Глубина резко изображаемого пространства

Глубина резкости

В фотографии глубина резко изображаемого пространства (ГРИП) — это одна из характеристик объектива.

Глубина резко изображаемого пространства на фотографическом изображении — это расстояние между передней и задней границами резко изображённого пространства, измеренное вдоль оптической оси, в пределах которого объекты съёмки на снимке отображаются безусловно резко.

Во времена плёночных SLR-камер шкала ГРИП находилась на объективе фотоаппарата и представляла собой две совмещённые шкалы:

1. шкала диафрагменных чисел — на неподвижной части объектива — отложенная влево и вправо зеркально от отметки фокусировки,
2. шкала расстояний до объекта съёмки, на вращающейся части объектива.

После наводки на резкость фотограф плёночной технологии мог оценить по шкале ГРИП границы, в пределах которых на будущем фотоотпечатке объекты будут изображены резко.

Понятия «Глубина резкости» и «ГРИП» не одно и тоже, хотя они и связаны между собой. Глубина резкости объектива определяется выбранной диафрагмой, увеличивается при увеличении дифрагменного числа, отсчитывается по оптической оси, но не в плоскости предметов (объектов съёмки), а в плоскости оптических изображений, за объективом. Практическая оценка этой величины фотографом не производится, используется при изучении теории объектива.

Влияние диафрагмы на глубину резкости. Точка фокусировки (2); проекция точек на плоскости изображения (5); расстояния между точками (1 и 3); проекция изображения кружка нерезкости. Увеличение численного значения диафрагмы(4) влечет за собой увеличение глубины резкости

Общие сведения

ГРИП — понятие строго математическое, поскольку определяется размером кружка нерезкости, заложенного при проектировании объектива. Размер же кружков рассеяния, образующих изображение, зависит от расстояния от объекта съёмки до плоскости наводки на резкость. Чем больше диаметр такого кружка, тем нерезче изображение объекта. Точки предметов, расположенных вне плоскости фокусировки, могут изображаться резко, если диаметры соответствующих кружков рассеяния не превышают допустимого кружка рассеивания. При рассматривании изображения с расстояния 25 см человеческий глаз воспринимает его как абсолютно резкое, если кружок рассеяния меньше 0,1 мм.

На глубину резко изображаемого пространства (ГРИП) влияет:

• диафрагменное число (численное значение диафрагмы, установленное фотографом при съёмке);
• расстояние до объекта съёмки (плоскости фокусировки);
• от фокусного расстояния объектива (проверяем по шкалам ГРИП короткофокусного и длиннофокусного объективов, не имеющих механизма автофокусировки);
• от величины кружка нерезкости объектива (заложенного конструктором в расчёт при проектировании объектива).

При прочих равных условиях:

• чем диафрагменное число больше (т. е. относительное геометрическое отверстие меньше), тем ГРИП больше;
• чем расстояние до объекта съёмки больше, тем ГРИП больше;
• чем фокусное расстояние объектива больше, тем ГРИП меньше;
• чем кружок рассеяния больше, тем ГРИП больше.

Расчет ГРИП

Для определения глубины резко изображаемого пространства имеются точные и упрощённые формулы.

Точные формулы для расчёта ГРИП

Шкала глубины резкости на фотообъективе

$R_1=\frac{R \cdot f^2}{f^2 + K(R - f)z}$;

$R_2=\frac{R \cdot f^2}{f^2 - K(R - f)z}$, где

$R_1\!$ — передняя граница резко изображаемого пространства;

$R\!$ — расстояние в метрах, на которое производится наводка на резкость;

$R_2\!$ — задняя граница резко изображаемого пространства;

$f\!$ — фокусное расстояние объектива (абсолютное, а не эквивалентное), в формулу подставляется значение в метрах;

$K\!$ — знаменатель геометрического относительного отверстия объектива или диафрагменное число;

$z\!$ — диаметр кружка нерезкости или допустимый кружок рассеяния, для негативов форматом 24×36 мм равный 0,03—0,05 мм (в формулу подставляется значение в метрах).

