Получение трех физических элементов глубины резкости (DoF): стандарт круга нерезкости (CoC), слепой расчет точки фокусировки и гиперфокального расстояния.

1. Строгое оптическое определение глубины резкости и круга нерезкости (CoC)

В абсолютной геометрической оптике идеальная линза может только сводить точки объекта на определенной плоскости пространства в безобъемную точку на фокальной плоскости. Все точки до и после этой плоскости проецируются на датчик в виде размытого пятна, которое постепенно расходится, называемого кругом диффузии.

• Физиологический предел разрешения человеческого глаза: при нормальном фотопическом расстоянии 25 см человеческий глаз может различать детали только при угле обзора примерно 1 угловую минуту (приблизительно 0,1 мм). Пока диаметр размытого пятна на датчике меньше этого физиологического порога, мозг ошибочно будет думать, что оно «абсолютно ясное».
• Отраслевая константа круга нерезкости: в соответствии со стандартом 35-мм полнокадровой пленки (36×24 мм) общеотраслевой предел допустимого диаметра круга нерезкости составляет δ ≈ 0,030 мм (формат APS-C – 0,020 мм, средний формат — 0,050 мм).

2. Математическая формула глубины резкости и три основные физические определяющие переменные.

Точная формула глубины резкости:
$$\text{Глубина резкости} \approx \frac{2 \cdot N \cdot c \cdot u^2}{f^2}$$
Среди них: $N$ — значение диафрагмы F, $c$ — диаметр круга нерезкости, $u$ — расстояние до объекта фокусировки, $f$ — фокусное расстояние объектива. Шокирующие и строгие физические выводы можно вывести из формулы:

1. Влияние расстояния до объекта ($u^2$) взрывается на квадратном уровне! : Чем ближе вы находитесь к объекту, тем резко уменьшается глубина резкости; чем дальше вы находитесь от объекта, тем резко увеличивается глубина резкости;
2. Фокусное расстояние ($f^2$) влияет обратно квадратично! : Телеобъективы (например, 200 мм) имеют чрезвычайно малую глубину резкости, а широкоугольные объективы (например, 24 мм) имеют чрезвычайно большую глубину резкости;
3. Диафрагма ($N$) имеет только линейный линейный эффект! : Когда диафрагма увеличивается вдвое (например, от f/2,8 до f/5,6), глубина резкости увеличивается только вдвое, а ее ударная сила намного меньше, чем расстояние до объекта и фокусное расстояние.

3. «Закон асимметричной пропорции» глубины переднего и заднего плана.

Многие ошибочно полагают, что четкий диапазон до и после точки фокусировки совершенно одинаковый и симметричный. Это огромное недоразумение:

• Макросъемка с близкого расстояния (очень близкое расстояние до объекта): соотношение глубины переднего плана и глубины резкости заднего плана близко к 1:1 (полностью симметрично);
• Обычное портретное расстояние (2–3 метра): глубина переднего плана составляет 1/3 (33%), глубина заднего плана — 2/3 (67%);
• Пейзажное гиперфокальное расстояние: задняя глубина резкости простирается до бесконечности (составляя более 90%), а глубина переднего плана покрывает лишь небольшую часть перед точкой фокусировки.
• Практические советы. Делая групповую фотографию трех человек, стоящих спереди назад, всегда фокусируйтесь на глазах человека, стоящего впереди (ближайшего к камере)! Позвольте широкой глубине резкости задней части кадра на 2/3 естественным образом покрывать спутников позади вас. Если вы сфокусируетесь на последнем человеке, человек впереди будет размыт, потому что он находится за пределами первой трети глубины резкости!

---