---

Гарольд М. Мерклингер

---

Наведение на резкость
Часть I : Часть II : Часть III : Часть IV

---

Источник: сайт автора - http://www.trenholm.org/hmmerk/
Опубликовано в Shutterbug в октябре 1991 г.
Harold M. Merklinger © 1991-92
Перевод: Давид Мзареулян © 2002
Спасибо Андрею Воробьёву за помощь в переводе

---

Часть III

Во второй части нашей статьи мы узнали, как изображает предметы объектив, сфокусированный на бесконечность. Оказалось, что такой объектив способен различать объекты примерно такого же размера, как и его действующее отверстие, независимо от дистанции до объекта.

Во второй части мы значительно продвинулись вперёд в нашем мировоззрении, хотя, возможно, немногие читатели это осознали. Перенеся анализ из пространства изображений (кол-во линий на миллиметр на пленке) в пространство объектов и задавшись вопросом, какого размера объекты может разрешить объектив, мы взглянули на понятие глубины резкости с совершенно новой стороны. Вместо того чтобы использовать некий, достаточно произвольный, критерий резкости изображения, мы теперь можем точно сказать, какие объекты будут, а какие не будут изображены нашим объективом. Мы больше не привязаны к вездесущему стандарту "1/30 мм" (или 1/1500 от фокусного расстояния для других форматов). Новая точка зрения даёт очень полезный способ анализа фотографии до момента съёмки.

Кроме того, открывается возможность решать обратную задачу сознательного размытия, вывода из фокуса некоторых частей изображения.

Вспомним, на чём мы остановились в прошлый раз. Мы рассматривали фотокамеру как проектор. Точечный источник света на плёнке даёт нам луч света, выходящий из объектива. Если объектив сфокусирован на бесконечность, то диаметр луча постоянен на любом расстоянии от камеры (дифракционными эффектами пока пренебрежём). Размеры пятна света на некоторой поверхности показывают нам, какого размера детали будут различимы на изображении. Если размеры деталей меньше размеров пятна, то они не отобразятся, если же больше, то они будет изображёны.

Если объектив сфокусирован на некую конечную дистанцию, то диаметр луча станет переменным. Для близких к камере объектов он будет близок к диаметру объектива, для сильно удалённых он разойдётся очень широко. На том расстоянии, на которое сфокусирован объектив, луч сойдётся в крошечное пятнышко. Принцип один и тот же: размер светового пятна - это тот минимальный размер объекта, который на данном расстоянии от объектива будет разрешим.

Рис. 1

Эти рассуждения приводят к простой диаграмме на рис. 1. Нам нет нужды изображать на ней плёнку, только объектив и точку его фокусировки. В данном случае объектив сфокусирован на дистанцию D. На этом расстоянии пятно света бесконечно мало. На любом другом расстоянии (скажем, X) пятно имеет конечный размер. Этот размер зависит только от трёх величин: от рабочего диаметра объектива d, от его дистанции фокусировки D и от расстояния до плоскости фокусировки L. "Плоскость фокусировки" - это поверхность перед камерой, на которой любая точка будет точно в фокусе. Нам не нужно знать фокусное расстояние, не нужно знать формат плёнки. Нам даже не нужно знать диафрагменное число (типа f/8 и т. п.). Правила просты. Чем больше линза, тем больше пятно. Чем больше расстояние от плоскости фокусировки, тем больше пятно. Чем больше дистанция фокусировки, тем меньше пятно. Что касается расстояний, то на самом деле имеет значение даже не само расстояние от плоскости фокусировки L, а его отношение к дистанции фокусировки D.

Из рис. 1 видно, что формула для размера пятна S выглядит так: S = d*L/D. Это очень простая формула, и даже если вы её вдруг забудете, то легко сможете вспомнить снова, просто нарисовав рис. 1. "Рабочий диаметр" объектива определён как диаметр диафрагмы при взгляде на объектив спереди.

Интересная особенность формулы - мы можем измерять диаметры и расстояния в разных единицах. Пусть, например, объектив сфокусирован в 10 футах, его диаметр - 10 мм, и мы хоти знать, каков размер пятна в одном футе от плоскости фокусировки. Подставляем числа в формулу и получаем S = 1 мм. Мы можем измерять расстояния в футах, миллиметрах, милях, фарлонгах - как вам больше нравится. Главное, чтобы L и D были выражены в одних и тех же единицах. Размер пятна будет выражен в тех единицах, в которых мы измеряем диаметр линзы - обычно в миллиметрах.