Глубина резко изображаемого пространства $P\!$ определяется разностью между задней и передней границами резкости:

$P=R_2-R_1\!$

Из формул очевидно, что глубина резко изображаемого пространства тем больше:

• чем меньше величина фокусного расстояния: короткофокусные объективы обладают большей глубиной резкости, чем длиннофокусные;
• чем дальше от объектива расположена плоскость наводки на резкость (или чем больше расстояние от объектива до объекта съёмки);
• чем меньше диаметр светового отверстия объектива, то есть чем больше диафрагменное число;
• чем больше допустимый кружок рассеяния.

Упрощённые формулы расчёта ГРИП

Наиболее просты и удобны для практики формулы, в которые введено «гиперфокальное расстояние», или «начало бесконечности».

«Гиперфока́льное расстоя́ние» — это расстояние, соответствующее передней границе резко изображаемого пространства при фокусировке объектива на бесконечность, для выбранного диафрагменного числа. «Гиперфокальное расстояние» — называют началом бесконечности для выбранного значения диафрагмы. Для каждого значения диафрагмы это расстояние своё. При съёмке больших пространств для объективов без механизма автофокуса рекомендуется устанавливать объектив не на бесконечность, а именно на гиперфокальное расстояние. Тогда передняя граница резко изображаемого пространства (РИП)приблизится вдвое, а бесконечность окажется на дальней границе РИП. Располагая объекты съёмки не ближе этого расстояния всё изображаемое пространство на фотографии будет безусловно резким.

Находят по формуле:

$H=\frac{f^2}{Kz}$, где

$f\!$ — фокусное расстояние;

$K\!$ — знаменатель геометрического относительного отверстия;

$z\!$ — диаметр кружка рассеяния;

$H\!$ — гиперфокальное расстояние.

При фотографировании бесконечности использование гиперфокального расстояния очень упрощает формулы расчета границ резко изображаемого пространства:

$R_1=\frac{H R}{H + R}$;

$R_2=\frac{H R}{H - R}$, где

$R_1\!$ — передняя граница резко изображаемого пространства;

$R\!$ — расстояние, на которое производится наводка на резкость;

$R_2\!$ — задняя граница резко изображаемого пространства;

$H\!$ — гиперфокальное расстояние при данном геометрическом относительном отверстии.

Из формул следует, что зона резкости по протяженности больше от плоскости наводки до задней границы резкости, чем от плоскости наводки до передней границы резкости.

Для определения плоскости наводки $R\!$ при заданных передней и задней границах резкости пользуются формулой:

$R=\frac{2R_1R_2}{R_1 + R_2}$

Применение

При репортажной съёмке, то есть съёмке событий и открыточных видов города (городской пейзаж), обычно добиваются максимальной ГРИП, чтобы на снимке средние и крупные объекты съёмки получались чёткими. При съёмке портретов, в художественной фотографии, и в пейзажной фотографии, наоборот, иногда стараются уменьшить ГРИП, чтобы выделить человека или объект из фона, так называемый эффект боке — размытие фона.^[1]

Имитация глубины резкости часто используется в трёхмерной графике и компьютерных играх, как правило, с той же целью, что и в кино и фотографии — чтобы сосредоточить внимание игрока на объекте или персонаже, и расфокусировать фон, находящийся за ним. На специализированных сайтах данный эффект обычно называется английским аналогом предложения «глубина резкости» — Depth of Field.^[2]

См. также

• 35-мм DOF-адаптер

Примечания

1. ↑ Что такое глубина резкости в фотографии?  (рус.). «Про Фото». Архивировано из первоисточника 28 мая 2012. Проверено 6 марта 2012.
2. ↑ Joe Demers Chapter 23. Depth of Field: A Survey of Techniques  (англ.). NVIDIA Developer Zone. Архивировано из первоисточника 28 мая 2012. Проверено 6 марта 2012.

Литература

• Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съёмка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. — М.: «Искусство», 1977.
• П. А. Ногин Фотографический объектив Государственное издательство Искусство, Москва 1961 год.

Ссылки

• Калькулятор ГРИП
• Г. Р. И. П. Кружок нерезкости. Новый взгляд на сайте Владимира Медведева
• Статья о ГРИП на сайте НТЦ Красногорского завода им. С. А. Зверева
• Программа расчета глубины резкости
• ГРИП применительно к фотоаппарату «Зенит ЕТ»