan mempertahankan pembingkaian bahwa sensor yang lebih besar mendapatkan DOF yang lebih sempit (dan tidak terlalu banyak).

Keuntungan aperturlah yang menjadikan sensor bingkai penuh menjadi pilihan yang lebih baik dan lebih mahal baik untuk kamera dan lensa dan seringkali untuk fitur (FPS bukan salah satunya, atau ukuran dan berat).

Pergi ke sensor berukuran sedang di atas sensor kecil lebih jauh keuntungan sensor yang lebih besar tetapi bokeh kemungkinan bukan kasus penggunaan terbaik untuk membenarkan 20x + kali perbedaan harga.

Semakin banyak piksel per titik cahaya tentu akan menghasilkan bokeh yang lebih halus namun demikian akan semakin dekat dengan kamera sensor kecil. Anda dapat mengenakan biaya proporsionalitas lebih banyak untuk penggunaan peralatan yang lebih mahal jika Anda menghasilkan uang dari foto atau video Anda, jika tidak sedikit gerak kaki atau tambahan lensa berbiaya rendah akan menghemat banyak uang daripada berinvestasi dalam sistem format yang lebih besar.

Tautan Bokeh-sentris, dengan penjelasan tentang kedalaman bidang:

B&H memiliki artikel 3 bagian tentang DOF: Depth of Field, Bagian I: Dasar-Dasar , Bagian II: Matematika dan Bagian III: Mitos .

Bagian Wikipedia: Foreground dan background blur .

Lihat artikel ini " Staging Foregrounds " oleh RJ Kern pada foreground blur, yang mencakup banyak foto dengan latar belakang dan blur foreground.

Yang paling penting, "bokeh" tidak hanya "latar belakang blur" tetapi semua kabur di luar DOF; bahkan di latar depan . Ini karena lampu kecil dari kejauhan lebih mudah untuk menilai kualitas bokeh.