Формулу можно также переписать в виде L = S*D/d. Это не что иное как очень простой способ определения глубины резкости. Если нам важны детали размером в 1 мм, а объектив имеет 5-мм апертуру (например 50-мм объектив и f/10), и сфокусирован на 15 футов, то мы легко получаем L = 3 фута. В этом примере любая деталь, большая миллиметра и находящаяся в зоне от 12 до 18 футов (15 ± 3 фута) будет изображена на плёнке. Нам не нужны ни таблицы, ни компьютеры, ни шкалы. Только одна простая формула.

Назовём "диском нерезкости" то, что мы до сих пор называли "размером пятна". Это похоже на "кружок нерезкости", но "диск" находится перед камерой, и мы можем "видеть" его.

Рис. 2: Четыре одинаковые карточки. Нижняя карточка в фокусе, остальные - с диском нерезкости в 1/5, 1/2 и 1/1 от высоты букв. Чтобы гарантированно сделать слово нечитаемым, круг нерезкости должен быть больше или равен высоте букв.

Я проиллюстрирую эффекты нерезкости простым примером. Предположим, наша цель - сделать нечитаемыми некоторые слова надписи на заднем плане снимка. Каким должен быть диск нерезкости? Рис. 2 показывает "сцену", составленную из слов "PROWLER" ("БРОДЯГА"), напечатанных одинаковым шрифтом на четырёх карточках. Камера сфокусирована на первой карточке. Остальные карточки расположены так, чтобы диск нерезкости на них был соответственно равен 1/5, 1/2 и 1 от высоты букв. Легко видеть, что в случае с "1/5" слово вполне читаемо, тогда как на последней карточке оно не читаемо вовсе. Есть два простых правила. Если вы хотите, чтобы слово читалось, то диск нерезкости должен быть не больше (приблизительно) 1/5 от высоты букв. Если же слово должно быть нечитаемым, то диск нерезкости должен быть больше или равен этой высоте. Точные числа могут зависеть от используемого шрифта, но в целом эффект будет примерно такой же, какой показан здесь.

До сих пор мы игнорировали влияние дифракции. Дифракция определяет минимальный размер диска нерезкости, который может быть достигнут. Этот минимальный размер достигается только на плоскости фокусировки, и он равен приблизительно S' = D/(5*d) мм, где d - рабочий диаметр линзы в миллиметрах, D - дистанция фокусировки, в футах (если D выражено в метрах, то формула такова: S' = D/(1.5*d)). В этой формуле D и d должны выражаться именно в указанных единицах. Например, если диаметр линзы - 5 мм, то размер дифракционного пятна в 25 футах от камеры - один миллиметр. Интересно, что этот эффект не зависит от фокусного расстояния. Чтобы получить большее разрешение нам надо использовать объектив с большим диаметром, а не обязательно с большим фокусным расстоянием! Конечно, при этом мы не учитываем факторы типа разрешения плёнки и т. п. Также, при постоянной диафрагме, диаметр линзы пропорционален фокусному расстоянию.

Отметим и ещё одно интересное следствие наших формул. И эффект дифракции, и эффект глубины резкости зависят только от диаметра линзы. Большой диаметр даёт высокое разрешение, но маленькую глубину резкости. Маленький диаметр даёт низкое разрешение, но большую глубину резкости. Нет никакого универсального формата или фокусного расстояния, которые имели бы преимущество по этим двум параметрам. С хорошей плёнкой мы получим равные результаты и с объективом 50/5 на 35-мм камере, и с объективом 150/15 на форматной камере при условии, что аберрации в обоих объективах устранены полностью, т.е. оба объектива класса "ограничены только дифракцией". Дифракционные ограничения и глубина резкости будут одинаковыми. Если и будут различия, то они будут зависеть от характеристик плёнки или от продолжительности выдержки.

Итак, в третьей части статьи мы познакомились с новым способом оценки глубины резкости. Мы можем легко отвечать на вопросы: "Какие детали сцены будут изображены на плёнке?", "Какого размера должен быть объект, чтобы он получиться чётко?" и "Что нужно сделать, чтобы данный объект был нерезким?" Замечательная особенность этого метода состоит в том, что он совершенно не зависит от формата, фокусного расстояния и т. п. Одна простая формула даёт ответ практически на все вопросы, да к тому же у нас появляется возможность выбирать желаемое разрешение прямо в процессе съёмки. Но для применения этого метода придётся осваивать навыки счёта в уме, шкала на объективе нам уже не сможет помочь.